Tutkimuksesta liiketoiminnaksi: FlexiPower tekee rakennuksista joustavia energiaresursseja

Business Finlandin Research to Business -ohjelman rahoittama hanke perustuu vuosien tutkimustyöhön joustavien energiaresurssien parissa.

– Olemme jo pitkään tutkineet älykkäitä sähköverkkoja, joustavia energiaresursseja ja sähkömarkkinoita Vaasan yliopiston sähkötekniikan Älykkäät sähköjärjestelmät -tutkimusryhmässä. FlexiPower-hanke yhdistää erinomaisesti kaikki nämä keskeiset tutkimusteemamme, kertoo hankkeen koordinaattori, professori Hannu Laaksonen.

Rakennukset tukemassa energiasiirtymää

FlexiPowerin keskeinen ajatus perustuu Building as a Battery -konseptiin eli rakennukseen energian varastona. Sen sijaan, että rakennuksia pidettäisiin vain sähkönkuluttajina, tutkimusryhmä selvitti, kuinka olemassa olevia lämmitys- ja ilmastointijärjestelmiä voidaan optimoida palvelemaan sähköjärjestelmän tarpeita.

– Kun tarkastelemme sähköverkon haasteita, emme yleensä ajattele kuluttajia osana ratkaisua. Tämä olikin minulle tärkein inspiraation lähde: kuinka voimme muuttaa rakennukset aktiivisiksi sähköverkon joustoresursseiksi, projektin tutkija Elahe Doroudchi sanoo.

Teknologian avulla rakennukset voivat mukauttaa sähkönkulutustaan sähköverkon tilanteen mukaan. Kun tuuli- ja aurinkovoimalat tuottavat runsaasti sähköä ja kokonaiskysyntä on vähäistä, rakennukset voivat kasvattaa sähkönkulutustaan. Vastaavasti kulutusta voidaan vähentää, kun verkon kuormitus kasvaa. Tarkoituksena ei ole syöttää sähköä takaisin verkkoon, vaan optimoida kulutusta sähköjärjestelmän tarpeiden mukaisesti.

Kiinteistönomistajille joustomarkkinoille osallistuminen tuo selkeän taloudellisen hyödyn, sillä ne voivat saada korvauksia sähköjärjestelmän operaattoreilta, kuten Fingridiltä. Taloudellisen hyödyn lisäksi joustomarkkinoille osallistumalla tukee kestävää ja turvallista energiasiirtymää. Fossiilisiin polttoaineisiin perustuvan energiantuotannon tarve vähenee ja hiilidioksidipäästöt pienenevät, kun sähkönkulutusta siirretään ajankohtiin, jolloin uusiutuvaa energiaa on runsaasti saatavilla.

– Ratkaisumme voi auttaa myös vastaamaan sähköverkon ruuhkautumishaasteisiin alueilla, joilla sähkön kysyntä kasvaa nopeasti. Kun esimerkiksi sähköautojen lataus lisääntyy ja sähkön tarve yleisesti kasvaa, paikalliset joustoresurssit voivat auttaa tasapainottamaan kuormitusta ja vähentämään sähkökatkojen riskiä ilman että sähköverkkoon tehtäisiin kalliita laajennuksia, Doroudchi avaa.

Todistettua joustoa käytännössä

Yksi hankkeen merkittävimmistä saavutuksista oli osoittaa, että teknologian avulla rakennuksista saadaan sähkömarkkinoille luvattu määrän joustoa luotettavasti. Tutkimusryhmä testasi konseptia ensin simuloinneilla ja yliopiston FREESI-laboratoriossa, minkä jälkeen kokeita tehtiin käytännössä oikeissa kiinteistöissä.

Hanke toi esiin myös eroja perinteisten kysyntäjoustoratkaisujen ja FlexiPowerin lähestymistavan välillä. Tutkimusryhmän markkina-analyysin mukaan valtaosa nykyisistä kulutusjoustoratkaisuista keskittyy ensisijaisesti energiansäästöön tai spot-markkinahintojen seuraamiseen. FlexiPowerin ratkaisu on puolestaan suunniteltu osallistumaan useille sähköjärjestelmän joustomarkkinoille, kuten esimerkiksi reservimarkkinoille, joilla tekniset vaatimukset vaihtelevat merkittävästi.

Joillakin markkinoilla resurssien on kyettävä reagoimaan kolmessa minuutissa. Perinteisissä ratkaisuissa laitteet sammutetaan usein kokonaan, ja esimerkiksi lämpöpumppujen uudelleenkäynnistyminen vie aikaa. FlexiPowerin lähestymistapa ei sammuta laitteita kokonaan, mikä mahdollistaa nopeamman reagoinnin ja pääsyn laajemmille joustomarkkinoille. Tämä ominaisuus muodostaa hankkeen keskeisen innovaation: joustopalvelujen yhdistämisen edistyneisiin kulutuksen siirto- ja huipunleikkausstrategioihin.

FlexiPower-hankkeessa kehitetty edistynyt dynaaminen kulutusjoustojärjestelmä on tarkoitettu suurille lämpöpumpuille ja taloteknisille järjestelmille. Hankkeen pääpaino oli suurissa kaupallisissa ja teollisissa kiinteistöissä, kuten toimistorakennuksissa, kauppakeskuksissa, logistiikkakeskuksissa ja varastoissa. Yksittäiset omakotitalot ja pienet asuinrakennukset voivat tarjota perustason joustoa, mutta niiden ohjausmahdollisuudet rajoittuvat yleensä yksinkertaisiin päälle/pois-ratkaisuihin. Koska pienet asuinrakennukset eivät kykene toteuttamaan vastaavan tasoista dynaamista ohjausta, ne rajattiin hankkeen ulkopuolelle.

Tutkimuksesta liiketoiminnaksi ja käytännön vaikutuksiksi

Hankkeen tuloksia kaupallistetaan nyt FlexiPower-yrityksen kautta. Myös Vaasan yliopisto on yrityksen osakas.

Kaupallistamisprosessia on tukenut yliopiston innovaatiot ja ekosysteemit -tiimi, joka auttoi markkinamahdollisuuksien arvioinnissa, verkostojen rakentamisessa ja tulevan liiketoiminnan valmistelussa.

– FlexiPower on erinomainen esimerkki siitä, mitä voi syntyä, kun vahva tutkimus yhdistyy ymmärrykseen markkinoiden tarpeista ja yrittäjämäiseen sitoutumiseen. Alusta lähtien tiimi on keskittynyt ratkaisemaan todellista käytännön haastetta ja luomaan konkreettista vaikuttavuutta. Olemme ylpeitä saadessamme tukea tätä matkaa ja seuraamme innolla yrityksen kasvua jatkossa, sanoo päällikkö Philipp Holtkamp.

Edistyneeseen teknologiaan perustuvan tutkimuksen muuttaminen kaupallisesti kannattavaksi tuotteeksi edellyttää monimutkaisten algoritmien kääntämistä konkreettiseksi asiakashyödyksi. Hankkeen kaupallistamisesta vastannut Edvard Sandblom johti työtä, jossa kartoitettiin kohdeasiakassegmenttejä ja arvioitiin markkinapotentiaalia.

– Huippututkimuksen muuttaminen toimivaksi liiketoiminnaksi edellyttää kahden hyvin erilaisen maailman yhdistämistä. Tavoitteemme oli osoittaa paitsi teknologian tekninen toimivuus rakennuksissa myös se, että se tuottaa konkreettista arvoa joustosta maksaville sähköjärjestelmäoperaattoreille samalla kun se luo selkeitä taloudellisia kannustimia kiinteistönomistajille, Sandblom kertoo.

Teknologiaan liittyvä patenttihakemus on parhaillaan käsittelyssä.

Seuraavassa vaiheessa tavoitteena on liittää yhä useampia rakennuksia FlexiPower-alustaan ja lisätä osallistumista Fingridin säätömarkkinoille. Pitkän aikavälin tavoitteena on laajentua myös muille joustomarkkinoille, kuten sähkönsiirron ruuhkien hallintaan keskittyville markkinoille.

Elahe Doroudchille yksi hankkeen palkitsevimmista puolista on ollut mahdollisuus viedä tutkimustulokset tieteellisiä julkaisuja pidemmälle ja testata niiden vaikutuksia käytännössä.

– Tutkimuksesta tulee merkityksellisempää, kun se kytkeytyy teollisuuteen ja todellisiin haasteisiin. Yhteistyö luo motivaatiota ja tekee työstä tehokkaampaa, hän sanoo.