Projekt

„Mõistlik Maamuna keskkonna- ja energeetikamaastikul“

Tarkade Otsuste Fond

Uue põlvkonna elektrisüsteem ja selle komponendid

Autor: Rando Pikner

Tellija: Riigikantselei

Kuupäev: 24.02.2010

Tallinn 2010

2

Tänuavaldused: Tallinna Tehnikaülikooli poolsetele juhendajatele:

• Dots. Elmo Pettai’le • Prof. Tõnu Lehtla’le

Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi poolsele juhendajale:

• Einari Kisel’ile Riigikantselei struktuuritoetuste talitusele.

„Elektrisüsteemi moderniseerimine pole võimalus vaid vajadus“

Rando Pikner

3

Sisukord

Autori eessõna..................................................................................................................... 4 Sissejuhatus......................................................................................................................... 5 1. Kasvuhoonegaasid mõjutamas kliimat ja majandust ...................................................... 6

1.1 Kokkulepe Kyotos ................................................................................................ 7 1.2 Euroopa Ühenduse esimesed regulatiivsed sammud kliimamuutuste juhtimiseks8 1.3 Euroopa Ühenduse keskkonnapoliitika mõju Eestile ........................................... 9 1.4 Euroopa Liidu uus Kliimapakett......................................................................... 10 1.5 Kopnehaagen 2009.............................................................................................. 11

2. Energiatehnoloogiad kliimamuutuste pidurdamiseks ................................................... 12 2.1 Energiaportfelli mitmekesistamine - taastuvenergiaallikad.................................... 12

2.1.1 Eesti taastuvenergiaeesmärk aastaks 2020....................................................... 19 2.2 Energiasalvestus...................................................................................................... 20 2.3 Initsiatiivid üle maailma ......................................................................................... 26

3. Uue põlvkonna elektrisüsteemi suunas, Arukas Võrk .................................................. 27 Sissejuhatus - elektrisüsteemi uuenduskuuri vajadus ............................................... 27

3.1 Tee eeskujuliku elektrisüsteemini........................................................................... 28 3.1.1 Aruka Võrgu definitsioon ................................................................................ 30

3.2 Aruka Võrgu elemendid ja funktsioonid................................................................. 31 3.2.1 Hajutatud elektritootmine ja energiasalvestus ................................................. 33 3.2.2 Arendatud infrastruktuur.................................................................................. 34 3.2.3 Lõpptarbija aktiivsem kaasamine – nõudluse juhtimine.................................. 44 3.2.4 Mikrovõrgud kui väikesed Arukad Võrgud..................................................... 48 3.2.5 Süsteemi haldamine ja juhtimine ..................................................................... 49

4. Kokkuvõte ja soovitused............................................................................................... 51 Soovitused asjaosalistele........................................................................................... 53

Kasutatud kirjandus ja teemakohast lugemist................................................................... 54 Lisa 1 Arukate Arvestite funktsionaalsused tootja kaupa................................................. 66

4

Autori eessõna Käesolev kirjatükk on valminud projekti „Mõistlik Maamuna keskkonna- ja energeetikamaastikul“ raames toetatuna Euroopa Sotsiaalfondi poolt Riigikantselei vahendusel. Alameetme eesmärgiks on kasvatada valitsusvälist analüüsisuutlikkust ning antud kirjatükk on projekti kokkuvõte. Mõistlik Maamuna® on kaitstud kaubamärk, mis populariseerib ühiskonnas planeedi Maa ressursside mõistlikku kasutamist. Uue põlvkonna elektrivarustussüsteemi mõiste Arukas Võrk (Smart-Grid) hõlmab kogu elektri-, info- ja finantssüsteemi nii ulatuslikult, et selle hoomamine pole nii lihtne kui esmapilgul võib tunduda. Päikesepaneeli poolt liikuma pandud kulonist kodumajapidamises kuni rahavoogudeni elektriturul – Arukate Võrkude teemadering on lai. Kirjatükis kirjeldatud teemad ja valdkonnad on tegelikkuses nii mahukad, et nendest igaühest võiks kirjutada mitmeid raamatuid. Kuna paljuski on tegemist alles „sündinud“ kontseptsioonidega, siis ülevaatlik kirjandus tegelikkuses selle kohta puudub. Materjal on saadud erialaekspertidega suheldes, konverentside ettekandeid kuulates ning teadusartikleid lugedes. Kasutatud kirjanduse loetelust võib leida teaduslikku kirjandust valdkonna eri teemade kohta. Käesolevat dokumenti võiks võtta kui suure ja üsnagi keerulise teema eestikeelset sissejuhatust, kus ülevaade on antud kliimamuutuste mõjust energeetikale ja energiatehnilistest võimalustest moderniseerida vananenud elektrisüsteem. Mõistlik oleks kaaluda selle dokumendi kirjutamise jätkamist meeskonnatööna koostöös seadusandja, energiatootja, võrguettevõtja, elektrituru osalise ja Tallinna Tehnikaülikooliga. Selle tulemusena valmiks selle valdkonna kohta esimest korda eestikeelne kirjandus ja erialane terminoloogia, mis on alus nii uute eestikeelsete õppematerjalide kui ka seaduse loomiseks.

Kommentaarid, ettepanekud ja pakkumised võib esitada autorile:

rando.pikner@gmail.com

5

Sissejuhatus Kliima soojenemine ja jahtumine ning jääajad on Maa ajaloos toimunud perioodiliselt. Mõõtmistulemused on näidanud, et kliima keskmine temperatuur ja süsinikdioksiidi kontsentratsioon atmosfääris on olnud korrelatsioonis – mida kõrgem on olnud süsinikdioksiidi tase atmosfääris, seda kõrgem on olnud kliima keskmine temperatuur. Mõõtmised näitavad, et ka praegu on toimumas Maa kliima keskmise temperatuuri tõus ning samal ajal võib täheldada ka süsinikühendite kontsentratsiooni tõusu atmosfääris. Siit võib järeldada, et süsinikühendite kõrgem kontsentratsioon atmosfääris viib kliima keskmise temperatuuri tõusule. Süsinikdioksiidi taseme tõusu põhjustajaid võib olla mitmeid ning kõik need olid kuni mingi ajani looduslikud. Mõned allikad väidavad, et ka praegu toimuv kliima soojenemine on osa loomulikust planeedi elutsüklist ning et süsinikdioksiidi taseme tõusu põhjustavad ookeanide vetikad, vulkaaniline tegevus ja muud looduslikud põhjustajad. Teine koolkond võtab aga arvesse ka inimkonna poolt atmosfääri paisatud süsinikdioksiidi kogused. Talupojamõistuski ütleb meile, et miljonite aastate jooksul maapõue ladestunud biolagunenud materjalidest tekkinud fossiilsetes kütustes talletatud CO2 ülikiire atmosfääri tagasi paiskamine pole loomulik tegevus planeedi ja selle looduskeskkonna seisukohalt. Mõõtmistulemustest on näha, et alates tööstusrevolutsioonist on inimtegevuse, peamiselt fossiilküteuste põletamise tagajärjel atmosfääri paisatud CO2 olnud nii märkimisväärne, et see on muutnud Maa loomulikku jahtumise-soojenemise protsessi. Teadlased on juba pikemat aega jälginud erinevaid aegridasid ja on aru saadud, et looduses ei käi enam asjad nii nagu tavaliselt on käinud. Lisaks CO2 taseme ja Maa temperatuuri tõusule on täheldatud liustike sulamist. Planeet tundub olevat muutunud „närvilisemaks“ ehk on sagenenud tormide ja raskete tagajärgedega looduskatastroofe arv. See näitab, et midagi on paigast ära ning meie elukeskkonna säilitamiseks ja inimkonna jätkusuutlikkuse tagamiseks tuleks süstemaatiliselt hakata vähendama inimese poolt õhku paisatud süsinikdioksiidi ja teiste kasvuhoonegaaside hulka. Selle eesmärgi saavutamiseks on loodud mitmeid alameesmärke mille saavutamiseks on omakorda välja töötatud mitmeid riikidevahelisi kokkuleppeid ja regulatsioone. Kuna enamik kasvuhoonegaasidest tekib fossiilkütuste põletamisel soojus- ja elektrijaamades ning kõikvõimalike transpordivahendite sisepõlemismootorites, siis on selge, et energiasektor on kasvuhoonegaaside eest üks enim vastutav sektor. Käesolevas kirjatükis ongi vaadeldud kuidas energeetika, so energiamajandus ja energiatehnika, mõjutab keskkonda ning millised on võimalikud energiatehnoloogilised lahendused piirata kasvuhoonegaaside emissiooni energiasektoris. Kaardistatud on erinevad keskkonnasäästlikud energiatehnoloogilised lahendused ning kirjeldatud on ühtset süsteemi, milles üksikute elementide liitmisel tekkiv sünergiline kasu on suurem kui üksikute elementide kasud eraldi võttes. Seda süsteemi kutsutakse Arukaks Võrguks ning see on igal kontinendil saanud energeetikas huviorbiidiks kui võimalik lahendus uuendada niikuinii uuendamist vajavaid elektrivõrke, tõsta töökindlust ja funktsionaalsust ning samal ajal saavutades kasvuhoonegaaside väiksem emissioon.

6

1. Kasvuhoonegaasid mõjutamas kliimat ja majandust Üldlevinud arusaam, et kasvuhoonegaaside emissioon on inimtegevuse tulemusena hüppeliselt kiirenenud, tekkis juba 1992 a kui ratifitseeriti ÜRO kliimamuutuste vastu võitemise raamkonvensioon. See oli esimene samm kliimamuutuste vastu võitlemise alustamiseks. Alates sellest ajast on rõhutatud energiasektori üheks olulisemaks eesmärgiks vähendada kasvuhoonegaase ning leida võimalusi kuidas seda teha võimalikult kiiresti. See juhib meid tagasi klassikalise dilemma juurde – on mitmeid vajalikke tegevusi mida tuleb ära teha, aga need ei juhtu iseenesest. Lahendus mida vajatakse on seadusandlik regulatsioon millele lisanduks avaliku sektori ning ettevõtjate poolne panus kes loovad sellisest väljakutsest ärilise võimaluse. Nii kütuste majandusliku olukorra kui kliimamuutuste kompimise survel on paljud arenenud riigid loonud kokkuleppeid, direktiive ja soovitusi stimuleerimaks emissioonide vähendamist nii riikide kui ka rahvusvahelisel tasandil. Selge energeetilise efektiivsuse poole viiva juhtfunktsiooni puudumisel on asutud looma võimalusi kuidas seda vajalikku tegutsemist juhtuma stimuleerida. Otsustati lähtuda loogikast, et probleemi lahenemise võiks esile kutsuda olukord, kus probleem-lahendus on tihedalt seotud riigisisese, regiooni ning isegi globaalse majandustegevusega. Sellele tuginedes hakati looma strateegiad ja skeemid kus suurema majanduskasu saamise või ka kasumi kaotamise vältimise eesmärgil peavad suurtööstused ja energiasektori ettevõtted põimima oma ettevõtte strateegiasse emissioonide vähendamise kava.

Joonis 1. Süsinik-käivitatud majandus ja innovatsioon Pidevalt karmistuvad keskkonnanõuded on energeetikas uute investeeringute üheks peamiseks põhjuseks. Euroopa Liidu keskkonnapoliitika rajanebki usul, et ranged keskkonnanõuded on need mis stimuleerivad majandust, tööstust ja innovatsiooni. 22. juulil 2002 kinnitati EL kuues tegevuskava aastateks 2002-2012, mille prioriteetide hulka kuuluvad: kliimamuutused, bioloogiline mitmekesisus, tervis, loodusressursside jätkusuutlik kasutamine ning jäätmed[1]. Energeetikaseisukohast on olulised õhk, jäätmed ja loodusressursside jätkusuutlik kasutamine.

CO2

Energeetika Kliima

Innovatsioon Majandus

7

Joonis 2. CO2 emisioon riigiti inimese kohta [allikas Wikipedia]

1.1 Kokkulepe Kyotos Põhjalikuma dokumendi kliimamuutuste kasvu peatamiseks ja kontrolli alla saamiseks koostasid arenenud tööstusriigid ja arenguriigid 11. detsembril 1997 aastal Jaapanis Kyotos. See protokoll jõustus aga alles 2005 aasta veebruaris, kui Venemaa selle ratifitseeris. Neli aastat hiljem, veebruariks 2009 oli Kyoto protokollile allakirjutanud ja selle ratifitseerinud 183 riiki üle maailma. Selle dokumendiga sõlmivad riigid seaduslikult siduva kokkuleppe kasvuhoonegaaside atmosfääri paiskamise piiramiseks vahemikus 2008-2012 kokkulepitud mahus, kusjuures baasaastaks on 1990 [2]. Ainus riik kes keeldus protokolliga ühinemast ja selle ratifitseerimisest on Ameerika Ühendriigid, mõned Lähis-Ida ja Aafrika riigid pole veel otsust langetanud. Kyoto protokolli raames emissioonide vähendamise jaoks välja pakutud vahendite ja võimaluste hulka kuuluvad:

• emissioonikaubandus ehk riikidevaheline AU nimeliste ühitute kauplemine,

• ühisrakenduse mehhanism, kus üks arenenud riik läheb teise arenenud riiki ja teeb seal projekti, mille raames emissioonide hulk väheneb – sellega genereeritakse ERU nimelisi ühikuid,

• puhta arengu mehhanism, mille puhul emissioone vähendavaid projekte tehakse arenguriikides ehk mitte „lisasse 1“ kuuluvates riikides.

Kyoto protokolli ratifitseerinud riikidel on vahemikus 2008-2012 kohustus piirata ja jääda kasvuhoonegaaside tekitamisega teatud piiridesse. Piir arvutatakse välja lahutades emisioonide 1990 aasta tasemest Kyoto allkirjastamisel lubatud number. Eesti puhul on see 8%. Kui Kyoto protokolli ratifitseerinud riik paiskab atmosfääri vähem

8

kasvuhoonegaase kui protokollis fikseeritud, siis võib riik need ülejäänud AU-d endale tagavaraks jätta või maha müüa. Puuduolevaid AU-sid annab asendada ka eelmainitud teiste kvootidega, näiteks Pakri tuulepark toodab Norrale ERU-sid. Kyoto protokolli nõrk koht on see, et kui lubaduse andnud riik oma lubatud määrasid ei saavuta, siis selle riigiga otseselt midagi ei juhtu.

1.2 Euroopa Ühenduse esimesed regulatiivsed sammud kliimamuutuste juhtimiseks Euroopa Liidu siseselt hakati emisioonide vähendamisest tõsisemalt rääkima 1999 aastal millal alustati tegevusi kasvuhoonegaasidega kauplemise või vähendamisesüsteemi loomiseks. See protsess kulmineerus 2003 aastal jõustunud direktiiviga, süsteem ise käivitus aga 01.01.2005 [3]. Sellesse süsteemi on teatud kindlate parameetrite alusel valitud suured põletusseadmed, ehitusmaterjalide tootjad, paberitööstus, nafta rafineerimine jt spetsiifilised suured ettevõtted, keda on Euroopa Liidus täna ca 50 000 ja Eestis ligi 55. Kauplemine on jagatud perioodideks, kusjuures iga perioodi käigus antakse liikmesriigile Euroopa Komisjoni poolt heakskiidetud jaotuskavade alusel teatud hulk kvoote. Esimene periood oli 2005-2007, teine periood on käimas 2008-2012, uus ja üsna teistsugune periood algab aastal 2013, neljas periood tuleb 2021-2027. Eesti senised riiklikud jaotuskavad on koostatud aegridade alusel ja altpoolt ülespoole printsiibil. Kvoodid (EUA) on CO2 tonnid ehk ekvivalendid, mida jagatakse käitistele tasuta. Esimesel perioodil võis liikmesriik oktsionile panna kuni 5% kvootidest, ülejäänu ta pidi tasuta laiali jagama. Teisel perioodil võib liikmesriik panna oktsionile juba kuni 10% kvootidest, kolmanda perioodi puhul aga peab energiasektor kõik vajalikud kvoodid ostma liikmesriikide poolt korraldatavatelt oktsionitelt. Kvoote saab edasi kanda kauplemisperioodi sees, kuid ei saa järgmisse kauplemisperioodi üle kanda. See Euroopa Liidu emissioonide vähendamise süsteem on oma põhimõttelt sama mis Kyoto põhimõte ehk aasta lõpuks peab ettevõtte poolt õhku paisatud CO2 kogus olema kaetud kvoodi kogusega. Koguseid mõõdetakse ja arvutatakse väga täpselt ning sisse on seatud monitooringu aruandlus ja selle tõendamise kord. Kui kvooti jääb puudu siis tuleb seda turult juurde osta, kui aga kvooti jääb üle, saab seda kellelegi maha müüa. Peamine erinevus Kyoto protokollist on see, et Euroopa Liidu süsteem omab lisaks kontrollmehhanismi. Näiteks kui esimesel perioodil polnud energiaettevõtte heitmete ja kvootide bilanss aasta lõpuks tasakaalus ehk õhku paisatud tonne oli rohkem kui arvel olevaid kvoote, siis ettevõte maksis trahvi 40 € iga puudujääva tonni pealt. Teisel perioodil on trahv juba 100 € iga puudujääva tonni pealt. Ettevõtte kvoodid on elektroonsetel kontodel ning iga aasta lõpuks koostatakse vastav aruanne, mis tõendatakse kolmanda osapoole poolt ning peale aruande tõendamist aruandes toodud kogus loovutatakse tagasi Keskkonnaministeeriumile peale mida ning need kvoodid kustutakse.

9

Eesti jaoks oli esimene periood väga hea, sest oli suur kvoodi ülejääk, mille pealt teeniti 2,7 miljardit krooni. Teisel perioodil saadi vaid ligikaudu 50% taotletud kvootidest. See otsus anti ka kohtusse, kuna arvati, et jaotatud kvootide arv on ebaõiglane. Tänaseks on aga kärbitud jaotuskava kinnitatud. Eelmine aasta jäi Eesti Energial puudu ca miljon tonni kvooti ja seda siseturu vajaduste rahuldamiseks. Kvoodi hind on kõikuv ja tekib täielikult turuplatsil, näiteks esimesel perioodil oli maksimaalseks hinnaks 28 €/t ja minimaalseks hinnas 0,6 €/t. Käimasoleval perioodil on kvoodi hind kõikumas 15 – 20 €/t.

1.3 Euroopa Ühenduse keskkonnapoliitika mõju Eestile Euroopa Liidus keskkonnakaitsega tegelev organ on Euroopa Komisjoni keskkonnadirektoraat, mis tegeleb direktiivide ja määruste ettevalmistamisega. Teine pool EL seadusandluses on Euroopa Parlament, kus erinevad komisjonid arutavad direktiivid ja määrused läbi ning neid täpsustavad ja täiendavad. Direktiivi täistekst hääletatakse parlamendi poolt läbi. Kolmas sammas EL seadusandluse kujundamisel on Euroopa Nõukogu, mis koosneb Euroopa Liidu liikmesriikide vastavatest ministritest ning mis peab samuti kõik aktid enne kehtima hakkamist heaks kiitma. Seega iga EL seadusandliku akti jõustumiseks on vaja kolmepoolset nõusolekut. Eraldi on olemas Euroopa Keskkonnaagentuur, kes tegeleb info koordineerimisega. Eesti riigi siseselt on koostatud keskkonnastrateegia dokument, mis kiideti heaks 2007 a alguses ning mis loob aluse keskkonnaalasteks tegevusteks aastani 2030 [4]. Põhiteemad on samad mis EL keskkonnadokumendis. Selleks, et keskkonnastrateegia oleks mõõdetav ja arusaadav tuuakse välja konkreetsed eesmärgid koos meetmete ja mõõdikutega, mis on teatud väärtused millest lähtuvalt tuleb seadusandlust arendada. Selleks, et asi veel natukene täpsem oleks on keskkonnastrateegiale lisaks veel keskkonna tegevuskava 2007-2013, kus on kirjas konkreetsemad projektid ja vastutajad. Omaette strateegiad on loodud veel kitsamate valdkondade arendamiseks, näiteks põlevkivi kaevandamise ja kasutamise arengukava. Energeetika arengu jaoks on loodud eraldi energiamajanduse ja elektrimajanduse arengukava. Meie seadusandlus põhineb Euroopa Liidu direktiividel. Seadused ja nende muudatused kiidab heaks Riigikogu ja kuulutab välja Vabariigi President. Määrused kinnitatakse Vabariigi Valitsuse poolt või vastava ministri poolt peale ministeeriumite omavahelist kooskõlastamist. Välisõhu kaitse direktiivi puhul võib nõuded jagada laias laastus kaheks. Esimeseks on piirangud saasteainete kontsentratsiooni osas ehk piirangud mis limiteerivad ära iga aja hetk korstna otsast välja lendava suitsugaaside kontsentratsiooni. Peamiseks direktiiviks on suurte põletusseadmete direktiiv, mis meile on üle kantud välisõhukaitse seadusesse ja paljudesse määrustesse. Aastal 2014 hakkab kehtima ka uus tööstussaaste direktiiv IED, mis kehtestab uued keskkonnanõuded ka erinevate põletusseadmete kohta. Uus direktiiv annab eraldi teise võimalusena kasutada konkreetse kontsentratsiooni asemel väävli sidumise astet. Täna peab Narva jaamadel olema tagatud 65% väävli sidumise aste, kuid tulevikus tööstussaaste direktiivi alusel on see nõue põlevkivile 95%, mis tagabki lõppkontsentratsiooni 400 mg juures. Tahkete osakeste puhul hakatakse

10

eraldi piirama 2,5µm suuruseid osakesi, kui eriti ohtliku suurusega osakesi. Lähtuvalt liitumisläbirääkimistest on Eestil kuni 2015 aastani hulk leevendusi, kuid 2015 on õige pea ukse ees ning leevenduste aeg otsas. Nagu mainitud, on esimeseks võimalus saaste piiramisel kontsentratsiooni vähendamine. Teine võimalus on aga saaste piiramine läbi aastaste koguseliste piirangute. Selleks on olemas Net direktiiv, mis on võetud üle nii Eesti seadustesse kui määrustesse. See sätestab seda, et 2010 aastast kehtivad kõikidest saasteallikatest pärinevatele heitmetele piirangud, tabel 1.1. Eesti energeetikale need kogused tänasel päeval piiranguid ei too, kuna tänases jaotused SO2 heitmetest tuleb energeetikast 80% ehk 80 000 t/a. Eesti Energia, kui põhilise SO2 õhkupaiskaja heitmed 2008 aastal olid 55 000 t ringis. NOx puhul moodustab energeetika 45%, mis juhul on vastav saastekogus 27 000 t/a, kusjuures Eesti Energia osa sellest on ligi 19 000 t/a, ülejäänud tuleb liiklusest. Aastast 2012 hakkavad kehtima eraldi SO2 piirangud suurtele põlevkivi kasutavatele põletusseadmetele, milleks on 25 000 t/a. Üheks võimaluseks pidevalt karmistuvaid keskkonnanõudeid täita on muuta põlevkivi põletavate seadmete tehnoloogiat. Üheks selliseks arenduseks on üleminek tolmpõletuselt keevkihtpõletusele, mis annab selle, et soodsate põletamistingimuste juures pole vaja täiendavaid puhastusseadmeid. Samas tähendab see suuri lisainvesteeringuid ja elektrijaama mõningast ümberehitamist. Teiseks võimaluseks on olemasolevatele seadmetele saasteainete filtrite lisamine, kuid arvestada tuleb sellega, et iga lisatud puhastusseade vähendab protsess kogu kasutegurit, kuna on seotud omakaoga. Lämmastiku eemaldamiseks on peamiselt kaks võimalust: primaarsed (hapniku järk-järguline koldesse suunamine) ja sekundaarsed (tekkinud NOx eemaldamine katalüütiliselt või mittekatalüütiliselt) [1].

1.4 Euroopa Liidu uus Kliimapakett 2008 võeti vastu Euroopa Liidu Kliimapakett, mis sisaldab 20/20/20 põhimõtet, kasvuhoonegaaside kauplemise direktiivi muutmist ning CO2 püüdmise ja ladustamise direktiivi vastuvõtmist, Carbon Capture and Storage CCS. 20/20/20 algatus tähendab järgmist:

• Euroopa Liit vähendab aastaks 2020 kasvuhoone gaase 20% võrreldes aastaga1990

• Euroopa Liit suurendab taastuvenergia osakaalu 20%-ni aastaks 2020

• Euroopa Liit vähendab energia tarbimist ehk suurendab energiasäästu 20% aastaks 2020

Kasvuhoonegaaside direktiivi muudatus seisneb selles, et järgmisel perioodil ostavad energiaettevõtted ja rafineerimistehased 100% oma kvoodist. Teised sektorid saavad alates 2013 aastast 80% kvooti tasuta, 2020 aastaks väheneb see tasuta kvootide osakaal 30%-ni, aastal 2027 ostavad 100% oma kvootidest kõik ettevõtted. Direktiivi muudatus sätestab ka uute kasvuhoonegaaside lisandumist, näiteks N2O. Oluline on veel märkida, et

11

oktsionitel pakutavate kvootide kogused vähenevad pidevalt – 2005 aasta tasemest on see 1,74% aastas ja see kestab kuni 2027 aastani. See näitab selgelt, et Kliimapakett võtab heitmete vähendamise käsile üsnagi tõsiselt. Lisaks sellele lisatakse skeemi juurde palju uusi tööstusharusid ja transporti. Transpordist lisatakse süsteemi kindlasti lennundus, mis täna moodustab emisioonide tasemest 1-2 %, kuid mida on prognoositud et kui kõik läheb samamoodi edasi, võib lennunduse osakaalu paarikümne aasta pärast mõõta juba kümnetes protsentides. Kliimapaketti toodi sisse ka uus mõiste Carbol Leak ehk süsiniku leke, mis on toodus sisse eesmärgiga aidata kohalikke ettevõtteid peale kvootide ostmise kohustuse algamist jääma kiusatusest hoolimata oma toomisega endiselt Euroopa Liidu territooriumile. CO2 püüdmise direktiivis on fikseeritud nõue, et kõik juba tänasel hetkel planeeritavad fossiilkütustel põhinevad elektrijaamad peavad omama CO2 püüdmise valmidust. See tähendab, et valmis on planeeritud tehnoloogia, välja on valitud transpordivahend ja trass kus CO2 hakkab liikuma ning samuti peab olema välja valitud CO2 ladustamise koht. Mis juhtub aga pärast aastat 2020? Senini pole konkreetses poliitikas veel kokku lepitud, kuid vihjeid võib leida. Veebruari alguses 2009 kiitis Euroopa Parlament ülekaalukalt heaks nn. Laperrouze raporti, mis näeb ette CO2 emissiooni vähendamise aastaks 2050 80% võrra, taastuvenergia osakaalu tõstmist 60%-ni ja energiatõhususe tõstmist 35% võrra! Liiguvad ka mõtted kehtestada saasteallikatele CO2 piirang, näiteks 350 g/kWh kohta mida ületada ei tohi. Sterni raporti järgi võib kliima soojenemise tagajärgedega võitlemine moodustada 5-20% globaalsest SKP’st, kui võitlusega alustatakse liiga hilja. Praegu on optimaalseks kulutuste määraks ca 2% SKP’st.

