Digitaalisen kaksosen mahdollisuudet kaukolämpöverkon optimoinnissa
Pusa, Sami (2021)
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052410851
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052410851
Tiivistelmä
Tässä insinöörityössä tarkastellaan digitaalisten kaksosten mahdollisuuksia kaukolämpöverkon optimoinnissa ja kulutuksen mallintamissa. Digitaalisella kaksosella tarkoitetaan fyysisen järjestelmän digitaalista versiota, jolla pystytään simuloimaan järjestelmän toimintaa tai muutoksia. Työn tilaaja on Vantaan Energia, ja opinnäytetyö on yksi Digi-Salama-hankkeen projekteista. Työn tarkoituksena on kartoittaa digitaalisten kaksosten ominaisuuksia ja vaatimuksia.
Aluksi työssä kuvataan kaukolämpöverkon toiminnallisuutta sekä Vantaan Energian kaukolämpöverkkoa. Tämän lisäksi tarkastellaan rakennuksien fyysisiä ominaisuuksia energiankulutuksen ja energiatehokkuuden näkökulmasta. Tämän jälkeen työssä esitellään digitaalisten kaksosen käyttösovelluksia ja erilaisia ohjelmistoja, joilla voidaan tämäntyyppistä verkon mallintamista toteuttaa. Osiossa myös tarkastellaan digitaalisen kaksosen validointiin, haasteisiin ja epätarkkuuksiin vaikuttavia tekijöitä.
Taustamateriaalin jälkeen työssä esitellään case-esimerkkinä Luulajan kaukolämpöverkon digitaalista kaksosta. Lopuksi tarkastellaan Vantaan Energian kaukolämpöverkon näkökulmasta digitaalisen kaksosen tuomia hyötyjä sekä pohditaan, mitä sellaisia tietoja yhtiöllä on saatavilla, joiden pohjalta pystyisi luomaan digitaalisen kaksosen.
Digitaalinen kaksonen tarjoaa kaukolämpöverkon optimointiin paljon uusia työkaluja. Se tarjoaa esimerkiksi mahdollisuuden ennustaa tulevaa kulutusta tai mallintaa uusia verkon osia etukäteen. Suuren verkon mallintaminen on kuitenkin monimutkainen prosessi, joka vaatii laajasti lähtö- ja historiatietoja rakennuksista, lämmöntuotantolaitoksista sekä kaukolämpöverkosta.
Aluksi työssä kuvataan kaukolämpöverkon toiminnallisuutta sekä Vantaan Energian kaukolämpöverkkoa. Tämän lisäksi tarkastellaan rakennuksien fyysisiä ominaisuuksia energiankulutuksen ja energiatehokkuuden näkökulmasta. Tämän jälkeen työssä esitellään digitaalisten kaksosen käyttösovelluksia ja erilaisia ohjelmistoja, joilla voidaan tämäntyyppistä verkon mallintamista toteuttaa. Osiossa myös tarkastellaan digitaalisen kaksosen validointiin, haasteisiin ja epätarkkuuksiin vaikuttavia tekijöitä.
Taustamateriaalin jälkeen työssä esitellään case-esimerkkinä Luulajan kaukolämpöverkon digitaalista kaksosta. Lopuksi tarkastellaan Vantaan Energian kaukolämpöverkon näkökulmasta digitaalisen kaksosen tuomia hyötyjä sekä pohditaan, mitä sellaisia tietoja yhtiöllä on saatavilla, joiden pohjalta pystyisi luomaan digitaalisen kaksosen.
Digitaalinen kaksonen tarjoaa kaukolämpöverkon optimointiin paljon uusia työkaluja. Se tarjoaa esimerkiksi mahdollisuuden ennustaa tulevaa kulutusta tai mallintaa uusia verkon osia etukäteen. Suuren verkon mallintaminen on kuitenkin monimutkainen prosessi, joka vaatii laajasti lähtö- ja historiatietoja rakennuksista, lämmöntuotantolaitoksista sekä kaukolämpöverkosta.