Hapen tavoin myös sähköverkko on välttämätön modernille elämälle, mutta se ei ole aina mielen huippu – ennen kuin ongelmia ilmenee. Nykyään ikääntyvä verkkoinfrastruktuuri on lyömässä ankaria sääilmiöitä ympäri maailmaa, mikä johtaa sähkökatkoihin, jotka uhkaavat terveyttä, turvallisuutta ja taloudellista toimintaa. Samaan aikaan monet muutkin tekijät aiheuttavat paineita satavuotiaille verkoille. Energian tuotantotapa muuttuu nopeasti – enemmän tuuli- ja aurinkoenergiaa, vähemmän hiiltä ja fossiilisia polttoaineita. Tämä muutos edellyttää uusia prosesseja ja hallintatapoja. "Kuka" on myös siirtymässä, ja energiaa tuottavat nyt suurten energiayhtiöiden lisäksi lukuisat uudet kilpailijat ja tuottajakuluttajat (kuluttajat, jotka tuottavat energiaa).

Eikä vain luonnollinen maailma muutu nopeasti, vaan teknologinen maailma etenee myös radalla. Pilvipohjaiset tekoälyteknologiat, kuten koneoppiminen, data-analytiikka ja esineiden internet (IoT), edistävät älykkäitä verkkoja, jotka pystyvät hallitsemaan paljon monimutkaisempaa sähköntuotantoa ja -jakelua. Nämä teknologiat tarjoavat merkittäviä mahdollisuuksia monimutkaisen energiaekosysteemin käyttäjille, jotka pystyvät hyödyntämään niitä.

Mikä on tuottajakuluttaja?

Prosumer on portmanteau-sana, jossa yhdistyvät ”tuottaja” ja ”kuluttaja”. Energiantuottajat ovat yleensä edelleen yhteydessä keskusverkkoon. Ne pystyvät kuitenkin myös tuottamaan ja jopa varastoimaan energiaa – tyypillisesti aurinkosähköpaneeleilla ja EV-akuilla.

Syntyvästä tehomäärästä riippuen tätä energiaa voidaan käyttää joko kuukausittaisten laskujen tasaamiseen tai myydä takaisin ylijäämänä energiayhtiöille tai muille energianjakelupalveluille. Tätä mallia voidaan soveltaa sekä asuin- että kaupallisiin tuottajakuluttajiin, ja yhä useammat yritykset kytkevät aurinkopaneelit ja sähköajoneuvokaluston verkkoon.

Mikä on älyverkko?

Älykäs verkko on verkko, joka integroi energianjakelun ja digitaalisen viestintäteknologian kaksisuuntaiseen sähkön- ja datavirtaan. Näin energiayhtiöt voivat optimoida sähkön tuotannon, siirron ja jakelun. Lisäksi se antaa kuluttajille mahdollisuuden hyötyä tarinoista, joita kaikki data kertoo – auttaa heitä ymmärtämään paremmin heidän käyttämäänsä energiaa ja jopa tuottamaansa ja varastoimaansa energiaa esimerkiksi aurinkopaneelien ja EV-akkujen kautta.

Mitä eroa on perinteisellä sähköverkolla ja älykkäällä verkolla?

Tärkein ero perinteisten järjestelmien ja älykkäiden verkkojen välillä on kyky vaihtaa tietoja molempiin suuntiin koko verkossa, yleishyödyllisistä yrityksistä kuluttajiin ja päinvastoin. Älykkäitä verkkoja erottavia tärkeimpiä ominaisuuksia ovat muun muassa seuraavat:

• Teknologia: Tekoäly, pilvipalvelut ja digitaaliset teknologiat mahdollistavat kaikkien verkkoon kuuluvien laitteiden ja resurssien kommunikoinnin, mikä tukee parempaa hallintaa ja itsesääntelyä.
• Jakelu: Tuottajien ja muiden uusiutuvien energialähteiden – kuten aurinko- tai tuulienergian – tuottama energia voi olla ajoittaista ja epätasaista. Älykkäät verkkoteknologiat auttavat koordinoimaan, varastoimaan ja jakamaan sähköä tällaisista lähteistä tasaiseen ja luotettavaan virtaan.
• Generointi: Ennakoiva analytiikka älykkäissä järjestelmissä tarkoittaa, että suuria kysyntäkuormituksia voidaan ennustaa ja jakaa useille toimipisteille ja sähköasemille.
• Anturit: IoT-anturit eri puolilla verkkoa voivat auttaa havaitsemaan riskit varhaisessa vaiheessa, jakamalla tehoa uudelleen käyttökatkojen vähentämiseksi ja kuormien tasapainottamiseksi ilman operaattoreiden suoraa puuttumista asiaan.
• Itsekorjaus ja ennakoiva kunnossapito: Antureita voidaan käyttää myös mekaanisten ongelmien havaitsemiseen ja yksinkertaiseen vianmääritykseen ja korjaamiseen, ilmoittaen teknikoille vain tarvittaessa –ennen kuin mikään todella hajoaa.
• Asiakkaan valinta: Sähköverkkoon voi liittyä enemmän energiantoimittajia, osuuskuntia ja mikrogeneraattoreita, jolloin kuluttajilla on enemmän valinnanvaraa energian saamiseen.

Tekoälyn sovellukset älykkäissä energiaratkaisuissa: Energiatoimialan näkökulma

Tekoäly on älykäs agentti älykkäiden verkkojen takana: se arvioi ympäristöä ja ryhtyy toimiin tietyn tavoitteen maksimoimiseksi. Tekoäly on olennaisen tärkeää uusiutuvan energian integroinnille, energiaverkkojen vakauttamiselle ja infrastruktuurin epävakauteen liittyvien taloudellisten riskien vähentämiselle.

Esimerkiksi tekoälyn itseoppimis-, sopeutumis- ja laskentaominaisuuksilla on merkittäviä mahdollisuuksia puuttua uusiutuvan energian jaksottaisuuteen. Tuotannon ja kulutuksen huippujen epätasapaino esitetään usein ”ankkakäyrän” kautta, ja se voi vaikeuttaa näiden energialähteiden hallintaa. Tekoälyn käyttö älykkäissä verkoissa auttaa vastaamaan tähän haasteeseen tasapainottamalla tuotanto- ja kulutuskuormien välistä epätasapainoa.

Älykkäät verkkoteknologiat auttavat tekemään yleishyödyllisistä palveluista avoimempia ja kilpailukykyisempiä. Joitakin tekoälyn ja koneoppimisen sovelluksia älykkäissä verkoissa ovat:

• Ketteryys ja joustavuus: Kun uusiutuvaa energiaa tuottavat uudet kumppanit, kuten osuuskunnat ja tuottajakuluttajat, se on usein ajoittaista ja vaihtelevaa. Antureilla ja automaatiolla voidaan tunnistaa verkon haavoittuvia osia, jotka reagoivat automaattisella uudelleenohjauksella – varastoimalla ylijäämäenergiaa huipputuotantoaikoina ja ohjaamalla sitä uudelleen virtauksen aukkojen aikana.
• Tarkempi ennustaminen: Yleishyödylliset laitokset kohtaavat laajaa hintavaihtelua kulutuksen muutosten vuoksi. Ennakoivien analytiikkamallien avulla voidaan ennustaa energiakuormia ja uusiutuvan energian tuotantoa entistä luotettavammin. Yhdistämällä kehittyneen mittausinfrastruktuurin (AMI) tiedot tekoälyyn ennusteet ovat täsmällisempiä kuin perinteiset lähestymistavat.
• Kehittyneemmät käyttökeskeytyshälytykset: Älykkään verkon antureiden, mittareiden ja toimilaitteiden verkko voi antaa ”viimeisen kaasun” lyhyen signaalilähetyksen, mukaan lukien ajan ja päivämäärän, osoittamaan osittaisista tai täydellisistä käyttökatkoista johtuvaa tehonmenetystä. Lisäksi tekoälyn ennakointiominaisuudet ja älykkäiden mittareiden reaaliaikainen data voivat ilmoittaa katkoista operaattoreille juuri ennen kuin ne tapahtuvat. Nämä järjestelmät voivat jopa erottaa toisistaan yksittäiset, katu- ja aluekohtaiset katkokset.
• Optimoitu tehontuotto: Tekoälykäyttöisten anturiverkkojen käyttöä tuotantovaiheissa voidaan käyttää myös tehon optimointiin. Vastaavasti aurinkoenergia hyötyy myös tekoälytyökaluista, jotka lisäävät tuottavuutta auringon säteilyä ennustamalla.
• Parannettu automaattinen vaihtaminen: Tekoälytyökalujen kyky ennustaa verkon epätasapainoa ja erottaa lyhyt sähkökatkos ja täysi käyttökatkos mahdollistavat pian protokollien automatisoinnin. Tämän ansiosta yleishyödylliset yritykset voivat reitittää uudelleen energiaa tai eristää tuhoalueet ennen kuin vakavia vahinkoja ilmenee tai käyttökatkos laajenee muille alueille. Nämä työkalut ovat puolustuslinja, joka takaa vikojen eristämiseen ja korjaamiseen käytettävien olennaisten laitteiden turvallisuuden.
• Joustavampi kysynnänhallinta: Energiankysynnän huiput aiheuttavat suuria paineita energiayhtiöille. Tekoälyn ja älykkäiden mittareiden käyttö kodeissa ja toimistoissa voi auttaa energiankysynnän muutosten ajoittamisessa, suunnittelussa, toteutuksessa ja seurannassa, jotta toimittajat voivat vastata niihin. Tällä voi olla suuri vaikutus sähkönkäyttöön, kuten Yhdysvallat on osoittanut. Federal Energy Regulatory Commission, joka totesi, että huippukuormitusta voidaan vähentää jopa 150 GW kysynnän hallinnan avulla. Sähkövoiman tutkimuslaitos (Electric Power Research Institute, EPRI) on arvioinut, että nämä älykkäät välineet voivat johtaa 175 GW:n vähennykseen kesäenergian huipuissa vuoteen 2030 mennessä.
• Turvallisuuden parantaminen: Kyberturvallisuus on keskeinen huolenaihe kaikille yrityssektoreille. Yhä useammat ja monimutkaisemmat kyberhyökkäysstrategiat aiheuttavat riskin sekä olemassa oleville että uusille sähköverkoille. Tekoälytyökalut voivat auttaa pienentämään tätä riskiä havaitsemalla verkkohyökkäyksen ominaisuudet, haittaohjelmat ja tunkeutumisen sekä tarjoamalla verkkoturvasuojauksen sähköjärjestelmille. Lisäksi muut teknologiat, kuten lohkoketju, voivat tarjota läpinäkyviä, väärentämättömiä ja turvallisia järjestelmiä, jotka mahdollistavat uusia liiketoimintaratkaisuja, erityisesti yhdistettynä älykkäisiin sopimuksiin.

