LEMENE -Lempäälän energiayhteisö
LEMENE on vuonna 2019 valmistunut omavarainen energiajärjestelmä Lempäälän Marjamäessä. Hanke oli yksi TEM:n uuden teknologian kärkihankkeista ja Suomen mittakaavassa ainutlaatuinen kokonaisuus. LEMENE on uusiutuvia energiamuotoja hyödyntävä järjestelmäkokonaisuus, joka toimii itsenäisesti. Pystymme tarvittaessa irtautumaan itsenäiseksi sähköverkoksi ilman sähkökatkoa.
Lemene järjestelmä
Alueeseen kuuluu kuusi sähköasemaa, jotka muodostavat rengasverkon. Järjestelmä koostuu aurinkovoimaloista, kaasumoottoreista, sähkö- ja kaukolämpöakustoista sekä polttokennoista. Koko energiajärjestelmää ohjaa mikroverkkojärjestelmä, joka kykenee ennustamaan ja optimoimaan tuotantoa huomioiden olosuhteet ja säätelemään kulutusta.
LEMENE-energiajärjestelmä on rakennettu kestävästi tulevaisuuden näkymiä seuraten ja järjestelmään on integroitavissa uusia tuotantoyksiköitä ja -muotoja sekä kulutusta. LEMENE:n tavoitteena on varmistaa alueen energiahuolto ja toimia hajautetun, uusiutuvan energiatuotannon edelläkävijänä. Mukana kehitystyössä ovat olleet alueen korkeakoulut ja yliopistot.
Virtuaalivoimalaitosratkaisu yhdistää eri tuotantomuotoja yhdeksi kokonaisuudeksi
Kokonaisuus pystyy varastoimaan energiaa ennakoivasti myöhempää käyttöä varten: sähköä akustoihin ja lämpöä kaukolämpöakkuun. Osallistumme pohjoismaisille sähkömarkkinoille. Sen mahdollistaa virtuaalivoimalaitosratkaisu, joka yhdistää eri tuotantomuotoja yhdeksi kokonaisuudeksi. Virtuaalivoimalaitosratkaisu mahdollistaa automaattisen markkinoille osallistumisen. Olemme myös tukemassa laaja-alaisesti valtakunnan sähköverkkoa osallistuen kaikkiin Suomessa olemassa oleviin sähkön reservimarkkinoihin.
Mikroverkko-ohjain
Mikroverkko-ohjain (MGC) toimii sähkön ja lämmöntuotannon ohjaus- ja optimointijärjestelmänä ohjaten LEMENE-mikroverkon tuotantoyksiköitä. Mikroverkko-ohjain ennustaa uusiutuvan energian tuotantoa (aurinkoenergia), sekä sähkön- ja kaukolämmönkulutusta. Lisäksi järjestelmälle annetaan ennuste sähkömarkkinan seuraavan päivän hinnoista. Näiden perusteella lasketaan millä tuotantomuodolla kaukolämpöä on kannattavin tuottaa. Jäljelle jäävä kapasiteetti tarjotaan kansallisille reservimarkkinoille, joiden tarkoituksena on tukea sähköverkon kulutuksen ja tuotannon tasapainoa. Järjestelmän operointi ja tiedonvaihto sähkömarkkinoiden kanssa tapahtuu automaattisesti.
Aurinkovoimalat
Kahden aurinkovoimalamme yhteenlaskettu nimellisteho on 4 MWp ja vuositasolla tuotanto on noin 3,5 GWh uusiutuvaa energiaa. Aurinkopaneeleja on yhteensä reilut 13 200 kappaletta. Aurinkovoimalat käyttöönotettiin ensimmäisenä LEMENE energiajärjestelmässä loppukesästä 2019 ja ne olivat ensimmäisiä tämän kokoluokan aurinkovoimaloita Suomessa.
Sähkön ja lämmön yhteistuotanto
Kaasumoottoreita käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotantoon. LEMENE:n kaasumoottoreiden yhteenlaskettu teho on 8,1 MW ja kaasumoottoreita on yhteensä kuusi kappaletta. Kaasumoottoreiden polttoaineena käytetään bio- tai maakaasua. Kaasumoottoreiden generaattoreilla tuotetaan sähköä ja moottoreiden tuottamaa lämpöenergiaa käytetään kaukolämpöverkossa. Kaasumoottorien ohjaus tapahtuu älykkään mikroverkkojärjestelmän kautta. Kaasumoottorit osallistuvat myös reservimarkkinoille.
Älykäs sähköverkko ja sähköakusto
Tärkeä osa LEMENE energiajärjestelmää on sähkön laadun ja saatavuuden varmistaminen uusiutuvan energian tuotannon vaihdellessa. Keskeisenä järjestelmän osana toimii 4MW:n sähköakusto, joka on muun muassa mukana turvaamassa aurinkopaneelikentän hetkelliset tehomuutokset. Akustolla osallistutaan reservimarkkinoille, joilla tuotetaan kansallisen sähköverkon tuotannon ja kulutuksen tasapainoa. Monipuolisuutensa ja nopeutensa takia, sähköakut ovat keskeinen osa mikroverkon hallintaa.
Käytettävyyden maksimoimiseksi Keskijänniteverkko on rakennettu rengasverkoksi. Verkon älykäs suojausjärjestelmä on toteutettu suojareleillä, jolloin mahdollisten vikojen paikallistaminen ja selvittäminen hoituu nopeasti ja luotettavasti.
Järjestelmä toimii pääasiassa julkisen sähköverkon osana, mutta tarvittaessa se voi toimia myös kantaverkon tehotasapainon hallintaa tukevana reservijärjestelmänä tai itsenäisenä saarekeverkkona. Tämän mahdollistavat sähköakustot ja mikroverkon hallinnassa sovellettavat automaatioratkaisut.
Polttokennot
Polttokennot ovat sähkökemiallisia laitteita, jotka käyttävät polttoaineenaan vetyä. Energiatehokkaita ja vähäpäästöisiä polttokennoja voi käyttää hajautetun sähkön- ja lämmöntuotannon järjestelmiin. Lempäälässä uuden sukupolven polttokennoja on otettu tuotantokäyttöön ensimmäistä kertaa Suomessa. Marjamäen älyverkkoon on integroitu kaksi sähkön ja lämmön yhteistuotantoa (CHP) soveltavaa polttokennojärjestelmää, joiden keskiössä ovat uuden sukupolven kiinteäoksidipolttokennot. Kahden erillisen kennon kokonaisteho on 130 kW.
Kanssamme LEMENE energiajärjestelmää olivat rakentamassa:
