Tutkimuskohteena paikalliset energiaratkaisut

Marja Heikkinen opiskeli Tampereen yliopistossa sähkötekniikkaa keskittyen erityisesti sähköverkkoihin ja -markkinoihin. Diplomi-insinööriksi hän valmistui vuonna 2021. Valmistumisen jälkeisinä vuosina maailma on muuttunut kiihtyvällä tahdilla.

– Maailman kriisit ja muutokset ovat nostaneet koko energia-alan tavallisten kansalaisten tietouteen. Matalien ja tasaisten hintojen aikakautena kuluttajan ei tarvinnut juurikaan tietää, mistä sähkö tulee ja mitä se maksaa. Nyt energiamurroksessa ovat mukana yritysten ja kuntien lisäksi myös yksittäiset ihmiset, kun paikalliset energiaratkaisut yleistyvät, Heikkinen kertoo.

Paikallisiin energiaratkaisuihin lukeutuvat mm. energiayhteisöt. Niiden tarkoituksena on saada jaettua yhdessä tuotettua energiaa yhteisön jäsenten kesken. Jäsenet ovat yhdessä osallistuneet sähkön tuottamisen investointeihin. Esimerkkinä on kerrostalo, jonka katolla on aurinkopaneeleja.

– Suomen lainsäädäntö on muuttumassa niin, että tällaisia sähköyhteisöjä voidaan mahdollistaa useammilla tavoin, mutta esimerkiksi tällainen kerrostalomalli onnistuu jo nyt. Näitä onkin jo melko paljon, Heikkinen sanoo.

Tulevaisuuden tavoitteena on tuoda energiayhteisöt mukaan omakotitaloasumiseen. Esimerkki energiayhteisöistä on omakotitaloalueen yhteinen aurinkopaneelikenttä, jonka avulla keskitetyllä investoinnilla voitaisiin saada alueen asukkaille tehokkaammin aurinkoenergiaa koteihin.

Yhteistyössä energiayhtiön kanssa

Paikalliset energiaratkaisumallit tulivat Heikkiselle tarkemmin tutuksi Työ- ja elinkeinoministeriön energiayhteisötyöryhmässä, jossa hän toimi asiantuntijasihteerinä työskennellessään Energiavirastolla. Työn ohessa Heikkinen oli ajoittain pohtinut väitöstutkimuksen mahdollisuutta aiheen tiimoilta, mutta ajatus jäi vielä odottamaan kypsymistään.

– Olin selaillut mahdollisia väitöskirjatutkijan paikkoja yliopiston sivuilta toisinaan. Lopulta keväällä 2023 kohdalle osui jopa hieman onnekas sattuma, kun Teollisuuden tohtorikoulun (DSII) kautta tuli hakuun juuri energiayhteisöihin liittyvä paikka, Heikkinen kertoo.

Teollisuuden tohtorikoulu on Tamlinkin ja Tampereen yliopiston yhteinen projekti, jonka tavoitteena on yhdistää yrityksiä ja tutkijoita. Yleensä rahoitus tulee yritykseltä kokonaan, mutta Heikkisen tapauksessa rahoitus on myönnetty neljäksi vuodeksi yhteensä kolmelta toimijalta – Pori Energialta, Satakunnan korkeakoulusäätiöltä ja Tampereen yliopistolta.

Yhteistyö Pori Energian kanssa on väitöstutkimuksen kulmakivi. Heikkinen tutkii paikallisia energiaratkaisuja enemmän teoreettisella tasolla, Pori Energia tuntee energia-alaa käytännön ja realismin tasolla. Uudenlaisten energiaratkaisujen kehittyminen on kiinnostava aihealue energiayhtiön näkökulmasta.

– Paikalliset energiaratkaisut tulevat muuttamaan perinteisiä energiayhtiön ja asiakkaan välisiä liiketoimintamalleja. Uskon, että tutkimusyhteistyötä tekemällä voimme paremmin ymmärtää, mikä tulee olemaan energiayhtiöiden rooli tulevaisuudessa, toteaa Pori Energian toimitusjohtaja Petri Paajanen.

