|
|
|
Hankekoodi: A75100
Hankkeen nimi: Vähähiilisyyttä edistävät drooniratkaisut (VED) - hyödyntämismallit ja käyttöönoton toimenpidesuositukset, älykkään liikenteen skenaario Lapissa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.6.2019 ja päättyy 31.1.2022
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Lapin liitto
Hakijan virallinen nimi: Ilmatieteen Laitos
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 0244664-7
Jakeluosoite: Tähteläntie 62
Puhelinnumero: 0295391000
Postinumero: 99600
Postitoimipaikka: Sodankylä
WWW-osoite: http://fmiarc.fmi.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Timo Eerik Sukuvaara
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Vanhempi tutkija, ryhmäpäällikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: eura.neuvonta(at)gov.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358405294977
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Droneihin liittyvät teknologiat kehittyvät vauhdilla. Myös eurooppalainen drone regulaatio. Droneista alkaa muodostumaan erinomainen työkalu moneen käyttötarpeeseen. Dronet toimivat lähtökohtaisesti sähköllä, joten ne ovat hyvä ratkaisu kun mietitään miten saadaan vähähiilisillä vaihtoehdoilla korvattua nykyisiä hiilipäästöjä tuottavia ratkaisuja. Valtio- ja kunta tasoilla on annettu tiukkoja sitoumuksia hiilipäästöjen vähentämisestä ja jotta näihin päästään dronet ovat hyvä työkalu siihen.
Ammattikäyttöön sopivia droneja löytyy nykyään moneen painoluokkaan. Hyötykuormat alkavat muutamasta kilosta, mutta jo nyt löytyy kaupallisia laitteita mitkä nostavat kymmeniä kiloja kuormaa. Teknologia-pilotteja tehdään maailmalla myös ihmistä kantavilla “dronetakseilla”. Nämä kytkeytyvät eurooppalaiseen “Urban Air Mobility” teemaan. Dronejen dedikoidut radiot korvataan soluverkkopohjaisilla radioilla (LTE, 5G, 6G). Akkuteknologiat kehittyvät vauhdilla, enemmän energiaa voidaan ladata painoyksikköä kohti. Dronen kyytiin voidaan laittaa laturi ja polttoainetta millä saadaan pidempiä lentoaikoja. Jo nyt hybridi-energia multikopterilla päästään useiden tuntien lentoaikaan, ja tällaisia laitteita saa jo kaupallisesti. Seuraavana askeleena on korvata bensiini-polttoaine vedyllä ja laturi polttokennolla. Näihin sopivia teknologia osia saa maailmalta ja tätä on tarkoitus tässäkin hankkeessa kokeilla. Vety/polttokenno sopii hyvin vähähiilisyys teemaan.
Droneissa sekä teknologia että regulaatio kehittyy parhaillaan nopeasti siihen suuntaan että esimerkiksi laajamittainen droneilla tehty kaupallinen logistiikka ratkaisu on mahdollinen. Suomi on drone regulaation osalta liberaali ja mahdollistaa jo nyt monenlaisia pilotointeja. ANS Finland on lähiaikoina tekemässä pilotointeja alailmatilan (<150m) valvonnan/lennonjohdon käynnistämiseksi. Eurooppa tasolla puhutaan U-SPACE / UTM järjestelmistä. Näiden myötä regulaatio tulee asteittain sallimaan autonomiset lentävät robottilentolaitteet. Ennen lentoa tehdään sovelluksella lentosuunnitelma ja saadaan välitön GO/NOGO viranomaisen järjestelmästä. Itse lentäminen tulee olemaan “waypoint” pohjaista ja lentolaitteissa on sensoreita ja tekoälyä millä varaudutaan poikkeaviin tilanteisiin. Viranomaisen ylläpitämällä ala-ilmatilan hallinta järjestelmällä estetään vaaratilanteet ja nähdään tilannekuva kaikista käyttäjistä, esim myös alailmatilassa operoivat pelastushelikopterit. Automaattinen lentäminen on helpompaa toteuttaa kuin esimerkiksi autonominen auto.
Dronetoiminnan yleistyessä myös kunnille tulee uusia haasteita. Miten määritellään käytettävät matalan maariskin lentoväylät, miten ohjataan rakentamista niin että saadaan esimerkiksi droonilogistiikalle laskeutumispaikkoja. Turvallisuuspuolelle drooneille tulee Jarus/Sora pisteytys. Esimerkiksi kun lennetään asutuksen / tapahtumien päällä tulee turvapisteytys olla riittävän korkea. Pisteitä saa esim moottorien määrästä, virtalähteiden duplikoinnista, laskuvarjosta jne. Näitä ratkaisuja tullaan myös testaamaan hankkeessa.
Suuret kansainväliset yritykset kehittävät ja testaavat jo nyt maailmalla vahvasti dronerintamalla. Esimerkkeinä voi mainita Amazon, Google/Wing, DHL, jne. Reykjavikissa Flytrex/AHA tarjoaa pikaruuan kuljetusta droneilla.
Käyttökohteita droneille on tunnistettu useita. Esimerkkeinä dronelogistiikka, lähiverkkokaupan jakelu, turvallisuuden valvonta, sotilastoiminta, rajavalvonta, ympäristön mittaus ja havainnointi, tilannekuvan tuottaminen, kadonneiden etsintä, metsänhoidon ja maatalouden digitalisointi, sähkölinjojen ja putkistojen kunnonvalvonta ja vianetsintä, päästöjen seuranta, laivaliikenteen ohjaus jne.
Tässä hankkeessa (ja Pohjois-Pohjanmaan päähankkeessa) pääpaino on saada alueille ammattimaiseen droonitoimintaan sopivaa testilaitteistoa ja sensoreita. Laitteiden avulla kehitetään ja toteutetaan laajakirjoisesti useita pilotteja. Omia testialueita kehitetään eteenpäin (Sod5G Sodankylä), pilotointialustoina käytetään oikeita ympäristöjä, Lapissa esimerkiksi E75-valtatie. Hankkeen aikana tutkitaan myös muita mahdollisia pilotoitavia kohteita. Hiilipäästövaikutuksia arvioidaan kaikista piloteista.
Hankkeen aikana järjestetään useita demopäiviä. Paikallisia yrityksiä pyritään vetämään näihin vahvasti mukaan. Tarkoituksena on myös käynnistää lukuisa joukko uusia hankkeita mitkä hyödyntävät laitteistoa ja osaamista. Laitteiston avulla alueen yritykset voivat testata omia “usecasejaan”. Julkisten toimijoiden puolelle koulutetaan dronelentäjiä, jotka ovat myös yritysten pilottitarpeisiin käytettävissä.
Hankkeella on myös ylimaakunnallinen merkitys. Rinnakkaishakemukset tullaan tekemään Uudenmaan ja Pohjois-Pohjanmaan alueilla. 5G Momentum on myöntänyt hankkeelle suosituskirjeen. Hankkeen drone toiminta on tiiviissä yhteistyössä kaikkien Suomen merkittävimpien dronetoimijoiden kanssa, OAMK:n vetämän Arctic Drone Labs (ADL) verkoston kautta. ADL on Euroopan Unionin operatiivinen Digital Innovation Hub. Yhteistyötä tehdään tiiviisti RPAS Finlandin ja useiden ministeriöiden kanssa. ADL on myös osa Allied ICT Finland verkostoa, minkä kautta tapahtuu tiivis yhteistyö useiden ekosysteemien välillä, esimerkiksi IoT, analytiikka, tekoäly, robotiikka, merenkulku.
Liikenteen osuus fossiilisista päästöistä on korkea ja Euroopan Unioni on asettanut itselleen kunnianhimoiset tavoitteet liikenteen päästöjen voimakkaaseen vähentämiseen. Hankkeessa tutkitaan mahdollisuuksia päästöjen vähentämiseen ja energiatehokkaampiin toimintamalleihin erityisesti pohjoisen Suomen liikenteen monitoroinnissa, jossa arktiset olosuhteet luovat omat erityishaasteensa energiatehokkuudelle ja vähähiilisyydelle.
Ilmatieteen laitoksella on pitkä kokemus älyliikenteen tutkimushankkeista arktisissa sääolosuhteissa. Energiatehokkuuteen ja vähähiilisyyteen ei tähänastisissa hankkeissa ole kiinnitetty huomiota. Ilmatieteen laitos on kuitenkin ympäristötekniikan ja vähähiilisten ratkaisujen johtavia asiantuntijoita maassamme. Tältä pohjalta on perusteltua selvittää Arktisen liikenneympäristön drone-monitoroinnin energiatehokkaita menetelmiä nimenomaan Ilmatieteen laitoksen toimesta. Ilmatieteen laitos on osana Liikenne- ja viestintäministeriön asettamaa Liikenteen ilmastopolitiikan työryhmää Hiiletön Liikenne 2045, joka selvittää ja arvioi keinoja, joilla liikenteen kasvihuonekaasupäästöt voidaan pitemmällä aikavälillä poistaa. Ilmatieteen laitoksen muilla yksiköillä on osaamista energiatehokkuuden, uusiutuvan energian hyödyntämisen ja tuottamisen tuen alueilla, esimerkiksi sääpalvelussa ja kansallisen havaintoverkoston ylläpidossa. Antarktis- ja avaruustutkimushankkeet ovat myös antaneet arvokasta kokemusta kylmiin olosuhteisiin sopeutumisesta ja siellä toimimisesta. Tämä osaaminen on myös tässä hankkeessa käytettävissä.
Sodankylän lentoaseman ajoneuvotestaus- ja lentotoiminta-alueen yhteyteen on toteutettu Sod5G-hankkeessa Ilmatieteen laitoksen 5G-verkon ja tiesääpalveluiden kehitys- ja pilotointiympäristö, jossa on toimiva 5G-testiverkko sekä älykkään liikenteen kommunikaatiojärjestelmien testausympäristö, jossa autojen välinen tiedonsiirto pohjautuu 3G/4G/5G , IEEE 802.11p ja (perinteisiin) Wi Fi-verkkoihin. Lyhyen kantaman verkkoja palvelee tienvarsiasemina Ilmatieteen laitoksen kaksi interaktiivista tiesääasemaa (vastaanotetaan ajoneuvojen tiesäähavaintoja ja välitetään ajoneuvoille ajanmukainen säätieto, osin perustuen ajoneuvojen omiin havaintoihin). Julkisen tieverkon puolella, E75-valtatien varressa on myös Ilmatieteen laitoksen operatiivinen tiesääasema. Suljettu testirata-alue sekä operatiivisen liikenteen tiesääasema antavat oivalliset mahdollisuudet kehittää energiatehokasta liikenteen monitorointia dronien avustamana. Pohjois-Pohjanmaan liiton monialainen hanke ” Vähähiilisyyttä edistävät drooniratkaisut (VED) - hyödyntämismallit ja käyttöönoton toimenpidesuositukset” (hakemus nro 306382) tutkii ja testaa erilaisia käytännönläheisiä kohteita dronien käyttöön energiatehokkuuden ja vähähiilisyyden kehittämiseksi. Uudenmaan alueen rinnakkaishankkeen hakemusnumero on 306721. Olemalla osa tätä hankekokonaisuutta, Ilmatieteen laitos, SGO ja Lappi ovat mukana kehittämässä dronien hyödyntämistä energiatehokkaassa yhteiskunnassa, alan johtavien kotimaisten tutkimusorganisaatioiden kanssa. ” Vähähiilisyyttä edistävien drooniratkaisujen hyödyntämismallit ja käyttöönoton toimenpidesuositukset, älykkään liikenteen skenaario Lapissa” -sisarhankkeen skenaario sopii erinomaisesti juuri Sodankylän arktisiin olosuhteisiin ja Ilmatieteen laitoksen testiympäristöön ja Sodankylän avaruuskampukselle. Tällä hankkeella tällä hankkeella Sodankylän avaruuskampuksen tutkimuslaitokset Ilmatieteen laitos ja Sodankylän Geofysiikan Observatorio ovat mukana kehittämässä yhteiskunnan energiatehokkuutta parantavia drone-käyttömenetelmiä, tarjoten samalla koko Lapin elinkeinoelämälle mahdollisuuden päästä mukaan uuteen ekologiseen teollisuudenalaan.
