Kaukolämpötuotannon isot muutokset ovat osuneet Kurpan työvuosiin. Niistä varttisähkö, jossa sähkön hinta voi vaihdella vartin välein, on yksi suurimmista. Vaihtelut voivat olla rajuja ja ennakoimattomia. Kahdentoista tunnin työvuoron aikana muutoksia on tullut enimmillään neljäkymmentä.

”Sähkön hinta voi pompata aamulla vaikka 100 euroa per megawatti. Jos lämpöä silloin tehdään sähkökattilalla, pitää löytää toinen tapa tehdä lämpöä. Jos akut eivät riitä, pitää varsinkin talvella alkaa käyttää polttoon perustuvaa tuotantoa”, Kurppa kertoo.

Polttamisella hän viittaa kaasun, pellettien ja hakkeen polttoon.

Suomenojalta ohjataan Espoon, Kauniaisten ja Kirkkonummen kaukolämmön tuotantoa. Kurppa operoi Suomenojan laitoksen tuotannon lisäksi Fortumin Espoossa sijaitsevia sähkökattiloita, lämpöpumppuja ja kaukolämpöakkuja.

Valvomossa paljon vartijana

Valmet toimittaa Suomenojalle syksyllä 2026 Valmet DNA -automaatiojärjestelmään integroitavan Energy Balance Optimizer -ohjelmiston. Sen pitäisi helpottaa Kurpan työtä tilanteissa, joissa sähkön eri laitosten toimintaa pitää säätää nopeassa tahdissa, kun sähkön hinta heittelee.

”Kun yöllä kolmen ja neljän välillä tulee ilmoitus sähkön hinnanmuutoksesta, voi olla vain muutama minuutti aikaa reagoida. Jos näihin ei reagoi, niin perästä kuuluu”, Kurppa sanoo.

Yli tuhannen kilometrin pituisen kaukolämpöverkon varrella on tuhansia kotitalouksia, joiden lämmitys on Kurpan hyppysissä. Työn vastuu ei häntä rasita, mutta onnistumiset tuottavat iloa.

”Tärkeintä on, että on hyvät työkaverit, joilta saa tiukassa paikassa apua ja henkistä tukea”, Kurppa sanoo.

Yhä suurempi osa kaukolämmön tuotannosta perustuu sähköiseen tuotantoon, kuten sähkökattiloihin ja lämpöpumppuihin. Sähkön hinta vaikuttaa siten siihen, milloin varsinkin sähkökattiloita kannattaa käyttää kaukolämmön tuotannossa.

”Sähkön hinnanvaihteluiden sovittaminen yhteen kaukolämmön kysynnän kanssa on yksi haastavimmista tehtävistämme”, Fortumin Espoon alueen automaatiojärjestelmän kehittämisestä vastaava Lauri Lötjönen sanoo.

Kaukolämmön kysynnän ennustaminen on huomattavasti varmempaa kuin sähkön hinnan. Sähköllä tuotettua lämpöä kannattaa tuottaa aina silloin, kun sähkö on edullista, riippumatta kaukolämmön kysynnästä. Tällöin lämpöä varastoidaan valtava lieriön näköisiin kaukolämpöakkuihin.

Sellainen tulee vastaan Fortumin Suomenojan tuotantolaitoksen pihalla. Näemme sen, kun Lötjönen opastaa minua kohti laitosta, jossa siirretään lämpöpumpuilla Espoon Blominmäen jätevedenpuhdistamon poistovedestä lämpöä kaukolämpöjärjestelmään.

Laitos, jossa hyödynnetään jätevedenpuhdistamon puhdistettua vettä, on oiva esimerkki siitä, miten hukkalämpöä hyödynnetään modernissa energiantuotannossa. Heinäkuussa noin 18-asteisesta tulovedestä siirretään lämmönvaihtimella energiaa kaukolämpöjärjestelmään niin, että mereen päätyvä vesi on noin 14-asteista. Napattu lämpö nostaa lämpöpumpussa noin 50-asteisen kaukolämmön paluuveden lämpötilan noin 80 asteeseen.

”Kesällä tämä riittää. Talvella, kun on alle viisi astetta pakkasta, kaukolämmön menoveden pitää olla yli 100-asteista. Tällöin sekoitamme eri laitosyksiköiden vesiä optimaalisesti niin, että kaukolämpöverkostoon saadaan halutun lämpöistä vettä.”

