Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja • Yritykset • 2022:25 Selvitys akkuklusterin tutkimus - infrastruktuureista Selvitys akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureista Taneli Fabritius, Elina Pohjalainen, Marko Antila, Joel Anttila, Samppa Jenu, Anssi Laukkanen, Marja Vilkman, John Bachér, Tuomo Hokkanen, Ari Hentunen, Mikael Opas Työ- ja elinkeinoministeriö Helsinki 2022 Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja 2022:25 Työ- ja elinkeinoministeriö This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. ISBN pdf: 978-952-327-674-1 ISSN pdf: 1797-3562 Taitto: Valtioneuvoston hallintoyksikkö, Julkaisutuotanto Helsinki 2022 Julkaisujen jakelu Distribution av publikationer Valtioneuvoston julkaisuarkisto Valto Publikations- arkivet Valto julkaisut.valtioneuvosto.fi Julkaisumyynti Beställningar av publikationer Valtioneuvoston verkkokirjakauppa Statsrådets nätbokhandel vnjulkaisumyynti.fi Kuvailulehti 23.3.2022 Selvitys akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureista Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja 2022:25 Teema Yritykset Julkaisija Työ- ja elinkeinoministeriö Tekijä/t Taneli Fabritius, Elina Pohjalainen, Marko Antila, Joel Anttila, Samppa Jenu, Anssi Laukkanen, Marja Vilkman, John Bachér, Ari Hentunen, Mikael Opas, Tuomo Hokkanen (visualisointi) Kieli suomi Sivumäärä 141 Tiivistelmä Kansallisessa akkustrategiassa 2025 todetaan, että alan julkiset ja yksityiset tutkimus- infrastruktuurit tulisi verkottaa ja tunnistaa näissä olevat puutteet. Kehittämistyön pohjaksi työ- ja elinkeinoministeriö on tilannut teknologian tutkimuskeskus VTT:ltä selvityksen nykyisistä akkuklusterin julkisista ja yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista. Selvityksessä kartoitettiin akkuklusterin nykyiset tutkimusinfrastruktuurit. Infrastruktuurit on koottu raportin liitteeksi sisältäen yleisluontoiset ja teknisemmät kuvaukset. Raportti sisältää kuvauksen nykytilasta. Lisäksi tunnistettiin aukkoja ja kehityskohteita. Selvityksen pohjalta esitetään useita toimenpiteitä, joiden avulla varmistetaan hyvät tutkimuksen perusedellytykset akkuklusterilla. Toimenpiteet sisältävät ehdotuksia laitteistoihin, kuten akkujen turvallisuustestaukseen, akkujen mekaaniseen kierrätykseen ja materiaalitutkimuksen analytiikkaan. Lisäksi toimenpiteinä ehdotetaan datan hyödyntämisen parantamista laatimalla pelisäännöt ja toteuttamalla akkuklusterin data-alusta. Lisäksi erilaiset testiympäristöt, kuten laajat sähköajoneuvojen latauksen testiympäristöt tulisi toteuttaa. Kansallisesti on tärkeää yhteistyön lisääminen ja osaamisen kehittäminen. Tutkimusinfrastruktuureja on mahdollista hyödyntää houkuttelemaan kansainvälisiä hankkeita ja invest-in -toimintaa, siksi ehdotetaan akkuklusterin infrastruktuurien verkottamista ja esittelyä kansainvälisille toimijoille. Asiasanat yritykset, akkustrategia, energia, teollisuus, kiertotalous, kaivostoiminta, kemianteollisuus, tutkimus, infrastruktuuri, sähköistys ISBN PDF 978-952-327-674-1 ISSN PDF 1797-3562 Asianumero VN/141529/2021 Hankenumero Julkaisun osoite https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-327-674-1 Presentationsblad 23.3.2022 En utredning av infrastrukturer för forskning inom batteri klustern Arbets- och näringsministeriets publikationer 2022:25 Tema Företag Utgivare Arbets- och näringsministeriet Författare Taneli Fabritius, Elina Pohjalainen, Marko Antila, Joel Anttila, Samppa Jenu, Anssi Laukkanen, Marja Vilkman, John Bachér, Ari Hentunen, Mikael Opas, Tuomo Hokkanen (visualisering) Språk ruotsi Sidantal 141 Referat I nationella batteristrategin 2025 konstaterades att offentlig och privat forskningsinfrastruktur inom batteriklustret bör samordnas samt att eventuella brister bör identifieras. Som grund för utvecklingsarbetet har arbets- och näringsministeriet beställt en utredning över branschens befintliga offentliga samt privata forskningsinfrastruktur av statens tekniska forskningscentral VTT. I utredningen genomfördes en kartläggning över den nuvarande infrastrukturen inom batteriklustret. I bilagan till denna rapport finns både generella och mer tekniska beskrivningar över den befintliga infrastrukturen. Den här rapporten beskriver infrastukturens nuvarande tillstånd. Därtill har brister och framtida behov identifierats. På basen av utredningen framförs flera åtgärder, med vilka goda grundförutsättningar för forskning inom batteriklustret kan säkerställas. Till åtgärderna hör investeringar i ny utrustning, t. ex. utrustning för säkerhetstestning av batterier, för mekanisk återvinning av batterier samt för analyser inom materialforskningen. Dessutom föreslås en förbättring av utnyttjandet av data genom att utarbeta spelregler och uppgöra en dataplattform. Därtill borde man förverkliga testmiljöer t. ex. för omfattande testning av laddning av elfordon. Nationellt sett är det viktigt att utöka samarbetet och utveckla kunnandet. Forskningsinfrastrukturen kan användas till att bjuda in internationella projekt och invest-in verksamhet. Därför föreslås att infrastrukturen inom batteriklustret samordnas och presenteras för internationella aktörer. Nyckelord företag, batteristrategi, energi, industri, cirkulär ekonomi, gruvdrift, kemiindustri, forskning, infrastruktur, elektrifiering ISBN PDF 978-952-327-674-1 ISSN PDF 1797-3562 Ärendenummer VN/141529/2021 Projektnummer URN-adress https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-327-674-1 Description sheet 23 March 2022 Research infrastructures for the Finnish battery cluster Publications of the Ministry of Economic Affairs and Employment 2022:25 Subject Enterprises Publisher Ministry of Economic Affairs and Employment of Finland Author(s) Taneli Fabritius, Elina Pohjalainen, Marko Antila, Joel Anttila, Samppa Jenu, Anssi Laukkanen, Marja Vilkman, John Bachér, Ari Hentunen, Mikael Opas, Tuomo Hokkanen (visualizations) Language Finnish Pages 141 Abstract The Finnish national battery strategy 2025 states that public and private research infrastructures for the battery cluster should be networked and mapped, and that any gaps should be identified . To support the initiative, Ministry of Economic Affairs and Employment has ordered this study from VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. The study mapped the current research infrastructures in Finland. Infrastructures are included in the appendix of this study including general description and more detailed technical description. Report includes description of the current state of infrastructures. Gaps and development targets were identified. Based on the study, several actions are recommended, which improve the basic prerequisetes for research in the battery cluster. Actions include investments into new equipment, such as battery safety testing laboratory, mechanical separation of batteries for recycling and analytical capabilities for battery material research. In addition, improvements are suggested for data utilization by creating common rules for utilization of data and executing a jointly used data platfrom for battery cluster. Different testbeds and living labs are also included, such as wide testbeds for electric vehicle charging. Nationally, it is important to increase cooperation and know-how. Research infrastructures can be used to draw international research projects and invest-in activity to Finland. Therefore, it is also suggested to network battery cluster infrastructures and present the capabilities to potential international partners. Keywords enterprises, battery strategy, energy, industry, circular economy, mining, chemical industry, research, infrastructure, electrification ISBN PDF 978-952-327-674-1 ISSN PDF 1797-3562 Reference number VN/141529/2021 Project number URN address https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-327-674-1 Sisältö Lukijalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 Johdanto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Infrastruktuurit TKI-toiminnan perus edellytyksinä ja selvityksen toteutus . . . . . . . . 11 3 Tutkimusinfrastruktuurien nykytila. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.1 Sähköistyminen ja palvelut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1.1 Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkimusinfrastruktuurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.2 Yritysten tutkimusinfrastruktuurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.3 Verkostot ja kumppanuudet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Kestävät akkumateriaalit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.1 Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkimusinfrastruktuurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.2 Yritysten tutkimusinfrastruktuurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.3 Verkostot ja kumppanuudet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3 Tutkimusdatan hyödyntäminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.1 Kokeellisesti tuotettu data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.2 Laskennallisilla menetelmillä tuotettu data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3.3 Tekoäly ja tutkimusdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4 Tutkimusinfrastruktuurien saavutettavuus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.5 Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurit Euroopassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 Tutkimusinfrastruktuurien kehityskohteet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.1 Tarve akkujen ja akkukennojen turvallisuustestauksen laboratoriolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.2 Tarve akkujen esikäsittelyn ja purkamisen automatisoinnin kehitykseen kierrätyksessä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3 Uuden sukupolven akkumateriaalien tutkimuksen edellytykset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.3.1 Pilot-mittakaavan kennovalmistuksen selvitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.3.2 Analyysimenetelmien kehittäminen materiaalien ja kennojen karakterisointiin . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.4 Tarve sähköistymisen testiympäristöjen investoinneille ja koordinaatiolle . . . . . . . . . . . 57 4.4.1 Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien testiympäristöt suurille tehoille, datan hyödyntämiseen ja V2G teknologiaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.4.1.1 Latauksen testiympäristöt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.4.1.2 Latauksen kyberturvallisuus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.4.2 Akkuvarastojen tutkimukseen osana joustavaa sähköjärjestelmää tarvitaan laajempi ja avoimesti hyödynnettävä testiympäristö . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.4.3 Testikaivokset sähköisille työkoneille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.5 Tarve akkuklusterin data-alustalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5 Yhteenveto ja johtopäätökset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Liitteet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Liite 1. Hankkeessa toteutettu kysely . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Liite 2. Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Lähteet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 8TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 LU K I J A L L E Suomalainen akkuala kehittyy vauhdikkaasti osana eurooppalaisia ja globaaleja arvo- ketjuja. Innovatiivisuus ja vastuullinen liiketoiminta ovat suomalaisen akkualan kantavia ajatuksia. Tässä selvityksessä on kuvattu näiden tavoitteiden kannalta keskeisiä kansallisia tutkimusinfrastruktuureja. Niillä on tärkeä rooli kansallisen kilpailukyvyn ja alan osaamisen kehittämisessä. Kilpailukykytekijä niistä tulee erityisesti silloin, kun infrastruktuurit ovat mahdollisimman laajasti eri toimijoiden käytettävissä. Tutkimusinfroja voidaan hyödyntää monella tavalla. Tämä vaatii kuitenkin aktiivista yhteistyön kehittämistä ja nykyistä sel- keämpiä yhteiskäytön pelisääntöjä. Tähän selvityksen on ansiokkaasti koottu akkualan tutkimusinfrastruktuureja. Selvitys liittyy elinkeinoministeri Mika Lintilän kesäkuussa 2020 käynnistämän valmisteluhankkeen lopputuloksena syntyneen ja tammikuussa 2021 julkistetun kansallisen akkustrategian toimeenpanoon. Olemme kiitollisia sekä selvityksen tekijälle VTT:lle kattavasta kokoamistyöstä, että kai- kille kartoitustyöhön osallistuneille. Tämä poikkileikkaus antaa pohjan keskusteluille siitä, millä tavoin kokonaisuutta pitäisi tulevina vuosina kehittää, ja millaista yhteistyötä tutki- musinfrojen käytössä tarvitaan. Selvityksen loppuun on listattu useita kehittämisehdo- tuksia. Ehdotukset vievät keskustelun konkreettiselle tasolle ja antavat mahdollisuuden ottaa kantaa siihen, mitkä ovat kiireellisimpiä toimia ja miten ne kannattaisi toteuttaa. Toivomme, että tämän selvityksen myötä syntyy sekä vilkasta keskustelua että uusia yhteistyön alkuja. Maaliskuu 2022 Jyrki Alkio Varapuheenjohtaja Akkualan kansallinen yhteistyöelin Jarkko Vesa Pääsihteeri Akkualan kansallinen yhteistyöelin 9TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 1 Johdanto Kansallinen akkustrategia 2025 julkaistiin tammikuussa 2021. Strategian tavoitteena on luoda Suomeen edelläkävijänä toimiva akkuklusteri, joka tukee Suomen siirtymistä vähähiiliseen talouteen. Strategian toimeenpanon edistämiseksi on asetettu akkualan kansallinen yhteistyöelin, joka kokoaa yhteen akkusektorin eri toimijat. Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurien kartoitus tukee akkustrategian toteutusta. Akkustrategian yhtenä tavoitteena on kehittää alan huippututkimusta ja edistää alan inno- vaatioiden syntymistä. Tutkimusinfrastruktuurit ovat tutkimuksen tekemisen ja innovaati- oiden syntymisen perusedellytyksiä. Akkustrategiassa todetaan, että alan julkiset ja yksityi- set tutkimusinfrastruktuurit tulisi verkottaa ja tunnistaa näissä olevat puutteet (TEM 2021, 49). Tämän kehittämistyön pohjaksi työ- ja elinkeinoministeriö on tilannut tämän raportin nykyisistä akkuklusterin julkisista ja yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista. Selvitys ja sii- hen liittyvä kysely on suoritettu syksyn 2021 aikana. Tarkoituksena on ollut selvittää, minkälainen akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurien nykytila on ja miten tutkimusinfrastruktuureja tulisi kehittää. Kansallisista kehitystarpeista on kerätty näkemyksiä eri julkisilta ja yksityisiltä organisaatioilta. Lisäksi on kerätty yhteen tiedot julkisista ja yksityisistä akkuklusterin infrastruktuureista, jotka löytyvät tämän rapor- tin liitteistä. Tiedot antavat mahdollisuuden jatkossa koota infrastruktuurit samaan tieto- kantaan, ylläpitää tietoja ja hyödyntää niitä tiedon jakamiseen. Lisäksi tietojen pohjalta on mahdollista koostaa tutkimusinfrastruktuurien esittelymateriaalia kansainvälisille kump- paneille. Kappaleessa 3 on kuvattu akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurin nykytilaa. Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurien omistajuus hajaantuu laajalle joukolle toimijoita: yritykset, yliopistot, ammattikorkeakoulut, tutkimuslaitokset, kaupungit ja monet muut organisaatiotyypit. Yhteistyöstä hyötyvät kuitenkin kaikki, koska infrastruktuurien kehit- täminen edistää alan kokonaisedellytyksiä kasvaa ja toimia Suomessa. Selvitys kattaa laa- jasti eri akkuarvoketjun osat akkuraaka-aineista ja -materiaaleista, akkuteknologioihin ja liikenteen ja työkoneiden sähköistymiseen, sekä kierrätysteknologioihin. Kappaleessa 4 on kuvattu tutkimusinfrastruktuurien kehityskohteet pohjautuen selvityksen tuloksiin. Kansallisten tavoitteiden saavuttamiseksi käytössä tulee olla riittävät laitteet tutkimukselle. Pelkät laitteet eivät kuitenkaan tutki, kehitä tai luo innovaatioita. Infrastruktuurien nykyti- lan ymmärtämiseksi on tarkasteltava myös minkälaisia palveluita, kyvykkyyksiä ja kump- panuuksia tutkimusinfrastruktuurien päälle on kehittynyt. Infrastruktuurit luovat edelly- tyksiä myös osaamisen kehittämiselle. 10 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Raportti sisältää sekä yleistajuisia että teknisiä kuvauksia. Teknisten kuvausten tarkoituk- sena on toimia keskustelunavauksena seuraavista askeleista alan asiantuntijoille. Johto- päätösten ja ehdotettujen toimenpiteiden osalta on toteutettu tiivis ja helppolukuinen lista jatkokeskustelua varten. Kappaleessa 5 on kuvattu toimenpiteet, joilla kehityskohtei- siin voidaan puuttua. Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureista löytyy muutamia kehityskohteita. Haaste ei ole kuitenkaan teknologinen, sillä akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurin seuraavat askeleet ovat ennen kaikkea yhteistyön ja osaamisen kehittämistä. Yhdessä voimme rakentaa toi- mivat perusedellytykset akkuklusterin tutkimukselle ja innovaatioille. Akkuklusterin tutki- musinfrastruktuurien kokonaisuuden kehittäminen ja infran yhteiskäyttö nopeuttaisi enti- sestään perinteisen teollisuuden uusiutumista ja innovaatioiden syntymistä. Kappaleessa 2 käydään läpi tutkimusinfrastruktuurien peruskäsitteitä ja motivaatiota niiden kehittämi- selle, sekä avataan selvityksessä käytettyjä menetelmiä. 11 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 2 Infrastruktuurit TKI-toiminnan perus- edellytyksinä ja selvityksen toteutus Suomen TKI-tiekartassa (Opetus- ja kulttuuriministeriö 2021, 8) korkeatasoiset tutkimus- infrastruktuurit ja kehitysympäristöt tunnistetaan vetovoimatekijänä, joiden avulla hou- kutellaan osaajia ja synnytetään verkostoja. Tutkimusorganisaatioiden tehtäväksi tiekar- tassa asetettiin yhteiskäyttöisten ja avoimien kokeilualustojen luominen yhdessä rahoitta- jien kanssa, sekä niiden hyödyntämisen lisääminen kehittämällä toimintamalleja ja palve- luita. Suomessa on pyritty viime vuosina rakentamaan parempia infrastruktuuripalveluja ja lisäämään synergiaetuja yhteistyöstä siten, että tutkimusinfrastruktuureista on kasattu suurempia kokonaisuuksia. Tähän on pyritty esimerkiksi Suomen Akatemian tutkimusinf- rastruktuuri tiekartan (FIRI) rahoituksen avulla (Tulanet 2021, 4). Selvityksen kirjoitushet- kellä on käynnissä myös Business Finlandin ideavaiheen rahoitushaku tutkimus- ja inno- vaatioinfrastruktuurien rakentamiseen ja kehittämiseen, joka toteuttaa Suomen kestävän kasvun ohjelman tavoitetta turvata suomalaista ja eurooppalaista kilpailukykyä testaus-, kokeilu- ja innovaatioympäristöjen avulla (BF 2021). Pohjoismaiden keskinäisessä verkot- tumisessa on myös mahdollisuuksia rakentaa testiympäristöistä isompia kokonaisuuk- sia houkuttelemaan kansainvälisiä yrityksiä kohdistamaan TKI-toimintaansa niihin, sekä invest-in -toimijoita eri hankkeisiin (RTOs 2020, 4). Yleisesti teknologian kehittämisen vaiheet ovat nopeutuneet. Infrastruktuurien kehittämi- sessä on teknologisten näkökulmien lisäksi huomioitava, että tarvitaan laajempaa ymmär- rystä ja yhteiskehittämistä eri tahojen välillä, jotta teollisuus pystyy tuottamaan parem- min arvoa teknologian avulla systeemisten haasteiden ratkaisemisessa (EARTO 2018, 1). Tutkimusinfrastruktuureilla on keskeinen, ja osittain hyödyntämätön rooli, eri toimijoiden yhteistyön lisäämisessä, sekä paikallisen erikoistumisen strategioiden tukemisessa (ESFRI 2018, 23). Tutkimusinfrastruktuurien voidaan määritellä pitävän sisällään tutkimusvälineet, laitteis- tot, aineistot ja palvelut, joita TKI-toiminta ja opetus hyödyntävät. Tässä selvityksessä tut- kimusinfrastruktuureista puhutaan pitkälti paikallisessa kontekstissa, mutta ne voivat olla myös maantieteellisesti hajautettuja, virtuaalisia tai erilaisia verkostoja. Jälkimmäisiä on tässä selvityksessä käsitelty pääosin termin kumppanuudet alla. Lisäksi työssä on pyritty mahdollisuuksien mukaan jaottelemaan infrastruktuureja niiden tyypin mukaisesti perin- teisiin laboratorioihin, avoimiin testiympäristöihin ja tietovarantoihin. Tietovarannoilla voi- daan tarkoittaa erilaisia TKI-toiminnan tietokantoja ja data-alustoja. (SA 2018.) 12 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kansallisessa akkustrategiassa (TEM 2021, 41) tavoitteeksi on asetettu tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken, josta eräänä mittarina nähdään myös testialustojen valmiudet, määrä ja laatu. Akkustrategiassa ehdotetaan käynnistä- mään tutkimusfasiliteettien, -ympäristöjen ja testialustojen verkottaminen, sekä niissä ole- vien puutteiden tunnistaminen (TEM 2021, 49). Tästä syystä työ- ja elinkeinoministeriö on kilpailutuksen jälkeen antanut VTT:lle toimeksiannon selvittää akkuklusterin tutkimusinf- rastruktuurit. Tämän selvityksen keskeisenä tehtävänä on lisätä ymmärrystä akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurien nykytilasta, sekä niistä puutteista ja aukoista, joita kansallisessa infrastruktuurissa on tavoitetilaan nähden. Tavoitetilana voidaan pitää akkustrategian visiota: ”Suomen akkuklusteri vuonna 2025 on edelläkävijä, joka tuottaa osaamista, inno- vaatioita, kestävää taloudellista kasvua, hyvinvointia ja työpaikkoja Suomeen.” (TEM 2021, 15.) Suomen akkuklusterin toimijoita on esitetty kuviossa 1. Selvityksen kohteena on koko arvoketjun julkiset ja yksityiset toimijat Suomessa ja niiden tutkimusinfrastruktuurit. Kuvio 1. Akkuklusterin arvoketju ja toimijoita, kuva Gaia Consulting Oy Selvityksen tavoitteisiin sisältyi kokonaiskuvan, puutteiden ja suositusten lisäksi tuottaa listaus akkuklusterin nykyisistä tutkimusinfrastruktuureista ja niiden kyvykkyyksistä. Tästä syystä toimijoille lähetettiin kysely, jossa kerättiin tietoa nykyisistä tutkimusinfrastruktuu- reista ja toimijoiden näkemyksiä jatkokehitystarpeista. Listaus akkuklusterin tutkimusinf- rastruktuureista on esitetty tämän raportin liitteenä. Listan ulkopuolelle on jätetty sellai- set infrastruktuurit, jotka ovat ainoastaan omistajan käytössä ja suljettu muilta toimijoilta. Myös käytetty kyselylomake on tämän raportin liitteenä. Varsinainen kysely suoritettiin liit- teen mukaisesti, mutta webropol-järjestelmän avulla. Akut ja kennot Sovellukset Kierrätys Uudelleen- käyttö Materiaalit Research and Society Raaka-aineet 13 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kyselyyn saatiin 55 vastausta, sisältäen osittain useita vastaajia samoista organisaatioista, kuten yliopistojen eri tutkimusryhmistä. Kyselyyn saatuja vastauksia on hyödynnetty tässä raportissa esitettyjen kehityskohteiden määrittelyyn, sekä kokonaiskuvan muodostami- seen akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureihin liittyvistä kumppanuuksista, infrastruktuu- rien avoimuudesta ja käytettävyydestä. Selvityksessä tutkimusinfrastruktuureja on käsitelty kansallisen akkualan yhteistyöelimen alateemojen mukaisesti, mutta viitekehystä on muokattu hieman tutkimusinfrastruktuuri selvityksen tarpeisiin ja tulosten esittämiseen sopivaksi. Tässä raportissa käytetty jaottelu on esitetty kuviossa 2. Teemojen vuoksi myös tiettyjä rajauksia työhön tehtiin, esimerkiksi sovellusalueiden osalta meriliikennettä tai lentoliikennettä ei käsitellä tässä raportissa. Kuvio 2. Selvityksessä käytetty jaottelu infrastruktuureille eri arvoketjun teemoihin Vastauksia saatiin kaikista kuviossa 2 esitetyistä alateemoista ja vastaajia oli yliopistoista, ammattikorkeakouluista, tutkimuslaitoksista ja yrityksistä. Lisäksi saatiin yhdet vastauk- set kaupungilta, teknologiakeskukselta ja puolustusvoimilta. Vastaajista yhdeksän oli pro- fessoreja ja yksi apulaisprofessori. Muut vastaajat olivat pääosin johtaja ja päällikkö nimik- keellä toimivia henkilöitä edellä mainituissa organisaatiotyypeissä. Selvityksen ja kyselyn suorittajat VTT:ltä haluavat jättää erityisen kiitoksen kaikille niille, jotka käyttivät aikaansa kyselyyn vastaamiseen. Aineistosta on ollut paljon hyötyä tämän selvityksen kokoamisessa ja kokonaiskuvan ymmärtämisessä kansallisesta tutkimusinfra- struktuuri tilanteesta, sekä jatkokehitystarpeista. 14 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Muuna aineistona on toiminut internet tiedonhaku, sekä erinäiset tarkentavat VTT:n sisäi- set keskustelut alateemojen parissa työskentelevien tutkijoiden ja tutkimusryhmien pääl- liköiden kanssa. Selvityksen edistymistä on seurattu ohjausryhmässä, johon on kuulunut työ- ja elinkeinoministeriöstä tilaajan edustajina Jyrki Alkio ja Johanna Särkijärvi, Oulun yli- opistosta Tapio Fabritius, LUT-yliopistosta Riina Salmimies, Sami Virolainen ja Pasi Pelto- niemi, Aalto-yliopistosta Jaana Rich, sekä Business Finlandista Maarit Kokko. VTT:n projek- tiryhmä kiittää edellä mainittuja ohjausryhmän jäseniä hankkeen aikana saadusta ohjauk- sesta ja tuesta työn suorittamiseen. 15 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 3 Tutkimusinfrastruktuurien nykytila Suomessa useimmat tutkimusorganisaatiot tekevät läheistä yhteistyötä teollisuuden kanssa eri yhteishankkeissa, mutta tämä ei ole johtanut suurempien yhteisten tutkimu- sinfrastruktuurien rakentumiseen. Alueellinen yhteistyö korostuu julkisen ja yksityisen sektorin yhteistyössä. Tavoitteena on usein osaamisen kehittäminen yritysten tarpeisiin, sekä tutkimuspalvelujen tarjoaminen samanaikaisesti. Alueellinen yhteistyö parhaim- millaan mahdollistaa eri toimijoiden infrastruktuurien hyödyntämisen tehokkaasti siten, että eri organisaatioiden infrastruktuurit täyttävät jonkun osan paikallisen erikoistumisen arvoketjussa. Teollisuuden vahvempi osallistuminen valmiuksien rakentamiseen yhdessä julkisten toimi- joiden kanssa olisi arvokasta. Yhteistyömuodot eivät ole nykyisin kiinteitä, vaan käytössä olevat mallit ovat tapaus- tai projektikohtaisia. Suunnitelmallisempi yhteistyö voisi palvella kaikkia osapuolia. Halukkuus yhteiskäyttöisyyteen voisi myös lisääntyä, jos arvoketjun toi- mijoiden välillä olisi kiinteämpiä kumppanuuksia, joissa eri osapuolilla on oma roolinsa. Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten infrastruktuurit ovat avoimesti hyödynnettävissä kaik- kien toimijoiden käyttöön, yleensä tutkimuspalvelujen kautta. Jotkut korkeakoulut tarjo- avat myös tila- ja laitevuokraus mahdollisuuksia, mutta monimutkaisemmissa laitteistoissa tarvitaan osaava organisaation oma tekninen henkilökunta käyttämään laitteita. Korkea- koulut hyödyntävät ympäristöjä sekä opetus-, että tutkimuskäytössä. Korkeakoulujen inf- rastruktuuripalveluja ei ole usein kehitetty yritysten palvelutarpeiden lähtökohdista, joka voi vaikuttaa kokemukseen niiden hyödyntämisestä ja käytöstä. Olisi hyödyllistä kehittää infrastruktuuripalveluita siten, että infrastruktuurit tuottaisivat hyvän käyttökokemuksen. Perinteisten laboratorioympäristöjen ristiin hyödyntämiselle kansallisesti on joitain mah- dollisuuksia, mutta vielä isommat mahdollisuudet piilevät näiden ympäristöjen verkotta- misessa ja tutkimusinfrastruktuuripalvelujen synergioiden kehittämisessä. Käytännössä tämä voi tarkoittaa esimerkiksi erilaisia yhden luukun palveluja infrastruktuurien hyödyn- tämiseen ja läheisempää yhteistyötä infrastruktuurien kehittämisessä. Erilaiset avoimet testiympäristöt, sekä datan hyödyntäminen, ovat vielä alkuvaiheessa ja niiden mahdollisuuksia ei laajamittaisesti hyödynnetä. Testiympäristöjä ja data-alustojen mahdollisuuksia käsitellään tarkemmin raportissa myös kehityskohteena. Tiettyjä aukkoja 16 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 on tunnistettu laboratorioympäristöissä, joita käsitellään tarkemmin ja esitetään toimen- piteitä niiden paikkaamiseen. Yrityksillä korostuu tarve riittävälle jatkuvalle laboratoriokapasiteetille aina tilanteen mukaan käytettäväksi. Tämän vuoksi etenkin isommissa yrityksissä ollaan valmiita pitä- mään testiasemia ajoittain myös vajaalla käytöllä. Yritykset hyödyntävät tutkimusinfra- struktuureja pääosin omissa tutkimushankkeissaan ja ne ovat siten suljettuja muilta toimi- joilta. Yhteisissä hankkeissa yritysten tutkimuskumppanit voivat kuitenkin hyötyä labora- torioiden tarjoamista kokeellisen tutkimuksen mahdollisuuksista. Hankkeiden suunnitte- lun ja kumppanien valinnan osalta asiaa vaikeuttaa se, että aina tutkimuskumppaneilla ei ole tiedossa minkälaisia laboratorioita yrityksellä on. Erillisillä sopimuksilla näiden tietojen saaminen voi kuitenkin olla mahdollista, jos tutkimushanke on yritykselle kiinnostava ja tieto tarvitaan toteutukseen. Kiinnostusta on myös joillain yrityksillä kapasiteetin tarjoamiseen muille, mutta erityisen laajaa kiinnostusta ei selvityksessä ilmennyt. Näistä syistä yritysten omien laboratorioiden huomiointi kansallisen tutkimusinfrastruktuurin kehittämisen osana voi olla haasteellista ja osittain tarpeetonta, koska ne eivät palvele laajemman toimijajoukon tarpeita. Yritys- ten näkemysten ja tarpeiden kerääminen sen sijaan tulisi olla keskeinen osa tutkimusinfra- struktuurien verkottamista ja uusien investointien suunnittelua. Tulisi tavoitella teollisuu- den laajaa osallistumista infrastruktuuriverkostoihin ja sitoutumista avoimien tutkimusinf- rastruktuurien toteutukseen. Arvoketjun eri vaiheiden yritysten ja akkusovellusalojen erilaiset tarpeet kannattaa läh- tökohtaisesti huomioida myös infrastruktuurien verkottamisessa. Vertikaalisten toimijoi- den välillä infrastruktuuriin liittyvät roolit kumppanuuksissa ovat selkeämmät. Horison- taalisen yhteistyön mahdollisuuksia on myös, kun win-win tilanne pystytään selkeästi määrittelemään. Yritysten näkökulmasta on myös tärkeää ymmärtää lyhyen tähtäimen kannattavuuteen liittyvät kysymykset, eli julkisen ja yksityisen yhteistyö voi edesauttaa riskin pienentä- mistä tekemällä yhteisiä panostuksia. Taulukossa 1 on esitetty infrastruktuurit, joihin on perehdytty tarkemmin selvityksessä. Infrastruktuurien tarkemmat kuvaukset ovat raportin liitteenä. 17 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Taulukko 1. Selvityksessä katetut akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurit organisaatioiden mukaan. Ki er rä ty s- te kn ol og ia t ja ra tk ai su t Ak ku ra ak a- ai ne id en tu ot an to ke tju t Ed ist yk se lli se t a kk u- m at er ia al it ja va lm ist us Ak ku - j a l at au s- jä rje st el m ät Lii kk uv ie n ty ök on ei de n sä hk öi st ym in en Lii ke nt ee n sä hk öi st ym in en Jo us ta va t e ne rg ia - jä rje st el m ät Aalto-yliopisto L L L L L L Akkurate L L Beneq L Centria Chemplant1 L, T L, T Etteplan L Eurofins L Feasib L, T, D L, T, D L, T, D GTK (tutkimus- laboratorio ja Mintec) L, T, D L, T, D Itä-Suomen yliopisto L L L Jyväskylän yliopisto L Lapin AMK L, T, D L, T, D L, T L, T LUT-yliopisto L, D L, D L, D L, D L, T L, T Metropolia L L, T Metso Outotec tutkimuskeskus L, D L, D Oulun AMK L, T, D Oulun yliopisto L L L Proventia T T Pulsedeon L Pyhäjärven Callio T T Sandvik T Tampereen yliopisto L L, T, D L,T,D 18 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Ki er rä ty s- te kn ol og ia t ja ra tk ai su t Ak ku ra ak a- ai ne id en tu ot an to ke tju t Ed ist yk se lli se t a kk u- m at er ia al it ja va lm ist us Ak ku - j a l at au s- jä rje st el m ät Lii kk uv ie n ty ök on ei de n sä hk öi st ym in en Lii ke nt ee n sä hk öi st ym in en Jo us ta va t e ne rg ia - jä rje st el m ät Turun AMK L, T L, T, D L, T, D L, T Turun yliopisto L Vaasan AMK L L Vaasan yliopisto L L L VTT L L L, D L, T, D L L, T, D L, T X-ray Mineral Services Finland L L L Ylivieskan akkupuisto2 L, T, D L, T, D L, L, Åbo Akademi L L = Laboratorio, T = Testiympäristö, D = Data ja tietovarannot 1) Osa Centria ammattikorkeakoulun yhteisistä infrastruktuureista on kuvattu Oulun yliopiston tai Ylivieskan akkupuiston alla. Tarkemmat kuvaukset liitteissä. 2) Osa Ylivieskan akkupuiston infrastruktuureista on suunnitteluasteella. Tarkempi kuvaus selvityksen liitteissä 3.1 Sähköistyminen ja palvelut Tutkimusinfrastruktuurit palvelevat nykyisessä muodossaan kohtalaisen hyvin sähköisty- miseen ja palveluihin liittyviä tutkimustarpeita. Erilaisia uudistuksia, sekä tiettyjen aukko- jen paikkaamista tarvitaan laboratorioissa, sekä laajoja testiympäristöjä teknologia- ja jär- jestelmäkehitykseen. Verrattuna kestävät akkumateriaalit -teemaan, sähköistymisen osalta yhteiskäyttöisyyden ja tutkimusinfrastruktuurien yhteenliittymien kehittyminen on alku- vaiheessa. Kyselyn perusteella kiinnostusta kuitenkin on, mutta kumppanuuksiin liittyvät mahdollisuudet ja toimintamallit pitäisi pystyä konkretisoimaan. Akkutestauksen ja latausjärjestelmien osalta on joitain aukkoja, joiden paikkaamiseen tar- vitaan myös investointeja laitteistoihin. Esimerkiksi kattavaan akkujen turvallisuustestauk- seen ei Suomesta nykyisellään löydy valmiuksia. Myös muut akkutestauksen vaiheet kär- sivät ajoittaisista kapasiteettihaasteista sekä määrän, että fyysisen koon puolesta suurem- pia akkumoduuleja ja -paketteja vaativissa sovelluksissa. Akkupakettien kapasiteettien ja jännitteiden kasvaessa vaaditaan myös testauslaitteilta korkeampia tehoja ja jännitteitä, 19 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 minkä lisäksi tarvitaan riittävän suuria testikammioita. Lisäksi käytettävissä oleva EMC-tes- tauksen kapasiteetti on rajallista. Akkutestauskapasiteetin lisääminen, ja etenkin turvalli- suustestauksen tuominen Suomeen, voisi helpottaa yritysten sijoittumiskustannuksia. Tar- vetta turvallisuustestauksen laboratoriolle on kuvattu tarkemmin raportin luvussa 4. AKKUTESTAUS Kattavalla testauksella varmistetaan akkujen suorituskyky ja turvallisuus Kattava testaus on keskeistä akkujen ja akkujärjestelmien riittävän suorituskyvyn sekä turvallisen käytön varmistamiseksi sovelluksissa. Akkuja voidaan testata akkukenno-, akkumoduuli- tai akkupakettitasolla, eli yksittäisestä osakomponentista akkujärjestelmätasolle saakka. Yksittäisen akkukennon testaaminen vaatii pienemmät testauslaitteistot kuin akkumoduulien tai -pakettien testaus, joten uutta akkuteknologiaa kehitettäessä tai akkuteknologian suorituskykyä arvioitaessa testaus tehdään usein kennotasolla. Akkujen suorituskykytestaus kattaa erilaisia lyhyitä testejä akun ominaisuuksien määrittämiseksi sekä huomattavasti pidempiä elinikätestejä, joissa testataan akun syklielinikää erilaisilla kuormitusprofiileilla tai erilaisissa käyttöolosuhteissa. Lyhyemmissä suorituskykytesteissä voidaan testata esimerkiksi akun kapasiteettia, hyötysuhdetta, lämpenemistä tai teho- ominaisuuksia eri lämpötiloissa. Kennotason suorituskykytestien lisäksi etenkin akkujen lämpenemistä ja niiden jäähdytyksen toimintaa testataan moduuli- ja pakettitasolla. Toinen akkutestauksen osa-alue ovat akkujen turvallisuuteen liittyvät testit. Akkujen turvallisuustestit sisältävät erilaisia sähköisiä ja mekaanisia väärinkäyttötestejä sekä olosuhdetestejä, joilla pyritään varmistamaan akkujen turvallinen käyttö sovelluksessa. Akkujärjestelmätason turvallisuustesteissä testataan muun muassa akkupaketin paloturvallisuutta sekä akunhallintajärjestelmän toimintaa tilanteissa, joissa akkukennojen valmistajan määrittämät turvallisen käyttöalueen rajat ylitetään. Kaikkia tunnistettuja aukkoja ei ole käsitelty kehityskohteina tai toimenpiteinä tässä rapor- tissa, koska toimenpiteissä on painotettu lyhyen aikajänteen aiheita, sekä sellaisia aukkoja 20 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 joiden paikkaamiseen tarvittaisiin lisätoimia. Osa uudistus tarpeista voidaan toteuttaa ilman lisätoimenpiteitä, koska toimijat ovat itse aktiivisia kehittämään infrastruktuureja eteenpäin ja valmiita investoimaan niihin. Nykyisten infrastruktuurien jatkokehityksen ja uudistuksen tarpeet on kuitenkin tunnistettu ja on selvää, että toimenpidelistan lisäksi panostuksia tarvitaan myös parannuksina infrastruktuurien peruslaitteistoihin. Sähköistymiseen ja palveluihin liittyvien alateemojen osalta on tarpeita lisätä myös yhteis- käyttöisiä ja avoimia testiympäristöjä, joiden hyödyntämiseen erilaisten kumppanuuksien ja toimintamallien kehittäminen on tarpeen. Esimerkiksi latausjärjestelmien osalta Suo- mella on taustalla sähköistymisen hyvä pohjaosaaminen. Alalle on syntynyt Suomessa useita yrityksiä, ja osaamista on mahdollista edelleen siirtää ajoneuvojen latausjärjestel- mien kehittämiseen. Tutkimusinfrastruktuurin osalta ajoneuvojen lataamisen kehittämi- nen vaatii monipuolisia toimia, jotta osaamista päästään siirtämään lisää tälle kasvavalle teknologia-alueelle. Lataukseen liittyvän tutkimusinfrastruktuurin tarpeita käsitellään yksi- tyiskohtaisemmin kehityskohteena raportin luvussa 4. Myös akkudatan hyödyntäminen tarjoaisi merkittäviä mahdollisuuksia. Erilaisia tunnistettuja testiympäristöjen tarpeita on kuvattu tarkemmin kehityskohteet kappaleessa, samoin datan hyödyntämistä käsitellään erikseen. Erilaisten tutkimusinfrastruktuurien hyödyntämisessä ristiin ja kumppanuuksien muodos- tumisessa liikenteen sähköistymisen osa-alueilla on parannettavaa. Yliopistot, ammattikor- keakoulut ja tutkimuslaitokset, ovat kaikki verkostoituneet hyvin alan teollisuuden kanssa. Yhteistyö ei ole kuitenkaan hankkeista siirtynyt toistaiseksi erityisen aktiivisesti tutkimus- infrastruktuurien yhteiseen kehittämiseen. Tutkimusinfrastruktuurien selvitys sähköistymisen ja palvelujen alateeman osalta jakau- tuu kuvion 2 mukaisiin alateemoihin: liikenteen sähköiset ratkaisut, liikkuvien työkonei- den sähköistyminen, akku- ja latausjärjestelmät, sekä joustava energiajärjestelmä. Akku- ja latausjärjestelmät -alateemaan on sisällytetty akkukennon valmistusta seuraavat akkutek- nologian kehitysvaiheet, sekä akkujen latausteknologiat. Akkukennojen valmistusteknolo- giat puolestaan on käsitelty tässä selvityksessä osana ”kestävät akkumateriaalit ja valmis- tus” -alateemaa. Kansallisessa akkustrategiassa on tunnistettu perinteinen osaaminen Suomessa sähköi- siin järjestelmiin liittyen. Pitkäjänteinen osaaminen näkyy myös siten, että yliopistoissa, ammattikorkeakouluissa ja tutkimuslaitoksissa on panostettu joustavan sähköjärjestelmän teknologia- ja järjestelmäkehityksen tutkimusinfrastruktuureihin. Fyysisinä ympäristöinä joustavan sähköjärjestelmän tutkimus tarkoittaa esimerkiksi mikroverkkolaboratorioita, reaaliaikasimulaattorien hyödyntämistä ja erilaisten joustavien energiaresurssien hyödyn- tämistä. (TEM 2021, 19.) 21 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Koska liikenteen sähköisiin ratkaisuihin liittyvät latausjärjestelmät ja joustava sähköjärjes- telmä on eritelty omiksi alateemoikseen, tarkoitetaan tässä infrastruktuuriselvityksessä lii- kenteen sähköisillä ratkaisuilla pääasiassa sähköisiin ajoneuvoihin ja niiden sähköisiin voi- malinjoihin liittyvää kokeellista tutkimusta. Verrattuna esimerkiksi Ruotsiin, on Suomessa vähän ajoneuvojen valmistukseen liittyvää yritystoimintaa. Sähköistyminen voi kuitenkin tarjota uusia mahdollisuuksia liittyä arvoketjuun. Tutkimusorganisaatioissa valmiudet ajo- neuvojen sähköistämisen kokeelliseen tutkimukseen tarkoittavat esimerkiksi dynamomet- ri-testiasemia sähköisten voimalinjojen ja sähkömoottorien tutkimukseen, erilaisia sähköi- siä ajoneuvoja kehitysalustoina, sekä simulointiin ja mallinnukseen liittyviä kyvykkyyksiä. Työkoneiden sähköistymisessä – tai sähköistämisessä, jos halutaan korostaa kehitystyön aktiivista roolia – on kansallisesti erinomaisia mahdollisuuksia modulaarisilla ratkaisuilla ja tuotteilla ottaa osa kansainvälisestä markkinasta. Sähköistymisen lisääntyessä työkonesek- torilla on mahdollisuus alkanut näkyä myös tutkimusinfrastruktuureihin tehtävissä panos- tuksissa. Työkonesektorilla tutkittavat laitteet asettavat erityisvaatimuksia tutkimusinfra- struktuureille johtuen poikkeavista ja monelta osin laajemmista toiminta-alueista, joita raskaat työkoneet vaativat testilaitteilta. Nämä laitteistot voivat olla monipuolisia koko- naisten työkoneiden dynamometrejä, dynamometrejä työkonekokoluokan voimalinjake- hitykseen, sekä riittävää tehoelektroniikkaa vastaamaan tarvittavaan sähkötehoon. Myös testikaivokset, testiradat ja aidot työkoneet kehitysalustoina ovat työkoneiden sähköistä- misen edistämiseen tarvittavaa perusinfraa. Esimerkkejä viimeaikaisista panostuksista ovat työkoneiden tutkimiseen soveltuvan Oulun ammattikorkeakoulun NUVE-Lab -ympäristön rakentaminen ja SIX-työkoneklusterin toiminnan alkaminen Pirkanmaalla. 3.1.1 Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkimusinfrastruktuurit Sähköistymisen ja palvelujen tutkimuksen eri infrastruktuurit yliopistoissa, ammattikorkea- kouluissa ja tutkimuslaitoksissa on esitetty kuvion 3 kartalla. Selvityksessä toteutetun kyselyn avulla pystyttiin muodostamaan varsin kattava kuva osa-alueiden korkeakoulujen tutkimusinfrastruktuureista. 22 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kuvio 3. Akkuklusterin sähköistymisen ja palvelujen kokeellista toimintaa yliopistoissa, ammattikorkea- kouluissa ja tutkimuslaitoksissa Suomessa esitettynä kartalla Yliopistoissa, korkeakouluissa ja tutkimuslaitoksissa on pääosin ajantasaiset laboratoriot sähköistymisen ja palvelujen osa-alueilla. Jokaisella toimijalla on pääosin omat laboratori- oympäristöt eri alateemoissa ja niitä hyödynnetään ristiin yhteishankkeissa, mutta pääosin siten, että jokainen toimija tekee omilla laitteillaan oman osuuden projektista. Poikkeuk- sena joustavien energiajärjestelmien alustat, joissa yhteistyötä ja toisten infran hyödyntä- mistä tehdään jonkin verran myös toisten tiloissa, sekä erilaisilla yhteisalustoilla. Useat toimijat ovat juuri uudistaneet ympäristöjään. Lisäksi Aalto-yliopistolla uudistamis- hanke on juuri käynnissä ja VTT:llä suunnitelmat ovat pitkällä. Ammattikorkeakouluista Turun ammattikorkeakoulu on vastikään aloittanut toiminnan uudella kampuksella ja 23 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Oulun ammattikorkeakoululle valmistuu piakkoin raskaiden työkoneiden ajoneuvotesti- alusta yhdistettynä reaaliaikaiseen simulointiympäristöön, joka tukee automaation ja säh- köistymisen hankkeita. Laboratorioissa tapahtuvaan kokeelliseen toimintaan yhdistyy jatkossa yhä enemmän eri- laisten mallinnus- ja simulointiympäristöjen hyödyntäminen, joten verkottuneessa tut- kimusinfrastruktuurissa eri osaamisten yhdistely saman kokeellisen alustan päälle voisi olla mahdollista paikasta riippumatta. Huomattavaa kehitystä on tapahtumassa eten- kin simulointi- ja mallinnusosaamisen yhdistämisessä kokeelliseen tutkimukseen, kuten HIL-työkalujen (hardware-in-the-loop) ja -menetelmien hyödyntämisessä. Tämä merkitsee myös kokeellisen tutkimuksen kannalta sitä, että fyysistä infrastruktuuria tarvitsee kehit- tää jatkossakin. Esimerkiksi kokeellinen tutkimus voimalinjoille ja kokonaisille ajoneu- voille on jatkossa merkittävää myös kehitettävien mallien validoinnin vuoksi, jotta erilaiset simuloinnit kytkeytyvät reaalimaailmaan. Tarve on toimijoiden joukossa tunnistettu hyvin ja uudistamishankkeissa reaaliaikaisen simuloinnin ja mallinnusympäristöjen kehittäminen on pääasiassa tullut standardiksi. Liikenteen sähköistymisen infrastruktuurien osalta siis voimalinja- ja ajoneuvotutkimuksen osaamista ja laitteistoa on syytä ylläpitää ja kehittää edelleen, vaikka dynamometrikapasi- teetin lisäämiseen sinänsä ei tässä selvityksessä tullut ilmi tarpeita. Huomattavaa on, että sähköisen liikenteen osa-alueella toimii myös Suomen Akatemian huippuyksikkö: suurnopeuksiset sähkömekaaniset energianmuuntojärjestelmät. Konsor- tiossa ovat LUT-yliopisto, Aalto-yliopisto, VTT, Tampereen yliopisto ja Tieteen tietotekniikan keskus (CSC), ja se on valittu huippuyksikköohjelmaan vuosille 2022–2029. Sähköistymisen ja akkujen aihepiirissä on potentiaalia verkottuneelle tutkimusinfrastruktuurille. Kuitenkin koko sähköistymisen osa-alueella tehoelektroniikan toiminta-alueiden kasvatta- miseen, akkuemulaattorien lisäämiseen ja yleensä kokeellisten ympäristöjen sähköistymi- seen liittyvien valmiuksien parantamiseen on tarpeita ja kysyntää jo lähivuosina. 24 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 HIL – SIMULOINTI (HARDWARE-IN-THE-LOOP) HIL-simuloinnissa todellinen järjestelmä on osa mallia HIL-simulointi (engl. hardware-in-the-loop) on yksi tapa toteuttaa reaali- aikaista simulointia. HIL-simuloinnin avulla voidaan nopeuttaa tuotekehi- tystä, säästää resursseja ja tutkia erilaisia vaihtoehtoja ja vikatilanteita tur- vallisesti ennen koko järjestelmän rakentamista. HIL-simuloinnin avulla mah- dollistetaan inkrementaalinen kehitys, ja saadaan järjestelmä kerralla toimi- vaksi useiden prototyyppikierrosten sijaan. Simulointi ja todelliset järjestel- mät eivät ole toisiaan poissulkevia, vaan täydentävät toisiaan. Niiden osuus muuttuu kehitystyön edetessä: aluksi voidaan käyttää pelkkää simulointi- mallia, ja siitä voidaan edetä kohti tavoitejärjestelmää tai laitetta lisäämällä oikean järjestelmän osuutta. Todellisella järjestelmällä voidaan myös tuottaa lähtöparametreja simulointimalliin, sekä validoida mallin toimintaa. HIL -simuloinnissa simulointiohjelmiston osaksi on kytketty todellinen fyysisesti toteutettu järjestelmä tai sen komponentti. Simulointiin kytketty fyysinen järjestelmä voi olla oikea, lopullisessa sovelluksessa käytettävä osa. Vaihtoehtoisesti kyseessä voi olla emulaattori, joka jäljittelee laitteistotasolla oikeaa toteutusta. Todellinen järjestelmä koostuu laitteistosta (hardware) ja tarvittaessa siihen liitetystä sulautetusta ohjelmistosta (embedded software). Usein tällaisessa tapauksessa myös sulautettu ohjelmisto on kehitetty simulointimallin perusteella (model-based software). Esimerkki sähköisistä ajoneuvoista: HIL-järjestelmä, jossa akut ja säätöjär- jestelmä on mallinnettu, mutta käytössä on muilta osin testipenkkiin kiinni- tetty todellinen voimalinja (sähkömoottori ja siihen liittyvät osat). Tällöin voi- daan tutkia erilaisten akkujen ominaisuuksien ja erilaisten poikkeustilantei- den vaikutusta järjestelmän toimintaan, ja voidaan valita optimaalinen akku- kokonaisuus kyseiseen sovellukseen. Akku- ja latausjärjestelmien kokeellista tutkimuskalustoa toimijoilla on nykytarpeisiin, mutta nopeasti kehittyvä sähköistyminen asettaa vaatimuksia laitteistojen uudistamiselle. Tällaisissa tulevissa tarpeissa, joita on kuvattu tarkemmin myös tämän raportin kehityskoh- teissa, olisi mahdollisuuksia yhteistyölle ja yhteiskäyttöisille testiympäristöille. Tutkimus- infrastruktuurien kokoaminen suuremmiksi yhteistyöalustoiksi sähköistymisen ja palvelu- jen osalta voi siis olla yksi muutostrendi nykytilaan verrattuna. Tällaisia yhteistyöalustoja 25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 olisi mahdollista koota avoimien testiympäristöjen lisäksi muodostamalla teollisuuden, korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten laboratorioista infrastruktuuriverkostoja. Toimijoilla on merkittäviä mahdollisuuksia lisätä erilaisten avoimien testiympäristöjen hyödyntämistä. Myös erilaisten tietovarantojen ja data-alustojen parissa yhteistyömah- dollisuuksia olisi nousevissa sähköistymisen ja akkudatan teemoissa. Näitä on käsitelty tarkemmin erikseen kehityskohteet kappaleessa, sekä tutkimusdatan yhteydessä. Joustavan sähköjärjestelmän laboratorioinfrastruktuurit ovat korkeatasoisia ja niitä hyö- dynnetään myös toimijoiden kesken. Yhteiskäyttöisyyttä joustavien energiajärjestelmien laboratorioiden osalta hyödynnetään julkisten toimijoiden kesken laajemmin kuin akkujär- jestelmien tai liikenteen sähköistymisen parissa, mutta eri toimijoita laajemmin yhdistäville kiinteille innovaatioklustereille ja niihin liittyville monipuolisille avoimille testi ympäristöille on kysyntää. Kiinteällä innovaatioinfrastruktuurilla tarkoitetaan tässä sellaista yhteistoimin- taa, jossa yhteiset käytännöt ja toimintamalli jatkuvaan toimintaan on sovittu. Kiinteäm- män toimintamuodon tavoitteena on vähentää tapauskohtaisten järjestelyjen hallinnol- lista työmäärää ja mahdollistaa pitkäjänteisempi yhteiskehittäminen. Matalimmalla roik- kuva hedelmä yhteiskäyttöisyyteen liittyen yritysten kanssa ovat juuri erilaiset avoimet tes- tiympäristöt, joissa etsitään sovelluskohtaisia teknologisia ja järjestelmätason ratkaisuja yhdessä eri toimijoiden kanssa. Tarpeita on käsitelty kehityskohteet kappaleessa. Työkoneiden sähköistyminen ja yleensä sähköistymisen siirtyminen kohti raskaampaa kalustoa on ajurina monille yllä mainituista uudistustarpeista. Näiden lisäksi työkoneiden sähköistymiseen liittyy esimerkiksi testiympäristöjen osalta erityistarpeita, joita on kehitys- kohteissa käsitelty testikaivosten näkökulmasta. Esimerkkejä sähköistymisen ja palvelujen tutkimusinfrastruktuureista liikenteen sähköisty- misen osa-alueelta, tarkemmat kuvaukset kaikkien alateemojen eri infrastruktuureista ovat raportin liitteenä: y Liikenteen sähköisten järjestelmien tutkimus LUT-yliopistossa pitää sisällään LUT:n sähkövoimakoneiden tutkimusympäristön, johon kuuluu mm. suurno- peuskoneiden testaus 2 MW maksimiteholla 20 000 kierrosta minuutissa pyö- riville koneille. Erilaiset standardien mukaiset testaukset energiatehokkuus- luokituksille ja suorituskyvylle ovat mahdollisia. Lappeenrannasta löytyy myös hybridivoimalinjojen suunnitteluympäristö, joka sisältää komponent- tien mitoituksen ja simuloinnin, sekä mahdollisuuden korvata komponentti- malleja emulaattoreilla kuten DC-verkolla sähkötyökoneille. Työkonesektoria koskien reaaliaikainen hardware-in-the-loop simuloinnin mahdollistava testi- alusta on nykyaikainen työkalu erilaisiin sähköistämisen ja hybridiratkaisujen TKI-hankkeisiin. 26 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 y Aalto-yliopistossa käytössä on tutkimusinfrastruktuuria sähköisen voiman- siirron ja akkututkimuksen kokeellisen tutkimuksen tarpeisiin. Esimerkkejä näistä ovat esimerkiksi raportin liitteissä tarkemmin kuvattu alustadynamo- metri ja 24-kanavainen akkutesteri. Vuoden 2022 lopulla valmistuu myös Aalto-yliopiston kampuksella peruskorjaus ja laajennus, jonka myötä lujuus- opin, auto- ja työkonetekniikan, liikennetekniikan, polttomoottoritekniikan ja sähkökoneiden laboratoriot saavat uudistetun tutkimusympäristön. Polt- tomoottorien koeajon tutkimusasemat, sähkökonesali ja kylmähuone, sekä alustadynamometri ovat esimerkkejä tutkimukseen, kehittämiseen, testaa- miseen ja opettamiseen hyödynnettävistä infrastruktuureista. Lisäksi alueelle sijaitseva opiskelijoiden ja tutkijoiden yhteisö, sekä muut ympäröivät labo- ratoriot ja A Grid kasvuyrityskeskus ovat merkittävä resurssi osana sähköistä liikkumista ja sähköistyviä työkoneita tukevaa ympäristöä. y Turun ammattikorkeakoulussa on tehty työkoneiden voimalinjatutkimusta yrityslähtöisesti yli 20 vuotta. Käytössä on tutkimusinfrastruktuurit hybridi- voimalinjojen ja sähköisten voimalinjojen tutkimukseen. Voimalinjalaborato- rio sisältää neljä dynamometriä 460 kilowatin kokoluokkaan, kattavat pääs- tömittauslaitteet ja 180 kilowatin sähkönsyötön tasavirtateholähteille. Lisäksi käytössä on simulointiympäristöt ajoneuvojen, sekä työkoneiden simuloin- tiin. Opiskelijaprojektina on myös toteutettu eRX -kilpa-auto, joka on muu- tettu tavallisesta polttomoottoriautosta akkukäyttöiseksi. Akkututkimuk- sen käyttöön New Energy -tutkimusryhmän laboratorioissa on kaksisuuntai- nen kuorma 180 kilowatin teholuokkaan, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi akkututkimuksen käyttöön, sekä 3,6 neliömetrin kokoinen 500 kg kantava olosuhdekammio laajalle lämpötila-alueelle. Turun ammattikorkeakoulu täy- dentää alueella olevaa yritysten ja korkeakoulujen muodostamaa sähköisen liikenteen tutkimusinfrastruktuuria myös metallien ja muovien 3D-printtauk- sen laitteistoilla ja laboratorioilla, sekä simulointivalmiuksilla akkujärjestel- mien lämpöintegrointiin ajoneuvoihin. y VTT:n sähköisten voimalinjojen ja energiavarastojen tutkimusinfrastruktuuri Espoon Otaniemessä sisältää dynamometrejä sähkömoottoreiden ja ajoneu- vojen testaamiseen, akkutestauslaitteistoja kenno-, moduuli- ja pakettitasolla, sähköajoneuvojen latauslaitteita, tietovarantoja liittyen esimerkiksi akku- jen karakterisointidataan, sekä VTT Smart eFleet -laskentatyökaluja sähköajo- neuvojärjestelmien mallinnukseen ja suunnitteluun. Kokonaisten ajoneuvo- jen tutkimukseen käytössä on henkilö- ja pakettiautojen testaamiseen tarkoi- tettu alustadynamometri, jolle on myös jäähdytyslaitteistot kylmätestejä var- ten. VTT:llä on raskaampien ajoneuvojen kokeelliseen tutkimukseen käytössä myös raskas alustadynamometri, jolla pystytään simuloimaan ajoneuvoja 27 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 60 000 kg asti, 300 kW jatkuvalla pyöräteholla dynamometrille. Tutkimusinfra- struktuuri sisältää myös useita sähköisiä ajoneuvoja, joita hyödynnetään tut- kimusalustoina, kuten Linkker 13LE matalalattiakaupunkibussi pantografilla, eLvira-niminen sähköisen latauksen ja etäoperoinnin testaamiseen varusteltu Volkswagen e-golf, sekä uusimpana käyttöön otettava Avant e6 -kauhakuor- maaja, jota hyödynnetään aluksi sähköisen automaattityökoneen ja ihmisen rajapinnan tutkimiseen. 3.1.2 Yritysten tutkimusinfrastruktuurit Selvitys yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista ei mahdollistanut täydellistä kuvausta, koska monien yritysten oma tutkimusinfrastruktuuri ei ole avointa ja oletettavasti vastaus- ten saaminen oli myös tästä syystä hankalaa. Kysely kuitenkin auttoi ymmärtämään niitä keskeisiä tarpeita ja kysymyksiä, joita teollisuudella on tutkimusinfrastruktuureihin liittyen. Kuvion 4 kartalla on esitetty aihepiirin kokeellista toimintaa tekeviä yrityksiä kartalla, joi- den näkemyksiä on hyödynnetty kokonaiskuvan muodostamisessa tähän raporttiin. Infra- struktuurien tarkemmat kuvaukset löytyvät raportin liitteenä. Sellaisia infrastruktuureja ei ole kuitenkaan sisällytetty liitteisiin, jotka eivät ole hyödynnettävissä muiden toimijoiden hankkeisiin avoimesti. 