Uudessa HOPE-projektissa kehitetään energiajärjestelmiä kokonaisvaltaisesti

Tyypillisesti energiajärjestelmien optimoinnissa keskitytään pelkästään tuotannon optimointiin. Toisaalta kulutuspuolella optimointia tehdään ilman kytkentää energiantuotantoon. Lisäksi sähkö- ja lämpöverkkoja käsitellään usein erillisinä kokonaisuuksina.

Highly Optimized Energy Systems, HOPE -projektin lähtökohtana on kokonaisvaltainen lähestymiskulma, jossa otetaan huomioon lämpö ja sähkö sekä niiden tuotanto, jakelu ja kulutus. Tavoitteena on löytää uusia mahdollisuuksia energiatehokkuuden parantamiseen energiajärjestelmissä. Kaukolämpöjärjestelmällä on merkittävä rooli erilaisten energialähteiden käytön tasapainottajana.

Yhä monimutkaisempien energiajärjestelmien tehokas hallinta on haastavaa ja vaatii uudenlaisia työkaluja. Kasvava uusiutuvan energian tuotanto ja kulutuspuolen roolin vahvistuminen lisäävät myös energiajärjestelmien epävarmuutta. Kasvavien energiatehokkuus- ja ilmastoneutraaliusvaatimusten takia järjestelmän monimutkaisuuden ja epävarmuuden hallinta on tärkeää. Nopeita toimia tarvitaan myös, koska Euroopan unioni on asettanut kunnianhimoiset ympäristötavoitteet vuodelle 2030.

HOPE-projektissa kehitetään työkaluja ja ratkaisuja energiajärjestelmien monitavoiteoptimointiin toimintaolosuhteet ja epävarmuus huomioiden. Tämä mahdollistaa optimoinnin mukautumisen vallitseviin olosuhteisiin. Modulaarisella optimointiratkaisulla pyritään mahdollisimman laajaan sovellettavuuteen erilaisissa energiajärjestelmissä. Kehittyneiden sääennusteiden avulla parannetaan energiaa tuottavien, kuluttavien tai varastoivien prosessien ja järjestelmien ennustemalleja, mikä mahdollistaa epävarmuuden huomioimisen optimoinnissa.

Oulun yliopiston tutkimus HOPE-projektissa keskittyy ennustemallien ja monitavoiteoptimoinnin kehittämiseen ja mittausaineiston analysointiin. Tutkimusta johtaa professori Mika Ruusunen.

HOPE on kaksivuotinen Business Finlandin rahoittama Smart Energy -ohjelmaan kuuluva Co-Innovation -projektikokonaisuus, jossa on mukana kuusi yritystä ja viisi tutkimustahoa: Oulun Energia, ABB, Fortum, HögforsGST, Fidelix ja Vexve sekä Oulun yliopisto, Ilmatieteen laitos, LUT-yliopisto, VTT ja SYKE. Projektin kokonaisvolyymi on noin 12,8 miljoonaa euroa. Oulun yliopiston osuus on noin miljoona euroa, ja se vastaa tutkimuksen pääosista HOPE:ssa.

Neuvonantajina projektiin osallistuvat lisäksi Valmet Automation, Sumitomo SHI FW, Vaisala, Oilon ja Single Wing Energy. Ratkaisujen kehittämisympäristöinä ovat Oulun ja Espoon kaukolämpöjärjestelmät ja projektiin sisältyy myös vahva kansainvälinen yhteistyö.

Oulun yliopiston Säätötekniikan tutkimusryhmässä on tehty aiemminkin paljon energiajärjestelmiin liittyvää tutkimusta. Esimerkiksi aiemmassa KLEI-projektissa kehitettiin mallinnusmenetelmiä rakennusten varauskapasiteetin hyödyntämiseen lämmityksen kulutushuippujen leikkauksessa yhteistyössä Oulun Energian sekä muiden energia-alan toimijoiden kanssa. Tohtorikoulutettava Petri Hietaharju on parhaillaan viimeistelemässä väitöskirjaansa KLEI-projektin tulosten pohjalta. HOPE-projekti onkin luonnollinen jatkumo tälle kehitys- ja yhteistyölle.

Säätötekniikan tutkimusryhmä kuuluu Oulun yliopiston teknillisen tiedekunnan Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksiköön.