Hitachi Energy kehottaa kiireellisiin toimiin sähköjärjestelmien vahvistamiseksi ja sähköverkkojen pullonkaulojen poistamiseksi

Hitachi Energy kehottaa välittömiin toimiin maailman sähköverkkojen laajentamiseksi, yhteyksien pullonkaulojen vähentämiseksi ja energiasiirtymän vauhdittamiseksi lisäämällä innovatiivisen tehoelektroniikkateknologian käyttöönottoa.

3 000 gigawatin edestä uusiutuvan energian hankkeita odottaa parhaillaan verkkoliityntälupaa. Tämä vastaa viisi kertaa vuoden 2022 aikana lisätyn aurinkosähkö- ja tuulivoimakapasiteetin määrää. On arvioitu, että vuoteen 2040 mennessä sähköverkkoa on kasvatettava tai korvattava 80 miljoonaa kilometriä, mikä edellyttää verkkoinvestointien kaksinkertaistamista yli 600 miljardiin dollariin vuodessa vuoteen 2030 mennessä (IEA).

Uusiutuvan energiantuotannon kasvu, sähköntuotannon hajauttaminen sekä perinteisten fossiilisiin energialähteisiin perustuvien teollisuudenalojen sähköistäminen ja hiilestä luopuminen luovat haasteita sähköjärjestelmiin. Koska tuotannon vaihtelu lisääntyy ja inertia ja ennustettavuus heikentyvät, tarvitaan yhä paremmin ja tarkemmin hallittavaa energiajärjestelmää, jotta kestävän kehityksen mukaista tuotantoa voidaan tukea. Inertia on ratkaisevan tärkeää sähköverkon yleisen vakauden varmistamiseksi.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi ja nopeasti kehittyvän sähköjärjestelmän tarpeisiin vastaamiseksi Hitachi Energy on lanseerannut Pariisissa CIGRE 2024 -tapahtumassa Grid-enSure^TM-tuotevalikoiman: täysin integroitujen ratkaisujen valikoiman, joka parantaa verkon joustavuutta, kestävyyttä ja vakautta ja vauhdittaa näin kestävän energian siirtymää.

Grid-enSure tuo uuden kokonaisvaltaisen lähestymistavan nykyisten ja tulevien sähköjärjestelmien suunnitteluun ja käyttöön. Valikoima perustuu Hitachi Energyn kattaviin sähköverkkojen kehittämisen ja modernisoinnin neuvonta- ja konsultointipalveluihin, yhtiön sisäiseen tehoelektroniikan ja edistyneiden ohjausjärjestelmien arvoketjuun sekä vahvaan sähköjärjestelmäalan ja ohjaustekniikan asiantuntemukseen.

Hitachi Energyn konsultointipalvelut auttavat asiakkaita myös ymmärtämään tulevia haasteita ja Grid-enSure-ratkaisuja, joilla niihin voidaan vastata. Näissä ratkaisuissa yhdistyvät Hitachi Energyn nykyiset ja tulevat tehoelektroniikkaratkaisut, kuten suurjännitteinen tasavirta (HVDC), staattiset kompensaattorit (STATCOM ja Enhanced STATCOM), staattiset taajuusmuuttajat (SFC), keskijännitteinen tasavirta (MVDC), energian varastointiratkaisut ja puolijohdeteknologiat.

”Elämme energiasiirtymän ratkaisevaa hetkeä. Uusiutuvaa energiaa lisätään maailmanlaajuisesti ennennäkemättömän paljon, ja meidän on harkittava tarkoin, miten suunnittelemme, rakennamme ja käytämme sähkövoimajärjestelmiä, jotta voimme tukea energiasiirtymän nopeaa vauhtia”, sanoo Hitachi Energyn Grid Integration -liiketoimintayksikön johtaja Niklas Persson.

”Perinteiset sähköteknologiaratkaisut eivät yksinään pysty tarjoamaan tarvittavaa nopeutta ja toiminnallisuutta, joita uusiutuvaa energiaa siirtävät verkkomme edellyttävät, joten tarvitaan kokonaisvaltaisempi lähestymistapa.”

Grid-enSure-tehoelektroniikkaratkaisut sisältävät Hitachi Energyn edistynyttä puolijohdeteknologiaa. Se tekee mahdolliseksi energiavirtojen nopean ja turvallisen muuntamisen ja ohjauksen aiempaa nopeamman ja optimaalisemman kytkentätaajuuden ansiosta.