Ennen maksimoitiin tuotantoa, nyt laitoksen on joustetteva

Energiayhtiöiden rooli on muuttunut rajusti: ne olivat ennen sähkön ja lämmön tuottajia, nyt myös sähkön kuluttajia. Tämä on merkinnyt suuria muutoksia myös automaatiojärjestelmätoimittajille, joiden pitää huomioida järjestelmäkehityksessään sähkömarkkinan muutos. Tämä maali liikkuu jatkuvasti.

Laitosten operaattoreilla oli aiemmin ohjattavinaan yksittäisiä laitoksia, nyt on usein runsaasti pieniä laitoksia. Sähkömarkkina on muuttunut samalla tunnin jaksosta 15 minuutin jaksoon. Sähkön tukkumarkkinoiden lisäksi markkinoilla on useita reservimarkkinoita, joiden muutoksia on seurattava.

Optimaalinen toiminta vaatii dataa automaatiojärjestelmään. Tarvitaan ennusteita sähkön hinnasta, reservimarkkinoista, ulkolämpötiloista, kaukolämmön kulutuksesta ja hukkalämpöjen syntymisestä. Pitää olla tietoa laitosten käytettävyydestä ja kaukolämpöverkon tilasta.

Kaukolämpöakkujen ja lämpövarastojen hallinta on keskeistä. Tuotantosuunnittelun ohjelmiston pitää laskea tarjoukset eri kaupankäyntialustoille. Automaattiset säädöt ohjaavat prosesseja markkinatarpeiden mukaisesti.

”Operaattorilla olisi valtava työ, jos kaikki muuttujat pitäisi huomioida manuaalisella ohjauksella. Automaatioastetta pitää nostaa jatkuvasti, jotta koko paletti voidaan hallita optimaalisesti”, Jyri Kaivosoja sanoo. Hän vastaa Valmetilla energiateollisuuden optimointi ja tuotannonhallintaratkaisuista.

Hetkellisen tilanteen seuraamisesta on kyettävä siirtymään luotettavaan ennustamiseen siitä, miten sähkömarkkinoilla kannattaa toimia esimerkiksi seuraavan 24 tunnin aikana. Energialaitoksilta vaaditaan toimintatavan muutosta jatkuvasti muuttuvassa sähkömarkkinassa. Tilannekuva muuttuu jatkuvasti.

”Ennen myimme tuotannon maksimointia. Nyt myymme joustokyvykkyyttä. Mitä enemmän laitos joustaa, sitä enemmän se tuottaa asiakkaallemme”, Teijo Salonpää toteaa heti kärkeen. Hän on Valmet Automationin Energia- ja Prosessiteollisuuden optimointi- ja tuotannonhallintaratkaisuiden myynnistä vastaava Senior Sales Manager ja työskennellyt niiden parissa yli 20 vuotta.

Lämpöakuilla hallitaan energiatase

Lämmön tarve on suhteellisen helposti ennustettava asia. Vuodenaika, viikonpäivä, juhlapäivät ja vuorokaudenaika vaikuttavat siihen. Sähkön hinta voi heitellä voimakkaasti tuulivoiman hankalan ennustettavuuden vuoksi, eikä se ole samassa tahdissa lämmön kysynnän kanssa.

”Tehtävämme on kytkeä lämmöntuotanto irti sähkön kulutuksestamme. Tämä onnistuu, kun ajamme halvan sähkön aikana sähkökattiloita kovaa ja varastoimme lämmön lämpöakkuihin. Kalliin sähkön aikana puramme akuista lämmön asiakkaille. Kun tässä onnistumme, autamme myös Suomen sähköntuotantoa ja -kulutusta pysymään tasapainossa, ja samalla sähköä ei hukata taivaan tuuliin.”

Lötjönen kuvaa toimintatapaa sähkö- ja vesiprosessien liitoksi, jota automaatiojärjestelmä ohjaa. Kyse on energiataseen hallinnasta.

”Tuotannonsuunnittelu katsoo energiatasetta kustannusten näkökulmasta eli sitä, kuinka paljon ostamme primäärienergiaa, kuten sähköä ja kaasua, niin että sillä katetaan lämmöntuotanto. Koska tilannetta on vaikeaa ennustaa, pitää prosessia voida hallita dynaamisesti.”

Fortumin lämmön tuotannon suunnittelusta vastaa suunnittelu- ja optimointitiimi. Se analysoi markkinoita ja tekee sen perusteella tuotantosuunnitelman. Suunnitelma syötetään Valmetin DNA:han.

”Tuotantosuunnitelma ohjaa esimerkiksi sitä, että sähkökattilaa ajetaan täysillä koko aamupäivän ja hidastetaan puolilta päivin, kun tuulivoiman tuotanto Pohjanmaalla laskee.”

Sähkön nopeat hinnanmuutokset tuottavat ongelmia kaukolämpötuotannolle

Ongelmia tuottaa se, kun sähkömarkkinoiden tilanne muuttuu 15 minuutin välein, mikä ei ole ihanteellista kaukolämpötuotannolle. Ennen tilanne oli toinen, kun kivihiili- ja öljykattilat puksuttivat tasaista lämpöenergiaa kaukolämpöjärjestelmälle.

Kaukolämpötuotannossa voidaan ajatella että teho on tuotteen määrä ja menoveden lämpötila on laatu. Menoveden lämpötilan hallinta on tuotteen laadunhallintaa. Sen on pysyttävä tasaisena. Jos lämpötila vaihtelee nopeasti, se myös rasittaa putkistoa. Tähän haasteeseen automaatiojärjestelmän on vastattava.

”Olemme kehittäneet laitteiston dynamiikkaa ja säätöjä vuodesta 2023 lähtien, kun saimme ensimmäisen sähkökattilan tänne Suomenojalle. Näitä prosessidynamiikkaan liittyviä oppeja olemme nyt soveltaneet muiden laitosten prosessi-, automaatio- ja säätösuunnitteluun”, Lötjönen sanoo.

Kaukolämpöveden optimointiin käytetään ulkolämpötilan ennusteita. Laskelmissa pitää huomioida se, millä nopeudella vesi etenee tuhannen kilometrin kaukolämpöverkostossa. Jos lämpötilan ennustetaan laskevan lähiaikoina, pitää kaukolämpöveden lämpötilaa nostaa jo muutamaa tuntia aiemmin, jotta asiakkaat saavat haluamaansa lämpöä silloin kun sitä tarvitsevat.

Ihmisen ja automaation ihanteellinen liitto

Kuinka paljon energialaitoksen toiminnasta on automatisoitua ja kuinka paljon operaattorin päätösten varassa?

”Automaation tekemät päätökset ovat toistaiseksi aika matalalla tasolla. Automaatio pääasiassa toteuttaa operaattorin päätöksiä. Operaattori tekee lopulta viimekätiset päätökset esimerkiksi lämpöakkujen kytkemisestä päälle, jos sähkökattiloiden tuotanto laskee.”

Automaatio on Lötjösen mukaan hyvä tekemään vaikka miljoona tehtävää yhtä aikaa sekä tarkkailemaan ja analysoimaan väsymättä prosessia. Toisaalta automaatio ei ymmärrä merkityksiä ja kokonaisuuksia. Niissä ihminen on konetta parempi.

”Hyvässä automaattisen prosessiohjauksen järjestelmässä ihminen ja automaatiojärjestelmä auttavat toisiaan käyttämään vahvuuksiaan”, Lötjönen sanoo.

Lötjösen ajattelussa teknologia ei saisi koskaan olla itsetarkoitus, vaan aina on selvitettävä, onko ihminen automaatiota parempi tekemään työn.

”Olen nähnyt monta kertaa, kun teknologiaa laitetaan paikkoihin sen itsensä takia eikä siksi, mitä sillä saa aikaan. Systeemejä ostetaan isolla rahalla, mutta niitä ei koskaan käytetä. Se on melkoista resurssien tuhlausta.”

Ihanteellinen automaatio tähtäimessä

Lopuksi Lötjönen vielä pohtii, mitä hän odottaa ihanteelliselta kaukolämpötuotannon automaatiojärjestelmältä.

”Kun kyseessä on laaja kokonaisuus, jossa on instrumentaatiota useilta vuosikymmeniltä, pitää systeemin sietää epätäydellistä dataa. Etämittauspisteessä voi olla 2G-antenni, joka ei aina anna dataa. Tästä ei saa seurata valtakunnallinen suurhälytys. Järjestelmän on osattava erottaa datasta se, mikä on tärkeää.”

”Datan visualisointi on toinen asia. Järjestelmän pitää antaa operaattorille intuitiivisesti omaksuttavaa oleellista tietoa laitosten toiminnasta, jotta operaattori voi tehdä oikeita päätöksiä.”

Kolmanneksi Lötjönen nostaa järjestelmän muutoskyvyn eli muodikkaasti resilienssin. Muutoksia pitää voida tehdä ilman, että prosessiohjaus häiriintyy.