FREESI sähköverkkojen haasteita ratkomassa

Edessä oleva vihreä siirtymä vaatii energiasektoria toteuttamaan suuria muutoksia. Vaasan yliopiston sähkötekniikan professori Kimmo Kauhaniemen ja Vaasan yliopiston VEBIC-tutkimus- ja innovaatioalustan johtaja Suvi Karirinteen mukaan sähköverkon rooli energiasektorin selkärankana ja joustavuuden mahdollistajana tulee korostumaan. Sähköverkon kehittämiseen onkin panostettava nyt erityisen voimakkaasti. 

– Uusien teknologioiden ja ratkaisuiden tutkimusta sekä niiden käyttöönottoa on nopeutettava, jos halutaan merkittävästi hidastaa ilmastonmuutosta ja lisätä energiaomavaraisuutta. Nämä EU:n asettamat tavoitteet ovat saavutettavissa oikeilla ja riittävän vaikuttavilla toimenpiteillä, Karirinne sanoo.

Tulevaisuudessa uusiutuvan sähköenergian tuotanto hajautuu ja siirtyy lähemmäs kuluttajaa. Tarvitaan akustoja ja älykkäitä ohjausratkaisuja, joilla voidaan tasata sähköenergian tuotannossa tapahtuvia muutoksia ja saavuttaa haluttu toimitusvarmuus. Lisäksi monimutkaistuvien sähköverkkojen ohjaukseen tarvitaan kehittyneitä elektronisia laitteita ja ohjelmistoja, jotka lisäävät tarvetta sähköverkkojen kyberturvallisuuden tarkasteluun.

Suojaa sähköverkoille

Kauhaniemi ja Karirinne uskovat, että Vaasan yliopiston sähkötekniikan kehityslaboratorio VEBIC-FREESI tuo merkittävän piristysruiskeen sähköverkkojen kehittämiseen niin kotimaassa kuin kansainvälisestikin. Laboratoriota on kehitetty Vaasan yliopistossa yli kymmenen vuoden ajan, mutta viimeisinä viitenä vuotena kehityspanoksia on oleellisesti lisätty. 

Vuonna 2020 laboratorio otti käyttöön nykyisen FREESI-nimensä ja liittyi hajautettua sähköntuotantoa tutkivaan kansainväliseen DERLab-verkostoon. Nyt VEBICissä on meneillään SGFER-hanke, jonka myötä laboratorioon on hankittu uusia laitteistoja ja kehitetty monipuolista simulaatioympäristöä. VEBIC on mukana kahdessa sähköverkkojen kehittämiseen liittyvässä hankekonsortiossa. Lisäksi uusia EU-hankkeita valmistellaan.

– FREESin tutkimustoiminta keskittyy pitkälti sähköverkon suojaukseen, tehoelektroniikkaan ja kyberturvallisuuteen. Käytännössä tutkimme mahdollisuuksia kehittää muun muassa sähköverkon vikatilanteiden hallintaa ja kunnonvalvontaa, kyberfyysistä turvallisuutta ja resilienssiä. Tarkastelemme myös suuntaajaliitäntäisten hajautettujen energiaresurssien säätöä, mikroverkkojen hallintaa, sähkön joustoresurssipalveluita sekä energiaan liittyviä uusia markkinamalleja, Kauhaniemi luettelee.

Monialaista yhteistyötä

Valtaosa FREESIn tutkimustoiminnasta tulee ainakin alkuvaiheessa olemaan julkisrahoitteista perustutkimusta, jossa myös yrityskenttä on vahvasti mukana. Kauhaniemi ja Karirinne uskovat kehittyneen laboratorion lisäävän mahdollisuuksia sekä kansainvälisen tutkimusyhteistyön syventämiseen että yritysyhteistyöhön. Yrityksille voidaan esimerkiksi tarjota laajasti TKI-palveluja, kuten laitekehitystä ja -testausta. Osaltaan tätä tavoitetta tukevat FREESIn yhteydet Pohjoismaiden suurimpaan energiaklusteriin EnergyVaasaan. 

– Jatkossa voimme laitetutkimusten ohella toteuttaa simulaatioita esimerkiksi sähköverkkojen ilmiöistä, kehittää sähköverkkojen suojaukselle olennaista aikasynkronointia ja harjoitella kyberhyökkäysten torjuntaa, Kauhaniemi kertoo. 

FREESI-laboratorion keskeisenä etuna on monialainen yhteistyö. VEBIC-FREESI -laboratorio on osa Vaasan yliopiston monitieteistä energian ja kestävän kehityksen VEBIC -tutkimus- ja innovaatioalustaa, johon kuuluvat myös tulevaisuuden polttoaineiden ja polttomoottorien tutkimiseen kehitetyt laboratoriot. Alustan toimijat tekevät poikkitieteellistä yhteistyötä esimerkiksi kyberturvallisuuteen, sähkömarkkinoihin ja tietoliikenneteknologioihin liittyen. 

Toinen FREESIn tärkeä vahvuus on mahdollisuus hyödyntää alueellisten living labien reaalidataa.

– Hyödynnämme tällä hetkellä Sundom Smart Grid living lab -ympäristön keskijänniteverkosta saatavaa reaalidataa. Sundom on Vaasan esikaupunkialue, jossa sijaitsee muun muassa tuulivoimalaitos. Ympäristö on kehitetty yhteistyössä alueella toimivien ABB:n sekä Vaasan Sähköverkon kanssa, Karirinne kertoo.