Vieraskynä | Teksti: Aapo Huovila
Nopea kaupungistuminen tarjoaa kaupungeille kasvumahdollisuuksia, mutta aiheuttaa myös tehostamistarpeita palveluntuotantoon ja infrastruktuuriin. Viime vuosina useat kaupungit ovat vastanneet tilanteeseen niin sanotuilla älykaupunkiratkaisuilla. Niillä viitataan teknologisten innovaatioiden ja kaupunkilaisten osallistamisen keinojen hyödyntämiseen kaupunkisuunnittelussa.
Älykaupunkitermi levisi maailmalle yli kymmenen vuotta sitten, kun konsulttifirmat tarjosivat tietoteknisiä ratkaisujaan kaupunkien hallintaan. Tätä vahvasti teknologisiin ratkaisuihin pohjautuvaa lähestymistapaa on kuitenkin kritisoitu siitä, ettei ratkaisuja ole pystytty räätälöimään kaupunkien tarpeisiin, eikä niiden hyödyistä ole riittävää näyttöä. Termiä onkin usein käytetty brändäystarkoituksessa houkuttelemaan investointeja uusille asuinalueille.
Älykaupunkiratkaisut tarjoavat suuret ja edelleen kasvavat globaalit markkinat; Frost & Sullivan [1] esim. ennustaa älykaupunkiratkaisuihin liittyvien investointien kasvavan vuoden 2019 $96 miljardista $327 miljardiin vuonna 2025 mahdollistaen 2,46 biljoonan bisnesmahdollisuudet vuoteen 2025 mennessä. Valitettavasti ratkaisujen hyödyt jäävät usein sanahelinäksi ilman luotettavaa vaikutustenarviointia.
VTT:llä älykaupunkiratkaisuja on kehitetty tarvelähtöisesti niin, että teknologia auttaisi kaupunkeja pääsemään tavoitteisiinsa. Lisäksi ratkaisujen perusedellytyksenä on kestävämmän yhteiskunnan rakentaminen.[2][3][4] Nämä tavoitteet ovat linjassa myös EU:n tavoitteiden kanssa esimerkkinä tavoite on 100 hiilineutraalista kunnasta vuoteen 2030 mennessä älykaupunkiratkaisuja hyödyntäen [5].
Edellisessä EU:n älykaupunkeihin liittyvässä tutkimus- ja innovaatio-ohjelmassa on vuodesta 2015 lähtien rahoitettu 381 miljoonalla eurolla hankkeita, jotka keskittyvät älykkäiden energia- ja liikenneratkaisujen pilotointiin tietoteknisiä ratkaisuja hyödyntäen ns. edelläkävijäkaupungeissa. Suomi on onnistunut kotiuttamaan rahoitusta loistavasti, sillä rahoitusta saaneista 48:sta edelläkävijäkaupungeista viisi on suomalaisia (Helsinki, Espoo, Turku, Tampere ja Oulu) ja VTT on mukana seitsemässä 18:sta rahoitusta saaneessa hankkeessa [6].
Yksi esimerkki näistä hankkeista on mySMARTLife [7], missä Helsinki pilotoi älykkäitä ratkaisuja mm. Kalasatamassa, Merihaassa ja Viikissä tavoitteena hiilineutraali Helsinki 2035 mennessä, kestävät liikennetoimintamallit ja kaupunkilaisten osallistaminen ja hyvinvointi. Kaupungin energiaverkkoa kehitetään uusiutuvaan energiaan perustuvaksi alueellisen lämmöntuotannon simulointimallin, varastojen ja kiinteistöjen joustopotentiaalin hyödyntämisen sekä uusiutuvan energian liiketoimintamallien kehityksen avulla. Merihaassa ja Viikissä testataan älykästä lämmönkulutuksen säätöä ja lämmön kysyntäjoustoa kulutushuippujen pienentämiseksi. Käytössä on myös lämpöviihtyvyysmalli optimaalisten sisäolosuhteiden varmistamiseksi. Kalasataman pilottirakennus hyödyntää hukkalämpöä. Messukeskuksen katolle asennettiin suurta suosiota saaneet aurinkopaneelit, joita asukkaat voivat vuokrata [8]. Sähköbussien käyttöönottoa vauhditetaan yhteiskäyttölaturien avulla, joista myös sähköistyvä kuljetus- ja huoltokalusto saa virtaa. Sähköautojen ja -pyörien latauspisteet hyödyntävät aurinkoenergiaa. CarbonEgo -sovellus [9] auttaa asukkaita pienentämään hiilijalanjälkeään antamalla tietoa kulutusvalintojen vaikutuksista päästöihin sekä antamalla konkreettisia vinkkejä päästöjen vähentämiseen.