”Ohjausjärjestelmillä verkon tarpeisiin voidaan vastata mikrosekunnin vasteajalla. Tarvittava joustavuus saadaan aikaan kehittyneiden ohjaustoimintojen avulla. Niihin kuuluvat verkkoa luovat ominaisuudet (grid forming), synteettinen inertia, nopean taajuuden vaste, jännitteensäätö ja yhteentoimivuus  Tämä asettaa Grid-enSure-ratkaisuvalikoiman sähköjärjestelmien uudistamisen keskipisteeseen”, sanoo Hitachi Energyn Grid Integration -liiketoimintayksikön tuotehallinta- ja strategiajohtaja Inés Romero.

Pelkästään Euroopan synkronialueella tarvitaan arviolta 450 gigawattisekuntia (GWs) lisäenergiaa inertiatarpeiden täyttämiseksi vuoteen 2030 mennessä¹. Aiemmin tähän tarpeeseen olisi vastattu suurilla pyörivillä synkronigeneraattoreilla ja -koneilla. Hitachi Energyn Grid-enSure-ratkaisut, kuten Enhanced STATCOM, varastoivat energiaa suuritehoisilla puolijohteilla ohjattujen superkondensaattoreiden avulla, jolloin energian käyttöaste kaksinkertaistuu ja vaadittu asennetun tehon määrä pienenee vähintään 20 prosenttia perinteisiin ratkaisuihin verrattuna².

Lisäksi HVDC:n, STATCOMin ja energian varastoinnin kaltaiset ratkaisut auttavat vakauttamaan jännitettä ja taajuutta, parantavat toimintavarmuutta ja vähentävät tarvetta uusien voimalaitosten rakentamiseen.

Maailmanlaajuiset investoinnit seuraavan sukupolven STATCOM-teknologioihin voivat johtaa jopa 40 prosenttia pienempiin hiilidioksidipäästöihin 30 vuoden käyttöiän aikana perinteisiin vaihtoehtoihin verrattuna. Investoinnit Hitachi Energyn HVDC Light® -ratkaisuun puolestaan vähentävät hiilijalanjälkeä yli 65 prosenttia perinteiseen HVDC-teknologiaan verrattuna.

Grid-enSure toiminnassa

Grid-enSure on läpimurtoratkaisu, jonka avulla Caithness-Moray-Shetland -verkko kytkettiin onnistuneesti toimintaan Skotlannissa. Kyseessä on maailman johtava usean aseman HVDC-järjestelmä, joka integroi tuulienergian tuotannon syrjäisillä saarilla. Se parantaa verkon suorituskykyä ja häiriönsietokykyä vakauttamalla Caithnessin vaihtovirtaverkkoa verkkoa luovan säädön avulla sekä Viking-tuulivoimapuistoa Shetlannissa taajuuden ja vaihtovirtajännitteen ohjauksen avulla. Lisäksi verkko pystyy sen avulla reagoimaan nopeasti ja toimittamaan luotettavasti noin 10 miljoonan Ison-Britannian kotitalouden sähkönkulutusta vastaavan määrän sähköä.                                                                                                             

Ensimmäisessä asennuksessa sähköä 11 miljoonalle ihmiselle ja lukuisille teollisuudenaloille toimittavalle TransnetBW:lle Saksaan Grid-enSure parantaa sähkön laatua lisäämällä verkon inertiatasoon lähes kaksi gigawattisekuntia. Se auttaa myös vähentämään hiilidioksidipäästöjä jopa 40 prosenttia 30 vuoden käyttöiän aikana perinteisiin vaihtoehtoihin verrattuna. Lisäksi sen kehittyneet ohjausominaisuudet, kuten verkkoa luova säätö, tarjoavat merkittäviä parannuksia aiempiin ratkaisuihin nähden.

Sydneyn lähelle rakennetaan parhaillaan uutta Waratah Super Battery -laitosta, jossa hyödynnetään huipputeknistä tehonmuuntoteknologiaa³. Valmistuttuaan tämä akkupohjainen energian varastointijärjestelmä (BESS) auttaa Australiaa saavuttamaan uusiutuvan energian tavoitteensa, joka on 33 000 gigawattitunnin vuotuinen lisäys vuoteen 2030 saakka. 850 megawatin / 1 680 megawattitunnin akkuvarastointijärjestelmään (BESS) kuuluu 288 tehonmuuntojärjestelmää (PCS).

Yksi esimerkki on myös Hitachi Energyn neuvonta- ja konsultointityö ainutlaatuisen ja ennätyksellisen 250 kilometrin pituisen maasähköjärjestelmän vaihtovirtayhteyden suunnittelussa Norjanmerelle. STATCOM-teknologian ja tyristoriohjatut sarjakondensaattorit ensimmäistä kertaa yhdistävä ratkaisu toimittaa vesivoimaa öljyn- ja kaasunporauslautoille ja minimoi niiden hiilijalanjäljen.