Iin Micropoliksessa toteutetussa asennuksessa osoitettiin 91 prosentin säästö käytävävalaistuksessa energiatehokkaiden LED-valaisinten ja läsnäoloon perustuvan älykkään ohjauksen ansiosta. (Kuva: Janne Aikio, VTT)

Nettiin yhdistetty älykäs valaisu muuttaa suhtautumistamme valaisuun ja sen rooliin ympäristössämme. Siinä missä tähän asti valaisuinvestoinnit on useimmiten perusteltu aikaisempaa energiatehokkaamman valaisuteknologian tuomina kustannussäästöinä, voi jatkossa tärkeämpi investointiaspekti olla valaisuun liittyvän anturoinnin ja datan tuoma lisäarvo. Esimerkiksi älykkään valaisun avulla on mahdollista optimoida siivousta ja sen ajankohtaa sekä saada sitä kautta aikaan kustannussäästöjä.  

Valaisujärjestelmän hankinnassa täytyykin jatkossa osata valita parhaiten omia tarpeita vastaava järjestelmä ymmärtäen valaisun lisäksi myös järjestelmien ICT-pohjaiset ominaisuudet. Moninaisten järjestelmien ja palveluntarjoajien viidakossa onkin nyt ja tulevaisuudessa setvimistä.

Ylläpito muuttuu edullisemmaksi ja siivouskin voi hyödyntää älykkään valaisun keräämää tietoa ympäristöstä.

Valaistus IoT:n infrastruktuurina

Energiatehokkuustavoitteet toimivat moottorina kehitykselle, jonka seurauksena älykkään valaisun käyttö lisääntyy jatkuvasti. Kansainvälisten taloustutkimusten mukaan valaisunohjausjärjestelmien myynnin odotetaan nelinkertaistuvan nykyisestä vuosikymmenen loppuun mennessä.  Yksi älykkään valaistuksen haasteista on järjestelmän monimutkaistuminen. Paitsi valaisun käytön, myös järjestelmän asennuksen ja käyttöönoton tulisi olla pitkälle automatisoitua ja helppoa, jotta älykkäät toiminnot yleistyisivät. Valaisu nähdäänkin nykyään yhtenä pioneerialana esineiden ja asioiden internetissä (”Internet of Things”), jossa älykkäät toiminnot integroituvat yhä tiiviimmin lamppuihin, ohjaimiin ja informaatiota kerääviin sensoreihin järjestelmän yksinkertaistamiseksi. 

Sensoritiedon avulla nähdään ihmisten liikemäärät kohdealueella. Samalla voidaan seurata valaisinten tilaa reaaliaikaisesti.

Valaistus on erinomainen esimerkki esineiden ja asioiden internettiin liittyvästä ideologiasta. Valaistus on luontaisesti läsnä siellä missä ihmisetkin – niin ulko- kuin sisätiloissa. Näin ollen se on myös erinomainen kohde ratkaisuille, jotka keräävät tai viestivät asioita käyttäjilleen. Keskeistä tällaisten ratkaisujen yleistymiselle on se, että niiden hinnan on oltava riittävän alhainen, jotta ajatus kaikkialla läsnäolevasta infrasta on taloudellisesti elinkelpoinen. Valaisimien muodostamaa langatonta verkkoa on mahdollista käyttää myös muidenkin toimilaitteiden tiedonsiirtokanavana. 

Datan rajattomat mahdollisuudet

Älykäs valaistusjärjestelmä sopeutuu kuhunkin käyttötilanteeseen järjestelmän keräämän tilannetiedon perusteella. Hyvin suunnitellulla ohjauksella valaisimien päälläoloaika saadaan laskettua murto-osaan lähtötilanteeseen verrattuna.  Kerätty tieto on hyödynnettävissä myös muissa järjestelmissä ja palveluissa, joista saatavat hyödyt voivat moninkertaisesti ylittää energian kulutuksen kautta saavutettavat kustannussäästöt. 

Yritys- ja kokoustiloja tarjoavassa teknologiakeskuksessa Iin Micropoliksessa Oulun pohjoispuolella toteutettiin VTT:n -ratkaisuun perustuva koeasennus. Kyseessä on ratkaisu, joka hyvin kustannustehokkaalla tavalla muuttaa valaistuksen valaisinkohtaisesti ohjattavaksi. 

Samalla valaistuksen yhteyteen asennettiin monipuolisesti edullisia sensoreita, jotka osana valaistusta levittäytyvät kaikkialle. Pilottikohteena olevan käytävän valaistus perustui loisteputkivalaisimiin, jotka olivat lähtötilanteessa päällä 12 tuntia vuorokaudessa. Koeasennuksessa käytävän valaistus muutettiin valaisinkohtaisesti ohjattavaksi, ja valaisu automatisoitiin käyttäen liiketunnistimia. Koejärjestelyn tuloksena, 230 vuorokauden seurantajakson aikana, keskimääräinen päälläoloaika oli vain 21 prosenttia lähtötilanteesta. Kun merkittävästi lyhentyneen päälläoloajan lisäksi huomioidaan loistelamppujen vaihtaminen LED-valaistukseen, energiansäästöt nousivat peräti 91 prosenttiin. Koko muutoksen kustannus jakautui noin puoliksi LED-valonlähteiden ja puoliksi älykkäiden komponenttien kesken takaisinmaksuajan ollessa hieman alle kaksi vuotta.

