Metropolian pitkäaikainen yhteistyö STEK ry:n kanssa on ottanut ilmanvaihtotekniikan opetusympäristön mallintamisessa merkittäviä askeleita. KITSI-hanke, jonka tavoitteena on edistää kiinteistötiedon ja IoT:n hyödyntämistä ja uuden tiedon siirtymistä opetukseen, on liitännäisprojektinsa KITTE:n ansiosta vienyt talotekniikan oppimista Unity-pelimoottoriympäristöön. Kyse on Myllypuron kampuksen talotekniikkalaboratoriosta, jossa hyödynnettiin STEK:n aiemmin rahoittamassa hankkeessa (Rakennussähkö- ja automaatiotekniikan virtuaalinen laboratorio) toteutettua ilmanvaihtokoneen 3D- virtuaalitodellisuusmallinnusta.

Peliympäristössä on hyödynnetty ilmanvaihtokoneen digitaalista kaksosta, toisin sanoen luotiin VR-ympäristössä toimivampi ilmanvaihtokoneen oikeaoppinen huoltotoimenpiteiden prosessi.

Pelimaailmassa opiskelija voi esimerkiksi

• tarkistaa huoltokirjasta, onko suodattimien vaihdolle tarvetta
• pysäyttää koneen turvaproseduurin mukaisesti
• tarkistaa uusien suodattimien oikeellisuuden
• poistaa vanhat suodattimet, puhdistaa kammiot ja vaihtaa suodattimet
• käynnistää koneen
• kuitata huollot tehdyksi huoltokirjaan.

Lisäksi oppimisympäristöön on tuotettu opiskelijoille versio, jossa voi tekoälyn kanssa keskustella ilmanvaihdosta ja tehdä ilmanvaihtokoneen sisällä virtuaalisia simulaatioita esimerkiksi siitä, miten ulkolämpötila vaikuttaa ilmastointiin. Ensimmäiset toteutukset on tehty myös siitä, miten VR-ympäristö liitetään talotekniikkalaboratorion automaatiojärjestelmän ilmanvaihtokoneen reaaliaikaiseen dataan.

Pelimoottorisovellusta on jo testattu joissakin alan tapahtumissa, esimerkiksi kansainvälisessä World of Digital Build Environment eli WDBE-konferenssissa ja Rakennusalan uudet ulottuvuudet -tapahtumassa. Sovellusta hyödynnetään Metropolian talotekniikan opetuksessa, erilaisissa ryhmätyötehtävissä ja työpajoissa. Lisäksi sovelluksen käyttöä on hyödynnetty Stadin ammatti- ja aikuisopiston kanssa opetuksessa.

Syyskuussa 2023 Smart Building -kollektiivi myönsi Myllypuron kampukselle älyrakentamisen kultaisen sertifikaatin GOLD Smart Building Certification, ja samana syksynä se sai myös merkittävän palkinnon WDBE:n kilpailun kategoriassa ”Paras yhteistyö kiinteistödatan hyödyntämisessä.”

Tässä oppimisympäristön uudenlaisessa konseptissa toimittiin myös Metropolian parhaiden käytäntöjen mukaisesti ottaen kehittämistyöhön mukaan myös muiden tutkintojen opiskelijoita. Sekä ensin toteutetussa VR-ratkaisussa, että sen pohjalta laaditussa pelimoottorisovelluksessa toteutuksesta vastasivat Metropolian mediatekniikan opiskelijat Arabian kampuksen XR-Centeristä. Uuden ajan oppiminen monialaisissa tiimeissä on sekä motivoivaa että valmistaa opiskelijoita työelämän toimintatapoihin.

Katso havainnollisia esimerkkejä näistä virtuaaliympäristön esittelyvideoista:

WDBE-konferenssin esittelyvideo

Virtuaalisen oppimisympäristön esittelyvideo

Virtuaalinen kierros Smartlabissa

Tutustu

Teksti: Tuire Ranta-Meyer

Rakennusten älykkyyden arviominen on viime vuosina puhututtanut laajalti suomalaisia ja eurooppalaisia kiinteistöjen parissa työskenteleviä. Nykyisessä Rakennusten energiatehokkuusdirektiivissä on säädetty erityisestä rakennusten älyvalmiutta arvioivasta menetelmästä (Smart Readiness Indicator, SRI).

Pian voimaan tulevassa energiatehokkuusdirektiivin EPBD:n päivitetyssä versiossa SRI on todennäköisesti saamassa merkittävän roolin rakennusten energiatodistuksen rinnalla. Älykkyyden arviointia on kaavailtu pakolliseksi suuremmille ei-asuinrakennuksille.

SRI:ssä arviointi keskittyy siihen, miten rakennukset sopeutetaan tulevaisuuden tarpeisiin käyttäjien ja etenkin vaihtelevan energiantuotannon näkökulmasta. Arvio kohdistuu siis ennen kaikkea ”konepellin alla” olevaan älykkyyteen. Arvionnissa ei huomioida kaikkea rakennuksessa olevaa älykkyyttä, kuten erilaisia turvajärjestelmiä tai puhtaasti käyttäjien avuksi tehtyjä sisäpaikannusjärjestelmiä.