1.5 Kopnehaagen 2009

Detsembris Kopenhaagenis toimunud kliimakonverentsil üritati saavutada uus ülemaailmne kliimakokkulepe, mis oleks järk Kyoto kokkuleppele kuid seekord siduvam ja hõlmaks ka nende riikide panuseid, kes eelmine kord kokkuleppega ei ühinenud. ÜRO peasekretär Ban Ki-moon sõnutsi võib Kopenhaageni kliimakonverentsil saavutatud kokkuleppeid pidada "tähtsaks alguseks", mis peaks viima õiguslikult siduvate lepinguteni aastal 2010.

Leppe kohaselt koostavad tööstusriigid nimekirjad abinõudest, mida nad rakendavad kasvuhoonegaaside heitmete vähendamiseks. Arengumaad aga teevad nimekirja meetmetest, mida nad peavad endile tähtsaiks kliimamuutuse talitsemisel. Leppe üks tähtsamaid saavutusi on üksmeelele jõudmine heitmete monitooringus, millega kaua ei nõustunud Hiina. Aastail 2010-2012 toetavad tööstusmaad vaeste riikide kliima-alaseid tegevusi ühtekokku 30 miljardi dollariga. Sellest tuleb 11 miljardit Jaapanilt, 10,6 miljardit Euroopa Liidult ja 3,6 miljardit Ühendriikidelt. Eesmärgiks on seatud, et 2020. aastaks kasvaks selle abi suurus 100 miljardi dollarini aastas.

12

2. Energiatehnoloogiad kliimamuutuste pidurdamiseks

2.1 Energiaportfelli mitmekesistamine - taastuvenergiaallikad

Kõigepealt võib öelda, et ühtset lahendust CO2 emissioonide vähendamiseks pole. Selle eesmärgi saavutamiseks tuleb erinevaid võimalusi kombineerida ehk mitmekesistada riigi energiaportfelli. Lisaks emissioonide vähenemisele hajutab energiaportfelli mitmekesistamine ka riigi energeetilise julgeoleku riske. Selleks tuleb üle vaadata ja analüüsida võimalikke lahendusi, mis antud riigile kõige paremini võiksid sobida. Jälgida tuleb geograafilist asetust, kliimat, maavarasid, põllu- ja metsamaad, siseveekogusid, välisveekogusid, tuuleolusid, jne. Ka uue põlvkonna elektrivõrgu planeerimisel on vaja taastuvenergiaallikate „hingeelu“ kohta võimalikult palju informatsiooni [41, 42] ning vastavalt sellele nende kasutamist ka planeerida [45]. Euroopa Parlamendi direktiivi kohaselt on taastuvenergiaallikateks:

• Vesi – hüdroturbiinid mägistel või suure vooluhulgaga paisutatud jõgedel

• Päike – päikesepaneelid elektri- ja soojusenergia tootmiseks

• Tuul – tuulegeneraatorid maismaal ja avamerel

• Laineenergia – Maa ebaühtlasel soojenemisel tekkivate õhuliikumiste kasutamine

• Loodete (tõus-mõõn) – kuu gravitatsiooni mõjus veehulkade liikumise kasutamine

• Maasoojus – maakoore soojuse kasutamine

• Biogaas – prügilagaas, heitvee puhastamisel eralduv gaas, gaas sõnnikutest

• Biomass, mis on defineeritud kui on põllumajanduse (sealhulgas taimsete ja loomsete ainete) ja metsanduse ning nendega seonduva tööstuse toodete, jäätmete ja jääkide bioloogiliselt lagunev osa ning tööstus- ja olmejäätmete bioloogiliselt lagunevad komponendid.

Nimetatud taastuvenergiaallikate kasutamisele on Euroopa Liidus võimalik maksta subsiidiumeid. Eestile sobivad seega eelloetletutest vaid vesi, tuul ning erinevad biomassid ja biogaasid. Põhimõtteliselt on Eestis võimalik elektritootmiseks kasutada ka päikesepaneele, kuid selleks makstavate toetuste vajadus on sedavõrd suur, et see praeguste päikesepaneelide hindade juures veel ära ei tasu. Tõusu-mõõna potentsiaal on meil peaaegu olematu ja ka maasoojusega pole lood kuigi head. Siiski võib tulevikus Eesti jaoks kasumlikuks muutuda ka päikeseenergeetika kuna põhjust on aga arvata, et päikesepaneelide hinnad on langemas ja elektrihinnad tõusmas. Järgnevalt on tutvustatud mõningaid taastuvenergiaallikaid, mis tunduvad perspektiivikad Eestis või ka teistes piirkondades. Selliseid taastuvenergiaallikaid, mille kohta on palju räägitud ja mis Eestile väga perspektiivikad ei tundu, selles kirjatükis lähemalt pole käsitletud. Nendeks on näiteks päikeseenergia ja maasoojus. Küll aga on autor otsustanud tutvustada laiemas üldsuses vähem räägitud laine ja hoovuste kasutamisest energiatootmiseks, sest teises piirkondades on sellel perspektiivi.

13

Hüdroenergia

Hüdroenergiat on kasutatud juba ammusest ajast vesiveskites. Elektritootmiseks on seda kasutatud pärast Michael Faraday poolt 1831 avastatud elektromagnetilise induktsiooni nähtust ja esimeste elektrimootorite tekkimist. Hüdroenergia on oma olemuselt taastuvenergiaallikatest töökindlaim ja suurima kasuteguriga elektritootmisviis kuna elektrienergia saamiseks pole vaja kasutada mitmeid muundamisetappe ega palju seadmeid. Elektrienergia saamiseks kasutatakse suuremõõtmelisi kõrge kasuteguriga hüdroturbiine ja vahelduvvoolugeneraatoreid. Jõe veevoog on suures osas konstantne ja tuule või päikese taolist juhuslikkust hüdrosüsteemis pole. Energiaturgude olukorras on aga mõistlik hüdroenergia varude kasutamist ette prognoosida maksimeerida nende tootlikkust [181] Hüdroenergia tootmise ainsaks puuduseks on selle sõltumine pinnavormidest – kui mägesid või suure vooluhulgaga jõgesid pole siis ei saa rääkida ka elektritootmisest veevoolu abil. Eesti hüdroressurss on teoreetiliselt 30 MW, aga tänaseks on installeeritud võimsus vaid 5 MW [5]. Poliitilistel põhjustel piirilepingu puudumise tõttu pole Eesti saanud kasutada Narva jõe ressurssi, kus asub Venemaale kuuluv 125 MW hüdroelektrijaam. Päikeseenergia

Päike on andnud ja annab Maa energiabilanssi suurema panuse kui esialgu võib tunduda. Päike soojendab vett ja maakoort, tekitab Maa erinevate osade ebavõrdse soojenemise tõttu tuule ning on eelduseks fotosünteesile. Seega on praegused fossiilkütused nafta, maagaas, põlevkivi, jt suurelt osalt päikseenergia produkt. Päikest saabuvat elektromagnetkiirgust neelavad mandrid ja ookeanid ligi 50% ning seda energiat saame otseselt või kaudselt kasutada:

• Päikesepaneelide abil elektri- ja soojatootmiseks [27, 54, 57] • Päike soojendab Maad ja vett, kust saame koguda geotermaalenergiat • Päikese tekitatud tuuleenergiat saame koguda tuulegeneraatoritega ja laineenergia

seadmetega • Biokütuste tootmiseks läbi taimede fotosünteesi

Päikeseenergia tootmist on proovitud ühendada biomassi tootmisega, kus päikeseenergiat kontsentreeritakse peeglitega. Selgub, et päikeseenergia juhuslikkuse ja öö-päeva tsükli tõttu on majanduslikult mõttekas siduda see biomassi põletava jaamaga, millel omakorda kütuse saadavus sõltub samuti hooaegadest. Ehitades need jaamad kokku, jagavad need teatud ühisosi mis toob alla koguinvesteeringu 24% ja tõstab tootlust 2.44 korda võrreldes lihtsalt päikeseenergiat kontsentreeriva jaamaga [44, 51] Samuti on päikeseenergiat kasutatud vesiniku tootmiseks [55, 59], mis tähendab sisuliselt päikeseenergia konteinerisse mahutamist, sellest aga lähemalt alapunktis energiasalvestus. Päikeseenergiat saab kasutada ka nn arukalt hoonete planeerimisel nii jahtutuseks kui ka soojenduseks [48, 226] ning loomulikult valgustuseks.

14

Tuuleenergia

Tuule olemasolu eest vastutab Päike mis kütab planeedi erinevaid osi erinevalt mistõttu õhumassid hakkavad liikuma. Tuuleenergiat on kasutatud inimkonna ajaloos kaua, alates primitiivsetest purjedest, jätkates viljajahvatavate tuuleveskitega on kätte jõudnud moodsate „elektrone jahvatavate“ tuuleveskite aeg. Lisaks nendele on tekkimas ka uues innovaatilised tuulest elektritootmise viisid tuulepurjega [kitegen.com]. Siiski on tavapraktikaks saanud suurte 1-3MW tuuleagregaatide paigutamine tuulepargina maismaale või avamerre. Tuulegeneraatorid on iseenesest kõrge kasuteguriga, ainsad kaod tulenevad hõõrdumisest, elektrimasina käitamisest ja jõuelektroonika vahelüli olemasolul muundamiskadudest. Suured tuulegeneraatorid 1-3 MW saavutavad oma nominaalvõimsuse tuulekiirusel ca 12-13 m/s juures. Aasta keskmise tuulekiiruse järgi üksi ei saa veel täielikku ülevaadet kasutatava tuuleenergia hulgast. Tuuleenergia varude hindamisel tuleb arvestada asjaolu, et tuuleagregaadi võimsus on võrdeline tuule kiiruse kolmanda astmega. See tähendab, et poole nominaalse tuulekiiruse juures toodab tuulik vaid ligi kaheksandik oma nimivõimsusest. Lisaks sellele tuleb arvestada eri kiirusega tuulte esinemissagedusega. Pikaajaline tuulekiiruse jaotus vastab Weibulli jaotusseadusele, kusjuures kujuteguri väärtus on tavaliselt vahemikus 1,75...2,25 [78]. Tuuleagregaate tootvad firmad annavad oma seadmete kohta nimitunnusjoonena võimsuse sõltuvuse tuule kiiruse hetkväärtusest. Neid tunnusjooni ei saa aga kasutada tuuleagregaadi aastakeskmise võimsuse ning selle poolt toodetava energia leidmiseks aastakeskmise tuulekiiruse järgi. Statistilise keskmise tuulekiiruse korral on tegemist aritmeetilise keskväärtusega, tuuleagregaadi aastakeskmine võimsus on aga võrdeline tuulekiiruse kuupkeskmise väärtusega. Seepärast on tuulegeneraatori aastakeskmine võimsus palju suurem kui nimitunnusjoone põhjal leitud hetkvõimsus keskmise tuulekiiruse korral. Aastakeskmise võimsuse ning toodetava energia arvutamiseks peab olema teada tuulekiiruste jaotusseadus. Tuuleagregaadid võivad olla kas autonoomsed kuid üldjuhul on ühendatud elektrivõrku. Autonoomsete agregaatide korral on probleemiks stabiilse sageduse ja pingega elektrienergia tootmine, sest viimased sõltuvad generaatori pöörlemissagedusest. Järelikult on vaja tiiviku pöörlemissagedust juhtida või kasutada alalisvoolu vahelüliga sagedusmuundureid. Lisaks tuleb autonoomsete agregaatide korral lahendada energia salvestamise probleemid. Autonoomsed tuuleagregaadid sobivad aga hästi soojusenergia tootmiseks, kuna seda on lihtne salvestada. Pealegi langeb soojusenergia tarbimise maksimum enamuses kokku maksimaalse tuuleenergia tootmisega, s. t. tuulega toimub majade jahtumine kõige kiiremini. Võrku ühendatud tuuleelektrijaamades kasutatakse enamasti asünkroongeneraatoreid. [78] Tuulepargid peavad nagu ka kõik teised elektrienergia generaatorid vastama võrgueeskirjale. Seoses tuuleenergia juhuslikkusega on oleks kasulik osata tuule esinemist ette ennustada. Selle eesmärgi saavutamiseks on välja töötatud erinevaid metodoloogiaid, millega saab tuule kiiruseid ja tuulest saadava energiat piisava täpsusega ette ennustada [69, 70, 71,

15

75, 77, 79]. Sellest samast tuule juhuslikkusest tuleneb ka teatud optimaalne tuuleenergia limiit riigi elektrisüsteemis, millest üle võib see kujutada elektrisüsteemile täiendavat riski. Texase osariigi energiafirma on pakkunud välja süstemaatilise teadusliku lähenemise regulatiivseks tuuleenergia osakaalu määramiseks osariigi elektriturul [66]. Iirlased on loonud omale projekti „All Island Grid Study“ raames stsenaariumeid tuulenergia maksimeerimiseks, mille tulemusena saab väidetavalt kasvatada taastuvenergiaallikate osakaalu 42%-ni [67]. Teise projekti raames on Iirlased matemaatiline meetodi optimaalse tuuleenergia süsteemi integreerimiseks [68], mis baseerub võimusvoogude tõenäosuslikele esinemistele. Tuulepargid on ka potentsiaalsete pinge ja sageduse kvaliteediprobleemide ja suure süsteemi võimaliku ebastabiilsuse allikas. Tuulegeneraatorite „ära kukkumine“ või „tormiline tootmine“ võivad pinget ja süsteemi stabiilsust mõjutada lubatud piiridest väljapoole. Selleks on vajalik elektrisüsteemi sisse arvestada nii koormuse muutusest tulenev ebastabiilsus [69] kui ka toime tulla tuulejaamade töötamisest tulenevate pinge, sageduse ja stabiilsusküsimustega [72, 73, 80]. Välja on pakutud ka meetod kuidas pöörata tuulikute töötamisest tulenev sageduse ebakindlus süsteemi kasuks [158] .

Joonis 2.1 Eesti tuulekliima 72m kõrgusel [5] Eesti tuulekaardilt on näha, et rannikualades 72m kõrgusel ulatub tuulekiirus 8-9 m/s, mis on küllalti hea näitaja. Olgu öelduid, et 72m kõrguselt käib 100m tuuliku alumine rootorilaba ots. Tuuleparkide rajamisel tuleb aga arvestada ka muud kui tuuletingimused – arvesse tuleb võtta potentsiaalsete liitumispunktide asukohad ja merealadepuhul merepinna sügavuse ja geoloogia. Rusikareegel on, et maismaale tuulepargi ehitamine on ligi 2x odavam kui merealadele. Kogu Eesti tuuleressursi kohta võib öelda, et tuulepargi rajamiseks sobilikel aladel on võimalik teoreetiliselt toota tuuleenergiat niipalju, kui seda Balti riikidel vaja läheb.

16

Laineenergia ja loodete energia

Nagu ennist sai mainitud on lained ning tõus ja mõõn kaudselt põhjustatud päikese poolt ning seega sisuliselt maavälised energiaallikad. Maa eri osade ebaühtlase soojenemise tõttu tekib tuul, mis omakorda tekitab lained. Tõus ja mõõn on seevastu tekitatud Kuu gravitatsiooniväljast mis tõmbab ookeanide vett enda poole. Olgugi, et lainetes peituva energiahulga kohta täpsed andmed puuduvad on selge, et lainetes võib peituda suur jõud. Seda võime näha näiteks tormide ja hiidlainete tekitatud kahjustustest nii maismaale kui laevadele. Järgnevalt on esitatud mõningaid võimalusi kuidas saada lainestest ning tõusust-mõõnast elektrienergiat. Üheks võimaluseks on veepinnal ujuvad poid, mis on ühendatud merepõhjas asuva süsteemiga ning genereerivad energiat nn vinnamise meetodil. Poid on seotud püsimagnetiga kolbiga mis liigub lainete mõjul üles-alla genereerides sellega mähises elektromagnetilise induktsiooni nähtuse abil elektrienergiat, joonis 2.2 vasakul. Selle süsteemi eelis on see, et elektrienergia genereeritakse otse ilma lisageneraatorite abita. Laineenergiasüsteemi saab lahendada nii vertikaalsete kui ka horisontaalsete poidega. Horisontaalseid silindrilisi pooluputatud liigendatud poisid nimetatakse Pelanis tüüpi poideks kuna meenutavad meremadu, joonis 2.2 paremal. Iga silindri sees on hüdrauliline kolb-masin mis pumpab õli läbi hüdrauliliste mootorite, mis on ühendatud elektrigeneraatoritega. Tavaliselt kombineeritakse palju selliseid „meremadusid“, ühendatakse omavahel elektriliselt ning veetakse merealune kaabel maale.

Joonis 2.2 Ujuvate poidega süsteem [56] Veel on võimalik genereerida elektrienergiat meres asuvas veega täidetud sambas kus veetaseme tõus ja langus tekitab õõnsas sambas õhuliikumise, joonis 2.3a. Õhuliikumine paneb pöörlema turbiini ja sellega ühendatud generaator toodabki elektrienergiat. Kolmas võimalus toota lainetest elektrienergiat on kasutada ära ranniku ääres asuvat reservuaari kuhu juhitakse laine koonusekujulise juhttunneli kaudu, joonis 2.3b. Seejärel lastakse vesi reservuaarist tagasi merre läbi tavalise hüdroturbiini. Viimast meetodit üritati kasutada seitsmekümnendatel, kuid need projektid jooksid liiva vähese finantseeringu ja tehniliste probleemide tõttu. Samuti alahinnati soolase vee ja tormide mõju süsteemile.

17

Joonis 2.3 Laineenergia kogumisviisid õhksambas (a) ja kaldareservuaaris (b) [56] Briti firma Lunar Energy on võitnud pakkumise ehitada Lõuna Korea vetesse maailma suurima hoovustest elektrienergia tootmise süsteemi [http://www.lunarenergy.co.uk]. Projekt maksab umbes £500 miljonit ja sisaldab kolmesaja 1MW veealuse 20m kõrguse turbiin-seadme ehitamist merepõhja. Projekt peaks valmima aastal 2015 ja suudab toota piisavalt võimsust, et toita ära ligi 200 000 majapidamist, joonis 2.4a.

Joonis 2.4 Lõuna Korea vetesse planeeritava hoovuseenergiajaama üks turbiin (a) ja maailma esimese hoovusenergiajaam Inglismaal (b) [http://www.lunarenergy.co.uk] Maailma esimene hoovuseenergiajaam ehitati aastal 2003 Inglise firma Marine Current Turbines Ltd poolt pooleteise kilomeetri kaugusele Lynmouthi linnast Inglismaal, joonis 2.4b. Generaatori laba pikkus on 11 m ja iga generaatori nimivõimsus on 300 kW [BBC uudised Esmaspäev 16 juuni 2003]. Praegu käivad teostatavuse uuringud loodete hoovuse kasutamiseks Kalifornia lahes Mehhikos, kus planeeritakse rajada kokku 900MW jaam, mis toodaks aastas 5.5 TWh elektrienergiat aastas [34]. Samuti käib eeluuringu projekt Kuveidis Araabia lahte planeeritava loodeenergiajaama rajamise osas [29]. Võrreldes tuuleelektrijaamadele suudab vesi oma füüsikaliste parameetrite tõttu kanda endas suuremat kineetilist energiat ruumiühiku kohta. Seega suudab isegi väike laineenergiajaam toota arvestatava koguse elektrienergiat. Laineenergeetika puuduseks on väga karmid ilmastikuolud, mis seab seadmetele suured nõudmised. Suure ookeanide ulatuse tõttu Maal pesitseb lainetes siiski suur energeetiline potentsiaal.

18

Biomass ja biogaas

Biomass on taastuvenergiaallikas, bioloogiline materjal mis pärineb defineeritud kui on põllumajanduse (sealhulgas taimsete ja loomsete ainete) ja metsanduse ning nendega seonduva tööstuse toodete, jäätmete ja jääkide bioloogiliselt lagunev osa ning tööstus- ja olmejäätmete bioloogiliselt lagunevad komponendid. Biomassi annab põletada üksi või koos kivisöe või põlevkiviga. Koostootmise eeliseks on lõppkokkuvõttes väiksem emisioonikogus biomassi arvel. Tänase päeval põletatakse põlevkivi koos biomassiga ja Narva jaamades. Välja on isegi pakutud taastumatu ja taastuvenergia koospõletamisel eralduvate heitegaaside mõjutamine elektrivälja abil ning sellega emissioonide vähenemine [62, 63]. Igal biokütustel on oma elutsükkel mis algab näiteks taime idanemisega ja lõppeb selle kasutamisega katlas [61].

Biogaas on prügilagaas, heitvee puhastamisel eralduv gaas, gaas erinevatest sõnnikutest või ka taimsete jääkide lagunemisel eralduv gaas [60]. Biogaas on nagu maagaaski plahvatav kütus mida saab sarnaselt maagaasile kasutada sisepõlemismootorites või kateldes, kuid veel lihtsam on seda kasutada kütte ja toiduvalmistamise eesmärgil. Munitsipaalprügist saab energeetilist biogaasi toota peamiselt kahel moodusel: anaeroobsel lagunemisel ja mikroobsel lagunemisel maha laotatuna [43, 47, 49]. Samuti saab biogaasi sõnnikupatareidest eralduva metaani näol ja selleks spetsiaalselt kasvatatud põllukultuuridest [60].

Joonis 2.5 Lihtne biogaasi kohumisviis [pilt: wikipedia.org]

Eestis toodetud kuid mittekasutatud bioenergiaressurss, st metsadesse mahajäätud raiejäätmed, on ligikaudu 9 TWh. Kui me arvestame juurde kasutamata põllumaad kuhu saaks istutada energiavõsa, siis teoreetiliselt saaksime veel lisa ca 21 TWh. Kui nüüd oletada, et me kasutaks seda olemasolevat ressurssi isegi mitte koostootmisjaamas vaid kondensatsioonelektrijaamas aasta keskmise kasuteguriga 30%, siis teoreetiliselt oleks võimalik toota ainuüksi bioressursi pealt 6,2 TWh elektrienergiat aastas [5]. See number on küll ilus, kuid tänasel päeval see veel majanduslikult tasuv ei ole. Tänasel päeval on siiski majanduslikult mõttekas põletada biomassi koos põlevkiviga või kivisöega [5, 103]. Kuna Eesti on hajusalt asustatud ja väikeasulate soojuskoormused on väikesed siis traditsiooniliste koostootmisjaamade rajamine väikeasulatesse pole majanduslikult mõttekas. Kõne alla võib tulla väikeste koostootmisjaamade hästi läbimõeldud rajamine.

19

2.1.1 Eesti taastuvenergiaeesmärk aastaks 2020 Eesti elektrienergia tootmise tänane probleem on selle energiaportfelli suur ühekülgsus, kus 95-98% Eestis toodetud elektrist on toodetud põlevkivist ning ainult väike osa maagaasist, tuulest, hüdrojamadest või muust. Nagu esimeses peatükis sai räägitud tingib taastuvenergia eesmärkide püstitamist EL regulatiivne raamistik, milles saastenormid ja kvoodikaubandus stimuleerib taastuvenergiaallikate osakaalu tõstmist juba puhtalt majandusliku tasuvuse kaalutlustel. Eesti elektritootmisvõimekus peab olema konkurentsivõimeline ümbritsevate elektriturgudega, mida on raske saavutada olemuselt saasteküllase põlevkivienergeetikaga, kus märkimisväärse osa kogu hinnast moodustab CO2 maks. Lahenduseks on taastuvenergiaallikate ulatuslikum kasutuselevõtt. Tabelis 2.1 on toodud erinevate elektritootmisviiside maksumused tootmisvõimsuse ühiku kohta. Tabel 2.1 Elektritootmisviiside maksumus installeeritud võimsusühiku MW kohta [5] Miljon EUR/MW Töötundi aastas Tuulikud maismaal 1,5 2500 Tuulikud merel 3,5 3000 Põlevkiviplokk 1,5 8760 Tuumajaam 3-4 8760 Gaasijaam 0,7 8760 Diiseljaam 1 8760 Eesti riigi taastuvenergia eesmärk aastaks 2020 on toota 25% kogu energiast (elekter, soojus, transport) taastuvenergiaallikatest. Kogu energia (elekter, soojus, transport) lõpptarbimine aastaks 2025 on ennustatud 40 TWh. Sellest 25% ehk 10 TWh peab olema toodetud taastuvenergiaallikatest:

• 3,5 TWh elektrit • 2 TWh puitkütused soojuse tootmiseks • 3,5 TWh puitkütused kodumajapidamistes soojuse tootmiseks • 1 TWh taastuvad kütused transpordis.

Nagu öeldud moodustab elektri osakaal planeeritavalt 3,5 TWh. Selle eesmärgi saavutamiseks näeb Elektrimajanduse arengukava 2008-2018 ette:

• koostootmisjaamasid 300 MW elektrilist (2014) • maismaa tuulepargid 400 MW (2013) • avamere tuulepargid 500 MW (2018) • tuuleparke tasakaalustavad jaamad 900 MW • Olemasolevad hüdrojaamad 1,8 MW � 10 Gwh aastas

See teeb installeeritud võimsusi aastaks 2020 kokku ca 3000 MW, mis võimaldab reaalselt toota ca 2,3 TWh tuuleparkidest ja 2,6 TWh koostootmisjaamadest aastas. Seega planeeritavate uute koostootmisejaamadega ja tuuleparkidega peaks Eesti isegi ületama eesmärgi 25% ja pigem saab selleks olema 50%, kui kõik plaanipäraselt läheb [5].

