Innovatiivsete avalike teenuste loomisel ja pakkumisel on üheks oluliseks teguriks elektrivarustuse kättesaadavus. Näiteks võimaldab laialdane püsitoite kättesaadavus toetada ühiskonda kriisidele reageerimisel, avaliku korra tagamisel ning erinevate ürituste läbiviimisel. Samuti tekib uusi võimalusi innovatiivsete teenuste arendamiseks.

Elektritoite ulatuslik kättesaadavus võimaldab näiteks e-mobiilsuse laialdasemat levikut, lihtsustades elektersõidukite ja kergliikurite laadimis- ning akuvahetuspunktide rajamist. Lisaks elektritoite tagamisele on liitumispunkti võimalik kasutada ka hajatootmisseadmete liitmiseks elektrivõrguga, mis lihtsustab ja soodustab taastuvenergia integreerimist elektrivõrku.

Kuidas tänavavalgustusest energiat üle jääb?

Ulatuslik püsitoite väljavõtete tekitamine on kulukas, mistõttu on kasvanud huvi selle võimaldamiseks olemasolevate taristute kaudu. Üheks võimalikuks lahenduseks on tänavavalgustuse elektrijaotusvõrkude ristkasutamine elektri püsitoite tagamiseks. Tänavavalgustuse elektrivõrgud on valdavalt linnade omandisse kuuluvad taristud, mille arendamisel ning kasutamisel on omavalitsustel suurem paindlikkus kui näiteks üldise elektrijaotusvõrgu puhul. Lisaks katab tänavavalgustuse elektrivõrk suurema osa linnaruumist ning selle kasutamine on iseloomult perioodiline.

Laialdane üleminek energiasäästlikumatele LED-tehnoloogial põhinevatele valgustitele vähendab oluliselt tänavavalgustuse energiatarbimist. Kuna vanemad tänavavalgustuse võrgud on projekteeritud suurematele koormustele, võib oletada et üleminek LED-tehnoloogial põhinevatele valgustitele jätab tänavavalgustuse elektritaristu alakasutatuna. Kirjeldatud oletust kontrollides leidis projektimeeskond, et taristu alakasutamine ei ole aktuaalne ainult vanemates (projekteeritud vähemalt 10 aastat tagasi) tänavavalgustusvõrkudes, vaid ka uuemate projektide puhul.

Kui palju energiat üle jääb?

Eesmärgiks võeti kaardistada kas ja millisel määral on Eesti kohalike omavalitsuste (KOV) tänavavalgustuse elektrivõrkudes kasutamata reservi. Viidi läbi küsitlus ning analüüsiti 14 omavalitsuse tänavavalgustuse rekonstrueerimisprojekte, s.h. 162 juhtimiskilpi ning 338 fiidrit. Leiti et tänavavalgustuse juhtimiskilpide keskmine liitumisvõimsus on 24 kW ning üle 85% juhtudest on liitumisvõimsus suurem kui 10 kW. Järgmiseks hinnati liitumisvõimsuse kasutust ning järeldati, et tänavavalgustuse juhtimiskilpide poolt kasutatud liitumisvõimsus jääb ligi 40% juhtudel alla 5% ning enam kui 80% juhtudel alla 15% hinnangulisest liitumisvõimsusest (Joonis 1).

Lähtudes Tartu linna tänavavalgustuse liitumislepingutes fikseeritud peakaitsme suurustest (summeeritud liitumisvõimsusega 7 092 kW), võib oletada, et tänavavalgustustaristu juhtimiskilpides on kasutamata võimsusi suurusjärgus 5,6 MW. Arvestades ka tänavavalgustuse tsüklilist töörežiimi, on tegu märkimisväärse kasutamata ressursiga.

Analüüsiti ka tänavavalgustuse fiidreid. Leiti et 49% juhtudest on kaablina kasutatud AXPK 4G25 või samaväärset kaablit, mille suurim lubatud koormusvool jääb, sõltuvalt paigaldusmeetodist, 75 kuni 105 A vahele. Analüüsi tulemusena selgus, et fiidrite suhteline koormatus jääb enamjaolt 1% juurde ning kõikidel juhtudel alla 5%. Interpoleeriti analüüsitud andmeid ning leiti, et näiteks Tartu linna tänavavalgustuse fiidrites on tehnilise elektri läbilaskevõimsuse reserve hinnanguliselt üle 8 MW.

Üledimensioneerimise põhjus võib olla nii tehniline kui majanduslik. Näiteks võib põhjuseks olla pingelangus või ebapiisavate lühisvoolude probleemide leevendamine pikkade fiidrite puhul, paremad tarnetingimused kasutatud kaabli jaoks vms. Tuvastatud reservi kasutusele võtmine eeldab põhjalikumat tehnilist analüüsi. Näiteks kui energiaintensiivsete koormuste lisamine liitumiskilbi lähedusse on teostatav suhteliselt lihtsa vaevaga, siis keerukamate lahenduste puhul tuleb kaaluda lisaseadmete, nagu näiteks energiasalvestite või pingestabilisaatorite, kasutamist vajalike lühisvoolude, pingenivoode ning elektrikvaliteedi tagamiseks. Tänavavalgustusvõrkudes olevate reservide kasutusele võtmine eeldab ka keskmisest võimekamat tänavavalgustuse juhtimise süsteemi, kuna taristu ööpäevaringne kasutus eeldab, et fiidreid on võimalik pingestada ka ilma tänavavalgustiteta.

Reaalsed katsetused tehakse Tartus

Targa Linna Tippkeskus viib läbi pilootprojekti, mille käigus demonstreeritakse energiasalvestite ning digitaalsete lahenduste kasutamist elektri jaotusvõrkudes. Pilootprojekti eesmärk on suurendada kohalikest ja taastuvatest energiaallikatest toodetud elektrienergia tarbimist ning pakkuda võimalust vähendada sõltuvust tsentraliseeritud elektrivõrkudest. Pilootprojekti käigus teostatakse kaks pilootala, kus demonstreeritakse näiteks elektritarbimise tipuvõimsuste vähendamist ning olemasoleva taristu kasutamise suurendamist.

Koostöös Tartu linnaga oleme valiti üheks pilootalaks Annelina piirkond. Tartu pilootalal soovitakse kasutada tänavavalgustustaristu vaba tehnilist reservi, et paigaldada sinna elektriautode laadijad (nii tava- kui kiirlaadijaid) ning taastuvenergia tootmisüksus. Elektrikvaliteedi ning varustuskindluse tagamiseks paigaldatakse ka pilootala tänavavalgustuse juhtimiskilbi juurde akuenergiasalvesti. Kogu süsteemi seob üheks tervikuks projekti raames välja arendatav tarkvaraplatvorm, millele rajatud tarkvararakenduste kaudu on võimalik hallata ning juhtida süsteemiga integreeritud seadmeid. Projekti raames ei muudeta tänavavalgustuse liitumispunkti lepingulisi võimsusi ega ka peakaitsme suurust (v.a. tootmisseadmega seotud muudatused).

Pilootprojekti juhib TalTechi elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi teadur Tarmo Korõtko ning pilootprojekti rahastavad Euroopa Regionaalarengu Fond ja Eesti Haridus- ja Teadusministeerium. Mikrovõrkude pilootprojekti kohta leiab rohkem infot: www.finestcentre.eu/microgrids