Aurinkosähköjärjestelmien asennusten riskikartoitus (AURISKI)
Aurinkosähköjärjestelmien asennusten riskikartoitus (AURISKI)
”Aurinkosähköjärjestelmien asennusten riskikartoitus” (AURISKI) -hankkeen tarkoituksena on tarkastella kohtuullista määrää uudehkoja aurinkosähköjärjestelmiä ja niiden dokumentointia ja arvioida toteutusten laatua ja sähköturvallisuutta. Lisäksi hankkeen tarkoitus on edistää toisen asteen ja korkea-asteen sähköalan opiskelijoiden yhteistyötä ja lisätä opiskelijoiden ymmärrystä alan eri toimijoiden vastuista ja työtehtävistä. Hanke toteutetaan aikavälillä 1.1.2024 – 31.12.2024 ja on jatkoa ”Omatuotannon vaikutus kiinteistön sähköverkkoon” -hankkeelle (2022–2023). Hankekonsortion muodostavat SAMK, TAMK, Sataedu ja Tredu.
Konkreettisin tulos hankkeesta on urakoitsijoille laadittava ohjeistus, jonka avulla parannetaan uusien aurinkosähköjärjestelmien asennusten sähkö-, palo- ja käyttöturvallisuutta sekä standardinmukaisuutta. Hankkeen uutuusarvo on aurinkosähköjärjestelmien riskikartoituksessa, järjestelmien standardienmukaisuuksien selvittämisessä ja uudenlaisessa yhteistyömallissa oppilaitosten ja eri koulutusasteiden opiskelijoiden välillä. Hankkeessa otetaan huomioon myös paikalliselle omatuotannolle asetettuja uusia vaatimuksia liittyen kokonaisenergiatehokkuuteen, mitoitukseen, asentamiseen, käyttöönottoon sekä ohjaamiseen (ympäristöministeriön asetus 718/2020).
Sähkömarkkinan hintavolatiliteetin vaikutukset sähkön kulutusjoustoon ja sähkönjakelujärjestelmään
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.
Roudan vaikutus sähkönjakelun ilmajohtoverkkojen vikaantumiseen ja sähköverkkoliiketoimintaan
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.
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.
Liekeissä teknologiaan – koodausta ja elektroniikkaa tieteen ja taiteen avulla
Vapaa-ajan asuntojen talviaikainen sähkönkäyttö
Tiivistelmä
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.