Palvelussa koko energiajärjestelmän toimintaa optimoidaan joka hetki ja tuotetaan ohjausarvoja energiajärjestelmän komponenteille. Järjestelmätason optimointi toteutetaan kokonaiskustannukset minimoiden hyödyntämällä järjestelmämallinnusta ja simulointia.
Palvelussa energiajärjestelmäkokonaisuus mallinnetaan matemaattisesti (Digital Twin). Mallinnus käsittää tuotantokapasiteetin, energian siirron ja jakelun (esim. kaukolämpöverkko) sekä energia-asiakkaat teknisine ominaisuuksineen ja rajoitteineen. Järjestelmäoptimointi huomioi samanaikaisesti kaikki järjestelmäkomponentit, niiden väliset riippuvuussuhteet sekä keskinäisen dynamiikan.
Palvelun toiminnalliseen kokonaisuuteen kuuluu datayhteyksien ja -varastoinnin, dataintegraatioiden, tuotannonsuunnittelu- ja optimointiohjelmiston sekä tuotannonsuunnittelun raportointiympäristön toteuttaminen. Järjestelmätason kokonaisoptimointia ja toiminnan tehostamista toteutetaan jalostetun datan, vahvan energiaosaamisen ja kumppanuuteen perustuvan palvelumallin avulla. Palveluun sisältyy projektin toteutus ja ylläpito.
➔
Järjestelmän digitaalinen mallinnus
Järjestelmämallinnus on tarkka ja päivittyvä digitaalinen malli koko energiajärjestelmästä, joka sisältää järjestelmäkomponenttien viive- ja suorituskykymallinnukset, tekniset rajoitteet ja riippuvuussuhteet. Sen avulla simuloidaan järjestelmän toimintaa tuotannon suunnittelussa ja ohjauksessa.
➔
Energiajärjestelmätason optimointi
Tuotantolaitosten ohjausarvot (mm. kaukolämmön menolämpötila) optimoidaan järjestelmämallinnusta hyödyntäen. Tuotantokustannukset minimoidaan asiakkaiden teho- ja lämpötilantarpeet ennakoiden.
➔
Tehostuspotentiaalia mallinnusta ja optimointia hyödyntämällä
Palvelussa lämpöverkkojen lämpötilatasoja alennetaan hallitusti. Edullisimman tuotantokapasiteetin käytön maksimoimiseksi verkkoa hyödynnetään lämpövarastona aktiivisesti ja automaattisesti markkinahintatietojen ja muiden muuttuvien lähtöarvojen mukaisesti. Tuotantolaitosten tehonjako optimoidaan vuoden ympäri energiatoiminnan kokonaiskustannusten minimoimiseksi.
Useampia tuotantoyksiköitä käsittävässä järjestelmässä lämpötilan ja verkon käytön optimointi on aikaisemmin ollut haastavaa. Ensensen toimittaman palvelun avulla pystytään nyt hallitsemaan paremmin monimutkaistuvaa ja kaksisuuntaista energiajärjestelmää.
Noin kahden vuoden käytön perusteella kaukolämpöjärjestelmän ohjausta tukeva analytiikkapalvelu on osoittanut tehokkuutensa.
Jani Riuttaluoto
Suunnittelupäällikkö, Keravan Energia Oy
Säästöjä ja tehokkuutta järjestelmätason optimoinnilla
€
Lämmöntuotannon hyötysuhteen parannus
Kaukolämpöverkoissa hukkalämmön ja savukaasupesureiden LTO:n kasvusta johtuva tuotannon hyötysuhdeparannus.
€
Lämpöhäviöiden pieneneminen
Kaukolämpöverkon lämpöhäviöiden pieneneminen 5-10 %-yksikköä verkon lämpötilatasoja alentamalla.
€
CHP-voimalaitosten vastapainesähkön tuotannon kasvu
Sähkön tuotannon ja siitä saatavien myyntitulojen kasvu kaukolämmön menolämpötilatasoja alentamalla ja tuotannon ajoitusta optimoimalla. Myös tuotannon ennustetarkkuus parantuu Spot- ja Intraday -kaupassa.
€
Joustokapasiteetin hyödyntäminen sekä käynnistysten optimointi
Palvelulla tuotetaan automaattinen verkon ja kaukolämpöakun lataus ja purku edullisimman tuotantokapasiteetin maksimoimiseksi. Tuotantoyksiköiden käyttötarve sekä käynnistysten ja pysäytysten ajoitus optimoidaan palvelun tuottaman tehonjakosuunnitelman pohjalta.
Kiinnostuitko?
Palvelun sisältö
Tuotanto- ja järjestelmädatan luotettavan käytön mahdollistaminen
Tietoturvallisten dataintegraatioiden avulla asiakkaan järjestelmistä luetaan automaattisesti ja reaaliaikaisesti optimoinnin tarvitsemia lähtötietoja, jotka validoidaan Ensensen toimesta. Optimoidut ohjaustiedot syötetään takaisin asiakkaan ympäristöön samaa dataintegraatiota hyödyntäen.
Palveluun kuuluu dataintegraatioiden ja tiedonsiirtoyhteyksien toteutus, tiedon varastointi sekä palvelussa käytettävän raakadatan esikäsittely ja validointi.
Energiankulutusennusteet koneoppimisratkaisuihin pohjautuen
Lämmön ja sähkön kulutusennusteet ovat tärkeässä roolissa energiantuotannon suunnittelussa ja energiajärjestelmän optimoinnissa. Palvelu tuottaa kulutusennusteet asiakkaan operaattoreiden tueksi 15 minuutin aikaresoluutiolla, joka perustuu samaan aikajaksoon sähkökaupan taseselvitysjakson kanssa. Asiakaskohtaiset kysyntäennusteet toteutetaan edistyneillä koneoppimistekniikoilla, jotka huomioivat mm. sääolosuhteet, viikko- ja päivärytmin, lämmönkuluttajien käyttäytymistavat ja teollisuuden tuotantosuunnitelmat. Asiakaskohtaisten ennusteiden lisäksi toteutetaan muidenkin prosessiparametrien mallinnuksia ja ennusteita järjestelmän toiminnan ennakoimiseksi.
Järjestelmämallinnus ja -optimointi
Koko energiajärjestelmästä tehdään digitaalinen mallinnus (Digital Twin), joka on tarkka ja päivittyvä digitaalinen malli koko energiajärjestelmästä. Mallinnus sisältää järjestelmäkomponenttien (kattilat, turbiinit, pesurit, lämpöpumput, akut jne.) suorituskykymallinnukset, lämmön siirtolinjojen viivemallinnukset sekä näiden tekniset rajoitteet ja riippuvuussuhteet.
Digitaalisen järjestelmämallinnuksen avulla simuloidaan ja optimoidaan reaaliaikaisesti koko energiajärjestelmän toimintaa huomioiden erityisesti lämpöasiakkaiden teho- ja lämpötilantarpeiden täyttyminen. Optimointiohjelmisto tuottaa optimaalisen kaukolämpöverkkoon syötettävän menolämpötilan sekä tuotantolaitosten tehonjaon ympäri vuoden lähes reaaliaikaisesti.
Reaaliaikainen tiedon visualisointi
Visuaalinen ja informatiivinen toimintaa ohjaava sekä operaattoreita ja asiantuntijoita tukeva raportointiratkaisu kertoo energiajärjestelmän nykytilan ja tuotantoennusteet. Raportointi toteutetaan valmiilla kaupallisilla raportointityökaluilla, kuten esimerkiksi MS Power BI:llä. Toteutuksen sisältö tyypillisesti:
- reaaliaikainen tilanneseuranta
- optimoitu tuotantosuunnitelma 7 vuorokautta eteenpäin
- toteutuneen ja optimoidun tuotannon vertailu
- optimoinnin vaikutusten todennus
Toiminnan jatkuva kehittäminen ja parantaminen
Toimintaa kehitetään aktiivisesti yhteistyössä asiakkaan ja Ensensen välillä:
- kehitetyn tiedonsiirto- ja varastointiratkaisun, optimoinnin sekä raportoinnin käyttö toiminnan kehitykseen
- toimintojen automatisointi tuotetun uuden tiedon pohjalta
- uusien energiatehokkuusinvestointien kehittäminen
Hyödyt asiakkaalle
Merkittävät vuotuiset kustannussäästöt
Kustannussäästöt syntyvät kokonaisoptimoinnin avulla, tyypillisesti 1.5 – 3.5 % tuotantokustannuksista. Projektikustannukset katetaan saavutettavilla kustannussäästöillä.
Säästöjen todennus, säästötakuu ja energiatuki
Säästöt todennetaan asiakkaidemme kanssa kehitettyyn todennustapaan ja -malliin pohjautuen. Ensense antaa 50 %:n säästötakuun vuosittain saavutettavista kustannussäästöistä todennusmalliin perustuen. Business Finlandilta on mahdollista hakea energiatukea, jonka suuruus on 20-25 % hankkeen kokonaiskustannuksista.
Jatkuva kehitys osaavan kumppanin kanssa
Ensense toimii asiakkaan kehityskumppanina datan hyödyntämisen kehittämisessä. Kumppanuusmalli varmistaa jatkuvan dataan pohjautuvan tiedon jalostamisen ja sekä uusien arvoa tuovien aihioiden kehittämisen asiakkaan tuotannon ja asiakaspalvelukehityksen tukena.
Asiakkaidemme kokemuksia
VSV-Energia Oy
VSV-Energia huolehtii mm. Uudessakaupungissa noin 400 asiakkaansa kaukolämmön saannista. Yhtiö tuottaa kaukolämpöä ympäristöystävällisesti omissa tuotantolaitoksissaan ja hankkii lämpöä läheisiltä yhteistyökumppaneilta.
Vuoden 2021 alussa VSV-Energia otti käyttöön Ensensen optimointipalvelun, jolla energiajärjestelmän tehokkuus saatiin uudelle tasolle. Palvelu mahdollistaa myös muiden kuin polttamalla lämpöä tuottavien lämmöntuotantomuotojen optimoinnin ja ostolämpöjen hallinnan.
Hyvinkään Lämpövoima Oy
Hyvinkään Lämpövoiman päätehtävänä on pitää Hyvinkää lämpimänä. Lämmönhankinnasta 90 % perustuu jätteiden energiahyötykäytöstä syntyvään lämpöön ja biopohjaiseen lämpöön. Hyvinkään asukkaista noin 75 % asuu kaukolämmitetyssä talossa.
HLV:n ja Ensensen yhteistyö käynnistyi vuonna 2020 tuotannonsuunnittelu- ja optimointipalvelulla. Sen jälkeen toimintaa on kehitetty yhteistyössä monella osa-alueella.
Keravan Energia Oy
Keravan Energia Oy tuottaa ja siirtää sähköä ja lämpöä Keravalla ja Sipoossa sekä tuottaa monipuolisesti muita palveluita kaikkialle Suomeen.
Keravan Energia otti käyttöön tekoälyyn perustuvan palvelun Ensenseltä, joka auttaa ennustamaan entistä tarkemmin asiakkaiden kaukolämmön tarpeen ja optimoimaan sähkön- ja lämmöntuotantoa. Kumppanuuden aikana yhteistyötä on laajennettu usealla osa-alueella.
Näin yhteistyö etenee
➔
Alkukartoitus
Alkukartoituksessa analysoidaan ensin polttoainetoiminnan nykytilanne historiatietoihin pohjautuen. Sen perusteella toteutetaan alustava järjestelmämallinnus, jonka avulla simuloidaan järjestelmäoptimoinnin tekniset vaikutukset sekä kustannussäästöpotentiaali.
➔
Projekti
Projektissa toteutetaan dataintegraatiot ja -yhteydet sekä digitaalinen polttoainejärjestelmän mallinnus. Tämän pohjalta kehitetään tuotannollinen ratkaisu polttoainekäyttöjen optimoimiseksi. Optimoitu polttoaineiden käyttö- ja hankintasuunnitelma esitetään operointia avustavassa visuaalisessa raportointiratkaisussa, joka toteutetaan myös projektissa.
➔
Ylläpito ja kehitys
Kumppanuusmalli varmistaa jatkuvan dataan pohjautuvan tiedon jalostamisen ja hyödyntämisen tuotannon ja palvelun kehityksen tukena. Optimointipalvelumme toteutetaan ns. ESCO (Energy Service Company) –palvelumallilla.
Lopputuloksena syntyy polttoainekustannukset minimoiva polttoainekäyttösuunnitelma sekä järjestelmään suoraan syötettävät ohjaussignaalit säästöjen varmistamiseksi.