20

2.2 Energiasalvestus

Energiasalvestus on oluline mitmes mõttes: ebastabiilsete taastuvenergiaallikate stabiilsuse tõstmiseks elektrisüsteemis, tipuvõimsuste katmiseks ja kaasaskantavate seadmete sh näiteks elekterautode toiteks. Selge on see, et me ei saa oma elektritarbimist kujundada selle järgi kuidas tuul parajasti puhub. Samuti on raske organiseerida elektritarbimist täielikult päikese järgi. Hoolimata sellest, et energiasalvestuse teema on oluline, on sellega seotud ka palju väljakutseod ja „pudelikaelu“. Kuigi elektrienergiat purki koguda ei saa on siiski olemas võimalusi kuidas füüsika ja keemiaseadusi kasutades energiat salvestada saab. Olgu öeldud, et olenevalt juhtudest võime energiasalvesteid vaadelda ka kui võimusssalvesteid, mis suudavad tagastada suur võimsust aga lühikese aja jooksul. Järgnevalt on antud ülevaade mõningatest energiasalvestusvõimalustest jättes kõrvale majandusliku tasuvusetänasel päeval. Keemilise energiana

Üks tuntumaid energiasalvestusseadmeid kuulubki just siia alarühma, selleks on aku. Alates aku tööpõhimõtte leiutamisest saati 1800 aastal Alessandro Volta poolt on akude tehnoloogiaid küll arendatud, kui sellest hoolimata on aku jäänud kriitiliseks „nõrgimaks“ lüliks kaasaskantavate seadmete sh elekterautode võimaluste laiendamisel. Paljutõotav tuleviku energiasalvestustehnoloogia on keemiline salvestus vesiniku kujul. Vesinik on atmosfääri olemasolul väga plahvatusohtlik ja ülimalt reaktiivne aine, mis on kütuseks näiteks kosmoseraketile ja vesinikpommile. Vesiniku tootmine vajab reaktsiooni toimumiseks energiat, mida võib toota mistahes energiaallikast. Vesiniku saab salvestada maa alla näiteks vanadesse soola, gaasi ja naftaleiukohtadesse. Vesiniku salvestamist on eksperimentaalselt isegi proovitud kõrbeliiva, surnumere liiva ja savi sisse Jordaanias [178]. Hapniku ja vesiniku omavahelisel segamisel ning sinna lisaenergia andmisel toimub intensiivne reaktsioon mille käigus vabaneb energia. Selline reaktsioon võib kulgeda plahvatuslikult näiteks raketi stardil või kontrollitult ning aeglaselt näiteks kütuselemendis [176, 177, 179]. Kütuselement on keemiline vooluallikas, milles saadakse elektrienergiat kütuse oksüdatsioonil vabaneva energia arvel. Kütuseks võib olla näiteks anoodi poolel vesinik ja oksüdandiks katoodi poolel õhus leiduv hapnik. Vesiniku tootmiseks saab mugavalt kasutada taastuvenergiaallikaid, millede puhul on seda edukalt tehtud nii kontsentreeritud päikeseenergiast [55, 59], tuuleenergiast edukalt näiteks Norras ja Kirde-Kanda saarestikul kui ka geotermaalenergiast [46, 53]. Seega öö jooksul puhunud tuult saame kasutada päeval ringi sõitmiseks. Samuti saab päikselistelt aladelt kogutud päikeseenergiaga vesinikku toota ning seda elektriautodes kütuseks kasutada, joonis 2.5

21

Joonis 2.5 Vesiniku tootmise ja kasutuse tsükkel päikeseheliostaadist kütuselemendini elekterautos [55] ja vesinikenergeetika seos taastuvenergeetikaga üldises elektrivõrgus [greenecon.net] Alternatiiviks vesinikule toota ka vedelat lämmastiku, mis on samuti plahvatusolhtlik kütus. Üks uudne energiasalvestusmeetod keemilise energiana pakuti välja Ottawa ülikoolis Kanadas, mille olemuseks on see, et taastuvenergiaallikatest tulevat energiat kasutatakse ära aine lahutamiseks kaheks komponendiks. Need üksteisest eraldiseisvad ained on stabiilsed ning neid võib ladustada nii palju kui tarvis. Üksteisega kokkuviimisel aga eraldub reaktsioonis hulk soojusenergiat, mida annab kasutada seal kus vaja [182]. Ka biokütuseid võib nimetada keemilisteks energiasalvestiteks. Elektrivälja energiana

Ilma lähemalt füüsikalist tööpõhimõtet selgitamata on siinkohal nimetatud juba kolmsada viiskümmend aastat tagasi avastatud energiasalvestusseadet kondensaatorit. Kondensaator salvestab oma plaatide vahel dielektrikus elektrivälja kujul teatud hulga energiat. Kondensaatorid või energiasalvestuse seisukohalt vaadates jagada laias laastus kaheks: tavalised- ja nn ülikondensaatorid. Nagu näha on kondensaatorite energiatihedus väiksem kui akudel ja kütuseelemendil, kuid võimsustihedus teistest suurem.

Ülikondensaatoreid saab kasutada näiteks pidurdusenergia taas-kasutamiseks trammides, rongides ning ka tuleviku elekterautodes. Joonis 2.6 Energia- ja võimsustiheduse võrdlus [cap-xx.com].

22

Magnetvälja energiana

Teadaolevalt lakkab metalli kristallvõres soojusvõnkumine kui metalli külmutata teatud kriitilise temperatuurini, milleks võib olla olenevalt materjalist -130ºC kuni -250ºC. Sellistes tingimustes saab vool suletud kontuuris voolata ilma aktiivtakistuseta niikaua kui madalat temperatuuri jätkub. Tõsi on ka see, et vooluga juhi ümber on alati magnetväli, kusjuures magnetvälja suurus oleneb voolu suurusest. Seega on kuni jätkub voolu seniks kestab ka magnetväli. Magnetväljas energia salvestamiseks ongi loodud ülijuhtivusel põhinevad reaktorid, mis kujutavad endast sisuliselt toroidi kujuliselt keritud mähist milles voolab alalisvool ülijuhtivuse tingimustes. Reaktorist energia väljavõtmiseks on süsteemis teinegi mähis, mis vajalikul momendil järele ühendatakse.

Joonis 2.7 Väikese 100kWh ülijuhtagregaadi ISTEC kontseptuaalne disain Jaapani Rahvusvahelise Ülijuhtivuse Instituudis [wteck.org] Ülijuhtsalvesid on väga kõrge kasuteguriga, 97-98%, kusjuures ühe tunni jookusul kaotab süsteem energiat vaid 0.1%, milleks on jahutusele kuluv energia. Ülijuhtsalvestid saavad vajadusel anda nii aktiiv- kui ka reaktiivenergiat. Olenevalt toroidi läbimõõdust ja parameetritest võib mähis raadiusega 150-500M teoreetiliselt salvestada 5000 MWh energiat ning anda seda välja 1000MW võimsusel. Ülijuhtreaktoreid kasutatakse nende praeguse kõrge hinna ja omaduste tõttu vaid elektrikvaliteedi stabiliseerimiseks elektrisüsteemides, kus 1-10 MW agregaadid kuuluvad elektrikvaliteedi juhtimissüsteemi. Ülijuhtreaktorid on põhimõtteliselt väga kiiretoimelised ja kõrge kasuteguriga võimalus suure võimsuse salvestamiseks ja selle kiireks kasutamseks.

23

Potentsiaalse energiana

Üheks heaks võimaluseks salvestada suhteliselt suurel hulgal energiat on pumbata madala tarbimise ajal vett tammi taha mäkke ning siis suurema nõudluse ajal kasutada seda vett hüdroturbiinide käitamiseks. Hüdroturbiinid on väga kõrge kasuteguriga ning iseenesest stabiilne, kindel ja taastuv elektrienergia saamise viis. Hüdroenergiasüsteemi annab kasutada energiasalvestuseks näiteks koostöös tuulejaamadega. Näiteks saab Taanis toodetud tuuleenergia abil pumbata vett Norra hüdrotammide taha või eraldi reservuaaridesse ning kallima energia ja/või suurema energiavajaduse korral lasta gravitatsioonil oma tööd teha ja saada salvestatud energia hüdrogeneraatorite abil uuesti kätte. Välja on pakutud ka lahendus kuidas optimaalselt pikaajaliselt hüdrosalvestust ette prognoosida ja selle põhjal käitamisgraafik koostada [181]. Üks projekt kus merevett pumbatakse kunstlikusse reservuaari asub Jaapanile kuuluval Okinawa saarel, kus tehisreservuaar asub merepinnast 136m kõrgusel ja mille hüdroturbiinide installeeritud võimsus on 30MW Joonis 2.8 vasakul.

Joonis 2.8 Hüdrosalvestus merepinnast kõrgemal Okinawa ja madalamal [Driving Without Oil] Alta Mesa projekti raames Kalifornias San Gorgonios paigaldati 61 Vestas V47-660 kW tuulegeneraatorit koguvõimsusega 40 MW, aastatoodanguks on 140 000 MWh. Sama projekti jätkuna arendatakse välja reservuaari pumbatava hüdroenergia salvestuse süsteem võimsusega 70 MW ja energiamahutavusega 420 MWh, millega saab rahuldada ligi 180 000 majapidamise päevase energiavajaduse [http://www.tenderland.com/projects.htm]. Hüdroenergia salvestamise süsteemi aga annab luua ka merepinnast madalamale. Sellel juhul tehakse vee mahutamiseks reservuaarid nii maa peale kui ka maa alla, joonis 2.7 paremal. Nüüd lastakse elektrisoovi korral maapinnal asuvast reservuaarist vesi läbi hüdroturbiinide maaalusesse reservuaari. Võimsuse määrab ära reservuaaride kõrguste vahe ja veehulk sekundis ning energiamahutavuse limiidiks saab maaaluse reservuaari suurus.

24

Kineetilise energiana

Üks võimalus energiat salvestada on õhu kompresseerimine ja selle kogumine. Kui kompressori abil õhku kokku suruda siis õhuosakeste liikumiskiirused tõusevad ja omavahelised kokkupõrked kasvavad. Seetõttu võib nimetada suruõhku kineetilise energiana salvestamist. Õhu kompresseerimiseks kinnisesse paaki saab kasutada mistahes taastuva energiaallikat, joonisel 2.9 on aga näidatud põhimõtteskeem kuidas toimuks tuulegeneraatorite abil õhu kompresseerimine ja selle kasutamine koos biogaasiga gaasiturbiinis. Suruõhu kasutamiseks ei pea seda ilmtingimata gaasiturbiinis põlemisprotsessis kasutada, suruõhuga endaga saab samuti turbiinilabasid käitada.

Joonis 2.9 Võimalik suruõhksalvestussüsteem, kus õhu kompresseerimiseks kasutatakse tuuleenergiat. Olgugi, et suruõhu kineetiline energia turbiinilabadele juhituna on võrreldes vee kineetilise energiaga tunduvalt väiksem, on siiski disainitud spetsiaalseid suruõhu jaoks turbiinid [180]. Suruõhku saab koguda ka kaasaskantavatesse paakidesse ja kasutada seda mujal kus seda vaja läheb. Kokkusurutud õhu rõhk on vahemikus 6-24 bar. Teiseks võimaluseks salvestada energiat kineetilise energiana on hooratassalvesti. See on oma tööpõhimõttelt lihtne ja loogiline meetod energia salvestamiseks. Hooratast on tegelikult kasutatud juba ammustest aegadest: käiakivi ja veskikivi toimivad oma põhimõttelt samamoodi kui tänapäeva hooratassalvestid – suure massiga pöörlevad kehad säilitavad oma liikumisoleku ja suure inertsi tõttu saab neid koormata energia väljavõtmiseks näiteks elektrimootoriga, joonis 2.11b. Kui käi ja veskikivi pidid kasulikku tööd tegema hõõrdumise näol vikatit teritades või viljateri purustades, siis moodne hooratassalvestil on hõõrdekaod viidud miinimumini. Suure inertsiga hooratas pannakse elektrimootori abil magnetlaagritel vaakumis pöörlema ning energia kättesaamiseks ühendatakse elektrimootor generaatorirežiimi.

25

Joonis 2.10 Hooratta kasutamine UPS-süsteemis [keyitec.com] Hooratas on võimeline süsteemi tagastama suurt võimsust ning siiani ongi neid kasutatud pigem võimsuse kui energiaallikatena. Joonisel 2.10 on näidatud hoorattaseadme kasutus UPS-funktsioonina kuni varugeneraator tööle hakkab. Hoorattas kaotab tunnis 1% temas salvestunud energiast seetõttu ongi neid mõttekas kasutada kiireteks energiasüstideks. Näiteks on hoorataid mõeldud kasutada ka rööbastranspordis, joonis 2.11a, kus rongide mass on suur ja nõuab pidurduseks suurt energiat. Hoorattad jäävad oma energia- ja võimsusmahtuvuselt akudega samasse suurusjärku kuid on viimastest tunduvalt pikaealisemad ja keskkonnasõbralikumad.

Joonis 2.11 Hooratta kasutamise põhimõte rööbastranspordil (a) pidurdusenergia salvestuseks ja selle kasutamisel kiirendusel [imperial.ac.uk] ning 2006 aastal Hannoveri messil esitletud firma WEG hooratassalvestid ühendatuna generaatoriga

26

2.3 Initsiatiivid üle maailma

Olgu see kliima pärast muret tundmisest, fossiilsete kütuste ammendumisest või uute ärivõimaluste märkamisest, on paljud riigid üle maailma tegelemas oma energiasektori kriitilise ülevaatamisega ning ohtude ja uute võimaluste strateegilise kaardistamisega. Elektrivõrgu moderniseerimine on nii poliitikute, regulaatorite, akadeemikute kui ka ettevõtjate hulgas aktuaalne teema mitte üksnes Euroopas ja Põhja Ameerikas, vaid on saanud oluliseks teemaks ka Lähis-Idas, Kaug-Idas, Aafrikas, Lõuna-Ameerikas ja Austraalias. Sellest tulenevalt toimuvad üle maailma erinevates regioonides rahvusvahelised sümpoosionid ja kongressid, kus saavad kokku erinevate huvide ja organisatsioonide esindajad, et üksteisele esitada tulevikuvisioone, ilmnenud väljakutseid ja teadussaavutusi energiamajanduse ja energiatehnika vallas. Osalenud mõningatel sellistel konverentsidel, on järgnevalt nimetatud mõningaid initsiatiive mida erinevad riigid astunud või astumas on. • Austraalia loodud energiapoliitika kasvuhoonegaaside vähendamiseks [16] • Taastuvenergiaallikate kasutamine Kagu-Euroopa maades [17] • Araabia Ühendemiraatide visioon taastuvenergiaosakaalust nende energeetikas [18] • Jätkusuutliku energeetika ja keskkonnakaitse integreerimine Lõuna Aafrika riikide

energiasüsteemidesse [19] • Kuveidi energiamajandus koos taastuvenergiaallikatega [20] ning

taastuvenergiaallikad kui üks sammas Kuveidi elektriturul [23] • Taastuvenergeetika stsenaariumite esitamine Marokole, Tuneesiale, Jordaaniale ja

Liibanonile [21] • Poliitika, probleemid ja strateegiad taastuvenergiaallikate kasutamiseks Kreekas [22] • Energeetikaalasest seadusandlusest Aafrika Riikides [33] ning taastuvenergiaallikad

kui süsinukuvabad energiaallikad Sahaarataguses Aafrikas [24] • Teostatavuse analüüs hiigelsuure päikeseenergiajaama järk-järgulise ehitamise kohta

Araabia kõrbesse [26] • Poliitiline ja institutsionaalne raamistik päikese-sooja süsteemide kasutamiseks

Vahemere lõunariikides [27] • Jätkusuutliku energeetika Hiinas [28] • Eeluuring laineenergiajaama rajamiseks Kuveiti [29] • Puhtad energiaallikad Araabiamaades [30] • Alternatiivenergiaallikad Nigeerias - probleemid, takistused ja võimalused [31] • Ulatusliku päikeseenergiajaama arendamisest ja integreerimisest Egiptuse kõrbes [32] • Loodeenergiajaama eeluuring Mehhikos [34] • Poliitikakujundus hajutatud elektritootmise jaoks Iraanis [35] • Kreeka energiasüsteemi pikaajaline kujundamine ja keskkonnapoliitika juurutamine

[36] • Lõuna-Hiina elektrivõrgu energiahaldussüsteemi modelleerimine [40] Originaalartiklitega tutvumiseks võtta ühendust käesoleva kirjatüki autoriga.

27

3. Uue põlvkonna elektrisüsteemi suunas, Arukas Võrk

Sissejuhatus - elektrisüsteemi uuenduskuuri vajadus Elektrivõrgu nimetamisel „arukaks“ või „mittearukaks“ tuleb meeles pidada, et me omistame elektrisüsteemile tinglikult omadussõna, millega tavaliselt kirjeldatakse teatud liiki hominiide. Teiseks tuleb elektrisüsteemi „arukuse“ üle otsustamisel seda vaadelda nii ajastu kui ka teiste süsteemide ja arengute kontekstis. Üheksateistkümnenda sajandi lõpus ehitatud esimene madalpingeline alalisvooluelektrivõrk oli inimkonna püüdlustes suur ja oluline samm, mida sai nimetada tookord kõike muud kui rumalaks. Kuna sellisel pingetasemel võimsuste ülekandmine generaatorist tarbijani oli suurte kadude tõttu piiratud, sai peagi selgeks, et loodav elektrisüsteem saab olema hajutatud elektritootmisega kus tootmine ja tarbimine asuvad lähestikku. Lisaks sellele vajasid erinevad seadmed erinevaid pingetasemeid, mis tõi kaasa olukorra, kus erinevate seadmete toiteks pidid olema ka erinevad elektritootmisseadmed ja ülekandeliinid. See aga kippus kalliks ning tundus nii mõnelegi insenerile ebamõistlik. Tagasi vaadates võiks sellist lahendust kutsuda „rumalavõitu elektrisüsteemiks“, kuigi etteruttavalt võib öelda, et hajutatud tootmine on saanud taas oluliseks märksõnaks elektrisüsteemi moderniseerimisel. Vahetult enne kahekümnenda sajandi algamist tutvustas Nikola Tesla oma ettekandes Ameerika Inseneride Instituudi kokkutulekul „Uut vahelduvvoolul baseeruvat süsteemi mootoritele ja transformaatoritele“. See aga baseerus insener Michael Faraday poolt avastatud elektromagnetilise induktsiooni nähtusele 1831. Kõrgepingelise vahelduvvoolusüsteemi, trafode ja alaldite kasutuselevõtt tekitas olukorra, kus elektrienergiat sai edastada kaugemate distantside taha ning piisas ühest ülekandeliinist, et toita kõiki elektriseadmeid olenemata pingekuju või -nivoo vajadusest. Elektrisüsteem oli muutunud natuke „arukamaks“. Aeg läks edasi ning tehnika kiire arenguga arenesid ka elektrisüsteemid ja nende komponendid. Elektritootmis- ja muundamisseadmed, ülekandeliinid ja nende ehitamine muutusid universaalseteks ja standardseteks mis võimaldas tuua alla seadmete ja nende paigaldamise hinna. Üheks esimeseks meetodiks saada madala hinnaga elektrienergiat oli kasutada hüdroturbiine, mis tänapäevani üks parimaid ja keskkonnasäästlikumaid elektritootmisviise. Kahekümnenda sajandi alguseks oli tekkinud eelnevast taas natuke „arukam“ ja majanduslikult mõttekam elektrivõrk, mis andis suure tõuke industriaalühiskonna tekkele. Elektrivõrk oli saanud kriitiliseks infrastruktuuri osaks. Elektrisüsteem on suuremõõtmeline ja keeruline süsteem, mida ei ehitata ümber iga päev. See koosneb elektrijaamadest, ülekandeliinidest, alajaamadest ja jaotusliinidest, mis kõik on suhteliselt suure alginvesteeringuga ja pika elueaga süsteemi elemendid. Üha enam ja enam vaadeldakse elektrisüsteemi osana ka lõpptarbija seadmeid ning tarbijakäitumist. Enamik maailma elektrivõrkudest on ehitatud üle 50 aasta tagasi ning on jäänud ilma paljudest infotehnoloogia arengutega seotud uuendustest, millega seoses ei arvesta mitmekümneaasta vanune elektrisüsteem uute vajaduste ega ohtudega.

28

3.1 Tee eeskujuliku elektrisüsteemini

Paljudel riikidel kätte jõudud aeg oma riigi elektrisüsteemi uuendamiseks ja valmimas plaan selle elluviimiseks. Küsimus on selles kuidas kogu süsteem oleks uuendatud nii, et see arvestaks tänaseid tehnoloogilisi võimalusi ning oleks tuleviku nõudlust ja võimalikke arengustsenaariumeid arvestades pikemas perspektiivis kõike mõistlikum ja keskkonnasõbralikum. Tänaseid elektrivõrke ei saa kutsuda küll päris „rumalateks“ kuna võrguautomaatika ja kaugjälgimissüsteemid on olnud kasutusel juba mõnda aega, kuid uute võimalustega ja uutele nõudmistele süsteem praegu ei vasta. Tulevikunõudluse all on silmas peetud nii emissioonivaba elektrienergia piisavat hulka mõistliku hinna eest, varustuskindlust, tarbijale täielikku ülevaadet oma tarbimisest ja valikuvõimalusi ning nii füüsilist kui ka küberjulgeolekut. Eesti elektrisüsteem on heal tasemel põhivõrgu ulatuses, elektritootmises ja jaotamises on väljakutseid rohkem. Siin alapunktis on kirjeldatud ideaalset elektrisüsteemi kirjatüki autori nägemist järgi ning on võrreldud tänase ja homse elektrisüsteemi funktsionaalsuseid. Esiteks on kirjeldatud ideaalset elektrisüsteemi mis meil tulevikus olla võiks, ning siis on vaadeldud kuidas seda olemasolevate energia- ja infotehnoloogiliste võimalustega on võimalik reaalsuseks muuta. Põhiküsimuseks on „kuidas“. Eeskujulik elektrivarustussüsteem tagab igale tarbijale pideva ja kvaliteetse elektrienergia kättesaadavuse soovitud koguses soovitud ajal mõistliku hinna eest olles samal ajal keskkonnasõbralik. Sellist elektrivarustussüsteemi kirjeldavad omadused on:

• Ise-ennast jälgiv, ise-kohanduv, ise-paranev

• Individuaalse süsteemiosa rikkest sõltumata säilitama katketeta elektrivarustuse ülejäänud süsteemis

• Võimaldab keskenduda piirkondlikele vajadustele

• Võimaldab rahuldada tarbijate vajadusi mõistliku hinna juures kasutades minimaalselt ressursse ning omades seejuures minimaalset keskkonnamõju (tarbijate vajadused: funktsionaalsus, kasutatavus, varustuskindlus)

• Elukvaliteeti tõstev ja majanduslikult mõttekas Selleks, et neid omadusi saavutada, peab elektrisüsteem vastama teatud spetsiifilistele nõuetele:

• Funktsionaalsus – süsteem peab tagama kvaliteetse elektriteenuse soovitud mahus

• Hind – süsteem peab tagama elektriteenuse õiglase hinna eest vastavalt teenuse kvaliteedile

• Varustuskindlus – süsteem peab tagama elektrivarustuse ka looduskatastroofi või terrorismi situatsioonis

• Ohutus – süsteem peab olema võrdselt ohutu nii lõppkasutajale kui energiafirma töötajale

29

• Energia teisaldatavus – süsteem peab tagama elektrivarustuse üha suurenevale vajadusele kaasaskantavate seadmetele sh elektriautole

• Ühendatavus – süsteem peab võimaldama üldlevinud digitaalseid ühendusi

• Keskkonnamõju – süsteemi mõju keskkonnale peab olema minimaalne

• Välimus – elektrisüsteemi peab olema ka visuaalselt aktsepteeritav

• Valiku ja vabaduse nõue – süsteem peab võimaldama valida elektriteenuseid ja teenuse pakkujat, lisaks sellele peab süsteem olema võimeline töötama nn saarestunud režiimis iseseisvalt

• Ressursside kasutamine – süsteem peab minimeerima elektriteenuse pakkumise jaoks vajaminevad loodusressursse ja optimeerima taastuvenergia osakaalu

• Kasutajasõbralikkus – süsteem peab võimaldama elektriteenuse mugavaimat rakendamist ja kasutamist

Nagu peatüki sissejuhatuses mainitud oleks põhimõtteliselt õigem kasutada väljendit „arukam võrk“ kuna „arukus“ ei teki sinna ühest mingist kindlalt määratletud hetkest vaid järk-järgult. Õige oleks kirjeldada võrgu tänast seisundit ja siis eesmärki milliseks ta tulevikus arendada tuleks. Seda on hea vaadelda võrreldes elektrivõrgu funktsionaalsusi „täna“ ja „homme“. Seda on tehtud järgnevas tabelis Tabel 3.1 Tänase ja tulevikuelektrivõrgu omaduste võrdlus Elektromehhaaniline (eilne) Elektrodigitaalne (homne)

Ühesuunaline infovoog (kui üldse) Kahesuunaline infovoog Tsentraliseeritud tootmine Hajutatud tootmine Radiaalne topoloogia Võrk-topoloogia Mõned andurid ja lülitud Jälgib ja mõõdab pideval Pime Iseparanev ja reaalajastatud Manuaalne taaskäivitus Poolautomaatne taaskäivitus Tundlik pingekatkestustele Kohanev ja saarestuv Seadmete manuaalne ülevaatus Seadmete kaugjälgimine Hädaolukorra otsused komiteedes Otsuste langetamise süsteem Võimsusvoogude piiratud juhtimine Laiahaardeline juhtimissüsteem Puudulik hinnainfo Täielik hinnainfo Lõpptarbijal vähe võimalusi Lõpptarbijal palju võimalusi Tabelis nimetatud funktsionaalsused puudutavad kõiki osapooli – tootmist, ülekandmist, jaotamist ja lõpptarbimist. Ainult kogu „elektronide liikumise ahelat“ tervikuna vaadates saabki planeerida kaasaegset energiasüsteemi mis taastuvenergeetika võimalustega, automaatikalahenduste abil ning inimeste nõusolekul oleks mõistlik meie planeedi ja selle elanikkonna jätkusuutlikkuse seisukohalt. Kutsume seda tuleviku energiavõrku Arukaks

Võrguks.

30

3.1.1 Aruka Võrgu definitsioon Erinevatel teemakohastel rahvusvahelistel üritustel on täheldatud erinevate asjaosaliste hulgas kerget ebakindlust Aruka Võrgu defineerimisel. Sellest ei tohiks aru saada nii, et oma ala spetsialistid ei tea mis teeb elektrisüsteemi „arukamaks“ vaid et lühidalt on raske nii suurt süsteemi defineerida. Sellegipoolest on käesoleva kirjatüki autor loonud omapoolse uue põlvkonna elektrisüsteemi definitsiooni:

Arukas Võrk on terviklik ja keskkonnasõbralik isekohanev

automaatikasüsteem kus vool, informatsioon ja raha

voolavad koordineeritult „turuplatsi“ kõikide osaliste vahel

Rando Pikner

See definitsioon sisaldab kõiki peamisi märksõnu ja nende sidumist. Selguse mõttes on siiski mõistlik definitsiooni veidi selgitada. Alustame definitsiooni tagantotsast:

• Turuplats on geograafilis-majanduslik piirkond mille seob tervikuks elektriline ja infotehnoloogiline ühendus.

• Turuplatsi osalised on elektritootjad, seadusandja, regulaator, ülekandevõrk, jaotusvõrk, elektrimüüja ja lõpptarbija.

