Muuntajien energiatehokkuus paranee edelleen direktiivin ohjauksessa

Muuntajien maahantuojat ja paikalliset valmistajat vastaavat siitä, että EU-markkinoille saatetaan vain ekosuunnitteludirektiivin täyttäviä laitteita. Vastuunsa on kuitenkin myös muuntajien asentajilla ja käyttäjillä. Nyt on aika varautua ensi kesänä kiristyviin vaatimuksiin.

Muuntajat ovat erittäin energiatehokkaita verrattuna melkeinpä mihin tahansa sähkölaitteeseen. Moni sähkömoottori pyörii alle 90 prosentin hyötysuhteella ja parhaimmat pääsevät 97 prosenttiin, kun taas muuntajan hyötysuhde nousee helposti yli 99 prosenttiin. Puhumattakaan siitä, että muuntajan käyttö itsessään parantaa sähkönsiirron hyötysuhdetta merkittävästi.

”Muuntajien hyötysuhdetta kannattaa silti parantaa edelleen, koska muuntajia on maailmalla niin valtava määrä. Pienikin parannus auttaa säästämään paljon energiaa. Siksi muuntajien energiatehokkuutta säädellään EU:n lisäksi muun muassa Yhdysvalloissa, Kiinassa, Japanissa, Meksikossa ja Intiassa”, sanoo tutkimusjohtaja Esa Virtanen Hitachi ABB Power Gridsiltä.

EU:ssa ekosuunnitteludirektiivi on ohjannut muuntajien energiatehokkuuden kehitystä vuodesta 2015 alkaen, jolloin tuli voimaan direktiivin ensimmäinen vaihe, Tier 1. Direktiiviin kirjattiin jo silloin toisen vaiheen eli Tier 2:n lisävaatimukset, ja ne astuvat voimaan vuoden 2021 heinäkuussa. Toiseen vaiheeseen tuli kuitenkin muutoksia viime keväänä.

”Muutokset tekevät direktiivin tulkinnasta erittäin vaikeaa, koska niitä ei ole kirjattu direktiiviin vaan ne on julkaistu erillisinä lisäyksinä ja liitteinä. Niinpä direktiiviä ja muutoksia on luettava rinnakkain”, Virtanen kertoo. Hitachi ABB Power Gridsin asiantuntijat perehtyivät muutoksiin viime keväänä, ja he ovat siitä alkaen kouluttaneet ja opastaneet asiakkaitaan.

”Jos esimeriksi tuulipuiston tai jakeluverkon muuntajahankinnat tulevat ajankohtaisiksi ensi vuoden puolivälissä, uudet vaatimukset on syytä ottaa jo nyt mukaan suunnitteluun ja tarjouspyyntöihin. Osa on noudattanut toisen vaiheen vaatimuksia jo pitkään, mutta heidänkin on otettava nyt huomioon toiseen vaiheeseen tulleet muutokset.”

Muuntajakaupoissa kannattaa olla tarkkana

Virtasen mukaan Hitachi ABB Power Gridsin asiantuntijat ehdottavat tarjouspyyntöihin direktiivin mukaisia korjauksia, jos niille huomataan tarve. He käyttävät myös kehittämäänsä työkalua, joka auttaa varmistamaan niin suunnittelun kuin testauksenkin aikana, että uudet muuntajat vastaavat määräyksiä. Tästä huolimatta Virtanen pitää yhä tärkeämpänä, että asiakasyrityksissä on asiantuntija, jonka vastuulla on seurata direktiivin vaatimuksia.

”Jos markkinoille tulisi esimerkiksi EU:n ulkopuolelta muuntaja, joka ei täytä direktiivin vaatimuksia, viranomaiset voisivat kieltää sen käytön vielä asennuksen jälkeenkin. Kustannukset nousevat äkkiä korkeiksi, jos esimerkiksi suuren tuulipuiston päämuuntaja osoittautuisi vaatimusten vastaiseksi juuri käyttöönoton kynnyksellä.”

On kuitenkin tilanteita, joissa asentaja tai käyttäjä voi hakea poikkeuslupaa muuntajalle, joka ei täytä toisen vaiheen vaatimuksia. Poikkeuslupaan voi johtaa esimerkiksi se, että muuntaja ei mahdu edellisen muuntajan jättämään tilaan vanhalla sähköasemalla tai että muuntaja on liian iso kuljetettavaksi sillan ali tai liian painava sillan päälle.

Toisen vaiheen vaatimuksia ei tarvitse noudattaa asennuksissa myöskään silloin, kun ensimmäisen vaiheen mukainen muuntaja on ostettu tukkukaupan tai vaikkapa sähköyhtiön varastoon ennen ensi vuoden heinäkuuta.

Monta reittiä energiatehokkuuden parantamiseen

Direktiivin toiseen vaiheeseen tulleet muutokset koskevat sisällöllisesti ennen kaikkea suuria tehomuuntajia. Näiden osalta hyötysuhdetta koskevat vaatimukset kiristyvät suurimmissa kokoluokissa. Häviöiden pieneminen Tier 1 ja Tier 2 välillä on kuitenkin suurinta keskikokoisissa muuntajissa (asetuksen termi) 50-3150 kVA < 36 kV, joista yleisemmin käytetään nimitystä jakelumuuntaja.

Muutoksilla varmistetaan lisäksi, että vaatimuksia ei voida kiertää korjaamalla vanha muuntaja uuden veroiseksi. Muuntajan on nimittäin ensi heinäkuusta alkaen täytettävä direktiivin vaatimukset, jos sen korjauksessa vaihdetaan sekä käämit että sydän.

Virtanen pitää merkittävänä myös muutosta, joka koskee suurtehomuuntajien jäähdytystä. Tähän asti hyötysuhdetta laskettaessa on huomioitu tyhjäkäyntihäviöihin liittyvä jäähdytys, mutta toisen vaiheen alkaessa laskelmiin on lisättävä myös kuormitushäviöihin liittyvä jäähdytys.

Direktiivi on ensimmäisestä vaiheesta alkaen jättänyt osan erikoismuuntajista sääntelyn ulkopuolelle sillä perusteella, että muuntajan häviöt eivät ole merkityksellisiä muihin saavutettuihin etuihin verrattuna. Näihin poikkeuksiin tuli toisen vaiheen muutoksissa tarkennuksia.

Vuonna 2023 tarkastellaan, miten toinen vaihe on toteutunut, ja harkitaan uusia rajoituksia. Virtanen pitää kiinnostavana muun muassa sitä, säilyttävätkö merituulipuistojen muuntajat ja muut offshore-muuntajat paikkansa erikoismuuntajien poikkeuslistalla. Hän itse osallistuu Cigren kansainväliseen työryhmään, jossa voimansiirtolaitteiden valmistajat, käyttäjät ja tutkijat jäsentävät näkemyksiään energiatehokkuuden vaatimuksista.

”Olemme pohtineet muun muassa sitä, miksi maatuulipuistot eivät ole poikkeuslistalla, kun ne tuottavat kuitenkin vihreää sähköä. Kiinnostavaa on myös se, että direktiivi keskittyy uusien laitteiden energiatehokkuuteen, vaikka myös käytössä olevien laitteiden energiatehokkuutta voitaisiin parantaa esimerkiksi alentamalla jäähdytyslaitteiden käynnistyslämpötilaa. Julkaisemme raporttimme ensi vuoden lopulla.”