Väitös sähköverkkojen ja suurjännitetekniikan alalta, DI Jussi Ekström
Väitöksen nimi on “Statistical Methods for Variable Renewable Energy Generation Modelling”
Map © OpenStreetMap. Some rights reserved.
Yksi merkittävä keino ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi on fossiilisiin polttoaineisiin perustuvan energiantuotannon korvaaminen CO2-vapailla tuotantomuodoilla. Sähköntuotannossa tällaisia tuotantomuotoja ovat mm. vesivoima, ydinvoima sekä vaihtelevat uusiutuvat energianlähteet kuten tuuli- ja aurinkoenergia. Suuri vaihtelevan energiantuotannon määrä voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia voimajärjestelmille, sillä se lisää myös tehotuotannon vaihteluita. Jotta voimajärjestelmän luotettava toiminta voidaan taata myös suuremmilla vaihtelevan energiantuotannon määrillä, pitää vaihtelevan uusiutuvan tuotannon käyttäytymistä pystyä ymmärtämään ja mallintamaan tarkasti niin lyhyellä kuin pitkällä aikavälillä.
Tässä työssä kehitettiin tilastollisia menetelmiä tuuli- ja aurinkoenergian tuotannon mallinnukseen uusissa tuotantokohteissa, joista ei ole saatavilla mittauksia. Mallinnusmenetelmiä kehitettiin uusille tuulipuistoille, uusille aurinkoenergian tuotantolaitoksille (sisältäen myös kuluttajien PV-paneelit) sekä näiden kahden tuotantotyypin samanaikaiseen yhteismallinnukseen. Lisäksi työssä kehitettiin menetelmä tuulen suunnan tilastolliseen mallinnukseen uusissa tuulipuistoissa sekä menetelmä muuttuvan tuulituotantokapasiteetin mallinnukseen suuremmilla maantieteellisillä alueilla kuten Pohjoismaissa. Mallinnusmenetelmien kehityksen lisäksi työssä määritettiin tuotantolaitosten maantieteellisen hajautuksen vaikutuksia tuuli- ja aurinkoenergian kokonaistuotantoon ja sen vaihteluihin.
Kehitetyt menetelmät mahdollistavat uusien tuulipuistojen ja aurinkoenergian tuotantolaitosten tuotannon vaihteluiden ja nopeiden tehomuutosten mallinnuksen, ja siten myös niiden voimajärjestelmävaikutusten arvioinnin. Tämä puolestaan mahdollistaa tehokkaamman investointien kohdentamisen tuuli- ja aurinkoenergiaan liittyen, ja siten myös näiden tuotantomuotojen laajamittaisen käyttöönoton energiajärjestelmissä.
Vastaväittäjänä toimii professori Peter Schegner, Technische Universität Dresden (TU Dresden), Saksa.
Kustoksena on professori Matti Lehtonen Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, sähkötekniikan ja automaation laitokselta.
Väitöksen verkkosivu
Väitöstiedote (pdf.)
Väittelijän yhteystiedot: Jussi Ekström, jussi.ekstrom@aalto.fi