Pk-yritys, tartu EU:n mahdollisuuksiin digiteknologioiden kokeiluissa

EU panostaa voimakkaasti valmistavan sektorin pienempien yritysten toiminnan kehittämiseen ja digitalisaation kiihdyttämiseen. Rahoitusta kohdistetaan mm. digitaalisten teknologioiden ja alustojen kehittämiseen ja käyttöönottoon sekä ekosysteemien vahvistamiseen. Tämä on suomalaiselle valmistavalle teollisuudelle iso mahdollisuus.

Yksi kiinnostava pk-sektorille suunnattu rahoitusinstrumentti on ”ICT Innovations for Manufacturing SME’s” (I4MS) eli ICT-innovaatioita valmistavan teollisuuden pk-yrityksille. Näihin hankkeisiin yritysten on aiempaa helpompi päästä mukaan.

Projektirahaa yrityksille

Perinteisestä tutkimushankkeesta poiketen projektin hakijat saavat vain osan projektin rahoituksesta käyttöönsä ja merkittävä osa (esim. kolmannes) varataan pk-yrityksille, jotka liittyvät hankkeeseen myöhemmin omien kokeilujensa kanssa.

Yritysten onkin mahdollista päästä yksinkertaisella hakumenettelyllä ja korkeammalla hyväksymistodennäköisyydellä mukaan hyödyntämään I4MS:ssä tunnistettuja avainteknologioita, kuten robotiikka, ainetta lisäävä valmistus, kyberfyysiset ja IoT-teknologiat, teholaskenta, mallinnus ja simulointi sekä lasertekniikka.

Lisäksi tavoitteena on kasvattaa eri puolille Eurooppaa digitaalisia hubeja, eli osaamisen, infran ja palvelujen keskittymiä, jotka auttavat paikallisia yrityksiä monipuolisesti digitalisaation hyödyntämisessä projektien jälkeenkin.

EU on jo panostanut I4MS-kokonaisuuteen yli 100 M€ ja rahoitus jatkuu vuosien 2018–2020 ohjelmassa. EU:n tavoitteena on investoida valmistavan sektorin digitaalisiin alustoihin 95 M€ vuosina 2018–2019 ja I4MS:n kautta hubien verkostoihin arviolta noin 70 M€ vuonna 2020. Myös näihin tuleviin hakuihin toivotaan runsasta pk-sektorin osallistumista.

Innovaatiohubien osaaminen käyttöön

VTT ja suomalaiset yritykset ovat mukana käynnistämässä kolmea uutta I4MS-hanketta, joista yksi on VTT:n koordinoima. Projekteissa luodaan merkittävä digitaalisten innovaatiohubien verkosto yhdessä eurooppalaisten huippututkimuslaitoksien ja yrityksien kanssa. Hubit tulevat tarjoamaan palveluja liittyen mm. tehtaiden sisälogistiikkaan ja robotiikkaan, kyberfyysisiin järjestelmiin ja analytiikkaan sekä ainetta lisäävän valmistuksen käyttöönottoon.

Tämän lisäksi VTT on jo kartoittamassa valmistavan teollisuuden digitalisoitumisen tarpeita, esteitä ja tulevaisuuden skenaarioita.

Näin pääset mukaan

Minusta on todella hienoa, että Suomi on nyt päässyt I4MS-ohjelmaan vahvasti mukaan. Näin voimme rakentaa pitkäjännitteisesti verkostoja, osaamista ja infraa, joita pienet ja suuret suomalaiset yritykset pääsevät hyödyntämään. Erityisesti toivon, että valmistavan teollisuuden pk-yritykset tulevat mukaan omien kokeilujensa avulla testaamaan I4MS-teknologioita.

Osallistuminen onnistuu projektien järjestämien avoimien hakujen avulla, jotka kohdistuvat kunkin hankkeen digitaalisiin teknologioihin. Hakujen ehdot ovat vielä muotoutumassa ja niistä tulee lisää tietoa verkkosivuille projektien päästessä vauhtiin. Hakemus on tyypillisesti lyhyehkö dokumentti, jonka teossa mm. VTT voi auttaa. Esimerkkejä jo toteutuneista kokeiluista löytyy I4MS-sivuilta.

Tervetuloa mukaan!

http://i4ms.eu/

http://i4ms.eu/demonstrators/list_demonstrators.php

Riikka Virkkunen
tutkimuspäällikkö
Twitter: @VirkkunenRiikka

Ovatko CCU ja hiilen uusiotalous osa ratkaisua?

Miksi hiili – yksi maailmankaikkeuden yleisimmistä alkuaineista – näyttelee huikaisevan tärkeää roolia nykyisessä yhteiskunnassa? Ikävä kyllä sen käyttöön liittyy myös usein ikävä kytkentä aikamme suurimpaan ongelmaan, ilmastonmuutokseen.

CCU, hiilidioksidin talteenotto ja hyötykäyttö, sekä sen serkku hiilen uusiotalous eivät ole yksinkertaisia tai välttämättä helposti hahmotettavia konsepteja. CCU on teknologialähtöinen termi, jota käytetään hyvin monissa asiayhteyksissä ja tarjotaan ratkaisuiksi erilaisiin tarpeisiin.

Tästä moninaisuudesta johtuen ajavia voimia on useita, ja asiaa voi ajatella hyvin monelta kantilta aina maailman pelastamiseen ilmastonmuutokselta uusiin liiketoimintamahdollisuuksiin ja hiilenlähteisiin. Tämä moninaisuus aiheuttaa myös epäselvyyttä ja väärinkäsityksiä siitä, millaisia vaikutuksia niin hyvässä kuin pahassa tämän teknologian soveltamisella voisi olla. Jotta asiaan saataisiin selvyyttä, pyrimme tässä määrittelemään, mistä CCU:ssa ja hiilen uusiokäytössä on kyse. Miksi siitä pitäisi olla kiinnostunut, ja miten se mahdollisesti voisi palvella esim. Euroopalle tärkeitä teollisuudenaloja?

Mistä on kyse?

Lyhyesti sanottuna CCU:lla (carbon capture and utilisation) tarkoitetaan hiilidioksidin erottamista esimerkiksi savukaasuista, jotta hiilidioksidi ei vapaudu suoraan ilmakehään vahvistamaan ilmastonmuutosta. Lisäksi se tarkoittaa hiilidioksidin käyttöä sellaisenaan tai hiilen lähteenä muissa prosesseissa.

Hiilen uusiotaloudella sen sijaan viitataan kemian prosesseihin ja konsepteihin, joissa hyödynnetään syötteenä joko hiilidioksidia tai muita yksihiilisiä molekyylejä, kuten esimerkiksi kaasutuskaasun hiilimonoksidia tai biokaasun metaania.

CCS (carbon capture and storage) taas tarkoittaa hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia. Se voi olla ratkaisu fossiilisten raaka-aineiden käytöstä aiheutuvaan ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousuun. CCU sen sijaan ei tarjoa pitkän aikavälin kokonaisvaltaista ratkaisua, jos fossiilisia resursseja edelleen käytetään. Se on enemmänkin teknologinen ratkaisu, joka mahdollistaa hiilipohjaiset tuotteet ja prosessit täysin kestävässä järjestelmässä.

Ilmastonmuutoksen hillintä ja kestävyys leimaavat käynnissä olevaa energiajärjestelmän muutosta. CCU:n arviointia tästä näkökulmasta vaikeuttaa sovellusten ja konseptien moninaisuus ja siitä seuraava moninaisuus myös CCU:n ilmastovaikutuksista. Vaikutukset voivat olla kaikkea negatiivisesta hyvin positiiviseen, riippuen aina energiajärjestelmästä ja sen muutoksen suunnasta ja nopeudesta, jossa CCU:ta sovelletaan. Hiilidioksidin käyttö raaka-aineena, muuten kuin puhtaana hiilidioksidina, vaatii termodynamiikan pääsääntöjen mukaan aina energiaa. Jotta hiilidioksidin käyttö raaka-aineena olisi kestävää, on tämä energia tuotettava kestävästi, mikä linkittää CCU:n tiiviisti uusiutuvan ja muun päästöttömän energian lisäämiseen; tässäkin korostuu järjestelmänäkökulma.

Mutta voiko hiilidioksidin hyötykäytölle olla muita syitä kuin pelkkä ilmastonmuutoksen hillintä?

