# Mallintamalla ja tekoälyllä energiatehokkuutta - Savonia-AMK

> Mallintamalla ja tekoälyllä saadaan energiatehokkuutta…

## Hankkeen tavoitteet
Älyä lämmitysjärjestelmiin ilmastoystävällisesti tekoälyä hyödyntämällä (ÄLLITÄ) -hankkeen tarkoituksena on parantaa pilottikohteessa, Savonia Varkauden kampus, energiatehokkuutta ja energia-automaatiota IoT-ratkaisujen ja tekoälyn avulla. Tarkoituksena on luoda malleja paikallisen uusiutuvan energian (aurinkoenergia) tuoton ennustamiselle sekä 5G-signaalin heikkenemisen ennustamiselle. Lisäksi kehitetään rutiininomaisten tehtävien, kuten tiivistelmien, tuotekonseptien ja ohjelmistokoodien, laatimista tekoälyllä.

## Energiatehokkuuden seuranta ja analyysi
Pilottikohteessa selvitetään lämmön- (kaukolämpö) ja sähkönkulutusta sekä ilmanvaihdon vaikutusta energiankulutukseen. Tutkittavia muuttujia ovat:
* Hiilidioksidipitoisuus
* Henkilömäärä
* Sisälämpötila ja kosteus
* Ulkoilman olosuhteet (lämpötila, auringon säteily, kosteus, tuuli)

Kiinteistöön on asennettu vuonna 2022 Danfoss Oy:n Leanheat-järjestelmä, jota tukee 24 sensoria (lämpötila, kosteus, CO2), liiketunnistimet neljässä tilassa sekä erilliset CO2-anturit kolmessa tilassa. Datan hallinta ja analysointi tapahtuvat tietoturvallisesti Savonian omilla palvelimilla.

## Data-analyysi ja koneoppimismallit
Työskentelytapa perustuu tuntikohtaisen datan keräämiseen ja analysointiin. Sähkönkulutuksen ja aurinkoenergian tuoton ennustamiseen on käytetty seuraavia menetelmiä:
* **Lineaarinen regressioanalyysi**
* **Koneoppimismallit:** Random Forest (RF), XGBoost, Gradient Boosting (GB), LightGBM (LGBM), Support Vector Regression (SVR) ja Multi-Layer Perceptron (MLP).

Ennusteiden tarkkuutta arvioitiin menetelmillä: Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Square Error (RMSE) ja Root Mean Square Deviation (RMSD).

## Aurinkoenergian tuotanto
Savonialla on aurinkopaneeleita Kuopion ja Varkauden kampuksilla:
* **Varkaus:** Tutkimushalli (5 kWp, asennettu 2018, 3 kW akusto) ja kampusrakennus (34,8 kWp, asennettu syyskuussa 2024).
* **Kuopio:** Seinäasenteiset paneelit (2 kWp).

Säätietoina hyödynnetään Ilmatieteenlaitoksen mittausasemia (Savilahti ja Kosulanniemi) sekä kampusten omia sääasemia ja auringonsäteilymittareita.

## 5G-signaalin hyödyntäminen
Savonian Kuopion kampuksella sijaitseva 5G-testiverkko on osa 5GTNF-ympäristöä. Hankkeessa seurataan 5G-signaalin voimakkuutta ja sen riippuvuutta sateisuudesta. Signaalin heikkenemisen analysoinnilla pyritään ymmärtämään sateen paikallisuutta ja sen vaikutusta esimerkiksi aurinkopaneelien energiantuottoon.

## Tekoäly rutiinitehtävissä
Hankkeessa tutkitaan tekoälyn käyttöä:
* **Tiivistelmät ja tuotekonseptointi:** Luodaan yrityslähtöinen nettisivu, joka mahdollistaa tiivistelmien ja konseptien generoinnin.
* **Ohjelmistokehitys:** Tutkitaan tekoälyllä tuotetun koodin laatua, tehokkuutta ja toiminnallisuutta verrattuna ihmisen kirjoittamaan koodiin sekä sen integrointia isompiin kokonaisuuksiin.

## Kirjoittajat
* **Laura Leppänen**, TKI-asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu
* **Jarno Ruusunen**, TKI-päällikkö, Savonia-ammattikorkeakoulu
* **Mika Leskinen**, TKI-asiantuntija, DigiCenter, Savonia-ammattikorkeakoulu
* **Shahbaz Baig**, TKI-asiantuntija, DigiCenter, Savonia-ammattikorkeakoulu
* **Premton Canamusa**, TKI-asiantuntija, DigiCenter, Savonia-ammattikorkeakoulu
* **Aki Happonen**, Digikehityspäällikkö, Savonia-ammattikorkeakoulu