Energiamurros ja sähkönjakelun tulevaisuuden kehittymisnäkymät haastavat käytöntukea verkkoyhtiöissä. Asiakkaillemme järjestetyssä Suunta-tapahtumassa käsittelimme aihetta sähköverkkoyhtiön näkökulmasta. Elenian omaisuudenhallinnasta vastaava Tommi Lähdeaho ja verkon käyttöpäällikkö Heikki Paananen kertoivat, mitä kehityssuuntia sähkönjakelun toimialalla on nähtävissä ja millaisia odotuksia ne asettavat toimintaa tukeville ohjelmistoratkaisuille. Trimblen käyttötoiminnan ratkaisuja luotsaava Matti Syyrakki puolestaan kertoi, miten näihin odotuksiin voitaisiin tulevaisuudessa vastata.
Sähkönjakelulla on merkittävä rooli energiamurroksessa. Sähköverkko ja sen dynamiikka muuttuvat ja perinteinen malli, jossa sähkö kulkee suurista tuotantoyksiköistä asiakkaalle, muuttuu nopeasti. Elenian Tommi Lähdeaho painotti energiamurroksen tuovan pyrkimyksen omavaraisuuteen, mikä näkyy suurina tuotantolaitoksina mutta myös hajautettuna energiantuotantona. Hajautetun tuotannon kasvaessa ja liikenteen sähköistyessä automaatio, digitalisaatio ja tietojärjestelmät nousevat keskeiseen asemaan. Näillä pyritään hallitsemaan sähköverkkoa, jossa ilmiöt ovat entistä dynaamisempia ja monimutkaisempia.
Elenia, pitkäaikainen asiakkaamme, on varautunut tulevaisuuteen muun muassa panostamalla tietojärjestelmiinsä. Elenia on Suomen toiseksi suurin verkkoyhtiö ja palvelee 438 000 asiakasta aina Pirkanmaalta Hämeeseen, Keski-Suomeen ja Etelä- ja Pohjois-Pohjanmaalle. Sähköverkon kokonaispituus vastaa lähes kahta maapallon ympärysmittaa.
Elenian Tommi Lähdeahon mukaan toimitusvarma sähköverkko on kaiken perusta ja mahdollistaja. Kaapelointi on keskeisessä roolissa toimitusvarmuuden lisäämisessä, ja Eleniassa on asetettu tavoite saavuttaa 90 % kaapelointiaste vuoteen 2036 mennessä. Vaikka Suomessa sähkön toimitusvarmuus on vahvaa, tarvitaan sähköverkoilta ja niiden hallinnalta uusia ominaisuuksia vastaamaan muuttuviin tarpeisiin.
– Toimitusvarma sähköverkko on se perusta ja kivijalka, jonka päälle rakennetaan pitkälle tulevaisuuteen asiakkaiden tarpeita palveleva joustavampi, älykkäämpi ja kustannustehokkaampi sähköverkko, Lähdeaho painotti.
Energiamurroksen myötä myös asiakkaiden tarpeet muuttuvat. Elenian Heikki Paananen kuvaili tätä sähköisen siirtymän vaikutusta asiakkaiden käyttäytymiseen ja vaatimuksiin.
– Kaikki mikä voi sähköistyä, sähköistyy. Sähkön osuus kuluttajan taloudesta kasvaa ja asiakkaan kiinnostus sähköä kohtaan lisääntyy, jolloin myös vaatimukset kasvavat. Verkkoyhtiöiden palveluiden pitää toimia.
Miten kivijalan päälle sitten rakennetaan sähköverkkoa, joka täyttää tulevaisuuden ja asiakkaiden tarpeet?
Sähköverkot joutuvat reagoimaan nopeasti muuttuviin tilanteisiin ja hallitsemaan kapasiteettia tehokkaasti. Tulevaisuuden käytöntukijärjestelmien onkin pystyttävä nopeaan reagointiin ja ennakointiin, sillä sähkönkulutus voi vaihdella suuresti eri aikoina.
– Kun puhutaan käytöntukijärjestelmästä, on meillä kova vaatimus reagointi- ja ennakointikykyyn, jotta meillä on peliaikaa tehdä ratkaisuja, Lähdeaho perusteli.
