Internet of Energy – Energian Internet ei ole mahdollista ilman tekoälyä

Nyt pääsen kirjoittamaan minua paljon kiinnostavasta aiheesta, nimittäin maailman kasvavan energiatarpeen tyydyttämisestä kestävin ja ympäristöystävällisin keinoin. Kuten aikaisemmissa blogiteksteissä olen jo todennut maailman energiatarve kasvaa, ilmastonmuutoksen torjunta muuttuu entistä tärkeämmäksi ja teknologinen kehitys vauhdittuu. Nämä kolme asiaa eivät automaattisesti ole sidottuina toisiinsa, mutta kun ne yhdistetään, voidaan suuriakin muutoksia saada aikaan. Nopeasti kehittyvää teknologiaa tarvitaan, jotta sähköä saadaan tehokkaasti, kestävästi ja ympäristöystävällisesti ihmisille joilla siitä on pulaa. Älykäs teknologia on saattanut energia-alan todelliseen murrostilaan, jossa energiaverkko toimii internetin tavoin ja energiaa voidaan jopa käyttää valuuttana, esimerkiksi lohkoketjuteknologiaa hyödyntämällä. Tarkastelen erikseen, miten tekoäly (artificial intelligence, AI), lohkoketjuteknologia (blockchain) ja pelillistäminen (gamification) liittyvät energia-alaan ja sen murrokseen. 

 

Tehokkaalle, älykkäälle ja hajautetulle sähköverkolle ei ole aikaisemmin ollut näin suurta tarvetta, eikä sitä ole ollut mahdollista toteuttaa ilman nykyaikaista teknologiaa. Maailma muuttuu koko ajan dynaamisemmaksi kokonaisuudeksi, jossa on epävarmuutta niin ilmastollisten ja teknologisten kuin poliittistenkin asioiden suhteen. Kaikille halutaan turvata luotettava ja kestävä tapa käyttää puhdasta sähköä samalla kun hiilidioksidipäästöjä pyritään vähentämään teknologisin keinoin. Haasteeksi muodostuu kaikkien maailman ihmisten sähkönsaannin tarpeen hallitseminen ja miljardien sähkölaitteiden yhdistäminen yhteiseen hajautettuun sähköverkkoekosysteemiin. 

 

Älykäs sähköverkko

Uusiutuva energia on ratkaisu puhtaalle energiatuotannolle maissa, jossa ei ole minkäänlaista sähköntuotantoa. Mutta ongelmallinen kysymys syntyy siitä kuka sähköverkosta maksaa tai miten se toteutetaan käyttämällä mahdollisimman vähän fossiilisia polttoaineita uusiutuvan energian epäsäännöllisen tuotannon tasaamiseksi. Myös kriisitilanteissa tai luonnonkatastrofien aikana haasteena on saada sähköä suurelle määrälle ihmisiä turvallisesti ja tehokkaasti mahdollisimman lyhyessä ajassa. Maissa, joissa sähkönkulutus on jo suurta ja kasvaa entisestään, ongelmaksi muodostuu esimerkiksi tilanteet, joissa sähköä ei ole tarpeeksi kaikkien parkkipaikalla olevien sähköautojen lataamiseen. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tarvitaan älykäs sähköverkko, jonka osana hyödynnetään tekoälyä.

 

https://www.disruptordaily.com/ai-disrupting-energy-industry/

 

Älykäs sähköverkko (Smart Grid) mahdollistaa suurten datamäärien keräämisen ja tehokkaan työstämisen älykkäiden algoritmien avulla. Tekoälyn avulla suuria määriä reaaliaikaista tietoa pysytään hallitsemaan ja hyödyntämään älykkään sähköverkon energiatehokkuuden lisäämiseksi ja päästöjen vähentämiseksi. Sensoreilla varustetut sähkölaitteet kykenevät kommunikoimaan keskenään ja toimimaan niin, että ne osaavat automaattisesti säätää sähkönkulutustaan. Sähköverkon älykkäät sensorit kykenevät ennakoimaan vikoja ja mahdollistavat haittatilanteiden ennaltaehkäisyn entistä aikaisemmin. Tekoälystä on hyötyä myös ennusteiden tekemisessä. Uusiutuvan energian tuotanto riippuu suurelta osin sääolosuhteista ja siksi säätilojen ennustaminen on iso osa sähköntuotantoa ja optimointia. Tekoälyn avulla voidaan tehdä tarkempia ennusteita. 

 

Energian Internet

Tekoälyä hyödynnettäessä, energia-alla päästään aivan uudenlaiseen konseptiin, jossa energiaa siirtyy sitä tuottavalta sitä tarvitsevalle reaaliaikaisesti ilman kolmannen osapuolen osallistumista. Tämän on jo mahdollistaa lohkoketjuteknologian avulla. Kun lohkoketjuteknologia yhdistetään energiamarkkinoihin, sähköstä tulee tietyn lainen valuutta, jota myydään ja ostetaan jatkuvasti ilman välikäsiä. Tämä uusi tapaa hyödyntää energiaa valuutan tavoin mahdollistaa konseptin, jota kutsutaan Energian Internetiksi.

 

Energian Internetissä tuotettua sähköä käsitellään poletin tavoin. Lohkoketjuteknologian avulla sähkön tuottaja myy ylijäämäsähköään, esimerkiksi aurinkopaneeleista, suoraan kuluttajalle polettina, jonka kuluttaja hyödyntää sähkönkulutuksessaan. Tämä on luotettava ja turvallinen tapa käydä kauppaa sähköllä, sillä lohkoketju, jonka avulla liiketapahtumat suoritetaan, on ketju julkisia tilikirjoja, jotka ovat jaettu kaikkien ketjuun kuuluvien kanssa. Jokaisesta liiketapahtumasta tiedetään mitä tapahtui, milloin se tapahtui, kuka myi ja kuka osti sekä kuinka paljon myytiin tai ostettiin. Lohkoketjuteknologian avulla sähköverkosta tulee entistä enemmän hajautettu, ja kuluttajat pääsevät valitsemaan millaista energiaa he haluavat ostaa ja mistä, vai tuottavatko itse. Myös uusiutuvan energian hyödyntämisestä tulee entistä kannattavampaa ja luotettavampaa, sillä esimerkiksi aurinkoenergiaa voi ostaa vaikka naapurilta. 

 

Konsepti ei kuitenkaan vielä ole aivan ihanteellinen. Avoimia kysymyksiä on paljon, kuten sähkön siirtoon ja toimitusvarmuuteen sekä esimerkiksi verotukseen liittyviä seikkoja. Sähkön fyysiseen siirtoon liittyy aina häviöitä ja siirtoverkon kustannuksia. Informaatio siirrosta tulee myös jakaa kaikkien toimitusketjuun liittyvien osapuolten kesken. Toimitusvarmuuden turvaamiseksi pelkkä energian ja tehon mittaaminen eri pisteistä ei riitä, vaan tarvitaan suunnitelmia ja ennusteita tulevasta toiminnasta, sekä säätökapasiteettia ennustevirheiden kompensoimiseksi. Lohkoketjuteknologia voi olla ratkaisu osaan kysymyksistä mutta tämän lisäksi tarvitaan soveltavaa mielikuvitusta ja ennakkoluulotonta asennetta, ennen kuin toimivan kokonaisuuden ainekset ovat kasassa. 

Kuitenkin, Energian internet on mielestäni erinomainen ratkaisu sähkönsaannin turvaamiseksi ympäri maailmaa. Vaikka kehitysmaihin vietäisiin koko maan sähkönkulutusta kattava määrä aurinkopaneeleita, jos niistä tuotettu sähkö hyödyttää vain niitä, jotka pystyvät tarjoamaan sähköstä parhaimman hinnan, paneelit eivät ratkaise ongelmaa. Kysyntä ja tarjonta on saatava balanssiin siten, että ylijäämäsähköä myydään turvallisesti ja reaaliaikaisesti sitä tarvitseville. 

 

Pelillistäminen 

Niin kuin jo viime tekstissä lupasin, pohdin vielä, miten pelillistämistä voitaisiin hyödyntää energia-alalla. Tekoäly luo niin suuria ja monimuotoisia mahdollisuuksia sähkönkulutukselle, että oman sähkönkulutuksen tarkkailemisesta ja hallinnasta voi tehdä jopa hauskaa. Pelillistäminen on lisääntynyt viimeisten vuosien aikana toden teolla ja Suomi on siinä edelläkävijä. Pelillistämisellä tarkoitetaan pelimäisten ominaisuuksien lisäämistä tiettyyn toimintaan tai työntekoon, jotta motivaatio tai osallistuminen aiheeseen lisääntyisi. Tässä tapauksessa sähkönkulutuksesta voitaisiin tehdä kilpailu, jossa pisteitä kertyy, kun sähkökulutus on mahdollisimman vähäistä, puhdasta ja tehokasta. Energia-alalla löytyy jo sovelluksia, joita kuluttajat voivat käyttää sähkökulutuksensa tarkkailuun. Esimerkiksi Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid on luonut Tuntihinta-mobiilisovelluksen, jonka avulla sähkönkuluttaja pääsee seuraamaan sähkön pörssihintaa ja sen avulla ohjaamaan kulutustaan. Sovellukseen voi asettaa rajahinnan sähkön tuntihinnalle, jos tämä ylittyy sovellus hälyttää ja kuluttaja tietää vähentää sähkönkäyttöään. 

 

Toinen energia-asiantuntijoiden käyttöön kehitetty mobiilisovellus on Teknologia Tutkimuskeskus VTTn CITYOPT-suunnittelutyökalu. Työkalun avulla voidaan suorittaa kaupunkien energiasuunnittelun optimointia, jonka avulla pienennetään energiakustannuksia ja CO2-päästöjä. Kuluttajille sovellus toimii samaan tyylin kuin Fingridin Tuntihinta-sovellus.  Kännykkään tulee tieto kodin sähkönkulutuksesta, mihin aikaan vuorokaudesta sähkönkulutusta tulisi vähentää ja mikä olisi taloudellisin aika pestä pyykkiä. Tämä sovellus on kuitenkin viety vielä hieman pidemmälle, nimittäin kuluttajan on mahdollista kerätä pisteitä kulutuksen vähentämisestä tai siirtämisestä. Pisteet saa antaa hyvään tarkoitukseen siten, että energialaitos maksaa pisteiden mukaan hyväntekeväisyyskohteelle. Suuria säästöjä tämän sovelluksen avulla ei vielä ole kerrytetty mutta tämä on juuri se tapa miten pelillistämistä tulisi energia-alalla hyödyntää. 

 

Maailman kasvavan energiatarpeen tyydyttämiseksi tarvitaan tekoälyä hyödyntävä koko maapallon kattava Energian Internet, jossa sähköä on käytössä tasapuolisesti niin, että uusiutuvan energian avulla sähköä tuottavat myyvät ylijäämänsä sähköä tarvitseville. Tällöin kysynnän ja tarjonnan välillä säilyy balanssi ja sähköllä käytävä kauppa on turvallista. Sähkönkulutuksen hallinnasta saadaan entistä tehokkaampaa pelillistämisen avulla, jolloin kuluttaja tavoittelee sähkönkulutuksen vähentämistä ja siirtämistä kerätäkseen pisteitä. Älykkään teknologian hyödyntäminen tällä tavoin energia-alan ongelmien ratkaisemiseksi vähentää eriarvoisuutta, lisää energiatehokkuutta sekä pienentää päästöjä.