Resurssiviisausklinikka 10.6.2014 Sitra, Helsinki: Marjo Laine: Kestävät julkiset hankinnat
ARI UNKURI SÄHKÖAUTOJEN VAIKUTUKSET KAUPUNGIN … julkiset dtyot/Unkuri_Ari_julk.pdf ·...
Transcript of ARI UNKURI SÄHKÖAUTOJEN VAIKUTUKSET KAUPUNGIN … julkiset dtyot/Unkuri_Ari_julk.pdf ·...
ARI UNKURI
SÄHKÖAUTOJEN VAIKUTUKSET KAUPUNGIN
SÄHKÖNJAKELUVERKKOON Diplomityö
Tarkastaja: professori Pertti Järventausta Tarkastaja ja aihe hyväksytty Tieto- ja sähkö-tekniikan tiedekuntaneuvoston kokouksessa 2. kesäkuuta 2010
II
TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Sähkötekniikan koulutusohjelma UNKURI, ARI: Sähköautojen vaikutukset kaupungin sähkönjakeluverkkoon Diplomityö, 52 sivua, 4 liitesivua Toukokuu 2011 Pääaine: Sähköverkot ja -markkinat Tarkastaja: professori Pertti Järventausta Avainsanat: Sähköauto, ladattava auto, ladattava hybridi, latauksen mallinnus, verkko-vaikutukset Sähköverkosta ladattavien autojen odotetaan korvaavan fossiilisia polttoaineita käyttä-viä autoja tulevaisuudessa. Sähköautot kehittyvät koko ajan ja ovat vasta tulossa mark-kinoille, joten työ sisältää useita oletuksia ja arvioita, mikä aiheuttaa epävarmuutta tu-loksiin. Työn päätarkoitus on selvittää autokannan sähköistymisen vaikutuksia Tampe-reen Sähköverkko Oy:n kaupunkialueella sijaitsevaan sähkönjakeluverkkoon vuosina 2010–2030. Työssä keskitytään kolmeen aiheeseen: sähkön siirron kasvuun, vaikutuksiin säh-
könjakeluverkolle ja vaikutuksiin kotitalouksien sähköliittymille. Näitä varten luodaan kolme erilaista sähköautokannan kehitysennustetta, joista perusskenaariolle kohdistuu pääpaino. Latauksesta aiheutuva sähkön siirron kasvun analysointi toteutetaan puhtaasti laskennallisesti. Verkkovaikutuksia varten mallinnetaan perusskenaarion ja nopea ske-naarion mukaisesti pienjänniteliittymille hidasta latausta (1-vaiheinen, 3 kW) ilman la-tauksen ohjausta. Näin ollen yksi mallinnus riittää sekä pienjännite- että keskijännite-verkon tarkastelua varten, koska pienjännitemuuntopiirien kuormitukset summautuvat jakelumuuntajille keskijänniteverkon kuormitukseksi. Liittymien tarkastelua varten teh-dään erillinen mallinnus eri luottamustasolla. Kaikki mallinnukset toteutetaan verkkotie-tojärjestelmän tietokantaan ja laskenta toteutetaan verkkotietojärjestelmän laskentaso-velluksella. Laskentatulokset analysoidaan taulukkolaskentaohjelmalla tilastollisesti. Tutkimus osoittaa, että tarkasteluajanjakson aikana sähkönsiirtokapasiteetti ei muo-
dostu ongelmaksi. Myöskään keskijännitetasolla ei ole odotettavissa mitään merkittäviä vaikutuksia. Pienjänniteverkolla taas on todennäköistä, että tarkasteluajanjakson lopulla sähköautojen lataus aiheuttaa pienessä määrin lähinnä paikallisia ylikuormitusongelmia jakelumuuntajilla ja pienjännitelähdöillä. Suurin riski on tiheään asutuilla kerrostaloalu-eilla. Latauksesta aiheutuva kotitalouksien sähköliittymien ylikuormitus jää marginaali-seksi tarkasteluajanjakson aikana. Pienjänniteverkolla on siis odotettavissa joitakin muuntajan vaihtoja ja verkon vah-
vistus tarvetta. Jakeluverkon komponenttien pitkän käyttöiän takia uutta verkkoa raken-taessa ja vanhaa verkkoa saneeratessa kannattaa varautua jo nyt sähköautojen latauksen aiheuttamaan lievään kuormituksen kasvuun. Tarkasteluajanjakson jälkeen, jos sähkö-autoilun osuus on noussut yli 50 %:n markkinaosuuteen, latauksen ja verkon älykkyys huolehtivat todennäköisesti verkon tasaisemmasta kuormituksesta leikaten huippukuor-mitusta.
III
ABSTRACT TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Master’s Degree Programme in Electrical Engineering UNKURI, ARI: Consequences of Electric Cars to the City Distribution Network Master of Science Thesis, 52 pages, 4 Appendix pages May 2011 Major: Power networks and electricity market Examiner: Professor Pertti Järventausta Keywords: Electric car, plug-in vehicle, plug-in hybrid, modelling of charging, conse-quences to distribution network It is widely assumed that plug-in-vehicles will take the place of vehicles which use fos-sil fuels in future. This thesis includes plenty of assumes and estimates because plug-in-vehicles are developing all the time and just coming to the market. That causes some uncertainty to the results. The aim of this thesis is to find out consequences of charging plug-in-vehicles to the urban distribution network in Tampere within the years 2010-2030. It is assumed that there is neither intelligent charging nor smart grid during these years. It is focused on three main topics in the thesis: increase of electric transmission,
consequences to the distribution network and consequences to the electrical interfaces of the households. Due to these topics it is created three different predictions of electric cars invasion. Main focus is on the basic scenario. The analyzing of increase of electric transmission caused by charging is carried out fully computationally. Other studies are carried out by modeling charging of plug-in-vehicles to the database of the network in-formation system. Every modeling is done in low voltage level. This means that it is possible to get results from both medium voltage and low voltage networks because low voltage loads accumulate to distribution transformers. Network calculations are done by calculation tool of network information system. The results are analyzed statistically. The study indicates that the capacity of the electric transmission doesn’t cause prob-
lems during the period of analysis. Also, there are nothing remarkable consequences to wait for in the medium voltage level. In the low voltage level, it is probable that charg-ing of plug-in-vehicles causes some local overload problems. The biggest risk is in the densely populated apartment building areas. Charging causes overload to the marginal proportion of the households’ electrical interfaces during the period of analysis. So, charging of plug-in-vehicles probably forces to change some distribution trans-
formers and to make some strengthening in the low voltage network. It is profitable al-ready now to prepare for little increase of electrical load caused by charging of plug-in-vehicles because the components of the distribution network have long life cycle. If the electrical motoring get success it is assumed that there is intelligent charging and smart grid after the period of analysis. With help of these systems charging of plug-in-vehicles won’t increase the top load of the network anymore.
IV
ALKUSANAT
Tämä diplomityö on tehty Tampereen Sähköverkko Oy:n ehdottamasta aiheesta. Työn
aihe oli vaativa, koska sähköautot ovat vasta tulossa kuluttajien käyttöön ja sen takia
täytyi ennakoida tulevaisuuden tapahtumia. Samalla aihe oli kuitenkin erittäin mielen-
kiintoinen.
Diplomityön tarkastajana toimi professori Pertti Järventausta Tampereen teknilliseltä
yliopistolta. Työn ohjaajana toimi Tampereen Sähkölaitos -yhtiöiden kehitysjohtaja (DI)
Mika Pekkinen. Lisäksi teknisten asioiden ohjauksesta vastasivat Tampereen Sähkö-
verkko Oy:n verkkopäällikkö (ins.) Petri Sihvo ja kehitysinsinööri (DI) Jussi Järvinen.
Heille kaikille haluan esittää suuren kiitoksen avusta sekä asiantuntevista ja rakentavista
kommenteista.
Erityiskiitoksen haluan esittää Tampereen teknillisen yliopiston tutkija (DI) Antti Rau-
tiaiselle kuormitusmallien saamisesta tämän työn käyttöön sekä niihin liittyvistä kom-
menteista.
Kiitos myös perheelleni ja ystävilleni sekä koko Tampereen Sähköverkko Oy:n henki-
lökunnalle työn aikana saamastani tuesta ja kannustuksesta.
Tampereella 11.huhtikuuta 2011
Ari Unkuri
V
SISÄLLYS
1. Johdanto.....................................................................................................................1
2. Sähköajoneuvot ja niiden lataustavat ........................................................................3
2.1. Sähköautokannan kasvuennusteet .....................................................................5
2.2. Lataustavat.........................................................................................................9
2.2.1. Hidas lataus .....................................................................................10
2.2.2. Puolinopea lataus.............................................................................11
2.2.3. Pikalataus.........................................................................................11
2.2.4. Lataustapojen vertailu .....................................................................11
3. Sähkön siirron lisäys erilaisilla kysyntämalleilla ....................................................13
3.1. Latausenergian laskentakaava .........................................................................14
3.2. Perusskenaario.................................................................................................14
3.3. Nopea skenaario ..............................................................................................15
3.4. Hidas skenaario ...............................................................................................16
4. Kuormituskäyrät ......................................................................................................18
4.1. Tuntitehosarjan muutos indeksisarjaksi ..........................................................19
4.2. Sähköautojen latauksen indeksisarjat ..............................................................20
4.2.1. Omakotitalo .....................................................................................22
4.2.2. Rivi- / kerrostalo ja tavaratalo .........................................................24
4.2.3. Työpaikka ........................................................................................27
5. Mallinnus verkostolaskentaa varten ........................................................................29
5.1. Oletukset..........................................................................................................30
5.2. Latauksen mallinnus........................................................................................30
5.3. Koko verkon laskenta ......................................................................................32
6. Sähköautojen aiheuttamat verkostovaikutukset ......................................................34
6.1. Keskijänniteverkko..........................................................................................34
6.2. Pienjänniteverkko ............................................................................................39
7. Latauksen vaikutus sähköliittymien kokoon ...........................................................44
7.1. Omakotitaloliittymä.........................................................................................44
7.2. Rivi- ja kerrostaloliittymä................................................................................45
8. Yhteenveto...............................................................................................................48
Lähteet .............................................................................................................................51
Liitteet .............................................................................................................................53
VI
TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT
α Laturin turvamarginaali prosentteina.
β Sähköverkosta ladattavan hybridiauton ajo-osuus sähköllä.
δ Lämpötilariippuvuusindeksi.
∆E Sähkön siirron lisäys.
∆T Poikkeama ajanhetken t keskilämpötilasta.
η Hyötysuhde.
e Energian kulutus.
s Ajosuorite.
n Automäärä.
Pit Kuluttajan i keskituntiteho ajanhetkellä t.
Sit Sisäinen tunti-indeksi kuluttajalle i ajanhetkellä t.
Uit Ulkoinen kaksiviikkoindeksi kuluttajalle i ajanhetkellä t.
Wi Kuluttajan i vuosienergia.
AC Alternating current. Vaihtovirta.
AER All-electric range. Täysin sähköinen ajomatka.
BEV Battery electric vehicle. Akkusähköauto.
DC Direct current. Tasavirta.
E-REV Extended range electrical vehicle. Sähköverkosta ladattava
hybridiauto.
ET Energiateollisuus ry.
EV Electric vehicle. Sähköauto.
EU Euroopan unioni.
FEV Full-electric vehicle. Täyssähköauto.
HEV Hybrid electric vehicle. Hybridiauto.
IEC International Electrotechnical Commission. Kansainvälinen
sähköalan standardointiorganisaatio.
li-ion Litiumioni.
KA Keskiarvo.
K-aste Kuormitusaste.
KT Kerrostalo.
NiMH Nikkelimetallihydridi.
ns Nopea skenaario.
OKT Omakotitalo.
PHEV Plug-in hybrid electric vehicle. Sähköverkosta ladattava
hybridiauto.
ps Perusskenaario.
VII
REEV Range extended electrical vehicle. Sähköverkosta ladattava
hybridiauto.
RT Rivitalo.
SOC State of charge. Akun lataustila prosentteina.
tp Työpaikka.
TSV Tampereen Sähköverkko Oy.
V2G Sähköenergian takaisinsyöttö verkkoon (vehicle-to-grid).
V2H Kodin varavoima (vehicle-to-home).
Sähköasemien tunnukset:
ALJ Alasjärvi
HRV Hervanta
KLV Kaleva
LMP Lamminpää
MLP Myllypuro
MLS Multisilta
NRM Nurmi
NSL Naistenlahti
RAT, RTN Ratina
RTH Rautaharkko
TKK Keskiputous
VSL Vesilinna
1
1. JOHDANTO
Maailman öljyvarojen hiipuminen ja kasvihuonekaasupäästöjen pienentäminen ovat
2010-luvun kuuma puheenaihe. Yleisimpien arvioiden mukaan todetut öljyvarat loppu-
vat nykykäytöllä noin 40 vuoden kuluttua. Optimistisien ennusteiden mukaan öljyhuip-
pu, eli öljyntuotantomaksimi, saavutetaan vuoden 2020 tienoilla, kun taas pessimistisien
arvioiden mukaan olemme jo öljyhuipulla, jonka jälkeen öljyn hinta alkaa peruuttamat-
tomasti kohota [1]. Päästöjen osalta Euroopan Unionin (EU) energia- ja ilmastosopimus
edellyttää päästökaupan ulkopuolisiin kasvihuonekaasujen päästöihin 16 % vähennyk-
sen vuoden 2005 tasosta vuoteen 2020 mennessä [2].
Tieliikenteen osalta öljyriippuvuutta voidaan vähentää merkittävästi vaihtamalla
polttomoottoriauto sähköverkosta ladattavaan autoon. Samalla myös tieliikenteestä ai-
heutuvat paikalliset päästöt vähenisivät merkittävästi. Nämä kaksi tärkeintä tekijää ovat
johtaneet siihen, että lähes kaikilla nykyisillä ja muutamalla uudella autonvalmistajalla
on vähintään suunnitteilla oma sähköautomalli. Toisilla valmistajilla sähköauto on kehi-
tysvaiheessa, kun eräät valmistajat ovat jo tuoneet ensimmäiset mallinsa markkinoille.
Muita sähköajoneuvon etuja polttomoottoriautoon verrattuna ovat korkeampi ener-
giatehokkuus, hiljainen käyntiääni, huoltovapaus ja alhaiset ajokustannukset. Korkeam-
pi energiatehokkuus muodostuu sähkömoottorin hyvästä hyötysuhteesta, tyhjäkäynnit-
tömyydestä ja jarrutusenergian talteenotosta. Huoltovapaus johtuu siitä, että sähkömoot-
torissa on vähemmän liikkuvia osia. Liikenteen sähköistymisen suurimmat ongelma-
kohdat ovat akkuteknologian kehitys ja riittävän latausinfrastruktuurin olemassaolo.
Tällä hetkellä sähköajoneuvojen osuus on marginaalinen. Odotettavissa kuitenkin
on, että sähköautokanta kasvaa nopeasti seuraavien vuosikymmenten aikana. Koska osa
autoista tulee olemaan sähköverkosta ladattavia autoja, tulee niillä olemaan myös vaiku-
tusta sähkönjakeluverkkoon. Siksi on tärkeää, että verkkoyhtiö osaa varautua mahdolli-
simman hyvin autokannan sähköistymiseen rakentaessaan uutta ja kunnossapitäessään
vanhaa sähkönjakeluverkkoa. Tämän opinnäytetyön tarkoitus on tutkia ladattavien säh-
köautojen vaikutuksia Tampereen Sähköverkko Oy:n (TSV) omistamaan sähkönjakelu-
verkkoon kaupunkialueella.
Tämän työn tavoitteena on siis saada vastaus erilaisten sähköautokannan kehitysen-
nusteiden avulla kolmeen kysymykseen:
• Kuinka paljon sähköautoista aiheutuva sähkön siirron tarve kasvaa?
• Mitä muutoksia aiheutuu sähkönjakeluverkolle?
• Miten sähköautojen lataus vaikuttaa sähköliittymien kokoon?
Koska työssä tarkasteltava aikajänne kattaa vuodet 2010 – 2030, työhön liittyy paljon
tulevaisuuden epävarmuustekijöitä ja oletuksia.
1. JOHDANTO 2
Sähköauton verkkoon liittäminen mahdollistaa akkujen latauksen lisäksi myös ener-
gian takaisinsyötön. Tällöin sähköenergia kulkeutuisi akuista takaisin verkkoon päin
esimerkiksi sähkönjakelun häiriötilanteessa tai tasaamaan kuormitushuippuja. Energian
takaisinsyötöstä käytetään yleisesti termiä V2G (vehicle-to-grid) ja ladattavan auton
käytöstä kodin varavoimalähteenä termiä V2H (vehicle-to-home). Tässä työssä olete-
taan sähkön suunta yksisuuntaiseksi, sähköverkosta akkuihin, koska nykyisen ja lähitu-
levaisuuden akkuteknologian sekä akkujen korkean hinnan vuoksi kahdensuuntainen
tehonsiirto ei olisi kustannustehokasta.
Älykäs latausmetodiikka, joka mahdollistaisi siirtokapasiteetin tehokkaamman käy-
tön, jää myös tarkasteltavan aiheen ulkopuolelle kahdesta syystä. Ensimmäinen on se,
että ladattavat sähköautot ovat vasta tulossa markkinoille ja niiden määrän oletetaan
olevan vasta työn tarkasteluajanjakson lopulla niin suuri, että älykkäälle lataukselle olisi
tarvetta. Toiseksi älykästä latausmetodiikkaa ei ole vielä olemassa ja sen kehitys vie
vuosia. Toteutuessaan älykäs lataus tuo etuja sekä verkkoyhtiölle että sähkön käyttäjäl-
le. Kuluttajalle se mahdollistaisi muun muassa latauksen silloin, kun sähkön kulutus on
pienimmillään ja hinta on halvin, sekä akussa olevan energian myynnin sähköverkkoon,
kun sähkön kysyntä on huipussaan. Tällöin verkkoyhtiö hyötyisi kulutushuippujen leik-
kaantumisesta ja verkon tasaisemmasta kuormituksesta, mikä vaikuttaa alentavasti
verkkoinvestointikustannuksiin. Tämänkaltainen älyverkko vaatii teknologian lisäksi
myös lainsäädännön ja markkinoiden kehitystä.
3 3
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT
Sähköajoneuvoiksi luokitellaan autot, jotka tavalla tai toisella käyttävät liikkumiseen
sähköenergiaa [2]. Sähköautotyyppejä on muutama, mutta niille on olemassa lukuisia
nimityksiä.
Hybridiauto (Hybrid electric vehicle, HEV) pitää sisällään aina useamman energia-
lähteen. Hybridiautoihin voi kehitellä useita energialähdevariaatioita, mutta tavallisin on
polttomoottorin ja akuston yhdistelmä. Tämä sähköautotyyppi saa viime kädessä kaiken
energiansa polttomoottorista ja sähkö toimii vain energian käytön tehostajana. Sähkö-
moottorin idea on siis avustaa polttomoottoria kiihdytyksissä ja käynnistyksessä siten,
että polttomoottori voi toimia mahdollisimman hyvällä hyötysuhteella. Toinen sähkö-
moottorin tehtävä on ottaa jarrutusenergiaa talteen akkuihin. Regeneratiivisen jarrutuk-
sen lisäksi akkuja ladataan vain polttomoottorilla. Hybridiautolla ei normaalisti ole täy-
sin sähköistä ajomatkaa AER (all electric range) ollenkaan, mutta joissakin varianteissa
sähkökäytön voi pakottaa päälle muutaman kilometrin matkalle, kun nopeus on alle 50
km/h. Hybridiautosta käytetään myös nimityksiä hybridi ja autonominen hybridi. [2; 3]
Sähköverkosta ladattava hybridiauto (plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) on pe-
riaatteessa HEV-auto, johon on lisätty vain laturi ja latauspistoke. Käytännössä PHEV:n
akkukapasiteetti on myös suurempi, jolloin sen AER on 20 – 80 kilometriä, jonka jäl-
keen matkaa voi jatkaa polttomoottorin avulla HEV-auton kaltaisesti. Toiminnan oleel-
lisin ero on siis se, että PHEV:n nettoenergiasta osa on sähköenergiaa, joka on ladattu
sähköverkosta tai muusta ulkoisesta lähteestä. PHEV:n muita nimityksiä ovat ladattava
hybridiauto, ladattava hybridi, lataushybridi ja plug-in-hybridi. Lisäksi englanninkieli-
set termit E-REV (Extended range electrical vehicle) ja REEV (range extended electric
vehicle) tarkoittavat ladattavia hybridiautoja. [2; 3]
Sähköauton (electric vehicle, EV) ainoa energialähde on akusto, johon energia on
ladattu sähköverkosta tai muusta ulkoisesta lähteestä. Siinä ei siis ole polttomoottoria
eikä generaattoria, joten auto on saatava lataukseen ennen, kun akuista loppuu energia.
Siksi akuston kapasiteetti on huomattavasti suurempi ja samalla paljon massiivisempi
kuin PHEV-autossa. Sähköautojen AER vaihtelee tällä hetkellä 80 ja 350 kilometrin
välillä, mikä on varsin vaatimaton polttomoottoriauton toimintasäteeseen verrattuna.
Akusto onkin sähköautojen ongelmakohta sen hinnan, kapasiteetin ja massan takia.
Sähköauton etuja taas ovat regeneratiivinen jarrutus, tyhjäkäynnin puuttuminen ja suuri
vääntömomentti. Sillä ajaminen ei aiheuta paikallisia päästöjä, ja jos ladattu sähkö on
tuotettu vesi-, tuuli- tai ydinvoimalla, kokonaispäästötkin jäävät lähes nollaan. Lisäksi
sähköauto on mekaanisesti hyvin yksinkertainen, koska liikkuvia osia on vähän. Siten
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 4
myös huollon tarve on vähäinen. Muita nimityksiä sähköautolle ovat akkusähköauto
(battery electric vehicle, BEV) ja täyssähköauto (full electric vehicle, FEV). [2; 3]
Muita sähköajoneuvoja ovat johdinbussi ja polttokennoauto. Johdinbussi tarvitsee
tien päällä kulkevia johtimia, joista se ottaa sähköä [2]. Varsinkin Keski-Euroopassa
johdinbussin uskotaan palaavan liikenteeseen tulevaisuudessa yhtenä hybridivaihtoeh-
tona, mutta sitä ei käsitellä tässä työssä. Polttokennoautossa sähköä voidaan tuottaa suo-
raan jostain nestemäisestä tai kaasumaisesta polttoaineesta, esimerkiksi vedystä [2].
Polttokennoteknologian odotetaan yleistyvän autoissa ensin yhtenä hybridivariaationa,
mutta selvästi myöhemmin kuin ladattavat autot.
Koska tässä työssä tutkitaan sähköautojen vaikutuksia sähköverkkoon, merkittäväs-
sä asemassa ovat sähköverkosta ladattava hybridi ja sähköauto. Näistä käytetään yhteis-
nimitystä sähköverkosta ladattava auto, ladattava auto tai plug-in-auto (plug-in vehi-
cle).
Taulukkoon 2.1 on listattu muutaman markkinoilla jo olevan ja lähivuosina markki-
noille luvatun sähköajoneuvon saatavilla olevia tietoja. Taulukon autoista Toyota, Opel
ja Nissan edustavat keskikokoisia perheautoja. Mitsubishi on pienen kokoluokan kau-
punkiauto. Fisker ja Tesla ovat puolestaan urheiluautoja.
Taulukko 2.1. Sähköajoneuvojen teknisiä tietoja. [4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]
Toyota Prius (3.sukupolvi)
Opel Ampera
Fisker Karma
Mitsubishi i MiEV
Nissan Leaf
Tesla Roadster
sähköajoneuvotyyppi HEV PHEV PHEV EV EV EV
akkutyyppi NiMH li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion akuston kapasiteetti (kWh) 1,3 16 22,6 16 24 56 AER (km) 2* 60 80 160 160 340 toimintasäde (km) 1200 >500 480 160 160 340 sähkömoottori (kW) 60 111 300 47 80 215 polttomoottori (kW) 73 61 194 - - - kiihtyvyys 0-100 km/h (s) 10,4 9 5,8 - - 3,7 huippunopeus (km/h) 180 160 200 130 145 212 auton massa (kg) 1400 - 2100 1080 - 1235 kapasiteetti (henkilöä) 5 4 4 4 5 2
markkinoilla 2009 2011 2010 2010 2010 2008
*maksiminopeudella 45 km/h
Taulukon 2.1 suurimmat erot löytyvät akkukapasiteeteista ja sähkömoottoreiden te-
hoista. Näistä johtuen auton toimintasäteisiin ja täysin sähköisiin ajomatkoihin (AER)
tulee myös eroja. Toisaalta listatut sähköiset ajomatkat ja toimintasäteet eivät ole täysin
vertailukelpoisia, koska niiden mittaustavalle ei ole olemassa vielä standardia. Taulu-
kosta käy ilmi lisäksi, että akkusähköautojen huippunopeutta on rajoitettu enemmän
energiatehokkuuden säilyttämiseksi.
Toyota Prius on maailman ensimmäinen laajassa mitassa sarjavalmistettu hybridiau-
to ja se on ollut markkinoilla jo vuodesta 1997. Uusin kolmannen sukupolven Prius tuo-
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 5
tiin markkinoille vuonna 2009 ja saman mallin litiumioniakuilla varustettu plug-in-
hybridi on tulossa markkinoille vuonna 2012 [11].
Yksi harvinaisista markkinoilla jo olevista akkusähköautoista on Tesla Roadster.
Tosin noin satatuhatta euroa maksava urheiluauto ei ole kovin monelle pohjoismaalai-
selle käytännöllinen vaihtoehto. Mitsubishi i MiEV soveltuisi parhaiten pienenä ja ket-
teränä autona kaupunkiautoksi lyhyitä matkoja varten.
Nissan Leaf -autosta odotetaan tulevan ensimmäinen akkusähköauto, joka pääsee
massatuotantoon. Sen odotetaan tulevan myyntiin tänä vuonna Pohjois-Amerikassa,
mutta Euroopan markkinoille se tulee todennäköisesti vuonna 2012 [9]. Kuten Vuoden
Auto 2011 -tittelin voittanut Nissan Leaf myös plug-in-hybridi Opel Ampera vaikuttaa
olevan varsin valmis sarjatuotantoon. Tällä nimellä auto on tulossa Euroopan markki-
noille. Saman auton Britannian malli on nimeltään Vauxhall Ampera, Amerikan malli
Chevrolet Volt ja Australian malli Holden Volt.
2.1. Sähköautokannan kasvuennusteet
Sähköautokannan kehitykseen liittyy paljon epävarmuustekijöitä. Niitä ovat muun mu-
assa öljyn riittävyys, sähköautoteknologian kehitys ja sähköautojen pääseminen massa-
tuotantoon. Seuraavaksi esiteltävät sähköautokannan kehitysennusteet ovat perusske-
naario sekä nopea ja hidas skenaario, joihin perustuen tarkastellaan luvussa 3 sähköau-
toista johtuvaa sähkönsiirron lisäyksen tarvetta. Verkkoyhtiön näkökulmasta tarkastelta-
essa skenaarioiden erilaisia arvoja on syytä arvioida mieluummin etupainotteisesti, kos-
ka näin saadaan selville kokonaisvaikutus sähköverkon kehitystarpeisiin.
Yleisesti voidaan ennustaa ladattavien hybridiautojen yleistyvän akkusähköautoja
nopeammin. Tätä teoriaa tukee erityisesti se, että kuluttajilla on pienempi kynnys siirtyä
polttomoottoriautosta ladattavaan hybridiin, koska hybridillä voidaan jatkaa matkaa
polttomoottorin turvin akkukapasiteetin loppumisen jälkeen. Lisäksi näiden autojen
hinnan lähtötaso on hyvin samaa luokkaa, vaikka ladattavassa hybridissä on kaksi ener-
giajärjestelmää. Akkusähköautojen kallis hinta aluksi johtuu pääasiassa kapasiteetiltaan
huomattavasti suuremmista akuista, joten niiden hintakehitys tullee olemaan enemmän
alaspäin suhteessa ladattaviin hybrideihin. Alkuvaiheessa akkusähköautot voivat yleis-
tyä erityisesti kohteissa, joissa ajoetäisyydet ja latauspaikat ovat etukäteen hyvin tiedos-
sa, kuten esimerkiksi jakeluautoissa. Lisäksi voidaan olettaa, että akkusähköautoista en-
sin yleistyvät pienet mallit perheiden niin sanottuna kakkosautona tai kaupunkiautona.
Pidemmällä aikavälillä akkuteknologian kehittyessä oletetaan kuitenkin, että perhekoon
akkusähköautojen määrä kasvaa pienempien mallien määrää suuremmaksi, ja että ak-
kusähköautojen markkinaosuus kasvaa ladattavia hybridejä suuremmaksi. Näitä oletuk-
sia tukee myös eri autonvalmistajien ilmoitukset markkinoille tulevista sähköautoista.
[2]
Sähköautokannan kehitysskenaarioiden eroja aiheuttavat merkittävimmät tekijät on
tiivistetty taulukkoon 2.2. Taulukkoa tarkastellessa on hyvä huomioida, että kaikkien
tekijöiden summa ratkaisee skenaario-tyypin eli yhden tekijän muutos ei ole ratkaiseva.
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 6
Esimerkiksi sähköautokannan nopea skenaario voisi tapahtua, vaikka öljyä riittäisikin,
jos akkuteknologia pystyisi kilpailemaan polttomoottoriteknologialle jo muutaman vuo-
den kuluttua.
Taulukko 2.2. Sähköautokannan kehitysskenaarioiden vertailu.
Perusskenaario Nopea skenaario Hidas skenaario
Öljyn riittävyys välttävä huono kohtalainen Akkuteknologian kehitys
kohtalainen nopea hidas
Akkujen tuotanto kohtalainen hyvä välttävä Sähköautojen tar-jonta
hyvä erittäin hyvä kohtalainen
Kannustimet muutama useita ei ollenkaan Sähköautojen kus-tannuskehitys
hitaasti tavoitehintaan nopeasti tavoitehintaan tavoitehintaa kalliimpi
Öljyn riittävyys on kuitenkin erittäin oleellinen asia. Mitä nopeammin maailman öl-
jyvarat vähenevät, sitä nopeammin polttomoottoriautolla ajaminen tulee kalliimmaksi.
Tosin verotuksellakin on merkittävä rooli hintakehityksessä. Perusskenaariossa öljyä
arvioidaan riittävän yleisimpien arvioiden mukaan 40 vuodeksi. Nopeassa skenaariossa
öljyvarat hupenevat jo aikaisemmin aiheuttaen öljypohjaisten polttoaineiden hintojen
radikaalin nousun lähivuosina. Hitaassa skenaariossa oletetaan löytyvän muutamia uu-
sia, pieniä öljylähteitä, joiden vaikutus öljypohjaisten polttoaineiden hintoihin on vähäi-
nen.
Toinen merkittävä tekijä ladattavien autojen yleistymisessä on akkuteknologian ke-
hitys. Juuri akusto on suurin este ladattavien sähköautojen määrän nopealle kasvulle täl-
lä hetkellä. Sen kapasiteetin mahdollistama rajoitettu toimintasäde sekä sen hidas lataa-
minen eivät pysty kilpailemaan polttomoottoriteknologian kanssa. Lisäksi akusto on
vielä erittäin kallis ja massiivinen. Perusskenaariossa oletetaan akuston kapasiteetin
kasvavan hitaasti samalla, kun sen massa pienenee. Nopean skenaarion edellytyksenä on
läpimurto akkuteknologian kehityksessä. Hitaassa skenaariossa akkuteknologian kehitys
on vähäistä.
Sarjatuotantoon päästessään akuston hinnan oletetaan luonnollisesti laskevan huo-
mattavasti. Jokaisessa skenaariossa oletetaan, että akkujen valmistukseen käytettävää
raaka-ainetta on saatavilla riittävästi. Lisäksi perusskenaariossa ja varsinkin nopeassa
skenaariossa akkujen tuotantokapasiteetin kasvu edellyttää uusia akkutehtaita.
Kysyntä vaikuttaa paljon ladattavien sähköautojen tarjontaan. Nopeassa skenaarios-
sa sähköautojen tarjontaa on erittäin paljon ja kilpailu on kova eri autonvalmistajien
kesken. Perusskenaariossakin tarjontaa on hyvin ja kilpailua kohtalaisesti. Hitaassa ske-
naariossa heikot autonvalmistajat kaatuvat ja tarjontaa on rajallisesti eikä kilpailua juu-
rikaan ole.
Kannustimet ovat merkittävässä roolissa sähköautokannan kehityksen alkuvaihees-
sa. Niitä voisi olla muun muassa kertaluontoinen hankintatuki, verohelpotukset tai ve-
rottomuus sekä bussi-kaistojen käytön salliminen ja ilmainen pysäköinti kaupunkien
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 7
keskustoissa. Nopean skenaarion kehitykseen vaikuttaisi usea kannustin, perusskenaa-
rioon yksi tai kaksi kannustinta, mutta hitaaseen skenaarioon ei liity kannustimia.
Sähköajoneuvot Suomessa -selvityksen kustannuslaskelmien mukaan ladattava hyb-
ridiauto olisi taloudellisesti kilpailukykyinen vaihtoehto useimmille suomalaisille, vaik-
ka sen tavoitehinta on useita tuhansia euroja (noin 6000 euroa) kalliimpi kuin vastaava
bensiini- tai dieselauto [2]. Kalliimpi hankintahinta korvautuisi pienemmillä käyttökus-
tannuksilla ajomäärästä riippuen. Tavoitehinnan saavuttaminen riippuu hyvin pitkälle
juuri edellä mainituista tekijöistä sekä latausinfrastruktuurin laajuudesta. Perusskenaa-
riossa oletetaan, että auton tavoitehintaan ei päästä nopealla aikataululla. Nopean ske-
naarion muiden tekijöiden avulla tavoitehintaan päästään nopeasti. Hitaassa skenaarios-
sa auton hinta lähestyy tavoitehintaa hitaasti, mutta pysyy kalliimpana koko tarkastelu-
ajanjakson ajan.
Kuvassa 2.1 on esitetty sähköautokannan kehitysennusteita Tampereen sähköverkon
(TSV) jakelualueella kolmessa eri skenaariossa. Näissä skenaarioissa henkilöautojen
kokonaismäärän lähtökohdaksi Tampereen Sähköverkon jakelualueella on otettu 90000
autoa, joista ladattavien autojen osuus on 0 % vuonna 2010. Seuraavien viisivuotisjak-
sojen aikana tarkasteluautokanta kasvaa 5000 autolla per jakso. Tämä oletus pohjautuu
Liikenteen turvallisuusvirasto Trafin ylläpitämiin tilastoihin, joiden mukaan Tampereen
alueella autokanta kasvaa noin 1000 auton vuosivauhtia [12]. Tämä taas perustuu väes-
tön ikääntymiseen ja Tampereen sekä sen ympäryskuntien positiiviseen muuttoliikkee-
seen.
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 8
0
20000
40000
60000
80000
100000
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Autoja
EV
PHEV
muut
EV+PHEV
a)
0
20000
40000
60000
80000
100000
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Autoja
EV
PHEV
muut
EV+PHEV
b)
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Autoja
EV
PHEV
muut
EV+PHEV
c)
Kuva 2.1. Sähköautokannan kehitysennusteet Tampereen sähköverkon jakelualueella
a) perusskenaariossa, b) nopeassa skenaariossa ja c) hitaassa skenaariossa.