Talteen otettua hiilidioksidia (CCU) käytetään jo monissa kohteissa. Sitä käytetään suoraan esimerkiksi suojakaasuna tai virvoitusjuomissa. Lisäksi hiilidioksidia konvertoidaan jo joiksikin kemikaaleiksi, kuten ureaksi tai epäorgaanisiksi karbonaateiksi.

Kuten edellä mainittiin, vaatii hiilidioksidin käyttö aina energiaa, ja vety on yksinkertaisin tapa tuoda energiaa hiilidioksidiin. Yksi merkittävimpiä haasteita CCU:ssa ja hiilen uusiokäytön ekonomiassa on kohtuuhintaisen vähähiilisellä energialla tuotetun vedyn saatavuus. Siitäkin huolimatta, että vähähiiliseen energiaan investoidaan globaalisti ennätyksellisen paljon ja sen hinnan odotetaan laskevan merkittävästi lähivuosina, on kestävästi tuotetun vedyn saatavuus tekijä, joka tullee eniten hidastamaan CCU-investointeja. Tästä johtuen hiilen uusiokäytön ekonomian prosessit voidaankin luokitella kolmeen niiden vedyntarpeen mukaan:

  1. prosesseihin, jotka eivät tarvitse vetyä
  2. hybridiprosesseihin, joiden vedyntarve on rajallinen ja jotka voivat hyödyntää hiilidioksidin lisäksi myös muita C1-kaasuja
  3. prosesseihin, joiden vedyntarve on merkittävä.

Prosesseja, jotka eivät tarvitse vetyä, ovat esimerkiksi erilaiset mineraaliprosessit, joissa tuotetaan epäorgaanisia karbonaatteja. VTT tutkii esimerkiksi hiilidioksidin talteenottoa kalkkiuuneissa ja sen hyödyntämistä puhtaan saostetun kalsiumkarbonaatin valmistuksessa. Tiettyjä orgaanisia erikois- ja hienokemikaaleja voidaan myös valmistaa hiilidioksidista ilman vetyä. Hybridiprosesseja voidaan hyödyntää esimerkiksi biomassan kaasutusprosessien yhteydessä. Kaasutuksen tuotekaasun tärkeimmät hyötykomponentit ovat hiilimonoksidi ja vety. Sivutuotteena syntyy kuitenkin merkittäviä määriä hiilidioksidia, joka voitaisiin ulkopuolisen vähähiilisen vedynlähteen kanssa konvertoida polttoaineiksi tai kemikaaleiksi.

Vetyä hyödyntävien hiilidioksidin konversioprosessien mahdollisuudet ovat moninaiset. Ne perustuvat yleensä joko kemialliseen katalyysiin tai ovat biokemiallisia. Tyypillisesti prosesseissa tuotetaan ensin C1-välituote, kuten metaani tai metanoli, jota voidaan käyttää joko energian välittäjänä ja polttoaineina tai välituotteena muiden kemikaalien ja polttoaineiden tuottamiseen. Biokemiallisissa prosesseissa voidaan päästä myös suoraan erikoiskemikaaleihin, kuten akryylihappoon, jonka tuottamista VTT tutkii. Katalyyttisiä reittejä voidaan päästä C1-yhdisteiden sijaan Fischer-Tropsch-synteesiä hyödyntäen alkaaneihin ja alkeeneihin, joista ensin mainitut ovat potentiaalisia polttoainekomponentteja, kun taas jälkimmäiset soveltuvat moninaisten kemikaalien tuottamiseen.

CCU ja hiilen uusiotalous ovat epäilemättä kestävän yhteiskunnan mahdollistavia teknologioita, mutta eivät suoraan ratkaisuja taistelussa ilmastonmuutosta vastaan.

Niihin liittyvät teknologiat ja tuotteet voivat olla myös uusi Suomen teollisuuden ja viennin kasvualue. Lyhyellä tähtäimellä suurin potentiaali on teknologioissa, jotka perustuvat hiilidioksidin hyödyntämiseen ilman vetyä tai joissa vedyn tarve on rajallinen, mutta vähähiilisellä energialla tuotettavan vedyn yleistyessä myös vetyintensiiviset teknologiat otetaan käyttöön.

Vetylähteen lisäksi CCU:ssa tarvitaan hiilidioksidin lähde. Ensimmäisessä vaiheessa nämä lähteet voivat olla merkittäviä fossiilisia päästölähteitä, kuten terästehtaita tai öljynjalostamoja. Dekarbonisaation edetessä siirrytään kuitenkin enenevissä määriin bioperäisiin päästölähteisiin, kuten puunjalostusteollisuuteen tai energiantuotantoon biomassasta. Päästölähteen ollessa bioperäinen voidaan päästä tietyissä tapauksissa negatiivisiin päästöihin (bio-CCU).

Kallein, mutta tulevaisuudessa mahdollinen vaihtoehto on ottaa hiilidioksidia talteen ilmasta. VTT ja Lappeenrannan teknillinen yliopisto demonstroivat konseptia parhaillaan Tekes-rahoitteisessa Soletair-hankkeessaan. Projektissa kohtaa ilmasta talteen otettu hiilidioksidi uusiutuvalla sähköllä tuotetun vedyn ja näistä tuotetaan Fischer-Tropsch-teknologialla polttoaineiksi kelpaavia hiilivetyjä. Koko systeemi muodostuu kolmesta tuotantokontista, joiden yhtäaikaista käyttöä on demonstroitu kesäkuusta 2017 lähtien Lappeenrannassa.

Kerro, mitä mieltä olet hiilen uusiotaloudesta ja CCU:sta!

Usein CCU:ta perustellaan sen positiivisilla ilmastovaikutuksilla, mutta muita ajavia tekijöitä voivat olla uuden uusiutuvan energian käyttäminen raaka-aineena hiiltä vaativissa prosesseissa fossiilisten raaka-aineiden sijaan eli ns. epäsuora sähköistyminen tai yksinkertaisesti hiilidioksidin tarve joissain prosesseissa tai tuotteissa. Ilmastodriveri kuitenkin dominoi pitkän aikavälin järjestelmämuutosta. Jotta yritykset ja investoijat laajamittaisesti toteuttaisivat muutosta, täytyy toiminnan taloudellisten edellytysten olla olemassa. Tällä hetkellä se tarkoittaa kannustimia joko ulkoisvaikutusten kustannusten (esimerkiksi climate policy) tai investointien pitkän aikavälin riskienhallinnan kautta.

Näitä kysymyksiä olemme pyrkineet hahmottelemaan liitteenä olevaan keskustelupaperiin. Onko mielessäsi näkökulmia tai sovelluksia, joita emme osanneet ottaa tässä huomioon?

Samalla kun tuotamme tieteellistä dataa ja numerotietoa tukemaan dokumentissa hahmoteltuja ajatuksia, toivomme nyt kaikilta runsaasti kommentteja tähän paperiin esimerkiksi tämän blogin kommenttikenttään.

Antti Arasto VTT

Antti Arasto, tutkimuspäällikkö
Twitter: @ArastoAntti

Juha Lehtonen VTT

Juha Lehtonen, tutkimusprofessori

Liikenteen jakamistalous on valintoja, uteliaisuutta ja rohkeutta

Yleistyvätkö liikenteen jakamispalvelut vai jäävätkö ne marginaaliratkaisuiksi perinteisen omistamisen rinnalle? Olemmeko tarpeeksi uteliaita ja rohkeita kokeilemaan jakamistalouden tuomia vaihtoehtoja liikkumisessamme?

Jakamistaloudella (sharing economy) tarkoitetaan tuotteiden tai palveluiden käyttöä ja kuluttamista yhdessä toisten kanssa. Toimintakulttuurin keskiöön nousee omistamisen sijaan käyttöoikeus. Ilmiönä jakamistalous ei suinkaan ole uusi, mutta digitalisaation tuomat mahdollisuudet yhdistettynä resurssiviisauden tavoitteisiin ovat antaneet sille viime aikoina aivan uutta nostetta. Siinä missä jakaminen ennen rajoittui pitkälti perheeseen ja ystäväpiiriin, modernit jakamispalvelut ovat mahdollistaneet turvallisen ja tehokkaan jakamisen tuntemattomien kesken sekä yksityisesti, kaupallisesti että julkisena palveluna.

