sisällön esikatselussa tai sisältösivulla.
Miten huoneilman laatua mittaamalla voitaisiin ohjata ilmanvaihtoa ja säästää energiaa kodeissa? Miten tekoälyä voitaisiin hyödyntää asuintalojen aurinkopaneelien käytössä ja tuoton ennustamisessa? Voisiko lämpöpumppuja ohjata sähkön hintatietojen perusteella?
Muun muassa näitä asioita selvitettiin Sitran talvella rahoittamissa kokeiluissa. Sitra tarjosi loppusyksystä apua energiansäästöön rahoittamalla kahdeksaa dataa hyödyntävää pilottia. Pilottien tavoitteena oli vauhdittaa tuotteita ja palveluja, jotka auttavat etenkin pieniä energiankäyttäjiä, kuten kotitalouksia, pienyrityksiä ja taloyhtiöitä säästämään sähköä tai lämpöä.
Data auttaa energiansäästössä
Joulukuussa käynnistyneet pilotit tutkivat datan hyödyntämistä energiansäästössä ja kulutushuippujen tasaamisessa eli energiankulutuksen suuntaamisessa pois korkeimman kysynnän tunneilta.
Pilotit osoittivat, että avoimista datalähteistä Avoin data Data, jota kuka tahansa voi vapaasti käyttää ja jaella. Avaa termisivu Avoin data voidaan melko pienellä vaivalla tuottaa uudenlaisia mobiilisovelluksia ja pilvipalveluita. Näillä palveluilla voidaan ohjata kotitalouksien laitteita ja lämmitystä energiatilanteen mukaisesti sekä auttaa kuluttajaa tekemään fiksuja ja joustavia energiankulutuksen päätöksiä arjessa.
Suomen energia-ala tuottaa korkealaatuista avointa dataa, ja tämä teki palvelujen rakentamisesta kokeiluissa verrattain vaivatonta ja nopeaa. Sähköverkko on huomattavan älykästä, kun sitä vertaa muihin Euroopan maihin tai Yhdysvaltoihin. Älykkäiden sähköverkkojen automaatio ja tietoliikenneteknologiat tarjoavat tarkkaa tietoa sähkön käytöstä kuluttajille ja sähköyhtiöille. Toisaalta piloteissa havaittiin useiden energianmyyjien innovaatiokyvyissä puutteita.
Sitra arvioi, että kiinnostavimpia ratkaisuja tarjosivat kolme pilottia: Loopshoren, Kapacity.ion ja Turun ammattikorkeakoulun hankkeet. Ne onnistuivat lyhyessä ajassa kokeilemaan tuoteideaansa ja saamaan alustavia mutta lupaavia mittaustuloksia datalähtöisistä ratkaisuistaan.
Loopshore: Kiinteistöjen ilmanvaihdon tehon optimointia datan avulla
Sisäilmanlaadun olosuhdesensoreita kehittävän tamperelaisen Loopshoren pilotissa rakennuksen energiankulutukseen haettiin säästöjä ilmanvaihdon tehoa optimoimalla. Tällöin lämmintä ilmaa ei tarvitsisi suotta puhaltaa taivaan tuuliin. Ilmanvaihto kuluttaa runsaasti energiaa.
Pilottikohteina olivat sairaala ja omakotitalo.
Mikä oli datan rooli ratkaisussa?
Energiaoptimointi perustuu reaaliaikaiseen tietoon ja jatkuvalla mittauksella saatavaan dataan. Pilotissa hyödynnettiin olosuhdesensoreita uudella tavalla osana koko rakennuksen energiansäästöä. Sensorit mittasivat huoneilmasta esimerkiksi hiilidioksidipitoisuutta, lämpötilaa ja suhteellista ilmankosteutta.
Mittausten perusteella yhdessä pilottikohteessa voitiin pudottaa ilmanvaihtoa yli 50 prosenttia ilman että asumisolosuhteet ja -terveys vaarantuivat.
