Energiamarkkinat
Tulevaisuuden äykäs kaupunki on täysin verkottunut ja resurssiviisas
Tulevaisuuden Smart City eli älykäs kaupunki on täysin verkottunut - niin rakennukset, ajoneuvot kuin kaupungin infrastruktuuri on kytketty verkkoon ja tehty älykkäiksi sensoreiden avulla. 5G-yhteydet sulautuvat erottamattomaksi osaksi kaupunkien tarjoamia palveluita.
KOKONAISVALTAISESSA ÄLYKAUPUNKIAJATTELUSSA erilaiset kaupungin toiminnot voivat olla eri tavoin älykkäitä. Mukana on liikkuminen, ympäristö, hallinto, talous, kaupunkilaiset ja eläminen yleensä. Näistä syntyvää dataa hyödyntämällä pystytään kaupungista tekemään toimivampi ja resurssiviisaampi.
Esimerkiksi Helsingin Kalasatamaan nousee parhaillaan uusi työpaikka- ja asuinalue, jossa kokeillaan uudenlaista älykästä kaupunkikehitystä. Tavoitteena on luoda niin resurssiviisas kaupunginosa, että asukkaille säästyy tunti lisää omaa aikaa päivässä. Samalla syntyy uusia kaupunkipalveluita, innovaatioita ja liiketoimintaa. ICT-teknologia ja avoin data tukevat palveluiden syntymistä. Tämä on mahdollista modernin 5G-teknologian avulla.
Kalasatamaan nousee Suomen ensimmäinen älykkäiden energiajärjestelmien mallialue. Alueelta löytyy yksi Suomen suurimmista aurinkovoimaloista, fiksua energiavarastointia, ekotehokas kaukojäähdytys, älykäs kauko-ohjattava muuntamo, vikasietoinen sähkön rengasverkko sekä sähköautoverkosto. Fiksu Kalasatama on osa Tekesin 6Aika-strategiaa, jossa kehitetään avoimia ja älykkäitä kaupunkipalveluita kuuden Suomen suurimman kaupungin alueella.
Hajautettuun energiantuotantoon
Energia-ala on murroksessa ja se näkyy myös älykkään kaupungin sähkön ja lämmön tuotannossa, joka muuttuu nykyistä hajautetummaksi. Pienet uusiutuvan energian tuottajat tulevat isojen voimalaitosten rinnalle, jolloin sähkön ja lämmön tasaisesta jakelusta tulee entistä haastavampaa. Myös yhä useampi kuluttaja tuottaa sähköä ja lämpöä omiin tarpeisiinsa ja pienimuotoisesti jopa myyntiin.
Esineiden internetin ja teollisen internetin tarpeisiin luotu NB-IoT on osa 5G-tekniikkaa ja mahdollistaa erilaisten antureiden keräämän valtavan datamäärän siirtämisen ja prosessoinnin lähes reaaliajassa. Nopea tiedonsiirto helpottaa esimerkiksi energian jakelun ohjausta ja kuormien tasausta. Uudessa, aiempaa monimutkaisemmassa jakeluverkossa 5G-teknologia ja IoT-ratkaisut tarjoavat mahdollisuuksia ennakoida, ehkäistä ja kontrolloida häiriöitä reaaliajassa, antaa käyttäjille reaaliaikaista tietoa kulutuksesta ja hinnoista.
Tuotannon hajautuessa alalle tulee uusia toimijoita, aggregoijia. Sähkön aggregoijat keräävät hajautetusti tuotetun sähkön niin sanottuun virtuaalivoimalaitokseen ja ohjaavat sähkön tarpeen mukaan kulutukseen.
Fortumilla on jo nyt kaupallisessa toiminnassa Spring-aggregointipalvelu, johon sähkölämmitteiset kotitaloudet voivat liittää lämminvesivaraajansa. Kulutuksen uhatessa kasvaa sähköverkossa tuotantoa suuremmaksi, palvelu kytkee automaattisesti asiakkaan varaajan vähäksi aikaa pois päältä. Springiin voi myös yhdistää yksityisen akun, josta kuluttaja voi myydä esimerkiksi aurinkopaneeliensa tuottamaa ylijäämäsähköä kantaverkkoon. 5G tuo aggregointitoimintaan tarvittavaa reagointinopeutta.
Älykaupungin rakennuksetkin muuttuvat entistä energiatehokkaammiksi, sillä ne osaavat hyödyntää tuotetun energian älykkäästi ja säädellä sen kulutusta hyvin nopeasti tarpeen mukaan. Antureiden avulla voidaan säätää rakennusten lämpötilaa jopa huonekohtaisesti.
Kuluttajista tulee yhä ympäristötietoisempia. Yhä useampi haluaa tietää, mihin sähköä oikein kuluu ja kuinka paljon. Ympäristötietoisuuden lisääntyminen vaikuttaa myös sähköntuotantoon ja -jakeluun. Sähkön hinnoittelua ollaan muuttamassa tehoperusteiseksi, jolloin sähköä säästämällä voi säästää myös rahaa.
Älykäs rakennus ilmoittaa myös huollon tarpeesta ennakoivasti, mikä ehkäisee vaurioiden syntymistä ja niiden aiheuttamia kustannuksia. Se myös hälyttää vesivuodon tai tulipalon tapahtuessa automaattisesti. Samoin älykäs rakennus tunnistaa vakituiset käyttäjänsä ja tarjoaa heille erilaisia personoituja palveluita.
Liikenne tehostuu
Tekoäly analysoi suuren määrän eri paikoista kerättyä reaaliaikaista dataa. Ihmisvirtojen liikkeiden tarkka seuraaminen auttaa kehittämään palveluita ja infrastruktuuria todellisen käytön tarpeiden mukaan.
5G-verkon myötä saadaan jo käyttöön otettua Mobility as a Service (MaaS) eli Liikkuminen Palveluna -tarjontaa kehitettyä toimintavarmemmaksi kuin nykyisellä 4G-verkolla. MaaS tarkoittaa kokonaisuutta, jossa käyttäjät voivat ostaa tarpeidensa mukaan paketoituja liikkumispalveluja ja käyttää niitä vapaasti sovittujen rajojen puitteissa. Liikkumispalveluihin kuuluu esimerkiksi joukkoliikenne-, autoilu-, pyöräily- ja kuljetuspalveluja.
Itseohjautuvat ajoneuvot, kuten bussit ja junat mahdollistavat kattavamman liikenneverkoston tarjoamisen kaupungin asukkaille. Älyliikenne tarkoittaa myös vähemmän ruuhkia, kun liikenteen ohjaamisessa hyödynnetään videoanalytiikkaa sekä IoT-antureita.
Periaatteessa 5G-yhteyksien yleistyttyä jokaiseen autoon voitaisiin asentaa sensoreita, jotka välittävät tietoa auton liikkeistä toisille autoille. Kun autot olisivat yhteydessä toisiinsa ja samaan järjestelmään, liikennevaloja ohjautuisivat automaattisesti sen mukaan, miten liikennevirrat liikkuvat.
Nopeasti yleistyvät sähköautot ja niiden akut tarjoavat mahdollisuuden sähkön hajautettuun varastointiin. Akkuihin voidaan varastoida sähköä kulutuksen ollessa pienimmillään ja hinnan alimmillaan. Kulutuksen noustessa niistä voidaan johtaa nopeasti sähköä takaisin verkkoon. Tietysti järjestelmän täytyy samalla huomioida itse auton käyttäjän tarpeet.
Kaupunkisuunnittelun koordinointia tehostettava
"5G tulee ensimmäiseksi nimenomaan osaksi tiivistä kaupunkitilaa: kaupunkikeskustoihin ja suuriin yleisötapahtumiin. Toisaalta myös satamat ja teollisuuslaitokset ovat potentiaalisia ultranopean viestintäverkon alueita", Sitowisen 5G-liiketoiminnan kehittämisestä vastaava palvelupäällikkö Anssi Savisalo kertoo.
Toinen lähestymistapa saattaa olla se, että lähdetään liikkeelle kodin laajakaistan käyttötarpeen mukaan. Nykyisin 4G-verkon ruuhkaisimmat paikat eivät ole kaupunkien keskustoissa, vaan esikaupunkialueilla ja kuntien keskustaajamissa, missä kodin 4G-laajakaistan käyttöä on paljon.
Nopeasti etenevä 5G vaatii kaupungeilta verkkojen suunnittelu- ja rakennusvaiheessa tiiviimpää yhteistyötä operaattoreiden kanssa kuin aiempi mobiiliteknologiasukupolvi. Tämä siksi, että 5G-teknologia vaatii hyvin paljon tiheämpää tukiasemaverkostoa kuin nykyisessä 4G-verkossa tarvitaan. Tukiasemiin täytyy myös rakentaa varmennetut valokuituyhteydet ja sähkönsyöttö.
5G-aikakaudella verkkosuunnittelussa on huomioitava paitsi perinteiset operaattorien liiketoiminnan parametrit, myös pitkäaikaiset julkiset kehittämissuunnitelmat. Näin 5G-verkkosuunnittelusta tulee myös julkisen infrastruktuurin kehittämissuunnittelua, jota on laadittava erittäin kauaskantoisesta näkökulmasta.
Tukiasemien luvitusta ja siihen vaadittavaa kaapelointia ei ole järkevää toteuttaa vanhaan tapaan erillisprojekteina, vaan muun infran rakentamisen ja kunnostamisen yhteydessä. Suunnitelmat ja sujuvat toimintatavat on valmisteltava hyvissä ajoin ja työtä on tehtävä ennakoiden.
"Kun vedetään sähkökaapeleita, uusitaan valaisinpylväitä, tehdään viemäritöitä ja katu on auki, vedetään samalla myös kuitu, jolloin kustannukset pysyvät hallinnassa. Kaupunki voi myös omaksua uusia rooleja esimerkiksi vuokraamalla katuinfraan kuuluvia lyhtypylväitä ja kaapelireittejä eri toimijoille", Savisalo sanoo.
Jos kaupunki aikoo vaihtaa katuvalot led-lamppuihin vuonna 2020, näille pylväille tehdään parannuksia seuraavan kerran ehkä 30 vuoden kuluttua. Mikäli operaattorit haluavat integroida valopylväisiin runkoliityntäyhteyskuidun, sopivat energianlähteet ja turvallisen kuoren verkon tietosoluille, tarvitaan jo varhaisessa vaiheessa avointa ja vuorovaikutteista yhteistyötä kaupunkien, kuntien, laitosten ja muiden sidosryhmien kanssa.
Teksti: Jari Peltoranta
Kuva: Comma Image Oy / Helsingin kaupungin kuvapankki
