Tampereen yliopisto

Laajakaistamenetelmät varmistavat sähköverkon toiminnan keskellä tuotannon ja kulutuksen murrosta

Jaa

Nykyaikaistuva sähköverkko on keskellä murrosta, jonka taustalla on uusiutuvan sähköntuotannon ja elektroniikkapohjaisen energiankulutuksen yleistyminen. Muutos haastaa sekä sähköverkon vakaan toiminnan että sähkön laadun, sillä perinteiset stabiiliusanalyysimenetelmät eivät kykene ennustamaan haitallisia vuorovaikutuksia riittävällä tarkkuudella. Henrik Alenius esittelee väitöskirjassaan uusia menetelmiä, joita hyödyntämällä tehoelektroniikkapohjaisen tuotannon ja kulutuksen aiheuttamat haasteet voidaan ennakoida ja ratkaista.

Sähköverkkomme muodostuu suurista tahtigeneraattoreista, joiden tuottama energia kulutetaan suoraan verkkoon kytkeytyvissä laitteissa, kuten moottoreissa tai vastuksissa. Tämä rakenne on kuitenkin jäämässä historiaan, sillä 2000-luvun sähköverkossa sekä sähköntuotanto että sähkön kulutus ovat muuttumassa merkittävällä tavalla.

– Uudistuvaa sähköverkkoa muokkaa toisaalta uusiutuvan sähköenergiantuotannon, kuten tuuli- ja aurinkovoiman, yleistyminen. Samaan aikaan vastaavasti sähköä kulutetaan enenevissä määrin informaatioteknologian sovellutuksissa, Henrik Alenius kertoo.

Tulevaisuuden sähköverkossa kulutukselle ja tuotannolle on yhteistä tehoelektroninen verkkorajapinta, jonka avulla sähköenergiaa muokataan kunkin sovellutuksen vaatimaan muotoon. Esimerkiksi aurinkopaneelissa tuotettu tasavirta tulee muokata vaihtovirraksi ennen sähköverkkoon syöttämistä. Vastaavasti pilvipalvelut mahdollistavien datakeskusten elektroniikka toimii tasavirralla, jota saadaan kytkeytymällä sähköverkkoon tasasuuntaajan avulla.

– Tehoelektronisten rajapintojen nopea yleistyminen muuttaa sähköverkon dynamiikkaa perustavanlaatuisella tavalla. Tehoelektroniset laitteet, kuten vaihto- ja tasasuuntaajat, vuorovaikuttavat toistensa ja sähköverkon kanssa poikkeuksellisen laajalla taajuusalueella. Tämä altistaa sähköverkon häiriötoiminnalle tai jopa pahimmassa tapauksessa romahdukselle, mikäli verkon hallinta menetetään, Alenius sanoo.

Väitöskirjassaan Henrik Alenius esittelee menetelmiä tehoelektroniikkakeskeisen sähköverkon stabiiliuden tai toiminnan tarkasteluun. Menetelmät soveltuvat laajan taajuusalueen tarkasteluun. Lisäksi niitä voidaan soveltaa reaaliaikaiseen tarkasteluun hyödyntämällä laitteilla itsellään tuotettua mittausdataa.

– Menetelmä kykenee tarkasti ennustamaan mahdolliset haitalliset vuorovaikutukset jo suunnitteluvaiheessa. Siten sen avulla voidaan ennaltaehkäistä paremmin häiriötilanteita ja parantaa sähkön toimitusvarmuutta, Alenius sanoo.

Esitellyt laajakaistamenetelmät mahdollistavat myös aiempaa älykkäämmän sähköverkon hyödyntämisen. Siinä yksittäisten laitteiden on mahdollista mukautua sen hetkiseen toimintaympäristöön ja toisaalta verkon valvontaan voidaan tuottaa reaaliaikaista stabiiliustietoa.

– Stabiiliustarkastelumenetelmien yhtenä merkittävänä sovellutuksena on sähköverkkomme kantokyvyn varmistaminen uusiutuvalle sähköntuotannolle. Ilman tarkkoja menetelmiä vuorovaikutusten tunnistamiseen ja ennaltaehkäisyyn uusiutuvien energianlähteiden liittäminen sähköverkkoomme vaikeutuu verkon rajallisen kantokyvyn vuoksi. Näin uusiutuvan tuotannon kapasiteetti jää rajoitetuksi.

Diplomi-insinööri Henrik Aleniuksen tehoelektroniikan alaan kuuluva väitöskirja Broadband Methods for Stability Analysis of Multi-Parallel Grid-Connected Converters tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 1.10.2021 kello 12 Hervannan kampuksella Tietotalon auditoriossa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Väitöstilaisuuteen voi osallistua Panopto-etäyhteydellä. Vastaväittäjänä toimii professori Marko Hinkkanen Aalto-yliopistosta. Kustoksena toimii professori Tomi Roinila informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Henrik Alenius, puh. 040 7372205, henrik.alenius@tuni.fi

Kuvat

Väittelijä Henrik Alenius. Kuva: Katri Haavisto
Väittelijä Henrik Alenius. Kuva: Katri Haavisto
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Opettajien työn turhakkeet ovat lisääntyneet ja työn merkityksellisyyden kokemus heikentynyt21.10.2021 11:57:30 EEST | Tiedote

Tuore pitkittäistutkimus osoittaa, että opettajat raportoivat työnsä turhakkeiden lisääntyneen ja työn merkityksellisyyden kokemuksen heikentyneen. Työn turhakkeilla (engl. illegitimate tasks) kuvataan kohtuuttomia tai turhia työtehtäviä, jotka eivät kuulu työn ydintehtäviin. Tutkimus osoittaa, että juuri työn turhakkeiden lisääntyminen selitti opettajien työn merkityksellisyyden heikkenemistä.

Liekkisynteesin prosessin parempi tuntemus vie lähemmäs funktionaalisten nanomateriaalien tehokasta tuotantoa21.10.2021 08:00:00 EEST | Tiedote

DI Miika Sorvali tutki väitöskirjatyössään rautaoksidihiukkasten muodostumista nesteliekkiruiskutuksessa, sekä menetelmän käyttämistä kahdessa eri nanomateriaaleja hyödyntävässä sovellutuksessa. Tutkimus osoitti, että liekissä muodostuvien nanohiukkasten kiderakenteeseen ja muihin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa säätelemällä prosessiparametreja ja lähtöaineliuoksen koostumusta. Menetelmän avulla Sorvali onnistui luomaan nesteitä hylkivän pinnoitteen sekä parantamaan magnetoreologisen nesteen ominaisuuksia.

Verotutkimuksen huippuyksikkö Tampereen yliopistoon14.10.2021 09:30:00 EEST | Tiedote

Suomen Akatemia on valinnut Tampereen yliopiston johtaman verotutkimuksen konsortion huippuyksikköohjelmaansa. Huippuyksikön tavoitteena on tuottaa uutta tietoa verotuksesta ja tulonsiirroista. Tutkimuksen tulokset voivat vaikuttaa olennaisesti yhteiskuntapoliittisiin suosituksiin verojärjestelmää suunniteltaessa. Huippuyksikössä ovat mukana myös Valtion taloudellinen tutkimuskeskus VATT sekä Helsingin yliopisto.

3D-mallintaminen toimii hyvänä perustana nenä- ja sivuonteloiden tutkimiselle13.10.2021 10:45:25 EEST | Tiedote

Nenä- ja sivuonteloiden kuvantamistutkimukset perustuvat nykyään tietokonetomografiaan, jolla saadaan hyvä hahmotus nenän ja sen sivuonteloiden rakenteista, mutta ei niiden toiminnallisesta tilanteesta. Toiminnallisten nenävirtauksen mittaustutkimusten luotettavuus vaihtelee, eivätkä niiden tulokset yhdessä kuvantamislöydösten kanssa ole aina yhteneviä tukkoisesta nenästä kärsivien potilaiden oireiden kanssa. Lääketieteen lisensiaatti Olli Valtonen totesi väitöstutkimuksessaan, että tietokonetomografiaan pohjautuvat 3D-mallinnukset toimivat luotettavan tasoisesti tutkimuskäyttöä varten.

Asteroidien sisärakenne selville tomografisen tutkan avulla – tiedosta apua aurinkokunnan syntyvaiheiden selvittämisessä ja asteroidien torjunnassa13.10.2021 09:18:36 EEST | Tiedote

Diplomi-insinööri Liisa-Ida Sorsa osoittaa matematiikan alan väitöskirjassaan, että matalataajuisella tutkalla mitaten voidaan tunnistaa pienten taivaankappaleiden kuten kivikasa-asteroidien sisärakenteista esimerkiksi onkaloita, halkeamia tai tihentymäalueita asteroidia kiertävästä satelliitista käsin. Tieto auttaa selvittämään aurinkokunnan syntyvaiheita, torjumaan asteroidien törmäyksiä Maahan sekä kohdentamaan malminetsintää.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme