Projektiga kavatsetakse demonstreerida, kuidas suletud jaotusvõrkude (SJV) loomine elektrilistes mikrovõrkudes, mis on moodustatud energiasalvestiga varustatud digitaalsete alajaamade poolt, võimaldab vähendada tarbimise tipuvõimsust ning kärpida süsinikumahukat elektritootmist. Selmet tarbida võrgust elektrit vastavalt vajadusele, võimaldab energiasalvestus- ning juhtsüsteemide kasutamine muuta elektritarbimise profiili ja kompenseerida taastuvenergial töötavate generaatorite kõikuvat toodangut. Samuti on projekti eesmärgiks demonstreerida kontseptsiooni, kus standardiseeritud elektri jaotustaristu riistvara täiendatakse tarkvaraplatvormiga, mis võimaldab käitada tarkvararakendusi funktsionaalsuse tagamiseks mikrovõrgus. Innovaatiliste lahenduste loomiseks viiakse ka läbi interdistsiplinaarne teadustöö kolmes valdkonnas: elektri kvaliteet linnasisestes kommunaalelektrivõrkudes, energiaturud ja -poliitika SJV kontekstis ning küberfüüsiliste süsteemide küberturvalisus.

Projektis osaleb neli erinevat osapoolt: Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut ning Tarkvarateaduse instituut Tallinna Tehnikaülikoolist, Lääne-Harju vald ja Tartu linn. Projekti sisuliste tegevustega alustati Märtsis 2021 ning projekti esimeses etapis keskendutakse uuringutele, küsitlustele ning hangete ettevalmistamisele.

Projekti kaasatud kohalikud omavalitsused aitavad koguda infot tööstusettevõtetelt ning ärikinnisvara omanikelt, et selgitada välja, mida elektrivarustuse juures väärtustatakse, millised elektrisüsteemide teenused on nende jaoks atraktiivsed ning millised tegurid soodustavad ja/või pärsivad taastuvenergia lahenduste kasutusele võtmist. Info hankimiseks kasutatakse küsitlust, mis viiakse läbi iteratiivselt, kus iga järgneva kordusega korrigeeritakse küsimustikku ning suurendatakse adressaatide valimit. Hetkeks on kahe vooru peale välja saadetud 35 päringut, millele on vastanud ligi 35 % küsitletutest. Vastuste esialgse analüüsi põhjal on võimalik välja tuua, et energiasalvestite kasutamine pakub vastanutele huvi. Energiasalvesti kasutamine katkematu elektrivarustuse pakkumiseks on kasutusjuht, millest vastanud on enim teadlikud, samas on teadlikkus energiasalvestite ja digitaaltehnoloogia poolt pakutavate muude lisandväärtuse kohta madal.

Projekti esimeste kuudega on leidnud kinnitust, et interdistsiplinaarne koostöö küberturbe ning teiste rakendusteaduse valdkondade teadlaste vahel on perspektiivne ning võimaldab saavutada kõrgetasemelisi tulemusi. Esialgsete intervjuude baasil saab öelda, et lisaks üldise turvalisusega seotud aspektidele on andmete privaatsus üheks olulisemaks nõudeks. Käimasoleva kirjanduse analüüsi baasil on leidnud kinnitust, et küberfüüsiliste süsteemide küberturvalisust käsitlevas teadustöös esineb lünkasid ning et tuvastavaid ja reageerivaid vastumeetmeid (ennekõike ohtude modelleerimist) ei kasutata esialgsetes arendustsüklites, mille tulemusena leidub olulisi turvariske vastavates info- ja operatiivtehnoloogia süsteemides. Lisaks on kaardistatud olulisi uurimisküsimusi, mis on seotud elektri tarkvõrkude, alajaamade või suure võimsusega nutikate seadmete massilise kompromiteerimisega ning selliste ohtude mõjust elektri ülekande- ja jaotusvõrgu süsteemidele.

Jõutud on järeldusele, et linnasiseste kommunaalelektrivõrkude planeerimisel lähtutakse suhteliselt jäikadest protseduuridest ning tuginetakse standardiseeritud lahendustel, samas kui tarbijatelt oodatakse järjest enam pandlikust ning nutikaid lahendusi. Vaadates avalikke teenuseid kui üht tervikut, võib näha olemasolevate kommunaalelektrivõrkude (hetkel kasutamata) potentsiaali erinevate targa linna teenuste, nagu taastuvenergia ühistud ning elektrisõidukite avalik laadimistaristu, võimaldamiseks. Tagamaks olemasoleva elektrijaotustaristu laialdasemat kasutamist, valmistatakse ette tarkvaraplatvormil käitatava tarbijate koordineerimise rakenduse loomist, mille tarbeks on uuritud rahvusvahelisi teaduspublikatsioone ning Eesti elektrivõrgu eripära ja koostatud tarbijate koordineerimise meetodite liigituse. Samuti on valminud metoodikad hajaasutusega aladele salvestuslahenduste valikuks ning pingeprobleemide lahendamiseks.

Projekti käigus on uuritud ka EL määruseid ning regulatsioone, mis mõjutavad SJV loomist ja haldamist. Eristatakse kahte tüüpi energiaühistuid: kodanike energiaühistu ning taastuvenergiaühistu. Antud teema on seotud ennekõike Puhas energia kõigile paketiga ning kaheksa seotud direktiiviga, mis sätestavad iga Liikmesriigi kohustuse SJVe ja energiaühistute (eriti taastuvenergiaühistute) loomise edendamiseks. Üldiseks nõudeks on, et liikmesriigid peavad kõrvaldama ebavajalikud regulatiivsed ning administratiivsed takistused, kuid igal liikmesriigil jääb viimane sõna otsustada oma seadusandluse üle. Olulised kitsendused, mida tuleb silmas pidada, on

• nõue et liikmesriigid kes lubavad kodanike energiaühistutel omada ja hallata jaotusvõrke peavad tagama, et nendele kehtiks sama regulatiivne raamistik kui jaotusvõrgu ettevõtetele ning
• et Elektrienergia Direktiiv määrab, et energiaühistud panustavad võrgutasude maksmisesse ning on finantsiliselt vastutavad elektrisüsteemis tekitatud ebabilansi eest.

Pilootprojekti käigus rajatakse kaks toimivat pilootala, kus demonstreeritakse tarkvaraplatvormi ning -rakenduste kasutamise kontseptsiooni elektri mikrovõrkudes funktsionaalsuse võimaldamiseks. Lääne-Harju valda rajatav pilootala võimaldab demonstreerida tarkvaraplatvormi kontseptsiooni toimivas tööstuslikus elektrijaotusvõrgus, et vähendada elektritarbimise tipuvõimsusi tarbijate juhtimise abil ning suurendada lokaalselt toodetud elektrienergia osakaalu kogutarbimises. Tartu linna rajatav pilootala võimaldab demonstreerida tarkvaraplatvormi kontseptsiooni toimivas kommunaalelektrivõrgus, et suurendada olemasoleva elektri jaotustaristu kasutamist ning võimaldada uudseid avalikke teenuseid.

Projekti juhib Tarmo Korõtko Tallinna Tehnikaülikoolist.

Neli targa linna pilootprojekti valiti 2020.a. ideekonkursi baasil ja 2021.a. valitakse veel kaks ideed, mida ellu viia. Pilootprogrammi viib ellu Targa linna tippkeskus ja seda rahastavad Euroopa Regionaalarengu Fond ja Eesti Teadus- ja Haridusministeerium.

taltech.ee/tarklinn