• Voolu all on mõeldud elektronide suunatud liikumist ehk elektrivoolu

• Informatsioon sisaldab elektri tootmise, süsteemi jälgimise, elektritarbimise ja hinnainfot

• Rahavood baseeruvad mõõdetud tarbimisel ja hetke elektrihinnal, rahavoogudele on aluseks usaldusväärne informatsioonivoog

• Koordineeritus tähendab et elektrivoolu, info ja raha liikumisel on kindel matemaatiline alus

• Automatiseeritud tähendab, et süsteemi energiatehnoloogilised elemendid on omavahel seotud infotehnoloogiliste ühendustega ning protsesse kontrollivad ja juhivad algoritmid hajutatud automaatikakontrollerites

• Isekohanev tähendab seda, et süsteemis vea ilmnemisel oskab süsteemi hajutatud juhtimine säilitada varustuskindluse süsteemi teistes osades kasutades kaasaja monitoorimise ja juhtimispõhimõtteid

• Terviklik tähendab seda, et süsteemi on integreeritud nii tsentraalne kui hajutatud elektritootmine, energia edastamine, energiasalvestus, lõpptarbimine

• Keskkonnasõbralikkus peab olema tagatud kõigile arusaadavatel põhjustel

31

3.2 Aruka Võrgu elemendid ja funktsioonid

Lähtudes ideaalse elektrisüsteemi kirjeldusest ja Aruka võrgu definitsioonist on selge, et Arukama Võrgu loomiseks on tarvis kasutada teatavaid elluviimist võimaldavaid võtmetehnoloogiad. Nendest tehnoloogilistest lahendustest mõned olid kasutamiseks valmis juba minevikus, paljud tehnoloogiad on kasutamiseks valminud suhteliselt hiljuti, ning osad tehnoloogiad on veel pilootprojektide faasis. Olgugi, et mitmeski kriitilises valdkonnas, nt materjaliteadustes, jätkuvad fundamentaaluuringuid ja arendustöö, on siiski olemas vajalik tehnoloogia, et modernse elektrivõrgu ideed hakata ellu viima. Uue põlvkonna elektrivõrke võib kirjeldada ning nende ülesehitust struktureerida mitme eri loogika järgi [111, 112, 124, 125, 126]. Olles esmalt tutvunud teiste interpretatsioonidega on siin kirjatükis struktureeritud Aruka Võrgu süsteemi ja proovinud seda selgitada oma arusaamist mööda. Järgnevalt on proovitud luua võimalikult arusaadavalt pilt Aruka Võrgu võtmekomponentidest ja funktsioonidest. Aruka Võrgu komponentide ja funktsioonide hulka võiks peaasjalikult nimetada:

• Hajutatud elektritootmine

• Taastuvenergiaallikad

• Aruka Arvestuse süsteem

• Moderniseeritud jaotusvõrk

• Kahesuunaline infovoog

• Andmelaod ja küberturvalisus

• Koormuse juhtimise süsteem

• Jõuelektroonika ja muundurid

• Energiasalvestus

• Lõppkliendi kaasamine

• Arukad elektriseadmed

• Elektertransport

• Süsteemi jälgimine ja juhtimine

• Elektriturg

• Mikrovõrgud kui Aruka Võrgu elementaarosakesed

• (Seadusandlust ja standardeid võib võtta võimaldava funktsioonina )

Eelnimetatud märksõnad on Aruka Võrgu kontekstis vähemal või rohkemal määral kõik omavahel seotud. Võib küll diskuteerida millised elemendid on omavahel rohkem seotud ja millised vähem, kuid selge on see, et ideaalse elektrisüsteemi poole püüdlemisel tuleb need kõik elemendid realiseerida. Joonisel 3.1 on need eelmainitud elemendid koondatud kokku viie pealkirja alla kus Aruka Võrgu struktuur on esitatud graafiliselt. Tuleb siinjuures mainida, et joonisel märgitud grupeeringuid ei tuleks vaadata kui viie pealkirja alla koondatud alajaotiseid. Pigem tuleks seda vaadata nii, et nendest viiest pealkirjast rääkides me räägime ära kõik need komponendid ja funktsionaalsused ilma milleta Arukas Võrk pole see, mis definitsioonis. Olenevalt konkreetse projekti, probleemi, võimaluse, seadusesätte või ettevõtte seisukohalt võib Aruka Võrgu selgitamisel alustada ükskõik millisest elemendist.

32

Joonis 3.1 Aruka Võrgu üks võimalik struktureerimisviis Järgnevalt on esitletud see loogika, kuidas joonisel 3.1 kirjeldatud Aruka Võrgu ülesehitust võiks mõista. Iga elektrisüsteemi eelduseks on elektritootmisvõimsuste ehk energiaallikate olemasolu. Kuna keskkonnasäästlikkus on üks peamistest põhjustest miks me üldse Arukast Võrgust räägime, siis antud juhul räägime elektri tootmise juures taastuvenergiaallikatest. Taastuvenergiaallikad paiknevad geograafiliselt hajutatult ning nende elektritootmine on suuremal või vähemal määral juhuslik, seega on mõistlik nende puhul rääkida ka energiasalvestusest ja selle kasutamisest näiteks tipptundidel. Hajutatud iseloomuga (taastuv)energiaallikate ja energiasalvestuse süsteemi integreerimiseks ja positiivsete omaduste ära kasutamiseks, peab olema loodud vastav infrastruktuur. See sisaldab nii arenenud elektrivõrke kui ka liitumisvõimalusi. Energiamuundamisseadmed ehk jõuelektroonika saab hajutatud tootmise ühendamisel üldisesse elektrisüsteemi kriitilise tähtsustega elementideks. Aruka Arvestuse süsteemi ja hoonete läbi saame kaasata turuplatsi aktiivseks osaliseks ka lõppkliendi, mis loob võimaluse ka efektiivse elektrituru toimimisele. Lõppkliendi mikrotootmise ühendamist üldisesse jaotusvõrku vajab kaesuunalise energiavoogude võimaldamist nii tehniliselt kui ka regulatiivselt. Kogu suure süsteemi integreerib tervikuks selle erinevate elementide vahel toimiv töökindel ja küberturvaline kahesuunaline kommunikatsioonisüsteem. Samuti tuleb kogu suurt süsteemi hallaja ta juhtida ning tagada selle keskkonnasõbralikkus. Selleks on vaja luua seadusandlik raamistik ja järgida professionaalseid standardeid.

33

3.2.1 Hajutatud elektritootmine ja energiasalvestus Jaotises 2 sai räägitud taastuvenergiaallikatest ja nende sümbioosist energiasalvestus-süsteemidega. Taastuvad energiaallikad on oma olemuselt hajutatud mööda planeeti laiali ning erinevates piirkondades on energiaallikate osakaalud erinevad, olenedes suuresti piirkonna paiknemisest mandrite, ookeanide, hoovuste, mägede ja maakoore suhtes. Ka iga riigi siseselt on taastuvenergiaallikad hajutatud iseloomuga - tuult püütakse merelt ja hüdroenergiat saab mägijõgedelt. Hajutatud elektritootmine tähendab seega, et elektrijaamad paiknevad piirkonnas või riigis hajusalt ning selle ideoloogia kohaselt toodetakse elektrit selle tarbimiskohale lähedal [86]. See on oluline mitmel põhjusel: esiteks on pikkade ülekandeliinidega seotud võimsuskaod. Teiseks tõuseb hajutatud elektritootmisega elektrienergia varustuskindlus, kuna hajutab riski paljude erinevat tüüpi ja erinevates geograafilistes punktides asetsevate energiatootmisüksuste vahel. Kui tootmisüksused paiknevad üle riigi laiali, siis ühes piirkonnas mittefunktsioneeriv elektrijaam ei seiska teistes piirkondades elektri tootmise ega jaotamine [85]. Hajutatud tootmist saab klassifitseerida mitmeti:

• keskkonnakaitse vaatevinklist emisioonivabaks ja emissioonitekitavateks

• võimsuse järgi suureks ja mikrotoomiseks

• pidevuse järgi juhuslikeks/katkendlikeks (tuul, päike) ja pidevateks (hüdro)

• omaniku järgi: kodumajapidamiste peamiselt mikrotootmine, eraettevõtte peamiselt omatarbeks väiketootmine, energiaettevõtte kommertselektritootmine.

Nagu näha saab terminit „hajutatud elektritoomine“ tõlgendada päris mitmeti ning kui võtta mängu veel erialaline sõnavara, siis ei saa üle ega ümber sellistest teemadest nagu:

• võrgueeskiri • varustuskindlus • jõuelektroonika • süsteemi võimsusbilanss • energiasalvestus • pinge ja sageduse kvaliteet

Seega on joonisel 3.1 näidatud skeemi kahe alumise osaga seotud hulk fundamentaalse tähtsusega küsimusi. Selleks, et üldse mingit energiaallikat üldisesse elektrovõru ühendada peab olema loodud seadusandlik regulatsioon ja võrgueeskiri, millele kohaselt see kõik toimuda saab. Hajutarud elektritootmist saab tuleb planeerida kogu süsteemi suhtes võimalikult optimaalselt. Selleks on loodud spetsiaalseid meetodeid, milledest üks baseerub koormusvoolude voogamisele [87, 91]. Samuti peaks kogu elektrivarustussüsteemi haldussüsteemis olema võimalik hajutatud tootmist juhtida [82, 83, 88]. Süsteemis saavad olla nii traditsioonilised hajustootmised kui ka uued taastuvenergiaallikad, sellel juhul on oluline saada nad tööle sünkroonselt ja koordineeritult [92].

34

Oluline koht on jõuelektroonikal baseeruvatel muunduritel, mis on tihtipeale elektriliseks ühenduslüliks elektritootmisseadme ja elektrivõrgu vahel [90]. Peamised küsimused on seejuures pinge ja sageduse kvaliteet, mis peab vastama standarditele ja võrguettevõtja poolt kehtestatud nõudmistele. Kui näiteks tuulegeneraatori sünkroonmootor võib genereerida täiesti vastuvõetamatu kvaliteediga pinget suvalisel sagedusel, siis just jõuelektroonikal baseeruv inverter on see, mis peab oma väljundis hoidma võrgueeskirjaga sätestatud pinget ja sagedust. Seega tuleks võrgueeskirjas sätestada elektrikvaliteedi nõudmised mitte generaatorseadmele vaid muundurile. Rahvusvaheline elektriinseneride assotsatsoon IEEE on pakkunud hajutatud elektritootmisseadmete võrku ühendamiseks standardid 1547-2003 ja 1547.1-2005. Samuti on kogu süsteemi seisukohalt oluline teada elektritootmisagregaadi võimsust, mida tuleb arvestada võimsuse bilansis. Mõnekümne kilovatine mikrotoomisjaam on suure süsteemi seisukohalt peaaegu et nähtamatud, sest juba süsteemi võimsuskaod on kordades suuremad. Kui aga tegu on paljude selliste mikrotootmistega või suurema võimsusega agregaatidega, siis muutuvad võimsused arvestatavateks ning neid tuleb võimsusbilansis arvestada. Võimsusbilansis võib olla erineva riskiastmega elektritootmisüksusi, millest tulenevalt võib rääkida nende pidevusest ja usaldatavusest. Nagu alajaotises 2.1 sai mainitud on võimalik tuulekiirusi ja tuulejaamade tootlikkust ette ennustada ning sellega mingil määral riske maandada, aga reservvõimsuste olemasolu jääb siiski ilmselt kohustuslikuks. Omaette võimsusarvestus hakkab aga toimima siis kui juhusliku iseloomuga energiaallikaid hakatakse ühendama energiasalvestussüsteemidega, mis kahandab juhusliku iseloomuga energiaallikate tootmisriski [84]. Siia alla võib nimetada ka elekterautosid, mis võivad olla teadud hetkel tarbija ning järgmine hetk elektritootja rollis. Selleks, et elekterautod jõuaksid tänavapilti on tarvis arendada välja jaotusvõrgu tasemel elekterautode laadimispunktide infrastruktuur [175].

3.2.2 Arendatud infrastruktuur Kahesuunaline kommunikatsioon erinevate osapoolte vahel Nagu öeldud voolavad uue põlvkonna elektrivõrgus lisaks võimsusvoole veel informatsioonivood ja sellega koordineeritult rahavood. Kahesuunalist infovahetust on vaja järgmiste Aruka Võrgu võimaluste realiseerimiseks:

• aruka arvestuse infrastruktuuri AMI loomiseks • kogu elektrisüsteemi üleriigiliseks jälgimiseks ja haldamiseks SCADA • pingekadumiste tuvastamiseks ja automaattervenemiseks • energiakvaliteedi jälgimiseks • aja sünkroniseerimiseks eri süsteemi elementide vahel • kasutajaliideseks tarbija majapidamisse info kuvamiseks • võimsusnõudluse juhtimiseks • elektrituru infovahetuseks eri osapoolte vahel

35

Joonis 3.2 Kahesuunaline kommunikatsioon erinevate elektrivarustussüsteemi osaliste vahel Just infovahetus erinevate osapoolte vahel on see, mis teeb elektrisüsteemi „arukamaks“, lisab sellele lisandväärtust ja võimaldab ka innovatsiooni energiatehnikas. Sellepärast on ka joonisel 3.1 ja 3.2 näidatud kõigi komponentide vahel kahesuunalist informatsiooniühendust. Ilma laiaulatusliku turvalise kommunikatsiooniinfrastruktuurita ei saa käivituda ka elektriturg. Järjest olulisemaks on saamas telekommunikatsioon, kus just juhtmevaba kahesuunaline infovahetus tagab suure osa Aruka Võrgu funktsionaalsusest. Joonisel 3.2 näidatud Infoladu tuleb võtta selles mõttes sümboolselt, et reaalsuses on see hajutatud erinevates serverites. Maailm on liikumas ulatuslikult juhtmevaba kommunikatsiooni suunas ning joonisel 3.3 on jagatud kogu infovahetus ja selle seadmestik kolme tasandisse: juuretasand, jaotustasand ja juurdepääsutasand. Juurtasandil asuv võrk hõlmab nii jaotuskeskust ja energiafirmade peakontoreid. Nendevaheline infovahetus käib enamasti fiiberoptilise kaabli kaudu, kuid välistatud pole ka WiMAX juhtmevaba ühendus. Jaotusvõrgu tasand hõlmab jaotusvõrgu automaatikat, servereid andmekontsentraatoreid. Lõpptarbija ühenduse ülejäänud süsteemiga võimaldab juurdepääsuvõrk, mille kriitiliseks lüliks saab olema nn Arukas arvesti koos selle juurde kuuluva infrastruktuuriga.

36

Joonis 3.3 Kommunikatsiooni sidusvõrgu seadmeteks on juurvõrgu, jaotusvõrgu ja juurdepääsuvõrgu seadmed. Ideaalset ühele standardile vastavat kommunikatsioonisüsteemi valmis kujul pole olemas. Selleks, et luua ideaalilähedane süsteem on tarvis kasutada kõike mis saadaval on, kusjuures eelistada tuleks avatud ja paindlikult arendatavaid standardeid [116, 208, 210]. Eesti puhul on praegu väga aktuaalne ja kriitiliselt oluline teema arukate arvestite valmimine nende funktsionaalsuste ja kommunikatsioonistandardite järgi. Kommunikatsioonistandarditest jaotusvõrgu seisukohalt

Seadmete installeerimise ja manuaalse konfigureerimisaja minimeerimiseks alajaamade ja jaotusvõrgu automaatikas on elektrifirmadele oluline efektiivsuse küsimus eriti nüüd, kus eri firmade poolt toodetud seadmed peavad töötama ühes automaatikasüsteemis. Juba 1990 aastate algusest oli näha kuidas infotehnoloogia möödus elektritehnoloogia arengukiirusest ja see tekitas olukorra kus infotehnoloogiale hakkasid kehtima suuremad nõudmised kohaldatavusele eri süsteemides ja koostoimimiseks teiste kommunikatsioonistandarditega. Nii tekkiski nihe kommunikatsioonistandardite ülemikule avatud standarditele ja sellepärast loodi ka tulevikukindel kergesti kohandatav objekt orienteeritud standard IEC 61850 alajaamade ja hajutatud võrguautomaatika jaoks. Tüüpiline elektrisüsteem on elektriliselt ühendatud süsteem, mis seob kokku elektritootmise, ülekandmise ja jaotamise. Ideaalses elektrivarustussüsteemis kõik need osad peaksid suutma omavahel jagama ja vahetada infot, kuid reaalsuses on tundunud

37

infomahud liiga suured ja turvalisus küsitav. Tüüpilises elektrisüsteemis on kasutusel erinevaid kommunikatsioonistandarditel põhinevaid protokolle, joonis 3.4.

Joonis 3.4 Erinevad kommunikatsioonistandardid elektrivarustussüsteemis Jaotusvõrgu südameks võib pidada jaotuskeskuseid mis sõltuvalt nende suurusest sisaldavad kümneid tuhandeid kaitse ja juhtimisseadmeid suure tõenäosusega erinevatelt tootjatelt. Nende seadmete vahel info jagamise koordineerimiseks on loodud erinevaid standardseid protokolle nagu IEC60870-5, DNP3 ja IEC 61850 [208]. Sellest seadmetevahelisest infovahetusest nn sisukas kontsentraat tuleb saata ka süsteemi kõrgemale hierarhilisele tasemele, milleks on juhtimiskeskused. Lisaks infovahetusele juhtimiskeskustega peavad jaotuskeskused paremate juhtimisotsuste langetamiseks suutma lugeda infot ka fiidrites voolavate võimsuste kohta, mis on hierarhiliselt madalamal tasemel. Juhtimiskeskused on vastutavad kogu süsteemi stabiilsuse ja turvalisuse eest ja seega peavad omakorda sidet pidama jaotuskeskuste ja alajaamadega ühelt poolt ning energiatootmisega ja turuosalistega teiselt poolt, joonis 3.3.

38

Pärandprotokollideks, mida on kasutatud jaotusvõrkude automaatikas senimaani, võib pidada Modbus-i ja DNP3. Modbus on olnud protsessjuhtimise tööstusstandardiks de facto alates 1979 aastast millal selle arendas välja Gould Modicon (praegune Schneider). Modbus protokolli kasutamiseks on mitmeid võimalusi nagu: asünkroonne jadaühendus RS-232, 444 või 485; Modbus RTU ja ASCII; TSP/IP üle Etherneti; Modbus Plus. Neid kõiki saab kasutada ühes võrgus kasutades vahelülisid (gateways). DNP3, Euroopa versioonina IEC 60870-5, on laialt kasutusel ka telekommunikatsioonistandard Põhja-Ameerikas, Lõuna-Aafrikas, Aasias ja Austraalias millega defineeritakse infovahetus erinevate vee- gaasi-, vee ja elektrivõrgu automaatikaseadmete ja „intelligentsete“ elektroonsete seadmete vahel. Euroopas on DNP3 kasutusel peamiselt elektrisüsteemides. See standard loodi 1993 aastal GE poolt ning baseerub varajasele IEC 60870 standardile mis algselt loodigi elektrisüsteemi andmehalduse ja juhtimise nn SCADA jaoks. Algselt oli DNP3 füüsiliseks ühenduseks RS232, RS422 või RS485. Tänapäeva nõudmisi arvestades on füüsilise ühenduse võimalustesse lisandunud ka Etherneti ehk IEEE802.3 liides, mille andmetranspordi kihiks TCP/UDP ja võrgukihiks IP.

Andmevahetuseks jaotuskeskusest väljapoole, hierarhiliselt kõrgemale, on loodud kaks standardit. Esimeseks on Tele-control Application Service Element TASE, mille soovitajaks oli IEC [208]. Euroopa turu jaoks loodi 1992 aastal kiiresti TASE.1 ja hiljem rohkemate võimalustega tulevikunõudlusi arvestav TASE.2, mida kutsutakse ka ICCP Inter-Control Center Sommunication Protocol. ICCP saab kasutada nii ISO standardile vastavat transportkihti või TCP/IP transportkihti, milledest viimane üle Etherneti on kasutusel tihemini. ICCP baseerub klient/server mudelile kusjuures juhtimiskeskus saab olla nii klient kui server. Serverobjekt vastab IEC 60870-6-503 ja andmeobjekt on defineeritud IEC 60870-6-802 järgi. Päringud kliendi ja serveri võivad olla nii üksikud, perioodilised kui ka erandkorralised. See standard või opereerida nii punktist-punkti ühendus kui ka üle ruuteril baseeruva Wide Area Network WAN võrgu. Teiseks standardiks, millega käib infovahetus jaotuskeskustest väljapoole on IEC 60870-5 ehk DNP3, mille alusel käib side ka jaotusvõrgu automaatikaseadmete ning ka SCADA süsteemides. Arvatakse, et see protokoll jääb lähiajal valitsevaks kommunikatsiooniprotokolliks mitte ainult alajaamade sisese vaid ka infovahetuseks väljapoole jaotuskeskuseid [208].

Uue põlvkonna alajaamaautomaatika, kommunikatsiooni ja andmete struktureerimise kommunikatsiooniprotokoll IEC 61850 on loodud IEC poolt just alajaamade ja jaotuskeskuste süsteemi infovahetuse kommunikatsiooniprotokolliks. Selle standardi järgi jaotatakse infovahetus kolmeks tasandiks:

• protsessi tasand, mis sisaldab I/O seadmeid, andureid ja käitureid

• seadmekomplekti/üksuse tasand (bay), mis sisaldab kaitse ja juhtimisseadmeid

• alajaama tasand, mis sisaldab alajaama operaatori arvutustehnikat ja liidest väljapoole alajaama.

39

Andmevahetuse turvalisus on tagatud kaitse- ja juhtfunktsioonide jagamisel väiksemateks loogilisteks osadeks, Logical Nodes, objektorienteerituse põhimõttel. See on ka standardi IEC 61850 kõige suuremaks eeliseks pärandprotokollide Modbus ja DNP3 ees. Kommunikatsiooniteeninduse liides ACSI on andmevõrgust sõltumatu ning oma abstraktse olemuse tõttu võimaldab kaasas käia infotehnoloogia kiire arenguga.

Olgugi, et IEC 61850 loodi esialgselt jaotus- ja juhtimiskeskuste vahelise infovahetuse tagamiseks, võib siiski näha selle standardi potentsiaalset kasutamist ka jaotusvõrgu automaatikas, hajutatud elektritootmises ja energiasalvestuses. Selleks tuleks aga standardit laiendada. Standardi laiendamine hierarhiliselt kõrgemale tähendab võrgu haldamise ja juhtimissüsteemi SCADA integreerimist. Standardit laiendamine hierarhiliselt madalamale toitefiidrite jaoks tagab kommunikatsiooni ühtsuse ja avatuse alates jaotuskeskusest kuni lõppkliendi kasutajaliideseni. IEC 61850 laiendamine tähendab mõningate komponentide lisamist standardisse, näiteks: reaktiivvõimsuse kompensaatorid, pingetreguleerivad seadmed, trafod, juhtimis- ja kaitselülitid, jõuelektroonikaseadmed FACTS ja muundurid ning infovahetuse ja aruka arvestuse infrastruktuuri AMI seadmed. Aruka Arvestuse infrastruktuur kui esimene samm Arukate Võrkude suunas

Üks oluline suund kogu energia Euroopa Komisjoni lõppkasutaja energiatõhususe energiateenuste direktiivis 2006/32/EC Artiklis 13, kus räägitaksegi energiamõõtmisest ja arvestamisest, on muuhulgas ära toodud järgnevad nõudmised [137]:

• Lõpptarbijale tuleb juurutada mõõtese- ja jälgimisseadmeid, mille kaudu saab jälgida elektri, gaasi, keskkütte ja sooja tarbimist reaalajas.

• Arvega tuleb lõpptarbijale edastada piisav info hinnaarvestamise selgitamiseks

• Infot tegeliku tarbimise kohta tuleks tarbijale võimaldada piisava sagedusega, et tarbija saaks ise reguleerida oma energiatarbimist

• Tarbijal peaks olema võimalus võrrelda oma praegust energiatarbimist eelneva aasta sama aja energiatarbimisega samas hoones/ruumides.

Selliste nõudmiste saavutamiseks on võimalik juurutada Aruka Arvestuse süsteem, mis sisaldab endas elektrienergia tarbimise/tootmise mõõtmist ja vastavalt reaalajatariifile arvestust [136, 137]. Olgu öeldud, et Arvesti on käesolevas dokumendid elektrienergia mõõtmist ja hinnaarvestust võimaldav seade. Eelmise põlvkonna arvestussüsteemi kohaselt pidi energiafirmale teatama tarbitud energiahulga kord aastas Saksamaal ja kord kuus Eestis. Uue põlvkonna arvestussüsteemis võib hinnaarvestus hatata toimuma iga tunni põhiselt või isegi tihemini. Arvestus võib toimuda kas otse kliendi kogutarbimise põhjal või tegu võib olla ka ala-arvestusega, mille käigus tehakse kindlaks kuidas suuremas hoones elektritarbimine täpsemalt jaguneb.

40

Automaatse Arvestuse süsteem AMI Advanced Metering Infrastructure koosneb Arukast arvestist, energiafirma ja süsteemioperaatori juhtimis- ja haldussüsteemist ning nende vahel toimivast infovahetusest. Olenevalt kommunikatsioonitüübist võivad tarbija ja energiafirma vahel olla lisaks veel andmete kogumise ja edastamise seadmed, joonis 3.5.

