Älyä sähköön

Digitaalisuus ja mitä erilaisimmat älykkäät ratkaisut sekä työkalut ovat osa elämäämme, huomasimme niitä tai emme. Harva kuitenkaan kenties ajattelee sitä, kuinka laajalle levittäytyneestä mullistuksesta on kyse, kun laittaa älypuhelimensa lataukseen päivän päätteeksi. Mutta myös pistorasiasta ulostuleva  sähkö on kulkenut pitkän, älykkään matkan sähkölaitoksesta lankoja pitkin.

Vaasassa sijaitsevan Technobothnian tilat maalaavat kävijän mieleen kuvan sähkökaarista, salamoista ja vapaana virtaavasta energiasta. Voisipa jollekin tulla mieleen tohtori Frankensteinkin, sillä täällä tehdään huippututkimusta sähkön parissa. Tutkimustyö ei kuitenkaan ole kohdentunut uuden elämän luomiseen, vaan tarkoituksena on tutkia uusia mahdollisuuksia ja työkaluja, joita digitalisaatio tuo myös sähköverkkojen parissa toimiville yrityksille ja asiantuntijoille.

Ohjelmajohtaja Anna-Kaisa Valkama Merinovan teknologiakeskukseksesta kertoo videolla, että energiateknologia on seudun kärkialoja, ja alueella toimiikin paljon alan globaaleja markkinajohtajia. eDEMVE-hanke lähti liikkeelle tavoitteesta, että sähköverkon eri komponentit keskustelevat keskenään, vaikka verkossa on eri valmistajien laitteita. Tätä varten perustettiin Vaasan Technobothniaan PAC-laboratorio, jonka ensimmäinen vaihe syntyi EU-hankerahoituksella.

Yksi älykkäiden sähköverkkojen tutkimiseen suunnatuista toimista oli Vaasassa toteutettu hanke. Tämä eDEMVE-hanke toteutettiin kolmen eri korkeakoulun yhteistyönä, jotka ovat Vaasan yliopisto, Vaasan ammattikorkeakoulu ja yrkeshögskolan Novia. Jokaisella korkeakoululla on hankkeen menestymisen kannalta kriittistä osaamista ja omat painotusalueensa. Hankkeessa luotiin ja kehitettiin jo olemassa olevan sähkötutkimukseen keskittyneen DEMVE-laboratorion etäyhteyksiä ja etäkäyttömahdollisuuksia. Kehitystyön myötä tutkijoiden ja muiden henkilöiden ei tarvitsisi enää olla fyysisesti paikan päällä suorittaakseen mittauksia ja muita toimija DEMVE-laboratoriossa.

Kolmen eri korkeakoulun yhteistyö perustuu niiden erityisosaamisalueisiin, jotka liittyvät kriittisellä tavalla DEMVE-laboratorioon ja sen avulla toteutettuihin tutkimusprojekteihin. Vaasan yliopiston osaaminen on hankkeen kohdalla keskittynyt erityisesti etäkäyttöyhteyksien luomiseen ja ylläpitoon. Vaasan ammattikorkeakoululla taasen on huippuluokan osaamista liittyen DEMVE-laboratoriossa  käytössä oleviin suojareleiden toimintoihin ja käyttöön. Novian asiantuntemus on tiiviissä yhteyksissä laboratoriossa käytettävään SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) -järjestelmään.

eDEMVE-hanke on osa jatkumoa, jonka alkuhetket koettiin vuonna 2011, jolloin Vaasan yliopisto, Vaasan ammattikorkeakoulu, Merinova ja Novia toteuttivat kaksiosaisen yhteishankkeen. Tämän hankkeen tarkoituksena oli kehittää koulutuspalveluita sähköasemalaitteiden monitoimittajaympäristössä, eli ympäristössä tai tilanteessa, jossa esimerkiksi tuotteella on monta eri toimittajaa tai tekijää. Hankkeiden tuloksena Vaasan Technobothnialle rakennettiin laboratorio, joka sisälsi kolme sähköasemaa simuloivaa laitekehikkoa, kehikko valvontalaitteille ja kehikko sähköntuotantoa kuvaavalle laitteistolle.

Tutkijatohtori Petri Välisuo Vaasan yliopistolta esittelee videolla PAC-laboratoriota. Kehikot simuloivat sähköaseman toimintaa. Suojareleet ovat nykyaikaisia sulakkeita, jotka katkaisevat virransyötön tarvittaessa. Laboratoriossa testataan, miten eri valmistajien laitteiden (suojareleiden) keskinäinen kommunikaatio toimii. Sähköverkkojen suojalaitteiden tietoliikennettä määrittävä standardi on aika uusi ja se muuttui hankkeen aikana. Laboratorioon rakennettiin uusi simulaattori vastaamaan päivitettyä standardia ja uusimpia laitteita.

Anna-Kaisa Valkama, Merinovan teknologiakeskuksen ohjelmajohtaja, painottaa, että Vaasan alueella on tehty strategisia päätöksiä energiateknologian ja energiaklusterin toimintaedellytysten kehittämisen suhteen. DEMVE-laboratorio pyrkii hänen mukaansa vastaamaan sähköverkkojen käytön uusiin ulottuvuuksiin, esimerkiksi uusiutuvan sähkön käytön ja sähköautojen suhteen.

”Verkon eri komponenttien pitää pystyä keskustelemaan keskenään, vaikka ne olisivat eri valmistajien laitteita. DEMVE-hankkeen idea tuli sattumalta noin yhtä aikaa Vaasan yliopiston teknillisen tiedekunnan dekaani Erkki Antilalta, kuin myös teollisuuden suunnalta, että tarvittaisiin monitoimittajaympäristö, jossa on eri laitevalmistajien laitteita, joita pystyttäisiin sitten testaamaan niiden yhteensopivuutta sekä kouluttamaan uusia osaajia ” Valkama kertoo.

Energisyyden pääkaupunki

 

”Tämä on kuitenkin valtavasti yksinkertaistettu vertaus. Suojareleet tarkkailevat sähkön kulkua verkossa ja, jos se havaitsee siellä poikkeaman, releen avulla voidaan katkaista sähkön kulku ja täten suojata verkkoa. On kuitenkin todella iso päätös katkaistaanko sähkön kulku vai ei,” Olander avaa.

Arcteqin tavoitteena on tarjota asiakkailleen markkinoiden tarkimmat ja luotettavimmat sähköreleet, jotka voivat reagoida mahdollisiin verkossa tapahtuviin häiriöihin alle kymmenessä sekunnin sadasosassa. Yhtiöllä on Vaasassa noin parikymmentä työntekijää ja noin kymmenen muissa maissa, minkä lisäksi yhtiöllä on toimintaa neljässäkymmenessä maassa. Olander kertoo, että Arcteqin kaikki laitteistot valmistetaan Suomessa ja erityisesti Vaasan alue on sähkön ja verkkojen parissa toimivalle yritykselle todella hyvä toimintaympäristö. Maailmalla Arqtecin tuotteita käytetään mitä erilaisimmissa ympäristöissä, olivatpa ne tunneleita, laivoja, kaivoksia tai satamajärjestelmiä.

Vaasassa onkin luotu erilaisten hankkeiden ja yhteistyöprojektien kautta valtakunnan johtava sähkön tutkimuksen ja sähköteollisuuden alan osaamiskeskittymä. Alueella panostetaan myös suuresti korkeakoulutason koulutukseen, joka on myös Olanderin mielestä alueen toimijoille hieno asia.

Robert Olander kertoo videolla, että he myyvät Suomessa valmistamiaan suojareleitää noin 40 maahan. Suojarele on laite, joka mittaa sähköverkkoa. eDEMVE-hanke mahdollistaa Olanderin mukaan hyvän alustan tuotekehitykselle.

”Technobotnian osaaminen releiden osalta on todella korkea ja yritykseemme otetaan sekä ammattikorkeakoulusta että yliopistosta opinnäyte- ja diplomitöiden tekijöistä. Jos jotain, niin kaipaisimme ehkä lisää tekijöitä, varsinkin nyt kun yrityksen tuotekehitysrumba on saatu rauhoitettua ja voimme keskittyä uusin asioihin,” Olander miettii.

Jos dataa voitaisiin käsitellä ja jalostaa, toisi se eri toimijoille paljon lisäarvoa, esimerkiksi sähkölaitokset voisivat tällä tavalla saada uuden bisnesalan. -Robert Olander

Markkinoita älyverkoille riittää, sillä niiden käytön avulla voidaan tehostaa ja tarkentaa sähköverkkotoimijoiden toimintaa. Valkaman  mukaan älyverkkoteknologia on todella suuresti kasvava markkina-alue maailmanlaajuisesti. Tämän johdosta, DEMVE-laboratorion ja eDEMVE-hankkeen kautta saatua tietoa ja taitoa tullaan myös hyödyntämään tulevaisuudessa, jotta Vaasan alueen erikoisosaaminen sähköalalla kasvaisi entisestään, hän kuvailee.

Ei ole siis liioittelua sanoa, että Vaasa on Suomen energiatutkimuksen johtotähti, jossa Suomen energiatarpeisiin etsitään ratkaisuja ja innovaatioita useiden kymmenien eri toimijoiden kesken. Alueen vahvuuksiin kuuluu Olanderin mukaan eri toimijoiden läheisyys ja timantinkova osaamistaso eri toimijoiden kesken. Energiaklusterissa on hänen mukaansa sekä yhteistyökumppaneita että asiakkaita, joten tässä mielessä alue onkin maailman paras Arcteqille.

Releinsinöörit ovat kuitenkin Olanderin mukaan kuoleva laji, jota elvyttämään kaivattaisiin nuoria ja taitavia tekijöitä. Osaajista on hänen mukaansa pulaa yrityspuolen lisäksi myös sähkölaitoksissa. Tulevaisuudessa releinsinöörit voisivat myös hyödyntää entistä enemmän ja monipuolisemmin toiminnan mukana tulevaa dataa.

”Sähköreleistä ja tästä alasta puhuttaessa, on pidettävä mielessä että laitteistot ovat täysin digitaalisia ja niiden kautta saatava datan määrä on valtava. Jos dataa voitaisiin käsitellä ja jalostaa, toisi se eri toimijoille paljon lisäarvoa, esimerkiksi sähkölaitokset voisivat tällä tavalla saada uuden bisnesalan. Ala on kuitenkin melko konservatiivinen siinä mielessä, ettei uusia kytkentöjä tai toimintatapoja välttämättä haluta tutkia tai ottaa käyttöön. Tämä johtuu osin siitä, että haittamahdollisuudet ovat suuria ja ongelmatapausten sattuessa, puhutaan todella suurista ongelmista,” Olander pohtii.

Pelivaraa Vain Millisekunteja

Petri Välisuo, joka toimii Vaasan yliopistossa tutkijatohtorina ja yhtenä eDEMVE-hankkeen vetäjistä, kertoo sähköntuotanto-, siirto- ja jakelujärjestelmien olevan yhteiskunnallisesti kriittisiä, siis elintärkeitä. Kriittisyydestä johtuen mahdolliset viat ja häiriöt järjestelmissä on kyettävä korjaamaan sekunnin murto-osissa. DEMVE-laboratoriossa käytössä olevan standardilaitteiston vastausaika ongelmiin on Välisuon mukaan 3 millisekuntia, mikä on lyhyempi kuin mehiläisen siiveniskujen väli.

”Kriittisyys merkitsee tässä yhteydessä sitä, että mitä kriittisempi tai tärkeämpi jokin verkko on, sitä enemmän siinä on suojauksia. Esimerkiksi joissain verkoissa voidaan hyödyntää kahta ethernet-yhteyttä, joista molemmat voivat suoriutua tarpeen vaatiessa yksin,” Välisuo avaa.

Aivan kuten hisseissä on monta eri tukikaapelia, jotka ongelmatilanteessa voivat yksin kannatella koko hissikoria ja ihmisiä sekä tavaroita sen sisällä, niin tässäkin yksikin ethernet-yhteys pystyy selviytymään tarvittavasta tiedonsiirrosta, tilanteessa, jossa toinen yhteys katkeaisi.

Verkkojen turvallisuus ja vakaus on eritoten yrityksille ja teollisuuden toimijoille äärimmäisen tärkeää. Teollisuudessa päätös siitä, katkaistaanko jonkin verkon sähkö voi aiheuttaa mittavia rahallisia menetyksiä ja paikoin palveluiden aikataulujen myöhästymistä. Tästä syystä mittauslaitteiston pitää olla äärimmäisen tarkka. Aikamääreet ovat sähköreleistä puhuttaessa todellakin pieniä, sekuntien murto-osia.

Arqtecillä on Olanderin kertoman mukaan hyvät valmiudet ja mahdollisuudet nousta suojareleiden myynnissä maailman huipulle, juurikin laitteiden laadun kautta. Yhtenä suurimpana haasteena lähitulevaisuudessa hän näkee alalla vallitsevan konservatiivisuuden ja kovan kilpailun. Arcteq pääsi viidessä vuodessa alan markkinoille, joista Suomi ja Ruotsi ovat pääkohteina. Yrityksen tuoteportfolioon kuuluu releiden lisäksi myös muun muassa datan keräykseen suunniteltuja laitteita, joiden avulla sähköverkkoihin voidaan tuoda entistä enemmän älykkyyttä ja ketteryyttä.

Sähköverkkotoimijat voivat hyödyntää dataa Olanderin mukaan muun muassa mittausdatan kautta avautuvien mahdollisuuksien kautta. Näitä ovat esimerkiksi laaduntarkkailu, entistä tarkemmat verkkotiedot ja käyttäjätietojen valvominen.

Koska sähkön tuottaminen ja sen siirto on yhteiskunnallisesti äärimmäisen kriittinen osa-alue, ovat tietoturvakysymykset ja -uhat myös erittäin tärkeässä asemassa Arcteqin toiminnassa, Olander vakuuttaa. Asiakkaat saavat kuitenkin itse päättää melko pitkälle sen, miten tietoturvakysymykset ratkaistaan, hän jatkaa.