Lisäksi on kehitetty Helsingin kaupunkitietomallia energiatiedon osalta (Ilmasto- ja energia-atlas, Seutuatlas)[10]. Kaupunkitietomalliin on tuotu kaikille avointa tietoa alueen geotermisestä potentiaalista ja rakennusten aurinkoenergiapotentiaalista, ennusteet rakennusten lämmönkulutuksesta sekä energiakorjausten kustannus- ja säästötietoa. Nämä auttavat asunnonomistajia, kaupunkisuunnittelijoita ja energiayrityksiä tekemään rakennusten energiaratkaisuihin liittyviä päätöksiä. Hankkeessa tehtävät toimenpiteet ovat näkyvillä Ilmastovahdissa [11], missä voi seurata toimenpiteiden etenemistä sekä niiden vaikutusta kaupungin 2035 hiilineutraaliustavoitteen saavuttamiseen.
Kuten edellisistä esimerkeistä huomaa, älykaupungit edellyttävät useasta eri järjestelmästä (rakennukset, energia, liikenne, asukkaat) muodostuvan kokonaisuuden optimointia. Iso osa energian päästöistä ja kustannuksista syntyy kulutushuippujen aikana, koska silloin joudutaan ottamaan käyttöön kalliita ja saastuttavia varavoimaloita. Niinpä energiaratkaisut edellyttävät kysynnän ja tarjonnan optimointia ennustamalla kulutuksen ja tuotannon määrää mm. sään perusteella, sekä kulutuksen ohjausta kysynnän huipuista muihin ajankohtiin varastoja ja kulutusjoustoja hyödyntäen, kuten Merihaan ja Viikin piloteissa on tehty.
Toisena hyvänä esimerkkinä eri järjestelmien integroinnista on Suvilahden kaksisuuntainen sähköautolatauspiste [12], jonka yhteydessä on aurinkovoimala ja energiavarasto. Ratkaisu mahdollistaa sähköautojen akkujen käytön energiavarastona, mikä on erityisen hyödyllistä, kun säästä riippuvien aurinko- ja tuulienergian käyttö kasvaa. Suvilahden yhteisratkaisussa pyritään optimoimaan latauskapasiteettia saatavilla olevan aurinkoenergian sekä muun energian kysynnän ja tuotannon perusteella.
Kaupungin järjestelmät ovat siis sidoksissa toisiinsa ja muodostavat monimutkaisen kokonaisuuden. Kaupunkisuunnitteluissa tehtävillä päätöksillä on pitkä aikajänne ja merkittävät vaikutukset. Siksi kokonaisuuden ymmärrys ja muuttuvien tarpeiden huomiointi on erityisen tärkeää. Päätöksenteon tueksi VTT on kehittänyt CityTune® [13] palvelupakettia, joka auttaa mallintamaan monimutkaista kaupunkia ja päätösten riippuvuussuhteita systeemidynaamista mallinnusta hyödyntäen. Sen avulla voi testata erilaisia vaihtoehtoisia päätöksiä toteuttamalla ”entä jos” -skenaarioita mallinnusympäristössä, ja arvioida vaihtoehtoisten päätösten vaikutuksia tulevaisuudessa.
Kaupunkisuunnittelun päätösten vaikutustenarviointiin käytetään indikaattoreita. Perinteisesti älykaupunkeja on mitattu sensoreiden ja teknologioiden määrää kuvaavilla indikaattoreilla, mutta teknologisten ratkaisujen vaikutuksia ei ole arvioitu kunnolla. Kestävän kehityksen tavoitteiden arviointi taas perustuu lähinnä pitkän aikavälin vaikutustenarviointiin (esim. kasvihuonekaasupäästövähennykset). Tulokset niissä näkyvät usein vasta useiden vuosien kuluttua ratkaisujen käyttöönotosta ja siksi edistysaskeleiden seuraaminen on hankalaa.
Tuore tutkimus [14] yhdistää älykkäiden ja kestävien kaupunkien tavoitteet ja luokittelee indikaattorit eri tyyppeihin, jotka sopivat kaupunkisuunnittelun eri vaiheisiin suunnittelusta implementointiin ja vaikutustenarviointiin mahdollistaen edistyksen seuraamisen eri vaiheissa ja aikajänteillä. Erityyppisiä parametrejä ja niiden vaikutuksia yhdistelemällä pyritään ymmärtämään ratkaisujen moninaisia sosiaalisia, ekologisia ja taloudellisia vaikutuksia eri aikajänteillä järkevien kaupunkiratkaisujen tekemiseksi [15].
Kirjoittaja on erikoistutkija VTT:n Smart City Impact Assessment -tutkimusryhmässä.
Viitteet:
[1] Frost & Sullivan (2020). “Smart Cities to Create Business Opportunities Worth $2.46 Trillion by 2025“. Lehdistötiedote 29.10.2020. https://ww2.frost.com/news/press-releases/smart-cities-to-create-business-opportunities-worth-2-46-trillion-by-2025-says-frost-sullivan/
[2] https://www.vttresearch.com/fi/aiheet/alykas-kaupunki
[3] Ahvenniemi, H., Huovila, A., Pinto-Seppä, I., & Airaksinen, M. (2017). What are the differences between sustainable and smart cities? Cities, 60, 234-245. https://doi.org/10.1016/j.cities.2016.09.009
[4] Ahvenniemi, H., & Huovila, A. (2021). How do cities promote urban sustainability and smartness? An evaluation of the city strategies of six largest Finnish cities. Environment, Development and Sustainability, 23, 4174–4200. https://doi.org/10.1007/s10668-020-00765-3
[5] European Commission, 2020. 100 climate-neutral cities by 2030 – by and for the citizens. Report of the Mission Board for climate-neutral and smart cities. Directorate-General for Research and Innovation (European Commission). Mission board for climate-neutral and smart cities. https://ec.europa.eu/info/publications/100-climate-neutral-cities-2030-and-citizens_en
[6] Hankkeet joissa suomalaisia kaupunkeja mukana: www.mysmartlife.eu (Helsinki), https://stardustproject.eu/ (Tampere), https://www.sparcs.info/ (Espoo), https://makingcity.eu/ (Oulu), https://h2020response.eu/ (Turku), https://www.matchup-project.eu/ (Kerava), https://irissmartcities.eu/ (Vaasa)
[7] www.mysmartlife.eu tarkempaa tietoja ratkaisuista: https://mysmartlife.eu/publications-media/information-materials/
[8] https://www.helen.fi/aurinkopaneelit/aurinkosahko/messukeskus
[9] https://apps.apple.com/kz/app/carbon-ego/id1486785401
[10] Energia- ja ilmastoatlas. Avoin data https://hri.fi/data/en_GB/dataset/helsingin-3d-kaupunkimalli/resource/07ae86e4-d434-4456-a63c-661477524d04, Kaupunkimalli https://kartta.hel.fi/3d/atlas/#/, Kuvaus https://hri.fi/data/en_GB/showcase/helsingin-energia-ja-ilmastoatlas
[11] https://ilmastovahti.hel.fi/
[12] https://www.helen.fi/uutiset/2017/v2g
[13] https://www.vttresearch.com/fi/palvelut/smart-city-suunnittelu-ja-paatoksenteko
[14] Huovila, A., Bosch, P., & Airaksinen, M. (2019). Comparative analysis of standardized indicators for Smart sustainable cities: What indicators and standards to use and when? Cities, 89, 141-153. https://doi.org/10.1016/j.cities.2019.01.029
[15] Ratkaisu on kehitysvaiheessa ja sen soveltamista kokeillaan parhaillaan useissa kaupungeissa: Helsingin Ilmastovahti, norjalaiset kunnat (Zhang, L., Fosen, J., Holth, B. A., & Pekarskaya, T., 2021. A taxonomy for indicators related to the Sustainable Development Goals. Statistics Norway 2021/11. Retrieved from https://www.ssb.no/en/natur-og-miljo/artikler-og-publikasjoner/a-taxonomy-for-indicators-related-to-the-sustainable-development-goals), sekä Dresden, Valencia ja Antalya osana https://www.matchup-project.eu/ hanketta.