Joonis 3.5 Aruka Arvestuse Infrastruktuur ja võimalikud seadmed Aruka arvestuse süsteemil on mitmeid eeliseid traditsioonilise ees:

• Lõpptarbijale mugavam, kuna pole vaja arvesti manuaalset lugemist

• Minimeerib inimfaktorist tulenevad vead

• Vähendab energiafirma arvestusprotsessi tegevuskulusid 30-50% [137]

• Kiirem ja sagedasem tagasiside kliendile

• Võimaldab reaalajas hinnaarvestust vabaelektrituru situatsioonis [134]

• Vabaturu situatsioonis stimuleerib inimesi vähem tarbima [128, 129]

• Kommunikatsioonivõimalusi saab kasutada uute teenuste pakkumiseks

• Võrrelda oma tarbimist eelmise perioodiga

• AMI põhjal info võimaldamine jaotusvõrgu olekuparameetrite kohta [119]

• Saab elektrivarustussüsteemis tuvastada elektrivargusi ja anomaaliaid

• Arukate Arvestite infot saab kasutada pingekatkestuste haldamiseks [132]

41

Arukaid Arvesteid, nagu ka traditsioonilisi arvesteid, saab kategoriseerida muuhulgas ühe- ja mitmefaasilisteks. Ühefaasilised arvestid on üldjuhul mõeldud majapidamistesse, Eesti kontekstis pigem isegi korterelamustesse, kuna eramajasid toidetakse üldjuhul kolme faasiga. Mitmefaasilised jaotuvad omakorda arvestiteks majapidamistesse, kommertsasutustesse, tööstustesse, alajaamadesse ning energiatootjatele. Olgugi, et nõudmised majapidamises olevatele arvestitele ja energiafirmade või alajaamade arvestitele on erinevad, saab siiski Aruka Võrgu kontekstis tuua arvestitele välja mõned ühiseid nimetajad, mis võimaldavad luua Arukat Võrku koos funktsioneeriva elektrituruga. Mõeldes tulevikule, millal valitseb üleriigiline ja Üle-Euroopaline elektriturg koos võrku integreeritud hajutatud elektritootmise ja koormuse juhtimise süsteemiga, on selge, et mõned funktsioonid on Arukatel Arvestitel kriitilise tähtsusega. Laias laastus peab Arukas Arvesti suutma:

• Mõõta kahesuunalisi energiavoogusid ja nende kvaliteeti igal ajahetkel ja saadud info salvestama

• võimaldama kahesuunalist infovahetust arvesti/kliendi ja energiafirma vahel. Eelnimetatud esimene nõue sarnaneb nõudega traditsioonilistele arvestitele, kuid juurde on tekkinud mõned olulised nüansid. Kui traditsioonilised arvestid mõõtsid energia kumulatiivset kogutarbimist, mida inimene pidi kord kuus üles kirjutama ja energiafirmale saatma, siis Arukad Arvestid suudavad mõõta ja salvestada energia

tarbimisinfot reaalajas. See võimaldab saada kliendi tarbimisest tarbimisgraafiku ehk klindi koormusgraafiku, mis omakorda võib olla eeldus energiafirma poolt pakutava paketi valikul. Samuti on see üheks eelduseks võimsusnõudluse juhtimisel, mille puhul tipukoormust üritatakse piirata. Igal kliendil on oma kindlad tarbimisharjumused, olgu siis need tekkinud eluviisi tõttu eratarbijal, tootmisprotsessi omapärast tööstusettevõttes. See tähendab, et enamike tarbijate energianõudlus ööpäeva, nädala, kuu ja vahest ka aastaaegade lõikes on sarnane ehk etteennustatav. See aga on energiatootjale/energiamüüjale väärtuslik informatsioon kliendi nõudluse kohta – selle abil saab planeerida energiatootmist ja hinnakujundust. Selle jaoks on arvestite tootjad lisanud arvestitele lisafunktsiooni, mida nimetatakse sageli koormusprofiili salvestuseks ehk load profiling. Koormusgraafikut saamiseks salvestatakse hetkevõimsuse väärtused mingi ajaintervalli tagant seadme mälusse. Seega peab arvestil olema teatud mälumaht, kus vastav tarbimis- ja ka vajadusel hinnainfo koos ajalipukestega säilitatakse. Teatud tööstusettevõtetel hinnatakse lisaks aktiivenergia tarbimisele ära ka reaktiivenergia tarbimine, kuid aina olulisemaks teemaks on saamas ka energia kahesuunaline voogamine. Aina enam muutuvad populaarseks individuaalsed elektritootmisseadmed nagu näiteks mõnekilovatised tuulegeneraatorid eramajapidamistes. Tuulise ilmaga ei pruugi üks majapidamine 5kW tuuliku võimsust igal hetkel ära ei kuluta ja seega võib osa energiast voolata üldisesse elektrivõrku. Lisaks võrguühenduse tegemiseks vajalikule võrgueeskirjale on tarvis elektriarvesteid, mis selle

42

arenguga kaasas käivad. See tähendab seda, et uue põlvkonna arvestid peaksid suutma mõõta ja arvestada ka tarbijapoolset energiatootmist, järelikult peab arvesti suutma registreerida nii imporditud kui ka eksporditud energiahulga. Suuremate tarbijate puhul mõõdetakse lisaks aktiivenergiale nii tarbitud kui ka toodetud reaktiivenergiat, seda nimetatakse 4-kvadrandiliseks energiamõõtmiseks. Olenevalt tarbijagrupile saab oluliseks ka arvesti täpsusklass, mis määratakse eraldi nii aktiiv kui reaktiivenergia mõõtmisele ( näiteks aktiivenergiale 0,2S või 0,5S ja reaktiivenergiale 0,5 või 1). Varustuskindlus ja elektrienergia kvaliteet on olulised näitajad nii era- kui ka tööstustarbijale. On selge, et me tahame saada kvaliteetset kaupa mõistliku hinnaga kui me oleme energiafirmaga sõlminud vastava lepingu. Mitmetel asjaoludel võivad aga tekkida elektrikatkestused või pingekvaliteedi halvenemine. See võib tähendada äikesetormi ajal tekkinud füüsilisi katkestusi, lubatust suuremat pingelangu või häiringuid pinges ja sageduses. Arukate Arvestite kahesuunaline kommunikatsioon võimaldab energiafirmal saada teada elektrikatkestusest ilma kliendi telefonikõneta, katkestuste asukohad ilmuvad Eesti kaardile automaatselt. Sellisel juhul on kasulik, kui kliendi ja ka energiafirma jaoks on olemas usaldusväärne logiraamat eriliste sündmuste kaardistamiseks (event log), mille põhjal saab analüüsida ja tõestada varustuskindluse puudujääke. Arukas Arvesti on oluline ka energiakvaliteedi mõõtmiseks – liiga madala pinge või suurte pingepiikide korral võivad kahjustatud saada tundlikud masinad ja olla häiritud tehnoloogilised protsessid. seda nimetatakse sageli Power Quality Monitoring ehk PQM. Selle jaoks on oluline, et Arukas Arvesti mõõdaks pidevalt energiavoo olemasolu ja selle kvaliteeti. Tipuvõimsuse langetamiseks (lähemalt järgmises peatükis) või elektrituru liiga suure nõudluse tõttu on võimalik stimuleerida inimesi kasutama vähem elektrienergiat tipptunnil, tehes seda muutuvate hinnasignaalidega. Juhul kui tipptunnil on elektrihind tarbija jaoks piisavalt palju kõrgem kui tipuväline hind, siis paljud tarbijad on nõus madala prioriteegiga tarbijaid käitama tipptunnivälisel ajal. See võib tähendada tarbimise nihutamist mõne minuti kuni mõne tunni ulatuses ette või taha. Sellist hinnakujunduse põhimõtet nimetatakse Time-Of-Use ehk TOU hinnakujunduseks. ning on tavaline nähtud elektriturul. TOU sünonüümideks on: Demand Metering, RTP – Real Time

Pricing, CPP – Critical Peak Pricing või CTP – Critical Tier Pricing. TOU Reaalajaarvestus on oluline ka elektrituru funktsioneerimise seisukohalt kuna näiteks elektriturul võib elektrienergia hind muutuda iga tund [134]. Tipptundidel saab elektrienergia hind olema kõrgem kui ülejäänud päeva jooksul. See, milliseks elektrihind parasjagu kujuneb sõltub tehtud ostupakkumiste ja müügipakkumiste baasil. Teatud juhtudel võib osutuda otstarbekaks kliendile hinnainfo ja hinnaarvestuse kuvamine ning selleks on tarvis energiatarbimist arvestada reaalajas. Hinnainfo saadetakse tarbijani energiafirma poolt läbi Aruka Arvesti või näiteks interneti, mis tähendab, stabiilne infovahetus energiafirma ja kliendi vahel on olulise tähtsusega.

43

Üheks praktiliseks funktsionaalsuseks on kaugelt sisse-välja lülitus. See on hea pinge väljalülitaiseks ajutiselt asustamata korterites, mis tõstab tuleohutust langetab elektrivarguse tõenäosust. Samuti saab selle abil lülitada elekter välja selle eest tasumata jätnud inimestel ja firmadel. Samuti võib praktiliseks osutuda amperaaši kaugpiiramine, mille käigus saab energiafirma piirata arvestist läbivat voolu etteantud väärtusele. Näiteks kui koormusgraafikutest selgub, et maksimaalne vool on 3x300 A, kuid liitumisel pandi see igaks juhuks 3x400 A, siis ampritasude vähendamiseks saab energiafirma kliendi soovil limiteerida maksimaalvoolu 300A peale ilma peakaitset vahetamata. Maksimaalvoolu piiramine võib kõne alla tulla ka hädaolukordades, kus elektrienergia tootmisvõimsused on ära kukkunud ning kogu süsteemi võimsust tuleb ajutiselt piirata mingi teatud väärtuseni. Siiani on jutt käinud peamiselt elektrienergiast, kuid sarnaselt elektrile mõõdetakse ja arvestatakse selliseid ressursse nagu gaas, vesi ja soojus. Paljudel Arukatel Arvestitel on sellisteks puhkudeks olemas spetsiaalsed nn multi-utility impulsssisendid, mille levinud kommunikatsioonistandardiks on M-bus (EN 13757-2). Tabel 3.2 Olulised funktsionaalsusnõuded uue põlvkonna elektriarvestitele Funktsionaalsus Kommentaar

Kauglugemine ja arvestamine Vajab Aruka Arvesti ühendusvõimalust arvestuse infrastruktuuriga kuni energiafirma (majandus)tarkvarani

Sisse-välja kauglülitamine Arvestis peab olema koormuslüliti ja peab olema suutma kaug-kuvada oma olekut

Koormusprofiili salvestus Koormusgraafiku ja arvestuse jaoks Reaalajaarvestus ja -tariif TOU- time-of-use võimaldab reaalajas nt

tunnipõhist mõõtmist ja arvestamist Erisündmuste logiraamat Katkestuste ja teiste erakorraliste sündmuste logi Elektrikvaliteedi parameetrite jälgimine ja salvestus

Pinge- ja sagedushäiringutemonitooring PQM

4-kvadrandiline energiamõõtmine Olenevalt tarbijast tunnipõhine arvestus Reaalaja kell Täpseks arvestuseks ja sünkroniseerimiseks Lisasisendid teiste energiamõõtjate lugemiseks

Multi-utility, võimalik kaug-lugeda ka gaasi, vee ja kütte näitusid. See teeb energiafirmade koostööd kliendiinfo kättesaamise mugavamaks ja odavamaks

Kahesuunaline kommunikatsioon kogu ülejäänud funktsionaalsuste toimimiseks

See peaks olema avatud standardil põhinev ja edasiarendatav ning olenevalt asustustihedusest, olemasolevast infrastruktuurist ja võrgu topoloogiast peab infovahetust olema võimalik toimima panna läbi erinevate võimaluste: elektrivõrgu andmeside PLC; GPRS; optiline; WiMAX; TCP-IP; raadioside

Väljund kasutajadisplei jaoks Et kasutaja saaks ise reaalajas oma elektritarbimist ja elektrihindasid jälgida (2006/32/EC)

44

3.2.3 Lõpptarbija aktiivsem kaasamine – nõudluse juhtimine Palju on räägitud sellest, et elektritootmine ja üks või teine elektriseade on ebaefektiivne või energiat raiskav. Tegelikkuses aga taandub kogu lugu lõpptarbimisele ehk inimesele kelle jaoks energiat toodetakse ning kes energia tarbimisel tekkivaid hüvesid tarbib. Energia kasutamine sõltub seega kasutaja käitumisest ja energiatarbimise harjumustest [154]. Seega peame elektrisüsteemi moderniseerimist vaatama koos inimese energianõudlusega. Üheks oluliseks paradigma muutuseks elektrisüsteemi moderniseerimisel ongi saanud just aktiivsem lõpptarbija kaasamine võimsusbilansi tasakaalustamisel. Teises peatükis sai räägitud energiaportfelli mitmekesistamise ja emissioonivabade ning taastuvenergiaallikate süsteemi integreerimise vajalikkusest. Sai ka räägitud, et paljud taastuvenergiaallikad on juhusliku iseloomuga ning elektrivõrgu stabiliseerimise ja võimusbilansi tasakaalustamise seisukohalt on mõttekas lisada süsteemi energiasalvestid. See kõik on süsteemile lähenemine energiatootmise poolepealt, kuid uue paradigma kohaselt on võimalik kaasata võimsusbilansi tasakaalustamisesse aktiivsemalt ka lõpptarbija. Meetodit, kuidas stimuleerida lõpptarbimist lühemal või ka pikemal ajaperioodil tarbima elektrienergiat vähem või nihutama oma tarbimisvõimsuseid, võime kutsuda nõudluse juhtimiseks [141, 143]. Kuna nõudluse juhtimise puhul on suures osas tegu tarbimisharjumuste juhtimisega mis sisaldab suurelt jaolt inimfaktorit, siis on see elektrisüsteemi moderniseerimisel üks väljakutsuvamaid üleandeid. Peamine väljakutse on panna lõpptarbijaid ilma mingit kohustust tundmata ja elukvaliteeti kaotamata tarbima vähem energiat või nihutama oma tarbitavaid võimsuseid näiteks 24h piires [156]. Nõudluse juhtimise võib omakorda jagada kaheks:

• Energianõudluse juhtimine • Võimsusnõudluse juhtimine

Energianõudluse juhtimiseks võiks pidada strateegilisi samme, mis pikemas perspektiivis viivad lõpptarbimises tarbitud energiahulga vähenemisele inimese kohta ja seega kogu riigis tarbitava energia vähenemisele. Sellisteks meetmete hulka kuuluvad pikaajalised tarbijakäitumise muutmised. Näiteks kodudesse ja kontoritesse installeeritud elektritarbimist ja maksumust kuvavad ekraanid peaksid pidevalt tagasisidet andes stimuleerima inimesi minimeerima kulutusi elektrienergiale tuues sellega kaasa energiasäästu [129]. Energianõudluse juhtimise alla võib lugeda ka kõikvõimalikud energiasäästuprogrammid, alates kompaktluminofoorlampide kasutamise propageerimisest kuni hoonete energiatõhususeni. Inimesele tuleb näidata, et ta saab sama elukvaliteeti säilitades vähem energiat kulutada. Tarbimiskäitumise ümberkohandamiseks tulevad kasuks kõikvõimalikud kampaaniad ja teavitustegevused, demonstratsioonid ja abimaterjalid. Inimesele tuleb lihtsalt ja arusaadavalt teadvustada elektrienergia olemuse põhitõed koos erinevate elektritarvitite võimsusvajadustega.

45

Võimsusnõudluse juhtimine

Iga riigi elektrisüsteemis on oma energeetiline tipptund, millal riigi elektritarbimine on kõrgem kui muul osal päevast või aastast. Põhjamaades on selleks tavaliselt talvine õhtupoolik, arenenud lõunamaades on energeetiliseks tipptunniks kesksuvine keskpäev, millal lisanduvad tavatäistarbimisele täisvõimsusel konditsioneerseadmed. Seda summeeritud tarbimist võime võtta kui kogu riigi koormusprofiili, mis on üksiktarbijate koormusprofiilide summa. Võib tekkida olukord, kus tipuvõimsus on suurem kui optimaalne süsteemi maht või nõudlus ületab pakkumise. Tipunõudluse katmiseks võib käivitada lisa elektrijaamad või osta mujalt elektrienergiat juurde, kuid sellega kasvavad märgatavalt tootmise ja ülekandmiskulud. Suures plaanis on mõistlik hoida tipuvõimsus kontrolli all näiteks lõppkliendi stimuleerimisega tipptunnil vähem tarbima. Võimsusnõudluse juhtimisega üritatakse seega elektritarbimist vähendada lühemas perspektiivis. See võib tähendada koormuse nihutamist või mingiks ajaks tarbimise vähendamist 24h piires. Võimsusnõudluse juhtimise võib jagada omakorda neljaks:

• nõudluspoolne kaja elektrihinnale (Demand Response to Price) (joonis 3.6 a)

• koormuse nihutamine (Load Shifting) (joonis 3.6 b)

• koormuse otsene juhtimine (Direct Load Control) (joonis 3.6 c)

• nõudluspoolne pakkumine (Demand Side Bidding) (joonis 3.6 d)

Joonis 3.6 Võimsusnõudluse juhtimise neli erinevat varianti: nõudluspoolne kaja (a), koormuse nihutamine (b), koormuse otsene juhtimine (c), nõudluse poolne pakkumine (d)

[€/kWh]

x

tipptund

P [MW]

t [h] tipptund

P [MW]

t [h]

tipptund

P [MW]

t [h] tipptund

P [MW]

t [h]

(a) (b)

(c) (d)

y x y

x y

x y

46

Nõudluspoolne kaja elektrihinnale tähendab kliendi vabatahtlikku elektrienergia säästmist tipptunnil, kui elektrihind on kunstlikult tõstetud või nõudluse-pakkumise tulemusena tõusnud tunduvalt kõrgemaks kui tipptunnivälisel ajal, joonis 3.6a. Elektrituru situatsioonis toimub selline tipuhinna kujunemine energeetilisel tipptunnil väga selgelt nõudluse ja pakkumise tulemusena. Sellise meetodid on võimalik rakendada ka elektri hulgituru kohta [144]. See stimuleerib tarbijaid oma madala prioriteediga elektritarviteid tipptunnil mitte kasutama. Madala prioriteediga tarbijateks võib majapidamises lugeda näiteks elektriboilerit, põrandakütet, elektrikerist, nõudepesumasinat, pesumasinat ja triikrauda. Joonisel 3.6 on katkendliku joonega näidatud riigi, kuid miks mitte ka ettevõtte või majapidamise näitlik koormusgraafik tavaolukorras tippkoormuse väärtusega x. Kõrgema elektrihinna tõttu toimub elektrienergia säästmine ja tipuvõimsus langeb väärtuseni y. Nende kahe väärtuse vahe võib Eesti puhul olla näiteks 200MW, sellisel juhul oleks kulude kokkuhoid nii lõpptarbimises, tootmises kui ülekandmises märkimisväärsed. Elektrifirma poolt vaadatuna on nõudluspoolne kaja elektrihinnale võimsusnõudluse juhtimise meetoditest kõige passiivsem. Sellise süsteemi loomiseks peaks olema esmalt juurutatud Arukate Arvestite infrastruktuur koos koormusgraafiku salvestamise, reaalaja tariifide ja kahesuunalise kommunikatsiooniga [147]. Nõudluspoolse kaja situatsioonis võib väheneda ka summaarne energiatarbimine. Koormuse nihutamise idee aluseks on stimuleerida lõpptarbimist, nii kodumajapidamisi kui ka tööstuseid, planeerima oma elektritarbimist nii, et majapidamise või tööstusettevõtte tipuvõimsus ulatuks vaid teatud maksimaalse piirini y, joonis 3.6b. Selle stimuleerimiseks võib elektrimüüja pakkuda sooduspaketti ja/või odavamat elektrihinda energeetilisel tipptunnil Need tarbijad mis on nihutatud tipptunnilt kõrvale, tarbivad oma energia ära tipptunni väliselt – see toob aga kaasa positiivse efekti kogu tarbimisgraafikule vähendades hälvet keskväärtusest. Seega koormuse nihutamise idee järgi üldine energiavajadus tingimata langema ei pea, kuid see pole välistatud ja on positiivne kõrvalmõju. Sellise süsteemi loomise eelduseks on tarbija koormusgraafiku salvestamise võimalus ja selle põhjal hinnaarvestus, mis tähendab, et loodud peab olema Arukad Arvestid ja selle infrastruktuur. Koormuse otsene juhtimine on võimsusnõudluse juhtimise kõige aktiivsem/agressiivsem meetod. Koormuse otsesel juhtimisel, joonis 3.6c, on energiafirmal õigus lülitada teatud tarbijaid välja kui energeetilisel tipptunnil tõuseb mõnes elektrisüsteemi piirkonnas või kogu süsteemis kogutarbimine üle lubatud piiri y. Sellise juhtimise eelduseks on samuti kaesuunalise kommunikatsiooni olemasolu. Lisaks sellel on vaja võimsuslüliteid elektriarvesti juurde mille taha on ühendatud need tarbijad, mille järsk väljalülitamine on klindi poolt lubatud. Teine võimalus on integreerida elektriseadmetesse funktsionaalsus, mille kaudu saab energiafirma vastavaid seadmeid välja lülitada või nende tipptunnil töölepanemise välistada. See võib aga tunduda lõpptarbijale tema privaatellu sekkumisena ning selle meetodi kasutamisele vaatavad erinevate riikide rahvad erinevalt, näiteks sakslastele ei meeldi, kui keegi võib suvaliselt nende elektriseadmeid välja lülitada, seevastu itaallased suhtuvad sellise süsteemi juurutamisesse leebemalt [155].

47

Nõudluspoolne pakkumine on võimsusnõudluse juhtimisskeemidest kõige aktiivsem, seda eriti lõppklindi poolt vaadatuna. Selle tulemusena langeb tipuvõimsus ja/või ühtlustub kogu tarbimisgraafik, joonis 3.6d. Oluline on see, et sellise mehhanismi kohaselt teeb aktiivselt pakkumisi lõpptarbija ning pakkumisi võtab vastu/ostab elektrifirma. Lõpptarbija pakkumiseks on muudatuste tegemine oma normaalses energiatarbimises, lühemas perspektiivis võib see tähendada madalamaid elektrihindasid tipptunnil ja pikemas perspektiivis installeeritud võimsuste väiksemat arvu ja ka väiksemaid investeeringuid elektrivõrkude läbilaskevõime suurendamiseks. See tähendab ka energeetilise efektiivsuse kasvu ja kasvuhoonegaaside väiksemat emiteerimist. Kuidas lõpptarbija osaleb? Tarbija või osaleda võimsuste kauplemisel kas üksikult või grupina ning pakkumisi või esitada otse elektriturule, elektri jaemüüjale, munitsipaaltasemele või vahendajale. Pakkumistes võib osaleda kõik lõpptarbijad, kelle tarbimine on paindlik ja võib oma tavalisse elektritarbimisse teha muudatusi. Vajalik on ka võimaldava jälgimis- ja juhtimisseadmete olemasolu, mis jällegi toob meid tagasi aruka arvestuse infrastruktuuri juurde. Mis kasu saab sellest lõpptarbija? Lõpptarbijad saavad oma pakkumiste eest finantskasu ühel võimalikest viisidest: läbi otsest maksmise selle elektri eest mida nad kokkulepitud ajal ei tarbinud, madalama elektritariifi näol või programmis osalemise püsitasu. Mõningatel juhtudes võib lõpptarbija saada kasu ka energeetilise efektiivsuse kasvamisest. Elekter on selles mõttes unikaalne „kaup“, et toota ei saa lattu – tarbimine ja tootmine peavad igal momendil olema tasakaalus. Kui elektritootmises läheb ennustatav vajaminev võimsus reaalsusest mööda ja reaalne tarbimine on suurem kui tootmine, siis hakkab see mõjutama elektrisüsteemi tasakaalu, mille tulemusena hakkavad tekkima häired pinges ja sageduses. Selle jaoks kasutatakse tavaliselt kiiretoimelisi elektrigeneraatoreid, kuid teiseks loogiliseks võimaluseks on pöörduda just nimelt tarbimise poole. Norras peaks ideaalis sellist elektrisüsteemi ebakindlust vältima elektriturg, kuid süsteemioperaatori piisavate võimsuste puudumisel on lõppkliente julgustatud osalema elektrituru tasakaalustamisel just nõudlusepoolse pakkumistega võimsuste kasutamise vähendamiseks. Aastal 2007 Norra süsteemioperaatoril süsteemi tasakaalustamiseks mõeldud pakkumisi tootmise poole pealt 1075MW ja lõpptarbijate poolt kokku 670MW, mis oli piisav süsteemioperaatori vajaduste rahuldamiseks [231]. Energiafirma Yorkshire

Electricity Inglismaal arendas välja sageduse stabiliseerimise programmi suurte tsemenditootjatega, kus 110MW koormust saadakse lülitada välja iga kell kui on tarvis. Võimsusnõudluse juhtimine on loodud vastukajana turu liberaliseerimisele. See areng on mõjutatud erinevates riikides turgude ja regulatsioonide kujundemisest. Põhiline eesmärk on tasakaalustada energianõudlus energiatootmisega ning seeläbi võimaldada tarbija poolelt vaadatuna odavamate energiaallikate kasutamist eelisjärjekorras. Süsteemi toimimine on olemustelt läbipaistrev, see on nagu kiik, mis peab olema tasakaaluseisundi lähedal. Ideaalis peaks nõudluse muutumisele reageerima tootmine ja tootmisvõimsuste optimaalsema kasutamise ja efektiivsuse nimel peaks vajadusel nõudluse poolt tulema appi tarbimisele. Säästetud ressursside arvelt annab sellel juhul tõsta elukvaliteeti.

48

3.2.4 Mikrovõrgud kui väikesed Arukad Võrgud Siiani rääkisin Arukatest Võrkudest kui üleriigilistest uue põlvkonna elektrivõrkudest, kuid Aruka Võrgu komponente ja funktsionaalsusi võib kasutada ka väiksema elektrisüsteemi loomiseks. Sellist energeetiliselt täielikult või osaliselt sõltumatut elektrisüsteemi, mis funktsioneerib Aruka Võrgu põhimõttel, võib nimetada Mikrovõrguks [115, 116]. Mikrovõrguks võib olla näiteks üks hoonete kompleks, väikese jaotusvõrgu piirkond, küla või linn teiste asulate läheduses või täiesti omaette. Mikrovõrgu suurus oleneb sellest kui suureks teda planeeritakse. Ideaalse Mikrovõrgu moodustavad lokaalsed elektritootmisseadmed ja tarbijad, millele lisanduma taastuvenergiaallikad ja energiasalvestus [84, 114, 115], joonis 3.7. Samuti on Mikrovõrgul oma Aruka Arvestuse ja võimsusnõudluse juhtimissüsteem.

Joonis 3.7. Arukas Võrk milles sees eksisteerib osaliselt autonoomne Mikrovõrk Üldjuhul on Mikrovõrk ühendatud ja sünkroniseeritud üleriigilise elektrivõrguga. Kui aga peaks juhtuma, et tsentraalses elektrijaamas on hädaolukord või on viga saanud ülekandeliinid, saab Mikrovõrk täielikult või mingil määral toimida autonoomselt nn saarestunud režiimis ilma üldise elektrivõrguta [116, 117]. Mingil määral tähendab seda, et kui hetketarbimine Mikrovõrgus on suurem kui oma elektritootmise hetkevõimsus, siis tuleb rakendada võimsusnõudluse juhtimist ja toita vaid kõrgema prioriteediga tarbijaid kuni üldise võrgu taastumiseni. Samamoodi saab Mikrovõrgus katta igapäevast tipptundi oma elektritootmisseadmetega, kui elektriturult ostetav energia on kallim kui seda ise toota. Seega liidab Mikrovõrk erinevad energiatootmisviisid lokaalselt, tõstab varustuskindlust ja katab ka tipukoormust [118].

49

3.2.5 Süsteemi haldamine ja juhtimine Kõigi eelnevate Aruka Võrgu komponendi üheks tervikuks integreerimine on see millest sünnib tõeline Aruka Võrgu väärtus. Joonisel 3.8 on näidatud need osalised kellega tuleb süsteemi haldamisel ja juhtimisel arvestada. On näha, et süsteemi haldamine hõlmab kõiki osapooli: elektritootjaid, elektrivõrke, elektrikaubandust ja lõpptarbijaid.

