Energiainfra ja uudet energiateknologiat
Energiamarkkinat
Energian tuotanto, jakelu ja varastointi
Energiatuotanto ja -jakelu
Käyttö ja kunnossapito
Tiedonhallinta, tietojärjestelmät, digitalisaatio
Ympäristöteknologia

Tekoäly uudistaa energia-alaa

Kuva: Pexels

Uusilla tekoälyyn perustuvilla etäkäyttö- ja ohjausjärjestelmillä voidaan jo muun muassa parantaa teollisuuden prosessien ja voimalaitosten sekä sähköverkon toimivuutta. Rakennusautomaatioon tekoäly tuo lisää energiansäästöä ja erilaisia uusia innovaatioita. Suomessa esimerkiksi VTT on mukana tekoälyratkaisujen kehitystyössä.

Tekoälyllä (Artificial Intelligence, AI) tarkoitetaan koneen kykyä käyttää taitoja, jotka perinteisesti on liitetty ihmisen älyyn: päättelyä, oppimista tai suunnittelua. Uudet ’älykkäät’ ohjausjärjestelmät toimivat siis joustavammin kuin aiemmat ohjelmistot tai elektroniikkalaitteet.

Juuri nyt tekoälylle kehitetään monia uusia sovelluksia. Teollisuusyrityksissä halutaankin uudenlaisia ratkaisuja eri prosessien ja päätöksenteon tueksi.

Tekoälyllä on mahdollista optimoida raakaaineiden ja energian käyttöä, toimenpiteiden ajoitusta ja laadunhallintaa. Sillä voidaan myös auttaa valvomohenkilöstöä tekemään oikeampia ja nopeampia päätöksiä esimerkiksi sähkön siirto- ja jakeluverkkojen erilaisissa vikatilanteissa.

Energiantuotannosta parempia ennusteita

Yksi energia-alaan liittyvä tekoälysovellus on sähkövoiman tuotantokapasiteetin ennustaminen määrätyllä ajanjaksolla.

”Tekoälyn avulla arvioidaan, paljonko voimalaitoskapasiteettia on käytettävissä viikon aikana ja millaisia voimalaitoksia kannattaa seuraavaksi käynnistää”, sanoo VTT:n tutkimusprofessori Heikki Ailisto.

”Tällainen tekoälysovellus tuli käyttöön noin vuosi sitten. Suomessa Fingridillä on sellainen jo tuotantokäytössä.”

Monesti tekoälyllä voidaan täydentää tai parantaa perinteisiä ohjelmistoja tai laskentamenetelmiä.

”On esimerkiksi mahdollista yhdistää voimalaitosdataa ja ennakoivaa säädataa siten, että saadaan aikaan entistä tarkempia energiankulutusennusteita.”

Vastaavasti kuluttajapuolella pystytään säädataa käyttämällä arvioimaan lämmitystarvetta. Energiansäästöä voidaan tehostaa vaikkapa ilmanvaihdon ja eri sähkölaitteiden älykkäillä ohjausjärjestelmillä.

”Tekoäly voi säätää lämmitystä ja ottaa samalla huomioon, millä tavoin rakennus varastoi lämpöä ja miten ulkolämpötila kehittyy. Lämmitystä voidaan automaattisesti vähentää, jos lämpöaalto on lähiaikoina tulossa”, Ailisto toteaa.

Älykäs rakennusautomaatiojärjestelmä voi myös automaattisesti sulkea rakennuksen kaikki ikkunat, jos säätiedostus ennustaa lähiajoiksi myrskyä ja kovaa tuulta. Automaattiset kaihdinjärjestelmät puolestaan kytkeytyvät päälle, kun auringonpaiste uhkaa aiheuttaa sisätilaan liikaa lämpökuormaa.

Älykästä sähkökauppaa

Toisaalta sähkömarkkinat käyttävät jo paljolti hyväksi dataanalyysejä, jotka perustuvat ennakointiin ja tekoälyn avulla tehtyihin aiempaa tarkempiin laskelmiin. Sähkökaupassa tekoälyn avulla saadaan aikaan entistä tarkempia kulutus- ja hintaennusteita.

”Tähän liittyen VTT:llä, Vaasan yliopistolla ja alan yrityksillä on Fleximar-yhteishanke, jossa selvitetään mahdollisuuksia säädellä energiankulutusta sähkön pörssihintojen vaihtelun mukaan. Tällaiset ratkaisut voisivat hyödyttää sekä kuluttajia että sähköyhtiöitä”, Ailisto arvioi.

”Kuluttajalla voisi olla oma tekoälysovellus, joka tuntee hänen sähkönkulutusprofiilinsa ja pystyy tarjoamaan joustavaa kulutuskapasiteettia. Esimerkiksi lämmitystä voidaan silloin kohdistaa sellaisille ajankohdille, jolloin sähkönhinnat ovat edullisia.”

VTT:n tutkimusprofessori Heikki Ailisto sanoo, että monesti tekoälyllä voidaan täydentää tai parantaa perinteisiä ohjelmistoja tai laskentamenetelmiä. On esimerkiksi mahdollista yhdistää voimalaitosdataa ja ennakoivaa säädataa siten, että saadaan aikaan entistä tarkempia energiankulutusennusteita.
KUVA: VTT / STUDIO JUHA SARKKINEN

Ailiston mukaan tekoäly on avuksi myös niin sanotuissa virtuaalivoimalaitoksissa – sähkön pientuottajien yhteenliittymissä, jotka myyvät ylijäämäsähkönsä muille käyttäjille.

”Esimerkiksi saksalainen Next Kraftwerke GmbH kokoaa tuuli- ja aurinkoenergian pientuottajia virtuaalivoimalaitoksiksi, jotka myyvät energiaa sähköverkkoon.”

”Tuuli- ja aurinkovoima ovat myös paljolti sääriippuvaisia, joten tekoälystä on muutenkin apua uusiutuvan energian tuottajille myös tuotannon ja kulutuksen ennakoinnissa.”

Entistä paremmat ennusteet tuuli- ja aurinkosähkön odotettavissa olevasta tuotannosta helpottavat uusiutuvan energian laitosten integroimista valtakunnanverkkoon.

Verkkovikoja ennakoidaan ja korjataan automaattisesti

Myös perinteisen sähköverkon vikatilanteita pystytään usein ennakoimaan ja vikojen vaikutuksia minimoimaan tekoälysovellusten avulla.

”Tällä tavoin pystytään tyypillisesti välttämään laajoja sähkökatkoja”, Ailisto mainitsee.

Kun tekoälyyn pohjautuva ohjausjärjestelmä havaitsee tai ennakoi poikkeamia sähkön tuotannossa, kulutuksessa tai sähkönsiirrossa, niihin pystytään löytämään korjaavia ratkaisuja entistä nopeammin. Järjestelmä voi kenties tehdä joitakin korjaustoimia myös automaattisesti etäyhteyden kautta.

Tekoälyllä voidaan myös havaita ja torjua mahdollisia kyberhyökkäyksiä. Sellaiset ovatkin viime aikoina monesti kohdistuneet energiateollisuuden ohjaus- ja käyttöjärjestelmiin.

Toisaalta tekoälyllä voi olla myös haitallisia käyttösovelluksia, vaikkapa internet-rikollisten tai vihamielisten valtiollisten toimijoiden verkkovakoilu- ja propagandatoiminnan apuna.

Väärin käytettyinä uudet tekoälysovellukset nimittäin pystyvät vaikkapa kirjoittamaan nopeasti suuret määrät valeuutisia, joita sitten levitetään eri puolille maailmaa esimerkiksi sosiaalisen median kautta. Tavoitteena voi silloin olla muun muassa vaikuttaminen ulkomaiden vaalituloksiin.

Kuva: Pixabay

Tekoälystä tärkeä teollisuustuote

Ohjelmistoyrityksille tekoälysovelluksista – toivon mukaan laillisista – voi olla tulevaisuudessa paljonkin hyötyä. VTT:n tutkimusprofessori Heikki Ailisto vetää FCAI:n (FCAI = Finnish Center for Artificial Intelligence) vaikuttavuusohjelmaa, jonka tehtävänä on viedä tutkimustulokset yritysten ja yhteiskunnan käyttöön.

”Pyrimme siihen, että tekoäly voisi jatkossa olla tärkeä teollisuusala”, Ailisto toteaa.

”Suomessa on itse asiassa korkealaatuista alan perustutkimusta, jonka juuret juontavat aina 1960-luvulle asti. Tekoälyä saatettaisiin käyttää monien teollisten valmistajien tuotteissa – esimerkiksi pelialalla, tietoliikenteessä tai suurissa konepajayhtiöissä.”

Muun muassa Kone Oy tutki 1990-luvulla konenäköä ja sellaisia tekoälysovelluksia, joihin liittyi oppivia komponentteja.

”Tekoälyllä voidaan myös havaita ja torjua mahdollisia kyberhyökkäyksiä.

”Tällaisilla sektoreilla Suomi voisi saada tekoälyn kehityksestä potentiaalista hyötyä. Sen sijaan tekoälyyn liittyvät kuluttajamarkkinat ovat jo paljolti USA:n ja Kiinan hallussa. Niissä tuotteissa tekoälyä tarvitaan palvelujen optimointiin ja sosiaalisen median käyttäjille suunnattujen mainosten kohdentamiseen”, selittää Ailisto.

Nyttemmin tekoäly on paljolti tullut käyttöön myös kasvojentunnistusohjelmistoissa sekä monissa sotilassovelluksissa, kuten itseohjautuvissa ohjus- tai asejärjestelmissä. Varsinkin näistä syistä parhaillaan kehitetään kansainvälisiä eettisiä suosituksia tekoälyyn pohjautuville ratkaisuille.

”Erityisesti vuosina 2015–2017 erilaiset tekoälysovellukset yleistyivät maailmalla nopeasti, kun laitteiden laskentatehot kasvoivat ja tietojenkäsittelyssä tuli mahdolliseksi hyödyntää yhä suurempia määriä dataa. Nyt sovellukset sitten toimivat entistä tehokkaammin ja leviävät yhä useammille aloille”, Ailisto arvioi.

Teksti: Ari Mononen