Liikenteessä jakamistalous ilmenee uudenlaisina liikkumispalveluina, joita ovat esimerkiksi kaupunkipyörät, yhteiskäyttöautot ja kimppakyydit. Näitä teemoja käsitellään myös Kansan Liike -tv-sarjan jaksossa 6. Osa uusista liikkumispalveluista on niin kutsuttuja vertaispalveluita, eli jakaminen tapahtuu yksityisten ihmisten välillä. Yksinkertaisimmillaan kyse voi olla mobiilisovelluksen viestiryhmässä tapahtuvasta kyytiringistä, jossa sovitaan usean perheen kesken lasten harrastuskuljetuksista.

Liikenteen uusista jakamispalveluista on myös syntynyt merkittävää liiketoimintaa, kuten Euroopan suurissa kaupungeissa näkyvästi yleistynyt yhteiskäyttöautojen vuokraus. Palvelun tarjoaja voi toisaalta olla julkinen sektori, usein yhdessä yritysten kanssa. Kaupunkipyörät ovat malliesimerkki tällaisen yhteistyön tuloksista. Monia jakamistalouden liikkumispalveluita pyritään linkittämään joukkoliikennettä tukeviksi matkaketjun osiksi. Kaupunkipyörät ja yhteiskäyttöautot ovat rantautuneet viime vuosina myös pääkaupunkiseudulle ja niiden leviäminen muille suuremmille kaupunkiseuduille on hyvässä vauhdissa.

Jakamistalouden toivotut vaikutukset liikennesektorilla liittyvät samanaikaisesti sekä sosiaalisiin, taloudellisiin että ympäristönäkökulmiin. Jakamispalvelut voivat olla vaihtoehto auton tai muun kulkuvälineen omistamiselle. Tämä vähentää kotitalouksien tarvetta investoida moniin, usein myös käyttökustannuksiltaan kalliisiin kulkupeleihin, joiden käyttö jää vähäiseksi. Suomessa autot liikkuvat keskimäärin vain reilut 30 minuuttia päivittäin ja kyydissä on 1,7 ihmistä kuljettaja mukaan lukien. Jakamispalvelut tukevat myös autottoman kotitalouden liikkumista, kun vähäiset ajotarpeet on helppo toteuttaa vaikkapa vertaisvuokrauspalvelua hyödyntäen. Samat palvelut myös vähentävät tarvetta niin kutsuttuihin kakkosautoihin.

Toisaalta jakamistalous saattaa hyvin puhutella myös vannoutunutta autoilijaa, joka kenties voisi harkita tarjoavansa kyydin työkaverilleen tai tienaavansa bensarahoja laittamalla ajoneuvonsa osa-aikaisesti vuokrauspalvelun käyttöön. Autoilun osalta jakamistaloudella on siis potentiaalia vähentää sekä pysäköityjen että liikenteessä olevien kulkuneuvojen määrää, jolloin liikenteen sujuvuus paranisi ja teiden ja parkkipaikkojen tilankäyttö vapautuisi mielekkäämpiin tarkoituksiin.

Käännepisteessä

Liikenteen jakamispalvelut laajentavat perinteisten liikkumisvaihtoehtojen kirjoa. Niiden sosiaalinen ja yhteiskunnallinen hyöty voi siten realisoitua joustavampina ratkaisuina yksilöllisiin tarpeisiin. Kaupunkiseuduilla jakamistalous tukee erityisesti pyöräilyn lisäämistä osana päivittäisiä matkaketjuja sekä ajoneuvokannan käytön tehostamista ja määrän vähentämistä. Samat piirteet voivat toteutua myös haja-asutus- tai maaseudulla, mutta palvelukehityksessä voi olla isojakin alueellisia eroja. Harvaan asutulla seudulla laajan kaupunkipyöräohjelman vastine voisi olla sähköpyörien vuokrapalvelu. Toimiva jakamisen vertaispalvelu voisi olla myös päivittäistavarakaupan kanssa yhteistyössä toteutettu ruokaostosten kimppakuljetus.

Jakamistaloudella on siis kaikki edellytykset edistää terveyttä ja hyvinvointia, rakentaa yhteisöllisyyttä, parantaa liikkumistarpeiden täyttymistä ja poistaa turhaa liikennettä. Mutta kuinka etenemme liikenteen jakamistaloudessa ja miten voimme varmistaa, että kehityssuunta on kohti ympäristöystävällisempää, turvallisempaa ja kokonaisuuden kannalta tehokkaampaa liikkumista? Olemme juuri nyt käännepisteessä sen suhteen, yleistyvätkö jakamispalvelut valtavirtaan vai jäävätkö ne marginaaliratkaisuiksi perinteisen omistamisen rinnalle. Moniin tunnistettuihin haasteisiin on jo löydetty toimivat ratkaisut. Yksityisyydensuoja ja turvallisuus on nostettu palvelukehityksessä keskiöön, ja esimerkiksi vertaistoiminnan vastuu- ja vakuutuskysymyksiin on saatu selkeät linjaukset.

Avaintekijöitä muutokseen lienevät ennen kaikkea liikkujien uteliaisuus ja rohkeus kokeilla jakamistalouden tuomia vaihtoehtoja ja kyseenalaistaa vanhat ajatus- ja toimintamallit. Kyse ei ole yhden mallin mukaisesta pakotetusta muutoksesta, vaan sekä hyvin pienistä että isoistakin henkilökohtaisista valinnoista. Vaihtoehtojen suuri kirjo tulee takaamaan, että jokaiselle löytyy jotakin – ikä, liikkumistarpeet, asuinpaikka, tulotaso, kunto ja mieltymykset huomioiden. Valitsemamme liikennemuoto ja kulkutapa on kannanotto ruuhkiin, omaan terveyteen ja hyvinvointiin sekä meluun ja saasteisiin. Voimme valita joka päivä, asetummeko osaksi ratkaisua vai jäämmekö osaksi ongelmaa!

Kansan Liikkeen jaksot ovat katsottavissa Yle Areenassa.

Heidi Auvinen VTT

Heidi Auvinen, tutkija
Twitter: @heidinews

Anu Tuominen VTT

Anu Tuominen, johtava tutkija
Twitter: @anutuominen

Äärisääilmiöt ja ilmastonmuutos haastavat liikennejärjestelmämme – osa 3

Blogisarjan kolmannessa osassa käymme edelleen läpi OECD:n suosituksia. Nyt ovat vuorossa viimeiset suositukset nro 7–9. Lopuksi arvioimme Suomen liikennejärjestelmää ilmasto- ja äärisääriskien näkökulmista. Suositukset 1–3 käsitellään tässä kirjoituksessa ja suositukset 4–6 täällä.

Taloudellisen yhteistyön ja kehityksen järjestön OECD:n International Transport Forum (ITF) julkaisi vuodenvaihteessa tutkimusraportin äärisääilmiöiden ja ilmastonmuutoksen aiheuttamista haasteista liikennejärjestelmälle, erityisesti liikenteen infrastruktuurille. Raportti Adapting Transport to Climate Change and Extreme Weather: Implications for Infrastructure Owners and Network Managers listaa suosituksia OECD-maille, jotta haitallisilta vaikutuksilta vältyttäisiin. VTT on eräs raportin pääkirjoittajista.

7: Uudelleenarviointi: onko jokin liikenneinfrastruktuuri tarpeeton tai vähemmän hyödyllinen?

Kun verkoston jokin osa pettää, saattaa vanha, kenties tarpeettomaksi tai vähemmän hyödylliseksi aiemmin arvioitu verkon osa ollakin yllättäen käyttökelpoinen. Otetaan esimerkiksi vanha silta. Jos uusi silta rakennetaan viereen ja syystä tai toisesta sen palvelukyky romahtaa, esimerkiksi äärisääilmiön tai onnettomuuden seurauksena, saattaa vanha silta nousta arvoon arvaamattomaan.

Vanha ja tarpeeton liikenneverkon osa voi olla joissakin tapauksissa hyödyllinen vara- ja hätätie.

8: Perinteinen hyöty-kustannusanalyysi ei riitä liikennehankkeiden kannattavuuden arviointiin

Perinteinen liikennehankkeiden hyöty-kustannusanalyysi ei huomioi kasvaneita äärisää- ja ilmastoriskejä riittävästi. Erityinen riskitekijä piilee tulevaisuuden ennustamisessa. Hankearviointi tehdään 30–50 vuodeksi eteenpäin, ja tällainen aikajana sisältää jo merkittäviä ilmaston muuttumiseen sisältyviä riskejä. Nämä riskit pitäisi osata kuitenkin arvioida ja arvottaa, jotta tekisimme mahdollisimman viisaita hanke- ja investointipäätöksiä nyt ja erityisesti tulevaisuutta ajatellen.

