Tutkimusten mukaan teknologiakoulutus ei tällä hetkellä riittävästi tavoita oppilaita ja samalla teknologia-aloilla on pulaa osaajista. Mistä saadaan tulevaisuuden osaajat, jos nuoret eivät harrasta teknologiaa ja tiedettä eivätkä kiinnostuneet nuoret löydä tukijoita harrastukselleen? Tarvitaan runsaasti lisää opettajia, jotka osaavat toteuttaa teknologiaopetusta – ja mieluiten motivoivasti ja hauskasti.
Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (POPS 2014) ohjelmointi on mukana matematiikan ja käsitöiden opintosisältöihin integroituna ja osa laaja-alaista osaamista, jota toteutetaan läpäisevästi kaikissa oppiaineissa. Opetussuunnitelman 7.–9.-luokan tavoitteiden mukaan peruskoulun käynyt ”oppilas osaa soveltaa algoritmisen ajattelun periaatteita ja osaa ohjelmoida yksinkertaisia ohjelmia.”
Koska teknologialle ja ohjelmoinnille ei ole omaa oppiainetta, opetuksen toteutuminen ja siihen käytetty aika kuitenkin vaihtelee esimerkiksi opettajan innostuksesta ja osaamisesta riippuen. Anu Maajärvi-Kosamon ja Eeva Haapakankaan maisteritutkielmien mukaan opettajat kokevat ohjelmointiopetuksen toteuttamisessa haasteelliseksi ajan puutteen, oman osaamisensa heikkouden ja ohjelmointikokemuksen vähyyden. Voi siis käydä niin, että kiinnostuksestaan huolimatta oppilas ei omassa koulussaan saa ohjelmointiopetusta tai saa sitä hyvin vähän. Opettajilla vaikuttaa olevani tarvetta lisäkoulutukselle ja helposti käyttöön otettaville opetusmateriaaleille.
Lääkkeeksi tarjoamme Arduino-järjestelmällä toteutettavaa koodaus- ja elektroniikkakoulutusta opettajakoulutukseen ja Arduino-kursseja lukiolaisille. Opettajakoulutuksen kautta opetuksen vaikuttavuus ja tavoittavuus kasvaa. Koulutuksessa tulevat opettajat saavat varmuutta ja käytännön työkalut teknologiaopetukseen ja vievät osaamisensa mukanaan myös kouluihin tuleville kollegoilleen.
Tietotekniikan ja ohjelmoinnin perusteiden ymmärrystä voi pitää tänä päivänä kansalaistaitona. On hyvä ymmärtää, miten jokaisen päivittäin käyttämät laitteet ja sovellukset toimivat ja mihin niiden toimintalogiikka perustuu. Opettajakoulutuksen ohella tavoitteenamme onkin lisätä lukiolaisten ohjelmointi- ja elektroniikkaosaamista innostavalla ja käytännönläheisellä tavalla. Samalla lukiolaisten opettajat osallistuvat kurssille, saavat tarvikkeet ja reseptin jatkaa kursseja omalla koululla.
Projektissa tutkitaan sähkömarkkinan hintavolatiliteetin vaikutusta sähkön kulutusjoustoon ja sähkönjakelujärjestelmään. Energiamurroksen myötä uusiutuvan vaihtelevan sähköntuotannon osuus on kasvanut ja se näyttelee suurta roolia sähkönhinnan muodostuksessa. Tämän seurauksena sähkön hinta on noussut ajoittain erittäin korkeaksi luoden motiivin sähkön kulutusjoustolle. Projektissa saadaan tietoa siitä, miten sähkönkäyttäjät reagoivat markkinoilta tulevaan hintasignaaliin.
Keskeiset tavoitteet:
Projektin tavoitteena on arvioida sähkön markkinahinnan volatiliteetin vaikuttavuutta pienasiakkaiden sähkönkäyttöön huomioiden sähköisen liikenteen ja älykkäiden lämmitysratkaisujen yleistyminen sekä määrittää hinnanvaihtelun kannustevaikutus sähkönkäytössä ja -siirrossa. Lisäksi osatavoitteena on arvioida markkinahintalähtöisen jouston vaikutusta sähkönjakeluverkon kuormittumiseen sekä verkkoyhtiön tehoperusteisen tariffirakenteen vaikuttavuutta markkinalähtöiseen joustoon.
Projektin tavoitteena on arvioida ilmastonmuutoksen vaikutusta sähkönjakeluverkkojen vikaantumiseen tuulen sekä lumikuormien vaikutuksesta, erityisesti maaperän roudan muutoksen osalta. Tutkitun tiedon avulla toimialalla ymmärretään paremmin roudan vaikutus tuulen ja lumikuormien aiheuttamien vikojen syntyyn sähköverkossa nykyhetkellä ja tulevaisuudessa ilmastonmuutoksen vaikuttaessa roudan ja lumikuormien ilmenemiseen. Näin voidaan arvioida tarkemmin sähkönjakelun häiriöiden vaikutuksia pitkän aikavälin suunnitteluun ja sähkönjakeluverkkojen omaisuuden hallintaan sekä operatiivisen toiminnan järjestelyyn ja suunnitteluun. Tavoitteena on myös määrittää sähköverkon ympäristötekijöiden ml. maaperän ja puuston vaikutus paikallisesti sähköverkon vikaantumiseen. Keskeisimmät kohdat ovat:
– Määrittää roudan vaikutukset sähköverkkotoiminnan elinkaarikustannuksiin ml. sähköverkon viankorjaus- ja KAH-kustannukset – Analysoida roudan ja tuulen sekä lumikuormien yhteisvaikutuksia ilmajohtoverkon vikaantumiseen ja sähkönjakelun luotettavuuteen erilaisissa toimintaympäristöissä – Arvioida ilmastonmuutoksen vaikutusta routaan
Tuulen ja lumikuormien aiheuttamat puustosta johtuvat viat muodostavat merkittävän osuuden vuosittaisista sähkönjakeluverkon keskeytyksistä. Ilmastonmuutoksen myötä roudan vähenemisen on arvoitu lisäävän puun kaatumisriskiä johtaen merkittäviin kustannuksiin yhteiskunnalle, jos sitä ei oteta suunnittelu- ja käyttötoiminnassa huomioon.
Projektista saadaan ymmärrystä ja tuloksia mm. julkiseen keskusteluun sähkönjakelun luotettavuudesta ja toimitusvarmuudesta sekä tutkittua tietoa sähkönjakeluverkon pitkän aikavälin kehittämisvaihtoehtojen vaikutuksista. Projektin tulosten avulla pitkän aikavälin suunnittelu ja käyttötoimintojen kustannustehokkuutta voidaan lisätä mm. tehostamalla viankorjausresurssien allokointia ja myrskyvarmuusinvestointien priorisointia. Projektista saaduilla tuloksilla on siten vaikutusta sekä verkkopalvelumaksuihin että asiakkaiden kokemien keskeytyksien määrään ja kestoon.
Professuurin toiminnan tavoite on edistää ja kehittää ratkaisuvaihtoehtoja, joilla voidaan vastata odotuksiin tulevaisuuden sähkönjakelusta- ja käytöstä sekä edistää tietoisuutta ja lisätä vuorovaikutusta niiden tahojen keskuudessa, jotka ovat keskeisiä tulevaisuuden tavoitteiden saavuttamisessa. Professuurin työskentely liittyy keskeisesti käynnissä oleviin ja valmisteltaviin tutkimushankkeisiin teemoista:
Vetytalous ja puhdas energia; energiansiirto- ja varastointiratkaisut
Sähköenergiajärjestelmän resilienssi ja sähköhuollon varmistaminen
Hajautettujen resurssien integrointi ja sektori-integraatio
Joustavuus sähköenergiajärjestelmässä
Yhteistyön keskeiset tavoitteet
määrittää millä eri tavoin voidaan kustannus-, kapasiteetti- ja energiatehokkaasti vastata odotuksiin tulevaisuuden sähköjärjestelmästä sekä varmistaa entistä sähköriippuvaisemman yhteiskunnan luotettava sähkön saanti ja turvallinen käyttö.
tuottaa osaajia, joilla on vahvan teknistaloudellisen osaamisen lisäksi ymmärrys meneillään olevasta energiamurroksesta ja siihen liittyvien tekijöiden yhteisvaikutuksista -ja mahdollisuuksista energiajärjestelmässä
tuottaa laaja-alaisesti hyödynnettävää tietoa ja varmistaa, että tutkimuksen asiantuntijat myötävaikuttavat yhteiskunnan kehittymiseen ja ovat aktiivisesti mukana kehitykseen liittyvissä asiantuntijaryhmissä.
”Sector Integration and Electric Decade” -hanke keskittyy sähköenergiaratkaisujen monialaiseen kehittämiseen Tampereen ammattikorkeakoulun ja Tampereen yliopiston yhteistyönä. Hankkeessa syvennetään ja laajennetaan sektori-integraation teemaa, joka tarkoittaa eri energiamuotojen ja -järjestelmien yhdistämistä tehokkaaksi kokonaisuudeksi. ”Electric Decade” viittaa sähkön kasvavaan rooliin yhteiskunnan moottorina ja sen merkitykseen energiamurroksessa.
Toimintaa jatketaan aiemman yhteistyön pohjalta, vahvistamalla opetusta ja tutkimusta energia-alalla sekä edistämällä älykkäitä energiaratkaisuja. Sektori-integraatio nähdään hankkeessa laajempana kokonaisuutena, joka kattaa useita eri toimintamuotoja ja näkökulmia, edistäen monialaista osaamista ja kokonaisvaikutusten ymmärtämistä. Sektori-integraatio -teeman lisäksi hankkeessa integroituu opetus, tutkimus ja yhteiskunnallinen vaikuttaminen, ja se luo vahvan perustan tulevaisuuden energiaratkaisuille, samalla kun se edistää vähähiilistä, resurssitehokasta ja turvallista yhteiskuntaa.
Tavoitteet
Syventää ja laajentaa monialaista osaamista ja koulutusta sähköenergiaratkaisujen alalla, keskittyen erityisesti sektori-integraatioon ja sähkön rooliin energiamurroksessa.
Jatkaa ja vahvistaa yhteistyötä Tampereen ammattikorkeakoulun ja Tampereen teknillisen yliopiston välillä, luoden vahvan perustan tulevaisuuden energiaratkaisuille.
Olla aktiivinen toimija yhteiskunnallisessa asiantuntija- ja osallistumistyössä, edistäen tietoisuutta ja osaamista sähköenergian merkityksestä.
Vahvistaa energia-alan opetusta ja tutkimusta Tampereen korkeakouluyhteisössä, vastaten samalla tulevaisuuden energiatarpeisiin ja -haasteisiin.
Edistää vähähiilistä, resurssitehokasta ja turvallista yhteiskuntaa, tukien älykkäiden energiaratkaisujen käyttöönottoa.
STEKin vuosittainen rahoitus: 150.000 euroa
Yhteyshenkilöt
Lehtori Kari Kallioharju, Tampereen ammattikorkeakoulu, etunimi.sukunimi@tuni.fi
Professori Pertti Järventausta, Tampereen yliopisto, etunimi.sukunimi@tuni.fi
Metropolian hankkeessa ”Kiinteistötiedon ja IoT-ratkaisujen hallinta, hyödyntäminen ja siirtovaikutukset” ohjataan tiedon avulla rakennusten käyttöä, ylläpitoa, käyttäjätyytyväisyyttä ja resurssien optimointia. Hankkeessa tuotetaan tietoa ratkaisujen toimivuudesta korjaus- ja uudisrakentamisessa ja tuodaan vahva takaisinkytkentä käytöstä suunnitteluun. Hankkeessa luodaan perustaa IoT-pohjaisen datan hyödyntämiseen tutkimalla, testaamalla ja kehittämällä ratkaisuja, palvelualustoja ja sovelluksia yhdessä yritysten kanssa. Siinä tuotetaan erityisesti käyttäjille rajapintoja kiinteistön älykkääseen ohjaukseen ja kunnossapitoon.
Hankkeen keskeiset tavoitteet
Kehitetään ja ylläpidetään täyden mittakaavan kiinteistöön sijoittuvaa talotekniikan ja rakennusautomaation oppimisympäristö Myllypuro Smart Campus, joka edistää yritysten, korkeakoulun ja opiskelijoiden verkostoitumista Living Lab -toimintamallilla.
Tutkitaan ja kehitetään kaupunkien tulevaisuuden energiaratkaisuja, mm. smart grid -kysyntäjoustoa kiinteistötasolla sekä palveluita ja tekoälyratkaisuja joiden avulla optimoidaan kiinteistöjen olosuhteiden hallintaa.
Rakennetaan moderni tutkimus- ja oppimisympäristö, joka soveltuu sekä huonetilojen että muun rakennetun ympäristön tutkimukseen ja opetukseen, erityisesti sisäilmastoon liittyen. Hanke toteutetaan osaksi Metropolian ja Aallon yhteistyönä Myllypuron LVI-laboratorion hyödyntämiseksi. Tämän hankkeen tulokset antavat valmiuksia kehittää Metropolian etäopetusta jatkossa mm. aikuis- ja täydennyskoulutuksen tarpeisiin.
Jo hankkeen aikana siirretään sen keskeiset tulokset ja toimintatavat käytäntöön viemällä ne osaksi kiinteistö- ja rakennusalan sekä sähkö- ja automaatiotekniikan opintoja, ja tuottamalla niihin uusia opetussisältöjä.
STEKin vuosittainen rahoitus hankkeelle: 100.000 euroa.
Yhteyshenkilöt
Teknologiapäällikkö Harri Hahkala (Myllypuro Smart Campus ja sen hyödyntäminen)
Yliopettaja Matti Huotari (LVI-laboratorion toimistohuonelaboratorio sekä taajuusmarkkinalaboratorio)
Osaamisaluepäällikkö Jorma Säteri (Tutkinto- ja täydennyskoulutus)
sähköpostit ovat muotoa etunimi.sukunimi@metropolia.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.
Älyrakennusten opetus ja tutkimus keskittyy käyttäjäkeskeisyyteen, autonomisiin itseoppiviin järjestelmiin, digitalisaation uusiin toimintatapoihin sekä integraatioihin talotekniikan, ICT-järjestelmien, energiaverkkojen sekä liikenteen välillä. Älyrakennusten rooli tulee kasvamaan entisestään uusiutuvan energian ja digitalisaation synnyttämässä murroksessa. Rakennukset keräävät mittausdataa, integroituvat muiden ICT-järjestelmien kanssa, ohjaavat prosesseja älykkäästi ja muodostavat älykkään kaupungin perustan.
Hankkeen tavoitteena on:
kouluttaa osaajia, jotka kehittävät toimialaa uusimman tutkimuksen ja toimialan kehityksen laaja-alaisen ymmärryksen turvin
tarjota ymmärrystä tulevaisuuden älyrakennuksen järjestelmätason kysymyksistä, erityisesti digitalisoituvan toimialan mahdollisuuksista ja toimialarajat ylittävien palveluiden ja tuotteiden kehittämisestä
tuottaa tietoa autonomisoituvan, itse oppivan rakennetun ympäristön mahdollisuuksista toimialalle
kiinteistöliiketoiminnan ja käyttäjänäkökulman tuomista älyrakennus kokonaisuuteen.
STEKin vuosittainen rahoitus: 180.000 euroa.
Yhteyshenkilöt
Professori Jaakko Ketomäki, jaakko.ketomaki (at) aalto.fi
Professori Heikki Ihasalo, heikki.ihasalo (at) aalto.fi
Litiumioniakkujen käyttö on lisääntynyt viime vuosina nopeasti ja akkujen määrän odotetaan edelleen kasvavan tulevaisuudessa. Niihin liittyy kuitenkin riskejä elinkaaren kaikissa vaiheissa, sillä litiumioniakut ovat palavia ja voivat sytyttää itsensä sekä ympärillä olevan palokuorman. Riskien tunnistaminen ja tiedostaminen on siksi tärkeää aina, kun ollaan akkujen kanssa tekemisissä.