Sodankylän avaruuskampuksen toinen tutkimuslaitos Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO) on kansainvälinen osaamiskeskittymä, joka toimii yhteistyössä useiden kansallisten ja kansainvälisten tutkimusorganisaatioiden ja yritysten kanssa. SGO:n Radiotieteen laboratorion toiminta keskittyy yläilmakehän ja lähiavaruuden havainnointiin radiometrisin instrumentein. Laboratorion tutkimusinfrastruktuuri on jatkuvan kehityksen alla ja laboratoriolla on omia instrumentteja ja yhteistyössä käytettäviä tai kehitettäviä instrumentteja. SGO:n tutkijoiden kehittämiä radiomenetelmiä on käytössä niin kansainvälisissä suurtehotutkissa kuin jokien pohjamuotojen mittaukseen tarkoitetuissa laitteistoissa. Infrastruktuuria on kehitetty sekä SGO:n omin budjettivaroin, että eri lähteistä saadulla julkisella rahoituksella. SGO:n radiotieteellisen infrastruktuurin hyödyntämisestä on esimerkkinä tällä hetkellä käynnissä oleva EAKR-hanke ARKS, Arktinen radiomenetelmien kehitysympäristö ja sovellukset, jossa myös yritysten tarpeista lähtien sovelletaan kehitettyjä menetelmiä.
Tässä hankkeessa tehdään kaiken drone-operoinnin kannalta oleellinen pilotti, jossa hyödynnetään SGO:n tutkaosaamista kehittämällä avaruuskampuksella sijaitsevasta ainutlaatuisesta vapaasti ohjelmoitavasta 10 GHz testitutkalaitteistosta kenttäkelpoinen drone-operoinnin lentopintojen tuulimittauslaitteiston prototyyppi. Tällainen mittaus tähtää sekä drone-operoinnin turvallisuuden, että taloudellisuuden kehittämiseen. Kehitystyö mahdollistaa tulevaisuudessa optimaalisen operoinnin sääolosuhteista riippumatta normaalioloissa ja varoittaa turvallisuusriskeistä poikkeusoloissa. Ennakoimme tällaisen mittauksen olevan tulevaisuudessa oleellisen osan käytännön drone-operoinnissa.
Hankkeen varsinaisia kohderyhmiä ovat 1) Lapin alueen drone-järjestelmiä kehittävät ja hyödyntävät yritykset (välillisesti myös Pohjois-Pohjanmaan ja Uudenmaan), 2) mukana olevat korkeakoulut ja tutkimuslaitokset sekä niiden tutkijat sekä 3) liikennelogistiikkaan ja liikenneympäristöön liittyvät toimijat.
Lapissa keskeinen kohderyhmä on Lappilainen liikenneympäristö ja sen eri toimijat. Energiatehokkailla ja ekologisilla menetelmillä yhdistettynä älykkääseen liikenteeseen on suuri merkitys Pohjoisessa Suomessa, missä etäisyydet ovat pitkiä, asutus harvaa ja osin näistä syistä energiankulutus ja hiilijalanjälki suurempi kuin tiheään asutussa Etelä-Suomessa.
Hankkeen kohderyhmiä ovat myös kansalliset viranomaispalveluiden tuottajat ja tilaajat. Muun muassa Traficom:in 5G Momentum - ohjelman sekä Liikennelabran kautta hankkeen ratkaisuja voidaan kanavoida suoraan liikenne- ja viestintäviranomaisten arvioitaviksi ja parhaimmillaan osaksi viranomaisratkaisuja.
Välillisiä kohderyhmiä ovat 1) Lappilaiset liikenne- ja yhdyskuntasuunnittelun organisaatiot sekä 2) opiskelijat, jotka voivat esimerkiksi harjoitustöissä hyödyntää hankkeessa rakennettavia pilotointi- ja testausympäristöjä niin Oulussa kuin Sodankylässä.
Testialueen kiinnostavuuden kasvaessa sillä voidaan ajatella olevan myös epäsuoria vaikutuksia Sodankylän alueen laajempaan näkyvyyteen matkailullisessa mielessä. Ekologisten ratkaisujen kiinnostavuus nyky-yhteiskunnassa on suuri, ja sitä kautta hankkeen yhtenä tavoitteena on lisääntynyt viranomaispalveluiden testaustoiminta ja jopa kehittäminen ekologisempaan suuntaan.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 234 144
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 234 144
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 292 681
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 292 681
Maakunnat: Lappi
Seutukunnat: Pohjois-Lapin
Kunnat: Sodankylä
Jakeluosoite: Tähteläntie 62
Postinumero: 99600
Postitoimipaikka: Sodankylä
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 5 | 6 |
| Liikenteen ekologisuus hankkeen keskiössä, ratkaisujen mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 5 | 6 |
| Liikenteen ekologisuus hankkeen keskiössä, ratkaisujen mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 4 |
| Liikenteen ekologisuus edistää tätä, mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 2 | 4 |
| Liikenteen ekologisuus edistää tätä, mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 2 | 4 |
| Liikenteen ekologisuus edistää tätä, mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 6 | 7 |
| Liikenteen ekologisuus edistää tätä, mittakaava ei kovin suuri. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 6 | 8 |
| Pyritään käyttämään uusituvista energialähteistä tuotettua sähköä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 9 | 10 |
| Yhteistyö keskeisten tutkimuslaitosten kanssa mahdollistaa paikallisen elinkeinoelämän uutta liiketoimintaa | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 8 | 8 |
| Palveluja ja tuotteita kehitetään valtakunnallisella tasolla. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 5 | 7 |
| Kehittynyt liikenneympäristön hallinta parantavat liikkumista ja logistiikkaa. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 8 | 10 |
| Dronetoiminta tuo alueelle uutta korkean teknologian toimintaa, ja siihen liittyviä yrityksiä, matkailua, majoitusta yms. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 2 | 2 |
| Ei merkittävää vaikutusta, ympäristö sinänsä tasa-arvoinen. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 7 | 7 |
| Kehittyvä korkean teknologian toiminta ja matkailu nostaa aluetta tasa-arvoisempaan asemaan. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei havaittavaa vaikutusta. | ||
| Ympäristöosaaminen | 6 | 7 |
| Sääolosuhteiden parempi tuntemus johtaa myös ympäristöosaamisen kehittymiseen. Liikenteen ekologisuus edistää tätä, mittakaava ei kovin suuri. | ||
Hankkeessa pääpaino oli saada hankealueille ammattimaiseen droonitoimintaan sopivia testilaitteistoja ja sensoreita, joiden avulla kehitetään ja toteutetaan laajakirjoisesti useita pilotteja.
Lopputulokset:
1.Autonominen dronejärjestelmä säähavainto- ja monitorointijärjestelmissä
2.Teknologiakokeilut; autonominen drone-monitorointi, LiDAR-instrumentti dronessa, ajoneuvotutkainstrumentti dronessa, lämpökamera dronessa, LiDAR-mallinnus, droneavusteinen ja tutka-avusteinen tuulipintojen määrittely
3.Energiatehokkuuden ja vähähiilisyyden tuominen osaksi dronelentämistä sekä droneavusteista älyliikennetutkimusta; työn pohjalta syntyneet uudet hankkeet; HCT Winter Premium, 5G-SAFE-PLUS, 5G kiihdyttämö, sekä yhteistyöaihiot; Dronekeskus, Forum Virium, Rumble Tools, Relphone, Vaisala, Sitowise
4.Uudet tutkimusideat; Autonomiselle ajoneuvolle räätälöity täsmäsää (Horizon Europe), säätutkamallinnuksen avustaminen dronella (Interreg Aurora/EAKR), sekä arktinen testausympäristö-yhteistyö Dronekeskuksen kanssa
Hankkeen lopputuloksena energiatehokkuuden menetelmiä ja dronelentämisen sovelluskohteita Arktisissa oloissa ja osana älyliikennettä saatiin kehitettyä, ennen kaikkea luotiin perusta pitkäjänteiselle kehitykselle.