Euroopassa on meneillään muutamia SRI:n testaushankkeita, joista yksi on käynnistetty Suomessa. Testauksen tavoitteena on selvittää, miten arviontimenetelmä voisi soveltua käytettäväksi suomalaisissa rakennuksissa ja täkäläisissä olosuhteissa. Testauksen toteuttaa ympäristöministeriön toimeksiannosta Motiva.

Aalto yliopistossa on SRI:n teemoihin liittyen oltu kehityksen etunenässä. Jo arviontimenetelmää valmisteltaessa toteutimme hankkeen, jonka tulosten perusteella menetelmää muokattiin soveliaampaan suuntaan. Viime aikoina Aallon älyrakentamisen ryhmässä on tuotettu ja valvottu useita diplomitöitä, joissa älyindikaattoria on tarkasteltu eri näkökulmista. Osa töistä on liitetty tavalla tai toisella osaksi kansallista testaushanketta.

Mikael Leinonen tarkasteli omassa työssään SRI – arvionnin laatimista rakennusta hallinnoivaa tai käyttävää tahoa haastattelemalla. Arvionnin tekeminen todettiin mahdolliseksi myös ilman varsinaista kohdekierrosta. Johtopäätöksenä oli kuitenkin, että arvioitsijan on oltava vahva ammattilainen, jonka on tarvittaessa osattava ohjata keskustelua oikeaan suuntaan ja kysyä oikeita asioita. Kiinteistön käyttäjä tai omistaja voivat kyllä olla hyvin perillä rakennuksen ominaisuuksista pääpiirteissään, mutta varsinaisen arvioinnin tekeminen vaatii myös paljon osaamista rakennuksen automaatiosta.

Jaakob Kyllönen tutki omassa lopputyössään SRI:n vaikutusta ja menetelmän soveltuvuutta liikerakennuksissa. Työssä menetelmää sovellettiin muutamiin liikerakennuksiin. Johtopäätöksissä todetaan, että ”SRI voisi kannustaa ja ohjata suunnittelua hyödyntämään älykkäitä ratkaisuja niin, että rakennusten aiheuttamaa ilmastokuormitusta saataisiin vähennettyä.”

Jaakob Kyllösen työ palkittiin Sähkö- ja teleurakoitsijaliiton myöntämällä Hyvä opinnäytetyö -stipendillä. Palkinnon lahjoitti Schneider Oy. Jaakob teki työnsä Ramboll Finlandin palveluksessa ja työn valvojana toimi työelämäprofessori Jaakko Ketomäki Aallosta.

Tommi Penttilä haastatteli omassa tutkimuksessaan suomalaisia talotekniikan ammattilaisia. Haastattelujen perusteella hän teki johtopäätöksiä nykyisen talotekniikan suunnittelutavan soveltuvuudesta SRI-arvioinnille. Johtopäätöksenä oli, että uusien rakennusten suunnittelukäytännöt mahdollistavat korkeiden SRI-pisteiden saavuttamisen arvionnin monella osa-alueella. Puutteita on erityisesti energian varastoinnissa ja energian käytön ohjaamisessa.

Kokonaisuutena rakennusten älyindikaattori on mielenkiintoinen työkalu, josta toivottavasti tulee rakentamisen suunnittelua ohjaava menetelmä. Menetelmän käyttöönotossa jäsenmailla on paljon liikkumavaraa siinä, mitä rakennuksesta arvioidaan ja miten tuloksia painotetaan. Tämän liikkumavaran järkevään käytöön nämäkin Aallossa tehdyt selvitykset tuovat oivallista lisätietoa.

Teksti: Jaakko Ketomäki

Sähköjärjestelmässä tapahtuu merkittäviä muutoksia, jotka vaikuttavat sähkön loppukäyttäjien sähkön hintaan. Sähkön hinta on vaihdellut edellisten kahden vuoden aikana aiempaa selvästi enemmän, ja tämä on näkynyt myös sähkönkäyttäjille tarjottavissa vähittäismyyntisopimuksissa. Useat sähkönkäyttäjät ovatkin päätyneet valitsemaan tuntihinnoitellun ns. spot-sähkötuotteen, jossa sähkön hinta määritetään erikseen jokaiselle tunnille sähköpörssissä. Tämä tarjoaa sähkönkäyttäjille mahdollisuuden osallistua sähköjärjestelmän joustoon omilla sähkölaitteillaan. Vaihteleva hinta kannustaa kohdistamaan sähkönkulutus edullisemmille ajankohdille esimerkiksi hyödyntämällä erilaisia automaatioratkaisuja kuten sähköauton älykästä latausta tai sähkölämmityksen ohjausta.

LUT-yliopistossa on menossa tutkimus sähkön hintajouston vaikutuksista. Tutkimuksen yhteydessä on järjestetty työpajoja, joissa on tarkasteltu hintajouston vaikutuksia eri toimijoiden liiketoimintoihin ja toimialan yleiseen kehitykseen. Esimerkiksi helmikuussa 2024 Vantaalla järjestetyssä työpajassa liki 30 toimialan edustajaa toivat oman asiantuntemuksensa tutkimuksen tueksi.

Tutkimuksessa on selvinnyt, että sähkön hinnalla on merkittävä vaikutus sähköenergian käyttöön. Sähkönkäyttäjät ovat vähentäneet sähköenergian kulutusta sähkösopimustyypistä riippumatta. Voimakkaimmin sähkönkäyttöään ovat vähentäneet kuitenkin pörssisähkösopimukselliset asiakkaat. Alustavien tulosten mukaan sähkön hinnan vaikutuksen lisäksi myös muilla tekijöillä, kuten median sähköpulaviestinnällä, on ollut merkittävä vaikutus sähkönkäyttöön. Tämä näyttäytyy kulutuksen vähenemisenä niilläkin sähkönkäyttäjillä, joiden sähkösopimus on ollut kiinteähintainen. Tutkimuksessa on hyödynnetty todellista tuhansien sähkönkäyttäjien tuntimitattua sähkönkulutusaineistoa. Tutkimus valmistuu syksyllä 2024.

Lisätietoja:
Juha Haakana, tutkijaopettaja, LUT-yliopisto, 040 833 7848, juha.haakana@lut.fi
Jouni Haapaniemi, tutkijatohtori, LUT-yliopisto, jouni.haapaniemi @ lut.fi

KUVA: REC4EU-hankkeen konsortiotapaaminen järjestettiin Espanjan Granadassa tammikuussa 2024. Mukana oli osallistujia seitsemästä eri maasta. Kuva: Sara Banchi

Energiayhteisöt ovat yhä enemmän esillä energiamurroksen edistämisessä. Tampereella TAMKin ja Tampereen yliopiston yhteinen ”Sector Integration and Electric Decade” eli SIDE-hanke tukee niiden yleistymistä.

Energiayhteisöt osana energiamurrosta

Energiayhteisöt tarjoavat alustan yksilöille ja yrityksille osallistua aktiivisina toimijoina energiamurrokseen, lisäävät energiatehokkuutta ja tukevat hiilidioksidipäästöjen vähentämistä. Samalla energiayhteisöt vahvistavat energiademokratiaa ja tuovat taloudellisia hyötyjä jäsenilleen. Energiayhteisöillä on tärkeä rooli myös Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) ja Tampereen yliopiston (TAU) monivuotisessa SIDE-yhteiskehittämishankkeessa (Sector Integration and Electric Decade, 2023-2027), jonka tavoitteena on edistää sähkö- ja energia-alan vihreää siirtymää ja eri energiaresurssien sektori-integraatiota yhteiskunnallisen vaikuttamisen ja osallistumisen sekä tutkimuksen ja osaamisen kehittämisen kautta.

Mitä Tampereella tapahtuu energiayhteisöihin liittyen?

SIDE-hankkeen ensimmäisen toimintavuoden aikana hanke on tukenut Suomessa energiayhteisöjen sääntelyn ja tutkimuksen kehittymistä. Merkittävimpiä nostoja sääntelykehitykseen liittyen on prof. Pertti Järventaustan (TAU) osallistuminen TEM:n Energiayhteisötyöryhmään, jonka tehtävänä oli selvittää ja arvioida hajautettujen energiayhteisöjen hyötyjä sekä esittää konkreettisia toimia, joilla hajautetut energiayhteisöt voivat edistää aktiivista osallistumista sähkömarkkinoille. Energiayhteisötyöryhmän loppuraportti on julkaistu osana TEM:n julkaisusarjaa. Energiayhteisötyöryhmän työn tueksi Tampereen yliopisto laati myös työryhmän selvitystä tukevan erillisraportin ”Energiayhteisön perustamisen kannattavuus ja vaikutukset sidosryhmille”.

Energiayhteisöjen tutkimuksessa SIDE-hanke on mahdollistanut hankeosapuolten yhteisten hankeaihioiden monialaisen valmistelutyön ja käynnissä olevien energiayhteisöhankkeiden välisen tiedonsiirron. Vuonna 2023 SIDE-hankkeen tukemana valmisteltiin energiayhteisöjä monialaisesti ja laajasti tutkiva Business Finland -rahoitteinen ECADEC-hanke (TAU, TAMK, VTT), joka sai rahoituksen ja käynnistyi marraskuussa. Lisäksi energiayhteisöjä tutkitaan tai kehitetään Tampereella LIFE-BECKON-hankkeessa (TAMK), joka on Euroopan energiayhteisöjen kehittymistä kiihdyttävä hanke, REC4EU-hankkeessa (Pirkanmaan liitto), jossa kartoitetaan uusiutuvan energian yhteisöjen toimintaedellytyksiä yhdessä eurooppalaisten hankekumppanien kanssa ja RECO 2.0 -hankkeessa (TAU, TAMK, VTT, Business Tampere, Tampereen kaupunki), jossa luodaan Tampereelle monialaista kehitysalustaa hiilinegatiivisen yhteiskunnan edistämiseksi.

Pirkanmaan liiton REC4EU-hankkeeseen (Renewable Energy Communities for EU regions) osallistuminen on esimerkki asiantuntijatyöstä, joka olisi haasteellista ilman SIDE-rahoitusta. Prof. Pertti Järventausta (TAU) ja lehtori Kari Kallioharju (TAMK) ovat kutsuttuina jäseninä hankkeen sidosryhmässä, jonka tarkoituksena on luoda nykyisten ja tulevien energiayhteisöjen tarpeita vastaavaa maakunnallista tukea, jolla edistetään energiayhteisöjen syntymistä, toimintaa, verkostoitumista ja tiedonvälitystä. Hankkeen kehittämistyössä hyödynnetään paikallisen asiantuntijuuden lisäksi myös Euroopan eri alueiden välistä kokemustenvaihtoa, joka avaa myös sidosryhmälle mahdollisuuksia päästä keskustelemaan Euroopan laajuisesti energiayhteisöjen tilanteesta ja vierailemaan kumppanimaiden energiayhteisöissä. Tammikuussa 2024 REC4EU-konsortio kokoontui Espanjan Granadassa työpajojen ja energiayhteisöpilotteihin tutustumisen merkeissä ja Kallioharju osallistui matkalle kutsuttuna sidosryhmän edustajana. Hankematka oli erityisen hyödyllinen Euroopan eri maiden energiayhteisösääntelyn ja tukimekanismien tilannekuvan päivittämisen näkökulmasta, ja keskusteluja konsortion kanssa jatketaan seuraavassa konsortiotapaamisessa Tampereella toukokuussa.

Teksti: Kari Kallioharju / Tampereen ammattikorkeakoulu

Myllypuron kampus on älykampus, joka toimii rakennusalan oppimisympäristönä ja taloteknisten ratkaisujen kehittämisalustana. Se on malliesimerkki Living Lab-mallisesta työskentelystä, jossa kiinteistöstä saatua dataa ja rakennusten käyttäjien kokemusta hyödynnetään opinnoissa, tutkimuksessa ja yritysyhteistyönä toteuttavissa innovaatioprojekteissa. Älykäs oppimisympäristö ja sen toimintamallit edistävät myös korkeakoulun, opiskelijoiden ja yritysten verkostoitumista.

Lyhyesti KITSIksi tiivistetyssä Kiinteistötiedon ja IoT-ratkaisujen hallinta, hyödyntäminen ja siirtovaikutukset-hankkeessa on Myllypuron kampuksesta kehitetty kiinteistödatan ja talotekniikan tutkimus- ja koulutusalustaa. Kampusrakennusten rakennusautomaatio ja erilaisin anturein tuotettu reaaliaikainen data on tehty näkyväksi kampuksen käyttäjille. Kiinteistöstä saatavaa dataa hyödynnetään niin perusopetuksessa kuin tutkimushankkeissa.

Käytännönläheisyys, sovellettavuus ja innovointi motivoi

Moderni ja käytännönläheinen oppimisympäristö lisää kiinnostusta opintoihin, ja kiinteä yhteistyö yritysten ja muiden alan toimijoiden kanssa tekee opetuksesta ajankohtaista ja käytännönläheistä. Metropolian kampukselta ajan hermolla olemisesta voi poimia monia esimerkkejä. Yhteistyössä Skanskan ja ABB:n kanssa toteutettu älykodin simulaatio SmartLab tarjoaa hands-on tekemistä ja lukuisia mahdollisuuksia ongelmanratkaisuun ja soveltamiseen.  

Innovaatioprojekteissa mennään vieläkin pidemmälle. Kolmannen vuosikurssin opiskelijat saavat aiheen, jota joutuvat ratkaisemaan käytettävissä olevaa kiinteistödataa hyödyntäen. Kymmenen opintopisteen laajuisen innovaatiohankkeen toimeksiantajana on alan yritys. Hankkeissa on suunnitteltu muun muassa älykotiratkaisuja vanhenevan väestön käyttöön tai testattu jonkin taloteknisen laitteen tai sen käyttöliittymän toimivuutta. Innovaatiohankkeiden kiinnostavuutta lisää yhteys sekä alan isoihin yrityksiin että pienien start-uppien mukanaolo. Innovaatioprojektien Ilmiölähtöisyys tuo opiskelijoille oivalluksia käytännön tekemisen ja havainnoinnin kautta, ja kasvattaa samalla yhteistyöhön.

Kiinteistödata opintojen kehittäjänä

Virtuaalimallit laboratorion ilmanvaihtokoneesta ja älykotien tutkimusalusta SmartLabista tukevat omaehtoista työskentelyä, myös verkko-oppimisympäristöissä. Virtuaalimalleista tehdyt animoinnit puolestaan helpottavat jo ennen varsinaisten opintojen aloitusta, tiloihin tutustumisessa ja niiden toimintoihin perehtymisessä.

Kiinteistödata on luonteva osa opintoja, mutta datalla myös kehitetään opintoja.  Yhdeksi merkittävimmistä hankkeen alkuvaiheessa toteutetuista kiinteistötiedon takaisinkytkennästä opintoihin on 15 opintoviikon laajuinen rakennusautomaation opintokokonaisuus. Rakennusautomaatio on perinteisesti ollut osanen muita – sähköön, LVI- tai automaatioon keskittyviä opintoja. Metropolian opintokokonaisuus keskittää aiemmin hajallaan olleita opintoja yhteen, mutta on myös keskeisessä osassa älykampuksen mahdollisuuksia hyödynnettäessä. Opintokokonaisuuden suorittaneilla on hyvät eväät ideoida, miten kiinteistöstä saatavaa dataa käytetään rakennusautomaation avulla yhä monipuolisemmin.

