Selvitys energian käytöstä osuuskunnan laitetilojen kaapeissa

English summary: In this article the cooperative describes how the open source software of the Cerbo GX central unit from Victron Electronics can be tuned to avoid excessive hysteresis of the cabinet radiator. By blocking heat leakages spotted by infrared camera equipment a considerable combined improvement can by achieved. Use of the infrared cameras is described in a companion article.

Nopea ja toimintavarma valokuituverkko on kestävään kehitykseen tähtäävän tietoyhteiskunnan tärkeimpiä infrarakenteita. Sähköinen tietoliikenne on kuitenkin riippuvaista sähkötuotannon laadusta ja sen toimintavarmuudesta.

Tykkylumikriisi vuonna 2020 paljasti, että luonnon ääri-ilmiöt uhkaavat sähkötuotannon luotettavuutta. Toista viikkoa jatkuneen kriisin aikana pitkät sähkökatkokset lamaannuttivat kyläverkkojen toiminnan. Pisin yhtäjaksoinen katkos oli Härmänkylän laitetilassa ja se kesti 35 tuntia. Tällöin kävi samalla myös ilmi, ettei sähkön siirtoyhtiö ollut tietoinen alueemme sähköisten palvelujen toimivuuden kannalta elintärkeän tietoliikenteen tarpeista. Saatoimme viestiä tarpeistamme, toivoen asukkaiden ensisijaisten viestintätarpeiden mukaista sähköverkon korjausjärjestystä.

Osuuskunta hankki sähkötoimintojen selvittämiseen soveltuvaa laitteistoa. Selvitysvaihe käynnistyi tehokkaasti syksyn alussa 2022. Victron Energy ja PylonTech -yhtiöiden valmistamat välineistöt soveltuvat mittauksien lisäksi, energian käytön tehostamiseen ja pitkäaikaiseen sähkön varastointiin.

Victronin laitteita käytetään yleisimmin aurinkosähköjärjestelmien rakenneosina. Tässä vaiheessa osuuskunta selvittää niiden käyttökelpoisuutta jatkuvan sähkön eli UPS:in yksikköinä. LiFePo4 litium-akuston energiatiheyden ominaisuudet ovat huomattavasti korkeammalla tasolla kuin lyijyakuilla. Hankitut laitteet nostivat varoaikaa kerralla 6 tunnista 30 tuntiin. Akuston elinkaari on pitkä. Se ylittää 10 vuoden rajan.

Entuudestaan kalliiden sähköhintojen kehitys häiriintyi kuluneen syksyn aikana. Pörssihinnat kasvoivat rajusti, välillä moninkertaisiksi. Osuuskunta keskitti huomiotaan energiaa säästäviin toimenpiteisiin. Taloudellinen energian käyttö vähentää samalla lämmitykseen ohjautuvan varasähkön tarvetta.

Paikansimme lainatun lämpökameran avulla laitekaapin vuotokohdat, jotka tukittiin akryylimassalla ja kumilistoilla. Kameran saa myös vuokrattua muutamalla kympillä lähimmästä rakennuskoneliikkeestä. Tämä on hyvin alkeellista toimintaa, joka kuitenkin aikaansai huomattavan energiakulutuksen muutoksen. Näitä toimenpiteitä kuvaamme yksityiskohtaisesti artikkelissa Laitekaapin laitevuotojen paikallistaminen.

Victronin Cerbo GX -ohjausyksikön ohjelmistoa kehitetään avoimen koodin periaatteiden pohjalta. Hollannissa toimiva yritys kehitti termostaattia muistuttavan toiminnallisuuden, jonka avulla ohjausyksikön releet ja siten lämpöpatteri (sekä kesäaikana tuuletin) ovat automaattisesti ohjattavissa lämpötilalukemien perusteella. Yhden asteen säätötarkkuus johti kuitenkin lämpöpatterin ylimääräiseen lämpenemiseen.

Ominaisuus, joka hidastaa muutoksiin reagoimista kutsutaan tekniikan kielellä hystereesiksi. Kaaviossa näkyy, että 1 celsiusasteen tarkkuudella säädetty kaappi lämpenee parhaimmillaan vielä kaksi astetta sen jälkeen, kun termostaattina toimiva rele on jo katkaissut lämpöpatterin sähkön:

Suomalaisen Ruuvi.com -yhtiön RuuviTag-anturi on lämpömittarin lisäksi ilmapuntari, kosteusmittari (ja liikeanturi). Osuuskunta viritteli Victronin ohjelmistoa niin, että se kykenee huomioimaan RuuviTagin herkät mittaukset. Ne toteutuvat 0.2 celsiusasteen tarkkuudella (laitteen valmistaja ilmoittaa, että RuuviTag Pro anturin mittaustarkkuus on +- 0.1 Celsiusastettta). Hystereesi-ilmiön välttämiseksi riittää kuitenkin anturin tarkka resoluutio, joka Pro-mallilla on jopa 0.01 Celsiusastetta. Lämpöpatterin herkempi säätö estää laitekaapin liiallisen lämpenemisen ja säästää siten sähkön kulutusta.

Näillä toimenpiteillä energian kulutus väheni dramaattisesti. Entistä tarkemmalla lämpömittauksella voitiin nimittäin vähentää kaapin liian suureksi kasvanutta lämpötilan vaihtelua. Karkeasti arvioiden, kaapin tiivistys ja termostaattiautomatiikka likimain puolittivat kaapin lämmitykseen käytetyn sähköenergian.

Tässä kohtaa maallikon kysymys kuuluu: Mitä tässä esitelty järjestelmä maksaa? Sitä on vaikea sanoa, sillä energiakriisin myötä hinnat kasvavat nopeasti. Jos vertailemme tässä testattua järjestelmää teollisuustason UPS:iin, niin teollisuus-UPS:in hinta näyttäisi olevan lyijyakuilla ainakin kaksi kertaa korkeampi kuin testatun järjestelmän hinta. Pitkäikäisillä Litium-akuilla toteutettuna hinta näyttäisi olevan vähintään neljä kertaa korkeampi.

Lisätietoa:
'Can Cerbo relay control values correspond to Ruuvi temperature resolution?' https://community.victronenergy.com/questions/174177/can-cerbo-relay-control-values-correspod-to-ruuvi.html