Tutkimuskysymysten asettelua muuttuvassa maailmassa

Heikkinen on tehnyt väitöskirjaa nyt reilun puolentoista vuoden ajan. Ajanjaksoon on mahtunut paljon kirjallisuuteen tutustumista sekä energiayhteisökentän tilanteen kartoittamista – sekä tutkimusaiheen fokuksen muuttuminen. Energia-alalla tapahtuvat muutokset johtivat tarkastelunäkökulman uudelleenarviointiin.

– Aiemmin tällä alalla pohdittiin, miten voidaan säästää energiaa, mutta nyt esimerkiksi Pori Energian alueella kaukolämpöä on tarjolla paljon. Nyt on kyse enemmän siitä, miten energiayhteisöjen ja erilaisten lämmmitysratkaisujen hyödyntäminen voisi olla sellaista, että mahdollinen sähköteho voisi pienentyä. Tällöin voitaisiin varmistaa, että kapasiteettia olisi tarpeen tullen siirrettävissä esim. teollisuuden käyttöön, Heikkinen kertoo.

Tutkimuskysymyksen uudelleenasettelun taustalla on yritysmaailman ja tutkimusmaailman rytmiero: yritysmaailma pyörii paljon tutkimusta nopeammin. Tutkijan on katsottava, mitä yritykset isossa kuvassa ja tulevaisuudessa tarvitsevat.

– Tutkimuskysymyksien tarkastelu oli välttämätöntä. Uudelleenasettelu ei onneksi vaikuttanut motivaatiooni, mutta vaati uudenlaista asennoitumista, Heikkinen myöntää.

Käytännössä Heikkisen tutkimus keskittyy tällä hetkellä alkuperäisen aiheen eli energiayhteisöjen palvelumallien kehittämisen sijaan siihen, miten olemassa olevaa sähköverkkoa voitaisiin energiayhteisöissä hyödyntää tehokkaammin. Eli miten energiaa voitaisiin siirtää siten, että nykyinen verkko palvelisi hyvin, vaikka sähköntarve muuttuisikin.

Tutkimusdata Porin alueelta

Seuraavaksi Heikkisen tutkimuksessa on julkaisujen tekemisen lisäksi vuorossa mm. sähköverkkojen mallintaminen. Tutkimusdata ja esimerkkikohteet kerätään Porin alueelta, ja niitä hyödynnetään mallintamisessa sekä simuloinnissa.

– Pori Energian kumppanuusverkostot mahdollistavat reaalimaailman datan saamisen aivan eri tavalla mitä tutkijalle yksinään on mahdollista, Heikkinen kiittelee.

Mallinnuksessa tarkastellaan erilaisia vaihtoehtoja energiayhteisöisät ja paikallisista energiaratkaisuista, joita reaalimaailman kohde mallinnuksessa voisi hyödyntää. Mallinnuksen avulla pyritään saavuttamaan tietoa kohteen energiankulutuksesta ja -tuotannosta niin sähkön kuin lämmönkin osalta.

Mallinnus on olennainen osa tutkimusta, koska sen avulla voidaan todentaa, onko energiayhteisöillä tai paikallisilla energiaratkaisuilla todellisia mahdollisuuksia vaikuttaa sähkö- ja lämpöverkosta otettuun tehoon, niin että sillä on vaikutuksia sähkö- tai lämpöverkkoon kokonaisuudessaan.

– Nykyisen sähköverkon käyttömahdollisuuksien tutkiminen on yleistä, mutta energiayhteisöihin liittyvä tutkimus ei niinkään. Toivon väitöstutkimuksen vastaavan tulevaisuuden kehittämistarpeisiin, Heikkinen kiteyttää.


Teksti: Hanna Rissanen & Antti-Jussi Marjamäki
Kuva: Hanna Rissanen