Hankearviointeja ja hyöty-kustannusanalyysia pitääkin kehittää ottamaan paremmin huomioon muuttunut ”riskikartta”. Sama neuvo pätee lähes kaikkeen muuhunkin pitkäjänteiseen investointitoimintaan.

Jo EWENT (Extreme weather impacts on European networks of transport) -hankkeen kuluessa Euroopan investointipankki aloitti oman hankearviointinsa kehittämisen, ja nykyisin EIP:n hankearviointi sisältää ilmastoriskien huomioimisen.

9: Kehitä päätöksentekojärjestelmiä ja -menetelmiä uuteen epävarman tulevaisuuden aikaan

Kehittyneet – ja usein hieman vaikeastikin ymmärrettävät – päätöksenteon menetelmät, kuten reaalioptioanalyysi ja erilaiset monikriteerianalyysit, ovat erinomaisia työkaluja monimutkaisesta matematiikasta huolimatta, kunhan niitä sovelletaan oikein ja ymmärretään työkalun luonne ja soveltamisen reunaehdot ja rajoitteet. Reaalioptioanalyysi soveltuu erityisen hyvin uusinvestointien arviointiin – tällöin tehdään merkittäviä ja hankalasti peruttavia päätöksiä, joiden kanssa on elettävä pitkään. Liikenteen infrastruktuurihankkeet ovat tyypillisesti sellaisia. Reaalioptiolla voidaan arvottaa esimerkiksi ”joustavuutta” (pidetään erilaisia vaihtoehtoja auki) ja päätöksen lykkäystä (kun tulevaisuus on epävarma, voi olla viisasta odottaa…). Joskus voi siis olla viisasta päivittää vanhaa infrastruktuuria ja lykätä isoja investointeja, kun niihin liittyy suuria epävarmuustekijöitä.

Monikriteerimenetelmillä voidaan esimerkiksi valita investointeja, hankkeita ja strategioita siten, että löydetään vaihtoehtoja, jotka toimivat riittävän hyvin useimmissa valituissa skenaarioissa – vaikkei valittu vaihtoehto olisikaan missään skenaariossa paras. Peliteoriassa puhutaan tappion minimoimisesta voiton maksimoinnin kustannuksella.

Suomen liikennejärjestelmän vahvuudet ja heikkoudet äärisääriskien valossa

Laajasti ymmärrettynä Suomen liikennejärjestelmä koostuu infrastruktuurin lisäksi infran päällä liikkuvasta kalustosta, liikenteen informaatioinfrastruktuurista, liikennejärjestelmän toimijoista (hallinto, yritykset, liikennöitsijät, matkustajat) sekä kaikkiin näihin liittyvistä toiminto- ja ohjausjärjestelmistä. Kyseessä on todellakin aito ”metajärjestelmä”, system of systems.

Fyysiset liikennemuodot – tie-, raide-, vesi- ja ilmaliikennejärjestelmät – eroavat merkittävästi toisistaan tekniikaltaan, käyttöasteeltaan ja toimintavarmuuteen vaikuttavilta ominaisuuksiltaan. Edelleen mitä tahansa fyysistä infrastruktuuria tukevat sitä täydentävät osajärjestelmät, kuten kuivatusjärjestelmät, valaistus, viitoitus ja älyliikennesovellukset (esim. muuttuvat opasteet, tiedotusjärjestelmät), puhumattakaan kalustosta, terminaaleista, ratapihoista ja asemista. Näin ollen liikennejärjestelmä muodostuu kompleksisista systeemeistä, joiden hallitsemiseen vaaditaan paitsi kokonaisvaltaista otetta myös valtavaa määrää konkreettista työtä.

Liikennejärjestelmä ja toimintavarmuuteen vaikuttavat osat

Liikennejärjestelmä ja toimintavarmuuteen vaikuttavat osat.

Toimintavarmuuteen voidaan vaikuttaa toimivimmin ja kustannustehokkaimmin liikennejärjestelmien suunnitteluvaiheessa. Myöhemmät ratkaisut, vaikka nekin ovat välttämättömiä, ovat lähtökohtaisesti suhteellisesti kalliimpia ja tehottomampia. Näin ollen toimintajärjestelmän varmistamisen ensisijainen lähtökohta on liikennejärjestelmien ja maankäytön suunnittelussa ja strategioiden luomisessa.

Vaikutusmahdollisuudet ja kustannukset resilienssin parantamiseksi

Vaikutusmahdollisuudet ja kustannukset resilienssin parantamiseksi
(muokattu ja käännetty lähteestä Leviäkangas & Michaelides, 2014).

Suomen liikennejärjestelmä on suhteellisen valmis, kattava ja hyvin toimiva, ja suurten verkkoinvestointien osuus järjestelmän kokonaismenoista on kohtuullisen vähäinen. Suurimmat menoerät kohdistuvat olemassa olevan infrastruktuurin käyttöön ja ylläpitoon. Näin ollen toimintavarmuuden parantamiseen on vain rajallisesti keinoja. Panostuksia voidaan silti yrittää optimoida muun muassa keskittymällä ennakoiviin strategioihin sekä tehostettuihin ylläpito- ja parannusinvestointeihin.

Suomessa liikennejärjestelmään toimintavarmuuden keskeisimpinä uhkat liittyvät pääsääntöisesti fyysistä infrastruktuuria tukeviin osajärjestelmiin, kuten voimahuollon, tietoliikenteen ja tietojärjestelmien (kyberuhat) sekä kuljetuslogistiikan ja huoltovarmuuden vakaviin häiriöihin, voimistuviin ankariin ja poikkeuksellisiin luonnon äärisääilmiöihin sekä jossain määrin myös yhteiskuntajärjestystä vaarantaviin rikoksiin (esim. terrorismi). Riskienhallintastrategioiden, -suunnitelmien ja -ohjeistusten laatiminen koko liikennejärjestelmälle on välttämätöntä. Lisäksi on tärkeää tukea kriittisten toimintojen, infrastruktuurien ja muiden riskialttiiden paikkojen resurssivalmiutta ja reaaliaikaista ohjausta.

Raportti:

ITF (2016) Adapting Transport to Climate Change and Extreme Weather: Implications for Infrastructure Owners and Network Managers, ITF Research Reports, OECD Publishing, Paris. http://dx.doi.org/10.1787/9789282108079-en

Raportti ladattavissa: http://www.oecd-ilibrary.org/transport/adapting-transport-to-climate-change-and-extreme-weather_9789282108079-en;jsessionid=5o0iqml8ohiq9.x-oecd-live-03

EWENT-hanke: http://ewent.vtt.fi/index.htm

Lähteitä:

Leviäkangas, P. & Aapaoja, A. (2015) Resilienssin käsite ja operationalisointi – case liikennejärjestelmä. Kunnallistieteellinen aikakauskirja 1/2015.

Leviäkangas, P. & Michaelides, S. (2014) Transport system management under extreme weather risks: views to project appraisal, asset value protection and risk-aware system management. Natural Hazards, Vol. 72, No. 1, s. 263–286.

Pekka Leviäkangas VTT

Pekka Leviäkangas, johtava tutkija

Aki Aapaoja VTT

Aki Aapaoja, tutkija

Onko esineiden internet oikeasti palveluiden internet?

Internet of Things -käsite eli esineiden internet syntyi 1990-luvun loppupuolella aikanaan lähinnä RFID-tekniikan kehityksen myötä. RFID mahdollisti ”kommunikoinnin” tavaroiden kanssa. Bluetoothin yleistyminen matkapuhelimissa mahdollisti vielä monipuolisemman kommunikointivälineen tuotteiden ja tavaroiden kanssa. VTT on ollut erittäin merkittävässä roolissa tässä kehityksessä, jopa niin että esim. tuolloisen Mittaustekniikan tutkimusalueen strategiassa Internet of Things mainittiin jo 90-luvulla. Tässä blogissa tutkimusprofessori Heikki Seppä pohtii, onko esineiden internetissä kuitenkin enemmän kyse palveluiden internetistä.