Recserin puheenjohtama työryhmä (Recser, Kaupan liitto ja Tukes) on esittänyt tarpeen tuottaa käytännönläheistä ja helppokäyttöistä ohjeistusta kaupoille ja muille akkuja käsitteleville tai kierrätettäväksi kerääville yrityksille ja yhteisöille litiumioniakkujen turvallisesta käsittelystä ja säilyttämisestä. Opasmateriaali olisi hyödyllistä myös uusien työntekijöiden perehdytyksessä.
Projekti jakaantuu kahteen osaan, jonka ensimmäisessä vaiheessa tuotetaan akkuturvallisuusopas kaupan henkilöstölle. Opas soveltuu monin osin hyödynnettäväksi myös muissa akkuja käsittelevissä tai kierrätettäväksi keräävissä yrityksissä tai yhteisöissä. Oppaan alustavat sisältötavoitteet ovat: vaarallisten akkutilanteiden ennaltaehkäisy ja toiminta uhkaavissa tilanteissa sekä paristojen ja akkujen riskien tunnistaminen ja oikeat toiminnan sisällöt. Opas toteutetaan mobiililaitteelle suunniteltuna kokonaisuutena, joka sisältää tekstiä, videoita ja kysymysten kautta etenevää opastusmateriaalia. Opas on käytettävissä puhelimella ja selaimella. Se on helposti kieliversioitavissa, helppo päivittää ja sen käyttöä voidaan seurata. Myöhemmin se on laajennettavissa haluttaessa esimerkiksi verkkopohjaiseksi osaamissertifikaatiksi.
Projektin toisessa vaiheessa on tavoitteena selvittää, miten tulevaisuudessa voitaisiin kerätä ja säilyttää kierrätettäviä litiumioniakkuja nykyistä turvallisemmin.
Tämän hankkeen tarkoituksena oli selvittää, miten kesämökkien sähköenergian kulutusta voitaisiin alentaa sekä miten kulutusta voitaisiin ohjata. Koska vapaa-ajan asuntojen kirjo on Suomessa varsin laaja, pyrittiin tarkastelemaan erityyppisiä vapaa-ajan asuntoja. Käyttöaste, rakentamisajankohta, rakenteet sekä varustelu vaikuttavat merkittävästi siihen, minkälainen sähköenergian kulutusprofiili vapaa-ajan asunnosta muodostuu. Hanke toteutettiin Tampereen Ammattikorkeakoulun toimesta välillä 11/2022-07/2024. Hankkeessa tutkittiin yleisesti koko mökkikantaa sekä tarkentavasti muutamia yksittäisiä vapaa-ajan asuntoja, jolla pyrittiin tyypillisten mökkien edustavuuteen sekä mahdollisuuteen tarkastella yleisten erillisratkaisuiden vaikutusta.
Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, miten vapaa-ajan asuntojen energiatase muodostuu poissaoloaikoina, mitkä ovat merkittävimmät tekijät tämän muodostumisessa ja millä toimilla niihin voidaan vaikuttaa. Lisäksi tarkasteltiin, miten eri taloteknisiä järjestelmiä voitaisiin ohjata ja mitä vaikutuksia ohjauksella voitaisiin saavuttaa. Tutkimuksessa havaittiin, että yksittäisen kiinteistön osalta kustannustehokkaimpia toimia ovat ne, joita käyttäjä voi olemassa olevien ratkaisuiden puitteissa tehdä. Yleisesti saneeraustoimien kustannukset ovat sitä kokoluokkaa, että pelkästään energian säästön osalta saneerausten takaisinmaksuajat venyvät pitkiksi, poikkeuksena esimerkiksi ilmalämpöpumpun asennus. Uudiskohteiden osalta hyvä suunnittelu on avaintekijänä. Tällöin käyttöaste, tarvittava sisälämpötila ja järjestelmien ohjattavuus määrittävät sitä, millainen sähköenergian käyttöprofiili kohteelle muodostuu. Lopuksi tarkasteltiin vielä sitä, miten vapaa-ajan asuntoja voitaisiin hyödyntää sähköverkon hallinnassa ja sähköenergian kysyntäjoustossa. Tässä haasteeksi nousi erityisesti yksittäisen kiinteistön ratkaisuiden vähäinen vaikuttavuus ja laajemman skaalan osalta ulkoisen aggregoinnin puutos.
