Visions of Tomorrow – Engineered Today
Search

Ajanhallinta on keskeinen tekijä tulevaisuuden energiajärjestelmissä

Kirjoittanut Teemu Turunen
Julkaistu

Stephen Hawking on käynyt kirjassaan Ajan lyhyt historia, läpi maailmankaikkeutemme kehitystä ja kuinka aika on olennainen osa sitä. Aikakäsitys on historian saatossa muuttunut ja aina 1900-luvun vaihteeseen saakka uskottiin absoluuttiseen aikaan. Suhteellisuusteoria toi tulleessaan ajan suhteellisuuden, jolloin jokaisen havaitsijan todettiin mittaavan omaa aikaansa. Toinen kirjassa useammassa kohdassa viitattu suure on entropia, joka kuvaa epäjärjestyksen kasvua. Entropia määrittää ajalle myös suunnan, jolloin aika kulkee menneisyydestä kohti tulevaisuutta. Miten tämä kaikki liittyy energiasektoriin, miksi aika on tärkeää ymmärtää juuri nyt ja mitä tällä on saavutettavissa? Paljon isoja kysymyksiä ja toivottavasti valaisevia vastauksia.

Paljon puhutaan meneillään olevasta energiamurroksesta, jossa kuljetaan kohti puhtaampaa energiantuotantoa ja -käyttöä. Tässä valtavassa murroksessa ajanhallinta nousee keskeiseen rooliin, kun mietitään tulevaisuuden investointeja, niiden optimaalista ajankohtaa sekä käytössä olevan teknologian kehitysvauhtia. Suhtautuminen aikaan jakaantuu tällä hetkellä energiayhtiöissä karkeasti kahteen päälinjaan, toiset ovat päätyneet odottamaan tilanteen selkeytymistä ja vastaavasti toiset ovat lähteneet rohkein askelin investoimaan puhtaaseen energiantuotantoon ja tulevaisuuden ratkaisuihin. Valintaan vaikuttaa tietenkin vahvasti kunkin yhtiön nykytila ja esimerkiksi tuotantorakenne. Joka tapauksessa, jokainen yhtiö joutuu tulevaisuutta tarkastelemaan sekä priorisoimaan toimiaan ja investointejaan. Tämä työ täytyy tehdä hyvin suunnitellusti ja perustuen esimerkiksi skenaariotyöskentelyyn, jonka tuloksia päivitetään aktiivisesti tulevaisuudessa.

Kun tullaan pitkän tähtäimen aikaskaalasta lyhyempään aikatasoon, on havaittavissa, että myös tulevaisuuden energiajärjestelmissä vuodenaikariippuvuus osa sitä. Merkittävin tekijä on tietenkin lämpötilan vaihtelu vuodenaikojen välillä, mutta systeemiin on tulossa myös uusia tekijöitä. Vuodenaikariippuvuus voi jopa lisääntyä esimerkiksi tuuli- ja aurinkosähkön osuuden kasvaessa. Toisaalta vuodenaikariippuvuutta pyritään hyödyntämään jatkossa yhä enemmän esimerkiksi lämmön ja kylmän kausivarastojen avulla. Tästä esimerkkinä on Helenin ja Vantaan energian kalliovarastoprojektit, joihin ladataan energiaa silloin kuin sitä on ylen määrin/halvalla saatavissa ja vastaavasti puretaan toisena vuodenaikana/kuormituspiikeissä. Myös energiankäyttöön on tulossa muutoksia, josta esimerkkinä on jäähdytyksen tarpeen kasvu tulevaisuudessa. Toisaalta tämä vuodenaika näkökulma kytkeytyy osaksi myös tulevaisuuden energiantuotantoinvestointeja, sillä tietyt kaukolämpöverkon tietyt osat voidaan kesäisin tuottaa täysin, vaikka teollisuuden hukkalämmöillä, jota talvisin tukee keskitetty lämmöntuotanto.

Tulevaisuuden energiajärjestelmissä tulee osaltaan tapahtumaan kehitystä, jota voitaisiin verrata entropiaan. Nykyinen varsin keskitettyyn energiajärjestelmään tulee mukaan hajautettua energiantuotantoa, mikä puolestaan tulee monimutkaistamaan järjestelmää. Tälle järjestelmälle on tyypillistä myös suunta kohti lyhyemmän aikatason hallintaa, sillä esimerkiksi sähköllä tullaan tekemään kauppaa varttitasolla ja varsin muuttuvia hukkalämpöjä hyödynnetään kaukolämpöverkossa. Näin ollen järjestelmää on tarkasteltava ainakin tuntitasolla, paikoin jopa minuuttitasolla. Osaltaan tähän voidaan vastata erilaisilla energian varastointiratkaisuilla (sähköakut ja lämpö/kylmävarastosäiliöt) ja toisaalta siihen on mahdollista vaikuttaa panostamalla älykkääseen ohjaukseen. Ohjauksessa on myös huomioita edellä mainittu entropia näkökulma, jossa systeemeistä tulee yhä monimutkaisempia ja ääritilanteissa jos käytetään koneoppivia järjestelmiä, käyttäjä ei edes täysin ymmärrä järjestelmän käyttäytymistä.

Aikatasonhallinta tulee olemaan keskeinen tekijä tulevaisuuden energiajärjestelmää ja tämä tuo energiasektorille sekä uhkia, että mahdollisuuksia. Ensinnäkin onnistunut ajanhallinta tuo mukanaan uusia liiketoimintamahdollisuuksia, jolloin hyödyt tulevat esimerkiksi sähkökaupan, kysyntäjouston tai vaikkapa polttoaineensäästön kautta. Toisaalta onnistuneella kokonaisuuden ohjauksella (= ajanhallinnalla) voidaan vaikuttaa tulevaisuuden investointikustannuksen suuruuteen ja tätä kautta parantaa toiminnan kannattavuutta. Käytännössä tämä voi tarkoittaa yksittäisten prosessien säätöjen onnistumisen lisäksi kokonaisuuden hallintaa ylätasolla. Tiedon täytyy myös liikkua useammasta järjestelmästä toiseen ja dataa pitää lukea myös ohjausjärjestelmien ulkopuolisista lähteistä (esimerkiksi energian hinta, sääennuste jne.)

Vastaavasti haastepuolella tulee selkeästi olemaan energiajärjestelmän monimutkaistuminen ja hajaantuminen. Huonosti johdettuna ja ymmärrettynä tämä voi lisätä energiayhtiön kustannuksia. Huomioitavaa on, että eri kokoisilla yhtiöillä on käytössään erilainen määrä tasaavaa kapasiteettia (kuluttajat, verkon laajuus, olemassa olevat kallioluolat,), jolloin myös systeemin ”aikapuskurit” ovat erilaisia, mikä voi haastaa erityisesti pienempiä yhtiöitä tulevaisuudessa.

Ajanhallinta tuleekin olemaan osa energiatulevaisuuden johtamista ja mielestäni nyt ollaan pienessä mittakaavassa uuden äärellä, aivan kuten fyysikot olivat ajan suhteen vuonna 1915. Positiivista tilanteessa on, ettei meidän tarvitse keksiä uudelleen suhteellisuus teoriaa, vaan riittää, että kootaan sopivat osaajat yhteen ja lähdetään ratkomaan haasteita yhteistyössä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Teemu Turunen

Phil. Lic. (Env. Science)

Teemu Turunen has extensive experience in energy consultancy across a wide range of industrial areas. He currently works as the Design Manager of Elomatic’s Energy Consulting team, which develops and implements sustainable solutions for future energy needs.

Intelligent Engineering

Uusin artikkeli

23/11/2021

Energiaa ei muisteta arvostaa tarpeeksi – energiamurroksen keskellä

Kirjoittanut By Teemu Turunen

Energiaa ei muisteta arvostaa tarpeeksi – energiamurroksen keskellä Viime aikoina julkisuudessa on ollut paljon keskustelua energian hinnan kehityksestä sekä polttoaineiden, kaukolämmön, että sähkön osalta. Samaan aikaan myös hinnan ennustettavuus on muodostunut yhä haastavammaksi. Syitä kehitykseen...

Read more » Lue lisää »
Blog

Copyright © 2020 – Elomatic, All rights reserved