Joonis 3.8 Süsteemi haldamist puudutavad osapooled Elektrisüsteemi jälgimine ja juhtimine reaalajas on oluline osa uue põlvkonna elektrivõrgu toimimisel ning stabiilsuse ja turvalisuse tagamisel. Joonisel 3.5 ja 3.4 sai ka juba mainitud ulatusliku süsteemi WAN siduvat rolli Arukate Võrkude juures. Kui WAN tähendab Wide Area Network, siis selle jälgimissüsteemi nimetatakse Wide Are

Monitoring System ehk WAMS [200]. WAMS oli esialgselt vaid ulatusliku elektrisüsteemi jälgimissüsteem, kuid mida aeg edasi seda rohkem hakkab see oma fonktsionaalsustels sarnanema SCADA Supervisory Control and Data Acquisition süsteemile, mis peale monitoorimisvõimaluse pakub ka juhtimisfunktsioone. Kõige lihtsam oleks süsteemi vaadelda lihtsa elektriahelana, kus elektritootmist kujutab üks konstantse pingega generaator ning võrgukadude ja koormuse arvestamiseks on ahelas muudetava väärtusega aktiiv- ja reaktiivtakisti. Sellise süsteemi jälgimiseks piisaks ampermeetrist ja voltmeetrist ja juhtimist polegi nagu väga vajagi. Reaalses süsteemis on aga mitmeid erineva iseloomuga elektritootmisseadmeid, mis uue ideoloogia järgi asuvad hajutatult ning milledest osad on juhuslikku laadi taastuvenergiaallikad. Häired elektrijaamade ja generaatorite töös ja taastuvenergiaallikate juhuslikkus võib põhjustada dünaamilisi häireid kogu süsteemis, mille tulemusena võib paigast minna pinge ja sagedus, võivad hakata võnkuma energiavood või toimuda muud siirdeprotsessidele omased sündmused [196, 199]. Samamoodi tekitavad häiringuid ja siirdeprotsesse katkestused elektriliinides, pikse löömine elektriliini ja ka suurte koormuste äkiline tekkimine ja kadumine. Uue väljakutse elektrisüsteemile esitavad ühendused teiste suurte elektrisüsteemidega. Jõuelektroonikal baseeruvad FACTS Flexible AC Transmission System ja HVDC High Voltage DC aitavad selliste suurte elektriühenduste siirdeprotsesse kontrollida [200].

50

Olgugi, et eksisteerivad meetodid kuidas suurt süsteemi jälgida, on peamiseks väljakutseks selle kiiretoimelisus, ehk kuidas jälgida protsesse reaalajas. Kui sündmus on toimunud ja see jõuab meieni viitega, siis sellele reageerimine ja juhtimisfunktsiooni rakendamine toimub samuti viitega. Igasugused ajalised viited tuleb minimeerida eriti siis kui teostatakse mitte ainult monitooringut vaid ka juhtimist. Joonisel 3.9 on illustreeritud süsteemi jälgimiseks ja juhtimiseks vajaliku sisendinfo saamine erinevatelt elektrijaamadelt, võrkudele, alajaamadele ja tarbijatelt. Üks võimalus saada suure maaala kohta informatsiooni võimalikult kiiresti on seda teha satelliitide GPS vahendusel.

Joonis 3.9 Suures süsteemis asuvate elektritootmisseadmetelt, võrkudelt ja tarbijatelt saadavad sisendsignaalid elektrikvaliteedi monitooringuks ja juhtimiseks Ulatusliku elektrisüsteemi jälgimine ja juhtimine peab olema arendatud hierarhilise struktuurina mille väiksemateks elementideks on andurid ja täiturmehhanismid liinidel ning alajamades, kus süsteemi osade vaheliseks kommunikatsiooniks sobib kasutada standardit IEC 61850 [201]. Järgmise aseme moodustavad jaotusvõrgu jaotuskeskuste tasand, siis põhivõrgu jaotuskeskuste tasand. Kui vaadata joonist 3.8 siis on arusaadav, et süsteemi jälgimine elektrotehnilise stabiilsuse ja häirekindluse poolelt on seotud peamiselt elektritootjatega ja elektrivõrkudega. Süsteemis asuvad koormused ja toodetud elektrienergia juriidiline edastamine lõpptarbijale on seotud joonise 3.8 põhjal aga lõpptarbimise ja elektrikaubandusega. Nende integreerimine nii, et vool, informatsioon ja raha voolavad koordineeritud kõikide turuplatsi osaliste vahel, on seega väljakutset pakkuv eesmärk milleni tuleb jõuda kaasaegse elektrisüsteemi loomisel. Kuna süsteem on ulatuslik sisaldades suuri andmemahte, paljusid infotehnoloogilisi juurdepääsupunkte ning avatud standarditel põhinevat kommunikatsiooni, siis on selge, et kübeturvalisus on väga oluline osa kogu süsteemi ülesehitamisel ja haldamisel [203, 206]. Turvaliste infotehnoloogiliste süsteemi ja struktuuride saavutamiseks tuleb luua ja hallata väga kompleksseid IT-lahendusi, mis peavad olema ühest küljest suletud ja rangelt turvalisusreegleid jälgiv, ning teisest küljes arendatav ja erinevaid standardeid aktsepteeriv [202].

51

4. Kokkuvõte ja soovitused Olgu see kliima pärast muret tundmisest, strateegilisest kliimapoliitikast lähtuvalt, fossiilsete kütuste ammendumisest või uute ärivõimaluste märkamisest, on paljud riigid üle maailma tegelemas oma energiasektori kriitilise ülevaatamisega ning ohtude ja uute võimaluste strateegilise kaardistamisega. Elektrivõrgu moderniseerimine on nii poliitikute, regulaatorite, akadeemikute kui ka ettevõtjate hulgas aktuaalne teema mitte üksnes Euroopas ja Põhja Ameerikas, vaid on saanud oluliseks teemaks ka Lähis-Idas, Kaug-Idas, Aafrikas, Lõuna-Ameerikas, Austraalias ja Okeaanias. Energiaportfelli mitmekesistamine taastuvenergiaallikatega on ühest küljest kasvuhoonegaaside vähendamine ja teisest küljest ühe suure tööstusharu kujunemise soodustamine. Oluliseks süsteemi stabiliseerivaks ja taastuvenergiaallikate juhuslikkust tasakaalustavaks võimaluseks on energiasalvestusvõimsuste kasutuselevõtt. Hajutatud elektri- ja soojatootmine on kasulik nii piirkondliku energeetilise julgeoleku tõstmiseks kui ka energiaedastuskadude vähendamisel, seega kogu süsteemi efektiivsuse tõstmiseks. Üheks esimeseks sammuks Arukate Võrkude suunal on Aruka Arvestuse infrastruktuuri loomine, mis peaks algama uue põlvkonna elektriarvestite funktsionaalsuste valimisega pidades silmas ka elektrivõrkude arenguvõimalusi ja tulevikuvisiooni. Joonisel 4.1 on märgitud need piirkonnad, kus arvestite kauglugemissüsteem AMR või Aruka Arvestuse

Joonis 4.1 Maailmas loodud Arukate Arvestite kauglugemissüsteem AMR ja Aruka Arvestuse infrastruktuur AMI.

52

infrastruktuur AMI on maailmas välja arendatud või arendamisel. Sarnaselt on joonisel 4.2 näidatud vastavad initsiatiivid Euroopas. On näha, et paljudes Euroopa riikides on Aruka Arvestuse süsteem juba mingi tasemeni välja arendatud, kuid Balti riigid ja Ida-Euroopa on uue põlvkonna arvestussüsteemidest suures osas puutumata. Nende riikide kogemustest on hea õppida ning nende kogemuste hankimine võiks toimuda kas läbi Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi või loodava Rahvusliku Arenguvõrgustiku kanalite.

Joonis 4.2 Euroopas loodud Arukate Arvestite kauglugemissüsteem AMR ja Aruka Arvestuse infrastruktuur AMI

53

Soovitused asjaosalistele 1. Mõistlik on jätkata selle dokumendi täiendamist meeskonnana, kus oleksid Tallinna

Tehnikaülikool, seadusandja, energiatootja, võrguettevõtja, elektrituru osaline, Eesti Standardikeskus ja (Keeleinspektsioon). Selle tulemusena valmiks selle valdkonna kohta esimest korda eestikeelne kirjandus ja erialane terminoloogia. See on alus nii uute õppematerjalide tekkimisele kui ka eestikeelseks seadusloomeks.

2. Mõelda elektrisüsteemi/energiasüsteemi arendamisel ja vastava seadusloome puhul tulevikule, et täna langetatud otsused poleks lühinägelikud ja ei saaks takistuseks süsteemi edasiseks arendamiseks tulevikus. Siin võiks näitena tuua Arukate Arvestite ja nende infrastruktuuri mille loomisel tuleks pidada silmas tulevikuarenguid ja uute võimaluste juurutamise kasulikkust ja kasumlikkust.

3. Soodustada tarbijapoolse mikrotootmise ühendamist üldisesse elektrivõrku. See tähendab, et mikrotootmise võrku ühendamisel ei tohiks takistuseks saada bürokraatia ja ebamõistlikud nõuded liitumisele. Seega mikrotootmise võrku ühendamise soodustamiseks on tarvis luua või kohandada:

• selge ja lihtne paberimajandus protsessi läbikäimiseks

• täiendada võrgueeskirja, kus tuleb selget eristada lõpptarbija mikrotootmist suurtest kommertselektrijaamadest.

• liitumistingimused peavad olema mõistlikud – näiteks kui reaalselt elektriline ühendus elektrivõrgu ja generaatorseadme vahel toimub läbi jõuelektroonikaühenduse ehk muunduri, siis pole mõtet esitada täiendavaid nõudeid generaatorseadmele endale

• võrku toodetud energia eest peab klient saama tasutud või tasaarveldatud ning liitumistasud ei tohi takistada mikrotootmise laienemist

4. Lõpptarbija peab elektritootjale ja/või elektrimüüjale saama elektriturul võrdväärseks

partneriks. See tähendab, et lõpptarbijale tuleks anda seadusandlikult võimalus anda omapoolne panus elektrihinna kujundamisel. Selleks võib olla näiteks võimsusnõudluse juhtimine tarbijapoolse pakkumise kujul.

5. Võimalikult pädeva laiaulatusliku taustainfo ja soovituste saamiseks seadusloomeks

või suurte riigihangete tehniliste nõuete koostamiseks tuleks konsulteerida Rahvusliku Arenguvõrgustikuga (RAV) vastava erialagrupiga. Rahvusliku Arenguvõrgustiku loomiseks on tarvis soodustada koostööd ülikoolide, ettevõtete ja seadusandja vahel. RAV tagaks professionaalse interdistsiplinaarse lähenemise olulistele valdkondadele.

6. Praeguseks on üsna selge, milliseid energiaallikaid ja taastuvenergiaallikaid Eestis kasutada saab või on majanduslikult mõistlik, kuid Eesti Energiaportfelli mitmekesistamisel tuleks olla pidevalt kursis tehnoloogiliste arengutega. Näiteks uute materjalide ilmumisega võib juba mõne aasta pärast osutuda majanduslikult mõttekaks Eestis päikesepaneelide kasutamine. Samuti tuleks kaaluda energiasalvestusvõimsuste ehitamist.

54

Kasutatud kirjandus ja teemakohast lugemist

[1] Decision No 1600/2002/EC of the European Parliament and of the Council of 22 July 2002

[2] Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change

[3] Directive 2003/87/EC of the European Parliament and the Council of 13 October 2003

[4] Eesti Keskkonnastrateegia 2030

[5] Eesti Energiasüsteemi strateegiline arendamine – loengusari TTÜ 2009

[6] 2009 IEEE Power Systems Conference & Exposition ISBN 978-1-4244-3811-2

[7] 11th Intrnational Conference on Environmental Science and Technology 2009 ISBN 978-960-7475-46-6

[8] Fourth Intarnational Exergy, Energy and Environment Symposium 2009 ISBN 978-9948-427-13-1

[9] IEEE International Symposium on Power-Line Communications and its Applications 2009 ISBN 978-1-4244-1976-0

[10] 11th International Conference on Environmental Science and Technology 2009 ISBN 978-960-7475-46-6

[11] 14th ICOT Nurturing Design of a Better Future 2009 ISBN 978-983-41148-5-7

[12] Alternative Energy Applications congress Kuwait 2009

[13] European Technology Platfor Smart-Grids, 3rd General Assembly, Brussels 2008

[14] Energy Crossroads – The Global Coalition for a clean, prosperous and secure energy future, Copenhagen 2009

Maailmas toimuvad initsiatiivid energiasüsteemi moderniseerimiseks

[15] E. Hencke, K. Hermann - Sustainability and Green House Gas Reduction, AEA

[16] I. Taylor - Australian Energy Policy and Greenhouse Emissions Reductions, AEA

[17] R. Filkoski - Renewable Energy Sources GHG Emission Mitigation Potential in the South-Eastern European Countries, AEA

[18] A. Koshy - Towards Sustainable Energy UAE Perspective, AEA

[19] O. Ajayi, A. Daramola, B. Ogaji - Building Sustainable Energy and Environment Implication for Some West African Countries Energy System, AEA

[20] I. Wood - Kuwait's Energy Economy - An Imperative for Alternative Energy, AEA

[21] E. Kyritsis, G. Papadakis, D. Petouni and S. Kyritsis. Building renewable and hybrid energy supply scenarios for Morocco, Tunisia, Jordan and Lebanon CEST

[22] Makrigiannis G. and Mavrakis A Development strategies, policies and problems of renewable energy sources in Greece, CEST

[23] O. Alsayegh - Electricity Market a Supporting Pillar for Alternative Energy Systems for Kuwait, AEA

55

[24] Ajibode - Renewable Energy Technologies as an Option for a Low-Carbon Energy Future for Sub-Saharan Africa, AEA

[25] A. Ajibode - Renewable Energy Technologies as an Option for a Low-Carbon Energy Future for Sub-Saharan Africa, AEA

[26] Karaghouli, L. Karzmerski - Feasibility of Constructing Step-By-Step Very Large Photovoltaic Power Plants in the Arabian Deserts, AEA

[27] I. Gelil - Policy and Institutional Framework for Promotion of Solar Thermal Systems in the Southern Mediterranean Countries, AEA

[28] Q. Guo - Utilization of Sustainable Energy in China, AEA

[29] S. Neelamani, K. Al-Salem - Feasibility for a Tidal Power Plant in Kuwait, AEA,

[30] S. Mekhemar, R. Abdelrassoul, E. Rassoul - A Clean Energy Source for The Arab Region (Case-Study EGYPT), AEA

[31] O. Ojeks, A.C.Etonihu - Alternative Energy in Nigeria’s Energy Problems Opportunities and Constraints, AEA

[32] El-Sudany,S.Sheta - Integrating of VLS-PV Systems within Development Scenarios for the Egyptian Desert, AEA

[33] A. Oghenetejiri - Renewable Energy in Africa policies, AEA

[34] Porraz-New Technologies for Tidal Power Plants The Feasibility of the Mexican Project, AEA

[35] Zangeneh - Strategic Policy Making for Prioritizing of Distributed Generation Technologies in Iran, AEA

[36] M. Henderson, D. Bertagnolli - Planning HVDC and FACTS in New England, PSCE

[37] Georgiou P., Mavrotas G. and Diakoulaki D. Effective integration of environmental policy constraints into the long-term planning of the Greek power system, CEST

[38] Moussiopoulos N., Douros I., Tsegas G. and Kleanthous S. An air quality management system for Cyprus, CEST

[39] Moussiopoulos N., Achillas Ch., Vlachokostas Ch., Spyridi D., Kalognomou E.-A. and Nikolaou K. System of indicators for sustainable development in Thessaloniki: A tool for the management of environmental information, CEST

[40] Chan, P. Li - Model Merging For The Energy Management System for the China Southern Grid, PSCE

Taastuvenergiaallikad ja planeerimine

[41] C. Potter, A. Archambault - Building a Smarter Smart Grid Through Better Renewable Energy Information, PSCE

[42] N. Maizi, V. Mazauric - Long-Term Planning and the Sustainable Power System: A Focus on Flexibility Needs and Network Reliability, PSCE

[43] Nikoli E. and Voudrias E. Using biogas for energy production, CEST

[44] Servert J.,San Miguel G. and Lopez D. The development of hybrid solar - biomass plants for the production of renewable energy; Technical and economic assessment , CEST

56

[45] Koutsoumaraki V. and Nikolaou K. Planning of renewable energy sources siting in Prefecture of Kilkis, CEST

[46] M. Kanoguli, A. Bolatturk - Cost of Hydrogen Production by Geothermal Power IEEES4

[47] Behbahani - Usage of biogas and renewable energy in Iran and its effect on urban area IEEES4

[48] A. Assi, K. Kathairi - Matlab-Based Tool for the Design of Building Integrated Photovoltaics IEEES4

[49] H .Sharifan, A. Davari, N. Banan, A. Behbahani, H. Zakeri - Survey The Biogas As Suitable Alternative Instead of Fossil Fuels Toward Sustainable Development IEEES4

[50] Khaleghian, M. Rezaiee - Biodiesel Production from Euphorbia Tirucalli IEEES4

[51] A.Joshi, I. Dincer, B. Reddy - Efficiency Analysis of Hybrid PV/T Systems, IEEES4

[52] C .Coskun, M. Bayraktar, Z. Oktay, I. Dincer - Energy and Exergy Analyses of qn Industrial Wood Chips Drying Process, IEEES4

[53] M. Tolga Balta, I. Dincer, A. Hepbasli - Energy and Exergy Efficiency Analyses of Geothermal Based Hydrogen Production Through High-Temperature Steam Electrolysis, IEEES4

[54] Sopian, R.Daghigh - Advances in Photovoltaic Thermal Water Based Systems, AEA

[55] F. Al-Raqom - Advances in Solar Thermal Hydrogen and Synthetic Fuel Development, AEA

[56] S. Neelamani - Challenges in Commercializing the Ocean Wave Energy Technology, AEA

[57] Ahmed, A. Al-Othman, K. El-Naggar, M.AlRashidi - Maximum Power Point Tracking of Photovoltaic Systems Using Support Vector Machine, AEA

[58] R. Hirshberg - Reduction of Energy Demand and Enhancement of Energy Efficiency, AEA

[59] G. Eljrushi - Solar-Hydrogen Energy The Best Option for the Arab Region, AEA

[60] Adelekan - The Production of Biogas from Mixtures of Cassava Peels and the Major Farm Animal Waste Types, AEA

[61] Papapostolou Chr., Kondili Em. and Kaldellis J.K. Environmental and energy considerations of biofuels supply chain through Life Cycle Analysis, CEST

[62] Barmina, A. Desnickis and M. Zake. Electric field effect on the wood biomass co-fire and the formation of polluting emissions CEST

[63] Barmina, A. Desnickis, M. Gedrovics and M. Zake. Co-firing of renewable with fossil fuel for the cleaner heat energy production CEST

[64] Khalid, A. Koshy,T. Mezher - Renewable Energy and Desalination The Case of Abu Dhabi, AEA

[65] F. Hamdullahpur - Energy Outlook for the Next Twenty-five years: The Confused Roles of Nuclear and Renewable Energy Sources, IEEES4

Tuuleenergia ja selle tootlikuse ennustamine

[66] R. Walling, L. Freeman - Regulation Requirements with High Wind Generation Penetration in the ERCOT Market, PSCE

57

[67] J. Boemer, D. Broad - The Irish "All Island Grid Study" - Methodological Approaches and Outcomes, PSCE

[68] D. Burke, M. O'Malley - Optimal Firm Wind Capacity Allocation to Power Systems With Security Constraints, PSCE

[69] R. Bo, F. Li - Impact of Load Forecast Uncertainty on LMP, PSCE

[70] A.Khan, M. Shahidehpour - One Day Ahead Wind Speed Forecasting Using Wavelets, PSCE

[71] V. Balvet, J. Bourret - Massive Data Acquisition for the Short Term Wind Power Forecasting in a Large Grid: The Hydro-Québec SAGIPE System Experience, PSCE

[72] Folly, S. Sheetekela - Impact of Fixed and Variable Speed Wind Generators on the Transient Stability of a Power System Network, PSCE

[73] Jung, D. Park - Power Quality Enhancement of Grid-Connected Wind Power Generation System by SMES, PSCE

[74] T. Simões, P. Costa - A Methodology for the Identification of the Sustainable Wind Potential. The Portuguese Case Study, PSCE

[75] M. Olsson, L. Söder - Estimating Real-Time Balancing Prices in Wind Power Systems, PSCE

[76] C. Ahrens - Milestones in Alternative and Sustainable Energy Production - Offshore Wind-Power Plants in Germany with a new Generation of High Power Generators of 5 MW, AEA

[77] K.G. Rados, Y.G. Perivolaris, A. Vougiouka, K. Venezis, G. Karalis and A. Zervos. Application of a mesoscale weather prediction model for short-term forecasting of power production of wind farms in complex terrain - Test case: island of Crete CEST

[78] Elektriku kalender, TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, 1997 Tallinn

[79] Noghrehabadi, E. Assareh, M . Behrang. Artificial Neural Network Estimation of Wind Speed Using air Temperature, Relative Humidity and Vapor Pressure, IEEES4

[80] Kanga - A Risk Management Approach to Implementing Wind Energy Projects, AEA

[81] Al-Abbadi, S. Rehman - Wind Power Resource Assessment in the Central Region of Saudi Arabia, AEA

Hajutatud tootmine, selle juhtimine ja analüüs

[82] C. Colson, H. Nehrir - Ant Colony Optimization for Microgrid Multi-Objective Power Management, PSCE

[83] Ortjohann, W. Sinsukthavorn - Control Methodology of Distributed Generation in Interconnected Grids, PSCE

[84] E. Sortomme, M. El-Sharkawi - Optimal Power Flow for a System of Microgrids with Controllable Loads and Battery Storage, PSCE

[85] W. Andrade, C. Borges - Integrated Reliability Evaluation of Distribution and Sub-Transmission Systems Incorporating Distributed Generation, PSCE

[86] E. Ragaban - Distributed Generation, IEEES4

[87] S. Madaeni, A. Rahimi - A Framework for Sustainable Development and Planning of Distributed Generation Alternatives, AEA

58

[88] N. Ahmed, M. AlSharidah, A. Al Othman - Development of a New Anti-Islanding Method for Utility Interconnection of Distributed Generators, AEA

[89] Driscoll - Design and Development of a Stand-Alone Power Supply for a Small Industrial Control System, AEA

[90] Guerrero, J., Vicuna, L., Matas, J., Castilla, M., Miret, J. A Wireless Controller to Enhance Dynamic Performance of Parallel Inverters in Distributed Generation Systems, IEEE Power Electronics, September 2004.

[91] M. Sadeghi, A. Kazemi - A Load Flow Based Method for Optimal Location of Dispersed Generation Units, PSCE,

[92] Q. Zhong, G. Weiss - Static Synchronous Generators for Distributed Generation and Renewable Energy, PSCE

Elektrijaotusüsteemi analüüs, inteligents ja trendid

[93] C. Reese, L. Hofmann - Determination of Load and Generation Composition in Distribution Grids, PSCE

[94] A.Berry, D. Cornforth - The Distributed Generator Placement and Sizing Test Suite and Analysis Tool, PSCE

[95] E. Haesen, A. Rodriguez - Opportunities for Active DER Management in Deferral of Distribution System Reinforcements, PSCE

[96] Hatta, S. Uemura - Demonstrative Study of Control System for Distribution System with Distributed Generation, PSCE

[97] P. Parikh, T. Nielsen - Transforming Traditional Geographic Information System to Support Smart Distribution Systems, PSCE

[98] D. Cheng, Y. Liang - Real-Time Power Electric System Modeling, Assessment and Reliability Prediction, PSCE

[99] I.Roytelman, V. Landenberger - Real-time Distribution System Analysis - Integral Part of DMS, PSCE

Koostootmine ja alternatiivsed kütused

[100] M. El-Sharkh, A. Rahman - Thermal Energy Management of a CHP Hybrid of Wind and a Grid-Parallel PEM Fuel Cell Power Plant, PSCE

[101] Barmina – Electric field effect on the wood biamass co-fire and the formation of polluting emissions, CEST2007

[102] Barmina, A. Desnickis – Co-firing of Renewable with fossil fuel for the cleaner heat energy production, CEST 2007

[103] Q . Yan, L. Guo. Exergy and Energy Analysis of Co-Gasification Process of Biomass and Coal in Supercritical Water by Continuous Flow Thermal-Catalytic Reaction System, IEEES4

59

[104] V. Yener, A. Durmayaz - Impact of Ambient Air Conditions, Load Factor and Inter-Cooling on the Performance of a Combined-Cycle Cogeneration Plant, IEEES4

[105] H. Goudarzi - The Effect of Inlet Air Cooling and Steam Injection on Combined Heat and Power System Performance, AEA

[106] D. Gosh,M. Hadiuzzaman - Compressed Natural Gas may be the alternate fuel for the future decade in Bangladeshl IEEES4

[107] Rafique, S. Nair - The Business Approach for Biofules as a Future in Aviation, AEA

[108] B. Aliyu, B. Agnew Biodisel Production From Non-Food Sources as an Alternative Source of Energy For Rual Off Grid Energy System, AEA

[109] Adhoeleya, D. Kumar, A. Ranjan - Production and Technology of Biodiesel, AEA

[110] Herak - Jatropha Curcas - One of the Possible Sources of Vegetable Oils for Biofuel Production in EU Conditions, AEA

Arukad Võrgud, Mikrovõrgud

[111] D. Botting – EU Technology Platform SmartGrids Strategic Deployment Document – The Framework, SmartGrids 3rd Assembly 2008

[112] P. Naabrus – The SmartGrids revolution – make it happen, SmartGrids 3rd Assembly 2008

[113] J. Scott - Optimizing grid infrastructure, SmartGrids 3rd Assembly 2008

[114] Pudjianto, D. and Strbac, G. Innvestigation of Regulatory, Commercial, Economic and Environmental Issues in MicroGrids, 2005, Future Power Systems conference

[115] Kropski, B., Lasseter, R., Ise, T., Morozumi, S., Papathanassiou, S., Hatziargyriou, N. Making Microgrids Work, IEEE Power & Energy Magazine, July 2008.

[116] Basso,T., DeBlasio,R., Kropski, B. Microgrid Standards and Technologies, Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE.