28 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kuvio 4. Akkuklusterin sähköistymisen ja palvelujen kokeellista toimintaa yrityksissä Suomessa esitettynä kartalla. Yritysten vastaukset voidaan jakaa niihin, joiden liiketoimintaa on erilaisten testauspalve- lujen tarjoaminen akkuklusterille, sekä koneita ja muita tuotteita valmistaviin yrityksiin, joilla infrastruktuurin on tarkoitus lähinnä palvella omia kehitystarpeita. Kuviossa 4 eten- kin Proventia, Etteplan, Eurofins Expert Services ja Akkurate ovat erilaisia testauspalveluja akkuklusterille tarjoavia yrityksiä. Molemmista yritysryhmistä löytyy kiinnostusta ja avoi- muutta myös uudenlaisille toimintamalleille liittyen infrastruktuurien hyödyntämiseen yhteiskäyttöisesti. Näiden kahden yritysryhmän erilaiset tarpeet ja lähtökohdat yhteis- työlle julkisten toimijoiden kanssa on hyvä huomioida, kun pyritään täyttämään infrastruk- tuureissa olevia aukkoja ja toisaalta verkottamaan infrastruktuureja. 29 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Yhteiskäyttöisyys olisi todennäköisesti helpompaa aloittaa sellaisista uudistuksista, jotka täydentävät yritysten omia valmiuksia. Tarpeita voisi olla enemmän PK-sektorilla, koska suurilla yrityksillä omien tutkimuslaboratorioiden rakentaminen on mahdollista. Toisaalta suuretkin yritykset tarvitsevat ympärilleen laajan joukon toimijoita. Omia testilaboratori- oita omaavat yritykset voisivat olla valmiita osallistumaan osaamisen kehittämiseen kyt- keytyvään yhteiseen infrastruktuuriin tai toisaalta sellaiseen testauskapasiteettiin, jolle heillä on aika ajoin tarvetta oman laitteiston ollessa täysin käytössä. Lisäksi kiinnostusta voi olla erikoislaitteistoihin, jollaista yritykseltä ei löydy. Yritysten vastaukset tukevat sitä näkemystä, että yhteiskäytön mahdollisuuksia on ainakin avoimissa testiympäristöissä, joihin teknologiaa voidaan tuoda kokeiluun oikeaa sovellusta vastaavassa käytössä ja kehittää kaupallistamiseen johtavia ratkaisuja. Infrastruktuurien verkottamisessa on hyvä huomioida, että jokainen toimija tuo ja saa arvoa yhteistyöstä. TKI-hankkeisiin liittyy luontaisesti epävarmuuksia ratkaisun toimivuudesta, joten inves- tointeihin ja toimintamalleihin liittyvää päätöksentekoa jaksotetaan kehitystyön etenemi- sen kanssa. Lisäksi sähköistymisen ja akkujen tutkimusinfrastruktuurin osalta pitkällä aika- välillä nähdään paljon mahdollisuuksia, mutta oikeaa hetkeä investoida pyritään ennus- tamaan, eli milloin tarkalleen ottaen kysyntä kasvaa ja asiakkaita on riittävästi. Erilaiset yhteistyömallit julkisen ja yksityisen puolen kanssa valituissa aihealueissa – kuten tämän raportin kehityskohteet osioissa kuvatuissa – voisivat osaltaan jakaa riskiä investointien tekemisessä tutkimusinfrastruktuuriin, testauskapasiteettiin ja avoimiin testiympäristöihin. Kyselyä ei erityisesti kohdistettu joustavan energiajärjestelmän yrityksille, joten niihin liittyen vastauksia saatiin vähänlaisesti. Carunan ja Fortumin yhteisomistuksessa oleva Inkoon akkuvarasto on yksi harvoista akkuvarasto-tutkimusalustoista Suomessa, mutta se ei ole avoimesti käytettävissä. 3.1.3 Verkostot ja kumppanuudet Sähköistymisen ja palvelujen osa-alueella on käynnissä useita hankkeita, jotka voivat tuot- taa erilaisia toimintamalleja akkuklusterin hyödynnettäväksi. Mahdollista on ottaa mallia myös muilta toimialoilta ja akkumateriaalien kehitykseen suunnatuilta kumppanuuksilta. South Carelian Electric Test Laboratory (SCET-LAB) on Euroopan aluekehitysrahaston ja Ete- lä-Karjalan liiton rahoittama hanke, jonka päätoteuttajana on LUT-yliopisto. Hankkeessa kehi- tetään yhteistyömallia mittauslaboratorioiden välille Etelä-Karjalassa ja edistetään yhteistyötä LUT-yliopiston ja paikallisten yritysten kanssa. Tavoitteena on mittauslaboratorioiden käyttöas- teen nostaminen tehoelektroniikkaan, elektroniikkaan ja sähkökäyttöihin liittyen. Hankkeen jäl- keen tavoitteena on, että kehitetty mittaus- ja analyysiekosysteemi jatkaa toimintaansa ja edes- auttaa isojen mittauslaboratorioiden ylläpitoa. Kehitettävän mittausekosysteemi mahdollistaa 30 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 opiskelijoiden valmiuksien noston ja tukee uusien yritysten perustamista alueelle. Akkukluste- rin tutkimusinfrastruktuurien verkottamiseen liittyen olisi järkevää, että hyödynnetään hank- keessa kehitetyt käytännöt ja ekosysteemin käynnistämisestä kertyneet opit. (EURA 2021.) FITech Energy Storage on opetus- ja kulttuuriministeriön rahoittama hanke, jota koordinoi Vaasan yliopisto. Hanke tarjoaa mahdollisuuksia työelämässä oleville osaajille päivittää ener- gian varastointiin ja konversioon liittyvää osaamistaan. Myös liiketoimintakoulutusta tarjo- taan. Osaamisen jatkuvalla kehittymiselle pyritään vastaamaan energiateollisuuden kilpailu- kyvyn ylläpitämiseen kiihtyvällä tahdilla kehittyvällä alalla. Johtoryhmässä ja operatiivisessa toiminnassa on mukana useita yliopistoja ja yrityksiä, joten FITech Energy Storage tarjoaa hyvän referenssin osaamistarpeiden kehittämisestä akkuklusterin yhteistyössä. (FITech 2021.) DERLab on hajautettuihin energiajärjestelmiin liittyvien johtavien laboratorioiden ja tutki- muslaitosten muodostama yhdistys. Yhdistyksen tehtävänä on kehittää vaatimuksia ja laa- tukriteerejä hajautettujen energiajärjestelmien yhdistämiseen. Tarjolla on laajasti testaus ja konsultointipalveluja eri laboratorioilta Euroopassa ja maailmanlaajuisesti. Yhdistyksen toimistot sijaitsevat Saksassa. Suomesta mukana verkostossa ovat Turun ammattikorkea- koulu, Vaasan yliopisto ja VTT. DERLab verkosto tarjoaa akkuklusterille pääsyn kansainvä- listen yhteistyökumppaneiden infraan ja osaamiseen, ja toisaalta välittää tietoa Suomessa tehtävästä tutkimuksesta potentiaalisille yhteistyökumppaneille. (DERLab 2021.) Smart Energy Systems Competence Center (SENECC) on Tampereen seudulla toimiva Tampereen yliopiston ja VTT:n yhteenliittymä. Yhteenliittymän tavoitteita ovat esimerkiksi tukea älykkäisiin energiajärjestelmiin liittyvän tutkimusagendan kehittämistä, tuoda tie- toa helposti tarjolle, lisätä näkyvyyttä kansainvälisillä areenoilla ja verkottaa eri toimijoita yhteen. Yhteistyölle on korkean tason sitoutuminen VTT:ltä ja TAU:lta. Yhteiskehittämisen ekosysteemi on toimintamalli, jota akkuklusteri voi jatkossakin käyttää toimijoiden verkot- tamisessa myös tutkimusinfrastruktuurien osalta. (SENECC 2021.) FIN-EPOS (European plate observing system) on Suomen Akatemian infrastruktuuritie- kartalla oleva verkosto, joka ylläpitää kiinteän maan observatorioita. Konsortioon kuuluu useita suomalaisia yliopistoja ja tutkimuslaitoksia. Pyhäjärven Callio maanalaisena infra- struktuurina on osa FIN-EPOS-verkostoa, joka mahdollistaa tutkimusinfrastruktuurirahoi- tuksen hakemisen. (Oulun yliopisto 2021b.) SIX-työkoneklusteri on liikkuvien työkoneiden valmistajia ja niiden teknologia-kumppa- neita yhdistävä klusteri, jonka ovat käynnistäneet Kalmar, Ponsse, Sandvik, Valtra, Val- met Automotive, Tampereen yliopisto ja VTT. Käytännönläheistä toimintaa tekevän klus- terin ydintehtäviä ovat teollisuuslähtöiset tutkimushankkeet ja osaamisen kehittäminen. Tavoitteena on, että Suomi on vuonna 2025 maailman paras paikka liikkuvien työkoneiden ja tukevien avainteknologioiden kehittämiseen. Klusterin toiminta kattaa useita teemoja 31 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 SIX portfoliossa on myös hanke työkoneiden sähköistymiseen. Hankkeiden tulokset tule- vat jäsenten yhteisesti hyödynnettäväksi. Yhteistekemisellä pyritään varmistamaan riittävä kriittinen massa tutkimustoimintaa, johon toimijat eivät yksittäin pystyisi. (SIX 2021.) Kansallisen varautumisen, huoltovarmuuden ja turvallisuuden osalta akkuvarastot ja nii- den ympärille syntyvä infrastruktuuri ovat tärkeitä etenkin kriisivalmiuksien näkökulmasta. Sekä kiinteät akkuvarastot, että liikennevälineissä ja liikkuvissa koneissa olevat akut, voi- vat kriisitilanteissa antaa tarpeellista lisäkapasiteettia yhteiskunnan keskeisten toimintojen varmistamiseen. Tähän liittyen merkittävä yhteistyökumppani ja potentiaalinen rahoittaja on MATINE (Maanpuolustuksen tieteellinen neuvottelukunta, MATINE 2021). Tällaisesta akkuinfrastruktuurin systemaattisesta arvioinnista ja käytettäväksi tekemisestä hyötyvät etenkin Puolustusvoimat ja terveydenhuolto, mutta myös monet muut toimijat. TESTIKAIVOKSISSA EDISTETÄÄN SÄHKÖISTYMISTÄ Yhteiskäyttöisyydelle ja avoimuudelle voi ottaa mallia maan alta Sandvikin testikaivos Tampereella ja Pyhäjärven Callio Pyhäjärven kaivoksella toimivat paitsi maanalaisina tutkimuskeskuksina, myös yhteiskäyttöisyyden eturintamassa. Monesti yritysten omat tutkimusinfrastruktuurit ovat muiden saavuttamattomissa, paitsi tietyissä yhteishankkeissa. Sandvikin testikaivos on maanalainen kaivoslaitteiden ja ratkaisujen testaus- ja kehitysympäristö, joka soveltuu monelle muullekin teollisuuden alalle haastavan ympäristön vuoksi. Kehittäjille on tarjolla tutkimusinfrastruktuuria protopajojen, konnektiviteetti- ja tiedonsiirtoratkaisujen ja autonomisten koneiden alueen muodossa. Maanalainen tunneliverkosto eri korkeuseroilla tukee sähköistymisen tutkimusta. Pyhäjärven Callio puolestaan sijoittuu 1 445 metriä maan pinnan alapuolelle ulottuvaan Pyhäsalmen kaivokseen sekä sitä ympäröiville maa-alueille. Pyhä- järven Callio on Pyhäjärven kaupungin ja Pyhäsalmi Mine Oy:n omistama kokonaisuus, jossa on yli 150 km maanalaisia tunneleita ja tiloja, joihin on sijoiteltu tutkimuslaboratorioita yhdessä korkeakoulujen ja yliopistojen kanssa, esimerkiksi CallioLAB. Callion vinotunneli on 11 km pitkä ja nousu- kulma on 1:7 koko matkalta, mahdollistaen koneiden ja laitteiden kuormi- tustestauksen haastavissa kaivosolosuhteissa. Erilaiset yhteishankkeet, kuten kaivosteknologian testiympäristön rakentamiseen tähtäävä FutureMINE, kokoavat tarvittavat toimijajoukot yhteen eri laboratoriokokonaisuuksien rakentamista ja hyödyntämistä varten. 32 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Työkoneiden sähköistyminen on Suomelle merkittävä mahdollisuus, ja järkevä yhteiskäyt- töisyys tutkimusinfrastruktuurien hyödyntämisessä mahdollistaa isompien kokonaisuuk- sien rakentamisen. Koko arvoketjun toimijoilla on tällöin pääsy tutkimusinfrastruktuuriin, joka tukee myös tutkimus- ja kehitystoiminnan tavoitteita. Yritysten pääsy tutkimusinfra- struktuuriin on tärkeää, jotta uusien teknologioiden kaupallistamista voidaan nopeuttaa. Jos siis tutkimusinfrastruktuurien avoimuus ja yhteiskäyttöisyys onnistuvat maan alla, miksi ne eivät onnistuisi myös maan päällä? Erilaisten testiympäristöjen kehittäminen ver- kostomaisina aloitteina tai yritysyhteistyössä tulisi saattaa käyntiin sähköistymisen tekno- logia- ja palveluliiketoiminnan innovaatioiden tuottamiseen. 3.2 Kestävät akkumateriaalit Tutkimusinfrastruktuurien selvitys kestävien akkumateriaalien alateeman osalta sisältää kuvion 2 mukaiset alateemat: akkuraaka-aineiden tuotantoketjut, edistykselliset akkuma- teriaalit ja valmistus sekä kierrätysteknologiat ja -ratkaisut. Kansallisessa akkustrategiassa Suomen vahvuuksiksi on tunnistettu erityisesti raaka-aineisiin ja akkumateriaalien kierto- talouteen liittyvä osaaminen. Tässä selvityksessä akkuraaka-aineiden tuotannolla tarkoitetaan esimerkiksi akuissa käy- tettävien, kaivoksista louhittavien mineraalien rikastamista ja jalostamista sekä akkukemi- kaalien valmistusta. Keskeiset akkuarvoketjun tarvitsemat metallit ovat nikkeli, koboltti ja litium, yleensä korkealaatuisina suoloina (sulfaatit, hydroksidit). Akkuraaka-aineiden tuo- tantoketju esimerkiksi katodimateriaalien osalta sisältää lukuisia vaiheita malmeista erilais- ten rikastus- ja prosessointivaiheiden kautta elektrodimateriaalien esiasteiksi (prekursori, pCAM) ja lopulta valmiiksi elektrodimateriaaleiksi (CAM, cathode active material). Tässä selvityksessä akkuraaka-aineiden tuotantoketjut -alateema kattaa katodimateriaalien osalta jalostuksen prekursorivaiheeseen asti. Mineraalien rikastuksessa ja prosessoinnissa malmeista akkujen raaka-aineiksi tarvittaviksi kemikaaleiksi käytetään monia erilaisia menetelmiä, aina materiaalien jauhatuksesta ja murskauksesta erilaisiin rikastus- ja erotus- prosesseihin. Myös erilaiset pyrometallurgiset (korkean lämpötilan käsittelyt) ja hydrome- tallurgiset tekniikat (kuten liuotus, saostus, uutto, ioninvaihto) ovat tärkeässä roolissa sekä primääristen että sekundääristen raaka-aineiden erottelussa ja jalostuksessa. Akkumateriaalien osalta Suomen vahvuuksia on erityisesti katodimateriaalin esiasteen ja sitä edeltävien metallien ja kemikaalien valmistuksen osaaminen. Katodimateriaalien lisäksi tutkimusta ja tutkimusinfrastruktuuria löytyy uudenlaisten anodimateriaalien osalta aina pilot-mittakaavaan asti. Edistykselliset akkumateriaalit ja valmistus -alateema sisäl- tää tässä jaottelussa elektrodimateriaalien valmistuksen lisäksi esimerkiksi elektrolyytti ja separaattorimateriaalien valmistuksen sekä elektrodikerrosten pinnoitusmenetelmät ja 33 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 akkukennojen valmistuksen. Akkumoduulien ja -pakettien kokoamiseen liittyvä infrastruk- tuuri on kuvattu tarkemmin alateemassa Sähköistyminen ja palvelut. Suomessa ei ole toistaiseksi teollisen mittakaavan litiumioniakkukennojen valmistusta. Sen sijaan tutkimusinfrastruktuuria laboratoriomittakaavan akkuelektrodien ja -kennojen (nap- pikennot tai pussikennot) valmistukseen on useilla yliopistoilla ja tutkimuslaitoksilla. Myös pilot-mittakaavan päällystys- ja kalanterointilaitteita elektrodikerrosten valmistamiseen on saa- tavilla. Litiumioniakuissa käytettävät materiaalit (elektrolyytti) ovat herkkiä kosteudelle, joten akkukennojen kokoaminen on tehtävä kuivissa olosuhteissa, käytännössä kuivahuoneessa tai hanskakaapissa inertissä argonilmakehässä (esimerkki kuviossa 5). Akkukennojen valmistuk- sen ensimmäinen vaihe on elektrodien valmistus, johon tarvitaan myös erilaisia laitteistoja pääl- lystykseen, kuivaukseen, kalanterointiin ja leikkaukseen (kuvio 5). Akkukennojen karakterisointi taas sisältää tyypillisesti erilaiset sähköiset ja sähkökemialliset karakterisointimenetelmät. Kuvio 5. Esimerkki nappi- ja pussikennojen valmistusinfrastruktuurista (VTT, Espoo). Akkujen kierrätys sisältää monta vaihetta akkujen keräyksestä, lajittelusta ja esikäsitte- lystä erilaisiin materiaalien ja yksittäisten elementtien erottelu- ja talteenottomenetelmiin. Akkumateriaalien kierrätysteknologioilla ja –ratkaisuilla tarkoitetaan tässä erityisesti litiu- min, koboltin, nikkelin ja mangaanin kierrätykseen ja uudelleen hyödyntämiseen liittyviä ratkaisuja. Talteenottomenetelmät voivat sisältää esimerkiksi pyro- ja hydrometallurgisia tekniikoita, jotka ovat osittain samoja kuin primääristen raaka-aineiden talteenotossa. Tällä hetkellä Suomessa kierrätykseen liittyvä yliopistojen ja tutkimuslaitosten tutkimusinfra- struktuuri painottuu kierrätyksen keskivaiheelle ja loppuosaan. Vacuum oven Cutters for electrodes & separator + KISS cutting for larger sheets Coin cell press Vacuum sealing machine for pouch cells Ar glove box 34 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 3.2.1 Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkimusinfrastruktuurit Kestävien akkumateriaalin alateemaan liittyvät tutkimuksen infrastruktuurit yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa on esitetty kuvioissa 6 ja 7. Kestävien akkumateriaalien osalta kyselyyn saatiin kattavasti vastauksia erityisesti yliopistoilta ja tutkimuslaitoksista, joiden perus- teella pystyttiin muodostamaan kuva avoimista tutkimusinfrastruktuureista. Akkuraaka-ai- neiden tuotantoketjuihin sekä kierrätysteknologioihin liittyvät infrastruktuurit sisältävät kyvykkyydet primääristen ja sekundääristen materiaalien prosessointiin ja mekaaniseen esikäsittelyyn kuin myös esimerkiksi hydrometallurgisiin tekniikoihin. Akkumateriaalien (pCAM, CAM ja anodi) valmistukseen kykenevistä infrastruktuureista löytyy monista myös kennojen valmistus ja testausosaamista. Kuvio 6. Yliopistojen tutkimusinfrastruktuureja kestävät akkumateriaalit -teemaan liittyen. 35 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kuvio 7. Akkuklusterin kestävät akkumateriaalit tutkimuslaitosten kokeellista toimintaa Suomessa. Kartalla esitettyjen toimijoiden infrastruktuurit on esitelty tarkemmin selvityksen liitteissä. Selvityksen perusteella voimme todeta, että avoin tutkimusinfrastruktuuri palvelee var- sin kattavasti erityisesti primääristen ja sekundaaristen akkuraaka-aineiden talteenottoa ja jalostusta. Erilaisia yksikköprosesseja ja niitä tukevaa analytiikkaa pystytään kehittämään laboratoriomittakaavassa useissa organisaatioissa eri puolella Suomea. Rikastus- ja hydro- metallurgisten prosessien kehitykseen on myös useita testiympäristöjä suuremmassa pilot-mittakaavassa. Nämä testiympäristöt ovat myös ulkopuolisten toimijoiden käytössä esimerkiksi asiakasprojektien ja yhteisrahoitteisten hankkeiden kautta. Olemassa olevien infrastruktuurien ja osaamisen lisäksi huomioitavaa on teollisten toimijoiden runsas luku- määrä, joka mahdollistaa demonstroinnin myös teollisessa mittakaavassa. Edistystä voisi tapahtua edelleen vieläkin tehokkaamman yhteiskäytön kautta ja siten että eri toimijat 36 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 tuntisivat paremmin olemassa olevan tutkimusinfrastruktuurin mahdollisuuksia. Katodi- materiaalien valmistusprosessia ja olemassa olevia avoimia tutkimusinfrastruktuureja on havainnollistettu Kuviossa 8. Kuvio 8. Katodiaktiivimateriaalin jalostusprosessi ja olemassa olevat tutkimusinfrastruktuurit Suomessa. Seuraavassa esitellään joitakin esimerkkejä akkumateriaalien jalostuksen tutkimusinfra- struktuureista sekä laboratorio- että suuremmassa mittakaavassa. Tutkimusinfrastruktuu- rien tarkemmat kuvauksen löytyvät selvityksen liitteissä. y Oulun Yliopiston eri yksiköillä on infrastruktuuria akkumateriaalien tutkimuk- seen koko arvoketjussa. Oulu Mining Schoolin (OMS) tutkimuskeskus tarjoaa mm. akkumineraalien tuotantoon liittyviä liuotus- ja vaahdotuslaboratorion palveluita, geokemiallisia palveluita ja kaivosteknisiä palveluita. Tutkimuskes- kukseen kuuluu myös pilottitehdas, joka soveltuu akkumineraalien vaahdo- tustutkimukseen. Tämän jatkuvatoimisen ja automatisoidun pilotin käsitte- lykapasiteetti on 70 kg/h. Tämän lisäksi Oulun yliopiston tutkimusinfrastruk- tuuri sisältää esimerkiksi akkumateriaalien valmistuksessa käytettäviä saostus- reaktoreita sekä akkumateriaalien ja -kennojen karakterisointimenetelmiä. y Espoon Otaniemessä sijaitsevassa Circular raw materials hubissa sijaitsevat Aalto-yliopiston, GTK:n ja VTT:n epäorgaanisten materiaalien kiertotalouteen liittyviä tutkimusinfrastruktuureja, jotka ovat osa FIRI-RAMI tutkimusinfratruk- tuuria. Aalto-yliopiston Circular Raw Materials -infrastruktuuri (RAMI) käsit- tää laboratoriomittakaavan laitteistot mineraalien ja sekundääristen raaka-ai- neiden prosessointiin ja mekaaniseen esikäsittelyyn, samoin kuin hydrome- tallurgiseen, pyrometallurgiseen ja sähkömetallurgiseen jalostukseen tarvit- tavat laitteistot. Tutkimus on keskittynyt erityisesti akkukierrätystutkimuk- seen ja sisältää turvallisen LIB LAB -tila teollisen akkumateriaalikierrätyksen tutkimiseen. GTK:n tutkimuslaboratorio sisältää kattavan valikoiman mene- telmiä mineraalisten materiaalien analysointiin. VTT:llä hydrometallurgian, Prekursoriraaka-aineiden valmistus malmeista, puolituotteista ja akku- laatuisista kemikaaleista - Rikastus- ja jalostusprosessit Prekursorin (pCAM) valmistus - Saostus, suodatus, kuivaus Katodiaktiivimateriaalin (CAM) valmistus - Kalsinointi ja litiointi Pilot Laboratorio Pilot LaboratorioLaboratorio Pilot 37 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 mekaanisen käsittelyn ja karakterisoinnin laboratorio sisältää laborato- riomittakaavan kyvykkyydet liuotus-, saostus- ja ioninvaihtokokeille ja näytteenkäsittelylle. y VTT Bioruukki pilotointikeskuksessa Espoossa on monipuolinen hydrome- tallurgian FlexMet-pilotyksikkö sekä siihen liittyvää analytiikkaa ja pienem- piä koelaitteita. Niissä tehdään pääasiassa panos- ja jatkuvatoimisia pilotmi- tan koeajoja liittyen metallien talteenottoon malmeista, jätteistä tai kierrätys- raaka-aineista. Lisäksi VTT:llä on erotustekniikan tutkimusympäristö Jyväsky- lässä, jossa panostetaan erityisesti teollisuuden ja kaivosten vesien hallintaan ja puhdistukseen. y GTK Mintecin Outokummun koetehdas ja laboratoriot ovat keskeinen fasili- teetti uuden kaivostoiminnan ja alkuvaiheen mineraalien prosessoinnin tutki- mukseen, kuten erilaisiin akkumineraalien rikastustutkimuksiin ja koeajoihin tutkimusprojekteissa ja suorissa asiakastoimeksiannoissa. Mintecin koetehdas mahdollistaa rikastustutkimukset ja koeajot tutkimusprojekteissa ja suorissa asiakastoimeksiannoissa jopa tuhansien tonnien materiaalierille. Lisäksi tutki- musinfrastruktuuri sisältää minipilotin sekä rikastustekniikan ja prosessimine- ralogian laboratoriot. y LUT-yliopisto sisältää on noin 3 000 m2 laboratoriotilat eri erotusteknologioi- den (esim. neste-nesteuutto, ioninvaihto, kalvoerotus, suodatus, kiteytys) kehitykseen koeputkimittakaavasta jatkuvatoimisiin kuutiokonttimittakaavan erotuslaitteistoihin. Akkuarvoketjussa toiminta kohdistuu erityisesti primää- rituotannon vesien hallintaan ja sivuvirtoihin (ml. jätteet) sekä kierrätyksessä tarvittaviin yksikköoperaatioihin. Vaikka Suomessa ei toistaiseksi ole teollisen mittakaavan litiumioniakkukennojen tuo- tantoa tai aktiivielektrodimateriaalien valmistusta, kyvykkyyksiä esimerkiksi laboratorio- mittakaavan kennovalmistuksen osalta löytyy jo useista organisaatioista. Myös edistynei- den akkumateriaalien osalta useilla organisaatioilla on tutkimusinfrastruktuuria sisältäen pilot-mittakaavan fasiliteetteja elektrodimateriaalien valmistukseen. Uudenlaisten akku- materiaalien ja rakenteiden tutkiminen edellyttää myös jatkuvaa tutkimusinfrastruktuu- rien kehittämistä, sillä esimerkiksi kiinteän elektrolyytin kennojen valmistus eroaa joilta- kin osin perinteisten nestemäistä elektrolyyttiä sisältävien kennojen kokoamisesta. Kuvio 9 kuvaa suomalaisten tutkimuslaitosten ja yliopistojen tutkimusinfrastruktuuria akkukenno- jen valmistukseen liittyen. 38 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kuvio 9. Suomalaisten tutkimuslaitosten ja yliopistojen akkukennojen valmistuksen tutkimusinfrastruktuuri. Seuraavissa kappaleissa on kuvattu lyhyesti organisaatioita, joilla on tutkimusinfrastruk- tuuria kennojen kokoamiseen ja elektrodimateriaalien valmistukseen erilaisilla proses- seilla. Tarkemmat kuvaukset löytyvät selvityksen liitteistä. Vaikka tekeminen tällä hetkellä on painottunut litiumioniakkujen tutkimukseen, on hyvä huomioida, että osa menetel- mistä sopii myös muun tyyppisten akkusovellusten kehitykseen, kuten esimerkiksi alem- pana esitellyt Printocentin päällystys- ja painoprosessit. Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksen, Oulun yliopiston ja Centria-ammattikorkeakoulun vuonna 2011 perustettu yhteinen akkumateriaalien tutkimusympäristö Kokkolassa sisältää tilat alkaen akkukemikaalien valmistuksesta, katodimateriaalien litiointiin sekä akkukenno- jen valmistukseen ja sähkökemialliseen testaamiseen asti. Tutkimusinfrastruktuuri sisältää mahdollisuuden sekä nappikennojen, että pussikennojen valmistukseen kuivahuoneessa tai argon-ilmakehässä hanskakaapissa. Saostuslaboratorio mahdollistaa uusien akkukemi- kaalien valmistuksen, erityisesti katodiprekursorien jatkuvatoimisen kerasaostuksen sekä siihen liittyvän tarpeellisen analytiikan. Laboratoriotason päällystyslaitteita, akkukennojen kokoamisen (pienemmät nappikennot ja/tai pussikennot) ja karakterisoinnin infrastruktuuria on useilla organisaatioilla. Aalto-yli- opistossa on akkututkimukseen liittyen laboratoriotilat aktiivisten materiaalien synteesiin korkean lämpötilan uuneilla, akkujenkennojen kokoamiseen sekä sähkökemiallisiin tutki- muksiin laboratoriomittakaavassa. Lisäksi Aalto-yliopistossa on ALD-reaktoreita erilaisten ohutkerrosten valmistukseen akkukennoille. Elektrodien valmistus Materiaalien sekoitus Päällystys: tyypillisesti rakopäällystys (slotdie) Kuivaus Kalanterointi Leikkaus Kennon kasaus Elektrodien ja separaattorin kerrostaminen Elektrodien/kontaktien juottaminen Kuumasaumaus ensimmäisille saumoille Elektrolyytin lisääminen (mikäli nestemäinen) Vakuumisaumaus Jälkikäsittely ja karakterisointi Formatointi Karakterisointi Elinikätestaus Mahdollista pilot-tasolla (rullalta rullalle/R2R, esim. VTT ja OY). Mahdollista käsityönä argonkaapissa (esim. VTT, Aalto, UEF) tai kuivahuoneessa (OY) pussikennoille ja nappikennoille. Mahdollista sekä pienessä (nappikennot, pienet pussikennot) että isossa mittakaavassa (isot pussikennot, akkumoduulit) 39 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Itä-Suomen yliopistossa on laitteistoja akkujen aktiivimateriaalien synteesiin eri menetel- millä niin laboratorio- kuin myös pilot-mittakaavassa sekä akkukennojen kokoamisen sekä sähkökemiallisen karakterisoinnin mahdollistava infrastruktuuri laboratoriomittakaavassa. Tutkimus on keskittynyt erityisesti uuden sukupolven pii-materiaaleihin, sekä nanomateri- aalien valmistukseen (Funktiomat-pilot, 1 kg/h). VTT:llä on 2020 laajennettu akkukennojen valmistuksen kehitysympäristö, joka tarjoaa mahdollisuuden elektrodien valmistukseen erilaisia painatus- ja pinnoitusvalmiuksia sekä kalanterointia hyödyntäen sekä laboratorio- että pilotmittakaavassa. VTT on ottanut Oulun PrintoCent pilot-ympäristön käyttöön akkukerrosten valmistamiselle ja käytössä on myös sekä Espoon että Oulun laboratoriotason painatus- ja päällystyslaitteet. Lisäksi VTT on rakentanut Espooseen valmiudet nappi- ja pussikennojen kokoonpanoon argonkaa- pissa sekä laajentanut niiden sähköistä ja rakenteellista karakterisointi-infraa. Elektrodima- teriaalien valmistukseen VTT Bioruukki tarjoaa mahdollisuuden akkuihin tarvittavan elekt- rodihiilen tutkimukseen ja valmistukseen. VTT:n, Oulun yliopiston, Oulun ammattikorkeakoulun ja Printocent pilottitehdas Oulussa tarjoaa pilot-tason päällystys- ja painoprosessit (Kuvio 10) akkujen eri kerroksille: max 30 cm leveät kerrokset mahdollisia, pituus voi olla satoja metrejä. Leikkaus onnistuu KISS cutting -menetelmällä rullamuodossa, pienemmässä mittakaavassa käytössä erilaisia leik- kureita. Printocent on ns. ”open access” tutkimusympäristö, jonka toiminnassa on mukana lähes 100 yritystä 4 eri mantereelta vuosittain sopimustutkimuksessa ja tuotekehityksessä ja yli 200 yritystä yhteisrahoitteisissa projekteissa. Kuvio 10. MAXI-pilottipaino- ja päällystyslinja VTT:llä (vasemmalla), konversiolinja (oikealla) 3.2.2 Yritysten tutkimusinfrastruktuurit Kuviossa 10 on koottu kestävien akkumateriaalien ja valmistuksen alateemassa toimivia yrityksiä Suomessa. Selvitys yksityisen sektorin tutkimusinfrastruktuureista ei kuitenkaan 40 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 ole täydellinen, sillä yritysten tutkimusinfrastruktuurit palvelevat pääasiassa vain heidän omaa T&K-toimintaansa eikä infrastruktuurien tarkempaa sisältöä ole avattu julkisesti. Esimerkiksi katodimateriaalien valmistuksessa tarvittavien kemikaalien ja esiasteiden osalta Suomessa on lukuisia isoja toimijoita raaka-ainesektorilla, kuten Terrafame, Keliber, BASF, Umicore, Jervois Mining, Nornickel ja Boliden, joita kaikkia ei ole Kuvion 10 karttaan sisällytetty. Anodimateriaalien puolella mielenkiintoinen tuore avaus on Stora Enson Kot- kaan rakenteilla oleva koetehdas, jossa ligniinistä tuotetaan biopohjaista kovahiiltä litiu- mioniakkujen anodimateriaaliksi. Monet näistä toimijoista ovat aktiivisia akkusektorilla esi- merkiksi erilaisissa yhteisrahoitteisissa T&K -hankkeissa, mutta toimijoiden tutkimusinfra- struktuurit eivät ole muuten avoimia ulkopuolisille toimijoille, eikä niiden kuvauksia ole siksi sisällytetty tämän selvityksen liitteisiin. Akkujen kierrätystä Suomessa kehittävät mm. Fortum, Akkuser ja Kuusakoski. Näistä For- tum Waste Solutionsilla on litiumioniakkujen kierrätykseen mekaaninen esikäsittelylaitos Ikaalisissa ja hydrometallurginen prosessointilaitos Harjavallassa. Lisäksi Raisiossa on tut- kimus- ja pilottilaitos. Kuusakoskella on kierrätysmenetelmien testausta ja pilotointia Lah- den tutkimuskeskuksessa, Espoon tuotantolaitoksella ja Heinolan tehtailla. Näihin liitty- vät tutkimusinfrastruktuurit eivät ole ulkopuolisten toimijoiden käytössä. Myös Akkuserilla on akkujen/paristojen kierrätyslaitos, missä teknologiaa kehitetään käytössä olevassa prosessissa. AKKUMATERIAALIEN TUTKIMUKSEN JA KIERTOTALOUDEN EDISTÄMISTÄ YHTEISHANKKEESSA BATCircle 2.0 -hanke jatkaa teollisuuden ja tutkimuslaitosten yhteistyön syventämistä Yhteiset tutkimushankkeet ovat tehokas tapa lisätä yhteistyötä ja edistää eri toimijoiden pääsyä tutkimusinfrastruktuureihin. Esimerkki meneillään ole- vasta laajasta yhteishankkeesta on BATCircle, jonka tavoitteena on erityisesti akkujen materiaaleihin liittyvän tutkimuksen ja yhteistyön vahvistaminen suomalaisten yritysten ja tutkimuslaitosten välillä. Kansallisen tason lisäksi yhteistyö EU-tasolla on erityisessä fokuksessa. Globaali kilpailu akkusektorilla on kovaa ja suomalaisten toimijoiden mukanaolo eurooppalaisissa yhteistyö- elimissä ja kansainvälisissä tutkimushankkeissa tärkeää. 41 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Vuonna 2019 alkanut BATCircle -hanke sai jatkoa, kun Business Finland myönsi BATCircle 2.0 –konsortiolle rahoituksen kolmeksi vuodeksi eteenpäin. Hankkeessa on mukana 21 organisaatiota ja se on keskittynyt erityisesti akkumetallien tutkimukseen ja akkujen kiertotalouden edistämiseen. Tekniset työpaketit käsittävät akkumetallien koko arvoketjun malmien tehokkaasti hyödyntämisestä metallien ja elektrodimateriaalien prosessointiin ja lopulta kierrätykseen. (BATCircle, 2021) Kuvio 11. Akkuklusterin kestävät akkumateriaalit yritysten kokeellista toimintaa Suomessa esitettynä kartalla 42 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Akkuraaka-aineiden prosessointia ja jalostusta ajatellen Metso Outotecin tutkimuskeskus Porissa sisältää kyvykkyydet koetehdasmittakaavan koetoimintaan pyro- ja hydrometal- lurgian teknologia-alueilla. Analyysipalveluja akkuarvoketjulle tarjoavia yrityksiä ovat esi- merkiksi Feasib ja X-ray Mineral Services Finland (XMS Finland). Näistä Feasib tarjoaa epä- orgaanista analytiikkaa sekä sertifioitua näytteenottopalvelua erityisesti kaivossektorille. XMS Finland on 2020 perustettu Hafren Scientific groupin osa, joka tarjoaa analyysi- ja asiantuntijapalveluita mm. akkuarvoketjulle. XMS Finlandin tavoitteena on perustaa uusi analyysilaboratorio Suomeen palvelemaan akkusektoria, tämän hetkiset fasiliteetit ovat Iso-Britanniassa. Edistyksellisten akkumateriaalien ja -rakenteiden tutkimuksen yksityisistä infrastruktuu- reista mainittakoon Pulsedeon ja Beneq. Pulsedeon kehittää materiaaliratkaisuja seuraa- van sukupolven litiumioniakkuihin erityisesti pulssilaserpinnoitusmenetelmällä. Beneqillä on ALD-pinnoituspalveluja, jotka ovat hyödynnettävissä yhteistyöhankkeissa ja asiakkai- den toimeksiannoissa sisältäen akkurakenteiden kehitystyön. Seuraavan sukupolven akku- materiaalien ja -tyyppien kehityksestä ja tutkimuslaitosten ja yritysten yhteistyöstä esi- merkkinä on meneillään oleva Business Finlandin rahoittama NextGenBat-hanke, jossa mm. edellä mainitut toimijat ovat mukana (NextGenBat, 2021). Uudenlaisia akkukemioita kehitetään myös esimerkiksi start-up -yrityksissä, kuten Broadbit Batteries ja Geyser Batteries. 3.2.3 Verkostot ja kumppanuudet Kestävien akkumateriaalien osalta on useita tutkimusinfrastruktuureja, yhteistyöverkos- toja ja meneillään olevia hankesuunnitelmia, jotka tähtäävät muun muassa uudenlaisten toimintamallien luomiseen ja infrastruktuurien tehokkaampaan hyödyntämiseen. Seuraa- vassa kuvataan näitä verkostoja ja kumppanuuksia, jotka palvelevat akkuarvoketjun eri vaiheita primääristen materiaalien prosessoinnista, valmistusmenetelmiin ja materiaalien kiertotalouteen. Suomen Akatemian FIRI-tutkimusinfrastruktuuri RAMI (Circular Raw Materials research Infrastructure) on Aalto-yliopiston, GTK:n ja VTT:n tutkimusinfrastruktuuri, joka on keskit- tynyt epäorgaanisten materiaalien ja kestävien energiaratkaisujen kiertotalouteen (RAMI, 2021). Samojen toimijoiden Circular Raw Materials Hub -yhteislaboratorio Otaniemessä Espoossa on strateginen infrastruktuurikokonaisuus, joka on keskittynyt epäorgaanisten materiaalien ja metallien tutkimukseen ja uuden liiketoiminnan luomiseen niiden kierrä- tykseen ja talteenottoon. Yhteislaboratorio hakee synergioita näiden tutkimusalueiden tutkimukseen ja kehittämiseen sekä palvelee tutkimusta ja teollisuutta mm. akkuteollisuu- den osalta (GTK, 2020). 43 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Suomen Akatemian painetun älykkyyden FIRI-infrastruktuurissa (Printed Intelligence, PII) ovat mukana Oulun yliopisto, VTT, Tampereen teknillinen yliopisto ja Åbo Akademi (Oulun yliopisto, 2021a). PII-infrastruktuuri sisältää tutkimus- ja pilottivalmistusinfrastruktuu- rin, joka kattaa tutkimus-/kehityspolun materiaalien ja toiminnallisen painatuksen kautta komponentteihin ja laitteisiin sekä piireihin ja järjestelmiin asti. Akkusovelluksille käy- tettävissä olevia prosesseja ovat uusien materiaalien synteesi, musteiden formulointi ja pilot-mittakaavan rullalta rullalle (R2R) -prosessit. Oulun yliopiston on R2R -prosessit ovat myös osa alla kuvattua Printocent -kokonaisuutta. Printocent on VTT:n, Oulun Yliopiston, Oulun AMK:n ja Business Oulun perustama paine- tun älyn pilottitehdas, joka tarjoaa ainutlaatuisen rullalta rullalle (R2R) pilottivalmistus- ympäristön elektrodien valmistukseen. Tämä pilottitehdas on ns. ”open access” tutkimus- ympäristö ja sen toiminnassa on mukana lähes 100 yritystä 4 eri mantereelta vuosittain sopimustutkimuksessa ja tuotekehityksessä ja yli 200 yritystä yhteisrahoitteisissa projek- teissa (Printocent, 2021). Suomen Geotieteiden Tutkimuslaboratorio (SGL) on GTK:n, Aalto-yliopiston, Helsingin yli- opiston, Turun yliopiston, Oulun yliopiston ja Åbo Akademin yhteishanke geotieteellisessä tutkimuksessa. SGL:n tavoitteena on edistää Suomen mineraalipotentiaalin kartoitusta tuottamalla tietoa kallioperämme kehityksestä sekä tekemällä muuta aiheeseen liittyvää menetelmäkehitystä. (GTK, 2021) Esimerkki uudesta alueellisesta yhteistyöstä on Ylivieskan Akkupuisto (Battery Recycling Innovation Park), joka kokoaa yhteen ajoneuvojen litiumioniakkujen kierrätykseen ja kierto talouteen keskittyviä yrityksiä ja T&K-toimijoita. 2020 perustettu Akkupuisto on akkuteollisuuteen ja siihen liittyvään kiertotalouteen keskittyvä innovaatiopuisto, jossa yrityksillä ja T&K-toimijoilla on mahdollisuus käynnistää tuotekehityshankkeita, liiketoi- mintaa ja kansainvälistä yhteistyötä aktiivisessa ja verkottuneessa toimintaympäristössä. Battery Recycling Innovation Park -hankkeen tavoitteena on synnyttää Ylivieskaan uutta akkuteollisuuteen ja akkujen kierrätykseen liittyvää yritystoimintaa ja hankkeen yritys- ja kumppani verkostoon kuuluu noin 60 koti- ja ulkomaista yritystä ja T&K-toimijaa. BR Pilot Plant rinnakkaishankkeessa selvitetään mahdollisuuksia toteuttaa litiumioniakkujen pilot- tikierrätyslaitos ja virtuaalinen kehittämisympäristö (koetehdas) osana innovaatiopuistoa. Akkupuisto-hankkeen tavoitteena on edistää T&K-hankkeita esimerkiksi akkujen testauk- seen ja kunnon arviointiin, second life -ratkaisuihin, design for recycling -suunnitteluun, käytettyjen akkujen käsittelyprosessin automatisointiin ja robotiikkaan, sekä turvallisuu- teen liittyen. (Akkupuisto, 2021) Outokumpu Sustainable Mining Solutions – Business Hub on rakenteilla oleva yhteistyö- verkosto, joka pohjautuu GTK Mintecin tutkimusalustan kehityskokonaisuuteen. Muodos- tettava yhteistyöverkosto keskittyy erityisesti sivukivien ja rikastushiekkojen sekä niihin 44 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 liittyvän vesienkäsittelyn hallintaan. Keskeisenä teemana toimii älykkäät mallinnus- ja simulointiratkaisut. Business Hubin asteittainen käynnistäminen ajoittuu vuoden 2023 puolelle. Suunnitteilla on sivukiveen ja rikastushiekkaan liittyvät palvelupaketit, joita ver- kosto voisi tarjota yhdessä kumppaneiden kanssa. 3.3 Tutkimusdatan hyödyntäminen Liikenteen nopea sähköistyminen ja työkoneiden alkava sähköistyminen vaativat moni- puolista tutkimus- ja kehittämisotetta erityisesti akkualalla. Tutkimusdataa on voitava hyö- dyntää esimerkiksi tekoälyn avulla, mikä asettaa erityisiä vaatimuksia datalle ja sen hallin- noinnille. Ylipäänsä digitalisaation ja automaation hyödyntäminen ovat keskeisessä roo- lissa tutkimuksessa ja kehittämisessä, sillä pelkästään perinteisillä kokeellisilla menetel- millä ei pysytä riittävän nopeassa kehityksen tahdissa. Tekoälyn laajamittainen soveltaminen vaatii tutkimusdatan tehokasta ja kattavaa hyödyn- tämistä. On ensiarvoisen tärkeää hallinnoida tutkimusdataa tavoilla, joilla edustavia tieto- kantoja ja tulosaineistoja saadaan käyttöön. Lisäksi akkukemiat ja akkumateriaalit tutki- musaiheena ovat luonteeltaan aihealue, jossa esimerkiksi uusia materiaaleja ei kyetä kehit- tämään riittävän nopeasti teollisuuden ja yhteiskunnallisiin tarpeisiin pelkästään perintei- sillä kokeellisilla menetelmillä, eli esimerkiksi tekoälyyn ja materiaalien monitasomallin- nukseen liittyviä menetelmiä tarvitaan kiihdyttämään kehityssykliä. Tämä taasen asettaa edellä mainittuja vaatimuksia tutkimusdatan hyödyntämiselle. Alle on tunnistettu ja lyhyesti kuvailtu eri tutkimusdatan lähteitä akkuihin ja erityisesti akkumateriaaleihin liittyen sekä lyhyesti kuvailtu datan hyödyntämistä sekä myös edelly- tyksiä, haasteita ja mahdollisuuksia. 3.3.1 Kokeellisesti tuotettu data Kokeellinen data on toisaalta arvokkainta, toisaalta kustannustehottominta dataa. Nykyi- sellään akkuklusteri tai itsenäiset toimijat eivät yleensä systemaattisesti kerää, suodata ja yhdistele (kuratoi), eivätkä hyödynnä kokeellisia tiedonlähteitä yli yksittäisten hankkeiden. Tutkimustiedon hallintajärjestelmiä ei hyödynnetä siten, että prosessit toimisivat mahdol- lisimman automatisoidusti, jäljitettävästi ja data olisi käytettävissä ja varastoitu jatkokäyt- töä varten, esimerkiksi yksittäisen koesarjan jälkeen. Hankkeet EU tasolla ovat enenevässä määrin siirtymässä kohti mallia, jossa tutkimusdata julkaistaan julkisissa palveluissa. Tämä parantaa kokeellisen tulosaineiston tiedonhallintaa 45 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 ja edistää avoimuutta. Esimerkkinä tästä ovat Battery 2030+ -hankekokonaisuuteen sisäl- tyvät hankkeet (Battery 2030+, 2021). EU ohjelmat, kuten H2020, ovat luoneet metadatan, ontologioiden ja FAIR-periaatteiden käsitteistön. Tästä käsitteistöstä voidaan johtaa menetelmät, jotka muodostavat vaaditta- van lähtötason datan hyödyntämisessä. Tiedonhallinta pitää olla vähintään tällä lähtöta- solla, tai sen yläpuolella, kun menetelmiä edelleen kehitetään. 3.3.2 Laskennallisilla menetelmillä tuotettu data Tietokanta ja materiaalidatan kuratointiin keskittyvät palvelut yli kansallisten rajojen sisäl- tävät merkittävän määrän akkujen aihealueeseen liittyvää dataa. Laskennallisilla mene- telmillä, kuten tiheysfunktionaali-pohjaisella laskennalla, kyetään tuottamaan systemaat- tisesti laajoja aineistoja, jotka ovat suoraan hyödynnettävissä mm. tekoälyn (AI, Artificial Intelligence) tarpeisiin. Laskennallisten menetelmien kyky tuottaa tutkimustuloksia on useita kertaluokkia kokeellista suurempia, eli haasteeksi ja mahdollisuudeksi nousee kokeellisen ja laskennallisen datan tehokas ja toisiaan tukeva käyttö osana ongelmanratkaisua. 3.3.3 Tekoäly ja tutkimusdata Tekoälyn merkitys tutkimusdatan osalta perustuu ajatukseen, että kaikki datan merkityk- sellinen jatkojalostaminen ja käyttö on käytännössä tekoälyn avulla ratkaistava ongelma. Akkujen ja akkumateriaalien osalta tekoälypohjaiset menetelmät ovat tällä hetkellä lupaa- vin lähestymistapa. Niiden avulla saadaan tehokkaasti löydettyä uusia ratkaisuja ja kehitet- tyä ne teollisen hyödyntämisen vaatimalle valmiusasteelle riittävän nopeasti. Jotta tekoä- lypohjaiset menetelmät saadaan käyttöön, tarvitaan hyvin hallinnoituja data-aineistoja. Esimerkkinä käytännön hankkeista on BIG-MAP -hanke (Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform), joka tähtää tekoälyavusteisen materiaalitutkimuksen avulla ker- taluokan nopeutukseen akkumateriaalien kehityksessä. BIG-MAP kuuluu Battery 2030+ -hankekokonaisuuteen (Battery 2030+, 2021). Tietokantojen ja datan tekoälypohjaisesta analyysista ja jalostuksesta, osana syväoppimi- sen menetelmiä, voi tulla tyypillinen ja tuloksekas tapa innovoida uusia ratkaisuja. Data voi olla kokeellista tai laskennallista. Datanhallinnan lisäksi tarvitaan kansallisia ponnisteluja, joilla akkuklusterin TKI-menetelmät ja lähestymistavat päivitetään hyödyntämään ja jalos- tamaan dataa tekoäly-avusteisesti. 46 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 3.4 Tutkimusinfrastruktuurien saavutettavuus Suomeen investoiville kansainvälisille yrityksille olisi hyödyksi, että tutkimuspalvelut ja -infrastruktuurit olisivat helposti löydettävissä yhdestä paikasta. Nykyiset akkuklusterin toimijat Suomessa tuntevat kohtuullisesti toisensa ja kyvykkyydet, mutta erityisesti uudet toimijat hyötyisivät tällaisesta tiedosta. Suomessa on kaikissa valituissa teemoissa mah- dollisuuksia käyttää tutkimusinfrastruktuureja ja olemassa olevia tutkimuspalveluja hou- kuttelemaan sekä osaajia, että invest-in toimijoita. Tämän edistämiseksi hyödyllistä olisi tehdä tutkimusinfrastruktuurien kuvauksista kansainväliseen markkinointiin soveltuvaa englanninkielistä sisältöä. Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi omia nettisivuja tutkimuspal- velujen ja -infrastruktuurin markkinointiin, videoita tai tarkoitukseen sopivalla käyttöliit- tymällä varustettua hakutoimintoa. Joitain esimerkki toteutuksia ovat testbed Sweden ( TestbedSweden 2022), RISE:n test & demo hakutoiminto (RISE 2022) ja VTT:n virtual world (VTT 2022). Tällaista materiaalia voitaisiin tuottaa erityisesti akkuklusterin, tai eri alateemojen ja sovel- lusalojen tarkoituksiin. Kuitenkin kattava tietokanta infrastruktuureista ja sen ylläpitämi- nen edesauttaisi myös akkuklusterin asiaa kansallisesti, koska kaikilta osin kotimaan toimi- jat eivät tunne toistensa kyvykkyyksiä. Pitkittynyt etätyöskentely – ja siitä seurannut ihmis- ten kohtaamisten vähentyminen – on voinut hidastaa entisestään aiemmin muiden kes- kustelujen ohessa vaihtuvan hiljaisen tiedon välittymistä (Tieteentekijöiden liitto 2021). Tässä projektissa tehtävä listaus on yksi esimerkki toimenpiteistä, joilla saavutettavuutta voidaan parantaa. Raporttien liitteinä löytyvät hakemistot kuitenkin vanhentuvat melko nopeasti ja eivät ole erityisen helppoja löydettäväksi. Tämän selvityksen tiedot olisi hyvä viedä osaksi kansallista tutkimusportaalia ja järjestää tietojen ylläpitäminen. Lisäksi por- taalista olisi hyvä viestiä. CSC on opetus- ja koulutusministeriön rahoituksella kehittämässä portaalia, johon esimerkiksi tiedot voitaisiin tallettaa. Akkuklusterin on kuitenkin järjestettävä kansainvälisille yrityksille kohdistettavan sisäl- lön tuottaminen ja käyttäjäkokemuksen mahdollistava rajapinta tiedon jakamiseen. Yllä- pidettävästä tutkimus- ja infrastruktuuritietokannasta voisikin helposti poimia sisältöä tällaiseen markkinointiin. Pidemmällä aikajänteellä infrastruktuurit tulisi verkottaa siten, että kansainväliset toimijat saisivat yhden luukun palvelusta tutkimuskumppaneita ja inf- rastruktuureja esiteltäisiin yhtenä kokonaisuutena tämän sateenvarjon avulla. Toiminta- muoto olisi mahdollista valita siten, että tunnistetun mahdollisuuden jälkeen jokaisella organisaatiolla olisi edelleen tilaisuus tehdä omat jatkokeskustelunsa potentiaalisen asiak- kaan kanssa tai verkostoitua muiden kanssa yhteistä tarjousta varten normaaleilla käytän- nöillä. Eli erillisiä sopimusmalleja ei välttämättä edes tarvittaisi alkuvaiheessa sen tavoit- teen edistämiseksi, että kansainvälisille toimijoille kokemus infrastruktuurien saavutetta- vuudesta voisi parantua merkittävästi. Tällainen infrastruktuurien verkottaminen houkut- telisi kansainvälisiä toimijoita ja invest-in -toimintaa. 47 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Erityisesti erilaisten laboratorioympäristöjen verkottamisessa näin voitaisiin päästä nopeammin liikkeelle verrattuna yhteiskäyttöisyydestä aloittamiseen. Yhteiskäyttöisyyttä ja yhteistyötä voisi kuitenkin syntyä ajan kanssa, kun toimijat oppivat paremmin tunte- maan toisensa ja käytännöt. Infrastruktuurien verkottamiseen tarvittaisiin ainakin sisällön tuottamista ja kansainvälisen kohdeyleisön määrittelyn, sekä luotujen kontaktien välittä- mistä yhteisesti tiedoksi. Toimenpiteiden tukena voisi toimia esimerkiksi kirjallinen suos- tumus osallistuvilta organisaatioilta. Tämä voisi sisältää yhteisen tahtotilan ilmauksen. Toi- minta olisi hyvä yhdistää erilaisiin viennin edistämisen toimiin ja akkuklusterin muuhun kansainväliseen toimintaan. Niiden lisäksi tutkimuksen ja opetuksen kansainvälisiin ver- kostoihin tulisi välittää samaa viestiä ja tämä vaatisi todennäköisesti ulkopuolisen pro- jektiorganisaation tai jonkun osallistuvan organisaation työpanosta. Näiden työpanosten vuoksi infrastruktuurien verkottamiseen akkuklusterilla myös yhteisrahoitteinen projekti- malli voisi toimia, mutta verkottamisen toimintamalliin tai rahoitukseen ei perehdytty tar- kemmin tämän selvityksen puitteissa. 3.5 Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurit Euroopassa Eurooppalaiseen tutkimusinfrastruktuurin tehtiin internet-lähteiden perusteella katsaus alla listattujen organisaatioiden infrastruktuureihin. Kierrätysteknologioiden ja raaka-ainei- den teemoja ei sisällytetty katsaukseen. Internet-katsauksessa keskityttiin löytämään refe- renssejä selvityksessä todettuihin kehityskohteisiin, sekä tekemään yleiskatsaus euroop- palaiseen toimintaympäristöön. Aineisto toimii osin selvitystyön tekijöiden tausta-aineis- tona ehdotetuille toimenpiteille ja tavoitteena oli lisätä ymmärrystä eurooppalaisesta infrastruktuurista raportissa ehdotettavia toimenpiteitä laatiessa ja priorisoidessa. Selvityksessä tutustuttiin eurooppalaisten toimijoiden nettisivuihin listassa esitetyn mukaisesti. Euroopassa on muitakin merkittäviä toimijoita, joita ei ole katettu listassa: − Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), Espanja − CIC EnergiGUNE, Espanja − TNO, Hollanti − Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR ITAE), Italia − Italian National Agency for New Technologies (ENEA), Italia − Ricerca sul Sisterna Energetico - RSE S.p.A (RSE), Italia − Austrian Institute of Technology, Itävalta − Sintef, Norja − CEA liten, Ranska − EDF, Ranska − RISE, Ruotsi 48 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Swedish Electric Transport Laboratory (SEEL), Ruotsi − Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ), Saksa − Fraunhofer, Saksa − Helmholtz Institute Ulm, Saksa − Karlsruher Institut für Tecnologie (KIT), Saksa − Center for Solar Energy and Hydrogen Research (ZSW), Saksa − National institute of Chemistry (NIC), Slovenia − EMPA, Sveitsi − Technical University of Denmark (DTU), Tanska − Tomas Bata University in Zlin (TBU), Tsekki − EU Joint Research Centre (JRC), Hollanti Selvityksessä käytiin läpi myös eri lähteitä, joista löytyy laajemmin tietoa eri teemojen kar- toitetuista infrastruktuureista ja organisaatioista. Eurooppalaisia energiavarastojen tutki- musinfrastruktuureja on koottu Horizon 2020 rahoitetussa StoRIES hankkeessa, ja tietoja hyödynnettiin myös listassa esitetyn katsauksen tekemiseen (EERA, 2021). Testiympäristöjä ja living labeja puolestaan löytyy ERA-Netin smart energy systems -verkostosta (ERA-Net, 2021), jossa Suomesta mukana ovat Vaasasta Sundom Smart Grid (Merinova 2021), Ahven- maalta Smart Energy Åland (Smart Energy Åland, 2021) ja Espoosta Smart Otaniemi (Smart Otaniemi, 2021). Hajautettujen energiajärjestelmien ja älyverkkojen tutkimusinfrastruk- tuureja löytyy myös DERlab infrastruktuuritietokannasta (DERlab, 2021). Akkukennojen valmistuksen pilot-linjastoja on koottu LiPLANET hankkessa (LiPLANET, 2021). Eurooppa- laisen infrastruktuuri strategian uusi tiekartta julkaistiin selvityksen aikana, mutta akkujen osalta ESFRI:n tiekartalla ei kuitenkaan ole hajautettuja tai paikallisia infrastruktuureja suo- raan akkuklusterin alateemoihin liittyen (ESFRI, 2021). Tutkimusinfrastruktuurien verkottu- miseen liittyen, akkujen arvoketju voisi olla potentiaalinen teema, jossa suomalaiset toimi- jat voisivat verkottua eurooppalaisten kumppanien kanssa tavoittelemaan ESFRI:n tiekar- talle hajautettua infrastruktuuria pidemmällä aikavälillä. Tarkasteltaessa eurooppalaisia infrastruktuureja havaitaan, että investointeja tehdään Euroopassa suurempiin teknologiakeskittymiin Suomeen verrattuna. Näistä viimeisimpiä esimerkkejä ovat Fraunhoferin Research Fab Battery Cell yksikkö Saksassa kokonaisinves- tointina noin 690 miljoonaa euroa (Fraunhofer, 2021), SEEL sähköisten ajoneuvojen tutki- muskeskus RISE:n ja Chalmersin yhteishankkeena Ruotsiin noin 100 miljoonaa euroa (RISE, 2021) ja SINTEFin 4,5 miljoonaan euron akkulaboratorio investointi Norjaan (SINTEF, 2021). Suomalaisten infrastruktuurien osalta suurempia kokonaisuuksia voitaisiin muodostaa tekemällä enemmän yhteistyötä nykyisten infrastruktuurien kesken ja verkottamalla niistä kansainväliselle markkinalle yhden luukun -periaatteella toimivia yhteenliittymiä. Mikäli isot teknologiakeskittymät käsitellään erikseen, niin suomalaisten korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten infrastruktuurit yleisesti vaikuttavat eurooppalaisiin toimijoihin nähden 49 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 laadukkailta ja vertailukelpoisilta. Joiltain osin Suomessa on isojen teknologiakeskitty- mien lisäksi aukkoja tutkimusinfrastruktuurien laitteistokokonaisuuksissa verrattuna osaan muista maista Euroopassa. Näitä ovat esimerkiksi analytiikkalaitteistot, kuten in-situ ja in-operando analytiikka, sekä akkujen turvallisuustestaus. Akkukennojen in-situ analytiik- kaan tarkoitettua laitteistoa lähteissä esimerkiksi CICEnergiGUNE:n laboratoriossa Espan- jassa (CICEnergiGUNE, 2021). Kennovalmistuksen pilot-linjastoista esimerkkinä Austrian institute of Technology pussi- kennojen valmistukseen kuivahuoneessa (AIT, 2021). Pilot-linjaston tavoitteena on tehdä teollisuutta palvelevaa riskejä pienentävää tutkimusta, jossa kiinnitetään huomiota erityi- sesti eri prosessivaiheiden optimointiin. Toinen esimerkki kennovalmistuksen tutkimusinf- rastruktuurista Saksasta Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württem- berg (ZSW), jossa myös automaatiota on hyödynnetty laajasti ja tutkimuspalveluihin kuu- luu myös uusien kokoonpanoteknologioiden testaaminen (ZSW, 2021). Akkujen turvallisuustestauksen osalta eurooppalaiset testilaitokset pystyvät tarjoamaan tuotteiden hyväksyntätestejä akuille. Myös yhteisaloitteet testauslaitosten ja alueen tur- vallisuusviranomaisten kanssa ovat potentiaalinen yhteistyömalli, jota esimerkiksi DNV ja Twente alueellinen turvallisuusviranomainen ovat hyödyntäneet (DNV, 2021). Fraunho- ferin turvallisuustestauksen laboratorio on toteutettu yhteistyössä Clausthalin yliopiston kanssa (Fraunhofer HHI, 2021). Suomessa akkujen turvallisuustestauksen infrastruktuuri voisi rakentua yhteisenä aloit- teena. Potentiaalisia yhteistyötahoja ovat tutkimuslaitokset ja korkeakoulut, turvallisuus- testausta ja -tutkimusta tilaavat yritykset, sekä testauspalveluja tarjoavat yritykset. Tällai- nen infrastruktuuri voisi palvella monipuolisesti TKI-tarpeita ja opetusta. Toteutus voisi läh- teä yhteiskäyttöisyyden periaatteista. Erilaisia akkutestauksen laboratorioita Euroopassa riittää. Yksi esimerkki akkutestausla- boratoriosta on JRC:llä, jonka tiloihin pääsee tekemään myös virtuaalisen kierroksen läh- teissä annetun nettisivun kautta (EU Science Hub, 2021). Akkukennojen testauksen lisäksi JRC:ssä on kehitteillä laboratoriot akkupakettien ja moduulien testaukseen, in-situ analyy- seihin akkupaketeille ja akkujen väärinkäyttötestaukseen. Latausjärjestelmien pienimittakaavaisia testialustoja on olemassa jonkin verran Euroo- passa, esimerkiksi saksalainen Mobility2grid (2021). Ison mittakaavan ja suuren lataus- tehon testialustat ovat suurelta osin vasta suunnitteluvaiheessa, kuten esimerkiksi juuri alkaneen Saksan kansallisen Hola-hankkeen (Hola 2021) megawattiluokan kuorma- autojen lataustestialusta. Latausjärjestelmien kehityksessä ja avoimissa testiympäristöissä Suomella olisi siis mahdollisuus olla edelläkävijöiden joukossa, esimerkiksi raskaan liiken- teen latauksen ja megawattiluokan lataustehojen suhteen. 50 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Suomen ei kannata pyrkiä tutkimusinfrastruktuurien osalta investointikilpailuun suurim- pien teknologiakeskittymien kanssa. Järkevästi kohdistetuilla investoinneilla ja verkot- tumalla, kokeellisen toiminnan valmiudet Suomessa tarjoavat jatkossakin kiinnostavan ympäristön monille hankkeille eurooppalaisten kumppanien kanssa. Kuitenkin tutkimusinfrastruktuureihin investoiminen edesauttaa osallistumista erilaisiin tutkimushankkeisiin, joten eurooppalaisessa tutkimusympäristössä ajankohtaisena pysy- minen edellyttää myös nykyisten laboratorioiden kehitystä, laajojen testiympäristöjen toteutusta ja tiettyjen aukkojen täyttämistä. Vahvuuksina tulisi kehittää verkottumista kan- sallisesti ja erilaisiin eurooppalaisiin verkostoihin liittymistä. Suomalaiset yritykset, korkea- koulut ja tutkimuslaitokset ovat hyvin mukana eurooppalaisissa arvoketjuissa. Tutkimus- infrastruktuurien ja Suomessa tehtävän kokeellisen toiminnan esille tuominen laajempana kokonaisuutena näissä yhteyksissä voisi houkutella lisää eurooppalaisia toimijoita yhteis- työhön ja investointeihin. 51 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 4 Tutkimusinfrastruktuurien kehityskohteet Tehdyn selvityksen pohjalta on pystytty tunnistamaan joitain puutteita tutkimusinfra- struktuureissa eri teknologisilta osa-alueilta. Tässä kappaleessa kuvataan tarpeita kansalli- sen tutkimusinfrastruktuurin parantamiseen. Vain harvat näistä tarpeista ovat pullonkau- loja nykyisissä TKI-hankkeissa, vaikka joitain selkeitä puutteitakin pystyttiin tunnistamaan. Pääosin kehitystarpeet nousevat kansainvälisen kilpailun ja sähköistymisen ennakoidusta kehityksestä lähivuosille, sekä samanaikaisesta akkuklusterin tavoitteesta olla vuonna 2025 edelläkävijänä valituissa teemoissa. Näihin tarpeisiin vastaamiseksi tässä kappaleessa esitetään konkreettisia investointitarpeita. Samalla on kuitenkin huomautettava, että akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurien kehit- täminen ei ole ainoastaan teknologinen haaste. Toimijoille tehdyssä kyselyssä ja käytetyssä muussa tausta-aineistossa korostuvat monet muut näkökulmat. Ensin on mainittava osaa- minen, jota ilman yksikään tutkimusinfrastruktuuri ei pysty tuottamaan arvoa yhteiskun- nalle tai toimijoille. Osaamisen kehittämistä tarvitaan paitsi huippututkimuksen niin myös monipuolisen teknisen henkilökunnan ylläpitämiseksi. Laitteilla tutkimusta tekevien hen- kilöiden osaaminen tuottaa innovaatioita, eivät laitteet. Lisäksi laitteet eivät kykene yksin palvelemaan tutkimusyhteisön tarpeita, vaan tarvitaan monipuolinen ja osaava tekninen henkilökunta käyttämään laitteita. Korkeakoulujen, tutkimuslaitosten ja yritysten välisellä yhteistyöllä tulisi tähdätä laadukkaisiin kokeellisen toiminnan oppimisympäristöihin, jotka ovat hyödynnettävissä myös eri tutkimusvaiheiden käyttöön. Vastaavasti tutkimusinfrastruktuurien kehittymisen ja etenkin verkottamisen keskeinen tekijä on vuorovaikutus ja yhteistyö. Koronapandemia on osaltaan hankaloittanut toimijoi- den tutustumista toisiinsa sekä hiljaisen tiedon siirtymistä organisaatiosta toiseen. Akkuk- lusterin merkitys ihmisten ja organisaatioiden linkittäjänä yhteisen tavoitteen äärelle on olennainen, kun halutaan kehittää ja uudistaa tutkimusinfrastruktuureja. Paitsi ihmisten välillä vaihtuvaa tietoa, tarvitaan myös ajantasaista ja saavutettavaa tietoa muiden kyvyk- kyyksistä. Tieto siitä mitä muut osaavat ja minkälaisia tutkimusinfrastruktuureja on käy- tettävissä voi olla yksi merkittävimmistä tekijöistä, kun harkitaan uusia kumppanuuksia. Tämän avulla voidaan välttää myös päällekkäisiä investointeja ja lisätä yhteiskäyttöisyyttä. Tutkimusinfrastruktuurin kehittäminen vaatii myös valintoja painotuksista arvoketjussa. Vahvuusalueina kaivoksiin ja kierrätykseen liittyviä aiheita tulisi edelleen kehittää. Toi- saalta edullista olisi myös tehdä uusia aluevaltauksia ja synnyttää arvoketjun keskivaiheille 52 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 toimintaa kennorakenteiden ja -materiaalien, sekä seuraavan sukupolven akkuteknolo- gioiden ympärille rakentuvan valmistavan teollisuuden ja vientitoiminnan kehittämiseksi. Kuinka katetaan koko arvoketju, vahvistaen vahvuusalueita ja samalla uudistuen korkean jalostusasteen akkuvalmistuksen osa-alueella? Ainakin yksi mahdollisuus löytyy tutkimus- infrastruktuurien ympärille muodostuvista vertikaalisista kumppanuuksista sekä valmiiden osaamisalueiden yhteistyöstä horisontaalisesti toisiaan täydentäen. Korkean jalostusarvon toimintaan ja uusien aluevaltausten tekemiseen sisältyy myös korkeampia epävarmuuk- sia ja markkinariskejä, joita hankkeisiin ryhtyvien toimijoiden on pyrittävä hallitsemaan ja osittain vain hyväksyttävä. Tämä osaltaan rajaa myös toimijajoukkoa, joka on tällaisista hankkeista kiinnostuneita. Rahoituksella on myös merkittävä rooli tutkimusinfrastruktuurien uudistajana. Rahoi- tusta ei ole laajasti käsitelty tässä selvityksessä, mutta olemassa olevien infrastruktuurira- hoitusten hyödyntäminen tunnistettuihin kehityskohteisiin, sekä erilaisten innovaatioinf- rastruktuurien muodostaminen toimenpiteinä tukevat tässä selvityksessä tehtyjä havain- toja. Lisäksi erilaiset tukitoimet uuden toiminnan aloittamiseen, sekä erilliset infrastruktuu- reille tarjottavat investointituet ovat nopeita keinoja uusille aluevaltauksille. Uusien alue- valtausten lisäksi tarvitaan jatkuvaa pitkäjänteistä tutkimusta ja koulutusta, joiden rahoi- tuksen varmistaminen on yhtä lailla olennaista. Myös pilot-linjastoihin tehtävät panostuk- set voivat luoda positiivisen kierteen TKI-kenttään innovaatioiden viemiseksi tehdasmitta- kaavaan ja kaupallisiksi tuotteiksi, mutta tarkempaa ehdotusta toimenpiteistä ja mahdolli- suuksista ei voi muodostaa ilman lisäselvitystä yritysten tilanteesta ja lähtökohdista. Etenkin avoimien testiympäristöjen osalta lainsäädännöllä voidaan avata mahdollisuuk- sia kokeilla teknologioiden rajoja, sekä tarjota lainsäädännöllisiä hiekkalaatikoita, joista samalla lainsäätäjät saavat tutkittua tietoa eri teknologioiden vaikutuksista ja palvelukehit- täjät uudentyyppisiä mahdollisuuksia. Tässä työssä mainittuja ovat esimerkiksi akkuvaras- tot osana sähköverkkoa, sekä energiayhteisöjen tutkimushankkeet. Yhteenveto ja johtopäätökset kappaleessa esitetyt toimenpiteet pyrkivät huomioimaan keinovalikoiman monipuolisuutta, kun ratkotaan akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurin seuraavia askeleita. Kehityskohteiden osalta pääpaino tässä kappaleessa on kuitenkin tek- nisissä näkökulmissa. 4.1 Tarve akkujen ja akkukennojen turvallisuustestauksen laboratoriolle Tällä hetkellä Suomesta löytyy turvallisuustestaukseen eri toimijoilta lähinnä kenno tason sähköisiin, mekaanisiin tai olosuhdetesteihin soveltuvia laitteistoja, mutta eri testeihin 53 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 soveltuvat laitteistot sijaitsevat eri paikoissa. Akkujen korkean riskin turvallisuustestauk- seen suunniteltua testauslaboratoriota, jossa voitaisiin suorittaa erityyppisiä turvallisuus- testejä akkukennojen lisäksi akkumoduuleille tai -paketeille, ei Suomessa ole. Akkuteknologioiden kehityksen seurauksena akkuihin varastoidaan yhä suurempia energia määriä, joten akkujen ja akkujärjestelmien turvallisuuteen liittyvät kysymykset ovat keskeisiä. Akkujen turvallisuustestaus on tullut entistä tärkeämmäksi akkujen käy- tön lisääntyessä liikenteen ja työkoneiden sähköistymisen myötä. Jotta sähköajoneuvon tai sähköisen työkoneen voi tuoda markkinoille, on sen akkujärjestelmän läpäistävä viran- omaisten asettamat standardeissa määritellyt testit. Akkujen testausstandardeista keskeisimpiä ovat UN38.3, joka määrittelee litiumioniakku- kennojen tai -pakettien turvalliseen kuljettamiseen vaadittavat testit, ECE R100, joka on eurooppalainen standardi tieliikennekäyttöön hyväksyttävien sähköajoneuvojen akkujen testaamiseen, sekä UL2580 ja UL2271, jotka ovat amerikkalaisia testausstandardeja sähkö- ajoneuvojen akuille. Testausstandardien mukaiset hyväksyntätestit sisältävät erilaisia säh- köisiä ja mekaanisia testejä sekä olosuhdetestejä akkujen ja niiden hallintajärjestelmien turvallisen toiminnan varmistamiseksi. Tämän selvityksen perusteella näiden standardien mukaisiin testeihin soveltuvia akkreditoituja testilaitoksia ei ole Suomessa lainkaan, joten kotimaisten akkujärjestelmiä kehittävien ja valmistavien yritysten on teetettävä vaadit- tavat hyväksyntätestit ulkomailla. Testaustarpeet ovat Suomessa kuitenkin kasvussa, sillä kotimainen akkujärjestelmien valmistus on laajenemassa ja työkoneiden sähköistyminen on keskeisessä osassa kotimaisen SIX-työkoneklusterin tavoitteissa. Turvallisuustestauksen laboratorion potentiaalisia hyödyntäjiä ovat esimerkiksi testaus- ja tutkimuspalveluja tilaa- vat yritykset, eri turvallisuusviranomaiset, sekä testipalveluja tarjoavat yritykset, tutkimus- laitokset ja korkeakoulut. Testausstandardien mukaisten hyväksyntätestien lisäksi akkujen turvallisuustestaukseen soveltuvalle infrastruktuurille olisi Suomessa tarvetta myös muunlaisessa kotimaisen teol- lisuuden tuotekehitystä tukevassa akkujen ja akkujärjestelmien turvallisuustestauksessa sekä siihen liittyvässä tutkimuksessa. Erilaisten väärinkäyttötestien lisäksi keskeisiä aiheita akkujen turvallisuustestauksessa ja -tutkimuksessa ovat muun muassa akun ikääntymi- sen vaikutus sen turvallisuusominaisuuksiin, akkujärjestelmän toiminnallinen turvallisuus ( functional safety), akkupaketin lämmönhallinta ja paloturvallisuus sekä akkujen turvalli- suus eri käyttölämpötiloissa. Erityisesti Suomen sääoloissa korostuu matalien lämpötilojen vaikutus akkujen turvallisuuteen. Akkujen kokeellinen turvallisuustestaus asettaa melko kovat vaatimukset testausinf- rastruktuurille. Turvallisuustesteissä tarvitaan akkutestereitä, joilla voidaan kuormittaa akkuja eri lataus- ja purkuvirroilla eri jännitealueilla, laitteistoja mekaanisiin testeihin, kuten täristys- tai pudotustesteihin, sekä olosuhdekammioita, joissa akkujen turvallisuutta 54 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 voidaan testata muun muassa eri lämpötiloissa. Monipuolisimmin turvallisuustestausta tehdään yleensä akkukennoille tai pienille akkumoduuleille, mutta myös suurempien akkumoduulien tai kokonaisten akkupakettien testaamiseen soveltuvalle laitteistolle on tarvetta. Varsinaisten testauslaitteiden lisäksi on oltava käytettävissä turvallisuustesteille soveltuva paloturvallinen tila, jossa on riittävän tehokas testeissä mahdollisesti vapautu- vien myrkyllisten savukaasujen suodatus ja poisto. Läheskään kaikki turvallisuustestit eivät ole destruktiivisia testejä, joissa todennäköisenä lopputuloksena olisi akun syttyminen, mutta jotta kohonneen riskin testausta voidaan tehdä, on oltava käytettävissä testausym- päristö, jossa tähän on varauduttu. 4.2 Tarve akkujen esikäsittelyn ja purkamisen automatisoinnin kehitykseen kierrätyksessä Tällä hetkellä Suomessa akkujen kierrätykseen liittyvä tutkimusinfrastruktuuri painottuu jalostusketjun keskivaiheelle ja loppuosaan. Tutkimusinfrastruktuurin kannalta olisi kui- tenkin arvokasta, että kaikki käsittelyketjun eri vaiheet ovat edustettuina. Selvityksessä havaittiinkin tarvetta laajentaa sitä jalostusketjun alkuun erilaisiin esikäsittelymenetel- miin, joilla voitaisiin myös mahdollistaa anodimateriaalien sekä orgaanisten ja elektrolyyt- timateriaalien erotus. Myös uudelleenkäyttöä tukevat automatisoidut purkumenetelmät ja diagnostiikkamenetelmät ovat tärkeä tulevaisuuden panostuskohde. Tällä hetkellä ajovoima-akkuja palautuu kierrätykseen rajallisesti, mutta tilanne tulee muuttumaan tulevaisuudessa liikenteen sähköistymisen myötä. Lisäksi sähköistymi- nen synnyttää painetta akkujen raaka-aineiden saatavuudelle. Muun muassa nämä aju- rit ohjaavat akkujen kierrätystä. Uudella akkuasetuksella pyritään myös edistämään uudel- leenkäyttöä ja kierrätystä sekä nostamaan akuissa olevien raaka-aineiden (Co, Cu, Li, Ni ja Pb) talteenotto- ja kierrätysasteita. Elinkaarensa päässä olevien ajovoima-akkujen turvallisuus on keskeisessä roolissa uudel- leenkäytön ja kierrätyksen kannalta. Tehokas ja turvallinen keräys, logistiikka ja varastointi sekä akkujen turvallinen varauksen purku ovat tärkeitä vaiheita kierrätysketjun alussa, joi- den kehitystarpeet kierrätykseen liittyvissä tutkimusinfrastruktuureissa ovat nousseet esille selvityksessä. Akkukemioiden kirjo on laaja jo litiumioniakkuja tarkasteltaessa. Matalakobolttisten litium ioniakkujen yleistyessä osassa sovelluksista käytetään edelleen muun tyyppisiä akkuja. Kierrätyksen kannalta onkin olennaista, että eri kemioiden akkuja pystytään käsit- telemään erillään toisistaan. Kemian mukainen lajittelu ja niihin liittyvät turvallisuustekijät 55 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 sekä epäpuhtauksien hallinta kierrätysketjun eri vaiheissa ovatkin tärkeitä kehityskohteita kierrätyksessä ja siihen liittyvässä tutkimusinfrastruktuurissa. Lisäksi tulevaisuuden akkukemioiden tarpeet ja niiden vaikutukset kierrätyssysteemiin ovat keskeisiä pitkän aikavälin kehityskohteita. Uudet materiaalitarpeet voivat erota nykyi- sestä, jolloin kierrätyksen kohdemateriaalit voivat muuttua tai lisääntyä. Lisäksi tulevai- suuden akkutyypit voivat käyttäytyä kierrätyksessä eri tavalla kuin nykyiset, joka tulisi huomioida. Tulevaisuudessa uudelleenkäytön lisääntyessä automatisoidulle purulle, joka mahdollis- taa muun muassa turvallisen akkujen käsittelyn, nähdään tarvetta. Lisäksi purkua voidaan tukea erilaisilla diagnostiikkamenetelmillä, jolloin pystytään optimoimaan sopivat kennot uudelleenkäyttöön ja loput kierrätykseen. Uusien ratkaisujen kehityksessä tulisikin kat- soa laajasti kokonaisuutta yhden osa-alueen optimoinnin sijaan. Prosessiosaamisen lisäksi akkujen kierrätyksen tehostamiseen tarvitaankin panostuksia digitalisaatioon (automati- soitu lajittelu ja purku, erilaiset tunnistamisteknologiat, tekoäly ja koneoppiminen datan tulkinnassa), mikä tarjoaa toisaalta mahdollisuuksia myös uusille toimijoille. 4.3 Uuden sukupolven akkumateriaalien tutkimuksen edellytykset Kansallisessa akkustrategiassa Suomen akkuklusterin vahvuuksiksi on tunnistettu erityi- sesti mineraalivarannot sekä osaaminen akkumateriaalien raaka-aineisiin, niiden jalos- tukseen ja kierrätykseen liittyen. Sen sijaan osaaminen akkukennojen valmistuksessa on vielä vähäistä, vaikka seuraavassa vaiheessa arvoketjua eli akkumoduulien ja -pakettien kokoonpanossa onkin jo teollista toimintaa. Myös tässä selvityksessä ja siinä toteutetussa kyselyssä yhtenä huolenaiheena nousee esille jälkeen jääminen uusien edistyksellisten akkumateriaalien ja -rakenteiden sekä kennovalmistuksen osaamisessa. Tällä hetkellä Suomessa ei ole teollisen mittakaavan litiumioniakkukennojen valmistusta tai esimerkiksi elektrolyyttien tai separaattorien valmistusta litiumioniakkuihin. Kuiten- kin uusien tehokkaampien ja turvallisempien akkumateriaalien ja akkurakenteiden kehi- tyksessä tarvitaan myös osaamista ja tutkimusinfrastruktuuria kennojen valmistukseen ja materiaalien testaukseen. Esimerkiksi litiumioniakkujen energiatiheyden kasvattamiseksi uudet materiaalit ja rakenteet ovat olennaisessa roolissa, ja seuraavan sukupolven kiinteän elektrolyytin litiummetallia anodina käyttävien litiumioniakkujen arvioidaan tulevan mark- kinoille 2025–2030. 56 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 4.3.1 Pilot-mittakaavan kennovalmistuksen selvitys Vaikka litiumioniakkukennojen valmistusta ei teollisessa mittakaavassa vielä ole, Suo- messa on kuitenkin akkukennojen valmistukseen ja testaamiseen laboratoriomittakaa- van infrastruktuuria ja osaamista useilla organisaatioilla. Monet akkumateriaalien ja -ken- nojen tutkimuksen infrastruktuureista ovat verrattain uusia, esimerkiksi VTT:n litiumioni- akkukennojen valmistuksen infrastruktuuri ja Turun yliopiston akkumateriaalien ja -tekno- logioiden professuuri, jotka on perustettu vuonna 2020. Tutkimusinfrastruktuurien hyö- dyntämiseksi tarvittaisiin lisää tiedonjakoa olemassa olevista infrastruktuureista ja niiden käyttömahdollisuuksista. Myös pilot-mittakaavan valmistusympäristöjä on olemassa akkujen elektrodien pääl- lystykseen (esimerkiksi Oulun Printocent), joka on kennojen valmistuksen ensimmäi- nen vaihe. Tämän lisäksi Suomessa on vahva osaaminen esimerkiksi atomikerroskasvatus (ALD) -tekniikasta. Elektrodien ja polymeerielektrolyytin päällystysprosesseja lukuun otta- matta pilot-mittakaavan valmistusympäristöjä ei kennokehittäjille ole tällä hetkellä saata- villa. Nykyiset fasiliteetit mahdollistavat kuitenkin jo materiaalitutkimuksen ja uusien pro- sessointimenetelmien testaamisen isommassakin pussikennomittakaavassa, vaikkakin nykyistä huomattavasti suurempien kennomäärien testaaminen vaatisi todennäköisesti investointeja mm. useampiin mittauskanaviin. Jos Suomessa halutaan panostaa lisäksi pilot-mittakaavan kennojen kasaamiseen (esim. automaattinen pussikennolinjasto kuiva- huoneessa), teollisuuden kiinnostus ja erityistarpeet hyödyntää ja investoida tämänkaltai- siin tutkimusympäristöihin tulee selvittää ennen mahdollisia lisäinvestointeja. Esimerkiksi kiinteä ja nestemäinen elektrolyytti sekä grafiitti- ja litiumanodi vaativat erilaiset kokoon- panomenetelmät ja on tarpeen valita investointikohteet niin, että ne vastaavat hyvin tule- vaisuuden tarpeisiin. Myös Gaia Consultingin ja Spinversen selvityksessä (2019) suosituksena annetaan kenno- valmistuksen mahdollisuuksien ja edellytyksien kartoitus Suomessa. Kennovalmistukselle olennaisena nähdään myös aktiivielektrodimateriaalien valmistus Suomessa ja näiden toi- mijoiden houkuttelu Suomeen. Sekä aktiivimateriaalien tuotanto että akkukennojen val- mistus ovat hyvin mittavia investointeja. Pilot-mittakaavan tutkimusympäristö kennojen valmistukseen ja prosessointimenetelmien testaukseen voisikin olla pienemmän mittakaa- van panostus, jolla tarjotaan alusta skaalaukseen demo-tehdasmittakaavan investointien suunnitteluun ja turvataan materiaalikehityksen edellytykset Suomessa, sekä vahviste- taan akkuklusterin osaamista ja Suomen houkuttelevuutta kansainvälisille kenno-, kompo- nentti- ja akkumateriaalivalmistajille. 57 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 4.3.2 Analyysimenetelmien kehittäminen materiaalien ja kennojen karakterisointiin Akkumateriaalien rakenteen, toiminnan ja ikääntymisen syvälliseksi ymmärtämiseksi tar- vitaan myös edistyneitä analyysimenetelmiä. Tämä on olennaista erityisesti uusien mate- riaalien ja rakenteiden turvallisuuden sekä kestävyyden ja eliniän parantamiseksi, mutta myös jo käytössä olevien elektrodimateriaalien toiminnan optimoimiseksi ja ymmärtämi- seksi. Tavanomaisilla sähkökemiallisilla karakterisointimenetelmillä (kuten lataus- ja purku- testit, syklinen voltammetria sekä impedanssispektroskopia) saadaan tietoa materiaalien toiminnasta akkukennoissa erilaisissa käyttöolosuhteissa. Tähän on valmiudet useilla orga- nisaatioilla, kuin myös mahdollisuudet akkumateriaalien kattaviin kemiallisiin ja rakenne- analyyseihin akkukennojen ulkopuolella. Näiden lisäksi olisi hyödyllistä kehittää in-situ- ja in-operando- analytiikkaa, joilla elektrodimateriaaleja voitaisiin karakterisoida akkuken- noissa yhtä aikaa sähkökemiallisten mittausten suorittamisen aikana. In situ/in operando– menetelmät ovat kehittyneet nopeasti viime vuosina ja ne voivat sisältää monia erilai- sia menetelmiä, kuten esimerkiksi XRD tai Raman, joilla saadaan tietoa mm. materiaalien rakenteesta, pintakerroksista ja niiden kehityksestä latauksen/purun aikana. In situ/in ope- rando menetelmät vaativat erityisiä kennorakenteita, jotka mahdollistavat materiaaliana- lyysit latauksen/purun aikana, mutta näillä menetelmillä saadaan materiaaleista tietoa, jota muuten saadaan vain epäsuorasti. In situ/in operando -menetelmäkehityksen lisäksi akkumateriaalien analysointiin tarvitaan laitteistoja ja menetelmiä, joilla voi välttää ilma- kontaminaatio sekä kennojen purkamisessa että materiaalien analysoinnin aikana. Monet akkujen materiaalit ovat herkkiä mm. ilmankosteudelle, jolloin niiden rakenne ja pintaker- rokset voivat muuttua ilmakontaminaation seurauksena. Tämän selvityksen perusteella tarve edistyneille analyysimenetelmille on tunnistettu ja suunnitelmia analyysimenetel- mien kehitykseen ja laajentamiseen on tehty. 4.4 Tarve sähköistymisen testiympäristöjen investoinneille ja koordinaatiolle Sähköistymisen teknologia- ja järjestelmäkehitykseen tarvitaan testiympäristöjä. Testi- ympäristöissä voidaan kehittää, testata ja arvioida sähköistymiseen liittyviä elementtejä ennen niiden laajamittaista käyttöönottoa, sekä kerätä dataa ja käyttökokemuksia erilai- sista ratkaisuista. Keskeinen osa tällaisia testiympäristöjä ovat akut, niiden latausinfrastruk- tuuri ja liitännät sähköverkkoon. Haasteina testiympäristöissä tällä hetkellä ovat niiden suuri tarve, ja toisaalta nopea teknologian ja vaatimustason kehittyminen. Tällöin suurimittakaavaisissa sähköistymisen teknologian- ja järjestelmäkehityksen infrahankkeissa on vaarana niiden olevan jo van- hentuneita hankkeiden valmistuessa. Esimerkiksi sähköisten ajoneuvojen lataustehot 58 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 kasvavat juuri tällä hetkellä voimakkaasti. Siten on vaarana, että tulevat testiympäristöt alimitoitetaan. Alimitoitus voi johtua sekä nopeasta kehitystahdista että kustannussyistä. Nopean kehitys- tahdin takia arviot tulevasta lataustarpeesta ovat liian pieniä, ja sähköverkon infrastruk- tuuriin ei investoida riittävästi, vaikka se olisikin kustannustehokasta. Kapasiteetin lisäys jälkikäteen on kallista. Testiympäristöjen kehittämisen ja käyttämisen koordinointi on erityisen tärkeää niiden hyödyntämiseksi parhaalla mahdollisella tavalla, ja päällekkäisten investointien välttämi- seksi. Alueellisissa innovaatio- ja kehitysympäristöissä (esimerkiksi Smart Otaniemi) on pyritty tällaiseen koordinointiin niiden osahankkeiden puitteissa, mutta edelleen lisään- tyvä tarve myös kansallisen tason koordinaatioon ja verkottumiseen on olemassa. Erityisesti raskaan kaluston megawattiluokan latauksen tutkimusympäristöt tulevat ole- maan haasteellisia tarvittavan sähköverkon takia, ja olisikin tarkkaan suunniteltava ja koor- dinoitava niiden rakentaminen eri toimijoiden, teollisuuden, tutkimuslaitosten ja yliopisto- jen välillä. Tarvittaviin tutkimusympäristöihin vaikuttavat myös voimakkaasti akkuteknolo- gian, lainsäädännön ja latauksen standardoinnin kehittyminen. 4.4.1 Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien testiympäristöt suurille tehoille, datan hyödyntämiseen ja V2G teknologiaan Latausinfrastruktuuri kehittyy Suomessa henkilöautojen osalta voimakkaasti juuri tällä hetkellä, mutta kaupallisten ajoneuvojen, raskaan kaluston ja työkoneiden latausinf- rastruktuuri on vielä kehittymätöntä, ja vaatii paljon tutkimusta. Juuri näille alueille ( Taulukko 3) tarvittaisiin testiympäristöjä eniten, mutta myös henkilöautotasoisten ajo- neuvojen latausjärjestelmien (Taulukko 2) testiympäristöjä erityisesti pikalatauksen ja kak- sisuuntaisen latauksen osalta tarvitaan lisää. Akkuja käyttävien sähköajoneuvojen laajamittaisessa käyttöönotossa keskeinen osatekijä on latausjärjestelmien kehitys. Latausjärjestelmien kehitystä ohjaa lähivuosina voimak- kaasti tulossa oleva Vaihtoehtoisten polttoaineiden infrastruktuuria koskeva asetus AFIR (Valtioneuvosto 2021). Latauksen testiympäristö tarkoittaa yhdestä tai usein useammasta latauspisteestä koostu- vaa koeympäristöä. Keskeinen osa ympäristöä on datan kerääminen lataustapahtumista, ja sen tiedon hyödyntäminen mallinnuksessa, sekä sähköverkon ja mahdollisen varastoa- kun mitoituksessa. Testiympäristöt voivat olla pysyvään käyttöön suunniteltuja useamman 59 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 latauspisteen järjestelmiä, kuten bussi- tai rekkavarikkoja (varikkolataus), tai myös sisällöl- tään muuttuvia, eläviä laboratorioita (Living Labs). Lataustyyppien ja -nopeuksien määrittely on tähän asti tapahtunut suurelta osin pelkästään lataustehon mukaan. IEC 62196-standardissa SFS (2017b) on määritelty neljä lataustapaa (mode). Lataustehojen kasvaessa nopeasti lataustapojen määrittely yli 50 kW tehoilla ei ole ollut toistaiseksi selkeää, ja terminologia on ollut horjuvaa. Erityisesti ras- kaalla kalustolla akkujen kapasiteetti on iso, ja nykyinen terminologia ei sovellu suoraan latausnopeuksien määrittelyyn sille. Kevyen ja raskaan kaluston latausnopeuksiin liittyvä terminologia tulee olla erilainen. Erityisesti raskaalla kalustolla latausnopeudet pitää suh- teuttaa akkujen kokoon, ja saavutettavaan ajomatkaan sekä rahdin kuljetuskykyyn. Taulukoissa 2 ja 3 on esitetty terminologiaa sekä kevyen että raskaan kaluston lataustyy- peille. Terminologia erityisesti raskaan liikenteen osalta on vielä vakiintumatonta. Termit ovat osittain samat, mutta tarkoittavat erilaisia lataustehoja erityyppisille ajoneuvoille. Raskaisiin ajoneuvojen megawattiluokan suurteholatauksesta (Megawatt Charging Sys- tem) on lähiaikoina tulossa CharIN-hanketyöryhmän suositus, ja se tulee vaikuttamaan eri- tyisesti raskaan kaluston infrastruktuurin kehitystarpeisiin (CharIN (2021)). Taulukko 2. Lataustehojen määrittely henkilöautotasoisille ajoneuvoille. Lähteet: SESKO ry (2021), SFS (2014a), SFS (2014b), SFS (2017a), SFS (2017b), SFS (2019) Nimityksiä suomeksi Nimityksiä englanniksi Jännite Latausteho Huomautuksia Kevyiden ajoneuvojen lataus, LEV-lataus LEV charging 230 V vaihtojännite (AC), yksi vaihe 1,8 kW Lataustapa 1 (Mode 1) Hidaslataus Slow charging 230 V vaihtojännite (AC), yksi vaihe 1,8 kW Lataustapa 2 (Mode 2) Normaalilataus, peruslataus Normal charging 230 V vaihtojännite (AC), yksi vaihe tai kolme vaihetta 1,8 kW– 22 kW (43 kW) Lataustapa 3 (Mode 3) Pikalataus, teholataus Fast charging, rapid charging 400 V tai 800 V tasajännite (DC) Max 50 kW (350 kW) Lataustapa 4 (Mode 4) 60 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Taulukko 3. Lataustehojen määrittely keskiraskaille ja raskaille ajoneuvoille ja työkoneille. Nimitys suomeksi Nimitys englanniksi Jännite Latausteho Huomautuksia Raskaiden ajoneuvojen hidas lataus Slow Heavy Duty Vehicle (HDV) charging 400 V tai 800 V tasajännite (DC) 50 kW– 150 kW Raskaiden ajoneuvojen peruslataus Normal HDV charging 400 V tai 800 V tasajännite (DC) 150 kW– 400 kW Raskaiden ajoneuvojen pikalataus Fast HDV charging Tasajännitteet 1,5 kV asti 200 kW– 500 kW 1250 V jännitetaso tulossa käyttöön Raskaiden ajoneuvojen suurteholataus Ultra fast HDV charging, High Power Charging (HPC) Tasajännitteet 1,5 kV asti 250 kW– 1 MW 1250 V jännitetaso tulossa käyttöön Taulukko 4. Tunnistettuja sähköisten ajoneuvojen ja työkoneiden lataustarpeita. Latauskohde Lataustyyppi Henkilöautot Asukaslataus, lataus Autonomiset ajoneuvot Langaton lataus Pienet työkoneet Varikkolataus, yhteiskäyttölataus Isot työkoneet Varikkolataus, raskaan kaluston pika- ja suurteholataus Sähkökuorma-autot, raskas kalusto Varikkolataus, raskaan kaluston pika- ja suurteholataus Sähkökuorma-autot, keskiraskas kalusto Varikkolataus, raskaan kaluston pika- ja suurteholataus Sähköbussit Varikkolataus, automattisesti kytkeytyvä pantograph-lataus Taksit ja jakeluliikenne Yhteiskäyttölataus, langaton lataus Sähkölentokoneet Suurteholataus Droonit Automaattisesti kytkeytyvä lataus Laivat Automaattisesti kytkeytyvä lataus Muut vesialukset, lautat ja lossit Automaattisesti kytkeytyvä lataus 61 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Lataukseen liittyen tutkimusinfrastruktuurin kannalta tärkeimpiä kehityskohteita ovat 1. Erilaiset latauksen testiympäristöt ja elävät laboratoriot (Living Labs) laajan datamäärän ja käyttökokemuksen keräämiseksi, ja yritysten tuotekehitysten tukemiseksi ja asukaslatauksen tutkiminen. 2. Suurteholataus sisältäen varikkolatauksen erityisesti raskaille ja kaupallisille ajoneuvoille, sekä työkoneille. 3. Yhteiskäyttöinen latausinfra eri ajoneuvoluokkien ja käyttäjien kesken, esim. TEN-T -kuljetuskäytävillä (Valtioneuvosto (2021)) 4. Henkilö- ja hyötyajoneuvojen langaton staattinen ja dynaaminen lataus, sekä raskaan kaluston automaattisesti kytkeytyvä lataus. 5. Kaksisuuntainen lataus, ladatun akkuenergian syöttäminen takaisin verkkoon (V2G) tai yleisesti mihin tahansa käyttöön (V2X). 6. Autonomisten ajoneuvojen latausjärjestelmät. 7. Vesi- ja ilma-alusten latausjärjestelmät. Tähän kehitykseen liittyen on tunnistettu useita latauskohteita, ja ne on esitetty taulukossa 4. 4.4.1.1 Latauksen testiympäristöt Latauksen testiympäristönä toimivat sekä varsinaiset laboratoriot että erilaiset testialustat (testbeds). Laajemmin testialustoina voivat toimia erilaiset elävät laboratoriot (living labs). Tarve erilaisille testiympäristöille on tällä hetkellä merkittävä. Pieniä latauksen testiympä- ristöjä (vain yksi tai muutama latauspaikka) on tällä hetkellä olemassa useita, mutta laajoja on vain vähän. Laajaksi testiympäristöksi voidaan määritellä esimerkiksi yli viiden lataus- paikan testiympäristö. Lisäksi muutamat olemassa olevat useamman latauspaikan testi- ympäristöt tukevat latauksen osalta vain henkilöautotasoisten ajoneuvojen hidas- tai peruslatausta. Erityinen tarve olisi saada käyttöön lataukseen liittyvää ajoneuvo- ja akkudataa, jonka avulla voidaan erityisesti arvioida akkuteknologian kehitystarpeita ja kehittää akkuja. Latausoperaattorit keräävät tämän tyyppistä dataa omista järjestelmistään, mutta sen käytettävyys ja saatavuus tutkimuskäyttöön on rajallista. Kehitettävän tutkimusinfran kannalta olisi tärkeää päästä nykyistä paljon suurempien lataustehojen testialustoihin, joiden avulla voitaisiin tutkia myös kaupallisten ajoneu- vojen ja raskaan kaluston lataukseen liittyviä kysymyksiä, ja erityisesti akkujen toimin- taa. Suuriin lataustehoihin liittyvä standardointi- ja määrittelytyö on parhaillaan nopeassa kehitysvaiheessa, ja sillä tulee olemaan merkittävä vaikutus seuraavan viiden vuoden liiketoimintamahdollisuuksiin. 62 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Yhtenä erityisenä kehityskohteena on langaton lataus. Sen potentiaali arvioidaan merkit- täväksi jo lähitulevaisuudessa, erityisesti autonomisiin ajoneuvoihin, pieniin työkoneisiin sekä hyötyajoneuvoihin liittyen. Erilaisten koelaitteistojen saatavuus on vielä erittäin rajal- lista, mutta tarve erilaisille langattoman latauksen testialustoille tulee olemaan lähivuosina merkittävä. Yhteiskäyttölataus (charging interoperability), jolla tarkoitetaan mahdollisuutta ladata erityyppisiä ajoneuvoja samalla latauskentällä, on myös merkittävä infran tutkimus- ja kehitys kohde. Yhteiskäyttölatauksessa voidaan esimerkiksi ladata pieniä ajoneuvoja säh- köbussien latauspysäkkien tai raitiotien läheisyydessä. Yhteiskäyttölatauksen haasteena ovat toimintamallien kehittäminen ja latausjärjestelmien käytännön operointi. Sähköisten tai osittain sähköistettyjen (hybridi) vesi- ja ilma-alusten latausjärjestelmien kehittämisen tarpeet ovat hyvin moninaiset. Skaala ulottuu vesialuksissa pienistä veneistä losseihin ja lauttoihin, ja edelleen suuriin laivoihin. Siten lataustarpeet ovat hyvin toisis- taan poikkeavia. Lautat ja laivat tarvitsevat suuren lataustehon takia usein automatisoi- tuja latausjärjestelmiä satamissa tai lähtöpaikoissaan, ja niiden tutkimusinfran kehittämi- nen olisi tarpeen. Ilma-aluksissa merkittäviä ovat erilaiset droonit (drones) ja varsinaiset sähkölentokoneet. Sähköverkon ja akkutekniikan kehittämisen kannalta tärkeä infran tutkimuksen kehitys- kohde ovat akkuvarastot ja kaksisuuntainen lataus, ajoneuvoista verkkoon (V2G) tai ajo- neuvoista mihin tahansa muuhun kohteeseen (V2X). Akkuvarastot ja kaksisuuntainen lataus tukevat toisiaan, ja mahdollistavat eri latausskenaarioiden kokeilun. 4.4.1.2 Latauksen kyberturvallisuus Lataukseen ja latausdatan (myös akkudatan) hyödyntämiseen liittyvä kyberturvallisuus (cyber security) on noussut merkittäväksi tekijäksi latausverkoston nähtävissä olevan voi- makkaan laajenemisen takia. Jo nykyisin ajoneuvon ja latausaseman välinen dataliikenne on salattua ISO 15118-2:2014 -standardin mukaisesti (ISO (2014)), mutta mm. kvanttitieto- koneiden kehitys voi aiheuttaa tarvetta päivittää salausalgoritmeja ja kryptografiaa. Acharaya (2020) ja Antoun (2020) ovat tuoneet esille useita latauksen kyberturvallisuu- teen liittyviä asioita ja nykyisiä ongelmakohtia. Kyberturvallisuuteen liittyy sekä lataus- tapahtuman tietoturva että mahdollisesti suuren datamäärän (big data) reaaliaikainen tai jälkikäteen tapahtuva käsittely, ja molempiin liittyvää tutkimusinfrastruktuuria tulisi vahvistaa, ennen kuin latausinfrastruktuurin voimakas laajentuminen aiheuttaa laajoja turvallisuusongelmia. 63 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Aloitteen eurooppalaisen latausverkoston kyberturvallisuuteen liittyen on tehnyt The European Network for Cyber Security (ENCS (2019)). Siinä ehdotetaan useita toimenpiteitä latausverkoston kyberturvallisuuden parantamiseksi. 4.4.2 Akkuvarastojen tutkimukseen osana joustavaa sähköjärjestelmää tarvitaan laajempi ja avoimesti hyödynnettävä testiympäristö Akkuvarastojen teknologia- ja palveluliiketoiminnan kehittämistä on mahdollista ohjata lainsäädännöllä tai kehittämällä lainsäädännöllisiä hiekkalaatikoita, eli tutkimushank- keita, jotka voidaan toteuttaa nykyisestä lainsäädännöstä poiketen uusien toimintamal- lien ja palvelujen pilotointiin. Esimerkkejä tällaisista lainsäädännöllisistä hiekkalaatikoista voisivat olla akkuvarastojen hyödyntäminen sähköverkon osana, sekä kiinteistörajat ylit- tävien energiayhteisöjen kokeilut. Tämän hetken lainsäädäntö sallii kiinteistörajat ylittä- vän energiayhteisön, jos kyseisellä energiayhteisöllä on vain yksi liityntäpiste muuhun sähköverkkoon. Vastaavasti tarvitaan lisää eri käyttäjiä ja kehittäjiä yhdistäviä avoimia testiympäristöjä, joissa kehitetään myös akkuvarastoja osana joustavaa energiajärjestelmää. Avoimia testi- ympäristöjä kaipaavat myös teknologia kehittäjät, jotka haluaisivat kehittää omia tuottei- taan aidossa ympäristössä. Kuten korkeakouluja ja tutkimuslaitoksia käsitelleessä kappa- leessa kuvattiin, joustaviin energiajärjestelmiin liittyvä laboratoriotutkimuksen osaaminen ja laitteisto ovat varsin korkealla tasolla. Uusiutuvien energialähteiden kuten tuuli- ja aurinkoenergian lisääntyessä sähköverkossa korostuu tarve varastoida energiaa tuotantohuippujen aikana, jotta sitä voitaisiin hyö- dyntää matalan tuotannon tai suuren kulutuksen hetkinä. Akkuenergiavarastojen sovel- tuvuutta ja käyttäytymistä joustavassa sähköjärjestelmässä olisi kannattavaa tutkia, ja sitä varten olisi jatkettava suuremman skaalan testiympäristöjen kehitystä, jotka ovat avoi- mesti käytettävissä ja yhdistävät akkuenergiavarastoja, tuotantoa ja kuormia. Testiympä- ristössä olisi myös hyvä olla asiakasliityntöjä erilaisille kuormille tai tuotantoyksiköille, joi- hin eri toimijat voivat tuoda omia laitteita testattavaksi, sekä sektori-integraation tutki- muksen mahdollisuus. Testiympäristön käytettävyyttä lisäisi mahdollisuus erikokoisille akkuvarastoille (100 kW–500 kW), jotta voitaisiin tutkia erilaisia akkuvarastoja erilaisiin käyttötarkoituksiin. Edellä kuvatulla testiympäristöllä voitaisiin tutkia akkuenergiavarastoja sekä niiden vai- kutusta tulevaisuuden sähköjärjestelmässä, jossa tuotanto on stokastista ja maantieteelli- sesti hajaantunutta. Testiympäristöllä edistettäisiin akkujen kehitystä sähköjärjestelmäkäy- tössä sekä mahdollistettaisiin edistynyttä mikroverkkojen ja joustavan sähköjärjestelmän tutkimusta. 64 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 4.4.3 Testikaivokset sähköisille työkoneille Testikaivokset ovat testiympäristöjä, joissa voidaan tehdä erilaista teknologia- ja järjestel- mäkehitystä vaativissa kaivosolosuhteissa. Sandvik Tampereella ja Pyhäjärven Callio tar- joavat mahdollisuuksia tällaisiin testikaivos olosuhteisiin (Sandvik, 2021; Calliolab, 2021). Akkuklusterin näkökulmasta on merkittävää, että työkonesektorin sähköistämisessä pääs- tään etenemään kitkattomasti ja testikaivosten kehittäminen edesauttaa tätä tavoitetta. Testikaivosten osalta erilaisten sähköisten työkoneiden ympäristöjen kehittämistä tulisi tukea ja testikaivokset tulisi verkottaa osaksi akkuklusterin infrastruktuuria, sekä hou- kutella verkottuneen infrastruktuurin avulla kansainvälisiä toimijoita arvoketjun eri osa- alueilta tekemään kehitystyötä ja invest-in -toimintaa Suomessa. Pyhäjärven Callio tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia erilaisten testiympäristöjen toteut- tamiseksi vaativiin kaivosolosuhteisiin. Uusimpia avauksia ovat esimerkiksi Business Finlandin Testbed rahoituksen vuosille 2021 - 2023 saanut FireLab, jonka toteuttamiseksi on perustettu yhteisaloitteena osuuskunta (Pyhäjärven Callio, 2021a). Vastaavaa yhteistyö- mallia voisi hyödyntää akkuklusterilla laajemminkin. Toisena esimerkkinä samaan testikai- vokseen rakennetusta kokonaisuudesta on Calliolab, joka on osa Suomen Akatemian tie- kartalla olevaa FIN-EPOS tutkimusinfrastruktuuria (Suomen Akatemia, 2020). Työkoneiden sähköistymisen ja akkuklusterin kannalta erityisen tarkkaan seurattava hanke on valmiste- lussa oleva FutureMine, jota valmistellaan käynnissä olevassa TestMine-hankkeessa (Pyhä- järven Callio, 2021b). FutureMine-hankkeen tavoitteena on selvittää kaivosteknologian innovaatioiden tulevaisuus ja testaustarpeet. Callion testikaivosta hyödyntää aktiivisesti esimerkiksi Normet, mutta kaivoksen koko potentiaali akkuklusterin tavoitteiden edistä- miseksi tulisi hyödyntää ja tukea infrastruktuurin verkottumista, sekä sähköistymisen kehi- tystä vaativissa kaivosolosuhteissa. Vastaavasti Tampereella sijaitsee Sandvikin monipuolinen testikaivos, joka tarjoaa mah- dollisuudet sähköisten työkoneiden kehityksen lisäksi monipuolisesti erilaisten digitaalis- ten ratkaisujen kehittämiseen (Sandvik, 2020). Sandvik on myös mukana SIX työkoneklus- terissa, jonka kautta osittain myös infrastruktuurin verkottuminen voi edetä. Akkuklusterin kannalta olisi hyödyllistä nähdä nämä testikaivokset merkittävänä osana akkuklusterin tut- kimusinfrastruktuuria ja tukea niiden jatkokehitystä. Testikaivoksia voisi hyödyntää osana kansainvälistä markkinointia Suomen akkuklusterin tunnettuuden parantamiseksi, sekä uusien toimijoiden houkuttelemiseksi Suomeen kehittämään työkoneiden sähköistymisen ratkaisuja, sekä muita arvoketjun osia. 65 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Kuvio 12. Kuva Calliolabista, kuvan omistaa Callio Pyhäjärvi 4.5 Tarve akkuklusterin data-alustalle Akkuklusterille tulisi sopia pelisäännöt tutkimusdatan keräämiselle ja hyödyntämiselle yhteisen data-alustan avulla ja toteuttaa data-alusta toimijoiden käyttöön. Toimeenpa- nossa tulisi huomioida esimerkiksi seuraavat näkökulmat: − Tutkimusprojekteissa tuotetun datan pitkäjänteinen hyödyntäminen mah- dollisimman laajasti, datan jakaminen myös teollisuuden käyttöön tukemaan tuotekehitystä − Todellisen käyttödatan kerääminen sovelluksesta tutkimuskäyttöön − Erityisesti tekoälyn hyödyntämisessä tarve suurelle määrälle dataa − Tarve datan keräämiseen tutkimus- ja tuotekehityskäyttöön eri osapuolille avoimeen tietokantaan − Datan omistajuus, käyttöoikeudet, yhteiset käytännöt Datainfrastruktuurin osalta pitäisi pyrkiä kattavuuteen, jolla maksimoidaan sen aikaan- saama arvonlisä ja innovointikapasiteetin lisäys. Kansallisesti tämä tarkoittaisi askeleita, joilla akkuklusterin datanhallintaan kehitettäisiin hyödynnettäviä ratkaisuja. Välittömiin 66 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 datan omistajuuskysymyksiin mm. julkisesti rahoitetun tutkimuksen osalta löytyy toimi- via ratkaisuja eurooppalaiselta tasolta, kysymys on enemmänkin päätöksestä ja toimenpi- teistä alkaa keräämään tulosaineistoa ja tämän jälkeen alkaa jalostamaan eteenpäin mene- telmiä ja datainfrastruktuuria hyödynnettäväksi. Monilta kansallisilta toimijoilta, kuten CSC, löytyy eurooppalaisia ratkaisuja tukevaa infrastruktuuria ja osaamista. Vastaavasti, panostuksia tarvittaisiin kansallisen infrastruktuurin ja käytäntöjen luomiseen, jotka ovat yhteismitallisia ja hyödynnettävissä yhdessä kansainvälisten datanhallinnan ohjelmien ja hankkeiden kanssa. EU tason Battery 2030+ verkosto ajaa jopa voimallisesti datan hyödyntämisen kasvatta- mista akkuihin liittyvässä TKI-toiminnassa. Keskittyminen on pitkälti tulevissa projekteissa ja toisaalta tietokannoissa ja tulosaineistoissa, jotka on jo kuratoitu riittävällä tasolla. Var- sinaisen historiadatan hyöty verrattuna resurssivaatimuksiin sen tuomiseksi hyödynnettä- väksi on todennäköisesti useammissa tapauksissa kyseenalainen. Pääpaino täten tulisikin olla nykyisten ja tulevien hankkeiden osalta tietovarantojen hyödynnettävyydessä hank- keen jälkeen. Jotta tämä kyetään toteuttamaan, vaadittavien tietohallinnollisten ratkaisu- jen ja käytäntöjen pitää olla laajoja ja akkuklusterin tasoisia. Yksittäisten projektien työtä pitäisi helpottaa siten, että projekteilla on käytössään data-alusta mihin tulosaineisto voi- daan viedä. Toimijat esimerkiksi Aasiassa ja Pohjois-Amerikassa ja eurooppalaiset ohjelmat hyödyntävät tällaisia järjestelmiä ja käytäntöjä. 67 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 5 Yhteenveto ja johtopäätökset Selvityksen aikana toteutettiin kysely akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureista, nykyti- lan määrittely akkuklusterin teema-alueiden tutkimusinfrastruktuureista kansallisesti ja internet- katsaus eurooppalaisiin referensseihin. Lisäksi käytiin keskusteluja eri asiantun- tijoiden kanssa VTT:n tutkimusryhmissä ja hankkeen ohjausryhmässä. Selvityksen perus- teella tunnistettiin tiettyjä aukkoja infrastruktuureissa ja infrastruktuurien verkottumisessa. Näiden lisäksi tunnistettiin myös mahdollisuuksia kehittää tutkimusinfrastruktuureja ja nii- den verkottumista sekä kumppanuuksia. Ehdotettavat toimenpiteet edesauttavat akkuk- lusterin tavoitteen saavuttamista: Suomessa on vuonna 2025 edelläkävijä akkuklusteri. Taulukkoon 5 on muodostettu toimenpidelista selvityksen perusteella. Toimenpiteistä on valittu 5 kärkihanketta. Selvityksen koko toimenpidelista on kuitenkin akkuklusterin käy- tettävissä jatkokeskusteluun ja kaikkien valittujen toimenpiteiden osalta nähdään poten- tiaalia edesauttaa eurooppalaisessa vauhdissa pysymistä ja akkustrategian tavoitteiden saavuttamista. Toimenpiteinä esitetyt investointikohteet edustavat selvityksen tekijöiden näkemystä aukoista tutkimusinfrastruktuurissa, mutta mukaan on mahtunut myös kansal- lisesta näkökulmasta täysin uudentyyppisiä tutkimusmahdollisuuksia tarjoavia ehdotuksia. Toimenpiteille on kuvattu lyhyen aikavälin tavoite, sekä kuvattu tehtävät vaiheistettuna useaan alatehtävään, mikäli se on nähty tarpeelliseksi. Lisäksi kärkitoimenpiteet on kyt- ketty akkustrategian tavoitteisiin ja kaikille muille toimenpiteille on annettu lyhyt selitys, miten niiden nähdään tukevan akkustrategian toteutumista. Toimenpiteet on valittu siten, että kynnys niiden toteuttamiseen olisi alhainen ja niiden edistäminen mahdollista lyhy- ellä aikajänteellä. Vaikka erilaisia mittaristoja ei ole asetettu, niin pidemmällä aikavälillä voidaan toimenpiteiden seurauksena nähdä erilaisten yhteenliittymien muodostumista ja verkostomallisen toiminnan voimistumista, päällekkäisyyksien välttämistä, laitteistojen käyttöasteen parantumista ja yhteiskäyttöisyyttä. Kärkihankkeiden numerointia ei ole tarkoitettu priorisointiin niiden keskinäisestä mer- kityksestä. Sähköajoneuvojen latauksen testiympäristöt, sekä muut testiympäristöt, on jätetty tässä kärkiehdotusten ulkopuolella. Osittain valintaa ohjasi testiympäristöjen fokusointi eri akkuteknologian sovellusalueisiin, joita ei ole käsitelty työssä laajasti. Testi- ympäristöt tulisi siis huomioida sovellusalueiden tarpeiden mukaan, jossa ne voivat olla huomattavasti tärkeämpiä, kuin tässä valitut akkuarvoketjun aiempiin vaiheisiin kohdis- tuvat kärkihankkeet. Ehdotetun data-alustan hyötyjinä voidaan nähdä koko akkuklusterin 68 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 arvoketjun toimijat. Toimenpidelista on tarkoitettu hyödynnettäväksi akkuklusterin tutkimus infrastruktuurien seuraavista askeleista keskusteltaessa. Yhteistyöllä ja osaami- sella rakennetaan hyvät perusedellytykset edelläkävijänä toimivalle akkuklusterille. Taulukko 5. Selvityksen perusteella ehdotettavat toimenpiteet Toimenpide Tavoite Tehtävät Akkustrategia Kärkihanke 1. 1. Akkuklusterin data-alustan toteuttaminen Lisätään tutkimuksen ar- von tuottoa ja innovaatio- kapasiteettia parantamal- la akkudatan keräämistä, hyödyntämistä ja käytet- tävyyttä 1. Pelisääntöjen luominen akkuklusterin tutkimus datan keräämiseen ja jakamiseen 2. toteutetaan data-alusta Strateginen tavoite 7.1: Suomen akkusektori so- veltaa digitaalisia ratkai- suja kehittäessään uusia teknologioita ja tuotteita markkinoille Mittari M7.1 Dataan pe- rustuvan liiketoiminnan kasvu liikevaihdolla, vien- nillä ja yritysten määräl- lä mitattuna (lisäksi M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu) Kärkihanke 2. 2. Toteutetaan akkujen ja akku- kennojen turval- lisuustestauksen infrastruktuuri Suomeen Pienennetään akkuvalmis- tajien sijoittumiskustan- nuksia ja parannetaan ak- kujen turvallisuuden TKIO- edellytyksiä toteuttamal- la turvallisuustestauksen infrastruktuuri 1. Keskustelu kiinnostuneiden tutkimus laitosten, korkea- koulujen, yritysten, viran- omaisten ja rahoittajien kesken 2. Turvallisuus testaus- laboratorion toteutus Suomeen Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu Kärkihanke 3. 3. Akkuklusterin tutkimusinfra- struktuurien ver- kottaminen kan- sallisesti ja kan- sainvälisesti, sekä kansainvälisten toimijoiden TKIO- hankkeiden ja in- vest-in -toimin- nan houkuttelu Lisätään kokeellisen toi- minnan infrastruktuurien hyödyntämistä kansainvä- lisissä hankkeissa 1. Luodaan yhteinen markkinointimateriaali akku- klusterin tutkimusinfrasta ja kokeellisesta tutkimuksesta, markkinointi eri kansainväli- sissä kanavissa 2. Pidemmällä aikajänteel- lä kehitetään yhden luu- kun periaatetta ja yhteis- tä infran kehittämistä, sekä liittymistä Pohjoismaisiin tai Eurooppalaisiin infra- verkostoihin. Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu (Lisäksi 4.1 ja 4.2 Valovoimainen brändi) 69 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Toimenpide Tavoite Tehtävät Akkustrategia Kärkihanke 4. 4. Akkujen mekaanisen kierrätyksen infrastruktuurien toteutus Akkujen kierrätyksen eri vaiheiden infrojen saata- vuus Suomessa: mekaa- ninen lajittelu ja purku, orgaanisten materiaalien,- anodi- ja katodimateriaa- lien erotus, automatisointi ja diagnostiikka 1. Keskustelu tarpeista tutkimuslaitosten, korkea- koulujen ja yritysten kesken 2. Akkujen mekaanisen kier- rätyksen infrojen toteutus Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu Kärkihanke 5. 5. Kehitetään in-operando ja in-situ analytiik- kaa akkumateriaa- lien tutkimukseen Täytetään Suomessa inf- rastruktuurista puuttuva aukko materiaalien karak- terisointiin lataus- ja pur- kutestien aikana (in-situ ja in-operando) 1. Keskustelu tarpeista tutki- muslaitosten, korkeakoulujen ja yritysten kesken 2. In-situ ja in-operando ana- lytiikan infrojen toteutus Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu 6. Tehdään laajat ja ajantasaiset testiympäristöt sähköistymisen teknologia- ja järjestelmäkehi- tykseen Parannetaan edellytyk- siä tehdä teknologia- ja järjestelmäkehitystä Suomessa sähköistymisen osa-alueilla korkean kas- vupotentiaalin alueilla Toteutetaan: 1. latauksen testiympäristöt 2. akkujen ja joustavan säh- köjärjestelmän testiympä- ristöt 3. testikaivokset 4.Parannetaan koordinointia yhteiskehittämiselle ja tes- tiympäristöjen hyödyntämisel- le ja operoinnille Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu 7. Selvitys kenno- valmistuksen pilot- mitta- kaavan tutkimus- infrastruktuurista Selvitetään tarve pi- lot-mittakaavan tutkimu- sinfrastruktuurille kenno- valmistukseen. Tukemaan TKI-toimintaa, jos Suomeen halutaan omaa kennovalmistusta 1. Tehdään selvitys yritysten kiinnostuksesta hyödyntää pilot-mittakaavan kennoval- mistuksen infrastruktuuria, määritellään konseptitasol- la pilot-infrastruktuurin tek- ninen toteutus ja tavoitteet, sekä alustava toteutusmalli ja kustannukset Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu 8. Tutkimus- infra struktuuri- rahoituksen oh- jaaminen akku- klusterille Pyritään lisäämään inno- vaatioklustereiden, tes- tiympäristöjen ja tutkimu- sinfrastruktuurien saamaa rahoitusta akkuklusterille, hyödynnetään nykyisten rahoitusmuotojen mahdol- lisuudet täysimittaisesti 1. Lisätään akkuklusterin toi- mijoiden tietämystä ja ajan- kohtaista ymmärrystä tarjolla olevista rahoituksista Mahdollistaja muille ehdotuksille 70 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Toimenpide Tavoite Tehtävät Akkustrategia 9. Yhteistyön, vuorovaikutuk- sen ja tiedon jakamisen lisää- minen tutkimus- infrastruktuurien kehittämiseksi Lisätään kansallises- ti toimijoiden parempaa keskinäistä tuntemusta ja luodaan näin edellytyksiä yhteiskäyttöisyydelle ja yhteiselle hanke- ja inves- tointisuunnittelulle 1. Järjestetään akkuklusterin seminaareja ja muita tilai- suuksia toimijoiden tutustu- miseen 2. Viedään infrastruktuuri- en kuvaukset yhteiseen tie- tokantaan ja ylläpidetään tietoja 3. Jaetaan tietoa erilaisista toimintamalleista ja onnistu- neista kumppanuuksista Mahdollistaja muille ehdotuksille 10. Lisätään suomalaisten ja kansainvälisten yritysten osal- listumista inf- rastruktuurien kehittämiseen ja erilaisten yhteis- työmallien hyö- dyntämistä Parannetaan panostusten vaikuttavuutta yhdistä- mällä julkista- ja yritys- rahoitusta 1. Kerätään käynnissä ole- vista eri hankkeista parhaat käytännöt yhteen esitykseen akkuklusterin käyttöön 2. Tuetaan erityisesti infra- struktuuri hankkeita, joilla on laaja yritysten osallistu- minen, tuki tai sitoutuminen hyödyntämiseen Mahdollistaja muille ehdotuksille 11. Kehitetään teknistä osaa- mista tutkimus- infrastruktuuri- en käyttämiseen ja huippututki- mukseen, sekä mahdollistetaan infrastruktuurien hyödyntäminen oppimisympäris- töinä Infrastruktuurien käyt- tämiseen tarvitaan mo- nipuolista osaamista ja huippututkimusta, samal- la infrastruktuurit voivat toimia oppimisympäristöi- nä uusien akkualan osaa- mistarpeiden koulutuk- sessa 1. Kootaan akkuklusterin osaamisselvityksen ja muiden hankkeiden kokeellista toi- mintaa tukevat aloitteet to- teutettavaksi 2. Seurataan ja järjestetään koulutusta infrastruktuurien tekniselle henkilökunnalle ja uusille alan opiskelijoille 3. Panostetaan akkuklusterin kokeelliseen tutkimukseen ja koulutukseen, alan opiske- lijoiden tutkijapolkuihin ja tutkijavaihtoihin kansallisesti ja kansainvälisesti infrastruk- tuureja hyödyntäen koulutus- kokonaisuuksia hyödyntäen infrastruktuureja oppimis- ympäristöinä Strateginen tavoite 3.1: Tehokkaampi monialainen yhteistyö tutkimuksen ja yrityskentän kesken Mittari M3.2 Testialustojen valmiudet, määrä ja laatu 71 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Liite 1. Hankkeessa toteutettu kysely Kysely Suomen akkustrategiaa tukevista julkisista ja yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista Tällä kyselyllä kerätään tietoa kartoitukseen Suomen akkuklusterin julkisista ja yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista. Kartoituksen pohjalta tehtävä selvitys johtopäätöksineen julkaistaan tammikuussa 2022, ja se tukee osaltaan Suomen akkustrategian toteutusta. Kansallinen akkustrategia 2025 julkaistiin tammikuussa 2021. Strategian tavoitteena on luoda Suomeen edelläkävijänä toimiva akkuklusteri, joka tukee Suomen siirtymistä vähä- hiiliseen talouteen. Strategian toimeenpanon edistämiseksi on asetettu akkualan kansalli- nen yhteistyöelin, joka kokoaa yhteen akkusektorin eri toimijat. Akkustrategian yhtenä tavoitteena on kehittää alan huippututkimusta ja edistää alan inno- vaatioiden syntymistä. Tutkimusinfrastruktuurit ovat tutkimuksen tekemisen ja innovaati- oiden syntymisen perusedellytyksiä. Akkustrategiassa todetaan, että alan julkiset ja yksi- tyiset tutkimusinfrastruktuurit tulisi verkottaa ja tunnistaa näissä olevat puutteet. Tämän kehittämistyön pohjaksi Työ- ja elinkeinoministeriö on tilannut selvityksen nykyisistä akkuklusterin julkisista ja yksityisistä tutkimusinfrastruktuureista. Tutkimusinfrastruktuu- reja ovat tutkimuksen ja kehitystyön eri vaiheissa käytössä olevat laboratoriot, testiympä- ristöt ja tutkimuksen käytössä olevat data-alustat. Akkuklusterilla tarkoitetaan tässä akkuarvoketjua ja siihen läheisesti liittyvää liikenteen ja työkoneiden sähköistymistä. Akkuklusteri voitaisiin ymmärtää myös akku- ja sähköisty- misklusterina, sillä ne liittyvät laajasti toisiinsa. Selvitykseen sisältyvät tutkimusinfrastruk- tuurit, jotka tukevat kuviossa esitettyjä akkustrategian fokusalueita. Kuvio. Akkustrategian toimeenpanon fokusalueet tiivistettynä. Sähköistyminen ja palvelut Akku- ja latausjärjestelmät Liikenteen sähköiset ratkaisut Liikkuvien työkoneiden sähköistyminen Kestävät akkumateriaalit Akkuraaka-aineiden tuotantoketjut Edistykselliset akkumateriaalit Akkukennot ja niiden valmistus Kierrätysteknologiat ja -ratkaisut Kilpailukyky Kestävyys Vastuullinen liiketoiminta 72 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Tähän kyselyyn vastaamalla organisaatiot osallistuvat akkustrategian käytännön toteu- tukseen ja voivat tuoda esiin näkemyksensä tutkimusinfrastruktuurien kehitystarpeista. Lisäksi kyselyyn vastanneiden organisaatioiden tutkimusinfrastruktuureista tehdään kuvaukset loppuraportin liitteeksi. Näin syntyy hakemisto akkuklusterin tutkimus infra- struktuureista, johon vastanneiden organisaatioiden infrastruktuurit saadaan näkyville. Vastaajilla on mahdollisuus kommentoida organisaationsa tutkimusinfrastruktuurin kuvausta ennen julkaisua. Kyselyyn sisältyy myös osioita kumppanuuksista ja tulevaisuu- den suunnitelmista, joita ei sellaisenaan julkaista vaan hyödynnetään kokonaiskuvan muo- dostamiseen. Tietoja kerätään hankkeen ajan eri kanavista, ja halutessanne antaa tietoja mieluiten puhelimitse tai sähköpostilla, voitte mainita tämän kyselylomakkeella. Kyselytutkimuksen suorittaa VTT. Kysely on avoinna 21.9.2021–10.11.2021 ja kyselyn täyttä- miseen kuluva aika on noin 15–30 min. Kyselyssä on halutessaan mahdollisuus liittää tiedos- toja, jotka sisältävät kuvauksia tutkimusinfrastruktuureista. Yhteystietojen jättämisellä varmis- tat, että kyselyn tekijät voivat tarvittaessa olla yhteydessä tarkentavien kysymysten merkeissä. Lisätietoja selvityksestä ja kyselystä antavat Johanna Särkijärvi (Liikenneneuvos, Työ- ja elinkeinoministeriö, johanna.sarkijarvi@tem.fi) ja Taneli Fabritius (teknologiapäällikkö, VTT, taneli.fabritius@vtt.fi, 0406615719). Olen lukenut ja hyväksyn VTT: n tietosuojakäytännön. Hyväksyn, että tietoni tallennetaan ja käsitellään tietosuojakäytännön mukaisesti. Osa 1/3: Vastaaja, organisaatio ja yhteystiedot 1. Vastaajan tiedot Etunimi Sukunimi Matkapuhelin Sähköposti Organisaatio nimike/rooli organisaatiossa 2. Organisaation tyyppi: Vaihtoehdot: − Ammattikorkeakoulu − Yliopisto − Tutkimuslaitos − Yritys − Kaupunki − muut toimijat, mikä? 73 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Osa 2/3: Yleiset tiedot tutkimusinfrastruktuurista Kyselyn tämän osan vastauksia hyödynnetään hankkeen loppuraportissa akkuklusterin tutkimusinfrastruktuureista julkaistavien yleistajuisten ja teknisluontoisten kuvausten tuottamiseen. Kuvauksia ei kuitenkin julkaista loppuraporttiin suoraan kyselystä, vaan VTT kirjottaa kyselyn vastausten pohjalta loppuraporttiin soveltuvat kuvaukset selvityk- seen sisältyvistä infrastruktuureista. Vastaajaorganisaatioilla on halutessaan mahdollisuus kommentoida vastauksia omalta osaltaan ennen julkaisua. 