Satelliittidata, koneoppiminen ja optimointimallit auttavat Afrikkaa sähköistymään hiilineutraalisti

Blogit
Nelli Putkonen

”Afrikkalaisen sähkön tulevaisuus tulee olemaan pääosin uusiutuvassa energiassa, erityisesti aurinkoenergiassa”, ennustaa Fatih Birol, IEA:n (International Energy Agency) Executive Director, Africa Energy Outlook 2022 -raportin julkaisutapahtumassa. Ilmastonmuutos, energiasiirtymän rakenteelliset muutokset ja akuutit kriisit luovat esteitä kestävän energiajärjestelmän rakentamiselle Afrikkaan, mutta niitä voidaan purkaa tutkimuksen avulla.

Afrikalla on valtavasti potentiaalia aurinkoenergian hyödyntämisessä, sillä jopa 40 % kaikesta maalle osuvasta auringon säteilystä osuu Afrikkaan. Lisäksi Afrikka voisi saada valtavat taloudelliset ja humanitaariset hyödyt halpenevan ja päästöttömän aurinko- ja tuulisähkön lisäämisestä. Näin sähkön saatavuus paranisi, puhdas ruuanlaitto mahdollistuisi, veden desalinaatioon – eli meriveden muuttamiseen juomakelpoiseksi – saataisiin energiaa, teollisuuden toimintaedellytykset paranisivat, ja Afrikka voisi jopa kasvaa aurinkosähköllä tuotetun vihreän vedyn viejäksi.

Hyödyistä huolimatta Afrikan tulevaisuudessa siintää useita haasteita uusiutuvan energian kannalta. Esimerkiksi Oxfordin yliopiston arvion mukaan ilman lisätoimenpiteitä Afrikan uusiutuva energiaosuus jäisi noin 10 %:iin vuoteen 2030 mennessä. Viisivuotinen EU-hanke LEAP-RE pyrkii selättämään esteitä Afrikan uusiutuvan energiamurroksen tieltä pitkäjänteisen yhteistyön ja paikallisen tutkimustoiminnan voimistamisen avulla.

Satelliittidata kertoo parhaat paikat uusiutuvien energianlähteiden hyödyntämiselle

VTT on mukana LEAP-RE:n osana toteutettavassa kolmivuotisessa OASES-projektissa, jossa edistetään Afrikan energiasiirtymän tavoitteita satelliittidatan, koneoppimisen ja energiamallien avulla. VTT:n vastuulla on afrikkalaisten energiamallien luominen sekä malliohjelmiston kehittäminen yhdessä afrikkalaisten ja eurooppalaisten kumppaneiden kanssa. Haasteena on paitsi datan kerääminen, myös mallien saattaminen paikallisten toimijoiden käyttöön. Jos tavoitteet saavutetaan, projekti tuottaa paikallisten tutkijoiden käyttöön avoimen data-aineiston ja mallinnusohjelmiston, jonka avulla voidaan tutkia ja mallintaa optimoituja investointeja paikalliseen uusiutuvaan tuotantoon, siirtolinjoihin ja luotettavuuteen.   

Yksinkertaistetusti projektin ideana on tunnistaa olemassa olevat tuuli- ja aurinkoinstallaatiot satelliittidatasta koneoppimisen avulla, tunnistaa ja analysoida parhaat sijainnit tuleville investoinneille sekä käyttää dataa pohjana kaupunki-, maa-, ja maanosakohtaisille energiajärjestelmämalleille. Nämä avoimet mallit jäisivät sitten paikallisten tutkijoiden ja muiden toimijoiden käyttöön.

Projekti on osa laajempaa kokonaisuutta, jossa on kunnianhimoiset tavoitteet kestävän afrikkalaisen energiajärjestelmän rakentamiseksi.
Havainnollistava karttakuva, jossa näytetään miten OEASEShanke kerää dataa ja mallintaa afrikkalaisia energiajärjestelmiä.
Juuri alkanut OASES-hanke kerää dataa ja mallintaa afrikkalaisia energiajärjestelmiä.

”Projekti on osa laajempaa kokonaisuutta, jossa on kunnianhimoiset tavoitteet kestävän afrikkalaisen energiajärjestelmän rakentamiseksi. Afrikka kohtaa nyt samaan aikaan akuutteja kriisejä sekä energiatransition ja ilmastonmuutoksen mukanaan tuomia rakenteellisia muutoksia. Rakenteellisten haasteiden lisäksi Afrikassa ongelma on myös datan saatavuus ja työkalujen saaminen paikallisille tutkijoille. Esimerkiksi PyPSA meets Africa -hanke on tehnyt valtavan hienoa työtä luodessaan avoimen afrikkalaisen sähköverkkomallin. Toivottavasti voimme tässä projektissa jatkaa tätä työtä keräämällä entistä tarkempaa dataa sekä laajentamalla mallia myös muille energiasektoreille. Kyky mallintaa ja ennakoida järjestelmän toimintaa on kuitenkin välttämätöntä luotettavan järjestelmän rakentamiseksi”, kertoo projektiin osallistuva VTT:n tutkija Nelli Putkonen.

Kesällä 2022 alkava OASES-projekti jatkuu vuoteen 2025 saakka, ja sen etenemistä voi seurata VTT:n projektisivuilta sekä LEAP-RE:n sivujen kautta. OASES-projektia rahoittaa Suomen Akatemia yhdessä EU:n kanssa ja projektia koordinoi saksalainen Fraunhofer Society.

Ases logo
LeapRe logo
EU flag
The OASES project is part of the LEAP RE programme. LEAP RE has received funding from the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program under Grant Agreement 963530.

Lisätietoja antavat:

Nelli Putkonen, Research Scientist
nelli.putkonen@vtt.fi
+358504062926

Juha Kiviluoma, Principal Scientist
juha.kiviluoma@vtt.fi
+358504116542

Tutustu VTT:llä tehtävään energiajärjestelmien mallinnukseen ja siihen, miten se auttaa ratkaisemaan globaaleja haasteita Design and Operation of Energy Systems -tutkimusryhmän sivuilla.

Voit myös tutustua kehittämiimme avoimen lähdekoodin malliohjelmistoihin:

Jaa
Nelli Putkonen

Nelli Putkonen

Research Scientist
Juha Kiviluoma

Juha Kiviluoma

Principal Scientist