Älykkäällä kaukolämpöverkolla ilmastonmuutosta vastaan

Älykkäällä kaukolämpöverkolla ilmastonmuutosta vastaan

Kaukolämpöverkot tuovat lämmön lähes puolelle Suomen rakennuksista. Ilmastonmuutosta vastaan taistellessa Suomen kaukolämpöverkkojen älyllistäminen digitaalisten kaksosten avulla olisi erinomainen ase pienentämään lämmitysenergian aiheuttamia kasvihuonepäästöjä ja tätä kautta edistämään Suomen ilmastotavoitteita.

Perinteinen käytäntö kaukolämpöverkon ohjauksessa on ollut ulkolämpötilaan perustuva lämpötilakäyrä. Kuitenkin laajaan lämpöverkkoon vaikuttaa määrittämätön määrä ulkoisia tekijöitä. Koneoppimista hyödyntämällä pystyttäisiin lisäämään näitä tekijöitä verkon ohjaamiseen. Näin kaukolämpöverkon asiakkaat saisivat verkosta juuri sitä lämpötilaa, jota tarvitsevat. Samalla energiaa säästyy ja päästöt vähenevät.

Digitaalisten kaksosten monet käyttökohteet

Digitaalisia kaksosia on perinteisesti luotu pienistä kokonaisuuksista, kuten tuotantolaitoksista, rakennuksista tai koneista. Nämä kuitenkin yleistyvät kovaa vauhtia, eikä ole ennenkuulumatonta, että älykästä verkkomallia käytetään laajojen kokonaisuuksien mallintamiseen ja simulointiin. Hyödyt tulevat esiin, kun fyysisen järjestelmän digitaalisella kopiolla voidaan simuloida erilaisia tilanteita laajan verkon toiminnasta. Näitä tilanteita voivat esimerkiksi olla kaukolämpöverkon veden lämpötilan alentaminen, lämpöhäviöiden simulointi tai verkon uloimpien osien toiminta. Yhtä lailla pystytään testaamaan, minkälaisia vaikutuksia hukkalämmön tuomisella verkkoon on.

Digitaalinen kaksonen luo uuden ulottuvuuden kaukolämpöverkon hallintaan. Sen avulla pystyttäisiin ennustamaan kaukolämmöntuotannon tehontarve sääennusteiden ja ulkoisten tekijöiden perusteella. Verkon energiantarpeen ennustaminen perustuisi esimerkiksi rakennuksien energiankulutuksen historiatietoihin, kaukolämpöverkon putkien lämpöhäviöominaisuuksiin ja sääennusteisiin. Näihin tietoihin tietenkin lisätään kaukolämpöverkon antureiden syöte lämmönjakohuoneista, putkistosta ja tuotantolaitoksista.

Kylminä pakkaspäivinä, kun lämmöntarve on suuri, älykkään verkon avulla voitaisiin hyödyntää rakennuksien ja verkoston lämpökapasiteettia ja näin alentaa kulutushuippujen korkeaa energiankulutusta. Yleisesti kulutushuippujen aikaan käytetään normaalikuormituksessa käytettävien voimaloiden lisäksi lämpövoimaloita, joiden polttoaineena saattaa olla öljy tai maakaasu. Kulutushuippuja tasaamalla pystyttäisiin ohjaamaan tuotanto käyttämään ekologisempia polttoaineita, jos näitä on käytettävissä. Toisaalta pystyttäisiin myös kohdentamaan tuotanto sen hetken halvimmalle polttoaineelle ja näin alentamaan tuotannon kustannuksia korkean kulutuksen aikaan.

Projekti digitaalisten kaksosten tuomista hyödyistä kaukolämpöverkoissa

Projektissa tein selvitystyön kaukolämpöverkkojen digitaalisista kaksosista ja niiden tuomista hyödyistä. Tässä yhteydessä yllätyksekseni huomasin, että usein verkkojen ohjaaminen perustuu nyrkkisääntöihin ja kokemuksen tuomaan ammattitaitoon. Samalla opin, että digitaalinen kaksonen luo aivan uuden lähtökohdan ohjata verkkoa luoden ympäristöä ja kustannuksia säästävän järjestelmän. Ympäristön säästäminen tapahtuisi tietenkin polttamalla vähemmän polttoainetta. Tämä luonnollisesti kulkee käsi kädessä kustannussäästöjen kanssa. Onneksi useissa yrityksissä on huomattu, että usein ympäristön säästäminen näkyy viivan alla sekä luo positiivisia mielikuvia yrityksestä. Toivottavasti tämä toimii tulevaisuudessa motivaationa satsata älykkäämpään verkonohjaukseen. Potentiaalia ilmastonsäästötoimille tällä saralla ainakin olisi. Onhan Suomessa 166 kaukolämpöverkkoa.