Koti > Ajankohtaista > Blogit > Tekoäly optimoi...
Juhani Karjalainen |

Tekoäly optimoi kaukolämmön tuotannosta tehokkaampaa ja ympäristöystävällisempää

Lempeä Lämpö käyttää tekoälyä kaukolämmön tuotannon tehostamiseen. Savonlinnan Pääskylahden voimalaitoksella ja Juvan lämpölaitoksella otettiin syksyllä 2021 käyttöön järjestelmät, jotka auttavat optimoimaan kaukolämpöveden lämpötilaa tekoälyn tekemien ennusteiden perusteella.

Kaukolämmön asiakkaiden saamaan lämpöön tekoälyn tukema optimointi ei käytännössä vaikuta. Ympäristövaikutukset sen sijaan ovat selkeät, sillä tekoälyn ansiosta polttoraaka-aineita tarvitaan vähemmän. Näin kaukolämpölaitosten päästöt vähenevät entisestään. Alhaisempi kaukolämpöveden lämpötila pienentää myös lämpöhukkaa, eli lämpöä karkaa verkostosta ympäristöön aikaisempaa vähemmän.

Tekoäly oppii tekemään yhä tarkempia ennusteita

Tekoälyn hyödyntäminen parantaa kaukolämmön tuotantoennusteiden tarkkuutta merkittävästi – jopa yli 50 % verrattuna aiemmin käytössä olleeseen ennustemenetelmään. Järjestelmän laskenta-algoritmi hyödyntää tuotannosta kertynyttä historiadataa ja oppii parantamaan ennusteitaan jatkuvasti. Näin tuotannon optimoinnista tulee ajan mittaan yhä tarkempaa.

Ulkoilman lämpötila, tuulisuus, aurinkoisuus, sateet ja ilman kosteus vaikuttavat kaukolämmön tuotantoon. Historiatiedoista oppiva algoritmi ennustaa, paljonko verkossa tarvitaan lämpöä eri vuodenaikoina ja erilaisissa sääoloissa.

Kaukolämpöveden lämpötila ja virtaus ratkaisevat tehokkuuden

Kaukolämpöverkossa ns. menoveden lämpötila vaikuttaa suoraan kaukolämmön tehokkuuteen: mitä matalampi lämpölaitokselta lähtevän veden lämpötila on, sitä vähemmän kymmenien kilometrien pituisessa lämpöverkossa syntyy lämpöhukkaa. Toisaalta tasalaatuista lämpöä täytyy riittää kaikkialla verkossa, eli veden lämpötila ei saa olla myöskään liian matala.

Menoveden lämpötilan alentaminen vähentää häviötä kaukolämpöverkossa. Harmaa viiva kertoo menoveden optimoidun lämpötilan ja sininen viiva mittaushetkeen asti toteutuneen lämpötilan.

 Mitä matalampi lähtevän veden lämpötila on, sitä vähemmän häviöitä tulee lähes 80 kilometriä pitkässä, 2000 kuutiota vettä vetävässä kaukolämpöverkostossa. Tekoäly ennustaa, miten paljon lämpöä täytyy tuottaa ja minkä verran lämmintä vettä verkostossa kulloinkin tarvitaan. Verkkoon pumpattava vesimäärä vaikuttaa kokonaisuuteen, sillä lämmitykseen tarvittava energia lasketaan meno- ja paluulämpötilan erotuksen ja virtauksen perusteella.

Aikaisemmin käytössä oli menoveden säätökäyrä, joka sääti lämpötilaa juuri sen hetkisen ulkoilman lämpötilan mukaan. Lämpötilan ja kulutuksen muutokset tulevina tunteina operaattori ennakoi oman kokemuksensa pohjalta ja teki sen perusteella ennakoivia korjauksia lämpötilaan ja virtaukseen. Nyt ennustamisen tekee tekoälyalgoritmi.

Lämmön tarve pystytään ennakoimaan aiempaa paremmin

Vuodenajan lisäksi viikonpäivä ja kellonaika vaikuttavat lämmön kulutukseen. Talvella kovan kulutushuipun aikana lämpölaitoksen biokattilan lisäksi voidaan avuksi tarvita öljykäyttöisiä laitoksia. Öljyn käyttö minimoidaan lataamalla verkkoon ylimääräistä lämpöä ennen kulutushuippuaikaa. Verkkoon ladattu lämpö puretaan kulutushuipun aikana, jolloin öljylaitoksen käynnistämiseltä voidaan usein välttyä jopa kokonaan.

Tekoälyn ennusteiden perusteella tämä lämpöakun varaaminen voidaan aloittaa hyvissä ajoin ennen kulutushuippua. Kun pienikin öljyn käyttö lämpölaitoksissa vähenee, myös hiilidioksidipäästöt vähenevät entisestään.

Lempeä Lämmön keskusvalvomo Savonlinnassa

Tekoäly ei kuitenkaan korvaa operaattorin kokemusta ja asiantuntijuutta. Kyseessä on ennuste ja suositus, joka auttaa häntä ohjaamaan lämpöverkon toimintaa. Menoveden lämpötila vaikuttaa suoraan kaukolämmön tehokkuuteen ja viime kädessä myös sen hintaan.

Näin optimointi vaikuttaa kaukolämmön tuotantoon Juvalla

Juvan lämpölaitoksella menoveden keskimääräistä lämpötilaa on saatu tekoälyoptimoinnin avulla laskettua 5 °C. Tällä ei ole ollut vaikutusta asiakkaiden saaman kaukolämmön riittävyyteen ja asiakkaat ovat olleet tyytyväisiä.

Lempeä Lämmön Juvan lämpölaitos

Tekoälyn tukemalla optimoinnilla on ollut suuri vaikutus myös ympäristölle. Menoveden lämpötilan alentaminen näkyy suoraan pienentyneinä lämpöhäviöinä kaukolämpöverkossa.
Alhaisempi lämpötila tarkoittaa, että kaukolämpöputket eivät tarpeettomasti lämmitä ympärillään olevaa maaperää.

Kun myös polttoaineita tarvitaan vähemmän, arvokkaita polttoraaka-aineita säästyy samalla kun kaukolämmön tuotannon päästöt pienenevät. Yksinkertaisesti sanottuna, tekoäly auttaa meitä käyttämään luonnonvaroja järkevästi ja ympäristöä kunnioittaen.


Projekti-insinööri
010 2104263
etunimi.sukunimi@sssoy.fi
  • Projekti-insinööri Juhani Karjalainen valmistui energiatekniikan diplomi-insinööriksi keväällä 2021. Lempeälle tehdyn diplomityön aihe oli tekoälyn hyödyntäminen kaukolämmön tuotannon optimoinnissa. Nyt hän työskentelee myös muiden tekoälyprojektien parissa, kuukausiraportoinnin kehittämisessä sekä tuotannon hankeselvityksissä. Monessa hankkeessa mukana oleminen innostaa itsenäisestä työskentelystä ja ongelmanratkaisusta pitävää Juhania. Lempeän tuotantotiimin hyvät työkaverit ovat tärkeitä sparraajia. Rentona ja avoimena mutta työssään tarkkana hän tekee aina parhaansa ja luo näin perustaa alussa olevalle työuralleen. Vapaa-ajalla Juhani tarttuu mielellään kitaraan – bändin alku on jo kasassa. Muita harrastuksia ovat mm. kuntosali ja kavereiden kanssa hengailu.