Kategoria: Muut

Kuinka suuri on kotitaloutesi suurin tehonkäyttö?

Useimmat tietävät vuosikulutuksensa.
Mutta harva tietää, kuinka suuri teho kotona oikeasti tarvitaan.

Tämä on muuttumassa tärkeäksi, koska:

• tehopohjaiset maksut yleistyvät
• kuormien ohjaus lisääntyy
• kotitaloudet osallistuvat sähköjärjestelmään

👉 Yksi tunti voi ratkaista enemmän kuin koko kuukausi.

Yleinen oletus – ja miksi se menee pieleen

Moni ajattelee:

“Suurin teho tulee kovimmalla pakkasella.”

Analyysi osoittaa, että tämä ei useinkaan pidä paikkaansa.

Miten analyysi tehtiin

Data yhdistettiin kolmesta lähteestä:

• Datahub: kulutus (15 min + tunti)
• Home Assistant: hetkellinen teho
• Lämpötila: vuorokauden keskiarvo

Analyysissä:

• tunnistettiin huipputunnit
• arvioitiin syyt
• arvioitiin vältettävyys

⚠️ Poikkeus poistettiin:

24.11.2023 (ja seuraavan päivän ensimmäinen tunti),
koska sähköä käytettiin silloin tarkoituksella poikkeuksellisen paljon negatiivisen hinnan vuoksi.

Tulokset

Huipputehon jakauma

👉 Suurin osa huipuista on maltillisia
👉 mutta yksittäiset tilanteet nostavat tehon selvästi

Huipputunnit kellonajan mukaan

👉 Huiput painottuvat iltaan

Tämä on yksi tärkeimmistä havainnoista.

Teho vs lämpötila

👉 Kylmä nostaa peruskuormaa
👉 mutta suurimmat piikit eivät selity sillä

Mitä huipuissa oikeasti tapahtuu

Analyysin perusteella tyypillinen huippu syntyy, kun:

• sauna (~9 kW)
• muu kulutus (~2–3 kW)
• mahdollinen EV-lataus (~3,6 kW)

👉 yhteensä helposti yli 12–15 kW

Keskeinen havainto

Huipputeho syntyy samanaikaisuudesta – ei pelkästä lämmityksestä.

Vältettävissä olevat piikit

Merkittävä osa huipuista oli:

• lauhoilla keleillä
• ilta-aikaan
• ilman pakottavaa syytä

👉 nämä ovat optimoitavissa

🔹 Käytännössä tämä tarkoittaa:

• älä lataa autoa saunan aikana
• porrasta suuria kuormia
• käytä kuormarajaa

HEOMF-näkökulma

Tämä tukee suoraan HEOMF-ajattelua:

• ongelma ei ole datan puute
• vaan järjestelmän rakenne

👉 hyvä arkkitehtuuri poistaa tarpeen manuaaliselle optimoinnille

Mitä tästä seuraa

Tulevaisuudessa:

• tehomaksut korostuvat
• huipputeho vaikuttaa kustannuksiin
• kuormanhallinta yleistyy

👉 kotitaloudesta tulee aktiivinen toimija

Yhteenveto

Suurin säästöpotentiaali ei ole energiassa – vaan tehossa.

Suomessa on viime vuosina puhuttu paljon sähkön käytön optimoinnista.

Pörssisähkö, sähköautot, lämpöpumput ja aurinkosähkö ovat tehneet kotitalouksista aktiivisia toimijoita sähköjärjestelmässä. Samalla on syntynyt ajatus siitä, että kulutusta voidaan ohjata ja optimoida älykkäästi – säästää rahaa ja tasapainottaa verkkoa.

Teknologisesti tämä on jo mahdollista.

Silti käytännössä optimointi ei ole skaalautunut.

Ratkaisuja on, mutta ne ovat hajanaisia. Hyödyt ovat usein rajallisia. Ja ennen kaikkea: kokonaisuus ei toimi järjestelmätasolla.

Samanaikaisesti lainsäädäntö on kehittymässä. Tuore luonnos sähkömarkkinalain 65 b § muutoksesta pyrkii edistämään markkinapohjaista kuormanohjausta.

Suunta on oikea.

Mutta samalla se paljastaa jotain olennaista:

👉 ongelma ei ole teknologia eikä aikataulu – vaan arkkitehtuuri.

Optimointi toimii teoriassa – mutta ei käytännössä

Kotitalouden energian optimointi kuulostaa yksinkertaiselta:

• siirretään kulutusta halvoille tunneille
• hyödynnetään aurinkosähköä
• ajoitetaan sähköauton lataus
• säädetään lämmitystä

Ja yksittäisinä toimenpiteinä tämä toimii.