Tekoälyn sovellukset älykkäissä energiaratkaisuissa: Kuluttajanäkökulma

Yhdistyneen kuningaskunnan ja Yhdysvaltojen viimeaikaiset kyselyt osoittavat, että asiakkaiden asenne energiayhtiöitä kohtaan on vähäisempää. Energian toimittajien ja tuottajakuluttajien lisääntyessä energiayhtiöiden on hyödynnettävä älykkäitä ratkaisuja, jotka auttavat parantamaan asiakkaiden sitoutumista ja tyytyväisyyttä. Seuraavassa on muutamia tapoja, joilla älykkään verkon teknologiat voivat auttaa parantamaan asiakastyytyväisyyttä:

• Alhaisemmat kustannukset: tekoälyllä toimiva älyverkon hallinta ja älykäs mittaus antavat asiakkaille mahdollisuuden saada tuntiperusteisia arviointeja sähkönkäytöstään, mikä auttaa heitä näkemään, milloin ja missä he käyttävät eniten energiaa, mutta tarjoavat myös räätälöityjä vinkkejä ja ehdotuksia tyypillisten päivittäisten rutiiniensa optimoimiseksi niin, että niiden käyttö ruuhka-aikoina vähenee. Se auttaa myös tuottajakuluttajia hallitsemaan energiantuotantoa, joka voidaan myydä takaisin verkkoon kustannusten alentamiseksi entisestään.
• Kestävyyden ja läpinäkyvyyden parantaminen: Älykkäät verkkotiedot voivat auttaa asiakkaita ymmärtämään paremmin, mistä heidän energiansa on peräisin, lisäämään heidän sitoutumistaan ja auttamaan verkon demokratisoinnissa. Tämä voi auttaa antamaan niille uusia näkökulmia energiahuoltoon ja kykyyn valita kestävämpiä vaihtoehtoja.
• Vähemmän katkoksia: Kuten edellä mainittiin, tekoälytyökalut voivat auttaa vähentämään käyttökatkojen määrää ja lieventämään niiden vaikutusta sekä koti- että liikeasiakkaisiin. Tämä tarkoittaa kuluttajien turvallisuuden ja luottamuksen lisääntymistä, varsinkin kun sääilmiöt ja ennätyslämpötilat aiheuttavat pelkoja brownouteista ja muista häiriöistä.

Yhdistyneen kuningaskunnan jakeluverkonhaltija ilmoitti äskettäin pilottihankkeesta, jossa käytetään älykkäitä mittaritietoja, joiden avulla kuluttajat voivat parantaa energianhallintaa, optimoida verkkokuormia ja vähentää hiilipäästöjä. Kokeilu voisi säästää asiakkaita miljoonia puntia ja mahdollisesti vähentää miljoonia tonneja kasvihuonekaasupäästöjä Yhdistyneen kuningaskunnan vuotuisesta hiilijalanjäljestä. Tämä on vain yksi esimerkki älykkäiden verkkojen mahdollisista hyödyistä asiakkaille ja ympäristölle.

Big Data energiassa: Miksi sillä on väliä

Sekä asiakkaiden että energiayhtiöiden näkökulmasta ei ole kyse pelkästään näiden teknologioiden kyvystä kerätä ja hallita suuria ja erilaisia Big Dataa, vaan se on kyky hyödyntää ja ymmärtää kaikkea tätä dataa ja käyttää sitä tehonkäytön optimointiin ja toiminnan informointiin. Big Data on avain apuun:

• Uusiutuva ja vaihtoehtoinen sähkö integroidaan paremmin energiayhtiöihin oppimalla ennustamaan ja hallitsemaan ajoittaisuutta ja tasapainottamaan lukuisia pieniä tuotantopanoksia tuottajakuluttajilta.
• Suojele kuluttajia ennakoimalla katkoksia ja ohjaamalla resursseja uudelleen sekunnin murto-osassa – sen sijaan, että kaikki olisi laskenut.
• Säästä rahaa niin yrityksille kuin kuluttajillekin oppimalla digitaalisesti aiemmista toiminnoista ja käyttämällä tätä intelliä päivittäisten toimintojen parempaan hallintaan ja automatisointiin.
• Tarjoa nopeita ja käytännönläheisiä tietoja, joiden avulla yleishyödylliset yritykset voivat tehdä varmoja ja nopeita päätöksiä yhä kilpailukykyisemmässä ympäristössä.

Miten nykypäivän energiatoimiala valmistautuu tulevaisuuden älykkääseen verkkoon

Ei ole epäilystäkään siitä, että energian tulevaisuus on siirtymässä kohti hajautetumpaa, joustavampaa ja kestävämpää sähköntuotantoa. Puhumme kuitenkin maailmanlaajuisesta teollisuudesta, joka on yli vuosisadan vanha – ja sen on usein luotettava infrastruktuureihin jo lähes kauan sitten palvellakseen miljardeja ihmisiä ja heidän nopeasti muuttuvia vaatimuksiaan.

Muita haasteita ovat monimutkaiset sääntelymuutokset, tuottajakuluttajien määrän kasvu ja uudet startup-yritykset sääntelemättömillä alueilla. Kuten mikä tahansa liiketoiminnan ja digitaalisen muutoksen matka, siirtyminen älykkäämpään verkon hallintaan alkaa muutamalla varovaisella askeleella ennen juoksuun murtautumista. Energiatoimialan teknologiat ovat epäilemättä mahdollistamassa tämän alan kehittymisen. Jotta merkityksellinen muutos toteutuisi, energiatoimialan yritysten on kuitenkin luotava vahva viestintä, asiakkaiden sitoutuminen ja muutostenhallintasuunnitelmat, mukaan lukien:

• Visiosta tiedottaminen älykkäästä verkosta ja tiimien ja sidosryhmien lähentäminen sen ympärille
• Vahvistetaan kuluttajavalistusta muutoksista ja tulevista mahdollisuuksista
• Voitto-/voittomotivaation tarjoaminen kuluttajille, tuottajatuottajille ja mahdollisille jakelukumppaneille
• Mittareiden kehittäminen älykkäiden verkkojen käyttöönoton ja tehokkuuden seurantaa varten
• Asiakaskokemuksen pitäminen mielessä, kun otetaan huomioon älykkään energian markkinoiden kilpailun lisääntyminen ja hajauttaminen

Ensimmäinen askel matkalla on kommunikoida tiiminjohtajien ja aiheiden asiantuntijoiden kanssa kaikkialla yrityksessäsi, hajottaa siiloseiniä ja löytää runsaasti tietoa, joka on usein piilotettu sisälle. Katsokaa sitten, miten voit ottaa käyttöön älykkäitä teknologioita edistääksesi liiketoimintaasi.