Kaukolämmöntuotannon uudistamista ja laskentatyökaluja: Tommi Paavola, Ramboll Finland

Heippahei taas! Täällä pienen tauon jälkeen terveiset taas keskustan yläpuolen maisemista. Edelliset pari viikkoa ovat edenneet vauhdilla. Sitten viime näkemän toimisto on hiljentynyt merkittävästi, sillä iso osuus vakkareista on lähtenyt nauttimaan ansaituista kesälomista. Itsekin sain sovittua lyhyen kesäloman, ja olinkin viime viikon tutustumassa ensimmäistä kertaa kesäiseen Lappiin! Pakko myöntää sen olevan aika mukavaa, että kesällä pääsee välillä harrastamaan lomailuakin, kun viimeiset vuodet tauot kouluhommista ovat aina tarkoittaneet samalla volyymilla joitain muita hommia.

Tunturi-Lapissa on hyvät puitteet ladata itseensä potentiaalienergiaa.

Viime tekstissä lupailin, että tällä kertaa kerron hieman millaista Rambollilla työskentely oikeasti on, ja millaisia työtehtäviä omalle kohdalle on osunut. Katsotaan, onnistunko täyttämään lupaukseni.

Konsulttielämää
Ennen kuin menen tässä pintaa syvemmälle niin tarkennettakoon, että puhun työn sisällöstä ja työskentelytavasta nyt vain Suomen energiayksikön näkökulmasta. Monipuolisena toimijana Rambollilla on paljon erilaisia työtehtäviä, ja töiden tyyppi eroaa toimialasta toiseen. Disclaimerista selvinneenä lähdetääs tarinoimaan.

Monen vastaavan markkinatoimijan lailla myös meillä työnteko koostuu suurilta osin ulospäin myydyistä isoista ja pienistä projekteista. Projektien kesto voi vaihdella parista viikosta aina useisiin vuosiin. Projektit koostuvat mm. aloituspalaverista tilaajan kanssa, sisäisestä aloituspalaverista, itsenäisestä- ja ryhmätyöskentelystä, sekä sisäisestä ja ulkoisesta loppupalaverista. Hankekohtaisesti mukana saattaa olla muitakin lisämausteita, kuten vaikka väliraportteja, viikoittaisia pikamiittejä ja yleisötilaisuuksia.

Projekteja pyörii kullakin työntekijällä yleensä useita kerralla. Tällöin kalenteri täyttyy rauhakseen erinäisillä puheluilla ja palavereilla, joiden ulkopuolella näppis sauhuaa milloin minkäkin Officen sovelluksen parissa. Ei tämä siis paljoa eroa opiskeluhommista, joissa parhaimmillaan on 5+ harjoitustyötä samaan aikaan työn alla. Siitä saa vain tällä kertaa palkkaa. Kannattaa siis jo opiskeluaikana opetella tiettyä rutiinia projektien ja harjoitustehtävien tekemisessä!

Meikäläisen työpäivä alkaa yleensä aamukahdeksalta, kun selviän ratikan kyydistä areenalle. Nappaan automaatista kupin kahvia ja etsin itselleni vapaan työpisteen. Työpiste tässä kontekstissa tarkoittaa kuvan mukaista tietoteknistä settiä.

Toimistopäivän piristämiseksi aina välillä on mukava vältellä istumista sähköpöytää korottamalla.

Läppärin auetessa tyhjennän sähköpostin postilaatikon sekä tarkistan kalenterista, mitä kaikkea tänään on luvassa. Siitä sitten miittien lomassa työstää milloin mitäkin projektia. Käytettävät softat vaihtelevat työtehtävän mukaan, mutta tähän mennessä käytössä on ollut lähinnä Excel, VSCode, Word sekä Powerpoint. Tekoälystä on myös hyötyä hommasta riippumatta, itsellä erityisesti koodiongelmien ja Excelin kaavojen kanssa taistellessa.

Työn lomaan mahtuu tietysti myös taukoja. Lounastauon tykkään yleensä kuluttaa keskustakampuksen opiskelijaravintoloissa, sillä ne ovat ihan tässä lähellä ja siten lounaasta selviää myös vähän halvemmalla. Kahvitaukoja on yleensä pari päivässä, joita varten meillä Tampereella on koko toimiston yhteinen kokoontumispaikka, ”Tori”.

Lomakauden aamuna Torilla on vielä hiljaista, ja aamukahvin pystyy nauttimaan rauhassa. Täällä järjestettiin muuten killan kolmekymppisten cocktailtilaisuus, joten mesta saattaa olla aika monelle tuttu!

Ai niin, puhutaanpa vähän niistä projekteista! Männevuosien blogitekstejä lukiessani ajattelin itsekin alun perin kirjoittaa monipuolisesti toimintaympäristöstä ja tärkeistä teemoista. Omat hommat ovat kuitenkin niin vaihtelevia, että lopulta oli helpompaa kirjoittaa muutamasta esimerkkiprojektista tarkemmin.

Projektiesimerkki 1: hakkeesta irti
Ensimmäinen projekti, johon pääsin alusta asti mukaan, oli eräälle kunnalliselle energiayhtiöllä. Yhtiö oli päättänyt haluavansa vähentää hakkeenkulutusta kaukolämmöntuotannossa merkittävällä määrällä seuraavan neljän vuoden sisään. Meiltä yhtiö tilasi selvityksen siitä, millä eri tavoilla tähän tavoitteeseen voisi päästä. Ideanamme oli rakentaa useampi vaihtoehtoinen skenaario eli tässä tapauksessa teknologiaratkaisu, sekä tiekartat siitä, miten haluttuun lopputulokseen päästään skenaariokohtaisesti.

Projektissa lähdettiin liikkeelle nykytilan kartoituksesta: Paljonko nykyään kuluu haketta? Millaiset tuotantolaitokset löytyy jo ennestään? Millaiset minimitehot, maksimitehot, hyötysuhteet, huoltoseisakit? Kysymyksiä riittää. Lähtötietojen pohjalta päästään käsiksi nykytilaan, jotta voidaan lähteä pohtimaan vaihtoehtoja.

Alun kartoituksen jälkeen identifioitiin mahdollisia polkuja tavoitteeseen. Hakkeen voisi korvata esimerkiksi sähkökattilalla eli isolla vedenkeittimellä. Tai sitten lämpöpumpulla. Vai hankitaanko molemmat? Vai olisiko tarjolla hukkalämpöä, josta energiaa voisi ottaa talteen ja hyödyntää? Monien vaihtoehtojen maailmassa on suuri apu referenssiprojekteista ja aiemmasta kokemuksesta, jottei ihan jokaista mahdollista lämmöntuotantotekniikkaa tarvitse harkita. Onneksemme Rambollilla sekä kokemusta että referenssejä riittää. Lopulta meillä oli visio kolmesta eri teknologiasta, joita yhdistelemällä ja skaalaamalla päädyttäisiin mahdollisiin ratkaisuihin.

Projektissa oli sovittu, että eri skenaarioiden löytämiseksi tiimimme järkkäisi yhtiön edustajille työpajan, jossa yhteistyössä pyrittäisiin etsimään vaihtoehtoisia tuotantotapoja ja -kapasiteetteja, joista sitten Ramboll jatkojalostaisi lopulliset ratkaisut.

Jotta työpajassa voitaisiin helposti testailla eri vaihtoehtoja, niin jonkinlainen simppeli energiataloudellinen malli koettiin hyödylliseksi työkaluksi. Yksityiskohtainen aiheeseen suunniteltu softa on aika hidas vastaavaan tilanteeseen, joten päädyimme rakentamaan Exceliin vaihtoehtoisen mallinnustyökalun. Intohimoisena Excel-harrastajana sain mallin rakentamisen kontolleni. Valmis työkalu optimoi hintojen mukaan tuotantomuotoja, ja sylkee lähtötietojen pohjalta tuotantokuvaajia taloudellisten tunnuslukujen, kuten takaisinmaksuajan ja nettonykyarvon, kera. Pahemmin matskua mallista ei voi tässä kohtaa näyttää, mutta kaltaisteni Excelnörttien iloksi tässä vaikka esimerkkikaava eräästä taulukon solusta:

Kun sähkönsiirtolasku koostuu perusmaksusta, tehomaksusta, syöttötaksasta ja normaaleista siirtomaksuista, niin muuttujia alkaa olemaan aika moneen lähtöön.

Työpaja on ikävä kyllä vasta tulemaan päin, joten en tässä pysty liikaa kertomaan siitä, mihin tiekarttoihin päädytään. Pääsen itsekin osallistumaan pajaan, josta olen varsin innoissani. Toivottavasti malli pyörii tuolloin moitteetta :D.

Projektiesimerkki 2: sähkökattilalla reservien maailmaan
Toinen esimerkki on suoraan sähkökattilahankkeeseen liittyvä. Tällä kertaa sähkömarkkinataustani ansiosta päädyin selvittelemään, paljonko pienehköllä parin megawatin sähkökattilalla olisi tuottopotentiaalia säätösähkömarkkinoilla. Jos markkinapaikka ei ole ennestään tuttu, niin suosittelen tutustumaan aiheeseen Fingridin sivuilla. En nimittäin viitsi ruveta sitä tässä avaamaan, ettei teksti liikaa rönsyile. Lyhyenä selitteenä kuitenkin se, että säätökaupassa sähkön tuottaja tai kuluttaja muuttaa sähkötehoaan, ts. säätää, korvausta vastaan, jotta sähköverkon tehotasapaino säilyy.

Säätösähkökaupassa yksi haastava aspekti on tarjousten hinnoittelu. Itse energiantuotanto tai -kulutus on helpohkoa hinnoitella, mutta entä säätäminen? Se vaatii jo hieman enemmän pohdintaa. Onnekseni tässä kohtaa sekin oli (ainakin alkuun) melko yksinkertaista. Koska sähkökattilan tehonmuutos säätökaupan toteutuessa aiheuttaisi tässä tapauksessa vastakkaissuuntaisen muutoksen hake- tai öljykattilan tehossa, niin hinnoittelussa päädyttiin ns. vaihtoehtoisen tuotantotavan kustannukseen. Eli jos sähkökattilaa säädetään, niin hinnan on oltava sellainen, että se kompensoi kustannusmuutoksen hakkeen- ja öljynkulutuksessa, mieluusti jättäen myös pari euroa käteen, ettei säädetä vain säätämisen ilosta.

Lopulta kun tähän piti ottaa huomioon hakelaitoksen minimi- ja maksimitehot, vaaditut käynnissäoloajat, sähkökattilan vaihteleva nimellisteho ynnä muut rajoitteet, niin Excel koitui melko haastavaksi alustaksi, ja rupesin sen sijaan leikkimään Pythonilla. Lopputuloksena oli melko laaja kasa kooditiedostoja, ja joka päivä niitä raapustaessa sain kiittää ohjelmistotekniikan sivuaineen oppeja enemmän ja enemmän. Lisäksi iso apu oli edeltävänä keväänä käymäni prosessien numeerisen mallinnuksen ykköskurssi, jossa mm. Pythonin kirjastot numpy, scipy ja pandas tulivat tutuiksi. Iso suositus etenkin energiatekniikan opiskelijoille, että käytte vähintään kokeilemassa aihetta maisterivaiheessa!

Vastaavan laskennan tekeminen Pythonilla tarjoaa kaikenlaisia etuja. Fingridin (reservihinnat) ja Entso-E:n (Spot-hinnat) API-rajapintojen ansiosta tarkasteluvuotta kykenee vaihtamaan parilla näppäimen painalluksella, ja esimerkiksi karkausvuosien käsittely on todella helppoa. Lisäksi datan pureskelu on varsin tehokasta esimerkiksi Exceliin verrattuna. Kaiken päälle vielä nyt kun ohjelma on olemassa, niin sitä voikin sellaisenaan soveltaa mihin tahansa tilanteeseen, jossa hallusta löytyy jonkinlainen vastaava komponenttien yhdistelmä.

Projektin myötä pääsin myös ensimmäistä kertaa mukaan asiakaspalaveriin, kun esittelin loppupalaverissa tilaajille pyöräytetyn reservilaskennan tuloksia. Jännityksestä huolimatta palaverista selvittiin, ja kerronta sujui loppupeleissä mainiosti. Vaikka kuvitteellisiin tilanteisiin perustuvia harjoitustöitä on mukava tehdä, niin tällä tavalla konkreettisten ja todellisten konseptien arviointi ja esittely tuntui kyllä erityisen siistiltä.

Ensi kertaan
Toivottavasti oli kiinnostavaa lukea vähän tarkemmin, että mihin olen viime kuukausina kuluttanut omia työtunteja. Tekstin kirjoitusprosessin aikana mulle onkin taas varmistunut pari uutta projektia. Katsotaan jos saisin niistä koostettua jotain kerrottavaa syssymmällä.

Mutta eipä tässä sen kummempia. Meikä lähtee tästä Torille kahville, joten nähdään taas elokuun puolella!

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *