Avautuu uuteen välilehteen

Maapultien päälle asennettavat akkuvarastot — BESS-konttien perustukset

Akkuenergiavarasto (BESS – Battery Energy Storage System) on konttityyppisistä akkumoduuleista koostuva järjestelmä, joka varastoi sähköenergiaa myöhempää syöttöä verkkoon varten tai tuotannon ja kulutuksen vaihteluiden tasoittamiseksi. Konttien alla oleva, maaperään ruuvattava alusta mahdollistaa nopean asennuksen ilman betonitöitä, tarkan sijoittelun kontin kantavan ristikon mukaan sekä palautettavan asennuksen, joka voidaan poistaa jälkiä jättämättä projektin päätyttyä.

Mikä on akkuvarastointi ja miksi se on tärkeää?

BESS-hankkeet yleistyvät ympäri Eurooppaa — pienistä teollisuusalueiden kaupallisista asennuksista aurinkosähköä ja varastointia yhdistävien hybridihankkeiden kautta itsenäisiin järjestelmävarastoihin, joiden kapasiteetti on kymmeniä tai satoja megawattitunteja. Yhteisenä piirteenä on, että jokainen kontti (tyypillisesti 20″ tai 40″ ISO-kontti) painaa täysin varustettuna kymmeniä tonneja, ja sen paino siirtyy perustukseen kontin rungossa olevien useiden tarkasti määriteltyjen tukipisteiden kautta.

Toisin kuin aurinkopaneelitelineessä, jossa kuormitus jakautuu rakenteen koko pituudelle, BESS-kontin kuormitus keskittyy muutamaan pisteeseen — tyypillisesti neljään tai kahdeksaan tukijalkaan. Perustuksen on siksi täytettävä kaksi ehtoa samanaikaisesti: riittävä pistekuormituskestävyys ja tarkka tasaisuus sen toleranssin rajoissa, jonka kontin valmistaja määrää paneelien, jäähdytysjärjestelmän ja palontorjuntajärjestelmien oikeaa asennusta varten.

Miksi maapultit akkuvarastoihin?

Toteutuksen nopeus. Betoniperusta vaatii kovettumiseen tarvittavan teknisen tauon (yleensä 21–28 päivää), ennen kuin se kestää täyden kuormituksen. Maakiinnike kestää kuormitusta heti asennuksen jälkeen — kontti voidaan asentaa samana päivänä.

Tarkka dokumentaatio kantavuudesta. Telematiikkayksikkö tallentaa vääntömomentin ja syvyyden kehityksen jokaisen ruuvin osalta. Tämä tallenne toimii perustana sekä rakennesuunnittelijalle että vakuutusyhtiölle — kun investointi on suuruusluokkaa muutamasta miljoonasta useisiin kymmeniin miljooniin kruunuun yhtä BESS-lohkoa kohti, perustuksen todistettavissa oleva kantavuus on tärkeä osa due diligence -prosessia.

Käännettävyys. Monet BESS-hankkeet toteutetaan tontilla, joiden vuokra-aika on rajoitettu (15–25 vuotta), tai maatalousmaalla, jossa sijoittaja takaa tontin palauttamisen alkuperäiseen kuntoon. Maaputket voidaan käytön päätyttyä ruuvata irti jälkiä jättämättä — betoni on puolestaan purettava ja kuljetettava pois.

Säästä riippumattomuus. Betonointi on herkkä lämpötilan ja sateen vaikutuksille. Poraus tapahtuu sääolosuhteista riippumatta koneen normaalin käyttölämpötila-alueen puitteissa.

Työskentely epätasaisella tai tiivistyneellä maaperällä. BESS-kontit sijoitetaan usein olemassa olevien teollisuusalueiden reunoille tai aiemmin käytettyille alueille, joilla maaperän tasalaatuisuutta ei voida taata. Telemetrialla suoritettu koeporaus paljastaa nopeasti, onko ruuvin pituutta tai halkaisijaa tarpeen säätää tietyssä kohdassa.

BESS-konttien kuormituksen erityispiirteet

Toisin kuin aurinkosähköjärjestelmän rakenteessa, BESS-kontin tapauksessa on otettava huomioon kuormitus, jonka kontin valmistaja ilmoittaa teknisessä dokumentaatiossa — yleensä voimana yksittäiselle tukijalalle, joka koostuu omapainosta, käyttökuormituksen ja ilmastollisen kuormituksen (tuuli tai mahdollisesti kontin katolla oleva lumi) summan.

Rakennesuunnittelijan on varmistettava, että:

  • Ruuvien sijoittelu vastaa tarkasti kontin kantavaa ruudukkoa (yleensä 4–8 pistettä tyypistä ja valmistajasta riippuen)
  • Ruuvin tukipää (teräslevy tai UNP/IPE-profiili) jakaa pistekuormituksen tasaisesti ruuviin
  • Yksittäisten pisteiden välinen tasaisuusvälys vastaa kontin valmistajan vaatimusta (tyypillisesti muutaman millimetrin luokkaa kontin pituuden suhteen)
  • Ruuvia on mitoitettu myös vaakasuuntaisen kuormituksen (kontin sivuseinään kohdistuva tuuli) varalta, ei pelkästään pystysuuntaisen kuormituksen varalta

Alueilla, joilla maanjäristysriski on kohonnut (erityisesti Etelä-Euroopassa), kuormitusta on täydennettävä Eurocode 8:n mukaisella arvioinnilla — yksityiskohdista päättää paikallinen rakennesuunnittelija kansallisen liitteen mukaisesti.

BESS-järjestelmän perustuksen asennusohjeet — vaihe vaiheelta

  1. Geotekninen tutkimus ja pistekuormitusten määrittäminen. Kontin teknisen tiedotteen ja alueen geoteknisen tutkimuksen perusteella rakennesuunnittelija määrittää kunkin kiinnityskohdan tarvittavan kantavuuden sekä ruuvin pituuden ja halkaisijan.
  2. Sijoitteluehdotus kantavan ruudukon mukaisesti. Ruuvien sijoittelun on vastattava tarkasti kontin jalkoja — jo muutaman senttimetrin poikkeama voi estää asennuksen. Merkinnät suorittaa maanmittaaja.
  3. Koeporaaminen ja vääntömomentin tarkistus. Ensimmäiset ruuvit porataan koekokoonpanona. Koneen telematiikkayksikkö tallentaa vääntömomentin ja syvyyden välisen suhteen – jos maaperän profiili vastaa tutkimuksen ennusteita, koko kokoonpanon poraamista jatketaan.
  4. Koko kokoonpanon poraus telemetrian tallennuksen kera. Jokainen ruuvi porataan määrättyyn syvyyteen tarkistamalla sen pystysuoruus (suunnitelman mukainen suurin sallittu poikkeama). Jokaisesta pisteestä tehty telemetrinen mittaus tallennetaan osaksi rakennusdokumentaatiota.
  5. Kantopäiden asennus ja tasaisuuden tarkastus. Ruuvien päälle asennetaan tukipäät tai teräsprofiilit, ja geodeetti tarkistaa koko rakenteen tasaisuuden kontin valmistajan määrittelemien toleranssien puitteissa. Hyväksynnän jälkeen kontti voidaan asentaa paikalleen.

Glentorin akkuvarastointimallien vertailu

ParametriA70B80C65
Vääntömomentti7 000 Nm8 000 Nm8 500 Nm
Ruuvin enimmäispituus2,4 m2,5 m3,5 m
Koneen paino1 700 kg2 480 kg3 050–3 250 kg
Hydraulinen vasara❌ Ei❌ Ei✅ 900 J
PerustustyyppiEtupääEtupääSivusuuntainen
SopiiPieni kaupallinen BESS, lisätallennustilaKeskikokoiset teolliset BESS-järjestelmätSuurikokoiset järjestelmätallennusratkaisut

Kumpi on halvempaa? Kustannuserien vertailu

A70 Se sopii pienempiin kaupallisiin asennuksiin — tyypillisesti 1–4 konttia teollisuusalueella tai yhdistettynä pienempään aurinkovoimalaan.

