Nutikas mikrovõrk annab alakasutatud tänavavalgustustaristule uue elu
Elektrienergia mikrovõrgud ja nn targa linna idee on praeguseks jõudnud Tehnikaülikooli teadlaste töölaudadelt praktikasse kahe näidisprojekti näol Tartu linnas ja Paldiski külje all Pakri tööstuspargis. Muu hulgas aitavad mikrovõrgud paremini ära kasutada praegu suuresti jõude seisvaid tänavavalgustusvõrke.
Projekti käigus soovivad osalised luua elektrisüsteemi, kus toodetakse ise elektrit ja see sealsamas suures osas ka ära tarbitakse. Sellise, sisuliselt ühistulise vormina tegutseva mikrovõrgu üheks rakenduslikuks nurgakiviks võib saada energiaühistu kui sobiv juriidiline vorm.
Tallinna Tehnikaülikooli teadlased asusid energiaühistute olemust, võimalikke ärimudeleid ja nende otstarbekust mõnda aega tagasi ka teaduslikult uurima. Energiaühistute kasutusele võtmine võimaldaks nende sõnul kaasata kodanikke ühistesse taastuvenergia eesmärkide saavutamisse, kasvatades seeläbi nii kodanike kui ametnike teadlikkust energiaküsimustes.
Ühtlasi pakuvad need täiendavat võimalust taastuvenergia osakaalu suurendamiseks tarbitavas energias. Lisaks suurendab kohapeal toodetud ja tarbitud elekter kogukonna energiasõltumatust nii varustuskindluse kui ka hinna osas. Kuna ühistu liikmed otsustavad ise investeeringute tegemise üle, kaasab see nad oma piirkonna energiaküsimuste lahendamises dialoogi, mis aitab probleeme ette näha ja ära hoida.
Esimesed näidisprojektid
Nii Tartu kui ka Pakri pilootalade kontseptsiooni üks väljatöötaja ning eestvedaja on Tallinna Tehnikaülikooli inseneriteaduskonna elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi vanemteadur Tarmo Korõtko. Tema sõnul soovitakse pilootprojekti elluviimisega rajada konkreetsed ja toimivad näited, kuidas energeetikaalane koostöö praktikas töötada võiks. Kui näidisprojektid osutuvad edukaks, saab seda kopeerida ja enda vajaduste järgi kohendada.
Korõtko leiab, et energiaühistute käima lükkamisel võiksid olla teenäitajaks kohalikud omavalitsused. Selleks peaksid nad võimaldama maa ja võrguühenduse ning andma selged juhised toimingute lihtsustamiseks. Hiljem, kui näited energiaühistutest ja nende tulemuslikkusest olemas, peaksid initsiatiivi haarama juba kodanikud ise.
"Nüüdseks on meil Tartus ja Pakri tööstuspargis välja ehitatud juhitav mikrovõrk. Mõlemasse on paigaldatud energiasalvestid, täiustatud mõõtmisvõimekust ja lisatud juhtimisseadmed, nii et praegu on nende elektrisüsteemide talitus varasemast oluliselt nutikam ja paremini juhitavam," kirjeldas Tarmo Korõtko kahe pilootala olemust: "Nende alade näol on meil edaspidi hea demonstreerida lisandväärtust, mida selline mikrovõrk saab pakkuda erinevatele omanikele ja huvigruppidele."
Tartus on üheks oluliseks huvirühmaks kohalik omavalitsus, mille tänavavalgustustaristu külge loodi sealne mikrovõrk. Pakri tööstuspargis keskendutakse aga ärikinnisvara omanikele. Esialgu peetakse silmas tööstusparke. Sama põhimõtte kohaselt võib üles ehitada mikrovõrgu aga ka suurema äri- või tootmishoone tarbeks.
Tänavavalgustusvõrk kui mikrovõrgu alus
Tartus – linnavalitsuse poolt Annelinnas selleks määratud piirkonnas – sidusid teadlased mikrovõrgu loomise põhimõtte olemasoleva ressursi ehk elektrienergia taristu senisest optimaalsema kasutamisega. Tarmo Korõtko selgituse kohaselt on nii Tartu kui ka teiste linnade käsutuses tänavavalgustuse võrkude näol märkimisväärne elektritaristu. Tehnikaülikooli teadlaste uuringu tulemusel selgus, et selliste võrkude ressursikasutus on äärmiselt ebatõhus.
"Uurisime Tartus, kuidas neid ressursse kasutatakse. Selgus, et need on suurel määral alakasutatud. Kuigi tarbitav võimsus on märkimisväärne, siis tegelikult kasutatakse olemasolevast lepingulisest liitumisvõimsusest 80 protsendil juhtudest ära vaid 15 protsenti või veelgi vähem," selgitas Korõtko.
Piltlikult võib olla võimalik liitumispunkti kaudu on võimalik tarbida näiteks 15 kW, mis on fikseeritud liitumislepingus ning piiratud liitumiskilbi peakaitsme suurusega. Enamikel juhtudel tarbitakse selles liitumispunktis aga vaid umbes 2 kW. Sisuliselt tähendab see vanemteaduri sõnul seda, et vähese vaevaga on võimalik tagada toide kuni 12 kW nimivõimsusega tarbijale.
"See on näiteks piisav, et anda toide elektriautode kodulaadija tarbeks. Arvestades, et selliseid liitumispunkte on linnas keskeltläbi iga 0,5 kilomeetri raadiuses, siis on tegu juba täiesti arvestatava ressursiga," lisas Korõtko.
Teine vaba ressurss on seotud kilbist tänavavalgustuse maEstide juurde jooksvate kaablitega. Uuringus ilmnes, et kõikide uuritud kaablite läbilaskevõime oli alla viie protsendi. Teisisõnu on paigaldatud kaablid on liiga jämedad. Korõtko sõnul on sellel tegelikult üsna ratsionaalne põhjus. Hädapärasest suurema ristlõikega kaabli paigaldamine mõjutab kogu projekti maksumust ülivähe. Samas maandatakse niimoodi tehnilisi riske ja tagatakse võimalus süsteemi tulevikus laiendada.
Tänavavalgustuse taristu kuulub linnale, mis on ühendatud suuremasse elektri jaotusvõrku. "Kuna tänavavalgustusvõrk on kõikides linnades juba olemas, on selle näol tegu kogu linna hõlmava taristuga, kus on ka märkimisväärselt kasutamata ressursse. Linn saab seda ressurssi väärindada, pakkudes kohalikele elanikele ja ettevõtetele võimalust seda kasutada.Näiteks kui ettevõte soovib pakkuda linnaelanikele avalikku teenust, mis vajab elektri püsitoidet, saab linna selle hõlpsasti tagada läbi tänavavalgustuse taristu," selgitas Tarmo Korõtko.
See võimaldaks laiendada linnas oluliselt teenuste pakkumise võimalusi. Tartu näidisprojekti raames pakutakse avaliku teenusena elektriautode laadimist, mida toetatakse läbi akupanga. "Võimalusi on aga palju ja eripalgelisi," lisas vanemteadur.
Korõtko arvates võiks uute rajatavate tänavavalgustuse võrkude puhul võiks kaableid veelgi rohkem üle dimensioneerida. Seejuures võiks juba eos eeldada, et tulevikus leiavad need rakendust ka muul moel, kui ainult tänavate valgustamiseks. "Tänavavalgustus on vaid üks paljudest avalikest teenustest. Miks peaks taristu olema vaid eksklusiivselt ühe teenuse jaoks, kui selle kaudu saab toetada ka muid?" ütles vanemteadur.
Sobilikke lahendusi on nii tööstusele kui ka kogukonnale
Avalikult kasutatava ja linnale kuuluva tänavavalgustusvõrgu ristkasutuse kujundamisel peaksid selle külge n-ö poogitavad teenused olema teadlaste sõnul mõeldud avalikuks kasutamiseks. Kas ja kuidas seda tehakse, jääb linnavalitsuse otsustada. Põhimõtteliselt on tegu avalike teenuste elektrisüsteemiga, mille üks tarbija on tänavavalgustus, aga millele saab liita ka teisi tarbijaid, mis on mõeldud avalike teenuste pakkumiseks.
"Katseprojektiga soovimegi näidata, et sellised lahendused on võimalikud ja neil on üsna palju praktilisi väljundeid," ütles Korõtko: "Suurem taotlus on aga kohalikes inimestes ja ettevõtjates n-ö edumeelsuse tunde tekitamine, et nad mõistaksid – ka sellistes keerulistes lahendustes nagu energeetika, on võimalik tegelikult väga palju ise näiteks oma kogukonnaga ära teha."
Korõtko sõnul tuleks arvestada lahenduse arendamise käigus ka sellega, kes ja kuidas mikrovõrku opereerima asub. Võrgu opereerimine võib osutuda arendajatele ja kinnisvara omanikele oluliseks lisandväärtuseks ning võimaluseks jaotada kohapeal toodetud energia arendusesiseselt. Ühtlasi aitaks see täita rohepöörde eesmärkidest tulenevaid nõudeid.
Nii on tema hinnangul ka ettevõtjatel võimalik mõnigi energeetikateemaline probleem omal jõul ära lahendada. "Eks siiani ole takistuseks olnud teadmatus, riskikartus ja ebakindlus. Kui KOV võtab teerajaja rolli ja ehitab näidislahenduse valmis, vähendab see ebaselgust ning innustab kodanikke ja ettevõtjaid, et olge teie nüüd sama tublid ja tehke järele," märkis Tarmo Korõtko.
Mikrovõrgu ABC
- Mikrovõrgu kontseptsiooni idee hakkas elujõuliseks muutuma siis, kui hakkas levima energia hajustootmine.
- Üks eesmärke võiks peituda selles, et sellised lokaalsed tootmisüksused saaksid võrgust eralduda ning mingi aja vältel toimida iseseisvalt, varustades elektriga näiteks mingit kindlat objekti, taristut või piirkonda.
- See on oma olemuselt lokaalne elektrivõrk või -süsteem, millel on kindlad omadused.
- Esiteks peab sel olema oma mikrovõrgu sisene juhtimissüsteem.
- Üks omadus on näiteks see, et mikrovõrgul peab olema energia tootmisvõimekus.
- Mikrovõrgu sees peaks olema ka võimalus tarbimist kas juhtida või suunata.
- Täiuslikus mikrovõrgus on ka oma salvestusvõimekus.
- Lokaalsele autonoomsusele vaatamata on mikrovõrgud loodud töötama siiski nii, et neil on ühendus madalpinge jaotusvõrguga.
- Samas võiksid sellised võrgud olla võimelised töötama ka siis, kui võrguühendus mingil põhjusel puudub.
- Mikrovõrgu võib ehitada jaotusvõrgu mingi osa peale, aga sellele võib lisada ka oma liinivõrgu, mis on näiteks tööstuspargi või kontorihoone sisene.
- Suurema mikrovõrgu puhul võib asutada ka oma võrgupiirkonna, mil on eraldi operaator.
- Põhilise energiatootmise viisina nähakse praegu päikeseparke, aga kõne alla võib tulla ka mõne teise energiaallika (biogaasijaam, tuulegeneraator) kasutamine.
- Mikrovõrku saab arendada lihtsamast keerulisemaks – sel võib olla üks omanik, kes toodab, tarbib ja müüb, aga võimatu pole korraldada ka mikrovõrgu sisest energiakaubandust jne.
Töö valmis mikrovõrkude pilootprojekti tulemina, mille viis läbi Tallinna Tehnikaülikooli juurde loodud FinEst Targa linna tippkeskus ning mida rahastas Euroopa Regionaalarengu Fond ja Eesti haridus- ja teadusministeerium.
Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa