Akkuturvallisuusohjeiston tuottaminen kaupoille ja muille akkuja käsitteleville tai kierrätettäväksi kerääville yrityksille ja yhteisöille
Tulevaisuuden joustava ja turvallinen sähköenergiajärjestelmä
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.
STEKin vuosittainen rahoitus: 120.000 euroa
Energiamurrokseen liittyvä moni-ilmeinen sektori-integraatio
”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
Kiinteistötiedon ja IoT-ratkaisujen hallinta
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.
Älykäs talotekniikka ja älyrakennukset
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.
Wind farm layout optimization: Project economics and risk
Wind Farm Layout Optimization: Project Economics and Risk. Afanasyeva, Svetlana (2023-09-01) Väitöskirja.
Tiivistelmä
Wind energy is an integral resource for the transition of the energy sector to cleaner electricity production. While the advantages, such as its fuel- and water-free production, are evident, at present the economic viability compared with traditional fossil energy sources is uncertain. As each project is site-specific through its unique topography and wind map, wind farms require a custom design.
This doctoral dissertation focuses on optimizing wind farm design and provides guidance for solving this task. The aim of the study is to investigate the extent to which the layout affects the profitability of a wind farm project and, more specifically, to identify the factors that most influence the optimal solution. A methodology using techno-economic performance metric is developed. The rationale for the selection of this metric is also explained.
The wind farm layout problem can be formulated as a mixed-integer nonlinear programming problem with nonlinear constraints, in which the location of each turbine is considered continuous, and their type and total number are considered discrete. A relatively recent metaheuristic nature-inspired algorithm is used for the optimization routine. Furthermore, for wind farm infrastructure design, the dissertation presents a novel combined road and electrical cable layout search approach based on a least cost pathfinding algorithm. This approach considers the dependence of the cable laying costs on the road network solution. For each layout produced by the main algorithm, the infrastructure design is found.
Another focus of the study is to determine whether uncertainty in input parameters affects the design of a wind farm. Using a global variance-based sensitivity analysis technique, the work takes into account the uncertainties of the input parameters and analyzes their impact on the financial viability. A project risk assessment method is presented, which can be incorporated into the optimization framework. The analysis reveals that for a given number of turbines the risk of the project cannot be mitigated through the locations of the turbines.
The proposed optimization methodology performs reliably in solving the wind farm optimization problem. It was found that the number and location of turbines are driven by the existing infrastructure, the wind direction and the fixed part of the initial investments. Yet, the viability of the project as a whole is determined by the average wind speed, the price of electricity, and the discount rate.
Liekeissä teknologiaan – koodausta ja elektroniikkaa tieteen ja taiteen avulla
Viestintäkampanja junan katolle kiipeämisten ehkäisemiseksi
Junan katolle kiipeämisestä aiheutuvia suurjännitetapaturmia tapahtuu toistuvasti ja niiden ennaltaehkäisy on ollut haastavaa. Nyt tarkoituksena on toteuttaa viestintäkampanja ja -materiaali, jota voitaisiin käyttää pitkällä aikavälillä ja sitä kautta pitää asiaa esillä jatkuvasti muuttuvassa nuorten kohderyhmässä.
Projektin tavoitteena on kertoa nuorille junan katolle kiipeämisen vaaroista ja ehkäistä aktiivisella ja toistuvalla viestinnällä junan katolle kiipeämisestä aiheutuvat tapaturmat ja kuolemat.
Akkuturvallisuusohjeiston tuottaminen ammattilaisille
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.
Akkuturvallisuusohjeiston tuottaminen kaupoille ja muille akkuja käsitteleville tai kierrätettäväksi kerääville yrityksille ja yhteisöille