B80 sopii keskikokoisille BESS-lohkoille tavallisessa maaperässä, jossa tarvitaan suurempaa vääntömomenttia kuin A70:llä, mutta maasto ei vaadi iskuvasaraa.

C65 on ensisijainen valinta laajoille järjestelmätallennustiloille, joissa on kymmeniä kontteja — sivuttaissyöttö helpottaa työskentelyä tiheästi järjestetyissä riveissä, ja MTB36-hydraulivasara selviää myös tiivistyneestä tai kivisestä maaperästä, jotka ovat yleisiä entisillä teollisuusalueilla (brownfield-alueilla).

Tapaustutkimus: BESS-yksikkö hybridi-aurinkovoimalahankkeessa

Sijoittaja suunnitteli täydentävänsä nykyistä aurinkovoimalaa akkuvarastolla, jonka kapasiteetti olisi suuruusluokkaa MWh, ja joka sijoitettaisiin viereiselle tontille, josta oli solmittu viisitoistavuotinen vuokrasopimus. Vuokranantajan ehto oli, että tontti palautetaan alkuperäiseen kuntoonsa vuokrasopimuksen päätyttyä — betoniperusta olisi vaikeuttanut tämän ehdon täyttämistä.

Geotekninen tutkimus vahvisti, että maaperä on kohtalaisen tiivistynyttä savi-hiekka-maata, joka soveltuu tavanomaiseen poraukseen. Toteutusryhmä otti käyttöön B80-koneen, porasi koeporausjoukon paikan päällä ensimmäisenä päivänä ja vertasi mitattua vääntömomenttia rakennesuunnittelijan laskelmiin. Yhteensopivuuden vahvistamisen jälkeen asennettiin koko kokoonpano, mukaan lukien konttien kantavat teräskehykset.

Koko perustuksen rakentaminen (poraus + tukipäiden asennus) saatiin valmiiksi muutamassa päivässä ilman betonin kovettumiseen tarvittavaa teknistä taukoa — kontit voitiin asentaa heti, kun työ oli valmis ja tasaisuus tarkastettu. Jokaisen ruuvin telemetrinen tallenne toimi perustana käyttöönottotarkastukselle sekä osana investoinnin vakuutusasiakirjoja.

Betoni vs. maakiinnikkeet BESS-järjestelmään — vertailu

KriteeriBetoniperustaMaakiinnityspultit
ToteutusaikaViikot (mukaan lukien tekninen tauko)Päivät
Säästä riippuvaisuusKorkea (lämpötila, sademäärä)Alhainen
KäännettävyysPurkutyöt, raivausjätteiden poisvientiRuuvien irrottaminen jälkiä jättämättä
KantavuusasiakirjatStaattinen laskelma ilman suoraa kenttätarkastustaKunkin pisteen vääntömomentin telemetrinen tallenne
Soveltuvuus vuokratontteihinRajoitettu (kunnostus tarpeen)Korkea
Työt tiivistetyllä/brownfield-alueellaVanhojen rakenteiden purkaminen on välttämätöntäMahdollisuus DTH-esiporaukseen tai C65-vasaraan

Usein kysyttyjä kysymyksiä

Mistä jatkaa

BESS-järjestelmien perustamista koskeva normistokehys — Eurokoodi 7, EN 1990 ja EU:n paloturvallisuusmääräykset: Akkuvarastojen perustamista koskevat eurooppalaiset standardit

Maakiinnikkeiden ja betonin yleinen vertailu: Maakiinnikkeet vs. betoni

Akkuvarastot täydentävät usein aurinkosähköhankkeita: Maaporuilla varustetut aurinkovoimalat