Vaikka energiaa säästyykin älykkäillä valaisuratkaisuilla huimasti, kerättyä dataa hyödyntämällä on mahdollista päästä moninkertaisiin rahallisiin säästöihin, sillä järjestelmän kautta on saatavilla tieto siitä, millä alueilla ihmiset kulkevat eniten. Tällöin esimerkiksi siivous- ja muita huoltosopimuksia voidaan optimoida todellisen käyttöasteen perusteella. Siivooja voitaisiin jopa opastaa valojen avulla niille alueille jotka kuuluvat kyseisen päivän siivoussopimukseen.

Toisessa VTT:n toteuttamassa pilotissa kohteena oli jäähdytetty varastohalli, jossa lähtötilanteessa valot ovat päällä ympäri vuoden lähes ympärivuorokautisesti. Koska varastossa liikkuu jatkuvasti suuri määrä ihmisiä ja trukkeja, voisi säästömahdollisuuksien ajatella olevan vähäiset. Langattomilla liikeantureilla tehdyistä mittauksista ja simuloiduista valaisunohjauksesta selvisi kuitenkin, että päälläoloaikaa voitiin laskea 41 prosenttiin lähtötilanteesta! Laskennallisesti tämä tarkoittaisi valaisuun käytettävän energiankustannuksen vähenemisen 49 tuhannesta eurosta noin kuuteen tuhanteen euroon vuodessa LED-teknologian ja älykkään valaisun yhdistelmällä. 

Koska varasto on pidettävä viidessä celsiusasteessa koko ajan, valaisun tuottama lämpökuorma on merkittävä tekijä varaston ilmastoinnin kustannuksissa. Älykkään valaistuksen ansiosta lämpökuormaa jää tuottamatta vuosittain yli 400MWh, millä on huomattava vaikutus varaston energiankulukseen.  Automaattisesti generoituvien läsnäolotietojen perusteella varastojen logistiikkaa ja kulkureittejä voidaan optimoida, ja lisätä turvallisuutta yhteen sovittamalla tieto esimerkiksi trukkien tai vaaraa aiheuttavien työkoneiden sijainnin kanssa.   Uusien palvelujen generoinnissa vain taivas on rajana – lisääntyvän tiedon mahdollisuudet ovat lähes rajattomat!    

Valaisua ja älykkyyttä palveluna

Älykäs valaisu mahdollistaa myös uudenlaisia liiketoimintamalleja. Yleistymässä oleva ”valaisua palveluna” -malli tarjoaa kiinteistönomistajalle helpon tavan uudistaa vanhat energiasyöpöt valaisimensa ilman alkuinvestointia. Sopimusten sisällöt vaihtelevat, mutta yksinkertaisimmillaan palveluntarjoaja asentaa uudet energiatehokkaat valaisimet sekä tarvittavat anturit tiloihin ja ylläpitää niitä. Palvelusopimuksen kesto riippuu siitä, kuinka nopeasti valaisinjärjestelmän investointi palveluntarjoajalle saadaan kuoletettua energiansäästön avulla. Valaisimet voivat olla myös kytkettynä pilvipalveluun, jonka kautta sekä reaaliaikainen että kumuloituva valaisinten energiankulutus ovat läpinäkyvästi kummankin osapuolen nähtävillä. Tällöin sopimus voidaan päättää kun tietty energiansäästö euroissa on saavutettu ja kumpikin voi verifioida sen pilvipalvelun kautta. Tämän jälkeen valaisinten omistus siirtyy kiinteistönomistajalle, ja hän voi halutessaan irtautua palveluntarjoajasta tai jatkaa tämän kanssa. 

Verkkoon kytketty valaisu mahdollistaa älykkyyden tuomisen mukaan lisäarvopalveluna myös jälkikäteen. Yksinkertaisimmillaan palvelu on esimerkiksi liike- tai lämpötilaraportteja, jota kiinteistönomistaja voi tilata tarpeensa mukaan palveluntarjoajalta pientä korvausta vastaan. Koska jokaista valaisinta monitoroidaan erikseen, voidaan valaisujärjestelmää huoltaville yrityksille toimittaa tarkka tieto rikki menneistä tai pian arvioidun käyttöikänsä päähän tulevista valaisimista etukäteen, jolloin huolto voidaan tehdä tarpeen mukaan. Palvelun pilvipohjaisuus mahdollistaa laskutuksen käytön mukaan jopa yksikkökohtaisesti esimerkiksi datan kilotavujen, hälytysten tai raporttien määrien mukaan. Pidemmälle vietynä palveluna voidaan tarjota vaikkapa päiväkohtaisia ”siivoa tästä -karttoja” pohjautuen havaittuihin ihmisvirtoihin tai lämmitysjärjestelmän ohjausta valaisininfrastruktuurin muodostamaan tiheään lämpötilamittausverkkoon perustuen.

Marko Jurvansuu, johtava tutkija, VTT, marko.juvansuu(at)vtt.fi

Esa-Matti Sarjanoja, VTT, esa-matti.sarjanoja(at)vtt.fi

Eveliina Juntunen, VTT, eveliina.juntunen(at)vtt.fi