Joustavia opintokokonaisuuksia tarpeeseen

Tulevaisuuden työvoiman varmistaminen on ongelma, joka koskettaa toimialan ohella myös oppilaitoksia. Kiinteistö- ja rakennusalan osaamisaluepäällikkö Jorma Säteri näkee oppilaitoksen tehtävänä varmistaa riittävän monipuoliset ja erilaisia tarpeita huomiovat opintopolut, jolla toimialan kysyntään vastataan mahdollisimman hyvin.

Metropolian tarjonta käsittää sähkötekniikan, talotekniikan, rakennusautomaation sekä kiinteistöjen uusiutuvien energiaratkaisujen koulutusta eri kohderyhmille tarpeen mukaisina kokonaisuuksina. Opintojen sisältö, laajuus ja toteutustapa räätälöidään oppijan tarpeiden ja mahdollisuuksien mukaan.  Perustutkintokoulutuksen lisäksi tarjolla on osaamista avoimessa ammattikorkeakoulussa, julkisrahoitteisissa hankkeissa sekä maksullisena täydennyskoulutuksena. Toteutus on monimuotoista: opiskella voi kampuksella, verkossa tai näitä yhdistelemällä.

Sähkötekniikan ja energiatehokkuuden edistämiskeskus STEK ry:n suurin vuosittainen tuki kohdentuu energia- ja sähköalan korkeakouluopetukseen ja tutkimukseen. Monivuotisia oppilaitoshankkeita on käynnissä LUT-yliopiston, Aalto-yliopiston, Tampereen yliopiston ja Tampereen ammattikorkeakoulun sekä Metropolia Ammattikorkeakoulun kanssa.

Tampereen ammattikorkeakoulun ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteishanke sai 750 000€ rahoituksen vuosille 2023 – 2027. Monivuotinen yhteistyöhanke ”Sector Integration and Electric Decade” jatkaa ja syventää vuosina 2018-2022 toteutetun ”Tulevaisuuden kaupunkiympäristöjen energiaratkaisut” -hankkeen teemoja ja siinä aloitettuja toimintamalleja. Keskeisenä aihealueena hankeyhteistyössä ovat vihreän siirtymän ja energiamurroksen vaikutukset sähköenergiajärjestelmän ratkaisuihin ja sähkön käyttöön.

STEK haluaa monivuotisella rahoituksella edistää tulevaisuuden ratkaisujen edellyttämän osaamisen vahvistamista ja kehittämällä myös opetusta alasta tulee yhä kiinnostavampi vaihtoehto opintoalaansa pohtiville nuorille. – Tampereen yliopiston ja Tampereen ammattikorkeakoulun välinen yhteistyö on päättyvän hankkeen aikani tuottanut merkittäviä tuloksia, joita on voitu käyttää opetuksessa ja tutkimuksessa ja joita myös hankkeeseen osallistuvat ovat voineet toiminnassaan hyödyntää. Päättyvän hankkeen jatkoksi suunniteltu hakemus perustuu vahvoihin näyttöihin ja samalla se hyödyntää osallistujien näkemyksellisyyden tulevaisuuden haasteista ja niiden ratkaisemiseksi tarvittavasta tietopohjasta, STEKin toimitusjohtaja Timo Kekkonen sanoo.

Yhteistyöhankkeen tavoitteena on edelleen kehittää sähköenergiaratkaisujen kokonaisuuteen liittyvää monialaista koulutusta ja osaamista sekä tieteellistä ja käytäntöön soveltavaa tutkimus- ja kehitystoimintaa, tehdä yhteistoiminnallisesti aloitteita, ja toimia aktiivisina osapuolina alaan liittyvässä yhteiskunnallisessa asiantuntija- ja osallistumistyössä. Hanke osaltaan vahvistaa energia-alueen tutkimuksen ja opetuksen kehittämistä Tampereen korkeakouluyhteisössä.

Hankeyhteistyössä integraatio ilmenee monipuolisesti. Jo itse aihe, sähköistyvä energiajärjestelmä, ilmentää sektori-integraatiota lämmityksen, liikenteen ja teollisuuden prosessien sähköistyessä. Hankeosapuolet tiivistävät entisestään korkeakouluyhteistyötä yliopiston ja ammattikorkeakoulun välillä sekä myös 2.asteen koulutuksen kanssa. Energiamurros myös edellyttää energiajärjestelmän ja rakennetun ympäristön muutoksien keskinäisvaikutusten tunnistamista ja monialaisuuden vahvistamista tutkimushankkeiden kehittämisessä.

Vastuuhenkilöinä toimivat professori Pertti Järventausta Tampereen yliopistosta ja yliopettaja Pirkko Harsia sekä lehtori Kari Kallioharju Tampereen ammattikorkeakoulusta.

Lisätietoja:
toimitusjohtaja Timo Kekkonen, timo.kekkonen(at)stek.fi, gsm 050 500 3214

lehtori Kari Kallioharju, TAMK, kari.kallioharju(at)tamk.fi

professori Pertti Järventausta, Tampereen yliopisto, pertti.jarventausta(at)tuni.fi

yliopettaja Pirkko Harsia, Tampereen yliopisto, pirkko.harsia(at)tuni.fi

Aalto yliopiston Älyrakennusten tohtorikoulu on poikkitieteellinen koulutusohjelma, jolla on erityisen kiinteät suhteet alan yrityksiin ja poikkeuksellisen aktiivinen tutkimustoiminta. STEKin ja muiden alan järjestöjen rahoituksen avulla perustetulla tohtorikoululla halutaan varmistaa huipputason älyrakentamisen opintokokonaisuus Suomessa.

