Suomen sähköverkon taajuus on 50 Hz. Maailmalla käytetään yleisesti joko 50 Hz tai 60 Hz.
Verkon taajuus vaihtelee jatkuvasti hieman kulutuksen ja tuotannon mukaan. Taajuuden pitäminen lähellä 50 Hz:n arvoa ja sähkön tuotannon sekä kulutuksen tasapainottaminen ovat keskeisiä sähköverkon toimivuuden kannalta.
Mitä taajuus tarkoittaa?
Hertsi (Hz) on taajuuden yksikkö ja tarkoittaa yhtä jaksoa sekunnissa. Suomessa sähköverkosta tuleva vaihtovirta vaihtaa suuntaa 50 kertaa sekunnissa. Yhden jakson kesto on 0,02 sekuntia, ja verkon jännitteen tehollisarvo on 230 V, huippuarvo 325 V.
Miksi verkossa käytetään taajuutta?
Vaihtovirran käyttö mahdollistaa jännitteen helpon muuttamisen muuntajalla, mikä vähentää siirtohäviöitä ja mahdollistaa pitkät siirtoetäisyydet sekä suuret sähköntuotantolaitokset. Tasavirran käyttö vaatisi monimutkaisempia järjestelmiä ja paikallisempaa tuotantoa. Vaihtovirta toimii myös suoraan generaattoreiden ja yksinkertaisten moottoreiden kanssa.
Miksi juuri 50 Hz?
50 Hz on standardi, johon laitteet ja järjestelmät on suunniteltu. Taajuuden muuttaminen olisi nykyjärjestelmässä erittäin hankalaa.
Taajuuden vaihtelut
Verkon taajuus kasvaa, jos tuotanto ylittää kulutuksen, ja laskee, jos kulutus on suurempaa kuin tuotanto. Siksi tuotannon ja kulutuksen tasapainottaminen on välttämätöntä. Hyvin tasapainotettu verkko takaa turvallisen ja tehokkaan sähkönjakelun, kun taas epätasapaino voi aiheuttaa katkoksia, virtapiikkejä ja jopa laitevaurioita.
Taajuuden säätely
Taajuutta säädellään tasapainottamalla tuotanto ja kulutus mahdollisimman tarkasti. Sähköä ei voida varastoida suuressa mittakaavassa, joten kaikki kulutettu sähkö tuotetaan käytännössä samanaikaisesti.
Sähkömarkkinat ennustavat kulutusta etukäteen, ja tuotanto mitoitetaan sen mukaan. Päiväaikaan kulutus on suurempaa kuin yöllä, ja kovilla pakkasilla lämmitys lisää kulutusta. Ennusteiden lisäksi Fingrid ylläpitää säätösähkömarkkinoita ja reservejä lyhyen aikavälin taajuuden hienosäätöön.
Miten kulutus ja tuotanto vaikuttavat taajuuteen?
Generaattoreiden liike-energia muuttuu sähköenergiaksi. Jos kulutus ylittää tuotannon, generaattorien pyörimisnopeus hidastuu, ja taajuus laskee. Jos taas tuotanto ylittää kulutuksen, pyörimisnopeus kasvaa ja taajuus nousee.
Vertaus pyöräilyyn
Ajat tasaista vauhtia tasaisella tiellä: kehosi muuntaa kemiallista energiaa liike-energiaksi. Vastatuuli (kulutus) hidastaa vauhtia, ellet lisää polkemista (tuotanto). Samalla tavalla verkossa tuotannon ja kulutuksen tasapaino pitää taajuuden vakaana.