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

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s