Yhteenveto
Kesämökeissä on varustelusta riippuen jonkin verran tai hyvin mahdollisuuksia energian säästöön. Mökin kulutukseen suhteutettuna nämä säästöt voivat olla hyvinkin suuria. Kuitenkin sähköenergian vuosikulutuksen ollessa alle 10 000 kWh/mökki, ei kustannussäästöillä saada helposti katettua laajempia saneerauksia energiansäästömielessä. Tällöin parhaita vaikuttavuuksia saadaan erityisesti käyttäjien toimilla joista tärkeimpänä voidaan pitää tyhjänäoloajan sisälämpötilan laskua. Etenkin pidemmille tyhjäksi jätetyille ajanjaksoille kannattaakin pyrkiä talotekniikan osalta mahdollistamaan matalamman sisälämpötilan käyttö. Tähän tähtäävät toimenpiteet riippuvat mökin varustelusta sekä jossain määrin rakenteista. Saneerausten yhteydessä on järkevää huomioida mahdollisuudet järjestelmien etäohjaukseen ja valvontaan sekä pyrkiä vähentämään rakennuksen energiantarvetta pienentämällä lämpöhäviöitä. Etäohjausten lisääminen kannattaa etenkin sähkösaneerausten yhteydessä, jolloin myös satunnaisen käytön kohteissa saadaan energiansäästön lisäksi lisättyä myös käyttömukavuutta. Siirtomaksujen muodostaessa vapaa-ajan asuntojen sähköenergian kuluista usein suurimman osan, voidaan tapauskohtaisesti saada hyötyä myös aurinkosähköjärjestelmistä. Järjestelmän hyvä suunnittelu on merkittävässä roolissa myös saavutettavissa olevien hyötyjen arvioinnissa. Vapaa-ajan asuntojen kysyntäjouston potentiaali on yksittäisen kohteen kannalta hyvin vähäinen, mutta kollektiivisesti katsottuna merkittävä. Etenkin peruslämmöllä olevat ja käyttövesivaraajilla varustetut mökit, joita käytetään satunnaisesti muodostavat verkkotasolla jo varmasti näkyvän potentiaalin. Ratkaisuiden yleistymistä varten tähän tarvittaisiin laajemmin aggregointia hoitava taho. Eri ratkaisut ja toteutusmallit on tarkemmin käsiteltynä hankkeen loppuraportissa.
Projektissa kartoitetaan kotiautomaatiolaitteille tyypillisiä kyberturvallisuushaavoittuvuuksia ja tarkastellaan niiden aiheuttamia riskejä energiajärjestelmän kannalta. Projektissa muodostetaan ennuste em. kyberturvallisuusriskien kehitykselle vuoteen 2030 saakka. Tutkimustulosten perusteella laaditaan suosituksia siitä, miten eri toimijat, kuten verkkoyhtiöt, aggregaattorit, tai loppukäyttäjät, voivat hallita tunnistettuja riskejä.
Projekti toteutetaan LUT-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyönä.
Projekti koostuu viidestä alla kuvatusta osatehtävästä: 1. Kotiautomaatiolaitteiden tyypillisten kyberturvallisuushaavoittuvuuksien kartoittaminen ja haavoittuvuusskenaarioiden laatiminen perustuen kirjallisuustutkimukseen ja laboratoriotesteihin 2. Haavoittuvuusskenaarioiden vaikutusten arviointi ja simulointi ja konkreettisten energiajärjestelmälle aiheutuvien kyberturvallisuusriskien kartoittaminen 3. Riskiennusteen laatiminen vuosille 2023 – 2030, jossa arvioidaan kyberturvallisuusriskien kehittymistä tämän vuosikymmenen aikana 4. Työpajatyöskentely, jossa kartoitetaan kyberturvallisuusriskien vaikutuksia ja näiden torjumista yhteistyössä toimialan asiantuntijoiden ja muiden sidosryhmien edustajien kanssa. Tutkijoiden tunnistamien riskien uskottavuutta, todennäköisyyttä ja vakavuutta testataan työpajatyöskentelyllä. 5. Toimenpidesuositukset kyberturvallisuuden edistämiseksi