Osa henkilöautoista (hälytysajoneuvot, hybridit, erikoisautot) tulee pysymään ei-
ladattavina ainakin koko tarkasteluajanjakson ajan, joten lähtökohdaksi valittu 90000
autoa on arvioitu maksimimäärä autoja, jotka voitaisiin periaatteessa korvata ladattavilla
autoilla TSV:n jakelualueella vuonna 2010. Tämän arvion perustana on Trafin tilasto,
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 9
jonka mukaan 31.12.2009 Tampereen liikenteessä olevien henkilöautojen määrä oli
84200 [12]. TSV:n alueella olevien henkilöautojen määrää kasvattaa hieman se, että
TSV:n verkko ulottuu pienin osin myös naapuripaikkakuntien (Kangasala, Lempäälä,
Pirkkala) puolelle. Lisäksi arviossa on huomioitu työ-, harrastus- ja ostosmatkat, joita
tehdään enemmän TSV:n ulkopuolelta TSV:n jakelualueelle kuin TSV:n alueelta sen
ulkopuolelle.
Ladattavien autojen määrän kehityksen lähtökohtana on käytetty yleisimpiä arvioita,
joiden mukaan Suomessa myytävistä uusista autoista 25 % on sähköverkosta ladattavia
autoja ja näistä 40 % olisi akkusähköautoja vuonna 2020. Tätä arviota on käytetty siis
perusskenaarion tapauksessa suoraan Tampereen ensirekisteröinteihin. Trafin tilastoista
käy ilmi, että Pirkanmaalla tehdään normaalina vuotena noin 10000 ensirekisteröintiä
[12]. Näistä puolet arvioidaan jäävän Tampereelle. Nopeassa skenaariossa sähköauto-
kannan kehitys on nopeampaa ja hitaassa skenaariossa hitaampaa kuin perusskenaarios-
sa.
Vuoden 2010 tarkasteluautokanta sisältää vain henkilöautoja, koska lyhyen aikavä-
lin markkinoille luvatuista ladattavista autoista lähes kaikki ovat henkilöautoja. Poltto-
moottoriautoista tehtävien sähköautokonversioiden joukossa on varmasti muitakin auto-
ja kuin henkilöautoja, mutta niiden määrä tulee olemaan pieni tarkasteluajanjakson al-
kupuolella. Tarkastelujakson loppupuolella tarkasteluautokantaan sisältyy myös ladatta-
via pakettiautoja ja ehkä myös paikallisliikenteen busseja.
Eri skenaarioiden ladattavien autojen määrän kasvuennusteet on luotu edellä mainit-
tujen tekijöiden pohjalta. Ladattavien autojen määrä ylittää tarkasteluautokannan muut
autot ainoastaan nopeassa skenaariossa tarkasteluajanjakson aikana vuonna 2029. Ak-
kusähköautokannan odotetaan seuraavan plug-in hybridejä muutaman vuoden viiveellä,
mutta tekniikan kehittyessä perus- ja nopeassa skenaariossa akkusähköautojen markki-
naosuuden arvioidaan kasvavan ladattavien hybridien osuutta suuremmaksi. Täten ak-
kusähköautojen kokonaismäärä lähenee ladattavien hybridien määrää tarkasteluajanjak-
son loppua kohti. Missään skenaariossa koko tarkasteluautokanta ei korvaudu ladattavil-
la autoilla tarkasteluajanjakson aikana.
2.2. Lataustavat
Yksi merkittävä tekijä sähköverkosta ladattavien autojen yleistymiselle on latausinfra-
struktuurin olemassaolo ja varsinkin sen laajuus. Yleisesti suomalainen infrastruktuuri
on varsin valmis vastaanottamaan sähköajoneuvoja, koska polttomoottorien esilämmi-
tyspistorasioita on melko kattavasti. Niistä suurin osa soveltuu tai on muutettavissa säh-
köajoneuvojen latauspisteiksi. Lisäksi suomalainen pienjänniteverkko on varustettu suh-
teellisen suuria kuormituksia (esimerkiksi sähkölämmitys, sähkökiuas, lämminvesiva-
raaja) varten. [2]
Latauspisteiden puutteesta aiheutuvat suurimmat ongelma-alueet ovat suurimpien
kaupunkien tiheimmin asutuilla alueilla. Tampereella niitä ovat kaupungin keskusta-
alue sekä osa Tammelan, Hervannan ja Kalevan kaupunginosia. Näille alueille tarvitaan
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 10
pysäköintitalojen, parkkipaikkojen ja ehkä jopa kadunvarsipysäköinnin yhteyteen huo-
mattava määrä latauspisteitä, kuten myös suurimpien kauppakeskusten pysäköintipai-
koille.
Tämän työn tarkasteluajanjakson yleisimmäksi, ehkä ainoaksi, lataustavaksi olete-
taan muodostuvan galvaanisen kytkennän sähköverkkoon tarvitseva tapa, joka voidaan
jakaa lataustehon mukaan kolmeen luokkaan: hidas lataus, puolinopea lataus ja pikala-
taus. Yksi vaihtoehto akkujen lataukselle on akustonvaihtopalvelu, joka tarkoittaa tyh-
jän akuston vaihtamista täyteen ladattuun akustoon huoltoasemalla. Sen oletetaan kui-
tenkin ainakin lähitulevaisuudessa olevan mahdotonta, koska akusto on fyysisesti iso ja
raskas, mikä vielä integroidaan automallikohtaisesti ajoneuvon rakenteisiin käytännölli-
syyden ja turvallisuuden takia. Siksi vaihtoakkuja ei käsitellä tämän enempää tässä työs-
sä.
Galvaaniselle kytkennälle vaihtoehtoinen ratkaisu on induktiivinen lataus, jossa
maahan ja auton pohjaan asennettujen metallilevyjen välille muodostetun magneettiken-
tän avulla luodaan virta lataamaan akkuja johdottomasti. Autovalmistajista ainakin Nis-
san kehittelee induktioon perustuvaa lataustapaa. Saksalainen järjestelmätoimittaja
WBT Datensysteme on jo testannut oman induktiolatausjärjestelmänsä prototyyppiä.
Saksalaisyrityksen visioissa on johdoton lataus pysäköintipaikkojen lisäksi valo-
ohjatuissa risteyksissä ja muissa samankaltaisissa paikoissa, joissa liikenne pysähtyy.
Mitään arvoja lataustehosta tai latausajasta ei ole käytettävissä. [13]
2.2.1. Hidas lataus
Hitaalla latauksella tarkoitetaan latauspistettä, joka on varustettu 10 – 16 ampeerin (A)
yksivaiheisella syötöllä. Kyseisillä syöttövirroilla ja 230 voltin (V) jännitteellä maksi-
milatausteho on 2,3 kilowattia (kW) tai 3,7 kW, jolloin latausajat ovat usean tunnin
luokkaa. Latausaikoja tarkastellaan tarkemmin luvussa 2.2.4.
Alkuvaiheessa lähes kaiken latauksen odotetaan tapahtuvan hitaalla latauksella. Pi-
demmälläkin aikajänteellä tämän lataustavan oletetaan jäävän yleisimmäksi, koska suu-
rin osa autoista on suurimman osan ajasta paikallaan, esimerkiksi öisin ja työaikoina.
Tällöin tarvitsee vain yksinkertaisesti liittää latausjohto autosta pistorasiaan. Lisäksi hi-
taalla latauksella saadaan akun varaustilaksi 100 %, akun käyttökertaiän vanheneminen
on hitaampaa ja se on turvallisin tapa, koska pienillä tehoilla akku ei pääse lämpene-
mään rajusti.
Hitaan latauksen latauspisteitä löytyy jo nyt paljon kotitalouksista, joissa on mah-
dollisuus polttomoottorin esilämmitykseen. Lisää tällaisia latauspisteitä tarvitaan erityi-
sesti työpaikoille ja pysäköintitaloihin, joissa autoja pysäköidään pitemmäksi ajaksi.
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 11
2.2.2. Puolinopea lataus
Puolinopealla latauksella tarkoitetaan latauspistettä, joka on varustettu 16 – 32 A kolmi-
vaiheisella syötöllä. Se mahdollistaa periaatteessa noin 11 – 22 kW maksimilataustehon,
jolloin latausajat ovat muutaman tunnin luokkaa.
Puolinopeaan lataukseen tarvittavia kolmivaihepistorasioita löytyy lähinnä vain
omakotitaloista. Siksi puolinopea lataustapa jää ainakin alkuvaiheessa hyvin pieneen
rooliin. Sopivasti sijoitetut latauspisteet esimerkiksi pysäköintitaloissa ja kauppakes-
kuksien pysäköintipaikoilla tulevat todennäköisesti nostamaan tämän lataustavan käyt-
tömäärää tulevaisuudessa.
2.2.3. Pikalataus
Pikalataus tarkoittaa satojen kilowattien tehoista lataustapaa, jolla akusto saadaan ladat-
tua 5-15 minuutissa. Jännitteeksi arvioidaan 10 minuutin latauksen vaativan 480 volttia
ja virraksi 500 – 1000 ampeeria [14]. Lisäksi se vaatii huoltoasematyyppisen latauspai-
kan, jonka liittymä on kytketty vähintään keskijänniteverkkoon.
Tällä hetkellä pikalatausasemia ei Suomesta löydy. Vaikka hitaasta latauksesta tulee
selvästi yleisin lataustapa, pikalatausasemien olemassaolo on edellytys akkusähköauto-
jen yleistymiselle, koska pikalatauksen avulla sähköauton toimintasädettä voidaan kas-
vattaa. Jakeluverkon kannalta edullisin vaihtoehto pikalataukselle olisi todennäköisesti
MWh-luokan suuruinen energiavarasto, jota ladattaisiin esimerkiksi yö-aikana ja josta
energiaa voisi purkaa nopeasti sähköautoihin. Näin jakeluverkko välttyisi valtavilta te-
hopiikeiltä ja täten suurilta vahvistusinvestoinneilta.
Pikalatauksen osalta on kuitenkin vielä paljon ongelmia ratkaistavana. Suurin on-
gelma liittyy puutteelliseen standardointiin. Kansainvälinen standardointikomitea IEC
TC 69 Electric road vehicles and electric industrial trucks on parhaillaan päivittämässä
olemassa olevaa IEC-61851-standardia muun muassa latausjärjestelmien, latausasemien
ja kytkentäpistokkeen osalta [15]. Pikalatausjärjestelmältä vaaditaan yksityiskohtaista
latausparametrien asettelua erilaisille akuille ja kennotyypeille [16]. Kytkentäpistokkeen
tulee olla turvallinen ja toimiva kaikissa kansainvälisissä sähköjärjestelmissä ilman
adapteria [17]. Pikalatauksen aiheuttamia turvallisuusongelmia ovat akkujen ylikuume-
neminen ja ylilataus, jotka saattavat johtaa akun käyttökertaiän vanhenemiseen ja pa-
himmillaan akun räjähdykseen.
2.2.4. Lataustapojen vertailu
Lataustavat eroavat toisistaan lähinnä lataustehon ja -ajan suhteen. Lataustehon nimelli-
nen maksimi saadaan jännitteen ja virran tulona. Hitaan latauksen todellinen latausteho
(P), jolla akku vastaanottaa energiaa, saadaan kaavasta (2.1).
( ) ηα ⋅−⋅⋅= 1IUP (2.1)
2. SÄHKÖAJONEUVOT JA NIIDEN LATAUSTAVAT 12
Kaavassa (2.1) vaihejännitteen (U) ja vaihevirran (I) tulo kerrotaan laturin ja akun
yhteisellä hyötysuhteella (η) sekä tekijällä (1-α), missä α on laturin turvamarginaali.
Puolinopean latauksen todellinen teho saadaan, kun kerrotaan kaava (2.1), jossa U on
pääjännite, luvulla 3 , koska kyseessä on kolmivaiheinen lataus. Pikalataus suoritetaan
tasavirralla (DC) ja sen todellinen latausteho saadaan myös kaavasta (2.1). Tässä tapa-
uksessa U on akun napajännite ja I on akkupaketin navan sisään menevä virta.
Lataustapojen vertailu on tiivistetty taulukkoon 2.3. Todellisen lataustehon lasken-
nassa on käytetty laturin turvamarginaalina (α) 20 %. Sillä varmistetaan, että ylivir-
tasuojaus ei laukea normaalitoiminnassa. Laturin ja akun kokonaishyötysuhteeksi (η)
saadaan 81 %, kun oletetaan laturin hyötysuhteeksi 90 % ja akun hyötysuhteeksi 90 %.
Taulukko 2.3. Lataustapojen vertailu.
Latausaika, (SOC 0-100%) Lataustapa
Jännite (V)
Virta (A)
Nimellis-teho (kW)
Todellinen latausteho (kW)
Ampera (16kWh)
Leaf (24kWh)
Roadster (53 kWh)
230 10 2,3 1,5 11 h 16 h 35 h Hidas lataus (AC, 1-vaih.) 230 16 3,7 2,4 7 h 10 h 22 h
400 16 11,1 7,2 2 h 13 min 3 h 20 min 7 h 22 min
400 20 13,8 9,0 1 h 47 min 2 h 40 min 5 h 53 min
400 25 17,3 11,2 1 h 26 min 2 h 8 min 4 h 44 min
Puolinopea lataus
(AC, 3-vaih.) 400 32 22,2 14,3 1 h 7 min 1 h 40 min 3 h 43 min
480 500 240 155,5 6 min 9 min 20 min Pikalataus (DC) 480 600 288 186,6 5 min 8 min 17 min
Latausajat riippuvat lataustavan lisäksi enimmäkseen akuston kapasiteetista. Esi-
merkiksi plug-in-hybridi Opel Amperan 16 kilowattitunnin (kWh) akkukapasiteetin la-
taus tyhjästä täyteen (SOC, state of charge 0-100 %) kestäisi 7 tuntia 16 A syötöllä. Ak-
kusähköauto Nissan Leafin 24 kWh:n akusto täyttyisi 10 tunnissa ja Tesla Roadsterin
53 kWh:n akusto 22 tunnissa.
Todellisuudessa latausajat ovat lyhyempiä, koska akku on hyvin harvoin, jos kos-
kaan, latauksen alkaessa täysin tyhjä. Latausajoista voi kuitenkin päätellä, että hidas la-
taus soveltuu parhaiten kotitalouksiin yöaikana suoritettavaksi ja työpaikoille työajaksi.
Puolinopean latauksen 1-4 tunnin latausajan voi kuluttaa muun muassa ostoksilla. Siksi
kauppakeskuksien pysäköintialueet ovat otollisia paikkoja puolinopean latauksen la-
tauspisteille. Koska pikalatauksen tärkein tehtävä on kasvattaa akkusähköautojen toi-
mintasädettä, pikalatausasemien pääasiallisena sijaintipaikkana Tampereella toimisi hy-
vin vilkasliikenteisten teiden varret kaupungin ympärillä. Pikalatausasemien sijoituk-
seen vaikuttaa myös liityntämahdollisuus keskijänniteverkkoon.
Periaatteessa autoon voidaan asentaa mahdollisuus kaikille edellä mainituille kol-
melle lataustavalle. Käytännössä latausjärjestelmän yksinkertaisuuden ja parhaan mah-
dollisen hyötysuhteen saavuttamiseksi jännitetasoltaan noin 400 voltin akku soveltuisi
parhaiten yksivaiheiseen lataukseen ja 650 – 750 V:n akku kolmivaihelataukseen [2].
13 13
3. SÄHKÖN SIIRRON LISÄYS ERILAISILLA KY-
SYNTÄMALLEILLA
Sähköautokannan kasvu ja siten sähköautojen lisääntyvä lataus luo haasteita sähköver-
kon sähkönsiirtokyvylle. Ladattavista sähköautoista aiheutuva vuotuinen sähkön siirron
lisäys on yksi kiinnostavimmista asioista verkkoyhtiölle. Nykyisen henkilöautokannan
sähköistäminen aiheuttaisi yli 200 GWh sähkön siirron lisäyksen TSV:n jakelualueella.
Koska sähköautokannan kehitystä on hyvin vaikea arvioida, seuraavaksi esitellään säh-
kön siirron lisäys kolmessa eri skenaariossa, jotka esiteltiin luvussa 2.1. Sähköautokan-
nan kasvuennusteet.
Sähköautoista aiheutuvaan sähkön siirron lisäykseen vaikuttava suurin tekijä on la-
dattavien sähköautojen määrä. Laskennan yksinkertaistamiseksi keskimääräinen sähkö-
autotyyppikohtainen ajosuorite ja energian kulutus sekä latauksen hyötysuhde ja plug-in
hybridin ajosuoritteen sähköinen osuus pidetään vakiona kaikissa skenaarioissa koko
tarkasteluajanjakson ajan. Perusskenaariossa ja varsinkin nopeassa skenaariossa voisi
olettaa, että ladattavien sähköautojen ajosuoritteet tulevat kasvamaan. Toisaalta odotet-
tavissa on, että energian kulutus tulee pienenemään ja latauksen hyötysuhde tulee kas-
vamaan, mikä kompensoi tilannetta hieman. Energian kulutuksen pienenemistä tosin
tulee hidastamaan sähköautojen todennäköinen kasvu nykyisestä teho- ja kokoluokas-
taan.
Ajosuoritteita arvioitaessa on käytetty lähtökohtana vuonna 2006 valmistunutta hen-
kilöliikennetutkimusta, jonka mukaan tamperelaisten keskimääräinen matkasuorite on
38,8 km/henkilö päivittäin [18]. Tästä puolet suoritetaan henkilöautolla TASE 2025 Lii-
kenteen nykytila Tampereen seudulla -raportin mukaan [19]. Lisäksi, kun huomioidaan
Tampereen asukasluku, päivien lukumäärä vuodessa ja Tampereelle rekisteröidyt henki-
löautot, saadaan keskimääräiseksi ajosuoritteeksi noin 15000 km/henkilöauto vuodessa.
Koska plug-in hybridin ja polttomoottoriauton käyttömahdollisuudet ovat hyvin lähellä
toisiaan, sillä saavutetaan helposti keskimääräinen 15000 km vuosittainen ajosuorite,
jota käytetään tämän luvun laskuissa. Akkusähköauton hitaan latauksen ja pienemmän
toimintasäteen takia ykkösautona käytettävälle sähköautolle (EV1) käytetään 10000 km
ajosuoritetta. Lisäksi kakkos-/kaupunkiautona käytettävän sähköauton (EV2) ajosuorit-
teena käytetään 5000 km.
Sähköautojen nimelliseksi energian kulutukseksi ilmoitetaan yleisesti 0,10 – 0,15
kWh/km. Suomen olosuhteissa energian kulutus on todellisuudessa 0,15 – 0,20 kWh/km
muun muassa kylmästä aiheutuvan itsepurkautumisen takia. Täten laskuissa käytetään
keskimääräisenä energian kulutuksen arvona pienikokoiselle EV2:lle 0,15 kWh/km sekä
isompikokoiselle EV1:lle ja PHEV:lle 0,20 kWh/km. Kulutuksen oletetaan sisältävän
3. SÄHKÖN SIIRRON LISÄYS ERILAISILLA KYSYNTÄMALLEILLA 14
kaikki häviöt, mukaan lukien latauksesta aiheutuvat häviöt. Lämmitys- ja jäähdytysjär-
jestelmien tarvitsema energia on osaltaan huomioitu näissä luvuissa. Käytännössä läm-
mitys hoidettaneen bensiini- tai dieselkäyttöisellä lämmittimellä. Jäähdytysenergian
tuottamiseen on kokeiltu muun muassa auton katolle asennettuja aurinkokennoja.
Plug-in hybridien sähköisenä ajo-osuutena käytetään 70%, koska tämän hetkinen 60
km keskimääräinen sähköinen ajomatka riittää useimmille suomalaisille päivittäiseen
ajoon.
3.1. Latausenergian laskentakaava
Ladattavista autoista aiheutuva vuotuinen sähkön siirron tarve eli toisaalta lataukseen
tarvittava kokonaisenergia saadaan kaavasta (3.1).
( ) ( ) ( )β⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=∆ PHEVPHEVPHEVEVEVEVEVEVEV esnesnesnE 222111 (3.1)
Kaavassa (3.1) latausenergian suuruuteen vaikuttavat ladattavien autojen määrä (n),
niillä ajettu keskimääräinen ajosuorite (s) ja auton keskimääräinen energiankulutus (e).
Lisäksi täytyy ottaa huomioon ladattavan hybridin osalta myös keskimääräinen sähköllä
ajettu osuus (β).
Alaindeksit kaavan (3.1) muuttujissa viittaavat akkusähköautoon (EV) ja ladatta-
vaan hybridiautoon (PHEV). Akkusähköautojen jako kahteen ryhmään, ykkös- (EV1)
ja kakkos-/kaupunkiautoiksi (EV2), on oleellinen siksi, että niiden merkitys eroaa toisis-
taan huomattavasti ja lisäksi niiden kehitys suhteessa toisiinsa on eri skenaarioissa eri-
lainen.
3.2. Perusskenaario
Perusskenaariolla jäljitellään yleisimpien ennusteiden mukaista sähköautokannan kehi-
tystä. Tässä skenaariossa kymmenen vuoden kuluttua ladattavien sähköautojen osuus
olisi noin 6 % autoista. Akkusähköautojen osuus on noin 2 %. Vuonna 2030 osuudet
ovat vastaavasti noin 37 % ja 17 %. Perusskenaarion sähköautoista aiheutuvan sähkön
siirron tarpeen laskennassa käytetyt ladattavien autojen määrät on listattu taulukkoon
3.1.
Taulukko 3.1. Ladattavat autot perusskenaariossa.
2010 2015 2020 2025 2030
nEV2 0 200 1200 3200 7000
nEV1 0 0 600 3800 12000
nPHEV 0 1200 4300 11000 22000
Yhteensä 0 1400 6100 18000 41000
3. SÄHKÖN SIIRRON LISÄYS ERILAISILLA KYSYNTÄMALLEILLA 15
Kuvassa 3.1 on esitetty sähköautoista aiheutuva sähkönsiirron lisäys 20 seuraavan
vuoden ajalta perusskenaariossa.
0
20
40
60
80
100
120
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Sähkön siirron lisäys / GWh
Kuva 3.1. Sähkön siirron lisäys perusskenaariossa.
Kuvasta 3.1 havaitaan, että vuonna 2020 ladattavien sähköautojen takia Tampereen
Sähköverkon jakeluverkossa täytyy siirtää reilu 11 GWh sähköä muun kulutuksen lisäk-
si. Tämä vastaa alle 1 % sähkön siirron kasvua, koska Tampereen Sähköverkon vuotui-
nen sähkön siirtotarve on tällä hetkellä 1800 – 1900 GWh. Vastaavasti vuonna 2030 lu-
ku on noin 75,5 GWh, mikä vastaa noin 4 % kasvua nykyisestä.
Katkoviiva kuvassa 3.1 kuvaa ladattavien autojen energiankulutuksen herkkyyt-
tä. Siinä kaikkien autojen energiankulutukseksi on asetettu 0,15 kWh/km.
3.3. Nopea skenaario
Nopeassa skenaariossa sähköautokanta kasvaa perusskenaariota nopeammin. Taulukos-
sa 3.2 on esitetty ladattavien autojen määrät, joita käytetään nopean skenaarion tarkaste-
lussa. Tässä skenaariossa ladattavien autojen osuus on vuonna 2020 11 % ja akkusähkö-
autojen osuus 3 %. Vuonna 2030 osuudet ovat vastaavasti noin 56 % ja 25 %.
Taulukko 3.2. Ladattavat autot nopeassa skenaariossa.
2010 2015 2020 2025 2030
nEV2 0 250 1600 5800 10000
nEV1 0 50 1400 7700 18000
nPHEV 0 1400 8000 20000 34000
Yhteensä 0 1700 11000 33500 62000
3. SÄHKÖN SIIRRON LISÄYS ERILAISILLA KYSYNTÄMALLEILLA 16
Kuvassa 3.2 on esitetty sähköautoista aiheutuva sähkön siirron lisäys nopeassa ske-
naariossa.
0
20
40
60
80
100
120
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Sähkön siirron lisäys / GWh
Kuva 3.2. Sähkön siirron lisäys nopeassa skenaariossa.
Kuvasta 3.2 havaitaan, että nopeassa skenaariossa vuonna 2020 sähköautoihin siir-
rettävä energiamäärä on lähes 21 GWh, mikä vastaa hieman yli 1 % kasvua nykyisestä
siirtomäärästä. Vastaavasti vuonna 2030 luku on lähes 115 GWh, mikä vastaa hieman
yli 6 % kasvua. Näin ollen sähkönsiirtokapasiteetin näkökulmasta latauksen vaatiman
energian osalta ei tule ongelmia tarkasteluajanjakson aikana.
3.4. Hidas skenaario
Hitaassa skenaariossa sähköautokanta kasvaa perusskenaariota hitaammin. Taulukossa
3.3 on esitetty ladattavien autojen määrät, joita käytetään hitaan skenaarion laskuissa.
Tässä skenaariossa ladattavien autojen osuus on vuonna 2020 2 % ja akkusähköautojen
osuus 0,5 %. Vuonna 2030 osuudet ovat vastaavasti lähes 14 % ja lähes 5 %.
Taulukko 3.3. Ladattavat autot hitaassa skenaariossa.
2010 2015 2020 2025 2030
nEV2 0 50 500 1200 3000
nEV1 0 0 0 500 2000
nPHEV 0 350 1500 5000 10000
Yhteensä 0 400 2000 6700 15000
3. SÄHKÖN SIIRRON LISÄYS ERILAISILLA KYSYNTÄMALLEILLA 17
Kuvassa 3.3 on esitetty sähköautoista aiheutuva sähkön siirron lisäys hitaassa ske-
naariossa.
0
20
40
60
80
100
120
2010 2015 2020 2025 2030
Vuosi
Sähkön siirron lisäys / GWh
Kuva 3.3. Sähkön siirron lisäys hitaassa skenaariossa.
Kuvan 3.3 mukaan hitaassa skenaariossa vuonna 2020 sähköautoihin siirrettävä
energiamäärä on noin 3,5 GWh, mikä vastaa noin 0,2 % kasvua nykyisestä siirtomääräs-
tä. Vastaavasti vuonna 2030 luku on reilu 27 GWh, mikä vastaa noin 1,5 % kasvua.
18
4. KUORMITUSKÄYRÄT
Kuormituskäyrillä kuvataan kuormitusten ajallista vaihtelua. Suomen Sähkölaitosyhdis-
tys (nykyään Energiateollisuus ry, ET) on määritellyt kattavan kokoelman tyyppikuor-
mituskäyriä Suomen eri asiakastyypeille laajojen mittausten perusteella 90-luvun alku-
puolella [20]. Nämä käyrät ovat edelleen muokattuina laajassa käytössä jakeluverkkojen
tehonjakolaskennassa. Etäluettavien sähkönkulutusmittareiden käyttöönoton myötä ti-
lanne muuttunee lähivuosina, kun saadaan tarpeeksi mittausdataa tuntisarjoina. Tällöin
voidaan muodostaa tarkempia asikasryhmäkohtaisia ja jopa asiakaskohtaisia kuormi-
tusmalleja.
Kuormituskäyrät esitetään keskiarvon ja hajonnan avulla normaalijakautuneena suu-
reena eli ne ovat luonteeltaan tilastollisia. Hajonta kuvaa kuormitusmallinnuksen epä-
varmuutta. Lisäksi kuormituskäyrämallit sisältävät kymmenen erikoispäivää (esimer-
kiksi joulu ja uudenvuodenaatto) ja lämpötilariippuvuuden mallintamisen. Kuormitus-
käyrät esitetään indeksisarjoina. Siinä kuormituskäyrä koostuu 26 niin kutsutusta ulkoi-
sesta kaksiviikkoindeksistä, jotka kuvaavat kulutuksen kausittaista vaihtelua vuoden
aikana. Vuorokauden tuntivaihtelut kuvataan 24 niin kutsutulla sisäisellä tunti-indeksillä
erikseen kolmelle päivätyypille. Päivätyypit ovat arki-, aatto-, ja pyhäpäivä. Tunti-
indeksit kuvaavat siis kuormituksen vaihtelua kaksiviikkojaksojen sisällä. Indeksisarjat
ovat suhteellinen esitystapa ja niiden soveltaminen vaatii aina tutkittavan kohteen vuo-
sienergian tietämisen. Tietyn asiakkaan tuntikeskiteho lasketaan kuormitusindekseillä
kaavan (4.1) mukaisesti. [20]
TSUW
P ititiit ∆⋅⋅⋅⋅= δ
1001008760, (4.1)
missä Pit on kuluttajan i keskituntiteho ajanhetkellä t
Wi on kuluttajan i vuosienergia
Uit on ulkoinen kaksiviikkoindeksi kuluttajalle i ajanhetkellä t
Sit on sisäinen tunti-indeksi kuluttajalle i ajanhetkellä t
δ on lämpötilariippuvuusindeksi
∆T on poikkeama ajanhetken t keskilämpötilasta
Kuormituskäyrät voidaan muodostaa myös tuntikeskitehosarjana. Tällöin tuntikeskite-
hojen summa vuoden ajalta on sama kuin vuosienergia. Tuntikeskitehosarjan muuttami-
nen indeksisarjaksi käsitellään tarkemmin luvussa 4.2. Tuntitehosarjan muutos indek-
sisarjaksi.
4. KUORMITUSKÄYRÄT 19 19
Tätä diplomityötä tehdessä ladattavien autojen latauskuormamalleja ei ole julkais-
tussa muodossa olemassa. Tampereen teknillisen yliopiston Sähköenergiatekniikan lai-
toksen tutkija Antti Rautiainen on kuitenkin määritellyt osana väitöskirjatyötään kysei-
siä kuormituskäyriä, joita saatiin tämän diplomityön käyttöön. Käyrät ovat autokohtaisia
ja ne on määritelty ladattavalle hybridille, koska niiden oletetaan yleistyvän aikaisem-
min kuin akkusähköautojen [21]. Näiden latausmallien käyrämuotoja käytetään tämän
työn laskentaosuudessa, mutta vuosienergiat hieman vaihtelevat, koska tarkasteltavana
on kaupunkiverkko ja ladattavien autojen autokantaan sisältyy myös akkusähköautoja.
Käyrissä ei ole huomioitu V2G- ja V2H-toiminnallisuuksia eli energian takaisinsyöttöä
verkkoon ja ladattavan auton käyttöä kodin varavoimana [21]. Näitä toiminnallisuuksia
ei tarkastella myöskään tässä työssä.
Kuormamallien tutkimusraportista käy ilmi, että auton latauksen kuormitusmallit
ovat hyvin monivaikutteisia, koska niihin sisältyy useita oletuksia [21]. Niinpä luotetta-
vampia malleja pystytään tekemään vasta käytännön kokemuksen ja mittaustietojen pe-
rusteella. Tässä työssä käytettävät latausmallit ovat kuitenkin luotettavimmat mallit, joi-
ta työn kirjoitushetkellä oli saatavilla. Kun mallit kokemuksen ja tiedon mukana päivit-
tyvät, on verkkoyhtiön kannattavaa tehdä sama tarkastelu uudelleen.
4.1. Tuntitehosarjan muutos indeksisarjaksi
Verkostolaskentaa varten saadut kuormamallit on esitetty tuntikeskitehosarjoina. Las-
kenta suoritetaan Teklan Xpower-verkkotietojärjestelmällä ja tämä ohjelma vaatii
kuormituskäyrät indeksisarjoina. Siksi tässä luvussa perehdytään tarkemmin tuntiteho-
sarjan muuttamiseen indeksisarjaksi.
Saadut kuormamallit on jaettu kahdelle eri kaudelle. Talvikausi käsittää ajanjakson
syyskuusta huhtikuun loppuun ja kesäkausi ajanjakson toukokuusta elokuun loppuun
[21]. Täten talvikauden viikkojen lukumäärä on 34 ja vastaavasti kesäviikkojen luku-
määrä on 18. Nämä luvut puolittamalla saadaan kaksiviikkojaksojen lukumäärät.
Ulkoinen kaksiviikkoindeksi määritetään tuntitehosarjan perusteella talvikaudelle
kaavalla (4.2) ja kesäkaudelle kaavalla (4.3). Kaavojen kerroin 2600 on vuoden kaksi-
viikkoindeksien summa.
summaentuntitehojvuodenkoko
summaentuntitehojntalviviiko
lkmojenviikkojaksntalvikaude
lkmviikkojenntalvikaudeU iT
___
__
_2_
__2600 ⋅
−⋅=
(4.2)
summaentuntitehojvuodenkoko
summaentuntitehojkesäviikon
lkmojenviikkojakskesäkauden
lkmviikkojenkesäkaudenU iK
___
__
_2_
__2600 ⋅
−⋅=
(4.3)
4. KUORMITUSKÄYRÄT 20
Sisäinen tunti-indeksi saadaan tuntitehosarjan perusteella kaavojen (4.4) ja (4.5) avulla.
Kaavan (4.4) kerroin 16800 on viikon tunti-indeksien summa eli arkipäiväindeksien
summa kerrottuna viidellä lisättynä aatto- ja pyhäpäivien indeksien summalla.
viikossalkmnpäivätyypisummaentuntitehojnvrk
tuntitehohtunninBS i
__
1
__:
__16800 ⋅⋅⋅= , (4.4)
jossa
summaentuntitehojviikonkoko
viikkossasummaentuntitehojnpäivätyypitietynB
___
____= (4.5)
Indeksien vastaavuus tuntitehoihin voidaan tarkistaa kaavalla (4.1). Lämpötilariippu-
vuutta ei ole huomioitu tämän luvun kaavoissa.
4.2. Sähköautojen latauksen indeksisarjat
Tässä luvussa tarkastellaan laskennassa käytettäviä sähköautojen latauksen kuormitus-
käyriä. Käyrät on muodostettu viimeisimmän valtakunnallisen henkilöliikennetutkimuk-
sen (2004-05) mukaisten ajotottumusten pohjalta. Koska ajotottumukset vaihtelevat
vuodenajan ja viikonpäivän mukaan, latausmallit on määritelty eri asumistyyppien mu-
kaan kahdelle eri kaudelle ja kolmelle eri päivätyypille [21]. Kaudet ovat talvi ja kesä,
päivätyypit ovat arki, aatto ja pyhä.
Kuormamallien jakaminen vain kahdelle kaudelle keskiarvoistaa latauksen vaikutus-
ta kyseisen ajanjakson sisällä. Tällöin malli ei ota huomioon kovin hyvin ääritilanteita,
esimerkiksi tammi-helmikuun pakkasia. Ulkolämpötilalla on merkittävä vaikutus lataus-
tarpeeseen ja tällöin suurin kulutus tulee ajoille, jolloin muutenkin on huippukuorma.
Tarkemmaksi mallin saisi määrittämällä erilliset latauskäyrät useammalle ja lyhyem-
mälle ajanjaksojalle vuoden sisällä. Periaatteessa jokaisella kaksiviikkojaksolla voisi
olla oma indeksi.
Latauskuormamallien käyttöä hankaloittaa se, että latauskuorma ei ole normaalija-
kautunut kuorma [21]. Verkkotietojärjestelmään kuormituskäyrä luodaan erillisten kes-
kiarvo- ja keskihajontakäyrän avulla. Ongelmaksi muodostuu se, että järjestelmä laskee
haluttua alittumistodennäköisyyttä vastaavat kuormien arvot olettaen kuormituksen ole-
van normaalijakautunut. Tämän vuoksi malleista on määritelty keskiarvokäyrän lisäksi
eri luottamustason omaavia keskiarvon ja keskihajonnan yhdistelmäkäyriä [21]. Verk-
kotietojärjestelmässä saadaan siis hajonta laskentaan mukaan käyttämällä näitä yhdis-
telmäkäyriä suoraan keskiarvokäyränä jättäen hajontakäyrä nolla-käyräksi.
Tämän työn keski- ja pienjänniteverkkojen laskennassa käytetään keskiarvokäyriä,
koska näissä tapauksissa latausmassaa on sen verran paljon, että yksittäisten latauskäyt-
töpaikkojen hajontojen voidaan olettaa kumoutuvan. Keskiarvokäyrät eivät siis sisällä
hajontaa. Kotitalousliittymien tarkastelussa täytyy käyttää hajontaa sisältäviä lataus-
4. KUORMITUSKÄYRÄT 21
käyriä, koska niissä latausmassa liittymää kohden jää pieneksi ja lataus painottuu toden-
näköisemmin tiettyyn ajankohtaan päivästä.
Kuvassa 4.1 on esitetty omakotitaloliittymällä tapahtuvan latauksen talviarkipäivän
keskimääräinen kuormitus tuntitehoina eri luottamustasoilla. Luottamustaso ilmaisee,
millä todennäköisyydellä todellinen kuorma jossakin verkon pisteessä on pienempi kuin
laskennassa käytetty kuorman arvo eli kyseessä on alittumistodennäköisyys. Kuvasta
nähdään hyvin eri luottamustasojen ero kuormitukseen. Hajonnan osuus on merkittävä.
Käyrien leikkautuminen 3 kW:n kohdalla johtuu siitä, että käyrät kuvaavat yhden auton
latausta laturilla, jonka teho on 3 kW. Kuvassa 4.1, kuten muissakin tämän luvun kuvaa-
jissa, päivätyyppi alkaa kahdeksannella tuntiarvolla (klo 7-8), koska se on verkkotieto-
järjestelmän oletus.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7
Arkipäivän tunti
Energia (kWh)
KA, arki
90 %, arki
95 %, arki
99 %, arki
Kuva 4.1. Talviarkipäivän kuormitus tuntitehoina eri luottamustasoilla omakotitalola-
taukselle.
Kun tarkastellaan latauksen vaikutusta sähkönjakeluverkkoon, esimerkiksi jakelu-
muuntajille summautuu niin monta latauspistettä, että keskiarvokäyrän käyttö on perus-
teltua. Kun taas tarkastellaan esimerkiksi omakotitaloliittymää, jossa ladataan ehkä yhtä
tai kahta sähköautoa, täytyy käyttää toisenlaista käyrää. Kuvan 4.1 käyristä 95 % luot-
tamustasokäyrää käytetään tämän työn liittymätarkastelussa, koska siinä lataus painot-
tuu iltapäivään. Tältä osin myös eri päivätyyppien ja kausien sekä rivi- / kerrostalo-
käyrien erot luottamustasoissa noudattavat hyvin samaa linjaa kuin kuvassa 4.1.
4. KUORMITUSKÄYRÄT 22
4.2.1. Omakotitalo
Laskennassa käytetyt keskiarvokäyrän ulkoiset kaksiviikkoindeksit omakotitalolatauk-
selle on esitetty taulukossa 4.1 ja sisäiset tunti-indeksit kuvassa 4.2.
Taulukko 4.1. Ulkoiset kaksiviikkoindeksit omakotitalolataukselle, keskiarvo.
2-viikkojakso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ulk. indeksi 98 98 98 98 98 98 98 98 98 104 104 104 104
2-viikkojakso 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Ulk. indeksi 104 104 104 104 104 98 98 98 98 98 98 98 98
0
50
100
150
200
250
300
350
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
talvi
kesä
Kuva 4.2. Sisäiset tunti-indeksit omakotitalolataukselle, keskiarvo.
Kuvasta 4.2 havaitaan, että omakotitalolataus painottuu iltoihin. Liittymätarkastelus-
sa käytettävän 95 % luottamustasokäyrän kaksiviikkoindeksit on esitetty taulukossa 4.2.
ja tunti-indeksit kuvassa 4.3. Tässä on siis mukana myös hajonta.
Taulukko 4.2. Ulkoiset kaksiviikkoindeksit omakotitalolataukselle, 95 % luottamustaso.
2-viikkojakso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ulk. indeksi 96 96 96 96 96 96 96 96 96 107 107 107 107
2-viikkojakso 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Ulk. indeksi 107 107 107 107 107 96 96 96 96 96 96 96 96
arki aatto pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 23
0
50
100
150
200
250
300
350
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
talvi
kesä
Kuva 4.3. Sisäiset tunti-indeksit omakotitalolataukselle, 95 % luottamustaso.
Indeksiarvoja tarkasteltaessa täytyy olla tarkkana, sillä huomioon on aina otettava
sekä ulkoinen että sisäinen indeksi. Lisäksi vaikka kuvassa 4.3 suurin indeksiarvo on
pienempi kuin kuvassa 4.2, täytyy huomioida, että 95 % luottamustasolla mallin vuo-
sienergia on huomattavasti suurempi, koska se sisältää myös hajonnan osuuden. Näin
ollen 95 % luottamustasomallin huipputeho on suurempi kuin keskiarvomallissa, mikä
näkyy seuraavasta kuvasta.
Kuvaan 4.4 on piirretty havainnollisuuden vuoksi edellä esitettyjen indeksisarjojen
mukaiset tuntitehosarjat, joiden mukaan tämän työn laskennat tehdään. Kuvan tuntitehot
on laskettu kaavan 4.1 mukaan käyttäen vuosienergioita (keskiarvokäyrälle 1600 kWh
ja 95 % luottamustasokäyrälle 13373 kWh), jotka määritellään myöhemmissä luvuissa.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
Energia (kWh)
KA, talvi KA, kesä 95 %, talvi 95 %, kesä
Kuva 4.4. Omakotitalolatauksen kuormitusmallin keskiarvo- ja 95 % luottamus-
tasokäyrä tuntitehosarjoina.
arki
arki aatto
aatto
pyhä
pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 24
4.2.2. Rivi- / kerrostalo ja tavaratalo
Rivi- ja kerrostalolataukselle on määritelty yhteinen kuormituskäyrä. Tämän kuormi-
tusmallin keskiarvokäyrän ulkoiset indeksit on esitetty taulukossa 4.3 ja sisäiset tunti-
indeksit kuvassa 4.5.
Taulukko 4.3. Ulkoiset kaksiviikkoindeksit rivi-, kerros- ja tavaratalolataukselle, kes-
kiarvo. 2-viikkojakso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ulk. indeksi 99 99 99 99 99 99 99 99 99 101 101 101 101
2-viikkojakso 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Ulk. indeksi 101 101 101 101 101 99 99 99 99 99 99 99 99
0
50
100
150
200
250
300
350
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
talvi
kesä
Kuva 4.5. Sisäiset tunti-indeksit rivi-, kerros- ja tavaratalolataukselle, keskiarvo.
Kuvasta 4.5 havaitaan, että myös tässä tapauksessa kuormitus painottuu iltapäivään
ja iltaan. Koska kaupassa käynti on yleisintä iltapäivisin ja viikonloppuisin, samaa käy-
rää käytetään myös elintarvike- ja vähittäiskauppojen sekä tavaratalojen pysäköintialu-
eilla tapahtuvan latauksen mallintamiseen.
Taulukossa 4.4 on esitetty rivi-, kerros ja tavaratalolatauksen ulkoiset indeksit ja ku-
vassa 4.6 sisäiset indeksit 95 % luottamustasolla.
Taulukko 4.4. Ulkoiset kaksiviikkoindeksit rivi-, kerros- ja tavaratalolataukselle, 95 %
luottamustaso. 2-viikkojakso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ulk. indeksi 99 99 99 99 99 99 99 99 99 102 102 102 102
2-viikkojakso 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Ulk. indeksi 102 102 102 102 102 99 99 99 99 99 99 99 99
arki aatto pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 25
0
50
100
150
200
250
300
350
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
talvi
kesä
Kuva 4.6. Sisäiset tunti-indeksit rivi-, kerros- ja tavaratalolataukselle, 95 % luottamus-
taso.
Kuvassa 4.7 on esitetty edellä esitettyjen indeksisarjojen mukaiset tuntitehosarjat ri-
vitalolataukselle. Rivitalolatauksen vuosienergia on keskiarvokäyrällä 1600 kWh ja 95
% luottamustasokäyrällä 11249 kWh.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
Energia (kWh)
KA, talvi KA, kesä 95 %, talvi 95 %, kesä
Kuva 4.7. Rivitalolatauksen kuormitusmallin keskiarvo- ja 95 % luottamustasokäyrä
tuntitehosarjoina.
Kerrostalolataukselle käytetään samaa käyrämuotoa kuin rivitalolataukselle, mutta
koska kerrostalolatauksen vuosienergiana käytetään 1100 kWh keskiarvokäyrälle, sen
tuntitehot eroavat rivitalolatauksen tuntitehoista. Kerrostalolatauksen tuntitehosarjat on
esitetty kuvassa 4.8.
arki
arki
aatto
aatto
pyhä
pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 26
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
Energia (kWh)
KA, talvi KA, kesä 95 %, talvi 95 %, kesä
Kuva 4.8. Kerrostalolatauksen kuormitusmallin keskiarvo- ja 95 % luottamustasokäyrä
tuntitehosarjoina.
Laskennassa käytetyn tavaratalo- ja pysäköintitalolatauksen kuormitus tuntitehosar-
joina näyttää kuvan 4.9 kaltaiselta. Vuosienergiana käytetään perusskenaariossa (ps)
304000 kWh ja nopeassa skenaariossa (ns) 480000 kWh.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
180,00
200,00
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
Energia (kWh)
KA, talvi, ps KA, kesä, ps KA, talvi, ns KA, kesä, ns
Kuva 4.9. Tavaratalo- ja pysäköintitalolatauksen kuormitusmallin keskiarvokäyrät tun-
titehosarjoina perusskenaariosssa (ps) ja nopeassa skenaariossa (ns).
arki
arki
aatto
aatto
pyhä
pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 27
4.2.3. Työpaikka
Työpaikkalatauksen kuormitusmalli on määritelty rivi- ja kerrostaloasujien tutkimusda-
tasta [22]. Kyseinen käyrä sisältää siis rivi- tai kerrostalossa asuvan henkilön auton lata-
uksen työpaikalla. Tätä mallia käytetään siksi, että tarkasteltavalla verkkoalueella suurin
osa ihmisistä asuu rivi- tai kerrostaloissa.
Taulukko 4.5 sisältää laskennassa käytetyt työpaikkalatauksen ulkoiset indeksit ja
kuva 4.10 sisäiset indeksit.
Taulukko 4.5. Ulkoiset kaksiviikkoindeksit työpaikkalataukselle. 2-viikkojakso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ulk. indeksi 104 104 104 104 104 104 104 104 104 92 92 92 92
2-viikkojakso 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Ulk. indeksi 92 92 92 92 92 104 104 104 104 104 104 104 104
0
100
200
300
400
500
600
700
800
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
talvi
kesä
Kuva 4.10. Sisäiset tunti-indeksit työpaikkalataukselle.
Koska yleisin työaikamuoto on päivätyö, painottuu työpaikkalataus arkiaamuihin,
kuten kuvasta 4.10 selkeästi havaitaan. Työpaikkalatauskäyrissä oletetaan, että lataus
aloitetaan heti auton saavuttua työpaikalle ja että lämmitysverkostot on muokattu lata-
ukseen sopiviksi muun muassa poistamalla lämmitystolpista kellokytkimet. Todennä-
köisesti kahden tunnin kellokytkimiä on kuitenkin käytössä vielä pitkään.
arki aatto pyhä
4. KUORMITUSKÄYRÄT 28
Tuntitehosarjoina työpaikkalatauksen kuormitus näyttää kuvan 4.11 kaltaiselta, kun
teollisuuslatauksen vuosienergiana käytetään 11650 kWh ja muiden työpaikkojen la-
tausvuosienergiana 932 kWh.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4
Energia (kWh)
KA,teollisuus, talvi KA, teollisuus, kesä KA, muut tp:t, talvi KA, muut tp:t, kesä
Kuva 4.11. Työpaikkalatauksen kuormitusmallin keskiarvokäyrät tuntitehosarjoina.
arki aatto pyhä
29 29
5. MALLINNUS VERKOSTOLASKENTAA VARTEN
Työn keskeisin tavoite on mallintaa ladattavien autojen vaikutus niin sanotussa sähkö-
autojen yleistymisen siirtymävaiheessa Tampereen Sähköverkko Oy:n kaupunkiverkko-
alueella. Latauksen mallinnus ja laskenta suoritetaan koko verkolle, mutta verkkoalueen
pohjoinen maaseutuverkko-osuus jätetään tarkastelematta tämän työn puitteissa. Kuvas-
sa 5.1 on esitetty Tampereen Sähköverkko Oy:n verkkoalue, josta on ympyröity tarkas-
teltava kaupunkiverkkoalue.
Kuva 5.1. Tampereen Sähköverkko Oy:n verkkoalue, josta ympyröity tarkasteltava alue.
5. MALLINNUS VERKOSTOLASKENTAA VARTEN 30
Laskentaa varten mallinnetaan eri skenaarioiden mukaiset tilanteet työn tarkastelu-
ajanjakson lopulla eli vuonna 2030. Luvusta 3. Sähkön siirron lisäys erilaisilla kysyn-
tämalleilla saadaan eri skenaarioiden kyseisen ajankohdan kokonaislatausenergiat, jotka
jaetaan olemassa olevalle verkolle mahdollisimman realistisesti. Tämä tapahtuu luvussa
5.2. Latauksen mallinnus esiteltävän algoritmin avulla suoraan tietokantaan. Verkkotie-
tojärjestelmä suorittaa laskennan kytkentätietojen ja tietokantaan määriteltyjen tietojen
perusteella.
Laskenta suoritetaan erikseen pienjännite- ja keskijänniteverkolle. Tätä varten lata-
uksen mallinnus tehdään pienjänniteverkkotasolle. Näin ollen yksi mallinnus riittää mo-
lempien jännitetasojen tarkastelua varten, koska pienjännitemuuntopiirien kuormitukset
summautuvat jakelumuuntajille keskijänniteverkon kuormitukseksi. Liittymien tarkaste-
lua varten tehdään erillinen mallinnus eri luottamustasolla.
5.1. Oletukset
Laskentamallia luodessa täytyy tehdä useita oletuksia toisaalta helpottamaan ja yksin-
kertaistamaan laskentaa ja toisaalta arvioidakseen tulevaisuuden tapahtumia, koska laa-
jamittaista käytännön kokemusta ja mittaustietoja autojen latauksesta ei ole olemassa.
Laskennan helpottamiseksi oletetaan, että kaikki lataus on hidasta latausta, koska
pikalatauksen osuuden odotetaan olevan hyvin minimaalinen tarkasteluajanjakson aika-
na. Toiseksi, latauksien oletetaan jakautuvan tasaisesti kolmelle vaiheelle, joten latauk-
sista mahdollisesti aiheutuvaa epäsymmetrisyyttä ei tarkastella.
Tulevaisuuden tapahtumia ennustavia oletuksia ovat autojen latauksen suorittaminen
pääsääntöisesti kotitalouksissa, yö-ajaksi siirretyn latauksen huomiotta jättäminen ja
muun kulutuksen säilyminen suurin piirtein nykyisellään. Latauksen mallinnuksessa
oletetaan kotitalouslatausosuudeksi 75 %, työpaikkalatausosuudeksi 15 % ja tavaratalo-
jen pysäköintialueella tapahtuvan latauksen osuudeksi 10 %. Liittymällä, jossa on kak-
siaikamittaus, voidaan yö-aikana ladata halvemmalla energian hinnalla, mutta koska
TSV:n verkolla 2-aikaliittymien osuus on hyvin pieni, yö-ajaksi siirrettyä latausta ei tar-
kastella. Lisäksi oletetaan, että muu kulutus pysyy nykyisessä suuruusluokassaan. Vaik-
ka sähkön käyttö yleisesti lisääntyy koko ajan, trendi on kuitenkin siirtyä energiatehok-
kaampiin ratkaisuihin sähkön käytössä, mikä hidastaa sähkön kokonaiskulutuksen kas-
vua. Esimerkiksi lämpöpumppujen kasvava suosio saattaa tulevaisuudessa lisätä merkit-
tävästi sähkön kulutusta, mutta asia rajataan tarkastelusta.
5.2. Latauksen mallinnus
Autojen lataus mallinnetaan suoraan tietokantaan algoritmin avulla. Liitteessä I esite-
tään perusskenaariota mallintava ja liitteessä II nopeaa skenaariota mallintava algoritmi
vuokaaviomuodossa. Algoritmi käy läpi jokaisen olemassa olevan käyttöpaikkatunnuk-
sen ja sen toimintaperiaate on seuraava:
5. MALLINNUS VERKOSTOLASKENTAA VARTEN 31
1. Tarkastaa kuuluuko käyttöpaikka johonkin määriteltyyn luokkaan.
2. Laskuri laskee jokaiseen luokkaan kuuluvat käyttöpaikat erikseen.
3. Luokasta riippuen aiheuttaa toimenpiteen jokaista, joka toista tai joka kolmatta
käyttöpaikkaa kohti. (Nopean skenaarion mallinnuksessa toimenpide myös kään-
teisesti eli jättää toimenpiteen tekemättä joka neljättä käyttöpaikkaa kohti.)
4. Toistaa vaiheet 1-3 niin kauan kuin käyttöpaikkatunnuksia on jäljellä.
Erityyppiset latauspaikat on luokiteltu kulutusryhmien mukaan:
• luokka A sisältää omakoti- ja paritalolatausta
• luokka B sisältää rivitalolatausta
• luokka C sisältää kerrostalolatausta
• luokka D sisältää työpaikkalatausta
– D1: teollisuus
– D2: muut työpaikat
• luokka E sisältää tavaratalo- ja parkkihallilatausta
Osa kulutusryhmistä ei kuulu mihinkään edellä mainituista luokista ja näihin kulutus-
ryhmiin kuuluvat käyttöpaikat ohitetaan suoraan ilman mitään toimenpiteitä. Kyseisiä
kulutusryhmiä ovat muun muassa ulkovalaistus, liikennevalot ja kiinteistöjen mittauk-
set. Myös vapaa-ajan asunnot kuuluvat tähän kategoriaan.