Yli kahdenkymmenen vuoden tauon jälkeen Internet of Things on jälleen muotisana. Vaikka nimellä sinällään ei ole merkitystä, IoT-fraasi on mielestäni harhaanjohtava ja vanhentunut. Enää ei ole kysymys esineiden ja tavaroiden internetistä vaan paljosta muusta. Aikanaan ei ollut halpoja antureita, edullisia langattomia tiedonsiirtomenetelmiä ja useissa tapauksissa tehonkulutus esti sovellutusten kehittämisen. Nämä esteet ovat nyt pääosin poistuneet.

Mitä palveluinternet tarkoittaa?

Nykyinen edullinen anturitekniikka, langattomat radiot ja internetin ulottuminen joka paikkaan mahdollistavat palvelujen tarjoamisen asiakkaalle esim. pilvipalvelua hyödyntäen. Tekniikasta puhumisen sijaan meidän pitäisi keskittyä suuriin ongelmiin ja miettiä, miten jo olemassa olevaa teknologiaa voitaisiin hyödyntää näiden ongelmien ratkomiseen. Kuvassa 1 olen jakanut sovellusalueet kuuteen osaan: rakennukset (Internet of Buildings), ympäristö (Io Environments), infrastruktuuri (Io Infrastucture), hyvinvointi (Io Wellbeing) ja terveydenhoito (Io Healthcare), teollisuus (Industrial Internet), kulkuneuvot (Io Vechiles) ja tavarat (Io Things).

Aiheet voidaan jakaa tietysti osiin myös muilla tavoin. Kaikista näistä voidaan käyttää käsitettä Service via Internet tai Internet of Services. Tämä tarkoittaa sitä, että antureita, tietoliikennettä, algoritmeja, tekoälyä ja internetiä hyödyntäen asiakkaalle tuotetaan palveluita. Vaikka pääosin teknologiat ovat olemassa, ongelmia tietysti vielä on. Esimerkiksi palveluntarjoajan pitäisi varmistaa, että anturit toimivat kaikissa tilanteessa ja joissakin tapauksissa jopa monta kymmentä vuotta. Antureiden tulee luonnostaan olla myös hyvin edullisia, jolloin mittausepätarkkuudesta joudutaan tinkimään. Useissa tapauksissa voimme kuitenkin tehdä järjestelyn, jossa anturit tarkistetaan automaattisesti säännöllisin välein. Ehkä suurin huoli liittyy tietoturvallisuuteen. Ongelmia varmaan ilmenee, mutta niiden kanssa tullaan kyllä toimeen.

Usein liiketoiminnan synnyttäminen ei kaadu teknologiaan, vaan toimialojen konservatiivisuuteen. Esimerkiksi sähköyhtiöt eivät aluksi innostuneet etäluettavista sähkömittareista, koska vanhojen mittareiden vaihto uusiin aiheuttaa merkittäviä kustannuksia. Ne innostuivat asiasta vasta kun ymmärsivät, että etäluettavia mittareita voidaan käyttää sähköverkon hallintaan.

Palveluiden internet

Vasemman puoleisessa kuvassa Services via Internet on jaettu kuuteen osaan. Jokaisessa on omat erityispiirteensä, joten on selkeää ajatella niitä omina kokonaisuuksinaan. Tässä ajattelussa IoT on vain pieni osa tätä kokonaisuutta. Oikean puoleisessa kuvassa on kuvattu modulaarinen kiinteistöautomaation idea.

Kiinteistöautomaatio

Kiinteistöautomaatiossa on hyvin vakiintuneet toimintamallit ja käytännössä urakoitsija eikä asukas päättää teknologioista. Tarve IoS-tyyppisiin ratkaisuihin on kuitenkin näillä aloilla täysin ilmeinen. Jos kiinteistön lämmitys ja ilmastointi hoidetaan huoneistokohtaisesti, energiankulutus voi alentua jopa puoleen. Samalla voidaan huolehtia siitä, että ilmanlaatu on hyvä, sekä pitää huoneiston alipaine sopivana kosteusvaurioiden välttämiseksi. Rakenteisiin voidaan lisäksi laittaa kosteusantureita valvomaan mahdollisia vuotoja. Suomessa on jo useita yrityksiä, jotka tarjoavat etäluettavia vesimittareita, älykkäitä kilowattituntimittareita, rakenteiden kosteusantureita ja näiden mittareiden pohjalle tehtyjä palveluita. Lisäksi on yrityksiä, jotka ohjaavat lämmitystä huonekohtaisesti pilvipalvelun avulla, sekä yritys, joka kehittää ns. älyventtiiliä ilmastoinnin optimoimiseksi. Jokainen näistä palveluista on erillinen, ja tietoliikenne on järjestetty joko IoT-radion (esim. SigFox) tai paikallisen kiinteistökohtaisen langattoman verkon avulla, joka on kytketty internetiin.

Valitettavasti kiinteistön omistajan kannalta tilanne on hankala, koska hänen kannaltaan olisi mielekästä ostaa palvelut moduloituna kuten alla olevassa kuvassa on havainnollistettu. Jos erillisten järjestelmien anturitiedot yhdistettäisiin, voitaisiin kehittää uusia palveluita. Lisäksi esim. ilmastoinnin ohjauksen, lämmityksen ja energian varastoinnin ohjaus yhteisen serverin kautta tuottaisi merkittäviä säästöjä. Palveluun voitaisiin lisätä turvapalvelu, savuhälytys, avainten hallinta jne. SvI-konseptin hyödyntäminen erillisesti tuottaa jatkossa yhä useammin ”konflikteja”, mikä purkautuu joko uusina järjestelmätason yrityksinä, yritysostojen kautta tai jonkinlaisen yritysten välisen yhteistyön kautta. Tässä kokonaisuudessa jokainen yritys keskittyy omaan osa-alueeseensa sekä laitteiden että ohjausjärjestelmien osalta, mutta kokonaisuudesta vastaa erillinen yritys. Tässä mallissa hyödynnettäisiin toisaalta pieniä ja tehokkaita yrityksiä, mutta kokonaisuus olisi kuluttajan kannalta erillisiin järjestelmiin verrattuna huomattavasti helppokäyttöisempi.

Kiinteistöissä SvI korostuu vielä entisestään, koska yhä suurempi osa teollisuudesta ja kuluttajista tulee hyödyntämään sähköpörssiä. Tämä edellyttää automaatiota, jonka avulla kiinteistön energiakustannukset minimoidaan huomioiden sähkön hinnan vaihtelu. Hajautettu energiantuotanto on kasvamassa, mutta ongelma on se, että tarjonta ei välttämättä vastaa kysyntää. Tuulisina ja aurinkoisina päivinä kulutus ei vastaa tarjontaa. Energiayhtiöt eivät myöskään ole kiinnostuneita sijoittamaan varavoimalaitoksiin energian tuotannon tasaamiseksi. Eräs ratkaisu on ns. ”load control”, jossa verkkoyhtiö voi asiakaan niin salliessa kytkeä pois osan asiakkaan kuormista. Nykyaikaiset etäluettavat sähkömittarit on tehty niin, että niiden kautta kuormien kytkeminen pois ja päälle on mahdollista

Kehitys tulee johtamaan siihen, että kiinteistöjen energiakustannusten minimointi ei ole matemaattisesti helppoa. Jatkossa tarvitaan algoritmeja, jotka huomioivat sekä säätilan että pörssikurssien vaihtelut ja päättelevät näiden tulosten perusteella kustannustehokkaimman ratkaisun. Vaikka tämä kuulostaa yksinkertaiselta, sitä se ei ole. Jos kuluttajalla on omaa energiantuotantoa sekä energian varastointikapasiteettia ja samaan aikaan hän hyödyntää pörssikurssin vaihtelua ja vieläpä sallii kuormien automaattista ohjausta, optimointi ei ole helppoa. Hyvä esimerkkinä voitaisiin käyttää energian varastointia akkuihin. Niitä ei kannata ladata ja purkaa jatkuvasti, koska niiden käyttöikä pienenee. Tämä tarkoittaa sitä, että kustannusfunktioon pitäisi sisällyttää akkujen investointikustannukset ja niiden käyttöikä. Kuluttajan järjestelmä pitää integroida myös valtakunnalliseen ohjausjärjestelmään, mikä vielä monimutkaistaa tilannetta.

