Minkä kokoinen akusto yritykselle kannattaa hankkia? Kysymykseen ei voi vastata pelkän vuosikulutuksen perusteella, sillä kaksi saman verran sähköä vuodessa käyttävää yritystä voi tarvita täysin erilaisen akuston.
Toisessa kohteessa sähköä kuluu tasaisesti ympäri vuorokauden. Toisessa suurin osa kulutuksesta voi syntyä muutaman lyhyen tehopiikin aikana. Kolmannessa aurinkovoimala tuottaa päivällä paljon enemmän sähköä kuin kiinteistö pystyy sillä hetkellä käyttämään.
Yritysakuston mitoituksessa on siksi tarkasteltava erikseen akun tehoa, energiakapasiteettia, kuormien kestoa, pääsulakkeita, sähköliittymää ja akuston suunniteltua käyttötarkoitusta.
Akustojen yhteydessä puhutaan usein kilowateista ja kilowattitunneista. Ne kuvaavat eri asioita:
Esimerkiksi 50 kW invertteri ei tarkoita, että akussa olisi 50 kWh energiaa. Vastaavasti suuri 100 kWh akku ei auta leikkaamaan 80 kW kulutuspiikkiä, jos akuston purkuteho on vain 20 kW.
Oikeassa mitoituksessa teho ja kapasiteetti sovitetaan samaan käyttötarkoitukseen.
Sama akusto voidaan teknisesti käyttää useaan tarkoitukseen, mutta mitoituksen lähtökohta muuttuu käyttötavan mukaan.
Jos tavoitteena on pienentää tehomaksuja tai välttää pääsulakkeiden ylikuormittuminen, tärkeimmät tiedot ovat kulutuspiikin korkeus ja kesto.
Jos yrityksen kulutus nousee esimerkiksi puolen tunnin ajaksi 70 kilowattiin ja tavoite on pitää verkosta otettava teho 50 kilowatissa, akuston pitää tuottaa erotuksena 20 kW. Puolen tunnin aikana energiaa tarvitaan noin 10 kWh.
Tällaisessa kohteessa akun purkuteho voi olla kapasiteettia tärkeämpi ominaisuus.
Jos tavoitteena on varastoida aurinkovoimalan ylituotantoa, mitoituksessa tarkastellaan sitä, kuinka paljon sähköä siirtyy tavallisesti verkkoon ja kuinka monta tuntia ylituotanto jatkuu.
Jos aurinkovoimala syöttää verkkoon keskipäivällä keskimäärin 15 kW kolmen tunnin ajan, varastoitavaa energiaa syntyy noin 45 kWh. Tällöin 50-60 kWh akusto voi olla luonteva lähtökohta.
Kun akkua ladataan edullisilla tunneilla ja puretaan kalliiden tuntien aikana, mitoitukseen vaikuttavat yrityksen kulutus kalliiden tuntien aikana sekä sähkön hintaero.
Suurikaan akku ei automaattisesti tuota hyvää säästöä, jos kohteessa ei ole riittävästi kulutusta akun purkamiselle.
Varavoimakäytössä pitää ensin valita varmennettavat kuormat. Koko kiinteistön varmistaminen vaatii usein huomattavasti enemmän tehoa ja kapasiteettia kuin muutaman kriittisen laitteen varmistaminen.
Moottorit, pumput, kompressorit ja kylmälaitteet tarvitsevat käynnistyessään hetkellisesti nimellistehoaan suuremman tehon. Siksi pelkkä laitteiden kilowattimäärien yhteenlaskeminen ei vielä riitä varavoiman mitoittamiseen.
Yrityksen peruskuorma muodostuu laitteista, jotka käyvät suuren osan päivästä tai ympäri vuorokauden. Kulutuspiikit puolestaan syntyvät, kun useita suurempia laitteita käynnistyy samanaikaisesti.
Tyypillisiä kuormia voivat olla esimerkiksi:
KuormaTyypillinen vaikutus kulutukseenValaistus, tietotekniikka ja pienlaitteetmuodostavat suhteellisen tasaisen peruskuormanIlmanvaihto ja lämmitysvoivat olla jatkuvia ja vaihdella vuodenajan mukaanKompressorit ja paineilmalaitteetaiheuttavat käynnistyksiä ja selviä tehopiikkejäPumput, moottorit ja tuotantokoneetkuorma voi olla suuri ja käynnistysvirta korkeaKylmälaitteetkäyvät jaksoittain ja voivat olla varavoiman kannalta kriittisiäSähköautojen latausyksi latauspiste voi lisätä kuormaa 11 tai 22 kWSähkökattilat, kuivurit ja prosessilämmitysvoivat nostaa kulutuksen nopeasti hyvin korkeaksi
Esimerkiksi kaksi yhtä aikaa toimivaa 22 kW latauspistettä voi lisätä kiinteistön kuormaa yhteensä 44 kW. Tällöin akuston teholla voidaan olla enemmän merkitystä kuin pelkällä energiakapasiteetilla.
Maatilalla suuria kuormia voivat aiheuttaa esimerkiksi lypsyjärjestelmä, maidon jäähdytys, ilmanvaihto, ruokinta, pumput, viljankuivaus ja sähkölämmitys. Korjaamolla kulutuspiikkejä voivat aiheuttaa kompressorit, hitsauslaitteet, nostimet ja samanaikainen ajoneuvojen lataus.
Käyttöaika voidaan arvioida jakamalla akun käytettävissä oleva energia kuorman teholla:
Käyttöaika = käytettävissä oleva energia kWh / kuorma kW
Käytetään esimerkkinä Growatt AXE 60 kWh -akustoa, jonka valmistajan ilmoittama käyttökapasiteetti on 54 kWh.
Jatkuva kuormaLaskennallinen käyttöaika10 kWnoin 5,4 tuntia20 kWnoin 2,7 tuntia30 kWnoin 1,8 tuntia40 kWnoin 1,35 tuntia50 kWhieman yli tunti
Taulukon ajat ovat laskennallisia. Todelliseen käyttöaikaan vaikuttavat muun muassa akun varaustaso, järjestelmän hyötysuhde, lämpötila, kuorman vaihtelu ja akulle asetettu vähimmäisvaraustaso.
Akuston ei aina tarvitse syöttää koko kiinteistöä. Jos 60 kWh akulla leikataan 15 kW tehopiikkiä yhden tunnin ajan, energiaa käytetään noin 15 kWh. Tällöin samaa akkua voidaan hyödyntää useampaan kulutuspiikkiin päivän aikana.
Pääsulake määrittää sähköliittymän teoreettisen maksimitehon. Kolmivaiheisen 400 voltin liittymän teho voidaan arvioida kaavalla:
Teho kW = √3 × 400 V × virta A
PääsulakeTeoreettinen maksimiteho3 × 50 Anoin 35 kW3 × 63 Anoin 44 kW3 × 80 Anoin 55 kW3 × 100 Anoin 69 kW3 × 125 Anoin 87 kW
Pääsulake ei yksin kerro, minkä tehoinen akusto voidaan asentaa. Kiinteistön oma kulutus käyttää osan liittymän kapasiteetista, ja verkkoyhtiö tarkastelee erikseen sitä, kuinka paljon tuotanto- tai akkutehoa paikalliseen verkkoon voidaan liittää.
Akusto voi myös auttaa nykyisen liittymän hyödyntämisessä. Esimerkiksi sähköautojen latauksen tai tuotantokoneen aiheuttama lyhyt kulutuspiikki voidaan kattaa osittain akusta, jolloin koko tehoa ei tarvitse ottaa sähköverkosta.
Growatt WIT -hybridi-invertteri ja AXE 60 kWh -akusto muodostavat pk-yrityksille ja maatiloille sopivan esimerkin siitä, miten sama kapasiteetti voidaan yhdistää eri teholuokkiin.
Invertterin tehoVirta 400 V kolmivaiheverkossaTeoreettinen vähimmäissulakeKäytännön suunnittelun lähtökohta30 kWnoin 43 A3 × 50 Ayleensä vähintään 3 × 63 A40 kWnoin 58 A3 × 63 Ayleensä vähintään 3 × 80 A50 kWnoin 72 A3 × 80 Ayleensä vähintään 3 × 100 A
Taulukko ei ole suora vaatimus pääsulakkeiden suurentamisesta. Lopputulokseen vaikuttavat kiinteistön muu kulutus, nykyinen aurinkovoimala, mahdollinen vientitehon rajoitus ja verkkoyhtiön sallima liityntäteho.
Growatt-järjestelmän 30, 40 ja 50 kW vaihtoehtoihin sekä niitä vastaaviin JA Solar 465 Wp -paneelimääriin voi tutustua erillisessä tuoteartikkelissamme:
Growattin 30-50 kW hybridipaketit yrityksille ja maatiloille
Esimerkiksi 100 000 kWh vuodessa kuluttavan yrityksen keskiteho on noin 11,4 kW. Tämä ei kuitenkaan kerro, onko todellinen kulutus tasaisesti 10-15 kW vai vaihteleeko se öisin lähes nollasta päiväaikaisiin 60-80 kW huippuihin.
Akuston mitoittamiseen tarvitaan mieluiten vähintään 12 kuukauden tunti- tai varttikohtainen kulutusdata. Sen avulla voidaan selvittää:
Samalla kannattaa tarkastaa sähkön verkkopalvelutuote ja se, perustuuko mahdollinen tehomaksu kuukauden suurimpaan yksittäiseen huippuun, useamman huipun keskiarvoon vai johonkin muuhun laskentatapaan.
Pääsulakkeiden riittävyys ei automaattisesti tarkoita, että vastaava akusto- tai invertteriteho voidaan liittää sähköverkkoon.
Verkkoyhtiö arvioi muun muassa paikallisen verkon vahvuuden, oikosulkuvirran, muuntajan kapasiteetin ja mahdolliset verkonvahvistustarpeet. Haja-asutusalueella tai pitkän sähkölinjan päässä sallittu teho voi jäädä pääsulakkeiden perusteella laskettua tehoa pienemmäksi.
Joissakin tapauksissa järjestelmä voidaan toteuttaa ohjelmallisella vientitehon rajoituksella. Tämän hyväksyminen riippuu kuitenkin verkkoyhtiöstä.
Lue aiheesta lisää aikaisemmasta artikkelistamme:
Akuston liittäminen sähköverkkoon - huomioi verkkoyhtiöiden rajoitukset ja käytännöt
Näissä suuremmissa yritysakustoissa liitettävyys selvitetään aina ennen lopullista järjestelmävalintaa ja toimituspäätöstä.
Tarjouspyyntöä varten kannattaa toimittaa:
Näiden tietojen perusteella voimme arvioida, kuinka paljon akustolta tarvitaan tehoa, kuinka suuri energiakapasiteetti on järkevä ja mitä verkkoyhtiöltä pitää selvittää.