Paanasen mukaan esimerkiksi sähkön laadun varmistamisesta tulee haastavampaa, kun säröt, yliaallot ja jännitekuopat korostuvat. Siksi SCADASSA oleva tieto, kuten mittaukset ja häiriötallenteet, pitää saada DMS:n käyttöön. Trimblen Matti Syyrakki puolestaan kuvaili käytöntukijärjestelmää, jossa yhden käyttöliittymän kautta voidaan hyödyntää Scadan tarvittavia toiminnallisuuksia ja älymittarien ohjaus- ja luentajärjestelmän toimintoja. Näin saadaan kattava tilannekuva sähköverkosta.
Käytöntukijärjestelmän on pystyttävä vastaamaan sähköverkon ilmiöiden monimutkaisuuteen ja erilaisiin haasteisiin. Hajautetun tuotannon lisääntyessä järjestelmän on kyettävä ennustamaan ja hallitsemaan tuotannon vaihteluita eri käyttötapauksissa ja eri jännitetasoilla. Esimerkiksi aurinko- ja tuulivoimakapasiteetin vaikutus sähköverkkoon on huomioitava, jotta taataan toimitusvarmuus ja sähkön laatu.
– Tuulivoima haastaa suurjänniteverkon hallintaa, kun pyritään pitämään sähkön laatu ja verkon stabiilisuus tasaisena. Aurinkovoimakin on kova pähkinä purtavaksi. Jos väki ei ole kotona kuumana kesäpäivänä, niin tuotto voi olla suurta mutta kulutusta ei ole. Kun verkon käyttötapaukset ovat vaihtuvia, käytöntukijärjestelmä ei voi jakaa samanlaista informaatiota koko ajan. Käyttöliittymän pitää olla modulaarinen ja tarvitaan opastusta järjestelmän käyttäjälle, Paananen kuvaili.
Kapasiteetin riittämisen kannalta ratkaisevassa asemassa on kulutusjousto eli sähkön tuotantotilanteen mukainen hetkellinen sähkönkulutuksen lisääminen tai vähentäminen. Lähdeaho kertoi, että huipunkäyttöaika ei välttämättä ole pitkä vaan verkkoon alkaa tulla tuotannosta ja kulutuksesta johtuvia piikkejä.
– Jos ei saada sinne joustoja ja asiakkaita aktivoitua paremmin sähkömarkkinoille, niin meillä tulee olemaan haasteita kapasiteetissa. Haasteet ovat erilaisia eri jännitetasoilla, Lähdeaho painotti.
Millä kulutusjoustot sitten mahdollistetaan? Lähdeaho kertoi, että älykäs ja vahva sähköverkko on perusta kulutusjoustoratkaisuille ja mahdollistaa asiakkaiden pääsyn sähkömarkkinoille. Kun käyttöpaikoille asennetaan älykkäitä mittausjärjestelmiä, niiden tietokoneet pystyvät mittaamaan reaaliaikaisesti ja tuovat tiedon sähköverkkoon.
Paananen kuvaili reaaliaikaisen tiedon kertymistä, joka myös osaltaan haastaa verkkoyhtiötä.
– Datan määrä kasvaa, kaikilta jännitetasoilta saadaan tietoa. Esimerkiksi käytönvalvoja tai kunnossapitohenkilöstö tukehtuu tiedon määrään, ellei järjestelmä pysty auttamaan ja päättelemään, poistamaan kohinan, ottamaan sen olennaisen tiedon ja esittämään sen käyttäjälle.
Kertynyt tieto pitää saada yhdistettyä ja hyödynnettyä päätöksenteossa.
Trimblen Matti Syyrakki kuvaili, kuinka tulevaisuuden käytöntukijärjestelmän automaation ja älyn tulee auttaa käyttäjäänsä juuri reagoinnissa ja ennakoinnissa. Tehokas laskentakyky on olennaista, jotta reaaliaikainen tieto voidaan muuttaa päätöksiksi ja nopeaksi reagoinniksi. Tarkan verkkomallin ja reaaliaikaisten syötteiden, kuten kytkentätilanteen tai mittaustietojen, perusteella käytöntukijärjestelmä tekee laskentaa, jonka tuloksena saadaan tarkka kuva sähköverkon tilasta. Tämä auttaa tunnistamaan mahdolliset ongelmat. Tilannekuvan perusteella päästään tekemään lyhyen aikavälin ennustamista operatiivista toimintaa varten.
Kaiken tarvittavan, kuten DMS:n ja Scadan tietojen, on toimittava yhdessä käyttöliittymässä, joka avustaa käyttäjäänsä automaatiolla.
– Se tekee analyysiä, jotta meidän ihmistietokoneiden ei tarvitse ponnistella niin kovin. Kun meillä on integroitu ohjauksia yhteen käyttöliittymään, pääsemme ennakoivaan verkon hallintaan. Toimitaan ennen kuin jossain räpsähtää, Syyrakki kuvaili.
Elenian Heikki Paananen kävi läpi käyttötapauksia, joissa avustavalle automaatiolle olisi tarvetta. Sitä voitaisiin hyödyntää muun muassa kytkentäohjelmissa, joita Elenialla tehdään vuodessa 4 000 - 5 000. Myös verkon kytkentätilanteen optimointi häviöiden näkökulmasta on mahdollista hoitaa automaation avulla. Häiriöselvityksen tehostaminen ja vuodenajan mukaan vaihtelevat dynaamiset hälytysrajat ovat myös tehtäviä, joissa automaatiosta on suuri hyöty.
– Asiakkaat eivät ole enää stabiileja sähkönkäyttäjiä. Kun niin sähkön käyttäminen kuin tuottaminen muuttuvat radikaalisti, ennakoinnin ja päättelyn lisääminen on aivan ytimessä, Paananen selvensi.
Sähköisessä siirtymässä tietojärjestelmillä on tärkeä rooli sähkönjakelussa. Syyrakin mukaan käytöntukijärjestelmän tärkeimmät ominaisuudet ovat suuri suorituskyky, korkea tietoturva ja korkea saatavuus eli se, että järjestelmä on aina käyttäjänsä käytettävissä.
Suorituskykyä tarvitaan, sillä sähköverkon tilanne voi muuttua nopeasti ja käytöntukijärjestelmän on kyettävä käsittelemään valtava määrä dataa reaaliajassa. Myös Elenian Heikki Paananen korosti, että käyttötoiminnan järjestelmien tulee toimia kaikilta osin täysin reaaliajassa, karttapohjaisena ja kaikilla jännitetasoilla ilman, että järjestelmä tökkii tai pätkii.
Toinen keskeinen vaatimus on korkea saatavuus. Sähkönjakelussa pienetkin katkokset voivat aiheuttaa suuria ongelmia ja kustannuksia. Käytöntukijärjestelmän on toimittava luotettavasti ja varmistettava, että kaikki järjestelmän osat ovat jatkuvasti käytettävissä. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi hot standby -ratkaisulla, joka varmistaa, että jos yksi osa järjestelmästä vioittuu, toinen osa ottaa sen tehtävät välittömästi hoidettavakseen.
Käytöntukijärjestelmässä tietoturvallisuus on keskiössä. Asiakastiedot ja verkon toiminta on suojattava. Samalla on kuitenkin huolehdittava siitä, että päivitykset eivät aiheuta pitkiä käyttökatkoja eikä näkyvyys katoa. Paananen painotti fiksusti suunniteltua kokonaisuutta ja sujuvien päivityksen tärkeyttä.
Syyrakki puolestaan kertoi, että tulevaisuuden käytöntukijärjestelmän tulee toimia korkean tietoturvan verkossa ja olla vain oikeutettujen käyttäjien saatavilla. Päivitykset tehdään järjestelmän oman synkronointiprosessin kautta ilman pitkiä käyttökatkoja.
Sähkönjakelun tulevaisuudessa käytöntukijärjestelmästä tulee entistäkin tärkeämpi työkalu. Sähköverkkojen ilmiöiden monimutkaistuessa ja uusien energiaratkaisujen yleistyessä käytöntukijärjestelmän on vastattava näihin haasteisiin ja mahdollistettava toimintavarma ja älykäs sähköverkon hallinta. Sekä verkkoyhtiöiden että järjestelmätoimittajien tavoitteena on luoda kestävä, joustava ja luotettava sähköverkko, joka pystyy vastaamaan tulevaisuuden tarpeisiin ja mahdollistamaan energiamurroksen onnistuneen toteutumisen.
