Väitöstutkimus: Laiva ei pimene, vaikka keskusohjaus pettäisi – uusi ratkaisu mullistaa alusten sähköverkot
DI Timo Alhon väitöstutkimus esittelee uudenlaisen tehonhallintastrategian, joka voi estää blackoutit myös muissa kriittisissä kohteissa.
Timo Alhon kehittämässä ohjausperiaatteessa sähköjärjestelmän laitteet kykenevät itsenäisesti tukemaan verkkoa ilman keskitettyä komentoa. Tämä tekee alusten sähköjärjestelmistä huomattavasti aiempaa vikasietoisempia (huomattavasti aiempaa vikasietoisempia.
Merenkulun vihreä siirtymä ohjaa aluksia kohti moderneja tasavirtaverkkoja (DC), mutta niiden ohjausstrategiat ovat jääneet kehityksestä jälkeen. Perinteisesti laivojen tehonhallinta on perustunut keskitettyyn automaatiojärjestelmään, joka laskee jatkuvasti vapaana olevaa tehoa.
– Ongelma on, että keskitetty järjestelmä on hidas ja jäykkä. Jos laivan generaattori vikaantuu äkillisesti, keskusohjaus ei ehdi reagoida, jäljelle jäävät tuottajat helposti ylikuormittuvat liikaa ja tuloksena on sähkökatko, Alho selittää.
Hajautettu äly korvaa mikromanageroinnin
Alhon kehittämässä ohjausperiaatteessa koko toimintafilosofia on käännetty päinvastaiseksi. Sen sijaan että yksi keskusohjaus mikromanageroisi kaikkia laitteita, ”äly” hajautetaan. Keskusohjaus antaa laitteille ainoastaan toiminnalliset rajat – Alhon sanoin hiekkalaatikon – jonka sisällä ne voivat toimia itsenäisesti.
Laitteet, kuten pääpropulsio- tai akkuinvertterit, tarkkailevat suoraan sähköverkon DC-jännitettä, joka on suoraan verrannollinen generaattoreiden kuormitukseen.
– Jos generaattori putoaa verkosta, jännite romahtaa. Tämä on välitön viesti kaikille laitteille, että nyt pitää himmata tehoja, tai akuille, että nyt pitää tukea verkkoa. Tämä kaikki tapahtuu itsenäisesti millisekunneissa ilman aktiivista komentoa, Alho sanoo.
Tuloksena on tehonhallinnan näkökulmasta huomattavasti turvallisempi, yksinkertaisempi ja joustavampi järjestelmä. Se on myös helpompi laajentaa, koska uusia laitteita ei tarvitse monimutkaisesti ohjelmoida osaksi keskusjärjestelmää.
Menetelmä perustuu olemassa olevaan standarditeknologiaan, joten käyttöönotto riippuu lähinnä suunnittelufilosofian muutoksesta.
Sovellusmahdollisuuksia meriltä avaruuteen
Vaikka tutkimus palvelee suoraan laivanrakennusteollisuutta ja varustamoita, sen sovelluskohteet ovat laajat. Ohjausperiaate sopii erityisesti kohteisiin, joissa vaaditaan äärimmäistä luotettavuutta ja autonomista toimintaa.
– Tehonhallintastrategia sopii erityisen hyvin kohteisiin, joissa ennalta-arvaamattomat tilanteet voivat yllättää keskitetyn järjestelmän ja aiheuttaa ongelmia – kuten avaruudessa. Kun järjestelmä on luonnostaan vikasietoinen, se ei tarvitse ihmistä tai monimutkaista tilakonetta vierelleen vahtimaan, Alho toteaa.
DI Timo Alhon väitöstutkimus ”Variable Voltage-based Power Management of DC Microgrids: With Focus on Shipboard Power Systems” tarkastetaan tiistaina 25.11.2025 klo 12 Vaasan yliopiston Nissi-auditoriossa.
Väitöstilaisuutta on mahdollista seurata myös etäyhteyden kautta.
Password: 991814
