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
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.
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.
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 aihtuttamia 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