Uusiutuvan energian lisääminen sähköntuotannon kokonaispaletissa vaatii sopeutumiskykyä niin sähköntuotannolta ja sähköverkolta kuin sähkön kulutukseltakin. Niin kauan kuin sähkön varastointia ei ole riittävässä mittakaavassa ratkaistu, täytyy sähkön kulutuksen jollain tavalla joustaa. Rakennuskannan ilmastovaikutus on merkittävä, ja isossa roolissa kulutuksen sopeuttamisessa ovat älykkäät ja energiatehokkaat rakennukset, jotka optimoivat käyttömukavuuden mahdollisimman pienellä energiankulutuksella minimoiden samalla ilmastovaikutuksen.

Äly rakennuksessa voi olla sekä käyttäjälle näkyvää että näkymätöntä. Valaistus, lämmitys, ilmastointi ja kulunohjaus ovat ilmeisiä älykkäitä ominaisuuksia, mutta talotekniikka, automaatio ja muut käyttäjälle näkymättömät ohjausjärjestelmät ovat myös älyrakennusten ydintä. Älyrakennukset ovat tavalla tai toisella yhteydessä ympäristöönsä, ja siksi esimerkiksi rakennuksen sähköverkon kuormanhallintaan ja kulutuspiikkien tasaamiseen tarvitaan älyä.

Älykäs rakentaminen vaatii monialaista osaamista

Aalto yliopistossa Sähkötekniikan ja automaation laitoksella on vuodesta 2021 toiminut älyrakentamisen asiantuntijoita kouluttava Älyrakennusten tohtorikoulu. Kokonaisuus on poikkitieteellinen, ja pitää sisällään osaamista perinteisimmistä rakentamisen osa-alueista kuten sähköautomaatiosta, LVI- ja rakennustekniikasta, kuitenkaan tietotekniikkaa, robotiikkaa, digitalisaatiota, kiinteistöjohtamista, ja etenkään käyttäjälähtöisyyttä unohtamatta.

Tohtorikoulun erityispiirteenä poikkitieteellisyyden ohella on henkilökunnan rakenne ja läheinen suhde toimialan yrityksiin. Tohtorikoulu koostuu kolmesta työelämäprofessorista – Heikki Ihasalo, Jaakko Ketomäki, Kenneth John Dooley – sekä noin kahdeksasta jatko-opiskelijasta. Ryhmässä on lisäksi post-doc tutkija sekä vaihteleva määrä tutkimusapulaisia ja diplomityöntekijöitä. Professorien tavoin myös osa jatko-opiskelijoista työskentelee osa-aikaisesti alan yrityksissä. Suhde älykkään rakentamisen toimialaan on kiinteä. Rahoittajina on alan järjestöjen ohella alan teollisuutta Toimialan yrityksiä on vierailevien luennoitsijoiden ja yritysvierailujen kautta kytketty opetukseen jo kanditasosta alkaen.

Tiivis yhteys toimialaan aktivoi tutkimustyötä

Älyrakennukset ovat ajankohtainen ja helposti lähestyttävä aihe, joka kiinnostaa Aallon perusopintojenkin opiskelijoita kiitettävästi. Aihepiiriä esittelevälle Intelligent buildings –johdantokurssille osallistuu vuosittain noin 50 opiskelijaa. Älyrakennuksiin liittyvät kurssit ovat herättäneet myös paljon kiinnostusta kansainvälisesti. Kiinnostus näkyy myös lukuisina kanditöinä.

Tohtorikoulun saaman joustavan rahoituksen etuna on professori Ketomäen mukaan mahdollisuus suunnata resursseja pitkäjänteisesti opetuksen kehittämiseen. Hanke- tai projektirahoituksessa keskitytään aina väistämättä tarkasti ennalta määrättyihin tavoitteisiin, mutta väljemmin määritelty rahoitus antaa varaa tarveharkinnalle – muun muassa sen miettimiseen, miten koulutusohjelman opetuskokonaisuus saadaan toimialan tarpeita vastaavaksi. Konkreettisena esimerkkinä viime vuosilta hän mainitsee kehittämisen, jota on tapahtunut sähköasennusten opetuksessa.

Toinen merkittävä pitkäkestoisen rahoituksen hyöty on Ketomäen mukaan ennustettavuus. Kun jatko-opinnot kestävät keskimäärin neljä vuotta, on tärkeää että rahoitus on olemassa koko opintojen ajan. Rahoituksella mahdollistetaan siten myös vilkas tutkimustoiminta, ja älyrakennusten tohtorikoulu onkin Aallon aktiivisimpia tutkimusohjelmia.

– Pitkäaikainen rahoitus ja sen väljä viitekehys antavat mahdollisuuden kehittää yliopiston kursseja. Jatko-opiskelijoille se tarkoittaa vapautta kurssien toteuttamisessa, Ketomäki sanoo. – Opetukseen on mahdollista tuoda mukaan ajankohtaisuutta myös tutkimuksellisesta näkökulmasta.