Mutta kun katsotaan kokonaisuutta, ongelmat alkavat näkyä.

Opinnäytetyössäni kotitalouksien sähkön optimoinnista havaittiin, että käytännössä optimointi jää usein:

• ajastuksiin
• yksittäisten laitteiden ohjaukseen
• yksinkertaiseen hintaseurantaan

Kokonaisoptimointi – eli koko energiajärjestelmän hallinta – puuttuu.

Tämä johtaa tilanteeseen, jossa:

• kuormia siirretään, mutta teho kasautuu
• energiatehokkuus voi heiketä
• käyttäjän kokemus huononee
• säästö jää pieneksi

👉 Yksittäisten kuormien optimointi ei ole sama asia kuin kokonaisuuden optimointi.

Todellinen ongelma: kustannus vs hyöty

Ehkä tärkein syy siihen, miksi optimointi ei skaalaudu, on tämä:

👉 kuluttajalle hyöty on usein liian pieni suhteessa kustannukseen

Tyypillinen tilanne:

• tarvitaan mittauksia
• ohjauslaitteita
• automaatiojärjestelmä
• integraatioita

Ja lopputulos:

• säästö muutamia kymmeniä tai satoja euroja vuodessa
• järjestelmä vaatii ylläpitoa
• käyttäjän pitää ymmärtää kokonaisuus

Tämä ei skaalaudu miljooniin kotitalouksiin.

Samaan aikaan suurin hyöty ei synny edes yksittäiselle kuluttajalle – vaan sähköjärjestelmälle:

• kuormien tasapainotus
• verkon kuormituksen hallinta
• reservimarkkinat
• investointitarpeen pienentyminen

👉 hyöty syntyy järjestelmätasolla, mutta kustannus on kotitaloudella

Tämä on rakenteellinen ongelma.

Nykyinen malli: hajautettu ja yhteensopimaton

Tällä hetkellä kotitalouksien energianhallinta rakentuu usein näin:

• sähkömittari mittaa
• yksi järjestelmä ohjaa lämmitystä
• toinen ohjaa sähköautoa
• kolmas seuraa hintaa
• neljäs optimoi aurinkosähköä

Näiden välillä ei ole yhteistä tietomallia eikä yhteistä ohjauslogiikkaa.

Seurauksena:

• järjestelmät eivät tiedä toisistaan
• ohjaukset voivat olla ristiriidassa
• kokonaistehoa ei hallita
• optimointi jää osaoptimoinniksi

Lakiluonnos: oikea suunta, mutta vasta ensimmäinen vaihe

Sähkömarkkinalain 65 b § muutosta koskeva lakiluonnos pyrkii mahdollistamaan markkinapohjaisen kuormanohjauksen.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että:

• ulkopuolinen toimija voi ohjata kuormaa
• ohjaus kulkee Datahubin kautta
• mittarin kuormanohjausrelettä voidaan käyttää ohjaukseen

Tämä on tärkeä askel.

Se rakentaa:

• yhteisen ohjauskanavan
• markkinapohjaisen mallin
• teknisen perustan

Ja tärkeä huomio:

👉 tämä tehdään pitkälti nykyisen mittarikannan päälle

Mittareissa on jo:

• mittaus
• etäyhteys
• ja usein releohjaus

Eli infrastruktuuri on osittain olemassa.

Mutta samalla jää keskeinen rajoite

👉 ohjaus kohdistuu yksittäisiin kuormiin – ei kokonaisuuteen

Tämä tarkoittaa, että:

• järjestelmä ei tiedä koko talon tilaa
• kuormien välistä koordinointia ei ole
• joustokapasiteettia ei kuvata kokonaisuutena

Toisin sanoen:

👉 rakennetaan ohjauskanava – mutta ei vielä määritellä, mitä sillä pitäisi ohjata

Sähkömittari energiahubina

Luontevin kehityssuunta on laajentaa mittarin roolia:

👉 pelkästä mittauksesta ja releestä
👉 kohti vakioitua energianhallinnan rajapintaa

Toisin sanoen:

👉 sähkömittari → energiahubi

Tämä ei tarkoita, että mittari tekee kaiken.

Vaan että se toimii:

• yhteisenä rajapintana
• luotettavana tiedonlähteenä
• hallittuna ohjauskanavana

Mitä tämä mahdollistaisi

1. Yhteinen rajapinta

Kaikki kulkisi saman alustan kautta:

• mittausdata
• ohjaus
• lisälaitteet
• ulkopuoliset palvelut

2. Yksi totuus kokonaistehosta

• tiedetään paljonko talo kuluttaa
• tiedetään paljonko voidaan säätää
• vältetään tehopiikit

3. Siirtymä ON/OFF-ohjauksesta joustokapasiteettiin

Ei enää pelkkä:

👉 päälle / pois

Vaan:

• paljonko voidaan säätää
• kuinka nopeasti
• millä ehdoilla

👉 tämä on täysin eri taso

4. Markkina voi skaalautua

Kun perusinfra on olemassa:

• palveluntarjoajat voivat rakentaa ratkaisuja
• kuluttajan ei tarvitse investoida kaikkea itse
• kustannus jakautuu

Kuka tämän maksaa?

Tämä on keskeinen kysymys.

Realistinen vastaus on:

👉 verkkoyhtiöt ja sähköjärjestelmä kokonaisuutena

Mutta ei irrallisena investointina.

Vaan:

👉 osana mittarien uusimista

Mittarit vaihdetaan joka tapauksessa.

Jos samalla rakennetaan:

• rajapinnat
• tiedonsiirto
• laajennettavuus

lisäkustannus on hallittavissa.

Kuluttaja on silti keskiössä

Vaikka suurin hyöty syntyy järjestelmätasolla, kuluttaja ratkaisee onnistumisen.

Siksi:

• ohjauksen pitää olla läpinäkyvää
• vaikutusten ennakoitavia
• hyötyjen todellisia

Kuluttajalle tämä tarkoittaa:

• vähemmän säätöä
• vähemmän laitteita
• parempi käyttömukavuus

Entä riskit?

Keskeisiä huolia ovat:

• tietoturva
• yksityisyys
• keskitetty valta
• toimittajariippuvuus

Mutta nämä eivät ole uusia.

Jo nyt:

• kulutusdata on keskitetty
• ohjausta on tehty vuosikymmeniä

👉 kysymys ei ole, tehdäänkö tämä – vaan miten

Vikasietoisuus on pakollinen

Yksi kriittinen periaate:

👉 laitteiden pitää toimia myös ilman keskitettyä ohjausta

Paras malli on:

👉 energiahubi + paikallinen äly + ulkoinen optimointi

Minimi vs maksimi

Minimi (nykyinen laki):

mittari + rele + rajapinta

Maksimi (tulevaisuus):

energiahubi
joustokapasiteetin hallinta
kokonaisoptimointi

Tämä on seuraava looginen askel

Nykyinen lakiluonnos ei ole väärä.

👉 se on ensimmäinen vaihe

Mutta seuraava askel on väistämätön.

Koska:

• sähköautot lisääntyvät
• aurinkosähkö kasvaa
• akustot yleistyvät
• tehomaksut tulevat

👉 ja kaikki tämä vaatii kokonaisuuden hallintaa

Lopuksi

Kotitalouksien energian optimointi ei skaalaudu, koska:

• kustannus on väärässä paikassa
• arkkitehtuuri on hajautunut
• ohjaus tapahtuu väärällä tasolla

Ratkaisu ei ole lisää laitteita.

👉 ratkaisu on yhteinen, vakioitu energianhallinnan alusta

Ja se voi hyvinkin alkaa paikasta, joka on jo olemassa:

👉 sähkömittarista.

Aurinkopaneelit.
Kotiakku.
Reservimarkkina.

Nämä kolme esitetään usein yhtenä kokonaisuutena, jota kutsutaan optimoinniksi.

Mutta todellisuudessa näin ei ole.

Ne ovat komponentteja.
Optimointi syntyy vasta niiden välisestä logiikasta.

Tämä artikkeli perustuu tuoreeseen dataan, ja sen viesti on yksinkertainen:

Aurinko + akku + reservi voi olla hyvä yhdistelmä – mutta se ei vielä ole optimointia.

Miksi tämä piti päivittää

Aiempi ymmärrys reservimarkkinasta oli monella tasolla liian yksinkertainen.

Nyt käytössä on:

• Fingridin vuosimarkkinadata 2022–2026
• Tuntimarkkinadata 2025–2026 (käytännön toteuma)

Ja näiden yhdistelmä kertoo yhden tärkeän asian:

Reservimarkkina ei ole vakaa tulovirta – vaan muuttuva ja kilpailtu markkina.

Lisäksi:

• Vuosimarkkina ≠ tuntimarkkina
• Kotitalous osallistuu käytännössä tuntimarkkinaan aggregaattorin kautta

Reservi ei ole “lisäominaisuus”

Markkinointi antaa kuvan, että akku + reservi = helppo lisätulo.

Tekninen todellisuus:

Reserviin osallistuminen tarkoittaa:

• minimitehovaatimuksia
• vasteaikoja
• saatavuusvaatimuksia
• testauksia
• sopimusvastuita

Kotitalousakku (esim. 10 kW):

• = 0,01 MW
• ei voi osallistua yksin

→ aina osa aggregaattoria

Tämä muuttaa koko asetelman:

Et enää arvioi pelkkää akkua – vaan koko markkinaketjua.

Vuosimarkkina näyttää suunnan – mutta ei tuottoa

Fingridin vuosidata kertoo rakenteesta:

• FCR-N nousi 2022–2024
• 2026 → ei hankintaa vuosimarkkinalta
• FCR-D alas → selkeä lasku

Jo tästä näkee:

“Hinnat nousevat” tai “hinnat laskevat” ei riitä analyysiksi.

Reservimarkkina muuttuu rakenteellisesti.

Tuntimarkkina – missä kotitalous oikeasti toimii

Kun katsotaan tuntitasoa (2025 vs 2026):

• FCR-N: ~18 → ~9 €/MW
• FCR-D ylös: ~11,6 → ~3,7 €/MW
• FCR-D alas: ~10,8 → ~2,7 €/MW

→ laskua jopa 50–75 %

Mutta tärkeämpää:

• 2025: paljon korkeita piikkejä
• 2026: selvästi tasaisempi ja matalampi

Tämä kertoo:

Markkina on kiristynyt ja kilpailu kasvanut.

Keskiarvo ei kerro tuottoa

Tämä on yksi suurimmista väärinkäsityksistä.

Reservissä tuotto ei synny keskiarvosta, vaan:

• piikeistä
• ajoituksesta
• hyväksytyistä tarjouksista

Esimerkki:

• FCR-D ylös 2025 max: 341,9 €/MW
• keskiarvo: 11,57 €/MW

→ suuri ero

Vuonna 2026:

• max: 44,76 €/MW
• keskiarvo: 3,72 €/MW

→ piikit katosivat

Johtopäätös:

Harvat korkeat hinnat eivät tee markkinasta kannattavaa.

Akku ei ole “ilmainen reservikone”

Reservi ei ole pelkkä kapasiteettitulo.

Mukana tulee:

• energiahäviöt
• tasevaikutukset
• ohjaus ulkopuolelta
• sopimusmalli

Merkittävä muutos:

• 10.2.2025 alkaen energiakäsittely muuttui
• kustannuksia siirtyy reservitoimittajalle

Käytännössä:

Nettotuotto riippuu sopimuksesta – ei markkinahinnasta.

Mitä tämä tarkoittaa kotitalousakulle

Tämän datan perusteella:

Akku kannattaa perustella:

• oman kulutuksen optimoinnilla
• tehopiikkien hallinnalla
• varautumisella
• järjestelmän ohjattavuudella

Reservi:

• voi tuoda lisätuloa
• mutta ei ole vakaa perusta

Jos investointi perustuu reserviin, kysy aina:

• mikä data oletusten takana on
• miten tulonjako toimii
• mikä on floor-hinta
• miten energiamaksut käsitellään
• kuka ohjaa akkua

Ja tärkein:

Ohjaatko sinä järjestelmää – vai ohjataanko sinua?

Optimointi alkaa arkkitehtuurista

Tämä liittyy suoraan HEOMF-ajatteluun.

Optimointi ei ole:

• yksittäinen laite
• yksittäinen markkina
• yksittäinen algoritmi

Optimointi on:

• data
• ohjaus
• sopimus
• markkina
• fyysinen järjestelmä

→ yhtenä kokonaisuutena

Lopullinen johtopäätös

Aurinko + akku on hyvä alku.
Reservi voi olla järkevä lisä.

Mutta:

Optimointi ei synny komponenttilistasta.

Se syntyy siitä, että:

• ymmärrät markkinan
• hallitset ohjauksen
• tunnet sopimuksen
• ja rakennat järjestelmän kokonaisuutena

Yksi kysymys joka ratkaisee kaiken

Kun joku myy sinulle “optimointia”, kysy tämä:

Miten tämä toimii silloin, kun markkina muuttuu?

Jos vastaus ei ole selkeä,
sinulle ei myydä optimointia.

Kotitalouksien energian optimointi on noussut viime vuosina nopeasti esiin. Taustalla on useita samanaikaisia muutoksia energiajärjestelmässä:

• pörssisähkön yleistyminen
• aurinkosähkön nopea kasvu
• sähköautojen lataus
• kotiautomaatio ja IoT-järjestelmät

Yhä useammasta kotitaloudesta on tullut pieni energiajärjestelmä, jossa yhdistyvät energiankulutus, energiantuotanto ja energian varastointi.

Samalla myös tutkimus kotitalouksien energian optimoinnista on kasvanut nopeasti. Demand response -ratkaisut, kotitalouksien energianhallintajärjestelmät (HEMS) sekä energy hub -mallit ovat aktiivisia tutkimusalueita.

Kun tätä tutkimuskenttää tarkastelee kokonaisuutena, esiin nousee kuitenkin kiinnostava havainto: suuri osa tutkimuksesta keskittyy optimointialgoritmeihin ja yksittäisten laitteiden ohjaukseen, kun taas kotitalouden energiajärjestelmän kokonaisarkkitehtuuriin on kiinnitetty vähemmän huomiota.

Tämä herättää keskeisen kysymyksen:

onko energian optimointi kaikille kotitalouksille yhtä relevanttia – vai riippuuko sen hyöty kotitalouden energiajärjestelmän rakenteesta?

Kotitalouksien energian optimointia koskeva tutkimus

Kotitalouksien energian optimointia koskeva tutkimus voidaan karkeasti jakaa kolmeen päälinjaan.

Demand response

Demand response -tutkimus tarkastelee sähkönkulutuksen siirtämistä ajankohtiin, jolloin sähkö on halvempaa tai sähköjärjestelmä on vähemmän kuormittunut.

Tyypillisiä joustavia kuormia ovat esimerkiksi:

• sähkölämmitys
• lämminvesivaraajat
• sähköauton lataus

Monissa tutkimuksissa kulutuksen ajoituksella saavutetaan noin 5–20 % kustannussäästöjä joustavasta kuormasta. Demand response toimii siis hyvin yksittäisten kuormien optimointiin, mutta tutkimus keskittyy usein tiettyyn laitteeseen tai kuormaan, ei koko kotitalouden energiajärjestelmään.

Aurinkosähkö ja kotitalousakut

Toinen merkittävä tutkimusalue liittyy aurinkosähkön ja kotitalousakkujen optimointiin.

Tutkimuksissa tarkastellaan esimerkiksi:

• aurinkosähkön omakulutuksen maksimointia
• akkujen lataus- ja purkustrategioita
• sähköautojen käyttöä energian varastona

Optimointi tehdään usein matemaattisilla malleilla, jotka minimoivat energiakustannuksen tai maksimoivat aurinkosähkön hyödyntämisen.

Haasteena on kuitenkin se, että monet tutkimukset perustuvat simuloituun dataan ja ideaalisiin ohjausmahdollisuuksiin. Todellisissa kotitalouksissa järjestelmät ovat usein huomattavasti monimutkaisempia ja laitteet toimivat eri valmistajien järjestelmissä.

HEMS-järjestelmät

Kolmas tutkimuslinja liittyy kotitalouksien energianhallintajärjestelmiin (Home Energy Management System, HEMS).

HEMS-tutkimus tarkastelee esimerkiksi:

• mittausjärjestelmiä
• IoT-laitteita
• kommunikaatioprotokollia
• optimointialgoritmeja

Tyypillinen HEMS-arkkitehtuuri sisältää useita kerroksia:

• mittauskerros
• kommunikaatiokerros
• ohjauskerros
• sovelluskerros

Nämä tutkimukset keskittyvät usein IT-arkkitehtuuriin ja ohjausalgoritmeihin, eivät niinkään kotitalouden energiajärjestelmän kokonaisuuteen.

Optimointi nähdään usein algoritmiongelmana

Kun näitä tutkimuslinjoja tarkastellaan yhdessä, niissä esiintyy usein yhteinen lähtökohta: energian optimointi nähdään ennen kaikkea algoritmisena optimointiongelmana.

Tutkimusasetelma näyttää usein tältä:

input
→ sähkön hinta
→ säädata

algoritmi
→ optimointimalli

output
→ kulutuksen ajoitus

Tämä lähestymistapa toimii hyvin tutkimusympäristössä. Todellisissa kotitalouksissa energiajärjestelmät ovat kuitenkin usein monimutkaisempia kuin yksittäinen optimointimalli olettaa.

Kotitalous energiajärjestelmänä

Monessa kotitaloudessa on jo useita energiakomponentteja:

• lämpöpumppu
• aurinkopaneelit
• sähköauto
• kotitalousakku
• lämminvesivaraaja

Lisäksi järjestelmään kuuluu usein:

• mittausjärjestelmiä
• automaatiota
• pilvipalveluja
• käyttöliittymiä

Jos nämä toimivat erillisinä järjestelminä, syntyy helposti tilanne, jossa jokainen laite optimoi omaa toimintaansa itsenäisesti.

Esimerkiksi:

• sähköauton laturi optimoi latauksen
• lämpöpumppu optimoi lämmityksen
• akku optimoi latauksen
• invertteri optimoi tuotannon

Mutta järjestelmät eivät välttämättä kommunikoi keskenään.

Tällöin syntyy tilanne, jossa tapahtuu paikallista optimointia ilman järjestelmätason optimointia.

Kohti järjestelmätason tarkastelua

Energy hub -tutkimus on yksi askel kohti järjestelmätason tarkastelua. Energy hub -malleissa yhdistetään esimerkiksi:

• sähkö
• lämpö
• energiavarastot
• energiantuotanto

Näissä malleissa kotitaloutta tarkastellaan useiden energiavirtojen kokonaisuutena.

Silti myös näissä tutkimuksissa fokus on usein edelleen optimointialgoritmeissa, ei kotitalouden energiajärjestelmän rakenteessa tai kehityspolussa.

HEOMF – kotitalouksien energian optimoinnin kypsyysmalli

Kotitalouksien energiajärjestelmiä voidaan tarkastella myös kypsyysmallin (maturity model) näkökulmasta.

Kypsyysmallit kuvaavat järjestelmien kehityspolkuja yksinkertaisista ratkaisuista kohti kehittyneempiä ja integroidumpia toimintatapoja. Samantyyppisiä malleja on käytetty esimerkiksi ohjelmistokehityksessä, digitalisaatiossa ja teollisuuden automaatiossa.

Tätä näkökulmaa soveltamalla voidaan tarkastella myös kotitalouksien energiajärjestelmiä.

Home Energy Optimization Maturity Framework (HEOMF) kuvaa kotitalouksien energian optimoinnin kehityspolkua viiden kypsyystason kautta.

HEOMF-taso	Kuvaus
Taso 0	Ei optimointia. Energiankäyttö on pääosin staattista ja perustuu laitteiden paikalliseen säätöön.
Taso 1	Manuaalinen tai yksinkertainen ajastus, usein sähkön hinnan mukaan. Käyttäjä siirtää kulutusta esimerkiksi halvemmille tunneille.
Taso 2	Mitattu ja ohjattava energiajärjestelmä. Kotitaloudessa on mittaus, perusautomaatio ja rajattuja ohjausmahdollisuuksia yksittäisiin laitteisiin.
Taso 3	Orkestroitu järjestelmäoptimointi. Useita energiakomponentteja ohjataan koordinoidusti ennusteiden, rajoitteiden ja tavoitteiden perusteella.
Taso 4	Markkina- ja verkko-osallistuva kotitalous. Kotitalous voi osallistua joustomarkkinoille esimerkiksi aggregaation, reservipalvelujen tai V2G-ratkaisujen kautta.

HEOMF kuvaa sitä, kuinka kotitalouksien kyky optimoida energiankäyttöä kasvaa energiajärjestelmän monimutkaistuessa ja integraation lisääntyessä.

HEOMF ja kotitalouksien erilaisuus

HEOMF auttaa tarkastelemaan myös sitä, kuinka erilaiset kotitaloudet sijoittuvat energian optimoinnin näkökulmasta eri tasoille.

Esimerkiksi:

Kotitaloustyyppi	Tyypillinen HEOMF-taso
kerrostalo ilman merkittäviä sähkökuormia	0
kaukolämpötalo	0–1
sähkölämmitys	1–2
lämpöpumppu + sähköauto	2–3
aurinkosähkö + akku + sähköauto	3–4

Monille kotitalouksille taso 0 tai 1 voi olla täysin riittävä. Jos kotitaloudessa ei ole merkittäviä joustavia kuormia tai energiavarastoja, optimoinnin potentiaali voi olla rajallinen.

Tällöin energian optimointi voi lisätä järjestelmän monimutkaisuutta enemmän kuin se tuottaa todellista hyötyä.

HEOMF kehityspolkuna

HEOMF voidaan nähdä kotitalouksien energiajärjestelmien kehityspolkuna.

Kotitaloudet siirtyvät tasolta toiselle yleensä teknologisten investointien kautta, kuten:

• lämpöpumpun käyttöönotto
• aurinkosähköjärjestelmä
• sähköauto
• kotitalousakku
• energianhallintajärjestelmä

Jokainen uusi komponentti lisää energiajärjestelmän joustoa mutta samalla myös järjestelmän monimutkaisuutta.

Tässä vaiheessa optimointi muuttuu vähitellen yksittäisten laitteiden ohjauksesta järjestelmätason orkestroinniksi.

Kotitalous osana energiajärjestelmää

Korkeimmilla kypsyystasoilla kotitaloudet voivat toimia aktiivisina osina energiajärjestelmää.

Kotitalous voi esimerkiksi:

• tarjota joustoa sähköjärjestelmälle
• osallistua reservimarkkinoille aggregaation kautta
• toimia energiavarastona sähköauton tai kotitalousakun avulla

Tällöin kotitaloudesta tulee osa hajautettua energiajärjestelmää.

Lopuksi: ehkä tärkein kysymys

Kun energian optimoinnista puhutaan, keskustelu keskittyy usein siihen, miten optimointi tehdään.

Ehkä vielä tärkeämpi kysymys on kuitenkin:

kannattaako optimointia tehdä ollenkaan.

Jos optimointia tehdään kotitalouksissa, joissa siitä on vain vähän hyötyä, syntyy helposti turhaa monimutkaisuutta.

Jos taas optimointi kohdistuu kotitalouksiin, joissa on paljon joustoa – kuten sähköautoja, lämpöpumppuja ja aurinkosähköä – vaikutus voi olla merkittävä.

HEOMF:n keskeinen ajatus on yksinkertainen:

kaikkien ei tarvitse optimoida kaikkea.

Mutta niissä kotitalouksissa, joissa energiajärjestelmä monimutkaistuu, optimointi muuttuu väistämättä yksittäisten laitteiden ohjauksesta koko energiajärjestelmän orkestroinniksi.

Ja juuri siellä seuraavat suuret kehitysaskeleet todennäköisesti tapahtuvat.

Vielä muutama vuosi sitten sähkön käyttö oli kotitalouksille lähes näkymätöntä.

Sähkösopimus oli usein kiinteähintainen.
Sähköä käytettiin silloin kun sitä tarvittiin.
Lasku tuli kerran kuukaudessa.

Harva tiesi sähkön tuntihintaa.
Eikä sillä oikeastaan ollut merkitystäkään.

Pesukone käynnistettiin kun pyykkiä oli tarpeeksi.
Lämminvesivaraaja lämmitti vettä automaattisesti.
Lämmitys toimi termostaateilla.

Sähkön käyttö ei ollut optimointitehtävä.

Se oli infrastruktuuri.

Pörssisähkö muutti arkea

Viime vuosina sähkön hinnoittelussa tapahtui merkittävä muutos.

Pörssisähkösopimukset yleistyivät nopeasti ja sähkön hinta alkoi vaihdella tunneittain.

Samalla monien kotitalouksien arkeen tuli uusi ilmiö: sähkön hinnan seuraaminen.

Käytännössä tämä näkyy esimerkiksi näin:

• seuraavan päivän hinnat tarkistetaan sovelluksesta
• pesukone ja astianpesukone siirretään halvoille tunneille
• sähköauton lataus ajoitetaan yöhön
• lämminvesivaraajan lämmitystä siirretään halvemmille tunneille
• lämmitystä säädetään hinnan mukaan

Usein kyse on merkittävistä kuormista.

Esimerkiksi:

• sähköauton lataus: 7–11 kW
• lämminvesivaraaja: 2–3 kW
• sähkölämmitys: useita kilowatteja

Kun näitä kuormia siirretään halvemmille tunneille, vaikutus sähkölaskuun voi olla merkittävä.

Optimointi on siis tullut osaksi arkea.

Mutta samalla syntyy tärkeä kysymys.

Pitäisikö sen olla sitä?

Kuinka paljon aikaa optimointi oikeasti vie

Opinnäytetyössäni Kotitalouksien osallistuminen sähkönkulutuksen säätöön tarkasteltiin myös sitä, kuinka paljon aikaa kotitaloudet käyttävät sähkön optimointiin päivittäin.

Tulokset olivat mielenkiintoisia.

Suurin osa optimointia tekevistä kotitalouksista käyttää siihen vain vähän aikaa:

• noin 59 % käyttää 1–5 minuuttia päivässä
• noin 17 % käyttää 6–10 minuuttia
• osa käyttää enemmän
• ja pieni osa ei käytä lainkaan aikaa

Käytännössä tämä voi tarkoittaa esimerkiksi:

• sähkön hintojen tarkistamista
• auton latauksen siirtämistä
• lämminvesivaraajan ajastuksen muuttamista

Yksittäinen toimenpide vie vain hetken.

Mutta kun se toistuu lähes päivittäin, siitä tulee uusi rutiini.

Optimoinnin tavoite ei kuitenkaan ole käyttää aikaa seuraamiseen.

Sen tavoite on vähentää siihen käytettyä aikaa.

Optimoinnin paradoksi

Kun energiajärjestelmät muuttuvat monimutkaisemmiksi, optimointi helposti siirtyy käyttäjälle.

Kotitaloudesta tulee eräänlainen pienimuotoinen energianhallinnan operaattori.

Arjessa tämä voi tarkoittaa esimerkiksi sitä, että käyttäjä:

• tarkistaa sähkön hinnan seuraavalle päivälle
• siirtää auton latauksen halvoille tunneille
• säätää lämmitystä
• optimoi kulutusta tuntitasolla

Lyhyellä aikavälillä tämä toimii.

Mutta pitkällä aikavälillä se ei ole kestävä ratkaisu.

Sähköjärjestelmä ei voi perustua siihen, että miljoonat kotitaloudet tekevät päivittäin manuaalista optimointia.

Ratkaisun täytyy olla järjestelmätasolla.

HEOMF – optimoinnin kypsyystasot

Tätä ajatusta varten kehitin HEOMF-mallin (Home Energy Optimization Maturity Framework).

Se kuvaa kotitalouksien energiajärjestelmien kypsyyttä viidellä tasolla.

Taso 0 – ei optimointia
Sähköä käytetään ilman hinnan huomiointia.

Taso 1 – ajastus
Yksittäisiä laitteita ajastetaan halvemmille tunneille.

Taso 2 – mitattu ja ohjattava järjestelmä
Kulutusta mitataan ja ohjataan automaation avulla.

Taso 3 – orkestroitu optimointi
Useita energiakomponentteja optimoidaan yhdessä:
lämmitys, sähköauto, aurinkosähkö ja akku.

Taso 4 – markkinaosallistuminen
Kotitalous osallistuu aktiivisesti sähkömarkkinoiden joustoihin.

Keskeinen havainto on tämä:

mitä korkeampi kypsyystaso, sitä vähemmän käyttäjän tarvitsee käyttää aikaa optimointiin.

Miltä hyvä optimointijärjestelmä näyttää

Kun energiajärjestelmä on suunniteltu hyvin, optimointi ei ole päivittäinen tehtävä.

Se on järjestelmän ominaisuus.

Tällaisessa järjestelmässä:

• sähkön hinnat luetaan automaattisesti
• sääennusteet huomioidaan
• lämmitys optimoidaan automaattisesti
• sähköauton lataus ajoitetaan
• aurinkosähkön tuotanto hyödynnetään

Käyttäjän ei tarvitse tehdä näitä päätöksiä.

Järjestelmä tekee ne itse.

Arkkitehtuuri ratkaisee

Toimiva optimointi ei synny yksittäisestä laitteesta tai sovelluksesta.

Se vaatii arkkitehtuurin, jossa kolme asiaa toimivat yhdessä:

mittaus

Kotitalouden energiavirrat täytyy mitata riittävällä tarkkuudella.

ohjaus

Merkittävät kuormat täytyy pystyä ohjaamaan.

orkestrointi

Järjestelmän täytyy pystyä optimoimaan useita kuormia samanaikaisesti.

Esimerkiksi:

• lämmitys
• käyttövesi
• sähköauton lataus
• aurinkosähkö
• akusto

Kun nämä toimivat yhdessä, optimointi voidaan automatisoida.

Paras energiajärjestelmä on näkymätön

Kun optimointi toimii hyvin, sitä ei tarvitse ajatella.

Järjestelmä:

• seuraa sähkön hintoja
• huomioi sääennusteet
• optimoi kulutusta
• pitää asumismukavuuden kunnossa

Kaikki tämä tapahtuu automaattisesti.

Käyttäjän ei tarvitse tarkistaa sähkön hintaa joka päivä.

Arki voi olla yhtä helppoa kuin ennen pörssisähköä.

Mutta energiajärjestelmä toimii silti paljon tehokkaammin.

Optimoinnin tulevaisuus

Kotitalouksista on tulossa pieniä energiakeskuksia.

Sähköautot, aurinkosähkö, lämpöpumput ja akustot muuttavat energiajärjestelmää nopeasti.

Tämä lisää optimoinnin mahdollisuuksia.

Mutta samalla on tärkeää muistaa yksi asia.

Optimointi ei saa olla uusi kotityö.

Paras ratkaisu ei ole se, että kotitaloudet käyttävät enemmän aikaa energian hallintaan.

Paras ratkaisu on rakentaa järjestelmiä, joissa optimointi tapahtuu automaattisesti.

Silloin energian käyttö voi olla taas yhtä helppoa kuin ennen.