[117] Arnes, M., Kondoh, J., Lasseter, R., Ventakaramanan, G. Real-World MicroGrids – An Overview, System of Systems Engineering

[118] Marnay, C., Venkataramanan, G., Microgrids in the Evolving Electricity Generation and Delivery Infrastructure, IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2006

[119] M. Baran, T.E. McDermott - Distribution System State Estimation using AMI Data, PSCE

[120] T. Overbye, Transmission System Visualization for the SmartGrid, PSCE

[121] M. Pipattanasomporn, H. Feroze - Multi-Agent Systems in a Distributed Smart Grid: Design and Implementation, PSCE

[122] K. Schneider, D. Chassin - Distribution Power Flow for Smart Grid Technologies, PSCE

[123] J. Momoh - Smart Grid Design for Efficient and Flexible Power Networks Operation and Control, PSCE

[124] Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future, Euroopa Komisjon 2006, ISBN 92-79-01414-5

60

[125] Strategic Research Agenda for Europe’s Elecricity Networks of the Future, Euroopa Komisjon 2007, ISBN 92-79-03727-7

[126] Strategic Deployment Document for Europe’s Electricity Networks of the Future, Euroopa Komisjon 2008

[127] N. Hamsic, D. Morton - Supervisory Control and Energy Management of an Inverter-based Modular Smart Grid, PSCE

Aruka elektriarvestuse süsteem ja arukad arvestid

[128] A. Faruqui, S.Sergici – Household Response to Dynamic Pricing of Electricity – A Survey of Experimental Evidence, The Brattle Group San Fransisco 2009

[129] T. Choi, K. Ko - Analysis of Energy Savings using Smart Metering System and IHD (In-Home Display), IEEE T&D Asia 2009

[130] G. Omahen, A. Souvent - Advanced Metering Infrastructure for Slovenia, 20th International Conference on Electricity Distribution 2009

[131] I.Yang, N. Jung - Status of Advancement Metering Infrastructure Development in Korea, IEEET&D 2009

[132] H. Tram - Technical and Operation Considerations in Using Smart Metering for Outage Management, 2009

[133] F. Cleveland - Cyber Security Issues for Advanced Metering Infrastructure, 2008

[134] H. Sui, H.Wand - An AMI System for the Deregulated Electricity Markets, IEEE transactions on Industry Applications vol 45, 2009

[135] G. Decomnick, B. Decroix - Smart Metering Tariff Schemes Combined with Distributed Energy Resources, Critical Infrastructures 2009

[136] R. Hampshire - Realising the Benefits of Smart Metering - Creating Consumer Enganement, IET Smart Metering 2009

[137] F. Derbel - Trends in Smart Metering, 6th Internatioal Conference SSD 2009

[138] King - Integrating Advanced Metering Data into the Enterprise, PSCE

[139] J. Vasoconcelos – Survey of Regulatory and Technological DevelopmentsConcerning Smart Metering in the European Union Electricity Market, RSCAS 2008

Lõpptarbija aktiisem kaasamine ja võimsusnõudluse

[140] P. Du, J. K. Nelson - Two-Step Solution to Optimal Load Shedding in a Micro-Grid,PSCE

[141] F. Rahimi - Demand Response under the SmartGrid Paradigm, PSCE

[142] F. Rahimi - Overview of Demand Response at Different ISO/RTOs, PSCE

[143] K. Abreu - PG&E Perspective on Demand Response under the Smart Grid Paradigm, PSCE

[144] Reid, S. Gerber - Integrating Demand Response into Wholesale Electricity Markets, PSCE

61

[145] A.Vos - Effective Business Models for Demand Response under the SmartGrid Paradigm, PSCE

[146] A.Ipakchi - Smart Grid of the Future with Large Scale DR/DER Penetration, PSCE

[147] Vojdani - Enterprise Integration of Demand Response and Meter Data, PSCE

[148] P. Langbein - Lesson Learned from Real-Life Implementation of Demand Response Management, PSCE

[149] H. Johnson - Communication Standards for Small Demand Resources, PSCE

[150] W.Matekenya,M. Mbarawa - Solar Assisted Air-conditioning as a Demand Side Management Option IEEES4

[151] M. Assari, A. Ghanbarzadeh, M. Behrang, E. Assareh - Electricity Demand Estimation in Iranian Industrial Sector Using Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic Algorithm (GA) Methods IEEES4

[152] Vallve, X.; Graillot, A.; Gual, S.; Colin, H. Micro Storage and Demand Side Management in Distributed PV Grid-connected Installations. Electrical Power Quality and Utilisation 2007

[153] Shayesteh, A. Yousefi; - ATC Enhancement Using Emergency Demand Response Program, PSCE

[154] G. Sanches, F. Lopez - Saving Energy The Best Renewable Energy, AEA

[155] M.Wilma – Consumer acceptance of smart appliances, Smart-A Project 2008

[156] Nizar, Z. Dong - Identification and Detection of Electricity Customer Behaviour Irregularities, PSCE

Elektrisüsteemi tööoperatsiooni meetodid ja juhtimisvõtted

[157] M. Awad, Z. Osman - Neural Network Based Approach for Short-Term Load Forecasting, PSCE

[158] P. Mandal, A. Srivastava - Improving Performance of NN Based Electricity Price Forecasting Using Sensitivity Analysis, PSCE

[159] A.Jain, B. Satish- Clustering based Short Term Load Forecasting using Artificial Neural Network, PSCE

[160] L. Zhang, G. Dai - A Learnable Kernel Machine for Short-Term Load Forecasting, PSCE

[161] R. Navarro - Short and Medium Term Operation Planning in Electric Power Systems, PSCE

[162] N. Müller, M. Yassin, J. Latimer - NERC IDC: Managing Congestion in the North American Eastern Interconnection, PSCE

[163] T, Weissbach, E. Welfonder - High Frequency Deviations within the European Power Systems: Origins and Proposals for Improvement, PSCE

[164] Tufon; A. Isemonger - A Tariff for Reactive Power, PSCE

[165] Y. Kumar, K. Dwivedi - Development of ANT Algorithm For Load Flow Analysis, PSCE

[166] R. Belkacemi, A. Feliachi - An Immune System Approach for Power System Automation and Self Healing, PSCE

62

[167] V. Vittal, G. Heydt - The Problem of Initiating Controlled Islanding of a Large Interconnected Power System Solved as a Pareto Optimization, PSCE

[168] A.R . Al-Awaad, S. Voller, J .Verstege. Contribution of Wind Power Plants to Frequency Control. IEEES4

[169] Huang - Autonomous Control of Energy Storage Devices for Enhancing Power System Stability, PSCE

[170] J. Paserba - How FACTS Controllers Benefit AC Transmission Systems - Phases of Power System Studies, PSCE

[171] H. Tyll., F. Schettler - Power System Problems Solved by FACTS Devices, PSCE

[172] S. Li; J. Zhang - Design of Integrative Fuzzy Logic Damping Controller of VSC-HVDC, PSCE

[173] R. Benabid; M. Boudour - Optimal Placement of FACTS Devices for Multi-Objective Voltage Stability Problem, PSCE

[174] Tholomier, A. Apostolov - Adaptive Protection of Transmission Lines During Wide Area Disturbances, PSCE

Energiasalvestus ning elektriautod ja kütuseelement

[175] K. Clement, E. Haesen - Coordinated Charging of Multiple Plug-In Hybrid Electric Vehicles in Residential Distribution Grids, PSCE

[176] M. Rahnini - Power generation enhancement of a PEM fuel cell using modified cathode side gas channel, AEA

[177] R. Emam, M. Awad - Experimental Investigation on Pem Fuel Cell Performance Characteristics, AEA

[178] Y. Abdullat - Experimental Investigation of Hydrogen Storage in Local Sand, AEA

[179] Hassan, G. F. Allah, J. Mikhael, A New Reliable Minimal Volume/Weight Environmental Friendly Power Unit Design Using Microchannel Vaporizer Fuel Cell Processors, Slice Hulls and CFD based Hull Optimization For Super And Mega Yachts IEEES4

[180] Singh - Applications of Compressed Air as an Alternative Energy, AEA

[181] W. Chang, X. Luo - A Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization for Long-Term Optimal Scheduling of Cascaded Hydropower Station, PSCE

[182] D.Dicaire – Long Term Energy Storage in Absorbent Beds for Solar Heating Applications, MSc thesis, 2010 Ottawa

Süsteemi ökonoomika ja elektriturud

[183] Jasper Frunt, W. L. Kling - Decentralised Allocation of Generation in Autonomous Power Networks – Matching Demand and Supply, PSCE

[184] Z. Qiu, G. Deconinck - A Literature Survey of Optimal Power Flow Problem in Electricity Market Context, PSCE

63

[185] B. Zhang, P. Luh - On Reducing Uplift Payment in Electricity Markets, PSCE

[186] Q. Zhou, L. Tesfatsion - Scenario Generation for Price Forecasting in Restructured Wholesale Power Markets, PSCE

[187] Algarni, K. Bhattacharya - A Novel Approach to Disco Planning in Electricity Markets: Mathematical Model, PSCE

[188] Shrestha. Q. Songbo - Generation Scheduling for a Price Taker Genco in Competitive Power Markets, PSCE

[189] Q. Zhang, X. Wang - Customer Electricity Purchasing Risk Decision Under Real-Time Pricing, PSCE

[190] E. Akyuz, Z. Oktay, I. Dincer - Economic and Environmental Effect of Energy Management for Hybrid Renewable System: A Case Study for Poultry Industry IEEES4

[191] Zangeneh - Economic quantification of distributed generation benefits in power quality enhancement of distribution network, AEA

[192] C. Hung, P. Bodger - Market Influence on Energy Use and Carbon Dioxide Emission Patterns, PSCE

[193] M, El-Sayed, Stochastic Optimization of Electric Generation and Trading-Planning in Liberalized Market, PSCE

[194] Li, L. Tesfatsion - Capacity Withholding in Restructured Wholesale Power Markets: An Agent-Based Test Bed Study, PSCE

[195] Leevongwat, P. Rastgoufard - Forecasting Locational Marginal Pricing in Deregulated Power Markets, PSCE

Suure süsteemi jälgimine ja juhtimine

[196] S. Barijough, M. Mashhuri - A Predictive Approach to Control Frequency Instabilities in a Wide Area System, PSCE

[197] X. Li, C. Canizares - Impact of Variable Speed Wind Turbine Generator on Power System Chaotic Behavior, PSCE

[198] Y. Liu, G. Zhang - Wide Area Synchronized Measurements and Inter-Area Oscillation Study, PSCE

[199] M. Venkatasubramanian, X. Yue - Wide-Area Monitoring and Control Algorithms for Large Power Systems Using Synchrophasors, PSCE

[200] J. Qi, G. Wang - Decentralized Nonlinear Excitation Control Based on Wide-Area Measurements, PSCE

[201] A.Apostolov, B. Vandiver - Analysis of Wide Area Events – Present and Future, PSCE

Küberturvalisus ja kommunikatsioonistandardid

[202] McMillin - Complexities of Information Security in Cyber-Physical Power Systems, PSCE

64

[203] A. Liu, C. Ten - Cybersecurity of SCADA Systems: Vulnerability Assessment and Mitigation, PSCE

[204] J. Stamp, Annie McIntyre - Reliability Impacts from Cyber Attack on Electric Power Systems, PSCE

[205] N. Hadjsaid, C. Tranchita - Modeling Cyber and Physical Interdependencies – Application in ICT and Power Grids, PSCE

[206] J. Dagle - Cyber Security of the Electric Power Grid, PSCE

[207] S. Ramesh, T. Ananthapadmanabha - Analysis of Effect of Power line Channel Characteristic Parameters in Broadband Power Line Communication (BPLC) Systems, PSCE

[208] S. Mohagheghi, J. Stoupis - Communication Protocols and Networks for Power Systems- Current Status and Future Trends, PSCE

[209] N. Liu, J. Zhang - Vulnerability Assessment for Communication Network of Substation Automation Systems to Cyber Attack, PSCE

[210] D. Paladino - How to Evaluate and Deploy the Latest Advancements in Communication Networks, PSCE

[211] R. DeBlasio, C. Tom – Standards for the Smart Grid, Energy 2030 Conference 2008

Energiasääst ja energiatagastus lõppetarbimises ning arukad hooned

[212] Panagiotidou N., Gekas V. and Stavrakakis G. Modelling of electrical energy recovery from urban solid waste system, CEST

[213] Stergiopoulou A.V. and Stergiopoulos V.G. Towards the application of the "Productive Destructive Principle" for recovering the wasted energy in the Greek urban water supply networks, CEST

[214] K. Fouad, A. Shanabla - A Preliminary Study for the Production of Ethanol from solid wastes in U.A.E. IEEES4

[215] Sakellariou–Makrantonaki M.A. and Giouvanis V.A. Reuse of wastewater for water saving by irrigating energy plants, CEST

[216] Kolokotsa D. and Maria E. The energy performance buildings’ directive 2002/91/EC and the Greek transposition, CEST

[217] Ahriz, Z. Daoued, F. Soufiane, Z. Noureddine, New Green Buildings in Saharian Architecture IEEES4

[218] M. Gadalla, T. Mushtaha, Energy and Economical Assessments of a Green Commercial Building in UAE IEEES4

[219] S. Fezzai, S. Maazouz - Energetic use as a concept of urban design IEEES4

[220] A. Benko - Energy Conservation Through Sunrays Reflecting Coating On Buildings, IEEES4

[221] E. Sciubba, Exergy-based Ecological Indicators- a necessary tool for Resource Use assessment studies, IEEES4

[222] F. Lopez - Universal Tool from WCCE to Evaluate the Rate of Sustainability in Civil Engineering Projects, AEA

[223] E. Khalil - Design of Energy Efficient Buildings in Developing Countries, AEA

65

[224] M. Hawary - Sustainability ond Energy Conservation through Proper Selection of Building Materials, AEA

[225] Ajlouni - Universal Tool from WCCE to Evaluate the Rate of Sustainability in Civil Engineering Projects, AEA

[226] H. Hosseini, M. Abdoli - Apllying Solar Energy in Domestic, Educational nad Administrative Buildings and Studying its Environmental Effects, AEA

[227] M. Saadawy, M. Shamloul, A. Soliman - Development of New Passive Facility for Coolong Building's Roofs, AEA

[228] A.Hajiah, A. Ghoneim, M. Altouq, A. Al-Hasan - Assessment of Environmental Impact of Building Integrated Photovoltaic System in Kuwait Climate, AEA

[229] L .Andreassi, M. Ciminelli, B. Di Silvio, V. Introna, S. Ubertini - Systematic approach to Energy Saving: an Integrated methodology for industrial plant IEEES4

[230] Tehrani S.M., Karbassi A.R., Ghoddosi J., Monavvari S.M. and Mirbagheri S.A. Prediction of energy consumption and urban air pollution reduction due to the traditional shopping with e-shopping substitution, CEST

[231] L.Hull – A Practical Guide to DSB, IEA Demand Side Management Programme 2007

Lisa 1 Arukate Arvestite funktsionaalsused tootja kaupa Lühendite ja väljendite seletusi

4-kvardandiline – kWh import, kWh export, kvar import, kvar export. AMR – Automated Meter Reading AMI – Automated Metering Infrastructure AMM – Automated Meter Management AMS – Advanced Metering Solution ADRS – Advanced Demand Response System CPP – Critical Peak Pricing CTP – Critical Tier Pricing RTP – Real Time Pricing TOU – Time of Use pricing võtab arvesse millal ja kui palju eneltrienergiat tarbitakse TOD – Time Of Day (põhimõtteliselt sama mis TOU) RPP – Regulated Price Plan kontseprioonist kasvas välja ka mõiste TOU PQM – Power Quality Monitoring PLC – Power Line Communication DLC – Distribution Line Carrier – põhimõtteliselt sama mis PLC DST – Daylight Saving Time EMC – Electromagnetic Compability DLMS – Device Language Message Specification – kommunikatsiooniprotokoll COSEM – Companion Specification for Energy Metering SML – Smart Message Language – kommunikatsiooniprotokoll PSTN – Public Switched Telephone Network CALMU – Credit and Load Management Unit HT/LT – High Tension / Low Tension – põhimõtteliselt kõrgepinge / madalpinge CT/VT – Current Transformer / Voltage Transformer QOS – Quality Of Service Ofgem – Office of the Gas and Electricity Meters ABC – Authenticated Billing Code LPR – Low Power Radio NEM – National Electricity Marker on Austraalia riiklik elektriturg CENELEC – European Committee for Electrotechnical Standardization CDMA – Code Division Multiple Access – digitaalne raadiovõrk SCM – Standard Consumption Message DSI – Disconnet Switch Interbase UMT-R – Universal Meter Transponder-Residential IDR – Interval Data Retrieval S-FSK – Spread Frequency Shift Keying PROasys – Power Reliability Outage Assessment System (TWACS-i toode) NIC – Network Interface Card (see kaart loeb arvesti registreid otse ja võimaldab effektiivsemat ja robustsemat andmekogumist kui impulsslugemine.) Revenue Protection – Sisuliselt tähendab see seda, et kliendiga tehakse kas leping või piiratakse maksimaalset võimalikku aasta või kuu tarbimist teatud tasemele. Üks võimalus on ettemaksu võimalus, teine on krediidi võimalus, kolmas on teha seda lepinguga. Maximum Demand – Koormusprofiili klass ei baseeru tarbija koormuse suurusel vaid sellel milline on elektritootja koormusfaktor. Koormusfaktori arvutamiseks on tarvis teada maksimaalset nõudlust. Koormusfaktor on kriitilise tähtsusega osa elektrihinna arvutamisel. Kui iga 30 minuti järel saadakse arvestite kaudu vajalikku infot, saab täpselt analüüsida koormusfaktorit ja sellest lähtuvalt elektri hinda.

Tootja/mudel/otstarve Funktsionaalsuse lühikirjeldus Lisad/erilist standardid Kommunikatsioon

GE kV2c 3-faasine Tööstus-, kommerts- ja eratarbijad USA/globaalne

AMR 4-kvadtandiline Koormuse juhtimise võimalus Sisse-välja kauglülitamine Tehases eelprogrammeeritud vastavalt kliendi vajadusele. TOU, Mõõdab tarbitud ja väljaminevat ning reaktiivenergiat. Mõõdab iga faasi voolu, pinget ja sagedust. Energiafirma saab lugeda näite nii plaani järgi kui ka koheselt. Aastatulu arvestamise täpsus koos alalisvoolu komponendi tuvastusega. PQM ja analüüs. 20kanaliga salvestus. Saab kasutava pingetrafoga rakendustes.

Lisamoodul UMT-C TWACS süsteemi jaoks sisendite ja väljunditega; see moodul võimaldab ka tarkvara kauguuendamisi TWACS süsteemi abil. Võimaldab vaadata 7-päevast tarbimist. 16 mäluregistrit. Kuni neli kanalit andmesalvestuseks 15, 30,ja 60 min intervallidega vähemalt 35 päevaks. PORasys trarkvara.

Itron ERT vastab: ANSI 1S, 2S, 3S, 4S, 9S, 12S, 16S, 36S, 45S ANSI CLASS CL20, CL200, CL320 Cellnet ja Trillinat Networks moodulid vastavad ANSI C12.19 standardile.

Kommunikatsioonivõimalused: Kahesuunaline kiire PLC firmalt TWACS (DSCI) Kahesuunaline TS2 PLC firmalt HUNT, mis on ülikitsasriba PLC ja sobib hästi raskestiloetavatesse ja eemalasuvatesse rakendustesse. Itron 53ESS ERT 910-920 MHz raadiopõhine AMR, mis ühildub erinevate Itron tarkvaralahendustega. Täidab ANSI C12.1 standardid. Saadab SCM sõnumeid. Silver Spring Network PowerPoint Interface module. Kahesuunaline 900MHz juhtmevaba AMR. Saab lugeda ka teisi energiaarvesteid. Cellnet UtilitiNet kahesuunaline raadiopõhine AMI. Vastab ANSI C12.19 standardile. Info kauguuendamine. Trillinat Networks CellReader kahesuunaline juhtmevaba CDMA kommunikatsioon. Toetab tööstusstandardit MV-90. Sobib raskesti-loetavatesse, koormuse uurimise, PQ ja koormuse juhtimise rakendustesse. CellReader tarkvara. Vastab ANSI C12.19 Trillinat Networks GSM /GPRS CellReader mooduliga. Toetab tööstusstandardit MV-90. Vastab ANSI C12.19 standardile. Ühenduvus energiafirmade MeterMate tarkvaralahendusega.

69

GE I-210 1-faasine Majapidamised ja kommertstarbijad

Alustab mõõtmist juba väga väikese võimsuse juures, kus elektromehhaaniline mõõdik tarbimist ei näita. Madal omatarve. Tehases ette programmeeritav. Erinevad täpsusklassid. Impulssväljund energia monitoorimiseks. Koormusprofiili võimalus. Võimsuse ja energia kohta detailsed andmed. Programmeeritav

ANSI C12.1, C12.10, C12.20, C37.90.1

Kommunikatsioonivõimalus on üks järgnevatest:

Itron 52ESS ERT 910-920MHz. Arvestit saab lugeda käeshoitava OMR, mobiil AMR, MictoNetwork ja Fixed Network seadme läbi tarkvara PremierPus2, PremierPlus4, MV-RS ja Intergrator. Hunt TS1 ühesuunaline PLC TWACS kahesuunaline PLC, DCSI EMT-3G, mis arvutab ka 15min tipunõudluse, et energiafirma saaks rakendada tipuhinnastamist. Võimaldab võimsuse väljalülitamist DSI nt. Maksuvõlglastel, välja-sisse kolijatel. TWACS DCSI UMT-R kahesuunaline PLC. Salvestab andmeid fikseeritud intervalli tagant IDR. Reaalajas hinnastamine. PROasys energiasüsteemi haldus. Näitu loetakse iga minut. Koormuse juhtimine. Silver Spring Networks NIC reaalasjas kasesuunaline 902-928 MHz juhtmevaba AMI. IP tehnoloogia. Saatja võimsus 1 W. Põhivara kauguuendamine. Mitmekanaliga intervallidepõhine andmekogumine (1-60 min intervallid).

Actaris / Itron ACE4000 GPRS 3-faasine majapidamistesse globaalne

4-kvadrandiline - mõõdab nii aktiiv- kui reaktiivenergiat mõlemas suunas. AMI Multitariifne Koormusprofiili salvestus Koormuse juhtimine TOU Lähi- ja kaugseadistus ja tarkvara uuendus. Revenue Protection. Saab arvestada ka teisi energiatarbimisi nt. gaasi, vett ja sooja. PQM Paindlikud sisendid/väljundid I/O

IEC 61036 IEC62053-2 EN 13757-2 IEC 62056-21

GSM/GPRS IEC 61107 otiline ühendus M-bus (EN 13757-2) NTA8130 Loeb/kirjutab vastavalt DLMS/COSEM (IEC 62056-21) Või PLC

70

Täpsusklass A või B (MID) Integreeritud kontaktor 5A koormuse juhtimiseks, võimalik lisada ka väline kontaktor. NTA8130 (Hollandi AMI/AMR standard)

Actaris / Itron ACE5000 3-faasi Nõudlikule majapidamisele, kommerts ja väiksematele tööstustarbijatele

Mõõdab aktiiv- (klass 1) ja reaktiivenergiat (klass 2), lisaks ka eksporditud aktiivenergiat. Disainitud nii otsemõõtmiseks kui ka läbi voolutrafo. Multitariifne energia ja maksimaalse nõudluse arvestus. Täpne ja võimalusterohke kalendrisüsteem: 4 aastaaega, 8 päevased profiilid, 8 tariifi päevas, 72 spetsiaalpäeva. Uusim mõõtetehnoloogia. Madalad varustuskulud ehk erinevatele paigaldistele sobib sama arvesti tüüp. Integreeritud kolmefaasiline kontaktor. Koormuse sisse-välja lülitamine. Elektromagnethäirekindel. Koormuse jälgimiseks üks kanal, ühe kuu jooksul 15 min intervallidega.

IEC62056-21 IEC62056-31 IEC 62053/21 IEC 62053/23

EURIDIS serial ühendus IEC62056-31 @ 1200bps. Optiline ühendus vastab IEC62056-21 Impulssväljund IEC62056-31 tüüp A

Actaris / Itron ACE6000 Kommerts ja tööstustarbijale

4-kvadrandiline - mõõdab nii aktiiv- kui reaktiivenergiat mõlemas suunas. Aktiivenergia mõõtmisel täpsusklass 0,5 või 1, reaktiivenergia mõõtmisel 2. Koormusprofiili salvestus kuni 16 kanaliga. Otse- või trafoühendus. Multitariifne arvestus energiale ja nõudlusele. 32 energiatariifi ja 24 nõudlusetariifi registrit. Täpsus ja lineaarsus tagavad kõrge kvaliteediga arvestuse ja koormusprofiili. ACE6000 DC4 versioonil on koormusprofiil 4 kanaliga, aga lisaks on current-loop (20mA) interface ja IR.

Tarkvara AIMS PRO lugemiseks ja programmeerimiseks. Actrais Sparklet modem. Väline telefonimodem, kaabel PC-ga ühendamiseks.

IEC 62052-11, IEC 62053-21/22/23, EN50470-1 EN50470-3 IEC 62056/21 IEC 62056-42/46/53/61/62 IEC 62056-42/46/53/61/62

PTNS, GSM/GPRS ja IP kommunikatsioon on võimaldatud läbi DLSM-Cosem protokolli. 4 väljundit ja 1 serial, mis saab olla kas RS-232 või RS-485. IR Identifitseerimiskood IEC 62056-61 (OBIS).

Actaris / Itron ACE7000

Otse- või trafoühendusega. Pole vaja eraldi andmekontsentraatorit tänu summerimisomadusele ja multi-energia sisenditele. Eraldi kommunikatsiooniliinid kasutajale ja

Väline telefonimodem. Kaablid IR ühenduseks PC-ga. Klinefi tarkvara

IEC 62052 IEC 62053 IEC 61107 IEC 62056

Kahte kommunikatsioonikanalit saab kasutada üheaegselt. 4 impulsssisendit PTNS

71

Kommerts- ja tööstustarbijatele ning alajaamadesse

energiafirmale. Täpne ja lineaarne mõõdistus tagab alajaama täpse arvestuse. Võimaldab saata kasutajale energiamonitooringu tulemusi. 16 kanaliga koormusprofiil.

tarbimise monitoorimiseks. Energiatootja tarkvara seadistusteks ja kalibreerimiseks.

GSM/GPRS LAN DLMS-Cosem IR RS-232 ja/või RS-485 (lisavõimalused)

Iskraemeco ME371/ MT371 (DLC) ME372/MT372 (GSM) 1-faasiline/3-faasiline Sloveenia/esindus Eestis

Isekohanduv repeater-süsteem. Multi-utility orienteeritus – lisaks nt. gaas, vesi, soojus, temperatuur mõõtmine M-bus abil. Võib töötada ka ettemaksepõhiselt. Elektrilise parameetrite jälgimine. Tarkvara kauguuendus. Täpsusklass 1 või 2. Multitariifne: kuni 4 aastaaega, kuni 4 nädalast programmi, kuni 4 päeva tüüpi, kuni 8-tariifi päevas. Maksimaalne nõudlus lõimimisperioodidega 5, 10, 15,30 või 60 minutit. Kaks iseseisvat koormusprofiil LP1 ja LP2 kummalgi kuni 16 kanalit. Programmeeritav koormusprofiil periood 10, 30 või 60 minutit või 1 päev. Logiraamat kuni 64 sündmuse ja ajatempliga. Enesediagnostika, sündmused ja varustuskindluse monitooring. Koormuse juhtimine ja võimsuse piiramine. 6A väljundreleega, mida saab automaat- või kaugjuhtida. Sisemine lülitusseade 100A ühefaasilisel, välimine kolmefaasilisel. Kaks alarmsisendit.

Veebipõhine kasutajaliides. MeterRead tarkvara arvesti kohalikuks lugemiseks ja programmeerimiseks käsiseadme abil. MeterView trarkvara kohalikuks või kaug-programmeerimiseks PC abil. optiline IR sond DB9 või USB.

IEC 62052-11 IEC 62053-21 IEC 62056-21 IEC 62056-46

S-FSK modulatsiooniga DCL (PLC) modem CENELEC A-riba suhtluseks. Või 900/1800 MHz GSM/GPRS GSM modemi saab asendada RS-485 mooduliga, mis puhul saab ühe juhtmega ühendada kuni 31 arvestit kuni 1200 m ulatuses. Arvestist kontsentraatorisse DLC või RS-485; Kontsentraatorist keskusesse TCP/IP või GSM/GPRS; Arvestist keskusesse GSM/GPRS; M-bus DLMS/COSEM kommunikatsiooniprotokoll üle HDLC või TCP/IP. Internetiprotokoll FTP, NTP, SNMP, SOAP

Elster A220 1-faasiline 2-juhtmeline; kodud ja väikeettevõtted

4-kvadrandiline 4-tariifi 4 aastaaega Loeb tariifi ka ilma võrgupingeta Mäletab sündmusi Mõõdab võimsuskvaliteeti

EN 62056-21, EN62056-61 IEC 62053-31 MID app. MI-003

DIN input Optical: EN62056-21 Electrical: CL0, RS485

72

USA Täpsusklass 2 või 1 Saab lisada AMR/AMI funktsionaalsust tagavad lisavidinad

Elster REX EneryAxis Kodumajapidamised USA

TOU – hinnastamine CTP 4-kvadrandiline 4-tariifi 4 aastaaega Koormuse profiili salvestus Koormuse välja/sisse lülitamine jaamast ja ka automaatselt limiteeriv võimalus (lisa). Energia ettemaksu süsteem. EnergyAxis System 1S, 2S, 3S, 4S ja 12S pistikud kWh – edastatud, saadud, summa, neto ( summa=edastatud+saadud neto=edastatu-saadud)

EnergyAxis Lisavõimalusena koormuse juhtimise lüliti

ANSI C12.1 ANSI C12.10 ANSI C12.20

kahesuunaline RF 900MHz LAN EnergyAxis LAN

Elster REX2-EA USA

Lisaks eelnevale toetab Aruka Võrgu algatust: Rohkem mälu 28KB, suurem turvalisus, tarkvara kauguuendamine. Pinge ja pige kadumise jälgimine ja salvestus – outage and resoration. Koormusprofiili salvestus 15min intervallidega 1-kanalis 141 päeva, 3-kanalis 36 päeva. Mõõdab energiavoogusid kahest energiaallikast. Nõudlust arvutatakse 15, 30 ja 60 min intervallidega. Toetab Advance Grid Infrastructure algatust. Lisa kommunikatsiooni- kanali võimalus vee või gaasi tarvis.

EnergyAxis Lisavõimalusena koormuse juhtimise lüliti 200A

ANSI C12.19 ANSI C12.22

Kahesuunaline EnergyAxis 900MHz RF LAN 2,4GHz ZegBee

Elster ALPHA Plus 1 või mitmefaasiline USA

Ühetariifne või TOU 4-kvadrandiline Salvestab energia kui ka nõudluse andmeid. Ületab ANSI standardeid ja on sertifitseeritud tööstus- ja energiafirmadele. Salvestab kuni 40 pingepiigi ajatempli.

PQM Lisavõimalusena: releeväljundid, telefoni modem, serial komm., RS-232, RS-485,

ANSI C12.1 ANSI C12.10 ANSI C12.20

Optiline 9600 bps Lisavõimalusena: 2400 bps telefonmodem, RA-232 serial RS-485 serial, 20 mA vooluring, väline serial liides

73

PQM võimaldab isoleerida harmooniliste, piikide ja siidreprotsesside põhjuseid. Eelprogrammeeritud tehases Täielikult programmeeritav Mõõdab kõikvõimalikke elektrilisi näitajaid Trafo ja liinikao kompensatsioon

20mA vooluring PC kasutajaliidese jaoks

Elster A3 ALPHA Ühe või mitmefaasiline USA

Elsteri patenteeritud digimõõtetehnika. 0,2% täpsusklass 64 KB põhimälu 4-kvadrandiline Kuni 8-kanaliga koormusprofiili salvestus. UMT-C mooduli abil saadab arvesti hinnainfo TWACS Net Serverisse. Eelprogrammeeritud tehases Täielikult programmeeritav Üle 50 mõõdetava andme esitamine ekraanil Trafo ja liinikao kompensatsioon PQM 3-faasi ükskõik-mis-faasi toode

EnergyAxis; AMR läbi PLC Lisavõimalusena: Releeväljundid, siemine modem, väline seiral, RS-232, RS-485, 20 mA vooluring PC või muu kasutajaliidese tarvis, 1 MB lisamälu

ANSI C12.1 ANSI C12.10 ANSI C12.18 ANSI C12.19 ANSI C12.20 ANSI C12.21

2400 bps sisemine telefoni modem RS-232 RS-485 Väline serial 20 mA vooluring Sisemine LAN kontroller (ILC1) Sisemine LAN node (ILN1) Itroni raadiokomm 50ESS ERT

Janz C240 1-faasi Majapidamisse. Portugal

Multitariifne AMM võimalustega arvesti Täpsusklass 1 või 2 Mõõdab aktiivenergiat Koormusprofiili salvestus kuni 45 päeva intervalliga 15min. Kuni 5 TOU registrit Mälu salvestab kuni 6 viimast arveperioodi Süsteemil on 12 programmeeritavat arveperioodi kuupäeva aasta kohta Impulssväljund vastavalt IEC 62053-31 A klass, 100 impulssi/kWh

Võimalik lisada: RS485, Kuni 3 impulssväljundit, Koormusprofiili ja andmesalvestus kuni 110 päeva

IEC 62053-31 IEC 62052-11 IEC 62053-21 IEC 61000 (EMC)

2-suunaline komm. Optical RS232 RJ12

Janz B140 3-faasi Majapidamised Väiketööstused Kommertstarbijad Portugal

Multitariifne AMM võimalustega arvesti Mõõdab aktiivenergiat Kuni 5 TOU registrit Koormusprofiili salvestus kuni 45 päeva intervalliga 15min. Mälu salvestab kuni 6 viimast arveperioodi ja selle jooksul elektri põhinäitajad Süsteemil on 12 programmeeritavat arveperioodi kuupäeva aasta kohta Impulssväljund vastavalt IEC 62053-31 A

Võimalik lisada: RS485, Kuni 3 impulssväljundit, Koormusprofiili ja andmesalvestus kuni 110 päeva

IEC 62053-31 IEC 62052-11 IEC 62053-21 IEC 61000 (EMC)

2-suunaline komm Optical RS232 RJ12

Shenzhen Star Instrument Co., Ltd DTSD31/32, DSSD31/32 3-faasi; suured tarbijad, alajaamad, mõõdistuspunktid

Näivvõimsus S, kahesuunaline P, reaktiivenergia (4-kvadrandiline). Mõõdab võimsust, energiat ja nõudlust erinevate intervallidega ja tariifidega. Mõõdab ja esitab elektrilisi parameetreid. Saadab koormuse ja võimusega seotud info terminali. Mõõdab ja salvestab pingekukkumisi.

EMC IEC ISO9001

RS485/RS232 IR (pihuarvutile)

74

Hiina Koormuskõvera salvestus. Arvesti kaugprogrammeerimine ja kauglugemine AMR.

Shenzhen Star DDSI26 1-faasiline Hiina

AMR koos PC energiahaldusega PLC andmekoguja ja konsentraatori vahel. Suhtlus konsentraatori ja peajaama vahel toimub läbi telefoniside või muul viisil. Automaatne energiaandmete käitlemine ja hindade arvutus.

IEC 2-suunaline PLC

Shenzhen Star DDS26D 1-faasiline Hiina

Kahesuunaline aktiivenergia mõõtmine ja esitamine. Saab lugeda näitu ka ilma võrgupingeta.

IEC 61036-2000 IEC 60529-2001

2-suunaline Raadio komm.

Kamstrup 162 1-faasiline Kamstrup 382 3-faasi

Trafode energiamõõtmiseks 351 Combi Taani/globaalne

4-kvadrandiline AMR/AMM mõõdik Kuni 8 tariifi Mõõdab nii sissetulevat kui väljaminevat aktiiv- ja reaktiivenergiat. Pingekvaliteedi mõõtmine. Võimaldab reaalajas koormusprofiili genereerimist kõigis neljas kvadrandis. Sisaldab arukat väljalülitamise võimalust vastavalt max voolule/võimsusele ja energia ettemaksu süsteem. Koormuse automaatne, manuaalne ja kaugjuhtimise võimalus. Tarbimise ja erisündmuste andmesalvestus. Ühendus AMR ja AMM mooduli jaoks Impulsssisend ja –väljund. DLMS/cosem avatud standard. Kõik vajalikud funktsioonid programmeeritakse tehases. Magnetväljakindel.

Võimalik lisada: GSM/GPRS, PLC, TCP/IP, Radio, M-bus, Vooluring, SO impulssväljund

EN 50470-1(MID) EN 50470-3(MID) IEC 62052-11 IEC 62052-21 IEC 62052-23 IEC 62056-61 DLMS/cosem DIN 43857

Optical IR

Landis+Gyr E120Gi 1 või 3-faasine majapidamistesse Šveits/globaalne

Integreeritud AMM moodul Aktiivenergia klass B, reaktiivenergia klass 2 Lihtne ühendada ARM süsteemi Toimib gateway-na kuni 48 sama seeria arvestile. E120Gi ja E120i vahel traadita andmeside.

Valmidus L+G AIM süsteemi jaoks

EC62053-31 EN13757-2 (M-bus) EN 50470-1, EN 50470-3 EN62054-21 DIN 43857 DIN 43859

GSM TCP/IP GPRS SMS Wireless 2,4 GHz L+G AIM system SO impulsssisendid

75

Meh. Koormus juhtimise releeväljund 6A Pooljuht või meh. Teeninduse releeväljund Pakub reaalajas energiamonitoorimist, releestaatuse kontrollimist. M-bus abil saab koguda ka nt vee ja gaasi tarbimisinfot (max distants master ja slave vahel on 350m)

M-bus – kuni 4 seadet

Landis+Gyr E120Li 3-faasine Linnade maja-pidamistesse

AMR PLC kaudu Aktiivenergia klass B, reaktiivenergia klass 2 Meh. Koormus juhtimise releeväljund 6A Pooljuht või meh. Teeninduse releeväljund Salvestab elektritarbimise profiili, pingekatkemisi, võimsuse kvaliteeti. Endadiagnostika.

Valmidus L+G AIM süsteemi jaoks Võimalus lisada: SO impulsssisendid Eraldi relee-väljundid koormuse juhtimiseks ja teeninduseks.

EN62052-11 EN62053-21, EN62053-23, EN62054-21, EN50065-1 DIN43857

Wireless 2,4 GHz PLC (Echelon LonTalk)

Landis+Gyr E120M 3-faasiline Täpseks energia monitoorimiseks ja energiahaldamiseks

See klass 2 aktiivenergia mõõtja on mõeldud kasutamiseks maapiirkondades, kus signaalid peavad levima pikki vahemaid. Selleks on seadmel keskpinge võrgu PLC. Seadmel on üks SO sisend ja kolm releeväljundit, 6A, 16A , 100mA. Releeväljundeid saab programmeerida nädala peale või kaugjuhtida. Saab kasutada ka välist modemit RS232 kaudu.

Valmidus L+G AIM süsteemi jaoks

IEC62053-31 IEC62053-21 IEC62052-11

Enermet PLC MV SO sisend RS232 Sisend/väljund võimalused

Landis+Gyr E350 1 või 3-faasiline

Spetsiaalselt AMI ja AMM süsteemi jaoks, mis tähendab tulevikukindlust. Kuni 6 tariifi. Mõõdab nii aktiiv (IEC klass B) kui ka reaktiivenergiat (MID klass 2). Saab näidata ka vee, sooja või gaasi tarbimist.

Lisamoodulite- ja tuleviku-tehnoloogiate sõbralik: Võimsuse kvaliteedi jälgimine, Tunni ja päevatariifid. Kaugjuhitav tariifi seadistus. PLC, GSM/GPRS, SO sisend, RS485, M-bus,

Optiline liides Optiline väljund

Landis+Gyr ZCG100AS 1-faas

Arendatud just AMR ja AMI infrastruktuuri jaoks IEC 62056-21 ja DLMS. Mõõtetäpsus klass 2 (IEC) / klass A (MID), klsss 1 (IEC) / klass B (MID). 1, 2 või 4-tariifne

IEC 62053-21 EN 50470-3 IEC 62056-21 IEC 61000-4-2 (EMC)

DLMS protocol PLC Optical serial, kahesuunaline liides

76

ZCG100AT 1-faas ZCF100Ax 1-faas ZMF100AC/AB 3-faas ZME100AC 3-faas ZMD100AP 3-faas ZMD100AS 3-faas ZMD100AR 3-faas ZMR100AC 3-faas majapidamistesse

TOU kuni kuus tariifi. Impulssväljund r53. Kuni 4 sisendit, kuni 4 releed, kuni 2 väljundit. Kommunikatsiooniliides CS liides, Flex liides DLMS protokoll Reaktiivenergia mõõtmine. Pinge väljalülitamiset võimalus ZMF100 moodulipõhine uute tehnoloogiliste võimaluste lisamine teeb mõõtja investeeringukindlaks.

IEC 61000-4-3 (EMC) IEC/CICPR 22 IEC 61000-4-4 IEC 61000-4-5 IEC 62052-11

Landis+Gyr ZFD 400 ZMD 300/400 Tööstus ja kommerts-tarbijatele

Üle 20 kommunikatsioonivõimaluse. Kõrgepinge, keskpinge, madalpinge. Otseõhendus või trafoühendus. Täpsusklass aktiivenergia 0.2/0.5, reaktiivenergia 0.5/1.0. Aktiiv, reaktiiv ja näivenergia mõõtmine. TOU Mõõdab keskmine nõudlust, võimsustegurit, faasinihet, sagedust. Monitoorib võimsust, voolu ja võimsustegurit. CT/VT veaparandus. Tugeva magnetvälja tuvastus. Tarkvara MAP120 parameetrite määramiseks ja MAP 110 andmete väljalugemiseks, koormusprofiili analüüs, turvasüsteemi visualiseerimine, kommunikatsiooni-seaded.

Lisamooduli võimalus (1 korraga): 4 juhtimissisendit+ 2 väljundkontakti; 2 juhtimissisendit + 4 väljundkontakti; 6 väljundkontakti; RCR161 (rippe-control-receiver);

IEC 62056-21 IEC 62056-23 EN50470-3 IEC 61000-4-2 (EMC) IEC 61000-4-3 (EMC) IEC/CICPR 22 ISO-8482

Optiline liides, protocol: IEC 62056-21 ja DLMS: 2-suunaline, serial, half duplex. Max bit rate 19200 bps. RS232 liides. DIN61393 / DIN 66259. serial, asümmeetriline, asünkroonne, max 38 400, kahesuunaline. Protocol IEC 62056-21 ja DLMS. RS485 liides, ISO-8482, serial, sümmeetriline, asünroonne, 2-suunaline, max 38400 bps. Protocols IEC 62056-21 ja DLMS. CS liides, IEC 62056-21, DIN 66258, serial, 2-suunaline, vooluliides, Max 9600 bps Protocols IEC 62056-21 ja DLMS

Landis+Gyr E750 / ZMK400 Tööstus ja kommerts-tarbijad

Saksamaa kolmele suure energiaettevõtte poolt tunnustatud ja kasutusel olev esimene SyM² süsteemiga moodulpõhine uue põlvkonna AMS mõõdik. Odavam nii energiafirmale kui kliendile – baas-seadmest on eemaldatud kõik funktsionaalsused. Kasutatakse ainult seda funktsionaalsust mida parajasti vaja, mis saavutatakse moodulite kasutamisega. Standardiseeritud iga protsess ning kommunikatsiooni, elektriline ja mehaaniline ühendus. Kogu infovahetus keskjaamaga käib interneti vahendusel e-kirja taolisel viisil, kus korraga saadetakse kõik olulised parameetrid. Standardiseeritud firmware (riistvaraga seotud tarkvara) uuendus. Parem ja usaldusväärsem sisemine kell.

SyM², Power Over Ethernet, Protocol SML over TCP/IP, RS232, GSM/GPRS, LAN/DSL modem, PSTN modem, SO impulssväljund

Internetipõhine kommunikatsioon.

77

Kompleksset tariifiplaani ja arvestust ei peeta mitte mõõdikus, aga see saadetakse keskserverisse, kus seda tegelikult vaja läheb.

PRI Primier tööstustarbijale

4-kvadrandiline AMR/AMI võimalus CT/VT toimiv tööstus- ja kommertstarbijale Täpsusklass 0,2s, 0,5s ja 1,0s. Andmete salvestus. Saab arvestada ka teisi energiatarbimisi nt gaas ja küte. Mitmeparemeetriga koormusprofiili salvestus. TOU. Kuni 8 tariifi PACTLAN adresseering multi-drop networking. Diagnostika.

CALMU. PRI kommunikatsiooni-bloki ja tarkvara Integrator, SMART2000 või M-Cubed abil saab näidu kauglugemist kui ka näidu automaatlugemist, koormusanalüüsi, diagnostikat ja kaug-konfigureerimist.

IEC62053-21, 22, 23 IEC62052-11 IS14697, IS13779, CBIP 88

CALMU protocol PACTLAN Optical lähilugemiseks AMR võimalus veel läbi: RS232 RS485 LPR GSM/GPRS RS485 Modbus

PRI Primier 200 HT/LT tööstustarbijale ja sobib ka alajaama

CT/VT toimiv tööstuslikule tarbijale kellele on võimaldatud keskpinge. Ultrakiire AMR Koormusprofiil kuni 800 parameetrit/päev PQM Mõõdab ka vastassuunas voolavat voolu.

Primier RP mudelil saab lisada : RS 232 või RS485 ühendus (MODBUS), Programmeeritava impulssväljundi

IEC62053-21, 22, 23 IEC62052-11 IS14697, IS13779, CBIP 88

PRI Sprint – tööstus/kommerts Sprint 100 – tööstus Sprint 200 – kodudesse Sprint XP – tööstus/kommerts 3-faasi Austraalia/globaalne

Whole-current AMR meter madalpingele. 1 või 3 faasi. 4-kvadrandiine Andmete salvestus. Saab arvestada ka teisi energiatarbimisi nt gaas ja küte. Diagnostika. 100 seerial on kaitse tugevate elektri ja magnetväljade ja vandalismi vastu. 200 seeria on kolmefaasiline koormuse juhtimise võimalusega DLC (PLC) kaudu Ülikiire kaug- ja lähilugemine (AMR). Täiustatud QOS Koormusprofiili salvestus 2 impulssväljundit ja võimaik üks sisend Võimalik lisada veel üks 2A impulssväljund koormuse juhtimiseks Võimalik DLC kommunikatsioonimoodul. Soovi korral eraldi display Integreeritud 100A disconnect-relee Soovi korral saab lisada 2 A releesid. XP seeria tähendab eXpandable and Programmable.

Ofgem heakskiit IS13779, CBIP88, IEC62052-11, IEC62053-21

PACTLAN 38400 baud ANSI RS232 DLC/PLC GSM/GPRS (seeria 200)

78

Mitme parameetriga koormuse mõõdistus. Optiline väljund kohalikuks näidu lugemiseks. Võimalik GSM moodul. Kolm programmeeritavat impulssväljundit. Kõikide elektriliste parameetrite diagnostika. Multi-drop network capability via PACTLAN addressing.

PRI i-credit 200/300 1-faas Era- ja väikematele kommertstarbijatele

Võimaldab eraldi ekraani, mis näitab kasutajate tema tarbimist ka rahas. Koormusprofiili salvestus. TOU Tarbimise arvestusinfo kodeerimine. Mõõdab ka vastupidist voolu. Kommunikatsioonilüli kohalikuks ja kauglugemiseks. ABC Ühe- või kahevektori mõõtmine TOD registrid, 4 tariifiga Koormusprofiili registreerimine 50+ parameetrit. Salvestab mõõtmise ajalugu.

Ofgem heakskiit.

IS 13779, CBIP 88, IEC 62052-11, IEC 62053-21

Optical 1107 lokaalseks või kauglugemiseks. RS-232 või RS-485 kauglugemiseks. Protocol IEC-870-5

ZIV Media 5CTD-E1C 3-faasi Ettevõtted ja tööstus Hispaania/globaalne

Modulaarne disain. TOU Koormuse juhtimine. Täpsus: aktiiv klass 1, reaktiiv klass 2. Kahesuunaine aktiivenergia mõõtmine, 4-kvadrandiline reaktiivenergia mõõtmine, Näivenergia, sageduse iga faasi võimsusteguri ja mõõtmine. TOU, kuni 9 tariifi. Automaatne või manuaalne arveedastus. Koormusprofiili salvestus. Sündmuste tuvastus ja salvestus. Kõrgematel pingetel ja vooludel kasutab voolu- ja pingetrafosid – CT/VT

Lisana: Lokaalne LCD ja nupustikuga kasutajaliides (OBIS kood IEC-62056-61). Tarkvara LIV ercom LIV tpl LIV erlec LIV eralay

IEC-61036 ehk IEC 62052-11-21, IEC-61268 ehk IEC 62053-21-23

Optiline serial

79

ZIV Media 5CTM 1-faas Majapidamised Hispaania/globaalne

Modulaarne disain AMR (PLC modem sagedusriba A ) TOU, 8 tariifi aktiivenergiale, 8 tariifi aktiivvõimsusele. 8 erinevat päeva tüüpi, mida saab programmeerida iga aasta jaoks päevas. Aktiivenergia klass 1 IEC 62052-11-21, reaktiivenergia klass 2 IEC 62053-21-23. Kahesuunaine aktiivenergia mõõtmine, 4-kvadrandiline reaktiivenergia mõõtmine, Pinge, voolu ja võimsusteguri mõõtmine. Koormusprofiili salvestus. Võimsusparameetrite ja sündmuste salvestus.

Kaug sisse-välja lülitus kasutades sisemist releed. Lokaalne LCD ja nupustikuga kasutajaliides (OBIS kood IEC-62056-61). Tarkvara LIV ercom LIV tpl LIV erlec LIV eralay

CENELEC EN 50065, IEC 60870-5 IEC 61000-4 (EMC) IEC60068-2 IEC 60721-3-3, jt

Protokollid: Kahesuunaline PLC vastavalt EN 50065, IEC 60870-5, DLMS.

Blue Star A1000 3-faasiline C1000 1-hefaasiline Hiina

Täielikult AMR-valmis. Täpsusklass 0,2S, 0,5S, klass 1 Kwh, 4-kvadrandiline kvarh, KVAh 4-tariifne maksimaalse nõudluse registreerimine. Koormuse monitoorimine pinge, voolu ja võimsusteguri hetkväärtustega. Koormusprofiili salvestamine intervallidega 1, 5, 10, 15, 20, 30 või 60 min kuni 420 päeva jooksul (60 intervalliga). 6 iseseisvalt programmeeritavat kanalit. TOU paindlikult programmeeritavad kuni 4 tariifi päevas. Tariifide ümberlülitamine pühadel, nädalalõppudel ja kuni 10 aastaaega. Andmesalvestus püsimällu. Impulssväljund SO 4 programmeeritavat kanalit. LED testväljund 400-16000 impulssi/kWh 1Hz impulssväljundi töötsükkel 50%

Kaasaskantav seade kohalikuks lugemiseks ja programmeerimiseks. Energiatootjatele, põhi-ja jaotusvõrgu firmadele, suurtele tööstustele mõeldud ERTU-BS06 seade kommunikatsiooni-keskus ja andmebaas erinevate kommunikatsiooni-võimalustega. J2EE & Oracle, Windows, Linux ja UNIX, energiaandmete, andmetöötlemise hajutatud tarkvarasüsteem.

ISO 9001-2000 IEC 62056-21 IEC 60687

Optiline vastavalt IEC 62056-21 RS-232/485 vastavalt IEC1107/Modbus. ERTU-BS05 seadmega palju erinevaid lisakommunikatsioonivõimalusi.

AEM Enerlux T 3-faasiline Majapidamised, kommerts, tööstused Rumeenia

Aktiivenergia (täpsus 0,2S, 0,5S, 1, ja 2) ja reaktiivenergia (täpsus 2 ja 3) arvesti. Optiline vooluring vastavalt IEC 62056-21. 4-kvadrandiline energiavoogude mõõtmine. 8 registrit nõudluse registreerimiseks intervallidega 5, 10, 15, 20, 30 ja 60 min. Multitariifne: 12 aastaaega, milles igaühes saab erialdi programmeerida nädala 7 tüüpi päevadega. Eraldi on pühad. Päevas saab defineerida kuni 12 lülitusotsust. Koormusprofiili salvestus 8 -kanaliga 1...60

Lisa energiaallikas arvestile endale. Maksimaalse nõudluse reset nupp. RS-232, RS-485, Koormusprofiili mälu. Impulssgeneraator. Signaalireleed. GSM/GPRS modem. Lisana on ka koormusprofiili

IEC 62052-22 IEC 62052-21 IEC 62052-23 IEC 1038 IEC 62056-21

Optiline ja vooluring vastavalt IEC 62056-21. RS-232 RS-485 GSM/GPRS (lisavõimalus) Kuluarvestuse ja koormusprofiili andmed saab saata andmesideprotokolliga DLMS

80

min intervallidega kuni 235 päeva. Erisündmuste mälu saab aru 500 sündmusest. Enesediagnostika. Kolm ümberseadistatavat väljundit. Kolm releeväljundit.

salvestus. Kommunikatsiooni-multiplekser MUX8c-xy AMM tarvis.

EDMI MK6E 3-faasiline Signapur/Aasia

Täpsusklass 0,2S/0,5S – aktiiv/reaktiiv 4-kvadrandiline Wh, varh, VAh Peamiste elektriliste parameetrite mõõtmine ja esitamine. Varustuskindluse ja kvaliteedi monitooring. 2 impulsssisendit. 8 impulssväljundit. Transistorväljundid. Kuni 16 lisa sisendit/väljundit lisamooduliga. TOU – 8-tariifiline; 12 import/export registrit; päevane, nädalane, kuine, aastane programm; kuni 200 eripäeva. Koormuse jälgimine ja koormusprofiili salvestus, intervall programmeeritav 1s..1kuu; kolme kanaliga salvestab 15 minutiliste intervallide puhul 520 päeva andmed.

EzlView tarkvara programmeerimiseks ja näidu lugemiseks. 1-faasilisel mudelil MK7A on lisaks PLC kommunikatsioon ja 60A koormuse juhtimise väljund.

IEC 62053-22 IEC 62052-11 IEC 61107 IEC 62056-21

ANSI Type 2 Optical • IEC 61107 / IEC 62056-21 + VDEW 2.0 extensions • RS232 (RTS/CTS and DTR/DCD) • RS485 (2 or 4 wire multidrop) • SCADA • Modems (PSTN/GPRS/GSM/CDMA) • MV90TM • MODBUS® • UDP/IP over PPP/GPRS • DNP3 level 2 • IEC 870-5-102