Yhteiskunnan sähköistyminen kiihtyy liikenteessä, teollisuudessa, lämmityksessä ja monella muullakin sektorilla. Kun uusiutuvan energian tuotanto kasvaa, energiajärjestelmiltä vaaditaan enemmän joustavuutta, resilienssiä ja yhteispeliä. VTT:n asiantuntemuksella löydät oikeat ratkaisut tässä murroksessa. Asiantuntemuksemme kattaa mm. älykkäät sähköverkot, energiajärjestelmien mallinnuksen, sektorikytkennän ja tekoälypohjaisen optimoinnin. Voimme auttaa niin strategisessa suunnittelussa kuin operatiivisessa ohjauksessakin.
Lyhyesti
Kattava energia-alan tuntemus järjestelmätason mallinnuksesta ja skenaarioanalyyseistä yksittäisten laitosten reaaliaikaiseen ohjaukseen ja optimointiin.
Tekoäly ja koneoppiminen läpileikkaavina elementteinä: energiainfran ennusteet, poikkeamien havaitseminen, ennakoiva kunnossapito ja kyberturva.
Sektorikytkentä sähkön, lämmityksen, jäähdytyksen, liikenteen, vedyn ja CO₂:n välillä – murrokseen vaikuttavien tekniikoiden ja toimijoiden yhdistäminen.
Yhteiskuntamme riippuvuus sähköstä kasvaa. Sähköautot, lämpöpumput, teollisuuden sähköistyminen ja datakeskukset kasvattavat sähkönkulutusta. Samalla sääriippuvaisen uusiutuvan energian tuotanto jatkaa kasvuaan. Muutoksiin vastaaminen vaatii joustavuutta, eli kykyä tasapainottaa tuotantoa, kulutusta ja varastointia.
Haasteita ei ratkaista pelkästään verkkotason muutoksilla. Tarvitsemme koko energiajärjestelmän, eli sähkön, lämmityksen, jäähdytyksen, liikenteen, vedyn ja hiilidioksidin, yhteistoiminnan ohjausta. Näin voidaan kuroa umpeen pitkän aikavälin strategisen suunnittelun ja päivittäisen operatiivisen päätöksenteon välistä kuilua. Muun muassa näihin teemoihin liittyy työmme älyverkkojen ja energiajärjestelmien parissa.
Systeeminen muutos älyverkkoratkaisuilla
Siirtymä hiilineutraaliin yhteiskuntaan muuttaa energiajärjestelmää merkittävästi. Energiantuotanto on jo siirtymässä kohti uusiutuvia energialähteitä, kuten tuuli- ja aurinkovoimaa, joiden tuotanto on usein sääriippuvaista ja vaihtelevaa. Lisäksi uudet teknologiat, kuten pienydinreaktorit (SMR), voivat mullistaa energiamarkkinoita.
Älyverkkoteknologioilla on keskeinen rooli muuttuvien kuormitusprofiilien hallinnassa sekä uusien energiajärjestelmien luotettavuuden ja häiriönsietokyvyn parantamisessa.
Simulaatiot ja tekoälypohjainen ennakointi auttavat optimoimaan energiajärjestelmien toimintaa. Optimoinnin suunnittelu ja toteutus kuitenkin vaatii monimutkaisten energiajärjestelmien kokonaisuuden tuntemusta.
Älyverkkosovelluksien tutkimus ja kehitys VTT:llä
VTT:n tarjooma perustuu vuosikymmenien aikana kertyneeseen asiantuntemukseen toisiinsa kytkettyjen energiajärjestelmien kehittämisestä.
Räätälöidyt ratkaisumme kattavat energian koko arvoketjun – sähkön, lämmityksen, jäähdytyksen ja polttoaineet. Halusitpa sitten parantaa kykyä ennustaa tarvittavaa tehoa tai liittää uusia resursseja olemassa olevaan verkkoon, autamme löytämään oikeat älyverkkosovellukset.
Osaamisemme ulottuu yksittäisistä teknologioista järjestelmäratkaisuihin ja palveluista markkinaoperaatioihin.
Energiajärjestelmämallinnus investointipäätösten tukena
Syvällinen ymmärrys energiamurroksesta auttaa mallintamaan murroksen vaikutuksia. Kehitämme matemaattisia malleja energiajärjestelmistä kaikilla tasoilla – yksittäisistä kohteista ja toimijoista jopa globaaliin näkökulmaan. Mallimme kattavat sekä teknisen suorituskyvyn että taloudellisen kannattavuuden.