Mittausten perusteella ilmanvaihtoa voitiin pudottaa yli 50 prosenttia ilman että asumisolosuhteet ja -terveys vaarantuivat.
Pilotissa huomattiin myös, että rakennusten automaation tiedonvaihdon rajapintoja tulisi avata ja helpottaa eri järjestelmien sovittamista yhteen, kertoi Loopshoren perustajiin kuuluva Janne Edgren. Datan liikkumiselle on yhä esteitä. Esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmien laitetoimittajat saattoivat suojata rajoituksilla omaa liiketoimintaansa, mikä hidastaa uusien ratkaisujen ja yhteistyöverkostojen syntymistä.
– Pilottien avulla saimme tärkeää faktaa siitä, että kerätyn datan avulla voi oikeasti syntyä säästöä ja energiaoptimoinnin parissa kannattaa jatkaa, yritys kuvasi.
Kapacity.io: Lämpöpumpun käytön ohjausta edullisemmille tunneille
Helsinkiläisen Kapacity.ion pilotissa kehitettiin kotitalouksille järjestelmää, joka ohjaa kotien lämpöpumppuja sähkön hintaennusteen perusteella. Järjestelmä tehostaa lämpöpumpun sähkönkulutusta ja ohjaa sitä sähkön hinnan mukaan pois kalleimmilta ja korkean sähkönkysynnän tunneilta.
Sähkön hinnan heilahdellessa lämpöpumput tarjoavat yhden mahdollisuuden löytää paikkoja kulutusjoustolle. Sähkölämmitteisissä kodeissa suurin energiankuluttaja on lämpöpumppu.
Nykyaikaiset lämpöpumput on usein kytketty pilvipalveluun, jolloin asukkaat voivat ohjata pumppua kännykällä, vaikka he eivät olisikaan kotona.
Mikä oli datan rooli ratkaisussa?
Kapacity.ion kehittämä tekoälyalgoritmi pureutuu kysyntäjoustoon: kiinteistön laitteita, kuten lämpöpumppuja, ilmanvaihtoa tai aurinkopaneeleja ohjataan sähkömarkkinoiden signaalien perusteella. Signaalit voivat koskea esimerkiksi sähkön hintaa ja sähköverkon hiili-intensiteettiä eli sitä, perustuuko sähköntuotanto uusiutuviin vai päästöjä tuottaviin lähteisiin kussakin hetkessä.
– Alustavien tulosten perusteella Kapacity.ion älykkäällä lämpöpumpun ohjauksella on mahdollista saavuttaa yli 10 prosentin säästö lämpöpumpun sähkön kulutuksessa, yritys kertoi.
Älyohjaus voi ohjata automaattisesti kodin lämpöpumppua, kun kiinteistön haltija on antanut luvan lämpöpumpun datan käsittelyyn ja pumpun ohjaamiseen.
– Kun lämpöpumppujen yhteyteen kehitetään avoimet tiedonsiirron rajapinnat, lämpöpumpuista voidaan muodostaa palvelualusta. Kolmannet osapuolet voivat rakentaa sen päälle ohjelmistojaan hyödyttämään laitteen omistajaa ja sähköverkkoa, Kapacity.ion Johanna Kalli totesi.
Älykkäällä lämpöpumpun ohjauksella on mahdollista saavuttaa yli 10 prosentin säästö lämpöpumpun sähkön kulutuksessa.
Pumppuvalmistajat eivät tulevaisuudessa myy vain laitetta. Myös laitteen data halutaan hyötykäyttöön ja usein osaksi jonkun toisen palvelukehitystä.
Turun ammattikorkeakoulu: Aurinkopaneeleista kaikki irti tekoälyn avulla
Turun ammattikorkeakoulun pilotissa kehitettiin koneoppivaa algoritmia, jolla saataisiin laskettua aurinkopaneeleille nykyistä tarkempi tuottoennuste niiden sijainnin, sääennusteen ja aiemman tuottohistorian perusteella. Paneelit sijaitsivat ammattikorkeakoulun rakennusten ja opiskelijakylän katoilla.
