Rakennusten lämmityksen osuus energian loppukäytöstä on Suomessa 27 %. Erityisesti pohjoisessa Euroopassa kiinteistöjen lämmitys perustuu keskitettyyn kaukolämmön tuotantoon. Suurin osa tarvittavasta lämmöstä tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla, kuten kivihiilellä ja maakaasulla sekä osin biomassaa polttamalla. Kaukolämmön hiilineutraali tuottaminen vaatii kuitenkin siirtymän pois polttoon perustuvista tuotantomenetelmistä. Helsingissä ja Tukholmassa on alettu hyödyntää meriveden sisältämää lämpöenergiaa lämpöpumppujen avulla lämmitykseen ja jäähdytykseen sekä selvitetty mahdollisuuksia kesäaikaisen lämpimän meriveden varastointiin. Päästövähennystavoitteiden, lämpöpumpputeknologian kehittymisen sekä päästöoikeuksien hintojen nousun myötä merilämpöön perustuvat, eri alueellisten skaalojen (paikallinen energiantuotanto) lämpöpumppuratkaisut ovat taloudellisesti kannattavia. Hankkeessa tuotetaan kolmiulotteinen, tarkkaresoluutioinen Itämeren lämpötila-aineisto perustuen Itämerellä tehtyihin lämpötilahavaintoihin sekä supertietokoneilla tehtäviin mallilaskelmiin. Meriveden lämpötilatiedot yhdistetään syvyystietoihin sekä vesialueiden käyttöä, kuten suojelualueita kuvaavaan geospatiaaliseen aineistoon. Näiden avulla määritetään alueet, joilla merilämpöpumppujen käyttö on mahdollista meriveden lämpötilan sekä sijainnin puolesta. Kehitettävän ohjelmiston avulla lasketaan alustava kustannusarvio merilämpöpumppujen vaatimille teknisille ratkaisuille. Koska merivesilämpöpumppuihin perustuvat ratkaisut ovat kymmenien vuosien aikavälille tehtäviä investointeja, analyysiin liitetään arvio meriveden lämpötilan tulevasta kehityksestä. Hankkeen tulosten ja ohjausryhmätyöskentelyn pohjalta luodaan yrityssektorin globaali merilämpökonsepti, joka sisältää alustavan potentiaalin arvioinnin, suunnittelun, järjestelmän rakennus- ja laiteteknisen toteutuksen sekä integroinnin paikalliseen energiajärjestelmiin. Hankkeen tutkimus toteutetaan kansainvälisenä yhteistyönä.

Ilmastonmuutos on yksi suurimmista maailmanlaajuisista haasteista aiheuttaen yhteiskunnille valtavat kustannukset. Suhteessa ilmaston lämpenemiseen, ilmakehän mustahiilen (Black Carbon, BC), on todettu olevan ilmakehän tärkein valoa absorboiva hiukkasmainen komponentti, jolla on sekä vaikutuksia ilmaston lisäksi myös lumen heijastavuuteen ja sulamiseen sekä ihmisten terveyteen. Tästä johtuen BC on saanut tärkeän roolin myös jopa Suomen ulkopolitiikassa. BC:n tärkeydestä huolimatta olemassa ei ole yhtenäistä metriikkaa, jota voitaisiin käyttää niin BC-päästöjen, BC-pitoisuuksien ja BC:n ilmakehävaikutusten selvittämiseksi. Tämä vaikeuttaa huomattavasti asiaan liittyvää viestintää, poliittisia toimia ja tulevaisuuden päästörajoitusten asettamista. Tämä projekti pyrkii muodostamaan uuden tutkimukseen suuntautuneen liiketoimintaekosysteemin ja tähän pohjautuvan Co-Innovation –projektin, joka käsittää toimijoita yritystoiminnan, tutkimuksen ja viranomaistoiminnan eri alueilta. Hankkeen yhtenä tavoitteena on luoda uusi Black Carbon Footprint –konsepti, eli yhtenäinen ja useilla tieteen ja tekniikan aloilla käytettävissä oleva mustan hiilen metriikka. Tavoitteena on, että tätä metriikkaa ja konseptia voitaisiin hyödyntää niin BC:n päästöjen, BC:n ilmakehäpitoisuuksien kuin myös BC:n ilmakehävaikutustenkin arvioinnissa. Kehitettävän konseptin luomisessa pohjan luo olemassa oleva monialainen tieto ja mittaustulokset, joita hankkeessa täydennetään uudella laajan konsortion voimin tehtävällä tutkimuksella. Nämä toimet mahdollistaisivat tehokkaamman BC-päästöjen vähentämisen ja helpomman viestinnän BC:hen liittyvistä asioista. Siten projekti hyödyttää monia tieteen ja teknologiakehityksen alueita ja ympäristöön ja ilmastoon liittyvän kansallisen ja kansainvälisen tason alueella. Samalle se edistää uuden kansainvälisen liiketoiminnan erityisesti liikenteen, energiantuotannon, palveluiden ja mittausteknologioiden osalta.

Nykyään markkinoilla toimivat osapuolet arvioivat eri toimialojen ja yksittäisten yritysten taloudellista tilaa hyödyntämällä useita eri lähteitä, kuten pörssien markkinatietoja, analyytikkoraportteja ja yritysten omia raportteja. Näistä lähteistä saadaan tietoa eri sykleissä, niiden luotettavuus vaihtelee ja kaikista näistä lähteistä saadaan informaatiota vasta jälkikäteen. Tämä muodostaa haasteita oikea-aikaiselle ja validille päätöksenteolle, jotka tehdään näistä lähteistä muodostettujen ennusteiden pohjalta. Tämän seurauksena markkinaosapuolet etsivät aktiivisesti vaihtoehtoisia, luotettavampia ja oikea-aikaisempia tiedonlähteitä päätöksentekoon - ja tähän ongelmaan tämä tutkimusidea etsii uudenlaisia ratkaisuja satelliittidatasta. Kaukokartoitusdataa on toistaiseksi hyödynnetty vähemmän talouden ennustamisessa. Tämän tiedon saatavuus on kuitenkin lisääntynyt merkittävästi viimeisen kymmenen vuoden aikana. Lisäksi koneoppimistekniikoiden voimakas kehitys avaa kokonaan uusia mahdollisuuksia hyödyntää tätä dataa. Euroopan unionin avaruusohjelman virasto EUSPA arvioikin kaukokartoitusdatan markkinoiden kaksinkertaistuvan yli 5,5 miljardiin vuosikymmenen loppuun mennessä. Lisäksi 85 prosenttia näistä tuloista arvioidaan syntyvän palveluista, jotka käyttävät edistyneitä koneoppimistekniikoita tiedon tuottamiseen kaukokartoitusdatasta. Hyödynnettäessä talouden ennustamiseen, nämä uudet menetelmät tarjoavat uusia lisäindikaattoreita markkinoiden eri osapuolille yksinään tai yhdessä muiden tietolähteiden kanssa. Tämän projektin tavoite on yhdistää tekoälyn, toimialueosaamisen, talouden ja kaukokartoituksen asiantuntijoiden tietämys, joka mahdollistaa talouden prosessien mallintamisen ja kaukokartoitusaineistojen hyödyntämisen muiden tietokokonaisuuksien rinnalla uusien indikaattoreiden luomiseksi, jotka antavat tietoa analysoitavista kokonaisuuksista, kuten toimialoista tai yksittäisistä yrityksistä nopeammassa syklissä kuin perinteinen talousraportointi.

Energiajärjestelmä on muuttumassa yhä monimutkaisemmaksi ja sääriippuvaisemmaksi. On selvää, että sääennusteet ovat tärkeässä roolissa, kun energiamaisemamme muuttuu päästöttömäksi. Tässä projektissa hyödynnämme todennäköisyyssääennusteita yhdessä koneoppimismenetelmien kanssa, tavoitteena luoda optimoitu ja automatisoitu päätöksentekokoneisto, joka hyödyntää vihreää energiaa parhaalla mahdollisella tavalla ottaen huomioon sekä tuotannon että kulutuksen. Todennäköisyyssääennusteet ovat olleet vähällä käytöllä tässä kontekstissa. Tämä johtunee siitä, että ennusteiden datavolyymi on iso ja siksi niiden sisältämää informaatiota voi olla vaikeaa tulkita oikein. Tässä projektissa tulemme edistämään ennusteiden käytettävyyttä luomalla koneluettavan rajapinnan, joka tarjoaa todennäköisyysennusteita koneoppimismenetelmille sopivassa muodossa. Tulemme myös parantamaan sääennusteita vastaamaan paremmin energiasovelluksien tarpeita. Kehitämme älykkäitä ratkaisuja optimoimaan erilaisten energiajärjestelmien toimintaa hyödyntämällä tuoreimpia sääennusteita, paikallisesti kerättyä dataa ja tietoa uusiutuvan energian tuotannosta. Tähtäimessä on erityisesti kehittää sovelluksia rakennusten energiakäytön (lämmitys, ilmanvaihto, jäähdytys) optimointiin, akkujen käyttöön ja aurinko- sekä tuulivoiman parempaan hyödyntämiseen. Projektiin osallistuvat Ilmatieteen laitos Suomesta (FMI), sisarlaitokset Ruotsista (SMHI) ja Virosta (ESTEA) sekä kolme yritystä, Nuuka Solutions (Suomi), Rebase Energy (Ruotsi) ja Sweden Wind (Ruotsi). Säälaitokset ovat vastuussa yhteispohjoismaiseen MetCoOp säänennustusjärjestelmään liittyvästä tutkimus- ja kehitystyöstä. Yritykset kehittävät koneoppimismenetelmiin ja tekoälyyn pohjautuvia älykkäitä sovelluksia. Projekti kasvattaa mukana olevien yritysten liikevaihtoa ja vähentää ilmastopäästöjä. Lisäksi projekti parantaa sekä sääennusteita että koneoppimismenetelmien hyödyntämistä sääennusteiden tulkinnassa ja energiajärjestelmien optimointiin.

TUPA- projektissa luodaan ratkaisuja turvalliseen elämään yhteiskunnassa virusten aiheuttaman epidemian tai pandemian aikana tai sen uhatessa. Maailmalla todettujen COVID-19-tartuntatapausten perusteella aerosolialtistus SARS-CoV-2-virukselle voi olla merkittävää etenkin sellaisissa julkisissa tiloissa, joissa tätä leviämistapaa ei ole huomioitu. Laajat rajoitustoimet ovat olleet välttämättömiä pandemian hillinnässä, mutta niiden seurauksena on syntynyt suuria taloudellisia ja sosiaalisia haittoja yhteiskunnalle. Tarvitsemme ratkaisuja, jotka mahdollistavat yhteiskunnan eri osa-alueiden aktiivisen toiminnan, turvallisen työnteon, sekä ihmisten välisen kanssakäymisen myös pandemioiden aikana. Hankkeessa selvitetään koronaviruksen leviämistä sisäilmassa ja pinnoilla sairaalassa ja kartoitetaan työntekijöiden altistumisriskiä koronavirukselle. Lisäksi projektissa simuloidaan viruksen leviämistä helsinkiläisessä Ultima-ravintolassa hyödyntäen ihmisille, eläimille ja kasveille vaaratonta Phi6-mallivirusta. Simulaatiosta saatavien tulosten ja mallilaskelmien avulla suunnitellaan virustartuntojen leviämisen riskiä minimoivia turvaratkaisuasetelmia. Monitieteisen hankekonsortion muodostavat Ilmatieteen laitos, Helsingin yliopisto, Työterveyslaitos ja HUS. Projektin yritysyhteistyöverkostoon kuuluvat aerosoliteknologia ja –mittalaiteyritykset Dekati Oy ja Environics Oy, ravintoloitsija Henri Alén, sisustusratkaisuja tarjoava yritys Rune & Berg Design Oy, diagnostiikkamenetelmiä kehittävä Mobidiag Oy, sekä ilman puhdistuksesta vastaavat yritykset KLV-Palvelut Oy ja Uniqair Oy. Tutkimusta suunnitellaan, toteutetaan ja tuloksia sovelletaan yhdessä tutkijoiden ja yritysten kanssa koko projektin keston ajan ja luodut konseptit esitellään kansallisesti ja kansainvälisesti. Hanke tarjoaa siihen osallistuville suomalaisille yrityksille ratkaisuja COVID-19 johtuviin liiketoiminnan uudistamistarpeisiin ja lisääntyneen kilpailuedun toimia kansainvälisillä markkinoilla.