Puhdas vesi

Vesiyhtiöt ovat ainakin Suomessa kuntien omistamia ja monopoliasemassa, ja esim. putkistojen vuodoista aiheutuvat kustannukset voidaan aina siirtää kuluttajan maksettavaksi. Vettä hukataan maailmassa kesimäärin 30–40 % pelkästään putkistossa olevien vuotojen takia. Vuodot aiheuttavat myös suurta vahinkoa rakennuksille ja tiestölle. Jos verkosto varustetaan etäluettavilla virtaus- ja paineantureilla, voimme matemaattisella algoritmilla paikantaa vuodot lähes reaaliaikaisesti. Etäluettaviin vesimittareihin siirtymisessä ei ole kysymys niinkään veden kulutuksen reaaliaikaisesta seurannasta, vaan putkiston kunnon valvonnasta samoin kuin sähköverkoissa.

Terveydenhoito

Nykyään on tarjolla sykevöitä, askelmittareita jne., joiden avulla asiakas voi seurata esim. liikkumistaan ja kalorien kulutusta. Vaikka nämä tuotteet ovat joissakin tapauksissa aidosti hyödyllisiä kuluttajalle, on kysymys kuitenkin pääosin harrastelusta. Saman tyyppisiä laitteita voidaan kuitenkin käyttää kotihoidossa. Potilas voidaan kotiuttaa esim. leikkauksen jälkeen mahdollisimman nopeasti ja näin voidaan säästää kustannuksia. Henkilö voi myös mitata itsenäisesti verenpainetta, lämpötilaa, insuliinitasoa, sydämen rytmiä ja variaatioita jne. Asiakas voi lähettää nämä tiedot lääkärille ja kommunikoida hänen kanssaan internetin välityksellä.

Voimme myös rakentaa hoitomallin, jossa masentuneet potilaat meditoivat matkapuhelimessa olevan sovelluksen ohjaamana ja hoitava psykoterapeutti saa tietoa potilaan pulssista, liikkumisesta, aivosignaalista jne. Tämän tiedon avulla psykoterapeutti näkee potilaan toipumisen ja voi keskustella tuloksista internetin välityksellä. Voimme myös hyödyntää antureita tuottamaan potilaalle tietoa aivojen toiminnasta, ja näin hän pystyy syventämään meditaatioprosessia. Nyt on jo kokeellista tietoa sitä, että tällainen hoitomuoto on selvästi tehokkaampi masennuksen hoidossa kuin perinteiset hoitomuodot.

Liiketoimintamallien muutos

Aikanaan Steve Jobs integroi laitteet (tietokone, puhelin, tabletti jne.) ja palvelut (muusikin ja elokuvien jakelu, pelit jne.) yhdeksi palvelukokonaisuudeksi. Eli lähtökohtaisesti laitevalmistaja otti koko arvoketjun haltuunsa. Näin tulee tapahtumaan nyt myös mittaus- ja anturitekniikassa. Esim. sähkömittarin ja/tai vesimittarin valmistaja onkin palveluntarjoaja esim. verkon hallinnassa, vuotojen paikantamisessa, mittareiden vikaantumisen ennakoinnissa jne. Tämä tarkoittaa sitä, että vahvoilla ovat ne yritykset, jotka a) tuntevat asiakkaan tarpeet ja ongelmat, b) aihepiirin liittyvät fysikaaliset tai kemialliset ilmiöt, c) pystyvät kehittämään edullisia integroituja anturikokonaisuuksia, d) kehittämään algoritmeja ja f) asiakkaalle räätälöityjä palveluita. Tätä voisi kutsua lateraaliseksi integroinniksi, mutta tässä onnistuminen edellyttää kokonaisvaltaista ajattelua ja joka osa-alueen riittävää ymmärrystä. Valitettavasti tiede ja tutkimus on jakautunut kapeisiin osa-alueisiin ja monet yritykset ovat fokusoineet vain yhteen asiakas -tai tuoteryhmään.

Yhteenveto

Uudessa SvO-maailmassa voittajia ovat laajakatseiset osaaja ja nopealiikkeiset yritykset, jotka tarttuvat tilaisuuteen nopeasti. Tällaisessa maailmassa uuden palvelun ja liiketoiminnan synnyttäminen ei onnistu kolme–viisi vuotta kestävissä Tekes- tai EU-hankkeissa. Tutkimusmaailman ja rahoittajien täytyy löytää uusia välineitä ja tapoja auttaa yrityksiä alkuun ja kasvuun, muuten Suomelle käy huonosti. Olemme kovaa vauhtia siirtymässä teknologiavetoisesta maailmasta palveluvetoiseen yhteiskuntaan, ja muutokseen pitää yritysten ja tutkimusmaailman sopeutua. Tämä ei tietysti ole ristiriidassa tieteellisen tutkimuksen kanssa, jota pitää tehdä pitkäjänteisesti ilman että tutkimukseen liitetään sovelluspainetta.

Digitaalisuus, robotisaatio, Services via Internet, keinoäly jne. tulevat vaikuttamaan yhteiskuntaan todella merkittävästi, jopa niin paljon että voimme puhua neljännestä teollisesta vallankumouksesta. Olemme vasta nyt siirtymässä teollisesta yhteiskunnasta palveluyhteiskuntaan.

Oman käsitykseni mukaan tutkimuslaitokset, yliopistot tai tieteen ja teknologian rahoittajat eivät ole vielä kunnolla sisäistäneet tämän muutoksen merkitystä. Vieläkin rahoitetaan IoT-tyyppisiä hankkeita (antureita ruokatavaroihin, energian harvestointia) ja teknologialähtöistä tutkimusta, vaikka todelliset ongelmat SvI:ssä ovat liiketoimintamalleissa, kokonaisuuksien hallinnassa, algoritmeissa jne. En tarkoita tällä sitä, etteikö uusia teknologioita pidä etsiä ja tutkia, mutta kysymys on ainoastaan tutkimus- ja kehitystoiminnan suuntaamisesta.

Onneksi Suomessa on jo useita yrityksiä, vielä pääosin pieniä, jotka ovat tarttuneet uusiin internetin tarjoamiin liiketoimintamahdollisuuksiin. Ne joutuvat kuitenkin kamppailemaan perinteisiä yrityksiä vastaan, jotka usein myyvät suljettuja järjestelmiä. Esimerkiksi suurten kiinteistöjen rakentaminen ja niihin liittyvä automaatio ovat muutaman suuren yrityksen hallinnassa, eivätkä ne tietysti pidä siitä, että uudet yritykset tunkeutuvat niiden tontille. Monet asiakkaat ovat hyvin konservatiivisia, ja kestää aikansa ennen kuin he ymmärtävät, mitä hyötyjä SvI-konsepti voi tarjota. Tilanne tulee muuttumaan nopeasti, ja toivottavasti me tutkijat pystymme tukemaan suomalaista teollisuutta tässä kehityksessä.

Heikki Seppä VTT

Heikki Seppä
tutkimusprofessori

Joustavaa energiankulutusta on hyödynnettävä tehokkaammin osana energiajärjestelmää − kuluttajan tarpeet huomioiden

Kysyntäjousto vaikuttaa konseptina järkevältä sekä kuluttajan että energiayhtiön näkökulmasta. Kuluttajalle tarjolla on hyötyjä niin asuinmukavuuden, lompakon kuin ympäristönkin kannalta. Myös tekniset lähtökohdat, kuten älykäs energianmittaus ja kotiautomaatio ovat Suomessa kunnossa. Silti kysyntäjouston tarjoamaa potentiaalia ei vielä täysimittaisesti hyödynnetä – mistä kiikastaa? Ratkaisua tähän on lähdetty hakemaan VTT:n DyRES-projektissa (Dynamic platform for demand REsponse), josta kerroimme edellisessä kirjoituksessamme kuluttajan näkökulmasta.

Kysyntäjousto mukaan jo uuden alueen suunnitteluvaiheessa

Kysyntäjoustokokeiluista on jo lukuisia esimerkkejä, jotka tyypillisesti keskittyvät joko sähkön tai lämmön kysyntäjoustoon, kuten sähkökattiloiden kaltaisiin yksittäisiin laitteisiin tai huonekohtaiseen lämpötilan säätöön. Vastaavanlainen vaiheittainen syntyhistoria on ollut havaittavissa taajamakehityksessä, missä erilaiset seikat, kuten tekniset valmiudet, kustannusrakenne, suljetumpi energiakauppa, lainsäädäntö ja ympäristöasioiden pienempi painoarvo ovat aiemmin sanelleet alueiden muodostamista.

Entä jos uudet asuinalueet suunniteltaisiinkin kokonaisina alueina jo alkumetreiltä lähtien sen sijaan, että aluetta rakennetaan matkan varrella pirstaleisina palasina? Se on rakennustekniikan osalta jo nykypäivää, mutta onko energianhallinnassa vielä kehitettävää? Yksi kirjoittajia lähellä oleva esimerkki on Suomen suurimmaksi liikunnan ja hyvinvoinnin keskittymäksi rakentuva Jyväskylän Hippos, jossa vuoden vaihteessa arvioimme yhdessä Jyväskylän Energian kanssa alueen sähkön kysyntäjoustopotentiaalia. Simulointitulokset osoittivat, että jo yksistään sähkön kysyntäjoustoa hyödyntämällä alueella voitaisiin saavuttaa noin 15 prosentin säästö energiakustannuksissa.

Hippos

Jyväskylään suunniteltavassa Hippoksen alueessa yhdistyvät merkittävä energiankulutus, asuminen ja liikenne.

Vaikka kyseisen tarkastelun keskiössä oli vain sähkön kulutus, tulevaisuuden energiajärjestelmä sisältää huomattavasti nykyistä enemmän joustavia elementtejä. Tällöin tarkasteluja on luonnollista laajentaa sähkön lisäksi lämpöön sekä sähköautojen yleistyessä myös liikenteeseen, jolloin myös saavutettavat hyödyt kasvavat. Aluesuunnittelu mahdollistaa eri toimijoiden väliset vuorovaikutukset – kuinka toisen ylijäämä saatetaan yhteen toisen alijäämän kanssa.

Mallinnuksella uutta tietoa kysyntäjoustosta

Kysyntäjoustoon vaikuttavat ulkoiset ja muuttuvat reunaehdot ja tekijät, kuten energiamarkkinoiden toiminta, lainsäädäntö, integroidut energialähteet ja kuluttajien mahdollisuus joustaa ovat voimakkaasti dynaamisia ja vuorovaikutteisia. Kaiken tämän tiedon reaaliaikainen hyödyntäminen ilman tehokasta työkalua on lähes mahdotonta, minkä vuoksi VTT on kehittänyt DyRES-laskentapohjan mahdollistamaan alueellisen ratkaisun suunnittelun ja käytön optimaalisella tavalla.

Laskentapohjan mittavimman työn tekee Apros, jonka käyttökohteet ovat viime vuosina laajentuneet perinteisistä voimalaitos- ja ydinvoimaprosesseista yhä kattavammin uusiutuvaan energiaan ja järjestelmätarkasteluihin. Sisäänrakennetun dynamiikan lisäksi ohjelmisto mahdollistaa tuotannon ja kulutuksen tarkan mallintamisen. Aprosin dynaamista mallia ohjataan optimointiohjelman avulla, jonka roolin Leanheatin toimitusjohtaja Jukka Aho tiivisti toukokuun alussa pidetyssä Fortum Digitalist Energy Forumissa osuvasti: miksi ihmisen tulisi kilpailla tietokonetta vastaan ja päättää mikä on paras algoritmi?

 Lukuisat muuttujat muodostavat monimutkaisen kokonaisuuden, joka vaatii DyRESin kaltaisen dynaamisen laskennan ja optimoinnin yhdistävän laskentapohjan.

Yhdistämällä kaksi erilaista laskentatapaa, dynaaminen laskenta ja optimointi, käytännön kysymyksiin voidaan vastata oleellisesti tarkemmin kuin nykyisillä valmiilla työkaluilla. Myös tutkimuksissa on suosittu itserakennettuja malleja (Neves et al. 2016), joissa yksi lähestymistapa on agenttipohjainen mallintaminen. Tämän periaatteen mukaisesti DyRESin laskentapohjassa laitteita sisältävien kotitalouksien muodostamaa kokonaisuutta mallinnetaan yksittäisten itsenäisiä päätöksiä tekevien kuluttajien kautta.

DyRES-laskentapohja

DyRES-laskentapohja huomioi niin toimintaympäristön, kuten lainsäädännön, energiamarkkinat ja sääolosuhteet, kuluttajan käyttäytymisen ja joustomahdollisuudet, kasvavan pientuotannon, ja rakennusten ominaisuudet sekä elinkaaren.

Simuloinnista käytäntöön − Kuluttaja keskiössä uusia ratkaisuja suunniteltaessa

VTT oli mukana Energiatehokkuus 2.0 rakentamisessa -seminaarissa 22.5.2017 Heurekassa. Tilaisuudessa kuultiin esimerkiksi Salusfinin ja S-Voiman kokemuksia kysyntäjouston toteutuksesta. Mutta mikä tärkeintä, läsnä oli kattavasti eri tahoja, joita tarvitaan viemään kysyntäjousto ja yleensäkin älykkäät ratkaisut paperilta käytäntöön yhä laajemmassa mittakaavassa. Tähän tarvitaan niin tutkijaa, rakentajaa, talotekniikan ammattilaista sekä ohjauskeinoja.  Seminaarin laajalta osallistujakunnalta tiedusteltiin, mitä keinoja tarvitaan uuden kotiautomaation käyttöönottoon – jollekin voi tulla yllätyksenä, että teknisten menetelmien sijaan tärkeimpänä pidettiin kuluttajalle suunnatun koulutuksen ja viestinnän lisäämistä.

Seminaarin kyselyn tulokset

Tärkeimpänä keinona edistää kysyntäjouston hyödyntämistä seminaariin osallistujat pitivät koulutusta ja viestintää. Myös rakentamismääräyksiin vaikuttaminen ja sähkön siirron tehopohjaiset maksut keräsivät kannatusta.

Kyselyn tulokset kertovat kokonaisuuden hahmottamisen tärkeydestä: kysyntäjousto yksin ja tekniikkana ei ole itseisarvo, vaan sen arvo syntyy osana energiajärjestelmää ja kun se tuottaa käyttäjälleen lisäarvoa. Tämän takia DyRES-laskentapohja ei keskity yksistään kysyntäjoustoon, vaan yhdistää sen hajautettuun tuotantoon osana energiamarkkinoita niin rakennus- kuin aluetasollakin. Jotta työkalun koko potentiaali voidaan hyödyntää, on muistettava kuluttajan tarpeet. Hyvänä esimerkkinä toimii VTT:llä aiemmin kehitetty Human Thermal Model (HTM) -menetelmä, jolla arvioidaan eri käyttäjäryhmien yksilöllisiä lämpöaistimuksia ja jonka tuottamaa tietoa voidaan hyödyntää myös DyRES-alustassa. Jos kuluttajan asuinmukavuus paranee samalla kun leikataan esimerkiksi energiantuotannon huipputehoja, kysyntäjoustoon osallistuminen on kuluttajalle mielekästä myös pitkällä tähtäimellä. Jotta kysyntäjousto tapahtuisi automatisoidusti kuormittamatta asukasta, sen täytyy olla asunnon ns. sisäänrakennettu ominaisuus. Tekniikasta ja sen toimituksesta asiakkaalle on tehtävä yksinkertaista, jonka jälkeen sen käyttö lisääntyy ihmisten tietoisuutta lisäämällä.

Toteutus

Kysyntäjouston ja muiden älykkäiden energiaratkaisujen toteuttaminen lähtee tekniikan sijaan kuluttajan tarpeesta, kuten asumismukavuudesta, mikä luo hyvinvointia. Viestintä on avainasemassa, jotta kuluttajan tietoisuus kysyntäjouston hyödyntämisestä ja sen tuomasta lisä-arvosta lisääntyy. Älykkäiden ratkaisujen toimittaminen kuluttajalle integroituna osana kodin energiajärjestelmää mahdollistaa toimintatapojen muutoksen.     

Kysyntäjoustoon kuuluu monta elementtiä − talotekniikka ja automaatio, dynamiikan optimointi, aluesuunnittelu, tekniikan hyödyntäminen kuluttajatasolla − ja nämä kaikki on otettava huomioon kysyntäjouston tarjoaman potentiaalin hyödyntämiseksi. DyRES tarjoaa alustan, joka mahdollistaa eri palojen sovittamisen yhteen.

