Lehti 5-2002 (Energia ja simulointi)

Pääteemana energia ja simulointi

  Antti Ruokonen, Empower Oy Energiapalvelut
Asiantuntijan puheenvuoro: Energiamarkkinoiden murros kehityksen vauhdittajana

Energiamarkkinoiden avautuessa automaation ja informaatiojärjestelmien merkitys alalla kasvaa. Avoimilla markkinoilla tarvittava informaation siirto ja automaattinen käsittely on varsin laajaa. Ympäristöasioidenkaan merkitystä ei voi sivuuttaa. Kilpailun suurimmat paineet kohdistuvat toiminnan tehostamiseen, joka johtaa prosessien optimointiin, yritysjärjestelyihin ja verkottumiseen.

Energiakaupan vapautuminen edellyttää valtavaa määrää informaation siirtoa eri osapuolten välillä. Vapaan energian siirron mahdollisuudesta seuraa vastaava tarve tiedon siirtoon. Muutos varsinkin suljetussa energiamonopolissa eläneille maille on suuri. Samalla toimijoille asetetut vaatimukset kasvavat ja edellyttävät entistä automaattisempaa tietojen käsittelyä.

Toiminnan optimointi avoimilla markkinoilla on aiempaa monimutkaisempaa ja muutokset jatkuvia sekä nopeita. Tämä edellyttää modernin informaatiotekniikan apuvälineiden käyttöä kilpailussa menestymiseksi.

Ympäristösuojelun säännösten tiukentuminen sekä kuluttajien asenteiden muutos ympäristöasioita suosivaksi ohjaavat samaan suuntaan. Palamisprosessin parempi hallinta ja palamiskaasujen puhdistuksen ohjauksen kehittäminen edustavat melko nuorta teknologiaa, joka varmasti kehittyy edelleen. Samalla on edessä kokonaan uusia haasteita, miehittämättömistä pienistä biopolttoainelaitoksista jätteiden kaasutukseen. Ympäristötietojen hallinta, raportointi ja mahdollinen päästökauppa tulevat työllistämään informaatiotekniikan osaajia.

Toiminnan tehostaminen kehityksen moottorina

Suurin eteenpäin vievä voima on kuitenkin toiminnan tehostamisen tarve. Ensimmäisenä tämä vaikuttaa energian tuotannossa, energiakaupassa ja myynnissä, jotka ovat vapaan kilpailun piirissä. Näissä tehostaminen voi alkaa yksittäisistä säätöpiireistä voimalaitoksilla päätyen konsernitason energiaoptimointiin jopa kansainvälisesti. Samalla pyritään viilaamaan toimintaprosessit sujuviksi, minimiresursseilla laadukasta tulosta tekeviksi. Tässäkin tietojärjestelmillä on tärkeä osa.

Myös monopoliksi jäävät siirto- ja jakelufunktiot ovat viranomaisen valvonnassa, ja monissa tapauksissa näille asetetaan säädöksillä tehostamisvelvoitteita, jotka voivat olla sekä taloudellisia (tariffit) että toiminnallisia (korvaukset toimituskatkoista). Joka tapauksessa omistajat haluavat nostaa omistuksensa arvoa kehittämällä verkko-operaattorien liiketoiminnat mahdollisimman tehokkaiksi. Pyrkimys on yhteinen, on omistajalla sitten tarkoitus myydä omistuksensa parhaaseen hintaan tai saada liiketoiminta hyvään kuntoon suurempiin yksiköihin yhdistymisen tarpeen vähentämiseksi.

Tehostamiseen on perinteisesti käytetty työvälineinä automaatio- ja informaatioteknologiaa. Tämä ei yksin riitä, vaan tarvitaan ennen kaikkea toimintaprosessien muutoksia sekä osaavia ihmisiä. Osaajista on helppo ennustaa tulevan pulaa energia-alalla suurten ikäluokkien eläköityessä. Näin prosessien tehostamisen ja automatisoinnin tarve kertautuu.

Tehostamistarve johtaa verkottumiseen ja erikoistumiseen

Samalla on energia-alalle muodostumassa palveluyritysten luokka, jonka avulla alan toimijat pyrkivät ratkaisemaan toimintojen tehostamisen sekä osaamisen ja osaajien riittävyyden ongelmakenttää. Kyse on myös riskien hallinnasta jakamalla osa riskistä palvelun tuottajalle.

Pienille ja keskisuurille toimijoille verkottuminen palveluyritysten kanssa on tapa saavuttaa markkinoilla menestymiseen tarvittava kriittinen massa toimintojen koolle. Palvelujen hankinta näyttää kuitenkin alkuvaiheessa olevan luonnollisinta teollisuusyrityksille sekä suurille energiayrityksille, joilla on kokemusta vastaavasta toimintatavasta.

Kun energiayritykset siirtävät liiketoimintojaan tai niiden osia palveluyrityksille, syntyy tarve vaihtaa informaatiota näiden kanssa – sekä osaprosessien välistä informaation vaihtoa että palveluprosessin kontrollointia varten. Näin syntyy uudenlaisia tietoteknisiä tarpeita: työkaluja energiayrityksen ja palveluntuottajan toimintojen mahdollisimman saumattomaan integrointiin.

Parhaat palveluyritykset ovatkin ottaneet lähtökohdakseen asiakkaan liiketoiminnan ymmärtämisen niin hyvin, että palvelujen ja asiakkaan oman ydinliiketoiminnan integrointi sujuu tehokkaasti. Samoin toimintaprosesseihin sekä integraatioon liittyvän informaatio- ja kommunikaatioteknologian osaaminen on palveluyrityksen keskeinen kilpailuetu.

Energiamarkkinoiden syklit ja suomalaisten kilpailuasema

Energiamarkkinoiden kehittymisessä on automaatio- ja informaatioteknologian kannalta tunnistettavissa selkeitä syklejä. Energiamarkkinoita tai ympäristöä koskevien säädösten tullessa voimaan, syntyy voimakas tarve täyttää vähimmäisvaatimukset ja pysyä mukana kehityksessä.

Tätä seuraa jonkinlainen suvanto, jonka jälkeen yrityksissä aletaan miettiä, miten syntyneessä uudessa tilanteessa voisi optimoida tai tehostaa toimintaansa. Tälle vaiheelle ovat tyypillisiä myös yritysjärjestelyt, jotka niinikään luovat tarpeita IT-ratkaisuille. Molemmissa huippuvaiheissa on myös palveluvaihtoehdon harkinta ajankohtainen.

Kotimaamme Suomi on tässä mielessä onnellisessa asemassa, Euroopan mittakaavassa aikaisin avautuneiden markkinoiden ansiosta. Englannin, Norjan ja Ruotsin seurassa olemme pääsemässä toiminnan tehostamisvaiheeseen, kun Keski-Euroopassa ollaan vasta avaamassa markkinoita ja Itä-Euroopassa lainsäädäntöä valmistellaan.

Lisäksi meillä on eräitä selviä kilpailuetuja. Suomen energiantuotanto on eurooppalaisessa vertailussa erinomaisen monipuolista. Meillä on hyvää osaamista biopolttoaineista, ja ympäristölainsäädäntöä on kehitetty paljon EU-normeja nopeammassa tahdissa, mikä on energiayrityksille välillä tuskallista, mutta antaa teknologisen etulyöntiaseman.

Suomessa ei ole ollut tiukkaa energiamonopolia tuotannossa ja siirrossa, vaan energiayritykset ovat jo vuosikymmeniä päässeet ja joutuneet kilpailemaan näillä alueilla. Tämän ansiosta monet yritykset ovat avoimille markkinoille hyvin valmistautuneita ja keskimääristä tehokkaammassa kunnossa. Myös teollisuusyrityksillä on pitkä kokemus energianhallinnasta, joka Keski-Euroopassakin on vielä varsin tuntematonta.

Suomessa on myös määrätietoisesti panostettu alan tutkimukseen ja kehitykseen. Ansio tästä kuuluu valistuneille päättäjille yrityksissä ja yhteisöissä, jotka ovat ajoissa ymmärtäneet kehityksen vaatimat uudet työvälineet ja niiden tarjoamat mahdollisuudet. Energiayritykset ovat perinteisesti toimineet pitkäjänteisesti ja ymmärtäneet tuotekehityksen merkityksen, sortumatta kasinovuosien "seuraava neljännesvuosi"-ajatteluun. Korkeakoulut, tutkimuslaitokset ja julkinen rahoitus ovat olleet mukana kehittämässä teknologiaa ja menetelmiä. Myös yhteistyö suomalaisten yritysten välillä on toiminut hyvin – kilpailijatkin ovat yhdistäneet voimansa tarvittaessa.
Näistä lähtökohdista meidän on hyvä edelleen kehittää toimintaamme kotimaassa suomalaisten yritysten kilpailukyvyn turvaamiseksi, ja luoda hyvät edellytykset viedä automaatio- ja informaatiotekniikan sekä näihin liittyvien palvelujen osaamistamme ulkomaille. Tähän tarvitaan kuitenkin myös jatkossa hyvää yhteistyötä, julkista tukea sekä yritysjohdolta kaukonäköistä toimintaa, jotta nykyisessä rajussa kilpailussa on malttia sijoittaa myös tulevaisuuteen.

Antti Ruokonen
toimialajohtaja
Empower Oy Energiapalvelut
antti.ruokonen@empower.fi

 Esko Juuso, Oulun yliopisto, Säätötekniikan laboratorio
Simulointi energiateollisuudessa
Simulointi on arkipäivää suunnittelussa ja operaattorien koulutuksessa useilla energiateollisuuden aloilla. Prosessien päätelaitteiden kehittelyssä simuloinnilla on vankka jalansija. Simuloinnin avulla on saavutettavissa huomattavaa lisäarvoa etenkin turvallisuusmielessä kriittisissä laitoksissa. Stabiili toiminta edellyttää sopivan puskurikapasiteetin ohella myös muiden prosessiratkaisujen ja säätötoimintojen yhteensovittamista.

 Esko Juuso, Oulun yliopisto, Säätötekniikan laboratorio
Aurinkoenergian keräyskentän simulointi
Aurinkoenergian kilpailukyky edellyttää muuttuvien toimintojen hallintaa. Muuttuvien säteilyolosuhteiden vuoksi samaa koetta ei voida ehkä milloinkaan toistaa. Säätöratkaisun virittämiseksi on kehitetty lingvistisiä yhtälöitä käyttävä dynaaminen malli. Malli siirtyy portaattomasti eri toimintaoloja vastaavien mallien välillä ja kuvaa oikein myös värähtelevät ja vaihtelevat olosuhteet. Mallin toimivuus on testattu Plataforma Solar de Almerian (PSA) keräyskentällä Espanjassa.

 Jari Leppäkoski, Jaakko Oksanen ja Erkki Jaatinen, Metso Automation Oy
Kunnossapidon optimointi parantaa laitoksen luotettavuutta ja suorituskykyä
Energia- ja prosessilaitosten käytönvalvonta- ja kunnossapitotoimintojen ensisijainen tavoite on taata laitoksen luotettavuus ja korkea käyttöaste mahdollisimman kustannustehokkaasti ja ympäristöä vahingoittamatta. Uudet ratkaisut mahdollistavat ennakoivan kunnossapidon toteutumisen niin yksittäisissä kenttälaitteissa kuin kokonaisissa prosesseissakin.

  Gunnar Klingstedt ja Heikki Hoffrén, Fortum Service
Ratkaisu tehtaan jäteliuottimien polton ja päästöjen hallintaan
Fortum Service on ratkaissut Ruotsin Karlskogassa toimivan asiakkaansa tehtaan orgaanisten jäteliuotinaineiden poltto-ongelman. Kokonaisratkaisu sisältää asiakkaan kanssa tehdyn sopimuksen jätteiden hävittämisestä ja energian talteenotosta. Aikaisemmin voimassa ollut jäteliuottimien polttokielto on kumottu, ja kattilan käyttö alkaa uudestaan syksyllä.

 Mikko Pakarinen, Fortum Energy Solutions
Käyttövarmuussimuloinnilla joustavasti vaihtoehtoistarkasteluja tuotantolaitosten elinkaarenhallintaan
Uudistunut Miriam-ProMax-ohjelmisto on monipuolinen, joustava, tuotantoprosessista riippumaton käyttövarmuussimulointiohjelmisto. Ohjelmistoa käytetään tukemaan laitosten taloudellista ja suunnitelmallista eliniän, investointien sekä käynnissäpidon hallintaa. Kehittyneillä mallinnus- ja simulointimahdollisuuksilla saadaan yhdistettyä käyttövarmuusmalleihin laitoksen toimintaa entistä tarkemmin kuvaavia ominaisuuksia. Simuloimalla tuotetaan tuotantolaitoksille ennusteet tunnusluvuista sekä lasketaan kannattavimmat ratkaisut vaihtoehtoistarkasteluille.

 Reijo Lilja, VTT Tuotteet ja tuotanto
Koulutussimulaattorit tehokäyttöön
VTT on yhdessä yritysten kanssa kehittänyt monipuolisen automaattisesti palautteen antavan laitosoperaattoreiden koulutusjärjestelmän. Se yhdistää Training Manager -itseopiskeluympäristön, operaattorin käyttöliittymän sekä laitoksen simulointimallin. Kehitetyn ohjelmiston avulla voidaan taltioida kokeneiden operaattoreiden tietämys ja saada vertailukelpoinen tieto oppilaan osaamisesta. Käyttäjät voivat opiskella laitoksen ohjausta ajasta ja paikasta riippumatta ilman kouluttajan jatkuvaa läsnäoloa.

 Mika Säilä, Siemens Osakeyhtiö
Kolumni: Halvalla menee vähätkin rahat

 Petri Sajari
Virtuaalivoimala optimoi energiantuotantoa
Viime vuonna 100 vuotta täyttänyt Haminan Energia Oy on Suomen johtava maakaasun jakeluyhtiö. Yhtiön liikevaihto oli vuonna 2001 14,9 miljoonaa euroa, josta maakaasun osuus oli 57 %. Vuonna 1998 Haminan Energia Oy aloitti energiapalvelun, joka tarjoaa energianhuollon kokonaisratkaisuja toiminta-alueen yrityselämälle. Tyhjältä pöydältä aloitettu liiketoiminta on nyt neljäntenä toimintavuotena yhtiön voimakkaimmin kasvava toimiala.

 Olli Ventä, VTT Tuotteet ja tuotanto
Älykäs automaatio – suomalainen tulevaisuudenkuva – Tekesin teknologiaohjelma hakee kansallista suuntaa
Strateginen suunnittelu on tärkeä osa teknologiaohjelmien valmistelua, ja ohjelman aikana johtoryhmän ja ohjelmapäällikön keskeisiä tehtäviä. Älykkäät automaatiojärjestelmät (ÄLY, 2001-2004) -teknologiaohjelman johtoryhmä teki kokouksessaan joulukuussa 2001 päätöksen ryhtyä laatimaan kansallista teknologia-roadmap'ia – pääasiassa tietenkin ohjelman omille fokus-alueille, mutta roadmap-aktiviteettien ulottamista lähiohjelmien alueille, ainakin rajapintamielessä, pidettiin niinikään tärkeänä.

 Heimo Ihalainen ja Petri Österberg, Tampereen teknillinen korkeakoulu
Kuvaan perustuva mittaus
Näön avulla saadaan koskettamatta informaatiota kohteista – edellytyksenä on näköyhteys sekä riittävä valo. Näköaistin jäljittely oli mukana jo varhaisissa tekoälyn yritelmissä, koska se koettiin ihmisellekin tärkeäksi ja tehokkaaksi toiminnoksi. Konenäön sovelluksissa ei enää juuri puhuta älystä, vaikka koneiden osaamistaso onkin huimassa nousussa.

 Ari Kukkonen, Akutek Oy
Optimoivilla säätöratkaisuilla parannetaan laitosten joustavuutta ja kilpailukykyä
Sähkömarkkinoiden vapautuminen on asettanut suuria haasteita energiantuotantoyrityksille nimenomaan tuotantokustannusten ja tuotteen kiinnostavuuden osalta. Kilpailu peruskuormasta johtaa voimakkaaseen kustannuspaineeseen. Markkinat, jotka muuttuvat hyvinkin lyhyellä ennakkovaroituksella, edellyttävät tuotantolaitoksilta joustavuutta.

 Matti Räsänen, Neste Engineering Oy
Konttorin huojunta kuriin prosessiautomaatiosovelluksella
StyroChem Finland Oy:n Kokemäen tehtaalla toteutettiin keväällä 2001 tuotannon laajennus, jonka yhteydessä laitoksen automaatio uudistettiin asentamalla nykyuaikainen automaatiojärjestelmä. Normaalien prosessiohjausten lisäksi toteutettiin erikoislaatuisia sovelluksia, jotka havainnollistavat, mitä järjestelmistä saadaan irti, jos ajatukset irtoavat paineiden, lämpötilojen ja muiden "normaalien" prosessisuureiden hallitsemisesta.

 Lauri Kinnunen, Teknotietämys Oy
Oppivuutta ja älyä meesauunin ohjaukseen
TKK:n Prosessien ohjauksen ja automaation laboratorio on yhdessä UPM-Kymmenen kanssa kehittänyt oppivia ja älykkäitä menetelmiä hyödyntävän ohjausjärjestelmän, joka stabiloi ja optimoi meesauuniprosessin. Järjestelmä on ollut testikäytössä UPM-Kymmenen Wisaforestin sellutehtaalla Pietarsaaressa. Prosessin paremman hallinnan ansiosta meesauunin tuotanto on kasvanut ja päästöt pienentyneet merkittävästi. Hankkeeseen on viitattu aiemmin Automaatioväylän numerossa 3-2000.

 Lukijan mielipide: Tehokkuus löytyy yrityksen sisältä

 Lauri Kinnunen, Teknotietämys Oy
Etäkäyttö onnistuu mistä tahansa – Uusi ohjelmisto tuo PC-sovellukset kämmenmikrolle
VTT Tietotekniikka on kehittänyt ohjelmiston, joka välittää graafista informaatiota sisältävät tietokonesovellukset reaaliajassa päätelaitteelle. Menetelmällä on mahdollista etäkäyttää melkein mitä tahansa PC-sovellusta GSM-yhteydellä varustetulla kämmenmikrolla tai muilla PDA-laitteilla. Menetelmää hyödynnetään jo CAD-kuvien liikkuvassa käytössä. Kokemusten mukaan sillä on mahdollista säästää aikaa ja kustannuksia.

 Ilkka Porkka ja Pirjo Venäläinen
SAS suuntaa tulevaisuuteen
Suomen Automaatioseura ry:n vuoden 2002 suunnittelukokous pidettiin 30.-31.8.2002 Kuusamossa Oivangin lomakartanossa. Pääosalle ryhmää oli järjestetty majoitus lähellä sijaitsevissa Siemens-kerhon majoissa. Osa kokousedustajista jatkoi kokouksen jälkeen melontaretkellä Oulankajoella.