Toimenpide, jonka algoritmi ehdot täyttäessään suorittaa, koostuu uuden käyttöpai-
kan luomisesta samalle liittymälle, johon tarkasteltava käyttöpaikkatunnus kuuluu. Li-
säksi uudelle käyttöpaikalle asetetaan tietty vuosienergia ja luokkaan kuuluva kuormi-
tuskäyrä.
Kotitalousliittymille asetettavat latausvuosienergiat ovat keskimääräisiä arvioita la-
dattavalle hybridille (1600 kWh) ja akkusähköautolle (1100 kWh). Akkusähköautolle
määritelty keskimääräinen latausvuosienergia on laskettu lisäksi arvioitujen automääri-
en (nEV1 ja nEV2) suhteessa (perusskenaario vuonna 2030). Omakoti- ja rivitaloalueilla
käytetään isompaa lukua, koska näillä alueilla arvioidaan olevan enemmän latauskulu-
tusta autoa kohden. Tämä arvio johtuu siitä, että nämä alueet sijaitsevat yleisesti kau-
empana kaupungin keskustasta kuin kerrostaloalueet, joissa lisäksi autopaikkojen määrä
on yleisesti pienempi kuin käyttöpaikkojen määrä.
Perusskenaariossa algoritmi siis asettaa 76 GWh:n energiamäärästä 75 % kotitalous-
liittymille: 1600 kWh joka toista omakotitalo- ja rivitalokäyttöpaikkaa kohti sekä 1100
kWh joka kolmatta kerrostalokäyttöpaikkaa kohti. Nopeassa skenaariossa algoritmi
asettaa 115 GWh:n energiamäärästä 75 % kotitalousliittymille: 1600 kWh joka kolmatta
omakotitalo- ja rivitalokäyttöpaikkaa kohti neljästä sekä 1100 kWh joka toista kerrosta-
lokäyttöpaikkaa kohti.
Työpaikkalatausosuudeksi valittiin 15 % kokonaisenergiamäärästä. Tämä osuus jae-
taan niin, että jokaista teollisuuskäyttöpaikkaa kohti asetetaan perusskenaariossa 11650
kWh vuosikulutus ja joka kolmatta muuta työpaikkakäyttöpaikkaa kohti 932 kWh. No-
peassa skenaariossa 15 % työpaikkalatausosuus jaetaan siten, että jokaista teollisuus-
5. MALLINNUS VERKOSTOLASKENTAA VARTEN 32
käyttöpaikkaa kohti asetetaan 16776 kWh vuosikulutus ja joka toista muuta työpaikka-
käyttöpaikkaa kohti 932 kWh. Jako teollisuus- ja muiden työpaikkojen kesken johtuu
siitä, että teollisuustyöpaikoilla on yleisesti enemmän työntekijöitä ja nämä työpaikat
sijaitsevat yleisemmin kauempana kaupungin keskustasta. Jaolla pyritään siis pienentä-
mään virhettä, joka aiheutuisi, jos käytettäisiin vain yhtä keskiarvoa vuosikulutukselle.
Todennäköisesti yhden miehen yritykselle kyseinen luku olisi liian iso, kun taas suurelle
teollisuusyritykselle luku on liian pieni. Tämän työn puitteissa resurssit eivät kuitenkaan
riitä analysoimaan tarkemmin erilaisia työpaikkoja, joten tyydytään käyttämään kahta
eri keskiarvoa.
Tavarataloja, kauppakeskuksia ja pysäköintihalleja TSV:n verkkoalueella on sen
verran vähän, että näiden käyttöpaikkojen lähempi tarkastelu onnistuu helpommin. Ta-
varatalolatausosuus on siis loput 10 % kokonaislatausenergiamäärästä. Tämä osuus jae-
taan 25 tietylle liittymälle (20 tavarataloa ja viisi pysäköintihallia). Tällöin kyseisille
käyttöpaikoille saadaan perusskenaariossa 304000 kWh:n vuosienergia. Kyseinen luku
tarkoittaa keskimäärin 185 auton latausta 1,5 tuntia joka päivä kolmen kilowatin lataus-
teholla. Nopeassa skenaariossa latausvuosienergia on 480000 kWh käyttöpaikkaa kohti.
5.3. Koko verkon laskenta
Laskentatoimenpiteen selkeyttämiseksi kuvassa 5.2 on esitetty laskentamalli kaavio-
muodossa. Siitä käy ilmi kolme tekijää (asiakastyypit, vuosienergia ja kuormituskäyrät),
jotka vaikuttavat latauksen mallintamiseen, joka tehdään tietokantaan. Tietokannasta
löytyy valmiina olemassa olevat kulutuspaikat vuosienergioineen ja kuormituskäyri-
neen. Muut laskennassa käytetyt parametrit ovat verkkotietojärjestelmän oletuksia. Näi-
tä ovat muun muassa yleinen laskentajännite, keskijännitepuolella 20500 V ja pienjänni-
tepuolella 235 V, sekä tilastollinen varmuus 85 %.
5. MALLINNUS VERKOSTOLASKENTAA VARTEN 33
Kuva 5.2. Laskentamalli kaaviomuodossa.
Kuvasta 5.2 nähdään myös, että verkon kytkentätiedot saadaan verkkotietojärjestelmäs-
tä. Näiden tietojen perusteella laskenta antaa tulokseksi verkon tilan. Verkon tilaa voi-
daan tarkastella laskentaohjelman tulostamasta tekstimuotoisesta raportista. Käytännös-
sä suurempien tulosmassojen käsittelyyn on parempi tehdä tulospoiminta tietokantaan,
kuten tässä työssä tehdään, ja käsitellä tulokset taulukkomuodossa. Tämän lisäksi las-
kentatuloksia voidaan tarkastella graafisesti karttanäkymästä värittämällä verkon johto-
osat halutun kriteerin (kuormitusaste, jännitteenalenema) perusteella.
Verkkotietojärjestelmä Tietokanta
Asiakastyypit Vuosienergiat Kuormituskäyrät
Latauksen
mallintaminen
Verkon
kytkentätiedot
Verkostolaskenta
Verkon tila
Muu
kulutus
34 34
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTO-
VAIKUTUKSET
Tässä luvussa tarkastellaan laskentatuloksia tilastollisina ja pyritään löytämään Tampe-
reen Sähköverkko Oy:n kaupunkiverkkoalueen ongelmakohdat, joita sähköautojen lata-
us aiheuttaa. Laskentatulokset on rajattu koordinaattitietojen perusteella käsittämään
vain kaupunkialuetta.
Laskentaa varten verkolle mallinnettiin perusskenaarion ja nopean skenaarion mu-
kaiset latauskuormitukset. Hidas skenaario jätetään laskennan osalta käsittelemättä,
koska ensimmäisenä tarkastellun perusskenaarion aiheuttamat muutokset ovat maltilli-
sia. Tulokset esitetään muutoksena lähtötilanteeseen, koska työssä halutaan keskittyä
ainoastaan sähköautojen latauksen aiheuttamiin vaikutuksiin. Lähtötilanne käsittää ny-
kyisen (1.1.2011) verkon nykykulutusarvioineen ilman sähköautojen latauskulutuksia.
6.1. Keskijänniteverkko
Tässä luvussa tarkastellaan kaupunkialueen sähköverkkoa 110/20 kV päämuuntajilta
20/0,4 kV jakelumuuntajille asti. Tarkasteltavalla kaupunkiverkkoalueella on kymme-
nen sähköasemaa, joilla on yhteensä 16 päämuuntajaa, mukaan lukien uusi kesällä 2010
valmistunut Multisillan sähköasema. Kytkettyjä keskijännitelähtöjä on yhteensä 109
kappaletta ja keskijännitejohtoja noin 750 kilometriä. Keskijänniteverkko on rakennettu
korkean käyttövarmuustason rengasverkoksi, mutta sitä käytetään säteittäisenä.
Kuvassa 6.1 on esitetty kaupunkialueen keskijänniteverkko kuormitusasteen mukaan
väritettynä.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 35
Kuva 6.1. Keskijänniteverkko väritettynä kuormitusasteen mukaan (suurimmassa kuor-
massa olevat verkon osat punaisella).
Kuvassa 6.1 punaiset verkonosat ovat laskennan mukaan suurimmassa kuormassa.
Ne ovat siis kuormituksen kannalta kriittisimmät lähdöt. Graafisesti esitettynä tulos
näyttää kuvan 6.1 kaltaiselta sekä ennen että jälkeen latausmallinnuksen.
Kuva 6.2 osoittaa, että päämuuntajatasolla muutokset kuormitusasteissa ovat hyvin
pieniä. Tulos on odotettu, koska latauskuorma on pieni verrattuna päämuuntajien muu-
hun kuormaan, vaikka latauskuorma ajoittuu huippukuormituksen ajankohtaan.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0-1 % 1-2 % 2-3 % 3-4 % 4-5 % 5-6 % 6-7 % 7-8 %
Kuormitusasteen suhteellinen muutos
Päämuuntajat
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.2. Latauksen vaikutus päämuuntajien kuormitusasteeseen perus- ja nopeassa
skenaariossa.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 36
Päämuuntajien kuormitusasteen suhteellinen muutos on keskimäärin 2,4 % perus-
skenaariossa ja 3,8 % nopeassa skenaariossa. Taulukossa 6.1 on esitetty tarkemmin
kaupunkiverkkoalueen sähköasemien päämuuntajat ja niiden kuormitusasteen suhteelli-
nen muutos lähtötilanteen laskentatuloksiin verrattuna sekä perus- että nopeassa skenaa-
riossa. Siitä havaitaan, että suhteellisen laajamittainen hidas lataus verkolla ei aiheuta
päämuuntajille mitään radikaalia muutosta.
Taulukko 6.1. Sähköautojen latauksen vaikutus sähköasemien päämuuntajille perus-
skenaariossa (ps) ja nopeassa skenaariossa (ns).
Päämuuntaja Asema Valm. vuosi
Uusimis-tarve
K-asteen suht. muutos, ps
K-asteen suht. muutos, ns
KLV-M1 40MVA
KLV 2008 2053 4,3 % 6,0 %
RTH-M4 48,5MVA
RTH 1995 2040 4,0 % 6,1 %
LMP-M1 40MVA
LMP 1973 2018 3,4 % 5,2 %
HRV-M1 40MVA
HRV 1975 2020 3,3 % 7,9 %
ALJ-M2 48,5MVA
ALJ 1993 2038 2,9 % 4,4 %
MLS-M1 31,5MVA
MLS 2010 2055 2,8 % 4,5 %
KLV-M2 40MVA
KLV 1982 2027 2,6 % 3,9 %
LMP-M2 40MVA
LMP 1976 2021 2,2 % 3,4 %
VSL-M1 40MVA
VSL 1989 2034 2,1 % 3,2 %
RAT-M1 40MVA
RTN 1990 2035 2,1 % 3,2 %
NSL-M3 30MVA
NSL 1971 2016 2,0 % 2,9 %
ALJ-M1 40MVA
ALJ 1984 2029 2,0 % 3,2 %
HRV-M2 40MVA
HRV 1983 2028 1,9 % 2,9 %
MLP-M1 30MVA
MLP 1973 2018 1,0 % 1,5 %
RTH-M3 40MVA
RTH 1988 2033 1,0 % 1,4 %
RAT-PM3 40MVA
RAT 2005 2050 0,4 % 0,6 %
Taulukosta 6.1 havaitaan myös, että 45 vuoden pitoajalla 8 päämuuntajaa saavuttaa
uusimisiän vuoteen 2030 mennessä. Näistä kolme on tulossa vaihtoikään tämän vuosi-
kymmenen kuluessa. Päämuuntajien uusimistarpeen tulee määrittämään ikääntyminen,
ei sähköautojen latauksesta aiheutuva lisäkuormitus.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 37
Kuvassa 6.3 on esitetty sähköautojen latauksen vaikutus keskijännitelähtöjen johti-
mien kuormitusasteeseen sekä perusskenaariossa että nopeassa skenaariossa.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0-2 % 2-4 % 4-6 % 6-8 % ≥ 8 %
Kuormitusasteen suhteellinen muutos
Kj-lähdöt
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.3. Latauksen vaikutus keskijännitelähtöjen kuormitusasteeseen perus- ja nope-
assa skenaariossa.
Kuvasta 6.3 nähdään, että yleisesti ottaen keskijännitelähtöjen johtimilla ei ole mi-
tään olennaista muutosta havaittavissa. Perusskenaariossa kaikkien kytkettyjen keski-
jännitelähtöjen kuormitusasteen suhteellinen muutos on keskimäärin 2,3 %. Alle 4 %:n
suhteellinen muutos kuormitusasteessa on 86 %:lla keskijännitelähdöistä. Yli 8 %:n
suhteellinen muutos kuormitusasteessa on vain kahdella lähdöllä. Näistä suurin, 13,5 %,
on Hervannan sähköasemalta Ruskon suuntaan olevalla lähdöllä (B15 RUSKO ETE-
LÄ). Tämä johtuu siitä, että lähdöllä on erityisen paljon teollisuuskäyttöpaikkoja (yh-
teensä 125 kpl) ja näin ollen latauksen mallinnusalgoritmi on sijoittanut sille noin 1,4
GWh latausenergiaa. Kyseisen lähdön kuormitusaste jää laskennan mukaan kuitenkin
noin 90 %:n kuormitustasolle.
Nopean skenaarion mallinnus tuottaa luonnollisesti hieman suurempia muutoksia
keskijännitelähdöille. Tässä tapauksessa kuormitusasteen suhteellinen muutos on kes-
kimäärin 3,6 %. Alle 4 %:n suhteellinen muutos kuormitusasteessa on 58 %:lla keski-
jännitelähdöistä ja alle 6 %:n suhteellinen muutos kuormitusasteessa on 87 %:lla keski-
jännitelähdöistä.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 38
Kuvassa 6.4 on esitetty sähköautojen latauksen vaikutus keskijännitelähtöjen jännit-
teenalenemaan sekä perusskenaariossa että nopeassa skenaariossa.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0-2 % 2-4 % 4-6 % 6-8 % ≥ 8 %
Jännitteenaleneman suhteellinen muutos
Kj-lähdöt
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.4. Latauksen vaikutus keskijännitelähtöjen jännitteenalenemaan perus- ja no-
peassa skenaariossa.
Perusskenaariossa keskijännitelähtöjen jännitteenaleneman suhteellinen muutos on
keskimäärin 3,0 % eli muutokset jäävät hyvin marginaalisiksi. Keskijännitelähtöjen
kumulatiivinen osuus jännitteenaleneman alle 4 %:n muutokselle on 79 %.
Nopeassa skenaariossa keskijännitelähtöjen jännitteenaleneman suhteellinen muutos
on keskimäärin 4,6 %. Tässä tapauksessa keskijännitelähtöjen kumulatiivinen osuus
jännitteenaleneman alle 4 %:n muutokselle on 49 % ja alle 6 %:n muutokselle 79 %.
Molempien skenaarioiden tapauksessa kaikkien lähtöjen jännitteenalenema pysyy
laskennan mukaan edelleen alle 5 % ja kolmea lähtöä lukuun ottamatta jännit-
teenalenema on alle 3 %.
Keskijänniteverkon laskentatuloksia voidaan pitää luotettavina käytettyjen oletusten
puitteissa, koska mallinnus tuotti jokaiselle keskijännitelähdölle latauskulutusta. Toisek-
si, vaikka laskennan jälkeen paljastui, että latauskuorman olisi voinut olettaa normaali-
jakautuneeksi, keskiarvokäyrän käyttö ei tuota juurikaan virhettä. Tämä johtuu siitä, että
latausmäärät ovat keskijännitetasolla suuria ja näin ollen hajonnan vaikutus lähes
kumoutuu.
Mahdolliset paikalliset ongelmat keskijänniteverkolla ovat osaltaan ratkaistavissa
rengasyhteyksien jakorajojen muutoksella. Voidaan kuitenkin todeta, että hidas lataus ei
aiheuta ongelmia keskijännitetasolla. Todennäköisten pikalatausasemien liittäminen
suoraan keskijänniteverkkoon tuo mukanaan omat ongelmansa, mutta nämä täytyy tut-
kia tapauskohtaisesti.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 39
6.2. Pienjänniteverkko
Tässä luvussa tarkastellaan sähköautojen latauksen vaikutuksia kaupunkialueen pien-
jänniteverkolle, joka käsittää 20/0,4 kV jakelumuuntajat ja verkon liittymäpisteille asti.
Tarkasteltavalla verkkoalueella on 1150 jakelumuuntajaa, 8212 pienjännitelähtöä ja
noin 2000 kilometriä pienjännitejohtoja. Pienjänniteverkko on rakennettu säteittäisver-
koksi ja osin rengasverkoksi.
Kuvassa 6.5 on esitetty kaupunkialueen pienjänniteverkko kuormitusasteen mukaan
väritettynä.
Kuva 6.5. Pienjänniteverkko väritettynä kuormitusasteen mukaan sähköautojen lataus-
mallinnuksen jälkeen (suurimmassa kuormassa olevat verkon osat punaisella).
Kuvasta 6.5 havaitaan, että suurimmassa kuormassa olevia pienjänniteverkon osia
löytyy eripuolilta tarkasteltavaa verkkoaluetta.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 40
Kuvassa 6.6 on esitetty sähköautojen latauksen vaikutus jakelumuuntajien kuormi-
tusasteeseen sekä perusskenaariossa että nopeassa skenaariossa.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0-3 % 3-6 % 6-9 % 9-12 % ≥ 12 %
Kuormitusasteen suhteellinen muutos
Muuntajat
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.6. Latauksen vaikutus jakelumuuntajien kuormitusasteeseen perus- ja nopeassa
skenaariossa.
Suhteellinen muutos jakelumuuntajien kuormitusasteessa on pääosin hyvin maltilli-
nen. Perusskenaariossa 99 %:n otannalla jakelumuuntajien kuormitusasteen suhteellinen
muutos on keskimäärin 3,1 %. Keskiarvoa laskettaessa virheen pienentämiseksi jätettiin
viisi suurinta ja viisi pienintä arvoa huomioimatta. Alle 6 %:n suhteellinen muutos
kuormitusasteessa on 91 %:lla muuntajista perusskenaariossa.
Nopeassa skenaariossa 99 %:n otannalla jakelumuuntajien kuormitusasteen suhteel-
linen muutos on keskimäärin 4,8 %. Alle 6 %:n suhteellinen muutos kuormitusasteessa
on 80 %:lla muuntajista.
Molempien skenaarioiden tapauksessa vähintään 12 %:n suhteellinen muutos kuor-
mitusasteessa on useilla kymmenillä muuntajilla. Näillä muuntajilla kuormitusasteen
kasvu on hyvin merkittävä. Lähempi tarkastelu paljastaa, että kyseisistä muuntajista
suurimmalla osalla on teollisuuskuormaa, joten latauksen mallinnusalgoritmi on sijoit-
tanut näille muuntopiireille reilun latauskuormituksen pääasiassa kohtuullisen lyhyelle
ajalle arkiaamuihin. Yleisesti yhteistä kyseisille muuntopiireille on myös se, että muun-
tajien kuormitusaste on lähtötilanteessa kohtuullisen pieni, joten suhteellinen muutos
muodostuu senkin takia merkittäväksi, mutta ei ongelmalliseksi muuntajan kuormituk-
sen kannalta.
Koska työpaikkalatauksen kuormituskäyrä painottuu vahvasti arkiaamujen tuntei-
hin, latauskuorma kuormittaa kyseisiä muuntajia reilusti. Suurilla teollisuusyrityksillä
olisi siis järkevää porrastaa latauskuormaa useammalle tunnille, etteivät kaikki autot
olisi latauksessa samanaikaisesti. Tämän ansiosta sähköliittymän koko ei kasvaisi koh-
tuuttomasti ja lisäksi se vähentäisi muuntajien kuormituksen kasvua.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 41
Muuntamoita saneerattaessa kannattaa jo nyt varautua myös sähköautojen lataukses-
ta aiheutuvaan kuormituksen kasvuun varaamalla esimerkiksi paikka toiselle muuntajal-
le kiinteistömuuntamosta. Koska jakelumuuntajien pitoaika on 40 vuotta, noin puolet
tarkastelualueen jakelumuuntajista on tulossa vaihtoikään vuoteen 2030 mennessä. Käy-
tössä olevien jakelumuuntajien mitoituksessa ei kuitenkaan kannata varautua ennakolta
kuormitusten kasvuun, koska vuosittaisten kuormitusmittausten yhteydessä on helppo
kontrolloida todelliset ylikuormitustilanteet ja tehdä tarvittavat muuntajien vaihdot.
Kuvassa 6.7 on esitetty sähköautojen latauksen vaikutus pienjännitelähtöjen johti-
mien kuormitusasteeseen sekä perusskenaariossa että nopeassa skenaariossa. Kuvaajaan
liittyvissä tarkasteluissa on jätetty huomioimatta noin 1300 pienjännitelähtöä, joista ei
saatu kuormitustietoja. Kyseiset lähdöt ovat pääsääntöisesti kuormittamattomia va-
rasyöttöjä, joten sähköautojen latauksella ei ole vaikutusta näiden lähtöjen kuormituk-
seen.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0-2 %
2-4 %
4-6 %
6-8 %
8-10 %
10-12 %
Kuormitusasteen suhteellinen muutos
Pj-lähdöt
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.7. Latauksen vaikutus pienjännitelähtöjen kuormitusasteeseen perus- ja nopeas-
sa skenaariossa.
Kuvasta 6.7 nähdään, että yleisesti ottaen pienjännitelähtöjen johtimilla kuormi-
tusasteen suhteellinen muutos jää pieneksi. Perusskenaariossa pienjännitelähtöjen
kuormitusasteen suhteellinen muutos 95 %:n otannalla on keskimäärin 3,0 %. Alle 6
%:n suhteellinen muutos kuormitusasteessa on 89 %:lla pienjännitelähdöistä.
Nopean skenaarion mallinnus tuottaa 95 %:n otannalla pienjännitelähtöjen kuormi-
tusasteen suhteelliseksi muutokseksi keskimäärin 5,3 %. Alle 6 %:n suhteellinen muu-
tos kuormitusasteessa on 80 %:lla pienjännitelähdöistä ja alle 8 %:n suhteellinen muutos
kuormitusasteessa on 86 %:lla pienjännitelähdöistä.
Pienjännitelähtöjen kumulatiivinen osuus kuormitusasteen vähintään 12 %:n suh-
teelliselle muutokselle on 5,5 % perusskenaariossa. Nopean skenaarion tapauksessa ky-
seinen osuus on 9,8 %.
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 42
Kuvassa 6.8 on esitetty sähköautojen latauksen vaikutus pienjännitelähtöjen jännit-
teenalenemaan sekä perusskenaariossa että nopeassa skenaariossa.
0
500
1000
1500
2000
2500
0-2 %
2-4 %
4-6 %
6-8 %
8-10 %
10-12 %
Jännitteenaleneman suhteellinen muutos
Pj-lähdöt
Perusskenaario
Nopea skenaario
Kuva 6.8. Latauksen vaikutus pienjännitelähtöjen jännitteenalenemaan perus- ja nope-
assa skenaariossa.
Perusskenaariossa 95 %:n otannalla pienjännitelähtöjen jännitteenaleneman suhteel-
linen muutos on keskimäärin 4,2 %. Pienjännitelähtöjen kumulatiivinen osuus jännit-
teenaleneman alle 8 %:n muutokselle on 90 %.
Nopeassa skenaariossa 95 %:n otannalla pienjännitelähtöjen jännitteenaleneman
suhteellinen muutos on keskimäärin 6,7 %. Tässä tapauksessa pienjännitelähtöjen ku-
mulatiivinen osuus jännitteenaleneman alle 8 %:n muutokselle on 74 % ja alle 10 %:n
muutokselle 85 %.
Pienjännitelähtöjen kumulatiivinen osuus jännitteenaleneman vähintään 12 %:n suh-
teelliselle muutokselle on 5,8 % perusskenaariossa. Nopean skenaarion tapauksessa ky-
seinen osuus on 11 %.
Työn ollessa lähes valmis paljastui, että jo suhteellisen pienillä asiakasmäärillä
summajakaumat muistuttavat normaalijakaumaa eli muuntopiiritasolla sähköautojen
latauskuorman olisi voinut olettaa normaalijakautuneeksi. Täten hajonnan huomiotta
jättämisen takia pienjänniteverkon laskentatulokset jäivät hieman optimistisiksi.
Tarkasteluajanjakson lopulla on siis todennäköistä, että sähköautojen lataus aiheut-
taa pienjännitetasolla pienessä määrin paikallisia ongelmia. Ongelmia aiheutuu pääasi-
assa jakelumuuntajien ja pienjännitelähtöjen ylikuormituksesta. Odotettavissa on siis
joitakin muuntajan vaihtoja ja verkon vahvistusta. Myös jännitteenaleneman kasvu voi
aiheuttaa verkon vahvistustarvetta joillakin pienjännitelähdöillä, mutta yleisesti kyseisil-
lä lähdöillä on tällöin myös ylikuormitusta. Erityisenä ongelmakohtana vaikuttaa olevan
tiheästi asutut kerrostalomuuntopiirit, joilla ei ole varauduttu sähkölämmitykseen ja tä-
ten muu kuormitus on suhteellisesti pientä.
Sähköautojen latauksen mallinnus aiheutti lisäksi teollisuusalueilla huomattavaa
huippukuormituksen kasvua. Tämä johtuu pääasiassa kuormitusmallin olettamuksesta,
6. SÄHKÖAUTOJEN AIHEUTTAMAT VERKOSTOVAIKUTUKSET 43
että lataus alkaa heti auton saavuttua työpaikalle. Porrastamalla autojen latauksen alka-
mista latauskuormahuippu tasoittuisi oleellisesti.
Huomion arvoista on myös jakeluverkon komponenttien pitkä käyttöikä. Tämän ta-
kia uutta verkkoa rakentaessa ja vanhaa verkkoa saneeratessa kannattaa varautua jo nyt
sähköautojen latauksen aiheuttamaan lievään kuormituksen kasvuun. Tarkasteluajanjak-
son jälkeen, jos sähköautoilun markkinaosuus on noussut yli 50 %:iin, latauksen ja ver-
kon älykkyys huolehtivat todennäköisesti verkon tasaisemmasta kuormituksesta leikaten
huippukuormitusta.
44 44
7. LATAUKSEN VAIKUTUS SÄHKÖLIITTYMIEN
KOKOON
Tässä luvussa tarkastellaan sähköautojen latauksen vaikutusta omakoti-, rivi- ja kerros-
talojen sähköliittymien kokoon. Muiden todennäköisien latauspaikkojen, kuten työpaik-
kojen, pysäköintihallien ja suurien markettien liittymiä ei tarkastella, koska ne vaatisivat
tapauskohtaista tarkastelua.
Tarkastelua varten TSV:n verkkoalueen kotitalousliittymille mallinnetaan sähköau-
tojen latausta perusskenaarion vuoden 2030 automäärien mukaan siten, että iltapäivien
huippukulutusajankohtiin muodostuu latauskulutusta 3 kW:n latausteholla. Kyseinen
mallinnusalgoritmi on esitetty vuokaaviomuodossa liitteessä III. Tarkastelussa käytettä-
vät kuormitusmallit ovat tutkija Antti Rautiaisen määrittelemät 95 %:n luottamustaso-
mallit, jotka on esitetty luvussa 4, kotitalouslatauksien hitaalle lataukselle. Koska kuor-
mitusten ajallista vaihtelua mallinnetaan edelleen indeksisarjoilla, tässä tarkastelussa
omakotitaloliittymän latauskäyttöpaikkaa kohti asetetaan 13373 kWh:n vuosienergia
sekä rivi- ja kerrostaloliittymän latauskäyttöpaikkaa kohti 11249 kWh:n vuosienergia.
Kyseiset latausvuosienergiat sisältävät hajonnan osuuden ja sen takia muodostuvat mo-
ninkertaisiksi verrattuna sähköauton keskimääräiseen energian vuosikulutukseen.
Tässä luvussa tarkastellaan kotitalousliittymien pääsulakkeiden kuormitusasteen
suhteellista muutosta. Tavoitteena on siis saada arvio, kuinka monen kotitalousliittymän
kokoluokka täytyy suurentaa hitaan latauksen aiheuttaman huipputehon kasvun takia.
7.1. Omakotitaloliittymä
Sähköautojen latausta mallinnetaan noin joka toiselle omakotitaloliittymälle siten, että
yhden auton lataus 3 kW:n teholla ajoittuu huippukulutusajankohtaan. Kahden auton
samanaikaista latausta samalla omakotitaloliittymällä ei tutkita, koska todennäköisem-
min kahden auton taloudessa vähintään toinen autoista on polttomoottoriauto tarkastelu-
ajanjakson aikana. Toiseksi, omakotitalojen ulkopistorasiat on yleisesti kytketty samaan
16 ampeerin ryhmään, jolloin kahden auton samanaikainen lataus on mahdotonta. Tosin
tarkasteltavaan omakotitaloliittymäryhmään kuuluu myös paritaloliittymiä, joilla on
kaksi autoa samanaikaisesti latauksessa, mutta näiden liittymien koko on suurempi.
Laskennan mukaan omakotitalojen sähköliittymistä noin 2 % ylikuormittuu eli pää-
sulakkeiden läpi kulkeva virta on sulakkeita suurempi. Kyseinen osuus käsittää hieman
yli 300 omakotitaloliittymää.
Kuormituksen kasvaessa, jos pääsulakkeet eivät kestä normaalia kuormitusta, täytyy
liittymän kokoa kasvattaa suurempaan kokoluokkaan. Liittymisluokan suurentamista ei
7. LATAUKSEN VAIKUTUS SÄHKÖLIITTYMIEN KOKOON 45
välttämättä tarvita, jos auton latauksen pystyy siirtämään ajankohtaan, jolloin muu kulu-
tus on vähäisempää, esimerkiksi yö-aikaan. Etäluettavat sähkömittarit tarjoavat kulutta-
jille hyvän apuvälineen tutkia omaa sähkönkäyttöä tuntitasolla ja löytää näin muun mu-
assa sopiva ajankohta ladata autoa.
Kuvassa 7.1 on esitetty omakotitaloliittymien pääsulakkeen kuormitusasteen suh-
teellinen muutos liittymillä, joille on mallinnettu sähköauton latausta. Omakotitaloliit-
tymien kuormitusasteen suhteellinen muutos on keskimäärin 24 %.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0-10 %
10-20 %
20-30 %
30-40 %
40-50 %
50-60 %
60-70 %
70-80 %
80-90 %
90-100 %
Liittymien kuormitusasteen suhteellinen muutos
Liittymät Liittymät
Kuva 7.1. Latauksen vaikutus omakotitaloliittymille.
Kuvasta 7.1 havaitaan, että alle 50 % suhteellinen muutos omakotitaloliittymien
kuormitusasteessa on 62 %:lla omakotitaloliittymistä, joille on mallinnettu latausta. Ky-
seisistä liittymistä 16 %:lla kuormitusasteen suhteellinen muutos on vähintään 100 %.
Yleisesti liittymille, joiden kuormitusasteen suhteellinen muutos on vähintään 100 %,
yhteisiä asioita ovat 25 ampeerin pääsulakekoko ja se, että liittymän huipputeho on hy-
vin pieni ennen latausmallinnusta. Todennäköisesti kyseisten omakotitalojen lämmi-
tysmuotona on öljylämmitys tai kaukolämpö.
7.2. Rivi- ja kerrostaloliittymä
Rivi- ja kerrostaloyhtiöiden pysäköintialueet ovat hyvin erilaisia autopaikkamääriltään
ja sähköverkoiltaan. Näin ollen polttomoottorien esilämmitykseen tarkoitettujen ole-
massa olevien sähköverkkojen soveltuvuus sähköautojen lataukseen on tarkasteltava
tapauskohtaisesti.
Tässä työssä kiinteistöyhtiöiden sisäisiin sähköverkkoihin ei kuitenkaan kiinnitetä
huomiota, vaan lataus mallinnetaan perusskenaarion automäärien mukaan satunnaisesti
eri liittymille. Eli toisilla liittymillä ei ole latausta ollenkaan ja toisilla liittymillä on use-
7. LATAUKSEN VAIKUTUS SÄHKÖLIITTYMIEN KOKOON 46
an kymmenen auton lataus samanaikaisesti. Sähköautojen latausta mallinnetaan noin 85
%:lle rivitaloliittymistä ja noin 80 %:lle kerrostaloliittymistä.
Laskenta osoittaa, että rivi- ja kerrostaloliittymät on mitoitettu hyvin, sillä laskennan
mukaan ylikuormitusta aiheutuu alle 0,5 %:lle rivitaloliittymistä ja alle 1 %:lle kerrosta-
loliittymistä. Kyse on siis vain muutamista liittymistä. Oletettavasti kriittisimpiä kohtei-
ta ovat vanhat kerrostaloliittymät. Uudemmissa kerrostaloissa pystytään jakamaan
kuormitusta muun muassa kiuasristeilyllä, jos kuormitus nousee liittymän kestoisuusra-
jalle.
Kuvassa 7.2 on esitetty rivitaloliittymien pääsulakkeen kuormitusasteen suhteellinen
muutos liittymillä, joille on mallinnettu sähköauton latausta. Rivitaloliittymien kuormi-
tusasteen suhteellinen muutos on keskimäärin 35 %.
0
50
100
150
200
250
0-10 %
10-20 %
20-30 %
30-40 %
40-50 %
50-60 %
60-70 %
70-80 %
80-90 %
90-100 %
Liittymien kuormitusasteen suhteellinen muutos
Liittymät Liittymät
Kuva 7.2. Latauksen vaikutus rivitaloliittymille.
Kuvasta 7.2 havaitaan, että alle 50 %:n suhteellinen muutos rivitaloliittymien kuor-
mitusasteessa on 65 %:lla rivitaloliittymistä, joille on mallinnettu latausta. Kyseisistä
liittymistä 9 %:lla kuormitusasteen suhteellinen muutos on vähintään 100 %.
7. LATAUKSEN VAIKUTUS SÄHKÖLIITTYMIEN KOKOON 47
Kuvassa 7.3 on esitetty kerrostaloliittymien pääsulakkeen kuormitusasteen suhteel-
linen muutos liittymillä, joille on mallinnettu sähköauton latausta. Kerrostaloliittymien
kuormitusasteen suhteellinen muutos on keskimäärin 26 %.
0
100
200
300
400
500
600
0-10 %
10-20 %
20-30 %
30-40 %
40-50 %
50-60 %
60-70 %
70-80 %
80-90 %
90-100 %
Liittymien kuormitusasteen suhteellinen muutos
Liittymät Liittymät
Kuva 7.3. Latauksen vaikutus kerrostaloliittymille.
Kuvasta 7.3 havaitaan, että alle 50 %:n suhteellinen muutos kerrostaloliittymien
kuormitusasteessa on 83 %:lla kerrosliittymistä, joille on mallinnettu latausta. Kyseisis-
tä liittymistä 3 %:lla kuormitusasteen suhteellinen muutos on vähintään 100 %.
Kun katsotaan kaikkien kotitalousliittymien kuormitusasteita, ylikuormitusta tapah-
tuu laskennan mukaan noin 2 %:lla kaikista kotitalousliittymistä. Tämä osuus on pieni,
vaikka keskimääräinen kotitalousliittymien kuormitusasteen suhteellinen muutos on
merkittävä. Näin ollen kotitalousliittymien osuus kuormitusasteen välillä 70–100 % kas-
vaa huomattavasti.
48 48
8. YHTEENVETO
Sähköautoilla pyritään vähentämään öljyriippuvuutta ja kasvihuonekaasupäästöjä tielii-
kenteen osalta. Sähköautojen soveltuvuus jokapäiväiseen käyttöön on vielä täynnä haas-
teita, mutta yleisesti on vahva uskomus, että sähköautoilun tuleminen on tosiasia. Säh-
köajoneuvoilla on polttomoottoriajoneuvoon verrattuna useita etuja, mutta myös haas-
teita. Suurimmat haasteet liittyvät akkuteknologian kehitykseen ja riittävän latausinfra-
struktuurin rakentamiseen.
Suomessa latausinfrastruktuuri on olemassa melko laajasti valmiina polttomoottori-
en esilämmitysverkon muodossa hitaalle eli yksivaiheiselle lataukselle. Kotitalouksien
uskotaan olevan suosituin sähköautojen latauspaikka sekä alkuvaiheessa että tulevai-
suudessa. Omakotitaloalueilla latausmahdollisuus on erittäin laajasti valmiina, mutta
kiinteistöyhtiöiden pysäköintialueiden lämmitysverkostot tarvitsevat yleisesti muokka-
usta soveltuakseen latauskäyttöön. Puolinopea eli kolmivaiheinen lataus lyhentää la-
tausaikaa yleisesti muutamaan tuntiin, mutta sen käyttömahdollisuudet jäävät rajallisik-
si. Muutamia minuutteja kestävä pikalataus huoltoasematyyppisellä ratkaisulla on tule-
vaisuudessa välttämätön sähköautojen toimintasäteen kasvattamiseksi. Tämän työn tar-
kasteluissa keskityttiin ainoastaan hitaaseen lataukseen.
Tämän diplomityön tarkoitus oli tarkastella ladattavien sähköautojen, eli ladattavien
hybridien ja akkusähköautojen, vaikutuksia Tampereen Sähköverkko Oy:n kaupunki-
alueella sijaitsevalle sähkönjakeluverkolle vuosina 2010–2030. Koska latauksesta ei ole
olemassa laajamittaista käytännönkokemusta eikä mittaustietoja, tarkastelua varten teh-
tiin useita oletuksia ja arvioita, mikä aiheuttaa epävarmuutta tuloksiin. Työn lähtökoh-
daksi laadittiin kolme erilaista sähköautokannan kehitysennustetta Tampereen Sähkö-
verkko Oy:n verkkoalueella. Näistä perusskenaariolla kuvattiin odotettavissa olevaa ti-
lannetta. Hitaalla ja nopealla skenaariolla kuvattiin herkkyyttä perusskenaariolle.
Latauksesta aiheutuva sähkön siirron kasvun analysointi toteutettiin puhtaasti las-
kennallisesti jokaiselle skenaariolle. Tarkastelun mukaan sähkönsiirtokapasiteetin puo-
lesta ei ole luvassa ongelmia tarkasteluajanjakson aikana. Kun nopean skenaarion mu-
kainen latauskulutus lisätään vuotuiseen nykykulutukseen, kokonaissiirtomäärä (1900-
2000 GWh) voi jäädä jopa pienemmäksi kuin siirtomäärän huippu vuodelta 2006 ennen
taloudellista taantumaa. Työn ohella laadittiin myös Excel-sovellus, jolla verkkoyhtiö
voi arvioida ladattavista sähköautoista johtuvaa sähkön siirron kehitystä. Sovelluksen
laskenta perustuu kaavaan (3.1). Tätä työkalua verkkoyhtiö voi hyödyntää tulevaisuu-
dessa päivittämällä muuttujien arvot.
Latauskuormituksen ajallista vaihtelua kuvaavien kuormitusmallien määritystyö oli
käynnissä tämän työn kanssa samanaikaisesti ja näitä malleja saatiin tämän työn käyt-
8. YHTEENVETO 49
töön. Mallit täytyi kuitenkin muuttaa indeksisarjoiksi verkkotietojärjestelmää varten.
Verkostovaikutuksien laskennassa käytettiin keskiarvokäyrien käyrämuotoja. Niiden
energia-arvot vaihtelevat hieman, koska mallit on määritelty valtakunnallisella tasolla ja
tämän työn tutkimuskohteena oli kaupunkiverkko. Liittymätarkastelussa käytettiin mää-
riteltyjä 95 %:n luottamustasokäyriä sellaisenaan.
Tässä työssä oletettiin, että sähköautojen latauskuorma ei ole normaalijakautunut.
Tämä pitää paikkansa yksittäisten autojen latauksen osalta. Työn ollessa lähes valmis
paljastui, että jo suhteellisen pienillä asiakasmäärillä summajakaumat muistuttavat nor-
maalijakaumaa eli muuntopiiritasolla sähköautojen latauskuorman olisi voinut olettaa
normaalijakautuneeksi. Hajonnan huomiotta jättämisen ei katsota aiheuttavan virhettä
keskijänniteverkon laskentatuloksiin, mutta pienjänniteverkon tulokset ovat hieman op-
timistisia. Toisaalta yleiset näkemykset sähköautokannan kasvulle ovat muuttuneet työn
kirjoitusaikana maltillisemmiksi.
Sähköautojen latauksen mallinnus toteutettiin koko Tampereen Sähköverkko Oy:n
verkkoalueelle verkkotietojärjestelmän tietokantaan. Verkolle tehtiin yhteensä kolme
erilaista mallinnusta, joista verkostovaikutuksia varten tehtiin perus- ja nopean skenaa-
rion vuoden 2030 mukaiset mallinnukset. Hidas skenaario jätettiin tutkimatta, koska
perusskenaarion tulokset olivat maltillisia. Samasta syystä muiden skenaarioiden aikai-
semmat ajankohdat jätettiin tarkastelematta. Kolmas mallinnus tehtiin liittymätarkaste-
lua varten eri luottamustasolla.
Verkostolaskenta suoritettiin verkkotietojärjestelmän laskentasovelluksella ja tulok-
set poimittiin tietokannasta. Tulosten analysointi toteutettiin taulukkolaskentaohjelmal-
la. Tulokset esiteltiin pääasiassa suhteellisena muutoksena lähtötilanteeseen eli tilantee-
seen ennen sähköautojen latausmallinnusta. Työ sisälsi myös yksikohtaisempia tarkaste-
luja ja tuloksia, jotka jäivät verkkoyhtiön käyttöön.
Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että Tampereen Sähköverkko Oy on jo va-
rautunut hyvin tulevaan kuormituksen kasvuun kaupunkiverkkoalueellaan. Sähköauto-
jen hitaasta latauksesta ei ole luvassa mitään merkittäviä vaikutuksia keskijännitetasolla.
Mahdollisesti aiheutuvat käytännön ongelmat keskijänniteverkolla ovat ratkaistavissa
rengasyhteyksien jakorajojen muutoksella tai johtolähtöjen jakamisella. Pienjännitever-
kolla taas on todennäköistä, että tarkasteluajanjakson lopulla sähköautojen lataus aiheut-
taa pienessä määrin lähinnä paikallisia ylikuormitusongelmia jakelumuuntajilla ja pien-
jännitelähdöillä. Suurin riski on tiheään asutuilla kerrostaloalueilla sekä täydennysra-
kennuskohteissa.
Autojen lataus kasvattaa hieman verkon huipputehoa, koska lataushuippu ajoittuu
ajanhetkeen, jolloin muu kulutus on suurimmillaan. Kasvu jää pieneksi, koska autojen
latauksesta aiheutuva huipputehon osuus on marginaalinen muusta kuormituksesta ai-
heutuvaan huipputehoon verrattuna.
Pienjänniteverkolla on siis odotettavissa joitakin muuntajan vaihtoja ja verkon vah-
vistusta. Jakeluverkon komponenttien pitkän pitoajan takia uutta verkkoa rakentaessa ja
vanhaa verkkoa saneeratessa kannattaa varautua jo nyt sähköautojen latauksen aiheut-
tamaan lievään kuormituksen kasvuun. Erityistä huomiota täytyy kiinnittää verkon
8. YHTEENVETO 50
komponentteihin, joiden kuormitusaste on jo nyt suuri, kun tehdään verkon saneeraus-
suunnitelmia. Tarkasteluajanjakson jälkeen, jos sähköautoilu on lisääntynyt voimak-
kaasti, latauksen ja verkon älykkyys huolehtivat todennäköisesti verkon tasaisemmasta
kuormituksesta leikaten huippukuormitusta.
Latauksesta aiheutuva kotitalouksien sähköliittymien ylikuormitus jää marginaali-
seksi tarkasteluajanjakson aikana. Tarkastelun mukaan liittymän huippuvirta kasvaa
pääsulakkeen kestoisuutta suuremmaksi vain noin 2 %:lla kotitalouksien sähköliittymis-
tä, joista suurin osuus on sähkölämmitetyissä omakotitaloliittymissä. Keskimääräinen
suhteellinen muutos liittymien, joilla ladataan sähköautoa, kuormitusasteessa on kuiten-
kin merkittävä. Tämä osoittaa, että kotitalousliittymät on mitoitettu riittävästi.
Yleisesti voidaan todeta, että Tampereen Sähköverkko Oy voi toivottaa sähköautot
tervetulleeksi kaupunkikuvaan sähkönjakeluverkkonsa puolesta. Työn pohjalta verkko-
yhtiön kannattaisi tehdä samankaltainen tutkimus uudelleen tulevaisuudessa, mikäli
työssä käytettyihin oletuksiin ja arvioihin muodostuu oleellisia eroja käytännössä. Ai-
nakin kuormitusmallit tulevat hyvin todennäköisesti päivittymään tulevaisuudessa käy-
tännön kokemuksen ja mittaustiedon mukana.
51
LÄHTEET
[1] Aleklett, K., Höök, M., Jakobsson, K., Lardelli, M., Snowden, S., Söderbergh, B.
The Peak of the Oil Age. 2010, Energy Policy. 28 s.
[2] Kronström, K., Jansson, K., Järventausta, P., Rautiainen, A., Partanen, J., Pyr-
hönen, J., Honkapuro, S., Lassila, J., Kosonen, I., Kari, T. Sähköajoneuvot Suo-
messa – selvitys. 2009, Biomeri Oy. 92 s. + liitt. 38 s.
[3] Mikkola, J-P., Rautiainen, A., Mutanen, A. Sähköverkosta ladattavat autot – pe-
rusteet, nykytila ja kehitysnäkymät. Tampere 2009, Tampereen teknillinen yli-
opisto. 65 s. + liitt. 3 s.
[4] Toyota [WWW]. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://www.toyota.fi/cars/new_cars/prius/index.aspx
[5] Opel Ampera: Re-Think Mobility! [WWW]. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://www.opel-ampera.com/english/
[6] Karma by Fisker Automotive [WWW]. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://karma.fiskerautomotive.com/
[7] Fisker Karma [WWW]. Wikipedia. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fisker_Karma
[8] Mitsubishi Motors Japan [WWW]. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://www.mitsubishi-motors.com/special/ev/index.html
[9] Nissan LEAF Electric Car [WWW]. [viitattu: 18.1.2010] Saatavissa:
http://www.nissanusa.com/leaf-electric-car/index.jsp#/car/index
[10] The Electric Tesla Roadster [WWW]. [viitattu: 5.4.2011] Saatavissa:
http://www.teslamotors.com/roadster
[11] Piironen, P. Töpselisankari. Tuulilasi 47(2010)10, s. 62-69.
[12] Ajoneuvokantatilasto [WWW]. Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi. [viitattu:
28.1.2010] Saatavissa: http://www.ake.fi/AKE/Tilastot/Ajoneuvokanta/
[13] Karlberg, P. Nissan laddar med induktion. Tekniikka & Talous (2009)41, s.10.
52
[14] Abuelsamid, S. What does it take to charge a battery in 10 minutes? [verkkoar-
tikkeli]. AutoblogGreen. August 2007. [viitattu 7.1.2010]. Saatavissa:
http://green.autoblog.com/2007/08/17/abg-reader-question-what-does-it-take-to-
charge-a-battery-in-10/
[15] Vesa, J. Sähköautojen standardisoinnin tilannekatsaus [WWW]. SESKO. Kesä-
kuu 2009. [viitattu 9.1.2010]. Saatavissa:
http://www.sesko.fi/attachments/sk69/sahkoauto_standardointi.pdf
[16] Chargers and charging [WWW]. The Electropaedia. [viitattu 9.1.2010]. Saata-
vissa: http://www.mpoweruk.com/chargers.htm
[17] Karlberg, P. Universalkabel passar alla elbilar. Tekniikka & Talous (2009)41,
s.10.
[18] Alueelliset tunnusluvut [WWW]. Henkilöliikennetutkimus 04–05. [viitattu
22.2.2010]. Saatavissa: http://www.hlt.fi/tulokset/alueelliset_tunnusluvut.htm
[19] Kalenoja, H. TASE 2025 Liikenteen nykytila Tampereen seudulla. Tampere
2005, Tampereen teknillinen yliopisto. 35 s.
[20] Repo, S., Laaksonen, H., Mäki, K., Mäkinen, A., Järventausta, P. Hajautetun
sähköntuotannon vaikutukset keskijänniteverkossa. Tampere 2005, Tampereen
teknillinen yliopisto, Sähkövoimatekniikan laitos, Tutkimusraportti 2005:3. 144
s. + liitt. 34 s.
[21] Rautiainen, A., Repo, S., Järventausta, P., Mutanen, A. Statistical charging load
modelling of PHEVs in electricity distribution networks using National Travel
Survey data. Tampere 2010, Tampereen teknillinen yliopisto. 24 s. + liitt. 16 s.
[22] Rautiainen, A. Sähköpostikeskustelu 7.1.2011.
53
LIITTEET
Liite I: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio, perusskenaario
Liite II: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio, nopea skenaario
Liite III: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio liittymätarkastelussa
54
Liite I: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio, perusskenaario
Kuva L1.1. Sähköautojen latauksen mallinnusalgoritmi perusskenaariossa.
Käyttöpaikka-tunnus i = 1
i kuuluu luokkaan E?
Kulutus-ryhmä luokka A?
Kulutus-ryhmä luokka C?
Kulutus-ryhmä
luokka D1?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1600 kWh + OKT-käyrä
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1600 kWh + RT/KT-käyrä
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 11650 kWh + työpaikka-käyrä
Käyttöpaikka-tunnus i=i+1
i < suurin käyttöpaik-katunnus?
Stop
Ei
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Ei
Ei
Laskuri B parillinen?
Laskuri A parillinen?
Kyllä
Ei
Kulutus-ryhmä luokka B?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1100 kWh + RT/KT-käyrä
Kyllä
Ei
Laskuri C jaollinen 3:lla?
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Laskuri A = Laskuri A +1
Laskuri B = Laskuri B +1
Laskuri C = Laskuri C +1
Laskuri A = 0 Laskuri B = 0 Laskuri C = 0 Laskuri D = 0
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 304000 kWh + RT/KT-käyrä
Start
Kulutus-ryhmä
luokka D2?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 932 kWh + työpaikka-käyrä
Kyllä
Ei
Laskuri D jaollinen 3:lla?
Kyllä
Ei
Laskuri D = Laskuri D +1
55
Liite II: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio, nopea skenaario
Kuva L2.1. Sähköautojen latauksen mallinnusalgoritmi nopeassa skenaariossa.
Käyttöpaikka-tunnus i = 1
i kuuluu luokkaan E?
Kulutus-ryhmä luokka A?
Kulutus-ryhmä luokka C?
Kulutus-ryhmä
luokka D1?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1600 kWh + OKT-käyrä
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1600 kWh + RT/KT-käyrä
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 16776 kWh + työpaikka-käyrä
Käyttöpaikka-tunnus i=i+1
i < suurin käyttöpaik-katunnus?
Stop
Ei
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Ei
Ei
Laskuri B jaollinen 4:llä?
Laskuri A jaollinen 4:llä ?
Kyllä
Ei
Kulutus-ryhmä luokka B?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 1100 kWh + RT/KT-käyrä
Kyllä
Ei
Laskuri C jaollinen 2:lla?
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Laskuri A = Laskuri A +1
Laskuri B = Laskuri B +1
Laskuri C = Laskuri C +1
Laskuri A = 0 Laskuri B = 0 Laskuri C = 0 Laskuri D = 0
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 480000 kWh + RT/KT-käyrä
Start
Kulutus-ryhmä
luokka D2?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 932 kWh + työpaikka-käyrä
Kyllä
Ei
Laskuri D jaollinen 2:lla?
Kyllä
Ei
Laskuri D = Laskuri D +1
56
Liite III: Latauksen mallinnusalgoritmin vuokaavio liittymätarkaste-
lussa
Kuva L3.1. Sähköautojen latauksen mallinnusalgoritmi liittymätarkastelussa perusske-
naarion mukaan.
Käyttöpaikka-
tunnus i = 1
Kulutus-ryhmä luokka A?
Kulutus-ryhmä luokka C?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 13373 kWh + 95 %-OKT-käyrä
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 11249 kWh + 95 %-RT/KT-käyrä
Käyttöpaikka-tunnus i=i+1
i < suurin käyttöpaik-katunnus?
Stop
Ei
Kyllä
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Laskuri B parillinen?
Laskuri A parillinen?
Kyllä
Ei
Kulutus-ryhmä luokka B?
Lisää liittymälle käyttöpaikka ja sille 11249 kWh + 95 %-RT/KT-käyrä
Kyllä
Ei
Laskuri C jaollinen 3:lla?
Kyllä
Kyllä
Ei
Ei
Laskuri A = Laskuri A +1
Laskuri B = Laskuri B +1
Laskuri C = Laskuri C +1
Laskuri A = 0 Laskuri B = 0 Laskuri C = 0
Start