Diplomi-insinööri Jenni Rekola tutki väitöstyössään mahdollisuutta korvata osa nykyisestä pienjännitesähkönjakelusta tasasähkönjakelulla. Hän keskittyi erityisesti tasasähkönjakelussa tarvittavien tehoelektroniikkalaitteiden hyötysuhdelaskentaan. Tuloksista on hyötyä tulevaisuuden älykkään sähköverkon suunnittelussa.
Yli sata vuotta sitten Edisonin kehittämän tasasähkönjakelun sijaan vakiintui käytettäväksi vaihtosähkön jakelu. Syynä oli se, että tahtigeneraattoreilla tuotettu sähkö on luontaisesti vaihtosähköä ja vaihtosähkön jännitetason vaihtaminen muuntajalla on yksinkertaista.
Tulevaisuuden älykkään vaihtosähköverkon hallinta tulee kuitenkin olemaan entistä haastavampaa. Rekolan mukaan hajautetun sähköntuotannon lisääntyessä myös jakelun epävarmuus kasvaa.
- Tasasähkön käyttö helpottaisi tulevaisuuden niin sanotun älykkään sähköverkon hallintaa, parantaisi asiakkaan sähkönlaatua ja vähentäisi asiakkaan kokemia sähkönjakelukatkoja, Rekola sanoo.
Tasasähkönjakelu todettiin teknisesti toimivaksi Lappeenrannan teknillisen yliopiston sekä Suur-Savon Sähkön yhdessä toteuttamalla pilottilaitteistolla. Tasasähkönjakelun laajamittaisen käyttöönoton ehtona on kuitenkin sen hankinta- ja käyttökustannusten arviointi. Tästä johtuen Rekola keskittyi väitöstyössään tasasähkönjakelussa tarvittavien tehoelektroniikkalaitteiden hyötysuhteiden analysointiin. Tuloksena olivat simulointimallit tasa- ja vaihtosuuntaajien sekä niiden yhteydessä tarvittavien suotimien häviölaskentaan. Mallien tarkkuus on todettu laboratoriossa tehdyin mittauksin.
Tehoelektroniikkalaitteiden hyötysuhde on hyvin korkea nimellisteholla, mutta laskee pienillä tehoilla. Haasteena tasasähkönjakelussa onkin, että kuluttajan sähkönkulutus vaihtelee laajalla tehoalueella ja on suurimman osan ajasta hyvin pieni verrattuna hetkelliseen maksimikuormaan. Lisäksi tehoelektroniikkalaitteiden ja nykyisen sähköverkon suojauksen yhdistäminen hyötysuhteen kannalta on haasteellista.
Rekolan sähköenergiatekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”Pienjännitetasasähkönjakelun hyötysuhteeseen vaikuttavat tekijät tehoelektroniikan näkökulmasta” tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa ensi perjantaina.