Tekoälyn avulla haluttiin parantaa kotitalouksien energianhallintaa. Energianhallintajärjestelmät ovat tärkeitä työkaluja energiankulutuksen seurannassa, hallinnassa ja optimoinnissa. Niitä käytetään mm. toimistoissa, sairaaloissa ja teollisuudessa, ja niitä ollaan tuomassa yhä enemmän myös koteihin.
Pilotissa kehitettiin myös kotitalouksille suunnatun mobiilisovelluksen prototyyppi aurinkopaneelien optimaaliseen käyttöön datan avulla.
Pilotissa yhteistyötä tekivät myös Turun energia ja aurinkopaneelivalmistaja Solar Finland Salosta.
Mikä oli datan rooli ratkaisussa?
Tekoälyä hyödyntävät energianhallintajärjestelmät voivat oppia käyttäjien toimintaa ja ennustaa sen pohjalta tulevaa sähkön kulutusta. Samalla ne voivat olla avuksi sähköverkon tasapainottamisessa ja auttaa välttämään ylikuormitusta.
Mobiilisovellusta varten kerättiin julkista dataa ja kotitalouksien omadataa Omadata Omadata tarkoittaa 1) henkilötietojen hallinnan ja käsittelyn uutta lähestymistapaa ja paradigman muutosta, jossa pyritään siirtymään nykyisestä organisaatiokeskeisestä järjestelmästä ihmiskeskeiseen järjestelmään; 2) henkilötietoja resurssina, jota yksilö voi tarkastella ja hallita. Henkilötietoja, jotka eivät ole yksilön omassa hallinnassa, ei voi kutsua omadataksi. Avaa termisivu Omadata .
Pilotti osoitti, että tekoäly ja avoin data voivat lisätä energiahallintajärjestelmien tarkkuutta ja tehokkuutta, mistä on hyötyä käyttäjille.
Tekoälyn sovittaminen osaksi toimivaa kokonaisuutta ja energianhallintajärjestelmää koettiin haastavaksi, kuvasi opiskelijaryhmää vetänyt Tero Mäki. Myös eri sensoreista saatavan datan sovittaminen yhteen voi olla vaikeaa.
– Tavoitteemme on pystyä mittaamaan ja tuomaan näkyväksi käyttäjän toimien vaikutuksia taloudellisuuden lisäksi kestävyyteen, vastuullisuuteen sekä ekologisuuteen, pilotin toteuttajat raportoivat.
Myös pelillistämistä ja kodin älylaitteiden ohjausta kokeiltiin
Myös näitä kehitettiin Sitran rahoittamissa piloteissa:
- Energiarenki-palvelu vauhdittaa kotitalouksien energiansäästöä: Renki Softwaren pilotissa Omasahko.fi-palveluun luotiin tarkka analyysi kotitalouden sähkön käytöstä. Käyttäjä voi tuoda palveluun kantaverkkoyhtiö Fingridin tiedonvaihtojärjestelmästä Datahubista oman sähkönkäyttöhistoriansa. Palvelu tarjoaa hänelle havainnollistusta omasta kulutuksesta ja neuvoja sähkön säästämiseksi kodissa.
- Pelinomaisella sovelluksella joustoa sähkönkäyttöön: Wapice kehitti nykyistä joustavampaan energiankulutukseen ja -säästöön kannustavan pelinomaisen mobiilisovelluksen konseptin. Kuluttaja voisi sen avulla seurata omaa sähkönkulutustaan ja ohjata sähkönkäyttöä pois huipputunneilta. Pelissä menestyminen edellyttää kulutushuippujen välttämistä ja erilaisten energiansäästöhaasteiden suorittamista. Suunnittelu eteni pilotissa käyttäjätestausvaiheeseen.
