Mitä MPC on ja miksi se säästää sähköä Shelly-laitteiden kanssa?

Johdanto: miksi pelkkä ajastus ei enää riitä?

Monella kodissa on jo älypistorasioita ja ajastimia. Niillä voi laittaa esimerkiksi lämminvesivaraajan päälle yöllä ja pois päivällä. Ongelmana on, että:

• sähkön hinta vaihtelee tunneittain
• sää ja ulkolämpötila vaihtelevat
• talon lämmönkäyttäytyminen on "hidas" – se reagoi viiveellä

Pelkkä kiinteä ajastus ei ymmärrä näitä asioita. Tarvitaan ohjaus, joka ennakoi tulevaa ja osaa tehdä järkeviä päätöksiä automaattisesti. Tässä kohtaa kuvaan astuu MPC, eli Model Predictive Control – mallipohjainen ennakoiva ohjaus.

Mikä ihmeen MPC?

MPC on ohjausmenetelmä, jota on käytetty vuosia teollisuudessa, prosessinohjauksessa ja energiajärjestelmissä. Idea yksinkertaistettuna:

• Rakennetaan malli ohjattavasta kohteesta (esim. lämminvesivaraaja, talon lämpötila, sähköauton akku).
• Ennustetaan tulevaa:
  • miten laite käyttäytyy, jos sitä ohjataan eri tavoilla
  • millainen sähkön hinta on tulevina tunteina
  • millainen kuorma tai lämpötila on tulossa.
• Lasketaan optimi: tietokone käy läpi eri ohjausvaihtoehtoja ja valitsee sen, joka täyttää rajoitteet (mukavuus, lämpö, käyttövalmius) mahdollisimman halvalla ja energiatehokkaasti.

Käytännössä MPC vastaa kysymykseen:

Miten tämä laite kannattaa käyttää seuraavan 24–48 tunnin aikana, jotta se toimii kuten haluan, mutta mahdollisimman halvalla ja ympäristöystävällisesti?

Miten MPC liittyy Shelly-laitteisiin?

Shelly-laitteet toimivat käytännössä "käsinä ja jalkoina" kotonasi:

• Shelly-kytkin voi ohjata lämminvesivaraajaa, lattialämmitystä tai sähköpattereita.
• Shelly Plug voi ohjata esimerkiksi kuivausrumpua tai muuta suurta kuluttajaa.
• Shelly EM/3EM voi mitata sähkönkulutusta vaihekohtaisesti.

Kun MPC-ohjaus yhdistetään Shellyihin:

• MPC laskee optimaalisen käyttöaikataulun laitteille (esim. milloin varaajaa lämmitetään).
• Shelly-laitteet toteuttavat tämän käytännössä: kytke päälle, kytke pois, säädä tehoa, lue mittauksia.
• Järjestelmä voi huomioida pörssisähkön hinnat, ulkolämpötilan ja ennusteen, oman kulutusprofiilisi sekä mukavuusrajat.

Esimerkki: lämminvesivaraaja ja pörssisähkö

Ajatellaan 300 litran lämminvesivaraajaa, joka lämpiää sähköllä.

Ilman älyä:

• Varaaja lämpenee aina, kun termostaatti niin määrää.
• Se ei välitä pörssisähkön hinnasta. Jos lämpö sattuu laskemaan kalliin tunnin aikana, se kuitenkin lämpiää.

MPC + Shelly -ohjauksella:

• Järjestelmä tietää, milloin kotona yleensä käytetään eniten lämmintä vettä (aamut, illat).
• Se näkee pörssisähkön hinnat seuraaville tunneille.
• Se mallintaa, kuinka nopeasti varaajan lämpötila laskee.

Sitten se suunnittelee esimerkiksi näin:

• Nostaa varaajan lämpötilan hieman etukäteen halpojen tuntien aikana, ennen kuin hinta nousee.
• Välttää lämmitystä silloin, kun hinta on huipussaan – kunhan lämpötila ei laske alle sovitun mukavuusrajan.
• Pitää huolen, että aamulla on aina riittävästi lämmintä vettä.

Tuloksena:

• Sama käyttömukavuus, mutta kulutus siirtyy halvemmille tunneille.
• Lasku pienenee ja kulutus osuu useammin tunneille, jolloin sähkö on myös ympäristöystävällisempää.

Esimerkki: sähköauton lataus

Moni haluaa, että:

• auto on aamulla klo 7 mennessä ladattu 80 % tasolle
• mutta lataus haluttaisiin tehdä halvimpina tunteina.

Ilman MPC:tä voi laittaa yksinkertaisen ajastuksen, mutta se ei aina osu parhaisiin tuntihintoihin.

MPC + Shelly -ohjaus:

• tietää, montako kWh tarvitaan nykyisestä varaustasosta 80 %:iin.
• näkee sähkön hintajakauman seuraavalle vuorokaudelle.
• laskee, milloin lataus kannattaa aloittaa ja lopettaa, jotta tavoite täyttyy halvimmalla mahdollisella hinnalla.

Se jopa ottaa huomioon:

• maksimitehon (esim. ettei pääsulake pala),
• muut yhtäaikaiset kuluttajat (varaaja, sauna).

Mikä hyöty käyttäjälle?

• Rahat: kulutus siirtyy halvoille tunneille → sähkölasku laskee.
• Mukavuus: käyttäjän ei tarvitse säätää ja laskea jatkuvasti – MPC tekee sen puolestasi.
• Turvallisuus ja rajoitteet: MPC huomioi lämpötilarajat, tehorajat ja muut rajoitukset.
• Ympäristö: kulutus osuu useammin niille tunneille, jolloin tuotanto on puhtaampaa.

Yhteenveto

MPC tekee Shelly-laitteista paljon enemmän kuin pelkkiä etäkytkimiä. Se tuo kotiisi:

• teollisuustason optimoinnin
• älykkään ennakoinnin
• jatkuvan sopeutumisen sähkön hintaan ja olosuhteisiin.

Tulos: vähemmän tuhlausta, pienempi sähkölasku ja parempi omatunto – ilman, että arjesta tarvitsee tinkiä.