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

Palvelulla päästään kohti kiertotaloutta – mutta millaiset palvelut kiinnostavat kuluttajia?

Maria Antikainen

Maria Antikainen

Anna Aminoff ja Outi Kettunen

Koko yhteiskunnan näkökulmasta paine siirtyä lineaarisesta talousmallista kiertotalouteen on kova. Jotta voimme saada talouskasvua tai edes turvata nykyisen tilanteen, tarvitaan muutos kohti suljettua kehää, jossa materiaali kiertää ja sen arvo säilyy tai jopa kasvaa. Avainasia on resurssien entistä tehokkaampi ja fiksumpi käyttö. Tämä on mahdollista innovatiivisilla liiketoimintamalleilla sekä teknologian fiksulla hyödyntämisellä. Kuluttajat ovat kiertotaloudessa keskiössä, joten heidän valinnoillaan ja toiminnallaan tulee olemaan entistä suurempi merkitys. Tästä syystä kuluttajien ja heidän käytänteidensä ymmärtäminen on avainasemassa, jotta yritykset voivat menestyä uusien liiketoimintamallien kehittämisessä.

Vuokraisitko sohvan, pesukoneen tai vaatteet?

Palveluiden tarjoaminen omistamisen sijaan on tehokas tapa varmistaa materiaalien kierto ja niiden arvon säilyminen. Kuitenkin muutos omistamisesta palveluiden ostamiseksi on suuri askel kuluttajille. Tutkimme AARRE-hankkeessa järjestetyissä ryhmäkeskusteluissa kuluttajien suhtautumista erilaisiin palveluliiketoimintamalleihin, joissa esimerkiksi tarjottaisiin sohva, pesukone tai vaatteet palveluna. Siirryttäessä tuotteiden myymisestä niiden tarjoamiseen palveluna on keskeistä ymmärtää kuluttajien suhtautuminen omistamiseen. Keskusteluissa nousi esille, että omistaminen on tärkeää erityisesti tavaroissa, jotka liitetään tärkeisiin tapahtumiin tai joihin luodaan erityisiä tunnesiteitä, kuten vaikkapa sohva. Myös erilaiset elämäntilanteet vaikuttavat valintoihin. Opiskelijalle pesukoneen tai sohvan vuokraaminen voi tuoda helppoutta elämään.

Kuluttajilla saattaa olla hyvinkin henkilökohtainen suhde tiettyihin teknisiin tuotteisiin, kuten esimerkiksi autoon, kun taas toisiin teknisiin laitteisiin, kuten esimerkiksi kodinkoneisiin, kuluttajat luovat vähemmän tunnesiteitä. Lisäksi näiden tuotteiden tarjoaminen palveluna mahdollistaisi parempia teknisiä ominaisuuksia sekä parempaa laatua, mistä syistä keskusteluun osallistuneita kuluttajia kiinnosti pesukoneen hankkiminen palveluna enemmän kuin sohvan tai vaatteiden. Lisäämällä älykkyyttä teknologian avulla koneeseen, esimerkiksi mahdollistamalla ennakoiva huolto sekä tehokkaampi käyttö, voidaan tarjota kuluttajia kiinnostavaa lisäarvoa. Omistamisen sijaan vuokraaminen voi myös tarjota alhaisemman riskin kuluttajille poistaen esimerkiksi rikkoutumisesta syntyneet kustannukset. Toisaalta myös vaatteiden virheostosten riskin poistuminen vuokraamisen kautta kiinnosti kuluttajia.

Ryhmäkeskusteluissa esille tulleet kaikki kolme mallia, sohvan, pesukoneen ja vaatteiden vuokraus/liisaus, jakoivat kuluttajia kahtia. Osa näki ne hyvinkin kiinnostavana, osa ei niinkään, mikä kiteytyy hyvin erään kuluttajan ajatuksessa: ”Olen omistajaihminen.” Selkeimpiä esiin nousseita esteitä oli epäilys siitä, ettei liisausmallia voida toteuttaa kustannustehokkaasti, tai malli tuntui liian oudolta ja siksi tarpeettomalta. Toisaalta selkeimmät liisaamisen edut liittyivät parempaan laatuun, joustavuuteen, vaihtelumahdollisuuteen sekä pienempään riskiin ja sitoutumiseen.

Kohti innovatiivisia liiketoimintamalleja

Tärkeintä olisikin löytää jokaiselle kuluttajalle oikea ja sopivin ratkaisu. Tutkimukset ja käytäntö osoittavat, että uudet palvelut omaksutaan helpoimmin, jos ne muistuttavat jotain aiempia toimintoja eivätkä vaadi suurta muutosta ainakaan kerralla. Käytänteiden muuttuminen on avaintekijä silloin, kun tavoitellaan pitkäaikaisia vaikutuksia. Suuremmat muutokset käytänteissä vievät aikaa ja tapahtuvat pikkuhiljaa askel askeleelta. Kuluttajien kanssa käymämme ryhmäkeskustelut osoittivat, että osa kuluttajista on jo valmiita ratkaisukeskeisiin palveluliiketoimintamalleihin, kuten ostamaan vaikka sisustuksen palveluna. Osa taas haluaa vieläkin omistaa, jolloin palvelun lisääminen ydintuotteen ympärille auttaa sulkemaan kiertotalouden luupin.

Jotta kiertotalouden liiketoimintamallit yleistyisivät, täytyy tunnustaa tosiseikkoja, kuten se, että kaikki meistä eivät ole (vielä) valmiita ostamaan tavaroiden sijaan palveluita – saati sitten ostamaan näitä toisen kuluttajan tuottamana. Tästä syystä vaaditaan innovatiivisia liiketoimintamalleja, jotka ottavat erilaiset asiakaspreferenssit ja käytänteet huomioon. Joka tapauksessa matka kohti ratkaisukeskeisten palveluliiketoimintamallien yleistymistä on jo alkanut.

AARRE-projektissa luodaan VTT:n johdolla uutta, käyttäjälähtöistä kiertotalouden liiketoimintaa. Projekti on elinkeinoelämän kanssa verkottunut tutkimushanke (2015–2017), jossa Tekes on päärahoittajana. Muita tutkimusorganisaatioita ovat VTT:n lisäksi SYKE sekä Helsingin yliopiston Kuluttajatutkimuskeskus.

Twitter: @AarreResearch

Maria Antikainen, erikoistutkija

Anna Aminoff, erikoistutkija

Outi Kettunen, erikoistutkija