Jatko-opiskelijoiden työskentely alan yrityksissä tuo hyötyjä myös yrityksille: ne kuulevat uusimmasta tutkitusta tiedosta, ja jatko-opiskelijat puolestaan syötteitä ja ideoita uusiksi tutkimusprojekteiksi. Tutkimusprojektien kautta osaamista siirtyy myös perusopetukseen.

Rahoitus mahdollistaa yhteiskunnallinen vaikuttaminen

Professori Heikki Ihasalo näkee STEKin rahoituksen laajentavan mahdollisuuksia myös yhteiskunnalliseen vaikuttamiseen. Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin uudistumiseen liittyvään regulaatioon vaikuttaminen, sen ennakoiminen ja siihen sopeutuminen on tärkeää Suomen erityislaatuisuudenkin takia. Älyrakentaminen Suomessa on maailmanluokan kehityksen etunenässä, vaikka vaativat ilmasto-olosuhteet asettavat rakentamiselle erityishaasteita.

Aalto-yliopisto osallistui aktiivisesti rakennusten älykkyyttä kuvaavan SRI-älyvalmiusindikaattorin suunnitteluun yhteistyössä ympäristöministeriön kanssa ja on ollut mukana nyt kun indikaaattoria nyt testataan erilaisten rakennusten arviointiin. Suunnittelun ja testauksen avulla varmistetaan, että indikaattori soveltuu myös Suomen ja muiden pohjoismaiden olosuhteisiin.

Pitkän tähtäimen joustavaa rahoitusta

Aalto yliopiston viisivuotinen Älykäs talotekniikka ja älyrakennukset – hanke saa Sähkötekniikan ja energiatehokkuuden edistämiskeskus STEK ry:ltä vuosittain 180.000 euroa, jatkaen STEKin aiempaa rahoitusta Aalto yliopistolle.

STEK teki ensimmäisen lahjoituksen Aalto yliopistolle jo vuonna 2011, ja osallistui Aallon yksityiseen rahoitukseen kertaluontoisella 800.000 euron lahjoituksella. Vuosina 2016-2021 STEKin tuki jatkui 100.000 euron suuruisena vuosittaisena projektirahoituksena, jolla osaltaan mahdollistettiin sähkötekniikan laitoksen professuuri. Kun projektirahoituskausi lähestyi loppuaan, alkoi kypsyä ajatus älyrakennusten tohtorikoulusta.

– STEKin tavoitteena on toimia mahdollistajana ja katalyyttina uusille avauksille, tarjota tutkimuslaitokselle vapausasteita niin opetuksen kehittämiseen kuin uusien tutkimushankkeidenkin löytämiseen, toimitusjohtaja Timo Kekkonen sanoo. – Aallon aktiivinen tohtorikoulu on hyvä esimerkki toiminnasta, jonka rahoittamiseen alalla on vankka tuki.

Mitä vihreä siirtymä edellyttää sähköjärjestelmältämme tulevaisuudessa? Entä miten se vaikuttaa sähkön käyttöön? Muun muassa näihin kysymyksiin haetaan vastauksia Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) ja Tampereen yliopiston (TAU) yhteistyöhankkeessa Sector Integration and Electric Decade.

Viisivuotinen hanke on saanut 750 000 € rahoituksen STEK ry:ltä, joka toimi myös edeltäneen Tulevaisuuden kaupunkiympäristöjen energiaratkaisut -hankkeen rahoittajana. Se jatkaa ja syventää samoja teemoja ja toimintamalleja keskittyen erityisesti vihreän siirtymän ja energiamurroksen vaikutuksiin.

Professori Pertti Järventausta Tampereen yliopistosta on yksi yhteishankeen vastuuhenkilöistä. Hänen mukaansa hankkeella on iso merkitys, koska se mahdollistaa monipuolisen yhteistyön ammattikorkeakoulun ja yliopiston välillä sekä tutkimuksessa ja koulutuksessa että yhteiskunnallisessa osallistumisessa ja vaikuttamisessa.

Sektori-integraatio haltuun osaamisia yhdistämällä

Keskeinen teema on energiamurrokseen liittyvä sektori-integraatio, jota osapuolten keskenään erilaiset profiilit tukevat hyvin. Tampereen ammattikorkeakoulun talotekniikan ja siihen liittyvien paikallisten energiaratkaisujen osaaminen yhdistyy yliopiston sähköenergiajärjestelmän ja sähkömarkkinoiden osaamiseen. Tämä luo erinomaiset edellytykset sektori-integraation edistämiselle.

– Osallistujat saavat uutta tietoa ja ymmärrystä energiamurrokseen liittyvistä kysymyksistä. Näitä voi hyödyntää käytännön tasolla esimerkiksi kiinteistöjen energiaratkaisujen suunnittelussa ja urakointipalveluissa. Ne usein unohtuvat, kun maalataan isoa kuvaa energiajärjestelmän tulevaisuudesta, Järventausta sanoo.

– Varmistamme tulosten laajan hyödyntämisen aktiivisella yhteistyöllä eri sidosryhmien kanssa sekä monipuolisella julkaisutoiminnalla eri foorumeilla ja mediassa. Lisäksi tuomme tutkimustuloksia tueksi päätöksentekoon ja säädösten uudistamiseen.

Oppimisympäristön kehittämistä uusille osaajille

Keskeistä hankkeessa on tutkinto- ja täydennyskoulutusten kehittäminen uuden osaamisen ja osaajien kasvattamiseksi energiamurroksen tekijöiksi.

STEKin toimitusjohtaja Timo Kekkonen näkee, että energiajärjestelmän sähköistyminen ja sektori-integraatio muuttavat rakennettua ympäristöämme jopa ennakoitua nopeammin. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia, joihin tarttuminen vaatii monipuolista osaamispohjaa ja huippuluokan tekijöitä.

Hänen mukaansa nyt käynnistyvä hanke on siitä osuva esimerkki. Aiemman hankkeen tuottama tietopohja ja tulokset ovat erinomainen lähtökohta, ja työtä jatketaan korkeakoulujen yhteistyönä.

– Tuemme jatkuvasti korkeakoulujen opetuksen kehittämistä ja tutkimustoimintaa. Näin haluamme osaltamme uudistaa sitä oppimisympäristöä, jossa kasvaa uusia osaajia, Kekkonen sanoo.

STEK ry:n merkittävin tuki kohdentuu energia- ja sähköalan korkeakouluopetukseen ja tutkimukseen. Monivuotisia hankkeita on käynnissä Tampereen lisäksi LUT-yliopiston, Aalto-yliopiston ja Metropolia Ammattikorkeakoulun kanssa.

STEK ry
– jäsenet yhdistyksiä
– rahoittaa mm. korkeakouluopetuksen kehittämistä ja tutkimusta
– tukee lasten ja nuorten tutustumista sähkön ja energian mahdollisuuksiin
– vuosittainen budjetti noin 2,7 miljoonaa
– toiminta rahoitetaan varallisuuden tuotoilla

Viisivuotinen KITSI-hanke (Kiinteistötiedon ja IoT-ratkaisujen hallinta, hyödyntäminen ja siirtovaikutukset) on ollut käynnissä vuodesta 2020 alkaen STEK ry:n rahoituksella. Tutkijana hankkeessa toiminut FM Matti Huotari väitteli perjantaina 16.12.2022 tietotekniikan alalta Aalto-yliopistossa. Työn ohjaajana on toiminut työelämäprofessori Heikki Ihasalo, joka toimii myös Metropolian yrityskumppani Granlundilla digipäällikkönä.

Huotarin artikkeliväitöskirja Machine Learning Applications for Energy Utilization of Smart Buildings (Älyrakennusten energiankäytön koneoppimismalleista) liittyy vahvasti KITSI-hankkeen teemoihin. Ukrainan sota ja siitä seurannut energiakriisi ovat tehneet kyseisen teeman, tekoälyn ja koneoppimisen hyödyntämisen rakennusten energiakulutuksen optimoinnissa erityisen ajankohtaiseksi. Vastaväittäjinä toimineet professorit Dante Barone ja Jukka Nurminen katsoivatkin, että tietotekniikkaa, tekoälyä ja rakennusautomaatiota yhdistävälle väitöstutkimukselle oli nyt poikkeuksellisen osuva momentum.

Energiankäyttösovellusten tarkoituksena on yhdistää energiankäyttöön liittyvät teknologiset kysymykset kiinteistöjen käyttäjätyytyväisyyteen, turvallisuuteen ja mahdollisiin vikatilanteisiin. Huotarin tutkimusryhmässä on tavoiteltu nimenomaisesti rakennusten erillisten energiankäytön osa-alueiden integroimista koherentiksi energiajärjestelmäksi. Älykkäät sovellukset tarjoavat keinoja yhdistää uusia teknologioita ja niihin liittyviä vaatimuksia kokonaisuudeksi, joka osaa hyödyntää uusiutuvaa energiaa, ottaa joustavasti huomioon alan tiukentunutta sääntelyä, ajastaa energiankäyttöä ja -tuotantoa, optimoida kustannuksia käyttäjänäkökulmaa unohtamatta. Vastaväittäjät kysyivätkin väittelijältä, millaisena hän näkee tulevaisuudessa balanssin toisaalta käyttäjien toiveiden ja toisaalta niistä aiheutuvien mahdollisten lisäkustannusten välillä.  

Matti Huotarin taustasta ja ajatuksista KITSI-hankkeen suhteen voi lukea lisää Metropolian Vuoropuheluja-blogimerkinnästä Tutkimusyhteistyö tiivistyy KITSI-hankkeessa ja KITSI-hankkeen lähtökohdista tai tuloksista blogimerkinnöistä KITSI-hanke on kokeilukulttuuria parhaimmillaan sekä Korkeakoulukiinteistöstä älykampukseksi. Huotarin väitöskirjan kuvailutiedot ja pdf-versio löytyvät osoitteesta http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-64-1059-3.

Metropolia onnittelee lämpimästi tulevaa tekniikan tohtoria ja toivoo menestystä tutkimusteemojen soveltamisessa KITSI-hankkeeseen ja kiinteistö- ja rakennusalan opetukseen!