 Elina Hakkarainen VTT

Elina Hakkarainen, tutkija
Twitter: @e_Hakkarainen

Tomi Thomasson VTT

Tomi Thomasson, tutkija

Mikko Jegoroff VTT

Mikko Jegoroff, tutkija

Laadukasta sisältöä ja lisäarvoa älykoodeilla

Oletko nähnyt 2D-koodeja, kuten QR-koodeja? Oletko lukenut niitä omalla älypuhelimellasi? Luetko koodeja säännöllisesti? Oletko koodeja lukemalla löytänyt kiinnostavaa sisältöä?

Smart codes

Nämä ovat joitakin esimerkkejä kysymyksistä, joita esitimme suomalaisille kuluttajille. Tulokset eivät yllättäneet: 2D-koodit ovat jo hyvin tuttuja suomalaisille. Kaikki vastaajat olivat nähneet niitä esimerkiksi pakkauksissa, mainoksissa ja pääsylipuissa. Vastaajista 75 % oli lukenut koodeja älypuhelimilla, mutta vain 17 % sanoi lukevansa niitä säännöllisesti. He kokivat, että koodien kautta löytyvät tiedot eivät olleet kovinkaan kiinnostavia: tarjolla oli usein vain linkki valmistajan tai palveluntarjoajan verkkosivulle.

Uutta sisältöä koodeille

Eurooppalainen TagItSmart-hanke aikoo muuttaa tilanteen. Hanke on osa tutkimuksen ja innovoinnin Horisontti 2020 -puiteohjelmaa ja siihen osallistuu 15 kumppania Suomesta, Serbiasta, Isosta-Britanniasta, Ranskasta, Ruotsista, Romaniasta, Hollannista, Italiasta, Itävallasta ja Espanjasta.

TagItSmart-hankkeessa kehitetään toiminnallisia painovärejä massatuotantotuotteisiin, joita ei yleensä nähdä esineiden internetin (IoT) osana. Uudet, entistä älykkäämmät esineet reagoivat dynaamisesti erilaisiin muutoksiin, ja niiden tilaa on mahdollista seurata jatkuvasti niiden elinkaaren aikana. Tämä muuttaa käyttäjien ja esineiden vuorovaikutusta.

Kun toiminnallisia painovärejä käytetään yhdessä digitaalisten ja sähköisten tunnisteiden, kuten QR-koodien ja NFC-tunnisteiden, kanssa, lukemattomiin tuotteisiin on mahdollista upottaa edullisesti ominaisuuksia, joilla voidaan kerätä kontekstuaalista tietoa. Toiminnallisella painovärillä painetut 2D-koodit voivat kadota, tulla näkyviin tai muuttaa väriä esimerkiksi tietyn ajan kuluttua tai tietyssä lämpötilassa. Koodin lukeminen antaa kuhunkin tilanteeseen liittyvää lisätietoa.

Älypuhelinten yleistymisen myötä valtaosa kuluttajista voi käyttää kameraa ja lukea NFC-tunnisteita, mikä mahdollistaa uudenlaisen yhteyden tuotteiden ja kuluttajien välillä. Näin syntyy uudenlaisia, kuluttajavoimin kerättyjä tietovirtoja. Käyttäjätietoihin yhdistettynä tietovirrat luovat mahdollisuuden aivan uudenlaisille palveluille.

Missä älykoodeja voi käyttää?

TagItSmart-hanke on havainnollistanut älykoodien käyttöä konseptitarinoiden avulla. Niistä ensimmäinen käsittelee digituotteita ja kierrätystä ja käyttää esimerkkinä paikallispanimon olutpulloja. Tarina kertoo kuluttajasta, joka on ostanut pullon paikallisen pienpanimon valmistamaa olutta ja lukee puhelimellaan pullon etiketissä olevan yksilöllisen koodin. Kuluttaja saa viihdyttävää ja hyödyllistä tietoa esimerkiksi raaka-aineiden alkuperästä ja viljelijästä sekä pakkauksen kierrätyksestä. Koodi voi myös osoittaa, milloin juoma on sopivan lämpöistä nautittavaksi. Koodin lukeminen mahdollistaa myös vuorovaikutuksen paikallisen tuottajan kanssa. Tuottaja voi tarjota kuluttajalle esimerkiksi mahdollisuuden suunnitella omia juomia tai tilata tuotteita digipalvelusta.

Toinen konseptitarina esittelee elintarvikkeita ja niiden dynaamista hinnoittelua. Esimerkkinä on tilanne, jossa kuluttaja näkee helposti, onko tuotteen parasta ennen -päiväys niin lähellä, että tuotteen voi ostaa alennettuun hintaan. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää esimerkiksi LED-valoja, jotka syttyvät automaattisesti tietyn ajan kuluttua. Asiakas saa hyödyllistä tietoa, ja toteutus on tehokas myös kauppiaan kannalta. Kauppias voi lukea koodeja ja tarkistaa, että saapuvat tuotteet ovat hyvässä kunnossa kuljetuksen jälkeen. Lisäksi hän voi tarkistaa tuotteen alkuperätiedot. Tarinassa käytetään esimerkkinä lihatuotteita, joiden katkeamaton kylmäketju on kaikille sidosryhmille tärkeä tieto.

Kolmannessa tarinassa, joka käsittelee tuotteiden aitoutta, perhe lomailee ulkomailla. Perhe ostaa loman aikana lääkkeitä ja aurinkolaseja, ja tarkistaa tuotteiden aitouden lukemalla niiden kaksiulotteiset koodit, jotka reagoivat tiettyihin valaistusolosuhteisiin. Samanlainen aitoustarkistus on mahdollista tehdä myös esimerkiksi internetistä ostetuille tuotteille.

Kuluttajat odottavat lisäarvoa ja vuorovaikutusta

Suomalaisilla kuluttajilla oli mahdollisuus osallistua konseptien kehitystyöhön ja arviointiin Owelassa, VTT:n avoimessa innovaatiotilassa (http://owela.fi/). Tutkimus osoitti, että kaikki yllä mainitut konseptit kiinnostivat kuluttajia. Osallistujista 79 % oli kiinnostunut mahdollisuudesta lukea paikallisten tuottajien tuotteiden koodeja ja olla vuorovaikutuksessa heidän kanssaan. Koodien käyttö pakattujen lihatuotteiden ja muiden nopeasti pilaantuvien elintarvikkeiden pakkauksissa kiinnosti 55 % vastaajista. Suomalaiset kuluttajat eivät nähneet koodien käyttämistä halpatuotteissa kovinkaan hyödyllisenä, eivätkä olleet kiinnostuneita niiden alkuperästä tai turvallisuudesta. Vastaukset olisivat saattaneet tältä osin olla erilaisia jossakin toisessa maassa.

Saimme lisäksi paljon tietoa TagItSmart-konseptien hyödyistä sekä siitä, mitä kuluttajat pitävät arveluttavana. Vaikuttaa siltä, että vaikka kuluttajat ovat tottuneet näkemään ja käyttämään kaksiulotteisia koodeja, niitä lukemalla saatavat tiedot ovat usein olleet pettymys. Kuluttajat odottavat enemmän – he haluavat laadukasta sisältöä ja lisäarvoa. Myös vuorovaikutteisuus kiinnosti kuluttajia. Eniten potentiaalia on koodien käyttämiselle tuotteiden räätälöintiin, elintarvikkeiden turvallisuuden ja tuotteiden aitouden varmistamiseen sekä vuorovaikutuskanavana valmistajien kanssa.

Tutkimustulosten perusteella kuluttajilla oli epäilyksiä siitä, että koodeja saattaa olla helppo väärentää. Myös tunnisteiden kierrättäminen ja IoT-palveluiden tietoturva arveluttivat. Kuluttajien on ehdottomasti voitava luottaa palveluun ja palveluntarjoajaan. Tietoturvalla onkin keskeinen rooli TagItSmart-hankkeessa.

TagItSmart-hanke on käynnissä toista vuotta. Odotan, että ratkaisut tulevat kuluttajien käyttöön projektin päätyttyä. Saat lisätietoja seuraamalla meitä internetissä (http://tagitsmart.eu/), Twitterissä (@TagItSmart) ja LinkedInissä (TagItSmart).

Kaisa Vehmas VTT

Kaisa Vehmas
erikoistutkija