Malleja käytetään mm. sijoittajien, päättäjien ja energiantuotannon operaattoreiden päätöksenteon tukena:
- Miten yhden maan päätös luopua ydinvoimasta vaikuttaa naapurimaiden energiamarkkinoihin?
- Kuinka kannattavaa on investoida vetyinfrastruktuuriin eri vienti- ja tuontiskenaarioissa?
- Millaisia vahvistuksia sähköverkko tarvitsee vuoden 2040 sähköistymistavoitteen saavuttamiseksi?
- Miten toteutetaan seuraavan sukupolven kaukolämpö- ja jäähdytysjärjestelmät?
Autamme sinua muun muassa:
- operatiivisessa suunnittelussa
- sektoreiden välisessä pitkän aikavälin optimoinnissa
- energiajärjestelmien optimoinnissa
- kohde- tai toimijakohtaisessa optimoinnissa ja simuloinnissa.
Kun toimintaympäristö muuttuu, myös liiketoimintamallien on muututtava. Autamme sinua mallintamaan eri vaihtoehdot ja löytämään oikeat liiketoimintamallit mm. sektorikytkennän avaamien uusien mahdollisuuksien hyödyntämiseksi.
Video: How to build a flexible, carbon-free and cost-effective smart energy system?
Skenaarioanalyysit auttavat varautumaan erilaisiin tulevaisuuden muutoksiin
Teknologia kehittyy ja regulaatio muuttuu. Usein markkinat reagoivat ennakoimattomilla tavoilla. Siksi skenaarioanalyysi on arvokas työkalu pitkän aikavälin päätösten tekemiseen.
Mallinnamme toimintaympäristön muutoksia ja tutkimme, miten eri päätökset, teknologiat ja markkinaolosuhteet toimivat erilaisissa tulevaisuuden skenaarioissa. Skenaarioita voidaan laatia lyhyen aikavälin markkinadynamiikasta 30–40 vuoden infrastruktuurinäkymiin.
Vastaamme esimerkiksi seuraavanlaisiin kysymyksiin: milloin uuden teknologian investointi muuttuu kannattavaksi ja millaista infrastruktuuria tietyn tavoitteen saavuttaminen edellyttää?
Tärkeä lähestymistapa on vaihtoehtoisten ratkaisureittien kartoittaminen (Modelling to Generate Alternatives, MGA), jossa etsitään monipuolisia ratkaisupolkuja yksittäisen ratkaisun sijaan.
Mallinnuksella voidaan myös tarkastella resilienssiä, eli energiajärjestelmien ja yhteiskunnan kykyä sietää häiriöitä. Samalla voidaan analysoida siirtymän oikeudenmukaisuutta.
Energiamurros ei ole vain tekninen tai taloudellinen haaste. Se on sosiotekninen muutos, jossa myös ihmisten käyttäytyminen, sosiaaliset rakenteet ja institutionaaliset järjestelyt vaikuttavat lopputuloksiin.
Energiantuotannon tarkempi ohjaus ja optimointi
Mallinnus ja suunnittelu katsovat pitkälle tulevaisuuteen. Ohjaus- ja optimointityö keskittyy operatiivisiin päätöksiin, jotka vaikuttavat päivittäiseen tuotantotehokkuuteen. Milloin lämpöpumpun kannattaa käynnistyä, jotta kustannukset minimoidaan ja olosuhteet säilyvät miellyttävinä? Miten teollisuuslaitoksen tulee tasapainottaa oma sähköntuotantonsa suhteessa verkkoon?
Käsittelemme muun muassa seuraavia kysymyksiä:
markkinaintegraatio
riskiarviot
laitosten optimointi
paikallisten ohjausjärjestelmien integroidut kokonaisuudet.
Ratkaisumme palvelevat jo laajaa joukkoa toimijoita: teollisuuslaitoksia, myymälöitä, kasvihuoneita, kuntia ja energiantuottajia.
Tekoäly tukee energiajärjestelmien siirtymää uusiutuviin
Tekoäly on tärkeä osa kaikkia VTT:n energiajärjestelmään liittyviä palveluja. Sovellamme sitä monenlaisissa käyttötarkoituksissa, joissa datan hyödyntäminen parantaa päätöksentekoa, tehokkuutta ja turvallisuutta.
Keskeisiä tekoälyn sovellusalueita ovat:
Ennakointi – kysynnän, tuotannon ja laitosten suorituskyvyn ennustaminen suunnittelun ja reaaliaikaisen toiminnan tueksi
Automaatioarkkitehtuurit – mallit automatisoituun ja datapohjaiseen reaaliaikaiseen energianhallintaan
Poikkeamien havaitseminen – laitteistojen poikkeamien tunnistaminen ennen kuin niistä aiheutuu kalliita vikoja
Operatiivinen tehokkuus ja laitosten hallinta – energiainfrastruktuurin suorituskyvyn ja elinkaaren optimointi
Ennakoiva kunnossapito – laiteongelmien ennakointi käyttökatkojen ja huoltokustannusten vähentämiseksi
Kyberturvallisuus – signaalien aitouden ja eheyden varmistaminen kriittisissä energiajärjestelmissä, viestinnän luotettavuuden ja oikea-aikaisuuden takaaminen.
Miksi valita VTT älyverkkojen ja energiajärjestelmien tutkimuskumppaniksi?
Olemme kehittäneet ja hioneet mallinnustyökalujamme ja aineistojamme jopa vuosikymmenien ajan. Meidän ei siis tarvitse aloittaa tyhjästä, vaan projektisi saadaan tehokkaasti käyntiin.
Ratkaisemme haasteet monialaisesti ja tiimiimme kuuluu energiajärjestelmien, ICT:n, tekoälyn sekä data-arkkitehtuurin asiantuntijoita. Kykenemme viemään kehityksen konseptivaiheesta pilotointiin ja ratkaisujen käyttöönottoon oikeissa ympäristöissä. Käytännönläheisyys erottaakin meidät puhtaasta akateemisesta tutkimuksesta.
Olemme aktiivisesti mukana standardointikomiteoissa ja alan verkostoissa Euroopassa, Yhdysvalloissa ja globaalisti. Sääntely- ja politiikkaosaamisemme kattaa useita maita, ja meillä on syvällinen tuntemus mm. kaukolämpöteknologioista.
Toimituksemme räätälöidään kunkin projektin ja asiakkaan tarpeiden mukaan. Tyypillisiä lopputuotoksia ovat:
raportit ja muut päätöksentekoa tukevat materiaalit
toimivien mallien prototyypit
digi- ja ohjelmistoarkkitehtuurien kuvaukset
teknologian validointi ja pilotointi reaaliympäristöissä
uusien laitteiden ja teknologioiden arviointi laboratoriossa.
Älykkäiden sähköverkkojen ja energiajärjestelmien projektimme
Vantaan Energian ja VTT:n tiivis strateginen kumppanuus on auttanut energiayhtiötä asettumaan edelläkävijäksi hiilineutraalin kiertotalouden energiajärjestelmän rakentamisessa. Lue asiakastarina.
Sähkönkulutuksen ja lämmöntuotannon yhteisoptimointi mahdollistaa ruokakaupan hukkalämmön muuttamisen hyödykkeeksi Oulun kaukolämpöverkkoon. Lue lisää.
Tekoälypohjainen kuormanohjaus auttaa maanviljelijöitä vähentämään energiakustannuksia sadon laadusta tinkimättä. Ratkaisu tasapainottaa satokasvien vaatimat tarkat olosuhteet energian hintoihin.
Tutustu asiantuntijoihimme
Älykkäiden sähköverkkojen ja energiaratkaisujen asiantuntemuksemme kattaa niin tekniset yksityiskohdat kuin systeemitason ajattelunkin.
Opas: Ratkaisuja energiamurroksen pullonkauloihin
Mitä energiamurros vaatii onnistuakseen? VTT:n uusi julkaisu esittelee vihreän siirtymän viisi pullonkaulaa sekä uusimmat ratkaisuehdotukset, jotka mahdollistavat yrityksesi menestymisen muutoksessa.
Opas sektori-integraation hyödyntämiseen
Energiajärjestelmämme on murroksessa ja ilmastotavoitteet edellyttävät energian entistä puhtaampaa tuotantoa sekä tehokkaampaa energian jakelua ja käyttöä. Jotta riittävän suuri harppaus kohti hiilineutraaliutta onnistuisi, tarvitaan myös yhteiskunnallista muutosta.
Yhteistyöhön kanssamme
Voit hyödyntää älykkäiden sähköverkkojen ja energiaratkaisujen osaamistamme monella tavalla.
-
Ota yhteyttä!
Kerro meille verkkoihin tai energiaan liittyvä kysymyksesi – katsotaan yhdessä, miten se voitaisiin ratkaista.
-
Projekti- tai kumppanuussuunnitelma
Laadimme suunnitelman, jolla kysymykseesi löydetään mahdollisimman täsmällinen vastaus.
-
Projektin toteutus
Monialainen tiimimme ryhtyy rakentamaan mallia tai suunnitelmaa.
-
Toimitus
Toimitamme raportin, prototyypin, arkkitehtuurikuvauksen tai vastaavan projektin tulosten validoinnin.
