Tulevaisuuden sähköverkon kehitys : tietotekniset ratkaisut energian internetissä

Abstract

Maapalloa kuormittavien päästöjen vähentämiseksi energian tuotannossa on alettu hyödyntää uusiutuvia energianlähteitä. Tämä energiamurros sekä sähköistyminen vaativat sähköverkolta uudenlaista joustavuutta. Energiamurroksen ja sähköistymisen ratkaisuksi on esitetty älysähköverkkoa, joka ei kuitenkaan huomio täysin tietotekniikan potentiaalia. Energian internet -käsite kuvaa tietotekniikan yhdistämistä energiaverkkoon kokonaisvaltaisesti. Uudesta energiaverkosta käytetään useita muitakin termejä, joita kaikkia kuitenkin yhdistää informaatioteknologian (IT) hyödyntäminen ja monikerroksinen rakenne. Tietotekniikalla voidaan parantaa energiaverkon hallintaa ja kehittää kokonaan uusia markkinamekanismeja. Tämä tutkielma tarkasteli tulevaisuuden sähköverkkoa energian internetin näkökulmasta sekä siinä tarvittavaa tietotekniikkaa. Tutkielma toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jonka lähdemateriaali rajattiin aluksi informaatioteknologia-alan tutkimukseen ja laajennettiin tarvittaessa käsiteltävien aiheiden tarkentamiseksi. Tulokset osoittivat, että monia energian internetin esittämiä sähköverkkoratkaisuja on alettu hyödyntämään, vaikka termi(t) ei ole noussut laajaan käyttöön. Ratkaisuilla on merkittävää potentiaalia parantaa sähköverkon tehokkuutta ja joustavuutta. Tutkielmassa havaittiin energian internetin tiedonsiirron pohjautuvan olemassa oleviin tietoverkkoihin. Lisäksi se hyödyntää IT-alan kehitystä, joten alan innovaatiot edistävät myös sähköverkon kehitystä. Kysyntä-tarjontajouston hallinta nousee avainasemaan tulevaisuudessa ja algoritmeilla on ratkaiseva rooli tuotannon optimointiongelman ratkaisussa. Eräs esiin nouseva ratkaisu ongelmaan on virtuaalinen voimalaitos. IT-teknologian kustannusten alenemisen myötä energian internetin ratkaisut voivat yleistyä. Alan tutkimus kaipaakin lisää näkyvyyttä ja yrityksille kannustimia innovoida uusia ratkaisuja.

In order to reduce emissions that pollute the Earth, renewable energy sources have been utilized increasingly in energy production. The smart grid has been proposed as a solution to the energy transition and electrification; however it does not fully exploit the potential of information technology (IT). The concept of the Energy internet or Internet of Energy (IoE) describes the holistic integration of information technology into the energy grid. Various terms are used to describe this new energy network which all include utilization of IT and a multi-layered structure. IT has the potential to enhance the management of the power grid and to develop entirely new market mechanisms. This thesis examined the future electricity grid from the perspective of the energy internet and the information technology it will use. The thesis was conducted as a literature review, initially focusing on research in the field of information technology and then expanding to address specific topics as needed. The results indicated that many solutions proposed by the Energy Internet have been implemented in the electricity grid, although the term(s) itself has not gained widespread usage. These solutions have significant potential to improve the efficiency and flexibility of the electricity grid. The data transmission of the Energy Internet is based on existing data networks. IoE leverages developments in the IT sector, thereby promoting the advancement of the electricity grid. Managing demand-supply flexibility will become a key issue in the future and algorithms will play a crucial role in solving the generation optimization problem. One emerging solution to this problem is a virtual power plant. As the cost of information technology falls, Energy Internet solutions could become more widespread. Research in this area needs more visibility and incentives for companies to innovate new solutions.