Sähköajoneuvojen latauksen verkostovaikutukset Seiverkot Oy:n pienjänniteverkossa

Suomessa liikennesektori on merkittävä päästöjen aiheuttaja. Päästöjen vähentämiseksi Suomen ajoneuvokanta on voimakkaasti sähköistymässä. Valtioneuvoston asettamien tavoitteiden saavuttamiseksi sähköajoneuvojen määrän olisi vuonna 2030 oltava noin kymmenkertainen vuoden 2021 määrään verrattuna. Tätä tavoitetta tuetaan Suomen sekä EU:n määrittelemillä sääntelyillä ja tukitoimilla. Sähköajoneuvojen yleistyminen vaatii merkittävän määrän lisää latauspisteitä. Valtio on asettanut tavoitteeksi, että jokaisella sähköajoneuvolla olisi latauspaikka, jossa sitä voitaisiin ladata yön yli. Näiden tekijöiden summana onkin toden-näköistä, että lähes jokaisen ajoneuvon omistajan pysäköintipaikan läheisyydessä on lataus-piste ja lataustapahtumat tulevat painottumaan tällaisiin kotilatauspisteisiin. Tämä aiheuttaa haasteita sähköverkolle ja erityisesti pienjänniteverkkoon. Sähköverkkoyhtiö Seiverkot Oy on tiedostanut tilanteen ja antanut toimeksiannon tälle diplomityölle. Työn tavoitteena on selvittää lisääntyvän latausinfrastruktuurin vaikutuksia Sei-verkot Oy:n pienjänniteverkkoon ja määrittää latauspisteiden nykyhetken maksimimäärä verkon eri osissa. Lisäksi tavoitteena on löytää ongelmakohtia verkon siirtokyvyssä ja saada taustatietoa yhtiön verkostosuunnittelun tueksi. Seiverkot Oy on erityisen kiinnostunut sähköajoneuvojen latauksen aiheuttamista haasteista jakelumuuntajakapasiteettiin ja johtimien mitoitukseen liittyen. Selvitystyön tukemiseen käytetään työhön kuuluvan kyselytutkimuksen tulosten lisäksi nykyistä ja suunnitteilla olevaa aiheeseen liittyvää sääntelyä ja tukitoimia. Lisäksi hyödynnetään liikenteen sähköistymiseen ja latausasemiin liittyviä tilastoja sekä perehdytään latausasemien ominaisuuksiin. Tapaustutkimus toteutettiin Trimble NIS verkkotietojärjestelmällä. Tarkastelua varten valittiin kuusi kappaletta erityyppisiä Seiverkot Oy:n pienjänniteverkon muuntopiirejä. Näissä muuntopiireissä tutkittiin nykyhetken kuormitusta ja kuormitettavuutta latauspisteiden määrän kannalta sekä selvitettiin ensimmäisenä siirtokapasiteettia rajoittavat tekijät. Jokaisessa muuntopiirissä ensimmäisenä tehokapasiteettia rajoittava tekijä oli jakelumuuntajan kuormitettavuus. Verkon laajuisessa tarkastelussa haasteita oli erityisesti kokoluokilta 315 kVA ja alle. Verkon muut komponentit olivat pääsääntöisesti mitoitettu merkittävästi jakelu-muuntajia suuremmalle tehokapasiteetille. Lopuksi annettiin ohjeita Seiverkot Oy:n suunnittelutiimin tueksi.

In Finland, the transport sector is a major polluter. In order to reduce emissions, Finland's vehicle fleet is electrifying rapidly. In order to achieve the targets set by the Government, the number of electric vehicles in 2030 should be about ten times higher than in 2021. This goal is supported by regulations and subsidies defined by Finland and the EU. The proliferation of electric vehicles requires a significant number of additional charging points. The government has set a goal for every electric vehicle to have a charging station where it could be charged overnight. The sum of these factors makes it likely that there will be a charging point in the vicinity of almost every vehicle owner's parking space and charging operations will focus on such home charging points. This causes challenges for the electricity grid and especially for the low voltage grid. Distribution system operator Seiverkot Oy has been aware of the situation and has given an assignment for this master thesis. The aim of the work is to find out the effects of the in-creasing charging infrastructure on Seiverkot Oy's low-voltage network and to determine the current maximum number of charging points in different parts of the network. In addition, the goal is to find problem areas in network power capacity and gain background information to support the company’s network design. Seiverkot Oy is particularly interested in the challenges with distribution transformer capacity and the sizing of conductors caused by the charging of electric vehicles in connection. In addition to the results of the survey, the current and planned regulations and subsidies related to the topic will be used to support the study. In addition, statistics related to the electrification of traffic and charging stations are utilized and the characteristics of charging stations are examined. The case study was conducted using the Trimble network information system. Six different types of Seiverkot Oy's low-voltage network circuits were selected for review. In these circuits, the current load and load capacity in terms of the number of charging points were studied, and the factors limiting the transmission capacity were first investigated. The first factor limiting the power capacity in each circuit was the load capacity of the distribution transformer. In the network-wide analysis, there were challenges especially in size classes 315 kVA and below. The other components of the network were generally dimensioned for significantly higher power capacity than distribution transformers. Finally, instructions were given to support Seiverkot Oy's design team.