- Kodin älylaitteiden ohjauksella energiansäästöä: Honkion pilotissa kehitettiin kodin älylaitteita ohjaavaa ja kulutusjoustoon kannustavaa palvelua. Kuluttaja pääsee näkemään reaaliaikaisesti, miten omat arkiset valinnat vaikuttavat sähkönkulutukseen ja voivat tuoda säästöä. Mobiilisovellus on kehitetty prototyyppiasteelle ja asennuskonseptia on testattu.
- Sähkön hintaennusteen mukaan toimivat kodin älylaitteet: Netgallerian pilotissa jatkokehitettiin energiasään mukaan ohjautuvaa ja kiinteistössä sijaitsevaa kodin älytekniikan ohjausyksikköä. Yksikkö voi ohjata kodin lämmöntuotantoa, aurinkoenergian käyttöä ja runsaasti sähköä kuluttavia laitteita. Kiinteistön omaa sähköntuotantoa ja -hankintaa voidaan ohjata edullisimmille ja vähäpäästöisimmille tunneille. Tarvittavaa data esimerkiksi sähkön hinnasta ladataan avoimista rajapinnoista. Pilotissa kehitetty laitekuvaus ja sen lähdekoodit julkaistaan pääosin avoimesti.
- Joustokannustimia kiinteään sähkösopimukseen: MoeGreenin pilotissa oli tarkoitus kehittää energianmyyjille alustapalvelua, jossa kannustettaisiin kiinteähintaisia sähkösopimusasiakkaita hyödyntämään kulutusjoustoa. Hanke ei kuitenkaan edennyt, koska toivottua yhteistyötä energianmyyjien kanssa ei syntynyt.
Miksi energiansäästöä ja uusia ratkaisuja yhä tarvitaan?
Talven energiakriisiä oli povattu etukäteen haastavaksi niin kotitalouksille, yrityksille kuin yhteiskunnalle. Monissa kodeissa pohdittiin, kuinka pienentää hintavaa sähkölaskua ja sähkönkulutusta vähennettiin. Viranomaiset varautuivat mahdolliseen sähköpulaan ja siihen, kuinka sähköä saataisiin riittämään kaikille.
Vaikka sähköpulalta ja kiertäviltä sähkökatkoilta lopulta tänä talvena vältyttiin – lähinnä leudon talven ansiosta – ratkaisuille on yhä tarvetta. Tulevaisuudessa energiaa tuotetaan yhä enemmän säätilasta riippuvilla tavoilla, kuten tuulella, aurinkovoimalla ja vesivoimalla. Sähkön hinta todennäköisesti vaihtelee myös seuraavana talvena. Energiansäästö on nopea ja vaikuttava keino energiakriisin helpottamiseen ja rahansäästöön.
Sinua saattaisi kiinnostaa myös
Kattavat datavarannot energia-alalla olisi syytä ottaa yhä paremmin hyötykäyttöön ja osaksi uusien palvelujen kehitystä. Datan saatavuudessa on vielä parantamisen varaa. Esimerkiksi kuluttajan pääsyä omaan kulutusdataansa tulisi helpottaa Fingridin tiedonvaihtojärjestelmässä Datahubissa, jotta datan saisi liikkumaan nykyistä helpommin muihin palveluihin.
Myös maksuttomille sähkön hintatiedoille yritysten jatkokäyttöön on tarvetta, jotta tietoja voidaan hyödyntää uusien palvelujen kehittämisessä. Energiansäästöä tukevien palveluiden jatkokehittämiseen tarvitaan dataa, datan analyysiä ja datan esittämistä toimivalla tavalla, jotta käyttäjät voivat saada siitä parhaan hyödyn.
Sitran rahoittamat energiansäästökokeilut esittelivät oppejaan Datatalouden tilannehuone -tapahtumassa 7. maaliskuuta 2023. Tapahtuman tallenne on katsottavissa yhteisessä avoimessa työstötilassa Howspacessa.
