Page 35 - Plaani 2-2020

Suunnittelijoiden opittava tuntemaan akkujen logiikka Teksti: Matti Valli
Mitä kiinteistöihin sijoitettavat suuret akkuvarastot vaativat tulevaisuudessa sähkösuunnittelulta ja sähkösuunnittelijoilta? Plaani-lehti kysyi asiaa Granlundin asiantuntijaryhmältä.
Sähkösuunnittelijoiden on tunnettava erilaiset akkujärjestelmät ja niiden soveltuvuuden eri käyttötarkoituksiin. Myös niiden käyttäyty- minen palotilanteessa on tunnettava. Suunnittelua varten on oltava tiedossa akkuvaraston käyttötarkoitus ja toimintatavoitteet, kuten esimerkiksi akkuvaraston käyttöprofiili ja varastointiaika.
Tämän perusteella suunnittelija voi määrittää minkälainen akkujär- jestelmä parhaiten palvelee kiinteistöjen kokonaisenergiajärjestel- mää, ja toteutetaanko akkuvarasto esimerkiksi superkondensaatto- reilla, litium- tai lyijyakuilla vai näiden yhdistelmänä.
Mikäli kiinteistön UPS-laitteita käytetään akkuvarastona, tarvitaan osaamista myös UPS-laitteelta vaadittavista ominaisuuksista, koska UPS-laitteita ei lähtökohtaisesti ole optimoitu energiavaras- tokäyttöön.
Lisäksi suunnittelijoilta vaaditaan perinteisempää osaamista, kuten tilavarausten määrittäminen arkkitehdille, ilmanvaihtotarpeiden läpi- käyminen lvi-suunnittelun kanssa sekä akuston painon ja palokuor- man arvioiminen rakennesuunnittelijalle rakenteiden kantavuuden ja palonkeston suunnittelua varten.
Akkutyypin valinnalla on vaikutus myös käytettävään sammutusta- paan, jolloin on osattava tuottaa lähtötietoja myös palosammutus- järjestelmän suunnittelijaa varten.
Mitä sähköturvallisuuden ja etenkin paloturvallisuuden kannal- ta on huomioitava? Vaikuttaako akkuvarasto esim. kiinteistön paloturvallisuusluokkaan?
Sähköakkuvarastoihin liittyvät määräykset ovat viranomaisilla vasta työn alla, joten on vielä mahdotonta sanoa mitä vaikutuksia asialla tulee olemaan kiinteistöjen rakenteellisiin ja paloturvallisuuteen liittyviin vaatimuksiin. Selvää on, että akkuvaraston aiheuttama palokuorma on erittäin suuri ja näin ollen rakennemääräyksiin on oletettavasti tulossa tarkennuksia akkuvarastoihin liittyen.
Kun puhutaan akkuvarastosta, niin tarkoitetaanko niillä nimen- omaan litium-akkuja, vai sisältääkö käsite myös lyijyakut?
Suurin osa kiinteistöissä nykyisin käytössä olevista akuista ovat lyijyakkuja. Litiumakut soveltuvat kuitenkin lyijyakkuja paremmin akkuvarastojärjestelmiin, koska niiden lataus/purkaus -syklikes- toisuus on merkittävästi lyijyakkuja parempi ja itsepurkautuvuus alhaisempi. Pitkän elinikänsä ansiosta litiumakusto on suuremmista investointikustannuksistaan huolimatta usein elinkaarikustannuksil- taan kilpailukykyinen perinteiseen lyijyakustoon verrattuna.
Missä määrin sähköautojen latausjärjestelmien sähkö- ja palotur- vallisuuteen liittyvä tieto ja kokemus on sovellettavissa akkuva- rastoihin?
Sähköautoissa on käytössä paljon erilaisia akkuja, jotka eroavat toisistaan sekä käytetyn tekniikan että palo-ominaisuuksien osalta. Sähköautojen akustot eroavat kiinteistöissä yleisesti käytetyistä akuista, koska niiden kehityksessä painotetaan erityisesti esi- merkiksi hyvää paino/tehosuhdetta sekä nopeaa latautumista. Sähköautojen akut optimoidaan tyypillisesti siis eri tavalla kuin kiinteistöjen akustot.
Toisaalta akku, joka esimerkiksi kapasiteetin alenemisen takia ei enää sovellu sähköautokäyttöön, voidaan kuitenkin käyttää vielä sähköakkuvarastoissa, joissa tehotiheydellä ei ole niin suurta merkitystä. Haasteeksi muodostuu usein varsinkin suurissa sähköautojen akuista kootuista sähköakkuvarastojärjestelmis- sä se, että käytetyt akut ovat kaikki eri ikäisiä ja pahimmillaan erityyppisiä, mikä asettaa haasteita mm. latausjärjestelmän sekä paloturvallisuuden suunnittelulle.
Sähköautojen latausjärjestelmien ja sähköautojen akuista koottujen sähköakkuvarastojen suunnittelussa on huomioitava, ettei käytettävien akustojen teknisiä ja paloteknisiä ominai- suuksia tunneta eikä niitä voida speksata. Akkujen aiheuttama palokuorma on usein arvioitava keskimääräisiä oletusarvoja käyttäen.
Sähköautojen latausjärjestelmässä yksi merkittävä lisäriski on se, että akuston ja auton oman sähköjärjestelmän huolto on täysin auton omistajan vastuulla, jolloin laiminlyödystä huollosta aiheutu- va vikaantuminen voi johtaa tulipaloon.
Miltä tulevaisuus näyttää?
Sähkösuunnittelijoilta tullaan jatkossa vaatimaan kyvykkyyksiä laajempien kokonaisuuksien hallinnassa. Monipuolisten hybridi- energiajärjestelmien, energiayhteisöjen, kysyntäjouston ja mm. sektorikytkennän lisääntyessä kokonaisuuksien hallitseminen ja kyky konsultoida teknologiaratkaisuja oman erikoisalan ulko- puolta korostuu.
Sähköakuilla on ja tulee olemaan merkittävä rooli osana kiinteistö- jen kokonaisenergiajärjestelmiä. Tulevaisuuden energiajärjestelmät ovat jo tänään mukana useassa hankkeessa, joten tässä asiassa ei kannata jäädä odottelemaan.
Vastaukset koosti Granlundin asiantuntijatyöryhmä:
Toimialajohtaja Ville Reinikainen, osastonjohtaja Topi Volama, tekninen johtaja Pasi Poikonen, ryhmäpäällikkö Tuomas Lempinen, ryhmäpäällikkö Matti Sinisalo ja ryhmäpäällikkö Ralf Lindström.
35Plaani 2 2020 Teleratkaisut ja turvallisuus
Kuva: iStockphoto