Tuuli- ja aurinkosähkön kasvava tuotanto sekä Fingridin ylläpitämät sähkön reservimarkkinat ovat luoneet otollisen tilanteen teollisuuden energiajärjestelmien modernisoinnille sähköistämisellä ja sähkövarastoratkaisuilla.

”Dekarbonisointi ei maksa käytännössä teollisille käyttäjille mitään lisää verrattuna perinteisiin käytössä oleviin fossiilisten polttoaineiden ratkaisuihin verrattuna”, power-to-heat lämpövarastojärjestelmiä valmistavan Elstorin toimitusjohtaja Kari Suninen sanoo.

Elstor tuottaa energian pääasiassa palvelumallilla, jossa Elstor omistaa energiajärjestelmän ja asiakas maksaa höyrystä käyttämänsä määrän mukaan.

Elstorin päästövähennyksiä tuottava power-to-heat energiaratkaisu sekä Suomen moderni sähköverkko olivat jo pidemmän aikaan vaikuttaneet siihen, että elintarvikeyritys Herkkumaalla oli valmis uudistamaan höyryntuotantonsa fossiilisesta järjestelmästä sähköiseksi. Venäjän hyökkäyssota ja energiahintojen nopea nousu olivat lopullinen niitti energiaremontille.

”Päästöttömyys, vastuulliset valinnat ja kestävä kehitys ovat meille yrityksenä tärkeitä. Olemme EcoVadis-yritys ja suoritamme parhaillaan Ekokompassia”, Herkkumaan toimitusjohtaja Atte Rekola sanoo.

Sähköistäminen on merkinnyt Herkkumaalle melkoista päästövähennystä. Yritys poltti höyryntuotannossaan aiemmin 270 000 litraa kevyttä polttoöljyä vuodessa. Elstorin ratkaisulla öljyn poltto loppui, ja Herkkumaan höyryntuotannon 790 tonnin hiilidioksidipäästöt putosivat nollaan.

Puolen vuoden käyttöönotto

Herkkumaa halusi siirtyä höyryntuotannossaan kevyestä polttoöljystä sähkön käyttöön kustannustehokkaalla tavalla. Hanke käynnistyi vuoden 2021 lopulla ja valmista tuli kesäkuun alussa 2022. Elstorin järjestelmässä vakuutti sen fossiilijärjestelmää parempi hyötysuhde, moderni teknologia sekä helppo käyttöönotto ja ylläpito.

Uuden järjestelmän yksi etu se, että höyryä syntyy välittömästi, kun kattila käynnistetään. Vanha järjestelmä vaati vajaan tunnin lämmityksen ennen aamuvuoroa. Uusi teknologia mahdollistaa myös etävalvonnan.

”Voin katsoa kännykästä, miten höyryä syntyy, minkälainen akuston varaustila on ja milloin meidän kannattaa ladata akustoa”, Rekola sanoo.

Akustossa on kaksi viiden mega-
watin akustoa, joista toista voidaan käyttää samalla kun toista ladataan. Ratkaisu mahdollistaa sen, että lataukset voidaan ajoittaa matalan sähkön-
hinnan jaksoille. Herkkumaan omat 440 aurinkopaneelia, joiden teho on 170 piikkikilowattia, täydentävät energiatehokkuusratkaisua. Ne tuottavat noin 10 prosenttia yrityksen sähköstä.

Datalla optimoidaan akuston toimintaa

Järjestelmässä on runsaasti datan keräys-
pisteitä, jotka mittaavat muun muassa lataus- ja purkutehoja, energiamääriä, lämpötiloja, paineita ja virtausmääriä prosessin eri vaiheissa. Tämä kaikki data on sekä Elstorin että asiakkaan käytössä.

Elstorin akkujärjestelmässä on optimointialgoritmi, joka mahdollistaa energiavaraston latauksen kustannustehokkaasti. Se hakee sähkönhintatiedot seuraavaksi 24 tunniksi Fingridin järjestelmästä ja tekee sen mukaan päätöksen akustojen latauksesta.

”Järjestelmässämme huomioi akuston lataustason, asiakkaamme höyryntarpeen seuraavan 24 tunnin aikana sekä sähkön hinnan. Niiden perusteella lasketaan, milloin ja kuinka paljon akkustoa ladataan. Lataus ja akuston purku voidaan säätää millisekunnin nopeudella”, Suninen sanoo.

Herkkumaa hyödyntää monipuolista dataa liiketoimintansa kehittämisessä.

”Meillä on erilaisia KPI-mittareita, jotka hyödyntävät Elstorin järjestelmän tuottamaa dataa. Hiilijalanjälkemme, vastuullisuutemme ja energiakustannustemme laskenta on nyt huomattavasti tarkempaa. Järjestelmä helpottaa vastuullisuusraportointiamme”, Rekola sanoo.

Koska energiakustannus on iso osa yrityksen menoista, on tarkempi data helpottanut myös muun muassa sopimusvalmistustuotteiden hinnoittelua. Energiatehokkaampi järjestelmä parantaa Herkkumaan kilpailukykyä, kun energian osuus tuotteiden kustannuksista on laskenut.

”Pitkälle kehitetty automaatio mahdollistaa reaaliaikaisen seurannan ja oman toimintamme jatkuvan kehittämisen. Dataa seuraamalla saamme syvällisempää tietoa omista prosesseistamme”, Herkkumaan tekninen päällikkö Harri Halonen sanoo.

Ilmastohyötyjä ja euroja reservimarkkinoilta

Herkkumaan sopimusmalli Elstorin kanssa voidaan kuvata sanoilla ”höyryä palveluna” eli Elstor omistaa laitteiston, jolla Herkkumaan höyry tuotetaan. Herkkumaa maksaa kuukausittain sovitun summan tuotetusta höyrystä.

Elstorin järjestelmän monipuolinen automaatio ei näy Herkkumaalle.

”Meille on tärkeää, että laitteisto pelaa, eikä meidän tarvitse sen toimintaan puuttua”, Rekola sanoo.

Herkkumaan järjestelmä on vastannut kolmessa vuodessa odotuksia. Vaikka kyseessä on uuden teknologia yksi ensimmäisiä demokohteita, on tekniikka pelannut liki moitteettomasti.

”Meitä kiinnostaa Elstorin jatkuvasti uudistuvat ratkaisut. Ne auttavat meitä olemaan yksi edelläkävijä ilmastoasioissa Suomessa”, Rekola sanoo.

Elstorin osallistuu kysyntäjoustolla Fingridin neljälle reservimarkkinalle. Tämä on osa akuston optimointia, sillä reservimarkkinoille osallistumalla saadaan korvaus tarjotusta reservitehosta. Reservimarkkinoista saatava hyöty laskee sähkönhankintakustannuksia, mikä parantaa entisestään laitteen kustannuskilpailukykyä.

”Meille on odotusten mukaiset kokemukset reservimarkkinoille osallistumisesta. Markkina kehittyy jatkuvasti ja sieltä on saatavilla myös jatkossa lisää korvauksia”, Suninen sanoo.

Konsultit ovat perinteisesti analysoineet energiakatselmuksella rakennusten ja teollisuuslaitoksen energiankäyttöä. Katselmuksen perusteella on laadittu suunnitelma, miten energiatehokkuutta parannetaan.

”Koska energia on näkymätöntä, ei edes jumala pysty tekemään pelkällä katselmuksella parhainta energiatehokkuustoimienpiteiden yhdistelmää rakennukselle tai laitokselle. Siihen tarvitaan lisäksi useita energiasimulointeja”, Nikolas Salomaa sanoo. Hän on kiinteistöjen energiatehokkuusohjelmistoa kehittävän nollaE:n perustaja ja toimitusjohtaja.

Simuloinneissa huomioidaan erilaiset skenaariot. Niissä rakennuksen tai tuotantolaitoksen lukuisat parametrit vaikuttavat toisiinsa monin eri tavoin.

”Rakennuksilla on keskimäärin noin tuhat energiatehokkuustoimenpidettä. Jokaisella niistä on hinta ja vaikutus rakennukseen. Kun tehdään useita toimenpiteitä, ne vaikuttavat toisiinsa.”

”Lähes kaikilla rakennuksilla on noin sata tuhatta energiatehokkuustoimenpiteiden yhdistelmää, joista vain yksi on kannattavin. Sitä ei kukaan pysty päässälaskulla laskemaan. Siksi olemme kehittäneet ohjelmiston, jolloin tietokone laskee parhaan energiatehokkuustoimenpiteiden yhdistelmän”, Salomaa sanoo.

Ohjelmistolle kerrotaan parametrit, joilla on merkitystä rakennuksen energiatehokkuudelle. Käytännössä tämä tarkoittaa rakennuksen 3D-kuvaa, joka on täydellinen digitaalinen kaksonen. Siinä on paitsi seinät, ovet, ikkunat, katto ja muut rakennuselementit myös rakennuksen talotekniikkajärjestelmän kaikki osat.

Ohjelmisto tekee annetuilla parametreillä lähtötilanteen simuloinnin, jonka jälkeen alkaa optimointivaihe. Siinä ohjelmisto hakee noin sadantuhannen vaihtoehdon joukosta kyseiselle rakennukselle optimaalisimmat energiatehokkuustoimenpiteet.

Simulointiohjelmiston takana on tietokanta, joka kattaa eri energiansäästötoimien liittyvien töiden, tuotteiden ja palveluiden ominaisuudet sekä hinnat.

Ohjelmisto kehittyy Salomaan mukaan jatkuvasti muun muassa niin, että sen piirin tulee uusia palveluita ja tuotteita, joita hankkeissa voi käyttää. Kun uusia tuotteita tuodaan ohjelmistoon, ne simuloidaan ohjelmistoon laitevalmistajan speksien mukaan.

Kulutus ei ole vakio

Energiatehokkuushankkeissa on Salomaan mukaan usein väärä kysymyksenasettelu: energiankulutus on vakio ja mietitään, mihin energiatuotantomuotoon vaihtaminen voisi tuoda säästöjä.

Sähköistäminen on yksinkertainen ratkaisu, joka ei johda haluttuun lopputulokseen. Haluttu lopputulos pitäisi olla se, että sijoittamalla rahaa hankkeeseen se saadaan moninkertaisesti takaisin. Tämä ei toteudu, jos oletetaan kulutuksen pysyvän vakiona ja vain kulutettavaa energiaa vaihdetaan.

Yritysten pitää katsoa kriittisesti, onko niiden energiakulutus oikea, sillä energiankulutusta vähentämällä saadaan aitoja ja pitkäaikaisia säästöjä. Simuloinnilla voidaan saada tulokseksi, että rakennuksen tai tehtaan kuluttamasta energiasta jopa puolet on ollut turhaa.

Kun kulutus saadaan puoleen, vaihtoehdot energiantuotannolle kasvavat merkittävästi. Aikaisemmasta kahdesta huonosta vaihtoehdosta voidaan päästä esimerkiksi 47 vaihtoehtoon, joista kymmenen on erittäin hyviä. Näin päästään pohtimaan asiakkaan kanssa parasta tuottoa.

Otetaan esimerkki: kun energiankäyttö on lähtötilanteessa tuhlaileva, prosessien hukkalämpöä ei kannata hyödyntää, koska investointi ei kannata. Kun energiankulutus puolitetaan, optimointiohjelmisto laskee, että hukkalämmön hyödyntäminen onkin kannattavaa osana energiapalettia.

Ohjelmisto yhdistää erilaisia energiansäästötoimenpiteitä kustannustehokkaimmaksi ja energiatehokkaimmaksi kokonaisuudeksi. Yksi tai kaksi toimenpidettä ei koskaan riitä.

Salomaa kertoo esimerkin:

”Tulokseksi saadaan 40 toimenpidettä, joista 27 on energiatehokkuustoimenpiteitä ja 13 energiankierrättämiseen liittyvää toimenpidettä. Koko homma maksaa 200 000 euroa ja säästää 130 000 euroa vuodessa.”

Alussa oli .xls

nollaE:n ohjelmisto on saanut positiivisen vastaanoton myös Suomen rajojen ulkopuolella. Yrityksellä on asiakkaita Ruotsissa, Saksassa, Maltalla, Virossa, Malediiveilla ja Qatarissa. Salomaa oli juuri ennen keskusteluamme palannut Italiasta, missä hän on esitellyt järjestelmää kaupungille, joka haluaa muuttua kokonaan hiilineutraaliksi. nollaE:n ohjelmiston avulla työ tehdään rakennus kerrallaan. Samanlaisia matkoja hän on tehnyt muun muassa Japaniin.

”Energiasimulointiohjelmistoja on maailmassa vaikka kuinka paljon, mutta ne kertovat vain nykytilanteen eivätkä sitä, mitä pitäisi tehdä, paljonko se maksaa ja mitä se tuottaa”, Salomaa vertaa heidän järjestelmäänsä muihin markkinoilla oleviin.

Simulointiohjelmisto juontaa juurensa vuonna 2013 kehitettyyn Excel-pohjaiseen järjestelmään. Kun ohjelmisto paisui vuosien aikana, siirryttiin tekoälypohjaiseen järjestelmään.

Optimointiohjelmisto tekee Salomaan mukaan muutamissa sekunneissa saman työn, mikä vastaa 23 vuoden insinöörityötä.