3. Kysymys: Yleisluontoinen tiivis kuvaus tutkimusinfrastruktuurista Kirjoita tiivis yleistajuinen kuvaus tutkimusinfrastruktuurista ja sen mahdollistamasta tut- kimuksesta. Esimerkki yleistajuisesta kuvauksesta on GTK:n tutkimuslaboratorion kuvaus täällä. 4. Teknisluontoinen kuvaus tutkimusinfrastruktuurista Teknisluontoinen kuvaus tutkimusinfrastruktuurista on yksityiskohtaisempi kuvaus siitä, mitä tutkimusinfrastruktuuri sisältää. Laboratoriolla, testiympäristöllä ja data-alustalla kuvauksessa korostuvat asiat voivat olla erilaisia. Esimerkiksi: − Laboratorio: Laitteet ja tilat − Testiympäristö: Asennetun infran lisäksi muut ympäristön tarjoamat hyödyt − Tietovarannot ja data-alustat: Kuvaus data-alustan sisällöstä ja käytöstä Kuvauksissa tulisi kuvata keskeiset kyvykkyydet, sekä minkälaisia TKI-hankkeita/palveluja ne mahdollistavat. Lisäksi halutaan selvittää, minkä kokoluokan toimintaan tutkimusinfrastruk- tuuri on tarkoitettu (esimerkiksi prototyyppien vai teollisen mittakaavan testaus). Liitteisiin on mahdollista lisätä esimerkiksi Powerpoint-esityksiä tai pdf/Excel-listoja, joista selvityksen tekijät voivat poimia keskeisiä teknisiä tietoja tai tietoa tarjottavista palveluista. Esimerkki teknisluontoisesta kuvauksesta on VTT:n IntelligentEnergy testbed -kuvaus täällä. Tutkimusinfrastruktuurin internet-osoite: 5. Kysymys: Tutkimusinfrastruktuurin omistaja(t) 6. Kysymys: Missä tutkimusinfrastruktuuri sijaitsee (paikkakunta, muu tarkennus) 7. Kysymys: Mikä on akkustrategian teema-alue, johon tutkimusinfrastruktuuri kytkeytyy Vaihtoehdot (voit valita yhden tai useampia): − Akkuraaka-aineiden tuotantoketjut 74 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Akkuraaka-aineiden tuotannolla tarkoitetaan tässä akuissa käytettävien, kaivoksista louhittavien mineraalien rikastamista ja jalostamista sekä akkukemikaalien valmistusta. Keskeisiä mineraaleja ovat mm. nikkeli, litium ja koboltti. − Edistykselliset akkumateriaalit − Edistyksellisillä akkumateriaaleilla tarkoitetaan tässä uudenlaisia, vähäkobolttisia akkumateriaaleja, joiden käyttöönoton mahdollisuuksia tutkitaan. − Akku- ja tuotantoteknologiat − Akku- ja tuotantoteknologioilla tarkoitetaan tässä esimerkiksi akkukenno- jen valmistusta ja akkujen kokoonpanoa, sekä kokonaisia akku- ja lataus- järjestelmiä. Vaikka akkustrategian peruslinjauksena on, että litiumioni- akut säilyttävät asemansa johtavana akkuteknologiana strategiakaudella 2021–2025 ja hyvän aikaa tämän jälkeen, Suomessa tutkitaan laajasti myös uusia akkuteknologioita. Tutkimus kehittää myös akkuteollisuu- den käyttämiä teknologioita ja prosesseja kotimaisille ja kansainvälisille markkinoille. − Liikkuvien työkoneiden sähköistyminen − Raskaiden työkoneiden sähköistyminen tarjoaa mahdollisuuksia Suomen taloudelle. Akkujärjestelmät, sähköiset voimalinjat ja latauksen teknolo- giat auttavat uudistamaan vientiteollisuuden tuotteita niin, että ne vas- taavat tulevaisuuden kysyntään. − Liikenteen sähköiset ratkaisut − Liikenteen sähköistyminen järjestelmäratkaisuna tarjoaa suomalaiselle teollisuudelle ja palveluliiketoiminnoille runsaasti mahdollisuuksia ja on välttämätöntä ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi. Suomelle erityisen potentiaalisina alueina näemme liikkuvien työkoneiden, raskaan liiken- teen ja merenkulun sähköistymisen sekä tarkoituksenmukaiset sähkö- verkkokytkennät joustavassa sähkömarkkinassa. − Kierrätysteknologiat ja -ratkaisut − Kierrätysteknologioilla ja -ratkaisuilla tarkoitetaan tässä erityisesti litiumin, koboltin, nikkelin ja mangaanin kierrätykseen ja uudelleen hyödyntämiseen liittyviä vähähiilisiä ratkaisuja. − Muu 8. Kysymys: Mikä on tutkimusinfrastruktuurin tyyppi − Laboratorio − Testiympäristö (ml. living labit, testbedit, koeympäristöt, testialustat…) − Tietovaranto (ml. simulointi&mallinnus, data-alustat, datapalvelut, tietokannat) − Muu: avoin vastaus 75 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Osa 3/3: Tutkimusinfrastruktuurin avoimuus ja kehittämissuunnitelmat Kyselyn vastauksia 9–13 ei julkaista tai hyödynnetä sellaisenaan selvityksessä, vaan ne ovat pohjana kokonaiskuvan luomiseen sekä johtopäätösten tekemiseen. Yksittäisiä vastauksia ei myöskään julkaista selvityksessä tunnistettavina, paitsi julkisesti saatavilla olevien tieto- jen osalta (esimerkiksi Suomen Akatemian FIRI-infrat). 9. Kysymys: Onko tutkimusinfrastruktuuri ulkopuolisten käytettävissä. Jos on, niin millaisilla ehdoilla tai sopimusmalleilla. 10. Kysymys: Mitä kumppanuuksia tai yhteiskäyttösopimuksia tutkimusinfra- struktuurilla on? Tällä kysymyksellä kartoitetaan, millaisia erilaisia yhteiseen hyödyntämiseen tähtääviä järjestelyjä ja kumppanuuksia tällä hetkellä on käytössä, esimerkiksi Suomen Akatemian FIRI-tutkimusinfrastruktuurit tai muut kumppanuudet. 11. Kysymys: Millaisia suunnitelmia organisaatiollanne on nykyisten tutkimus- infrastruktuurien kehittämisestä ja uusien rakentamisesta? 12. Kysymys: Millaisia suunnitelmia organisaatiollanne on nykyisten tutkimusinfra- struktuurien kumppanuuksien/yhteiskäytön kehittämisestä? Jos organisaatiollanne ei ole olemassa olevia tai suunnitelmissa yhteiskäytön kehittämistä, minkälaisesta yhteis- työstä olisitte kiinnostuneita? 13. Kysymys: Miten akkuklusteria tukevaa kansallista tutkimusinfrastruktuuria pitäisi mielestänne kehittää tulevina vuosina? 76 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Liite 2. Akkuklusterin tutkimusinfrastruktuurit Sisällys Aalto-yliopisto ...................................................................................................................... 77 Akkurate ............................................................................................................................ 80 Beneq ............................................................................................................................ 82 Centria-ammattikorkeakoulun Chemplant -koetehdas ......................................... 82 Etteplan ............................................................................................................................ 84 Eurofins ............................................................................................................................ 86 Feasib ............................................................................................................................ 88 Geologian tutkimuskeskus (GTK) ................................................................................... 89 Jyväskylän yliopisto ............................................................................................................ 92 Lapin AMK ............................................................................................................................ 93 LUT-yliopisto ......................................................................................................................... 96 Metropolia ..........................................................................................................................100 Metso Outotecin tutkimuskeskus ................................................................................101 Oulun Ammattikorkeakoulu – NUVE-LAB .................................................................103 Oulun yliopisto ...................................................................................................................105 Proventia ..........................................................................................................................108 Pulsedeon ..........................................................................................................................108 Pyhäjärven Callio testikaivos .........................................................................................109 Sandvikin testikaivos........................................................................................................110 Tampereen yliopisto .........................................................................................................110 Turun Ammattikorkeakoulu ..........................................................................................115 Turun yliopisto ...................................................................................................................117 Itä-Suomen yliopisto (UEF) ...........................................................................................118 Vaasan AMK ........................................................................................................................121 Vaasan yliopisto .................................................................................................................122 Teknologian tutkimuskeskus VTT ................................................................................124 X-Ray Mineral Services Finland .....................................................................................136 Åbo Akademi ......................................................................................................................138 77 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Aalto-yliopisto Insinööritieteiden tutkimusinfrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Aalto-yliopiston tutkimusinfrastruktuuri sisältää mm. ajoneuvodynamometrin sekä laitteistoja akkujen kokeelliseen tutkimukseen. Vuoden 2022 lopulla on valmistumassa uudet sähköisen liikkumisen ja sähköistyvien työkoneiden aihepiirien tutkimusta tuke- vat tilat osoitteeseen Puumiehenkuja 5. Lisäksi merkittävä resurssi on opiskelijoiden ja tutkijoiden yhteisö sekä muut ympäröivät laboratoriot ja naapurikorttelissa oleva A Grid kasvuyrityskeskus. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet: Sopimuksen mukaan. Akkutestaus ja sähköiset ajoneuvot Yleiskuvaus lyhyesti Akkupakettien tutkimukseen sääkaappeja, kennotason testeri, ajoneuvodynamometri sekä voimalinjapenkki. Teknisempi kuvaus Akkutesteri: − Arbin, 24 kanavaa − Gamry, EIS-mittari Ajoneuvodynamometri: − rullan halkaisija 1,2 m − akselipaino 10 ton − 80 kW vaakavoima − max 140 km/h Sijainti: Espoo Puumiehenkuja 5 autonomous mobility lab Yleiskuvaus lyhyesti Vuoden 2022 lopulla valmistuu Aalto-yliopiston kampuksella Puumiehenkuja 5 -rakennuk- sen peruskorjaus ja laajennus. Uusiin tiloihin tulee auto- ja työkonetekniikan sekä liiken- netekniikan yhteinen laboratorio (autonomous mobility lab), jossa toimivat yhdessä auto- maattiajamisen, sähköisen voimansiirron ja liikenteen professorit (ENG & ELEC: Tammi, Kyrki, Visala, Roncoli, Mladenovic, Vaaja, Jäntti, Xiao, Särkkä). Useita sähköisen liikkumisen ja sähköistyvien työkoneiden aihepiirien teknisten ratkaisujen opettamiseen, tutkimiseen, kehittämiseen ja testaamiseen soveltuvia infroja. 78 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Keskeisimpiä infroja (suunnitteilla): − polttomoottorien koeajosellit − sähkökonesali − kylmähuone − alustadynamometri Sijainti: Puumiehenkuja 5, Espoo Omistaja: Aalto-yliopisto WWW: Aalto-yliopiston Circular Raw Materials -infrastruktuuri Yleiskuvaus kokonaisuudesta Aalto-yliopiston Circular Raw Materials infrastruktuuri (RAMI) käsittää laboratoriomitta- kaavan laitteistot akkukierrätystutkimuksen tarpeisiin sisältäen tyypillisen infran mineraa- lien ja sekundääristen raaka-aineiden prosessointiin ja mekaaniseen esikäsittelyyn, samoin kuin hydrometallurgiseen, pyrometallurgiseen ja sähkömetallurgiseen jalostukseen tarvit- tavat laitteistot. Lisäksi Aalto-yliopistossa on turvallinen LIB LAB -tila teollisen akkumateri- aalikierrätyksen tutkimiseen. Akkututkimukseen liittyen Aalto-yliopistossa on laboratoriotilat myös aktiivisten materiaa- lien synteesiin, akkujen kokoamiseen sekä sähkökemiallisiin tutkimuksiin laboratoriomitta- kaavassa. Lisäksi Aalto-yliopistossa on kattava analyysilaitteisto materiaaleille ja näytteille. Ympäristössä on myös osaamista sekä ohjelmistot, jotka tukevat akkumateriaalien jalos- tukseen ja kierrätykseen liittyvää prosessikehitystä sekä prosessimallinnusta ja ympäris- töanalyysiä (esim. CO2-päästöt). Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Aalto-yliopiston tutkimusinfrastruktuuria hyödynnetään opetuksessa ja tutkimuksessa. Ulkopuolisten toimijoiden on mahdollista sopia käytöstä vapaaksi jäävän kapasiteetin puitteissa Aalto-yliopiston laitekäyttösopimuksella. Yliopiston resurssit eivät kuitenkaan mahdollista palvelumittauksia. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Circular Raw Materials -tutkimusinfrastruktuuri on osa RAMI-infrastruktuuria, joka kuuluu Suomen Akatemian kansalliselle tutkimusinfrastruktuureiden tiekartalle 2021–2024. Aalto- yliopiston lisäksi RAMI-tutkimusinfrastruktuuri käsittää osaamista, tutkimusmenetelmiä ja laitteistoja, jotka ovat Geologisen tutkimuskeskuksen (GTK) sekä Teknologian tutkimus- keskuksen (VTT) isännöimiä. Yhdessä partnerit uudistavat epäorgaanisten materiaalien ja 79 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 metallien tutkimusta ja luovat uutta liiketoimintaa niiden kierrätykseen ja talteenottoon Circular Raw Materials Hub -yhteislaboratoriossa. Sähkökemiallinen energian muuntaminen ja varastointi Yleiskuvaus lyhyesti Tutkimusinfrastruktuuri kattaa materiaalien synteesin, niiden rakenteen ja sähkökemiallis- ten ominaisuuksien karakterisoinnin sekä integroinnin laboratoriomittakaavan laitteisiin sisältäen akut, polttokennot, elektrolyyserit ja superkondensaattorit. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää laitteistoja akkumateriaalien synteesiin laboratoriomitta- kaavassa, esimerkiksi korkean lämpötilan uuneja (1 000–1 600°C) eri kaasuvirtauksilla ja atomikerroskasvatusreaktoreita. Käytössä on kattava valikoima menetelmiä materiaalien karakterisointiin sisältäen esimerkiksi röntgendiffraktion, partikkelikoko- ja pinta-analyy- sin, termovaa’an ja kalorimetrin sekä erilaisia optisia, kromatografisia ja spektroskopisia menetelmiä. Akkukennojen valmistaminen sisältää menetelmät elektrodien valmistukseen laboratorio- mittakaavassa sekä nappikennojen kokoamisen argonilmakehässä (sekä puolikennot että kokokennot). Ympäristö sisältää mahdollisuuden sähköiseen ja sähkökemialliseen karakte- risointiin (esim. pintaresistanssi, syklinen voltammetria (CV), sähkökemiallinen impedans- sispektroskopia (EIS), galvanostaattinen syklaus). Mittauslaitteisto käsittää akkutesterin nappikennoille ja pienille pussikennoille (80 mittauskanavaa), Maccorin akkutesterin suu- remmille kennoille sekä useita potentiostaatteja sähkökemiallisella impedanssispektrosko- pialla varustettuna. Sähkökemiallinen karakterisointi voidaan suorittaa olosuhdekaapissa eri lämpötiloissa. Lisäksi on mahdollisuus kolmielektrodimittauksiin. Sijainti: Tutkimusinfrastruktuuri sijaitsee Otaniemessä, Espoossa, osoitteessa Kemistintie 1, 02150 Espoo. Hydrometallurgia Yleiskuvaus lyhyesti Tutkimusinfrastruktuuri sisältää menetelmiä metallien talteenottoon akuista ja muista sekundäärisistä materiaalivirroista, kuten laitteistot akkujen prosessointiin ja mekaaniseen esikäsittelyyn sekä hydrometallurgiseen, pyrometallurgiseen ja sähkömetallurgiseen jalos- tukseen tarvittavat laitteistot. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää useita liuotusreaktoreita sekä jatkuvatoimisen liuotusase- man, joka sisältää 5 kpl 5 litran titaanireaktoreita (varustettu erillisillä sekoittajilla sekä läm- pötilasäätimillä), joilla voidaan myös suorittaa vastavirtaliuotusta. Lisäksi on 1,1 l titaanista 80 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 valmistettu (grade 2) autoklaavireaktori (maksimilämpötila 250° ja maksimipaine 60 bar) paineliuotusta varten. Autoklaaviin on happi- ja typpisyöttö sekä näytteenottojärjestelmä. Lisäksi tutkimusinfrastruktuuri sisältää sähkökemiallisia laitteistoja (potentiostaatit, virta- lähteet, kennot) ja analyysimenetelmiä, kuten kvartsikidemikrovaaka, kosteusanalysaat- tori, näytteenvalmistusasema sekä atomiabsorptiospektroskooppi liuosanalytiikkaan. Sijainti: Tutkimusinfrastruktuuri sijaitsee Otaniemessä, Espoossa, osoitteessa Vuorimiehen- tie 2, 02150 Espoo. Omistaja: Aalto-yliopisto Kemian tekniikan korkeakoulu WWW: https://www.aalto.fi/fi/kemian-tekniikan-korkeakoulu/rami-raw-materials-re- search-infrastruktuuri https://www.aalto.fi/fi/kemian-ja-materiaalitieteen-laitos/sahkokemiallinen-energi- an-muuntaminen-ja-varastointi https://www.aalto.fi/en/department-of-chemical-and-metallurgical-engineering/hydro- met-facilities https://www.aalto.fi/fi/tutkimuksen-ja-opetuksen-infrastruktuurit/raaka-aineiden-tutkimu- sinfrastruktuuri https://www.gtk.fi/tutkimusinfrastruktuuri/circular-raw-material-hub-yhteislaboratorio/ Akkuraten akkulaboratorio Yleiskuvaus kokonaisuudesta Akkulaboratorio, jota voidaan hyödyntää litiumioniakkukennojen ja pienten akkumoduu- lien tai akkupakettien suorituskyvyn, turvallisuuden ja eliniän testaukseen, analyyseihin, laadunvarmistukseen ja akkumallien kehitykseen. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet: Hinnaston mukaan. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yleiskuvaus lyhyesti − Akkutestaus- ja analyysilaboratorio 30 kW maksimitehoon asti − Laaja ymmärrys akkujen ikääntymisestä, suorituskyvystä ja turvallisuudesta − Testauskyvykkyydet: − Akkukennojen karakterisointi − Sykli-elinikätestit − Sähkökemiallinen impedanssispektroskopia (EIS) − Lämpöstabiilisuusanalyysi ja lämpöominaisuuksien karakterisointi (Accelerating Rate Calorimeter) − 2D/3D röntgenkuvaus 81 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Erilaisia turvallisuustestejä kuten neulaläpäisytesti, kuumennustesti ja ylilataustesti (nail penetration, hot oven, over charge) − Varastointitestit − Akkukennojen avaus − Laadukkaat testilaitteistot (Maccor, Chroma, Espec, Thermal Hazard Technologies) Teknisempi kuvaus Akkujen analytiikka − Vika- ja riskianalyysi: Useita testejä ja menetelmiä ikääntyneiden akkujen analysointiin. − 2D-röntgenanalyysi: Akun tai elektronisen laitteen sisäisen rakenteen analy- sointiin. Hyödyllinen menetelmä akkukennojen tasalaatuisuuden varmistuk- sessa ja laadunvalvonnassa. − 3D-röntgenanalyysi: Voidaan tehdä kannettavien laitteiden, kuten älypuheli- mien, akuille tai 18650-sylinterikennoille. 3D-menetelmä mahdollistaa akku- kennon sisäisten rakenteiden analysoinnin ilman kennon avaamista. − Purkuanalyysi: Akkupakettien tai -kennojen purkuanalyysi on tehokas tapa arvioida akun suunnittelun ja tuotannon laatua. − SEM/EDX: Yksityiskohtainen elektrodimateriaalin rakenteen analysointi (SEM) ja materiaalien koostumuksen analysointi (EDX). − FMEA-analyysi: Tehokas työkalu akkukennojen, -moduulien ja -pakettien suunnittelu- tai valmistusprosessin mahdollisten riskien paljastamiseen. − Lämpöanalyysi: Esimerkiksi kennojen lämpökapasiteetti mitataan akku- moduulien- ja pakettien lämmöntuotannon simuloimiseksi. Lähde: https://www.akkurate.fi/consulting-and-testing/analysis/ Turvallisuustestaus − EV+ ja tavallinen ARC-kalorimetri: Soveltuvat erilaisiin akkukennojen lämpö- testeihin, kuten kennon lämpökapasiteetin ja lämpöstabiiliuden mittaus tai kennon lämmöntuotto käytön aikana. EV+ ARC-kalorimetrillä voidaan tes- tata myös suurempia sähköautojen akkukennoja ja tehdä turvallisuustestejä kuten neulaläpäisytesti, kuumennustesti, oikosulkutesti ja ylilataustesti (nail penetration, hotbox, short-circuit, over charge). − Suojapiirin verifiointi: Varmistetaan että akun suojapiiri toimii oikein akkuken- nolle tai akkupaketille määriteltyjen turvarajojen mukaisesti. − Vika- ja väärinkäyttötestit: Erilaisia vika- ja väärinkäyttötestejä, kuten ylilataus- testi, kuumennustesti tai neulaläpäisytesti, joita voidaan tehdä laboratorion turvakammioissa. Lähde: https://www.akkurate.fi/consulting-and-testing/safety-testing/ 82 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Sijainti: Kaarikatu 8B, 20760 Kaarina Omistaja: Akkurate Oy WWW: https://www.akkurate.fi/consulting-and-testing/ Beneq Yleiskuvaus kokonaisuudesta Beneqin ALD (atomic layer deposition, atomikerroskasvatus) pinnoituspalvelut sisältävät asiakkaan tuotteen koko elinkaaren, alkaen ohutkalvokehityksestä ja pinnoituspalvelusta tutkimuslaitteisiin ja teollisiin laitetoimituksiin. Beneqillä on vahva ALD-kehitysorganisaa- tio, jonka käytössä on 15 ALD-laitetta Beneqin puhdastiloissa. Kehitysorganisaation asian- tuntemusta hyödynnetään yhteistyöhankkeissa, Beneqin omissa tutkimusprojekteissa sekä asiakkaiden toimeksiannoissa globaalisti. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet ALD-pinnoituksia tehdään ulkopuolisten tutkimusorganisaatioiden ja asiakkaiden kanssa projekteissa, joissa hyödynnetään ALD-pinnoituksia uusien tehokkaampien ja turvallisem- pien akkurakenteiden kehityksessä. Projektit ovat julkisrahoitteisia tai asiakkaan tilaamia. ALD-kehityspalvelu räätälöidään aina sisällöltään tilaajan tarpeiden mukaiseksi. Teknisempi kuvaus ALD kehitysorganisaatiolla on käytössä 15 ALD-laitetta Beneqin puhdastiloissa. Akkutut- kimukseen soveltuva ALD-tutkimuslaite on TFS 200 (https://beneq.com/en/products/ research/tfs200/), joka on yhdistetty Argon-suojakaasukaappiin ja jossa substraatin koko on 200 x 200 mm. Lisäksi on kompakti ALD tutkimuslaite R2 (https://beneq.com/en/ products/research/r2/). Sijainti: Espoo, Olarinluoma 9 Omistaja: Beneq Oy WWW: www.beneq.com Centria-ammattikorkeakoulun Chemplant -koetehdas Yleiskuvaus kokonaisuudesta Centrian Chemplant-koetehdaspalvelut kattavat kemianteollisuuden prosessikehityksen laboratoriomittakaavasta pilot-mittakaavaan sisältäen tutkimukset esiselvityksistä läh- tien. Koetehdasympäristö perustuu kahteen pilot-kokoluokan reaktoriin, jotka mahdol- listavat esimerkiksi kemiallisten saostus- ja rikastusilmiöiden tutkimuksen. Reaktoreiden ohella monipuolinen ympäristö sisältää myös esikäsittely- ja erotuslaitteistot. Käytössä 83 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 on monipuolinen materiaali- ja koostumusmääritysympäristö tuotteiden karakterisoin- tiin. Pilot-laitteistosta saadaan prosessitietoja ABB-automaatiojärjestelmästä. Valmistetta- via tuote-eriä voidaan käyttää esimarkkinointiin tai laajaan tuotetestaukseen. Lisäksi voi- daan tunnistaa potentiaalisia tehdastuotannon ongelmia sekä saadaan tietoa tuottei- den prosessoitavuudesta ja laboratoriomittakaavan kokeiden skaalautuvuudesta. Koe- toiminta tukee prosessointivaihtoehtojen valintaa, sillä voidaan laajentaa tehdasproses- sin hallinnan osaamista ja sen aikana voidaan tehdä alustavia laite- ja materiaalivalintoja tehdastuotantoon. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Tutkimusinfrastruktuuri on ulkopuolisten käytettävissä. Palveluita voidaan ostaa Centria- ammattikorkeakoululta. Tutkimustoiminnasta annetaan asiakkaan tarpeiden mukaan tarjous. Teknisempi kuvaus Chemplant-koetehdas sisältää seuraavat laitteistot ja kyvykkyydet: − Panosreaktori: noin 200 litraa, materiaali 904L, normaali-ilmakehän painea- lue, lämpötila-alue +4 - +140 °C, mittaukset: pH, lämpötila, redox, sekoittimen pyörimisnopeus ja momentti, pystysekoitin, reaktori Atex-alueella. − Panosreaktori: noin 80 litraa, materiaali 904L, käyttöpaine noin 115 millibar (abs.) - 6 bar (abs.), lämpötila-alue +4 - +140 °C, pystysekoitin, mittaukset: pH, lämpötila, sekoittimen pyörimisnopeus, paine, reaktori Atex-alueella. − Tislauskolonni: halkaisija 215 mm, materiaali haponkestävä teräs 316/316L, maksimikäyttö-lämpötila +150 °C, normaali-ilmanpainealueella toimiva, läm- mitysteho max. 10 kW, esilämmitin: kuparikierukka ja vesihaude 2 kW, täyte- kappaleet Sulzer Mellapak Plus M452Y, teoreettisten pohjien lukumäärä 10 kpl (6 syöttöpohjan yläpuolella, 4 alapuolella), laskennallinen kapasiteetti noin 120 litraa/h, mittaukset: lämpötila (pohja, syöte, tisle) ja paine-ero, palau- tussuhde säädettävissä, näytteenottomahdollisuus, kolonni on Atex-alueella. − Kaasunpesuri: haponkestävä teräs 316L ja polypropeeni, kaksivaiheinen (ven- turi + täytekappalekolonni, 3 teoreettista pohjaa), kolonnin täytekappaleet Sulzer Mellapak Plus M452Y, venturisuutin BETE TF 12 NN, 60° suihku, mit- taukset: pinnankorkeus, lämpötila, pH ja paine-ero, pesuri on Atex-alueella. − Painesuodatin: Filtrox-kehyssuotopuristin, haponkestävä teräs (suodinlevyt), suodinpinta-ala noin 0,45 m2, maksimipaine 10 bar (+140 °C). − Leukamurskain: Retsch, leukamateriaali mangaaniteräs, kapasiteetti 300 kg/h, syötteen halkaisija max. 90 mm, leuka-aukon koko 0–30 mm, teho 1,5 kW, mittaukset: energiankulutus. − Kuulamylly: Baan Machines en Installaties BV, materiaalit: posliini 3 litraa, teräs 6 litraa, pyörimisteho 0,37 kW, mittaukset: pyörimisnopeus, energiankulutus. − Seulontalaitteisto: Retsch-laboratorioseulasarja ja ravistelija, seulapinnan hal- kaisija 300 mm, seulakoko 38 µm–noin 40 mm, märkäseulontamahdollisuus. 84 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Materiaalinkäsittelyyn: kalvopumppu, monopumppu, keskipakopumppu, mäntäpumppu, letkupumppu, lämpökaappi, muoviset sekoitussäiliöt (noin 10 L, noin 30 L ja noin 80 L), neste-neste-uuttolaitteisto: materiaali: lasi, (läm- mitys+jäähdytys, 3 uuttokennoa, 2 takaisinuuttokennoa, kolme syöttöpump- pua), vaa’at, ekstruuderi (compounder) muoviseosten ruiskumuovaamiseen. − Materiaalien karakterisointi: mm. partikkelikokoanalysaattori, ICP-MS-spekt- rofotometri, AAS-spektrofotometri, GC-MS-kaasukromatografi, DSC-kalori- metri, termogravimetri, dynaamis-mekaaninen analysaattori, reometri, XRD- diffrraktometri, FTIR-spektrofotometri, UV-Vis-spektrofotometri, ionikromato- grafi, refraktometri, elektronimikroskoooppi (SEM+EDS), valomikroskoopit. Sijainti: Keski-Pohjanmaa, Kokkola ja Pohjois-Pohjanmaa, Ylivieska Omistaja: Centria-ammattikorkeakoulu WWW: https://tki.centria.fi/kehittamispalvelut/tuotannon-ja-prosessien-kehittamispalvelut https://tki.centria.fi/kehittamispalvelut/tuotannon-ja-prosessien-kehittamispalvelut/ chemplant-kemian-koetehda Etteplanin testilaboratorio Yleiskuvaus kokonaisuudesta Etteplan Test Laboratory Jyväskylässä on akkreditoitu olosuhdetestauksen, tuoteturval- lisuustarkasteluiden ja EMC/RF-testien osalta. Teemme hyvin laajasti tuotetestausta jää- kaappia pienemmille tuotteille, minkä lisäksi myös suuremmista järjestelmistä voidaan testata kriittinen osakokonaisuus. Mahdollisuus suorittaa lähestulkoon kaikki tuotehyväksyntöihin tarvittavat testit sulaute- tuille tuotteille. Akkujen testaamiseen ei nykyisellään ole kyvykkyyttä silloin, kun testeihin sisältyy turval- lisuusriskiä. Testilaboratoriossa on kuitenkin mahdollista testata dummyakkuja, akkuihin liittyviä järjestelmiä ja akkujen suorituskykyä. Suunnitelmissa on laajentaa akkutestausky- vykkyyttä yhdessä yhteistyökumppanin kanssa. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Saatavilla tarjouksen mukaan. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt 85 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Ympäristöolosuhdetestaus Yleiskuvaus lyhyesti Ympäristöolosuhdetestauksella pystytään simuloimaan erilaisia käyttöympäristöjä. Testat- tava tuote voidaan altistaa erilaisille lämpötiloille ja ilmankosteuksille sekä niiden muutok- sille, tärinälle, UV-valolle, kemikaaleille, mekaanisille iskuille ym. Teemme myös kotelointi- luokitustestejä, joilla tutkitaan laitteen suojausta kosteutta ja pölyä vastaan sekä vaarallis- ten osien kosketussuojausta. Teknisempi kuvaus https://www.etteplan.com/fi/palvelumme/testaus-ja-testilaboratorio/akkreditoitu-ympa- ristoolosuhdetestaus https://www.etteplan.com/sites/default/files/inline-files/Etteplan-test-laborato- ry-brochure-2020.pdf Sijainti: Mattilanniemi 6–8, Jyväskylä Vika-analyysit ja laadunvarmistus Yleiskuvaus lyhyesti Etteplanin laboratoriossa voidaan nopeasti tutkia täyttääkö prototyyppi standardi-, laite- tai komponenttikohtaiset laatuvaatimukset. Vika-analyysin rinnalla prototyypille voidaan tehdä monipuolisia ympäristöolosuhdetestejä, joiden avulla tuotteessa mahdollisesti ilme- neviä ongelmakohtia voidaan entistä kattavammin havaita. Teknisempi kuvaus https://www.etteplan.com/fi/palvelumme/testaus-ja-testilaboratorio/vika-analyysit-ja-laa- dunvarmistus https://www.etteplan.com/sites/default/files/inline-files/Etteplan-test-laborato- ry-brochure-2020_4.pdf Sijainti: Mattilanniemi 6–8, Jyväskylä Akkreditoitu EMC- ja RF-testaus Yleiskuvaus lyhyesti Sähkömagneettisen yhteensopivuuden testauksella eli EMC-testauksella varmistetaan, että elektroniikkaa sisältävä laite on standardien ja lainsäädännön mukainen. Etteplan tar- joaa monipuolista valikoimaa EMC- ja RF-testauksia automatisoiduilla mittalaitteilla erityi- sissä testiympäristöissä. Testauksen piiriin kuuluvat esimerkiksi ESD (staattisen sähkön pur- kauksien sieto), EFT (sähköisten transienttien sieto), ylijänniteaaltojen sieto, radiosäteily- häiriöiden sieto, radiosäteilyn emissiomittaus ym. 86 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus https://www.etteplan.com/fi/palvelumme/testaus-ja-testilaboratorio/akkreditoi- dut-emc-testauspalvelut https://www.etteplan.com/sites/default/files/inline-files/Etteplan-test-laborato- ry-brochure_5.pdf Sijainti: Mattilanniemi 6-8, Jyväskylä Omistaja: Etteplan WWW: https://www.etteplan.com/fi/palvelumme/testaus-ja-testilaboratorio English translation (optional) Eurofins Yleiskuvaus kokonaisuudesta Tuemme asiakkaitamme tuotteiden ja palvelujen elinkaaren kaikissa vaiheissa. Autamme tuotteiden kehityksessä, markkinoille viennissä sekä niiden ylläpidon aikana. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Saatavilla tarjouksen mukaan Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Rasitustestaus elinkaaren aikana Yleiskuvaus lyhyestiTestauksen asiantuntijapalvelut: Autamme asiakkaitamme jo tuotekehitysvaiheessa ja yhdessä selvitämme, millaisia rasi- tuksia tuote joutuu kokemaan elinkaarensa aikana: − Ympäristöolosuhderasitusten määrittely − Testausvaatimusten määrittely − Testausohjelmien suunnittelu − Testiympäristön suunnittelu ja kiinnitysten suunnittelu − Tuotteen mekaniikkasuunnittelun tuki − Ympäristötestaus Tuotteeseen kohdistuu sen toimintaympäristössä sekä kuljetuksen ja varastoinnin aikana ilmastollisia sekä mekaanisia rasituksia. Niiden vaikutuksia tuotteeseen ja sen pakkauk- seen voidaan arvioida erilaisilla lämpö-, kosteus- ja korroosiotesteillä sekä tärinä- ja iskutesteillä. 87 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Tärinä- ja iskutestaus: https://www.eurofins.fi/expertservices/palvelut/testaus-ja-tarkastus/ elektroniikka/taerinae-ja-iskutestaus/ Ympäristötestaus: https://www.eurofins.fi/expertservices/palvelut/testaus-ja-tarkastus/ elektroniikka/ympaeristoetestaus/ Sijainti: Suomessa Espoo, Vihti, Salo, Oulu ja Tampere Olosuhdetestaus Yleiskuvaus lyhyesti Teemme olosuhdetestauksia Vihdissä Vakolan toimipisteessä yli 30 vuoden kokemuksella. Kaikkien tilojen ilmasto-olot ovat säädettävissä ja testiohjelma suunnitellaan asiakkaan tarpeen mukaiseksi. Tiloissa on ajanmukaiset tiedonkeruulaitteet, joilla lämpötiloja voi- daan mitata ilmasta, nesteistä ja rakenteista. Myös sähköisten suureiden sekä nesteiden ja ilman paineiden ja virtausten mittaus on mahdollista. Tulokset tallennetaan haluttuun muotoon. Testauttaja voi käyttää myös omia mittauslaitteitaan. Lisätietoja: https://www.eurofins.fi/expertservices/palvelut/testaus-ja-tarkastus/ liikennevaelineet-ja-koneet/olosuhdetestaus/ Teknisempi kuvaus Pakkashalli − Pakkashalli voidaan jäähdyttää -40 C-asteeseen. Kylmätestien lisäksi hallissa tehdään kuumatestejä. Tällöin hallin lämpötilaa voidaan korottaa aina +55 C-asteeseen. Lisäksi hallin ilmankosteutta voidaan säätää. − Pakkashallin pituus on 14,2 m (16,0 m), leveys 5,5 m ja korkeus 5,1 m. Oviaukon koko on 4,7 x 4,7 metriä, joten halliin mahtuu suurikin kone. − Pakkashallissa tehdään muun muassa koneiden toimintakokeita kylmässä ja kuumassa, kylmäkäynnistyskokeita, lämmitys- ja jäähdytyslaitekokeita, elin- tarvikeautojen k-arvon määrityksiä ja jäähdytystehon mittauksia. Kylmähuone − Pieniä koneita ja koneen osia testataan kylmähuoneessa. Kylmähuoneen lämpötila voi olla -40... ± 0 ºC. Huoneen pituus on 2,8 m, leveys 1,9 m ja kor- keus 2,4 m. Oviaukon koko on 0,9 m x 2,0 m. Sijainti: Vakolantie 55, 03400 Vihti Palotestaushalli Yleiskuvaus lyhyesti Testaustoiminnan mahdollistaa käytössämme oleva palotestihalli Espoon Otaniemessä. 88 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Halli tarjoaa erinomaiset puitteet monimuotoisten palotapahtumien toteuttamiseen kont- rolloiduissa olosuhteissa. Palotapahtumien seuranta on mahdollista turvallisesti ja savutto- masti erillisestä mittaustilasta teknisten apu- ja mittalaitteiden välityksellä. Teknisempi kuvaus − Kokonaistilavuus noin 6 000 m3 − Korkeussäädettävä välikatto (maksimi noin 11,5 m) − Yli 100 kanavan tiedonkeruujärjestelmä − Vesimäärät jopa 1 500 l/min asti − Sähköä isoillekin pumppuyksiköille − Uudet sekä tehokkaat savukaasujen ja sammutusvesien puhdistuslaitteistot − Nykyaikaiset työturvallisuusratkaisut (työskentely mahdollista jopa 11,5 m korkealla) Lisätietoja: https://www.eurofins.fi/expertservices/palvelut/testaus-ja-tarkastus/ monipuolinen-testausympaeristoe/palotestaustilat/iso-palotestaushalli/ Sijainti: Kivimiehentie 4, 02150 Espoo Omistaja: Eurofins Expert Services Oy WWW: https://www.eurofins.fi/expertservices/ Feasib Yleiskuvaus kokonaisuudesta Feasib Analytics tarjoaa epäorgaanista metalli-, ravinne- ja anionianalytiikkaa sekä serti- fioitua näytteenottopalvelua. Kivinäytteiden esikäsittely ja rikastuksen vaahdotustestit kuuluvat myös repertuaariin. Feasib Analyticsin toimintaperiaate perustuu räätälöityihin tutkimuspalveluihin erilaisille maaperän, kaivannaisjätteiden ja kierrätysmateriaalien kineettisille testeille reaaliaikaisesti. Feasib Consulting puolestaan tarjoaa vaativia ympäristöjohtamisen konsultointipalveluita, sisältäen myös uusien teknologioiden teknis-taloudellista arviointia ja kehittämispalveluita mm. kaivosteollisuudelle sekä energia-, jätehuolto- ja julkiselle sektorille. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet On käytettävissä. Täysin asiakaskohtaisten sopimusten mukaan; täyden palvelun testeistä neliövuokriin. 89 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Feasib on mukana mm. Ylivieskan Battery Recycling Innovation Park ja sen kumppani- verkostossa sekä Centrian SAAROB – Sähköautojen akkujen robotisoitu purkaminen -hankkeessa. Teknisempi kuvaus Laboratoriossa on peruslaitteistot märkäkemialliseen epäorgaaniseen analytiikkaan ja run- saasti neliöitä erilaisille räätälöidyille laboratorio- ja pilot-mittakaavan testausvälineistöille. Tilat muokataan asiakasprojektille soveltuvaksi. Feasib tarjoaa lisäksi mahdollisuuden eri kokoluokkien testeihin (esim. vedenkäsittelyssä) Hituran kaivosalueella. Lisäksi tarjolla on erillisten sopimusten mukaan myös on-site-palveluja. Tietovarantoina Feasibilla on mm. erittäin kattava data-aineisto nikkelikaivoksen kaivan- naisjätealueen pitkäaikaiskäyttäytymisestä. Sijainti: Laboratorio: Kummuntie 8, 85560 Nivala Testausalueet: Hituran kaivosalue, 85560 Nivala Mahdollisuus myös paikallisiin palveluihin ja näytteenotto kattaa tarvittaessa koko Suomen. Omistaja: Feasib Oy WWW: https://feasib.com Geologian tutkimuskeskus (GTK) Yleiskuvaus kokonaisuudesta Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Tutkimuslaboratorio Espoossa on kansallinen tutki- musinfrastruktuuri, joka tuottaa geologian analyysi- ja asiantuntijapalveluita. Laboratorion päätoimintalinjat ovat isotooppigeologia ja sovellettu mineralogia. GTK:n keskeisin mineraali- ja kiertotalousalan tutkimusinfrastruktuuri on Outokummussa sijaitseva laboratoriokokonaisuus ja mineraaliprosessoinnin koetehdas GTK Mintec, joka kehittää uutta osaamista mineraalien jauhatus- ja rikastusprosesseihin sekä tuottaa tutki- muspalveluja teollisuuden tarpeisiin. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet GTK:n tutkimuslaboratorio on ulkopuolisten käytettävissä kaupallisten sopimusmallien mukaisesti sekä yhteisrahoitteisten projektien ja yhteistyöverkostojen puitteissa. Sopi- musmalli vieraileville tutkijoille on olemassa. 90 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 GTK Mintecin tutkimusinfrastruktuuri on ulkopuolisten käytettävissä sopimusten perus- teella. Laitteet ja infrastruktuuri vaativat kuitenkin osaavat ja perehtyneet käyttäjät, joten pääasiassa laitteita käyttävät GTK:n tutkijat ja muu henkilökunta myös asiakasprojekteissa. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt GTK:n tutkimusinfrastruktuurit ovat osa FIRI-RAMI infrastruktuuria ja Circular Raw Materials Hubia. GTK:n tutkimuslaboratorion sisällä toimii Suomen geotieteiden tutkimuslaboratorio (SGL), johon kuuluvat kotimaiset geotieteitä opettavat yliopistot. GTK Mintec kuuluu lisäksi Outokumpu Sustainable Mining Solutions – Business Hub -yhteistyöverkostoon. Kumppanuuksia ja yhteistyösopimuksia on myös useiden alan yritysten kanssa. Tutkimuslaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti GTK:n Tutkimuslaboratorio käsittää useita laboratorioyksiköitä, jotka ovat keskittyneet geologian analyysi- ja asiantuntijapalveluihin. Laboratorion työntekijöillä on kansainväli- sesti korkeatasoista geologisten materiaalien analysointi- ja tutkimusosaamista. Toimialalle olennaisen menetelmäkehityksen perustana ovat asiakkaiden ja yhteistyö- kumppaneiden tarpeet. Tutkimuslaboratorion asiantuntemusta hyödynnetään yhteis- työhankkeissa, GTK:n omissa tutkimusprojekteissa ja ulkopuolisten asiakkaiden toimeksiannoissa. Ulkopuolisia asiakasryhmiä ovat malminetsintäyhtiöt, kaivannais- ja jatkojalostusteolli- suus, energiateollisuus, rakentaminen, konsulttiyritykset, vesihuolto, yliopistot ja muut tutkimuslaitokset. Teknisempi kuvaus Tutkimuslaboratorio sisältää kattavan valikoiman menetelmiä mineraalisten materiaalien analysointiin, kuten: − Röntgenlaitteistot ja -laboratoriot: − röntgendiffraktio (XRD) kiteisten faasien identifiointiin − röntgenfluoresenssi (XRF) kemialliseen analytiikkaan − röntgentomografia (XCT) 3D-kuvantamiseen − micro-XRF alkuainejakaumakartoitukseen − Elektronioptiset tutkimuslaitteistot ja –laboratoriot − alkuaineanalysaattoreihin (EDS) yhdistetyt pyyhkäisyelektroni mikroskoopit (LV-SEM ja FE-SEM) näytteiden faasikoostumuksen analysointiin ja kuvantamiseen − Isotooppigeokemian tutkimuslaitteistot ja -laboratoriot − laser-herätteinen massaspektrometri (SC-ICPM-MS) hivenalkuaine- ja U-Pb-isotooppianalytiikkaan kiinteistä näytemateriaaleista ja liuoksista 91 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − laser-herätteinen massaspektometri (MC-ICPMS) isotooppianalytiikkaan kiinteistä näytemateriaaleista ja liuoksista − CRDS-laitteisto vesinäytteiden stabiili-isotooppien analytiikkaan − Näytteiden esikäsittelytilat ja muut laboratoriot − murskaus, jauhatus ja selektiivinen fragmentointi − magneettinen ja raskasnesteseparointilaboratorio − tekniset fasiliteetit näytepreparaattien valmistukseen − mikroskopointilaboratorio − fluidisulkeumalaboratorio − 3D-printtauslaboratorio − puhdaslaboratoriotilat kromatografiaan Sijainti: Espoo, Otaniemi, Circular Raw Materials Hub GTK Mintec Yleiskuvaus lyhyesti GTK Mintec käsittää tutkimusinfrastruktuurin, jossa koko mineraaliesiintymän tai kiertotalousma- teriaalin hyödyntämiseen tarvittava rikastusprosessi pystytään testaamaan tutkimusongelman edellyttämässä mittakaavassa. Viime vuosina mm. erilaiset akkumineraalien rikastustutkimukset ja koeajot tutkimusprojekteissa ja suorissa asiakastoimeksiannoissa ovat olleet hyvin yleisiä. GTK Mintec sisältää: − Prosessimineralogian laboratorio, jossa pystytään tutkimaan myös epäorgaanisia kiertotalouden materiaaleja − Rikastustekniikan laboratorio, jossa tehdään rikastustutkimuksia bench-scale mittakaavassa − Minipilot, jota käytetään jatkuvatoimiseen prosessikehitykseen pienille materiaalierille − Koetehdas, jossa pystytään tekemään jatkuvatoimisia koeajoja jopa tuhansien tonnien materiaalierille sekä tuottamaan tarvittavat lopputuotteet esim. feasibility-tutkimuksissa − Kemian analytiikkapalvelut alihankintana ostettuna. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää pääpiirteissään: − Mineralogisen tutkimuksen laitteet ja tilat (näytteenvalmistus, XRD, Raman mikroskooppi), pyyhkäisyelektronimikroskoopit (SEM, FE-SEM) ohjelmistoi- neen (MLA, QEMSCAN, Amics) − Laboratoriomittakaavan rikastustutkimuksen laitteet ja tilat (murskaamot, jauhatuksen, yksikköprosessit ym.) − Jatkuvatoimisen minipilot-laitteiston 92 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Yksikköprosessien laitteet ja tilat koetehtaalla sisältäen mm. murskauksen (n. 40 t/h), jauhatuksen, luokituksen, painovoimaerotuksen laitteet, raskasväli- aine-erotuksen, magneettierotuksen, vaahdotuksen ja vedenpoiston. − Kokonaisprosessin testaamiseen liittyvät laitteet ja tilat koetehtaassa sisäl- täen edellä mainittujen lisäksi mm. prosessiautomaatiojärjestelmän ja rikastus hiekka-altaat läjitystä sekä vedenkierrätystä varten. − Kemian analytiikan laitteet ja tilat sisältäen mm. Fire-assay, XRF, ICP-OES, C/S ja epäorgaanisen märkäkemian menetelmät Tutkimusinfrastruktuuri mahdollistaa kotimaiset ja kansainväliset tutkimusprojektit sekä suorat asiakastoimeksiannot (kaivannais-, metalli-, kemian-, energia- ja kiertotalousteolli- suuden aloilta). Koetehdas mahdollistaa yhteistyön myös laite- ja teknologiakehityksessä alan yhtiöiden kanssa. Sijainti: Tutkijankatu 1, Outokumpu Omistaja: Geologian tutkimuskeskus GTK WWW: https://www.gtk.fi/tutkimusinfrastruktuuri/tutkimuslaboratorio/ https://www.gtk.fi/tutkimusinfrastruktuuri/ outokummun-koetehdas-ja-laboratoriot-gtk-mintec/ Jyväskylän yliopisto Yleiskuvaus kokonaisuudesta Jyväskylän yliopiston kiertotalouden tutkimusinfrastruktuuri koostuu kansainvälisesti korkealaatuisesta rakenne- ja alkuaineanalytiikkakannasta sekä synteesi- ja talteenotto- laboratorioista. Suuremman mittaluokan koetoimintaa varten on myös kattavat talteen- ottolaitteistot sisältävä hydrometallurginen bench scale-laitteistokokonaisuus. Tutkimus- infrastruktuuri palvelee sekä perustutkimusta, soveltavaa tutkimusta että yritysyhteistyötä ja tilausanalyysipalvelutoimintaa. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Ulkopuolisten toimijoiden kanssa voidaan tehdä yhteistyöhankkeita tai toteuttaa tilaus- analytiikkaa tai -tutkimusta. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää hydrometallurgisen bench scale -laitteiston, joka mahdol- listaa erilaisten hydrometallurgisten kierrätysratkaisujen tutkimisen perinteistä laborato- riota suuremmassa mittakaavassa: − Liuotus/saostusreaktorit, Lamella-selkeyttimet, suotopuristimet, neste-neste- uuttolaitteistot, elektrolyysi, ioninvaihto 93 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Soveltuu bench scale-tutkimukseen, maksimitilavuus reaktoreissa: 5 L Lisäksi tutkimusinfrastruktuuri sisältää seuraavat analytiikkalaitteistot: − ICP-OES (2), ICP-MS, GFAAS, AAS, PXRD, SEM-EDXRF, HIM: kvantitatiiviseen analytiikkaan ja kuvantamiseen − Kansainvälisesti ainutlaatuiset yksikide- ja NMR -laitteistot, kattavat massa- spektrometria ja termogravimetrialaitteistot rakennetutkimukseen Sijainti: Jyväskylä Omistaja: Jyväskylän yliopisto WWW: https://www.jyu.fi/science/en/chemistry/research/infrastructure Lapin AMK:n tutkimusinfrastruktuuri Yleiskuvaus kokonaisuudesta Lapin AMK:n tutkimusinfrastruktuuri kattaa useita laboratoriokokonaisuuksia, joista akku- klusterin teemojen kannalta keskeisimpinä elektroniikka- ja materiaalilaboratorio ELMA sekä sähkölaboratorio Kosmos. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Mahdollisuus ostaa palveluja sekä vuokrata tiloja ja laitteita käyttöön sopimusten mukaan. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yhteiskehittämistä tiloissa tehdään asiakkaiden kanssa erilaisten TKI-hankkeiden kautta. Elektroniikka- ja materiaalilaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti ELMA-laboratorio tarjoaa yrityksille, opiskelijoille ja tutkimusryhmille monipuoliset tes- taus- ja analysointipalvelut. Laboratoriossamme on nykyaikaiset ja osiltaan ainutlaatuiset laiteresurssit testauksen ja analysoinnin eri osa-alueille. Laboratorio on keskittynyt elekt- roniikan komponenttien ja moduulien, sekä materiaalien (mm. teräs ja komposiittimateri- aalit) testaamiseen, analysointiin ja tutkimukseen. Teknisempi kuvaus Palvelut: − Karakterisointi: ESD (HBM, MM), impedanssimittaukset ja -analyysit, kovuusmittaukset. − Olosuhdetestaus: suolasumu, kosteus, lämpötila. − Materiaalitestaus: materiaalin koestus, instr. iskuvasara, muovattavuus. 94 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Näytteen valmistus: hieen valmistus (kuuma- ja kylmävalu), komponenttien aukaisu (mekaaninen ja kemiallinen), näytteen leikkaus. − Mikroskopia: röntgen (2D ja uCT), FE-SEM ja EDS, materiaali- ja stereo- mikroskoopit, emissiomikroskooppi ja SIMS, NDT menetelmät. Laiteresurssit: − ESD/Latch up: ESD/Latch-up-testeri Thermo Keytek Zapmaster Mk.2, ESD-simulaattori EMC Partner ESD 3000, Punnusanturit 2 kpl, Rengasanturi. − ESD: Ionisaattori Simco Aerostat PC, Kentänvoimakkuusmittari Wolf- gang Warmbier EFM 022, Varausanalysaattori Monroe 288, Nopea kentänvoimakkuus mittari Trek 400, ESD-ranneke- ja jalkinetesteri Armeka A-750, ESD-maadoitusmittarisarja Megger BMM2000-ESD-KIT/R. − Mikroskoopit yms.: Stereomikroskooppi Leica MZ 16 Plan Apo, Mikroskoop- pikamera Deltapix Infinity X, Mikroskooppikamera Olympus ColorView IIIu, Röntgen Phoenix x-ray Nanome|x + CT, Emissiomikroskooppi, Hamamatsu Phemos-1000, Kemiallinen mikroskooppi Millbrook MiniSIMS. − Virta/signaalilähteet: Modulaarinen DC-power Agilent N6700A, 14-bit funkti- ogeneraattori/ARB Agilent 33220A, 6 GHz vektorisignaaligeneraattori Rohde & Schwarz SMU200A, 40 GHz signaaligeneraattori Anritsu MG3694B. − Mittarit: Elektrometri Keithley 6514, Nanovoltti/mikro-ohmimittari Agilent 34420A, Kosteus-lämpötilaloggeri, Testo 175 TH-2, Kosteus-lämpötilamittari Vaisala HM70, PCI-skooppikortti National Instruments PCI-4070, PCI Express DAQ-kortti National Instruments PCIe-6259, Oskilloskooppi Tektronix 7704B, Impedanssi/materiaalianalysaattori Agilent E4991A, Vektorispektrianalysaat- tori Agilent E4446A, Antennimittari Promax Prolink 4C. − Olosuhdetestauslaitteet: Olosuhdekaappi Espec EGNX12-6CWL, Lämpötila- pakotuslaitteisto Thermonics-2500E. − Komponenttien aukaisu: Komponenttien aukaisulaite Ultra Tec ASAP-1. − Näytteen valmistuslaitteisto: Hionta-, hiertämis- ja kiillotuslaitteisto Labo- pol 6, Vakuumimuovituslaitteisto Epovac, Kuuma- ja kylmävalutarvikkeet. − Tietokonelaitteet ja ohjelmistot: GPIB-Ethernet -muunnin Agilent E5810A, GPIB-Ethernet -muunnin National Instruments GPIB-ENET/100, Ohjelmointi- ympäristö National Instruments Labview 7.1, Ohjelmointiympäristö Agilent VEE 7.0 pro, Mittari"kirjasto" Agilent IntuiLink, Testo Comfort Software Basic PC, MI70 Link Interface Software PC, UPS APC BACK-UPS RS 1500VA, Wireless Ethernet Adapter ZyXEL ZyAIR G-405. − Muut: Vahvistimet ja vaimentimet, Kaapelit, kHz/MHz-mittauskortteja ( PCI-express) ja USB2.0, Esivahvistin, jännite- & kapasitanssijako 40 GHz, Säädettävä alipäästösuodin 0.40 GHz. 95 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 https://www.lapinamk.fi/fi/Yrityksille-ja-yhteisoille/Kehittamisymparistot/ Elektroniikka--ja-materiaalilaboratorio-ELMA Sijainti: Tietokatu 1, Kemi Sähkölaboratoriot Kosmos Yleiskuvaus lyhyesti Opetusta, laboratoriopalveluita ja henkilöstön kurssitusta. Kosmos-talon laboratorioita on kahdeksan: sähkövoimatekniikan laboratorio, kiinteistösähköistyksen laboratorio, vesipro- sessi/automaatiotekniikan laboratorio, energiatekniikan laboratorio, ohjaustekniikan labo- ratorio, koneautomaation laboratorio, elektroniikan laboratorio, Cads-suunnittelulaborato- riot. Laboratoriot fasiliteetteineen ovat myös yritysten käytössä ja valmiita mittaus- ja ana- lyysipalveluita tarjotaan myös ulkopuolisille. Teknisempi kuvaus − Sähkön tuotantolaitteistot: dieselgeneraattori 32 kVA, aurinkopaneelit teho 3,2 kW, ja tuulivoimasimulaattori. Laitteistoilla voidaan tutkia mm sähkön tuotantoon liittyviä ilmiöitä kuten aurinkosähkön vuosivaihtelua alueella, tuotetun sähkön verkkovaikutuksia ja verkkohäiriöitä, varavoimakäyttöjä. − Sähkösiirto ja jakelu: 110kV demokenttä, 10kV kojeisto, muuntajat, ilmalinja 20kV, generaattori-, moottori- ja muuntajalähdöt sekä MicroScada -sähkö- laitosautomaatio. Laitteistolla voidaan opiskella mm uusinta sähkön jakelu- tekniikkaa, demonstroida verkon vika- ja jälleenkytkentätilanteita, varavoi- malakäyttötilanteita, nykyaikaisten sähköverkon suojausreleiden toimin- taa ja sähkölaitosautomaatiota. Järjestelmään voidaan liittää myös AC800M automaatiojärjestelmä. − Saarekekonvertteri, joka mahdollistaa useita eri käyttövariaatioita mm. saarekekäytön ( kun vikatilanne, jossa valtakunnan verkko on jännitteetön) ja syötön valtakunnan verkkoon − Sähköauton latausasema: Laitteistolla voidaan opiskella ja tutkia sähkö auton latausverkoston vaatimuksia, latauksen vaikutuksia verkkoon, toimintaa häiriötilanteissa. − Mittalaitteistot ja verkkohäiriöanalysaattorit, suojareleiden kojeistuslaitteisto mahdollistavat opiskelijoiden opiskelun sähkötekniikan uusimmilla mittaus- laitteistoilla, tutkimus-, testaus- ja vianhaun yhteistyökumppaneiden kanssa jatkokehitys- ja koulutustoiminnassa. − Älykäs moottorikeskus MNS iS mahdollistaa Simocode, UMC- ja MNSiS- ohjaukset joko suorina ohjauksina tai väyläohjattuina eri moottorilähdöille. Moottoreita voidaan ohjata Siemens S7 logiikan tai ABB:n AC800M -automaa- tiojärjestelmän väyläohjausten avulla 96 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Kiinteistösähköistyksen laboratorio: Kuitutekniikan oppimisympäristö nyky- aikaisella varustetasolla mahdollistaa kuituhitsausliitosten teon ja kuitusig- naalin mittauksen ja analysoinnin. Omakotitalon, paritalon ja yleiskaapeloin- nin oppimisympäristöt, sähköasennusten käyttöönottomittaukset ja vianhaut − Älykkäät valaistusjärjestelmät: Valopään Led -valaistus, valaistustekniikan laitteisto. − KNX-kiinteistöautomaation oppimisympäristö, Ouman-järjestelmä, WAGO- ja Bechoff –järjestelmät kiinteistöjen väyläohjaukseen. − Ohjaustekniikan laboratorio: väylätekniikan oppimisympäristöt, Beckhoff - järjestelmä ja servo-ohjaus, Siemens S7 + TIA-porttaali -järjestelmä, teollisuu- den taajuusmuuttajakäytöt, moottoriohjaukset, Alpha Mitsubishi-logiikka. − Cads-suunnittelulaboratorio: Cadsin koulutus, verkko-opetuspaketit − Automaatiotekniikan laboratorio: vesiprosessin ohjaus S7- ja metsoDNA-jär- jestelmällä. Sähkömoottoreiden kunnossapitoon liittyen linjauslaitteistot − Energiatekniikan laboratorio: Aurinkosähkön pientuotanto, tuulivoimala (pientuotanto), uusiutuvat energiat; tehokkuus eri energiatuonnoilla (hake-, öljy-, sähkö) − Etävalvomo: ABB AC800M automaatiojärjestelmä ja kaivossimulaattorin oppimisympäristö ja MetsoDNA Loue biokaasulaitoksen etämonitorointi − Koneautomaatio: Feston hydrauliikka- ja pneumattiikkalaitteistot. https://www.lapinamk.fi/fi/Yrityksille-ja-yhteisoille/Kehittamisymparistot/ Sahkolaboratoriot-Kosmos Sijainti: Tietokatu 1, Kemi Omistaja: Lapin AMK WWW: www.ardico.fi https://www.lapinamk.fi/fi/Yrityksille-ja-yhteisoille/Kehittamisymparistot LUT-yliopisto School of Engineering Science Yleiskuvaus kokonaisuudesta LUT-yliopiston School of Engineering Sciencen akkumateriaalitutkimuksesta vastaavat Erotustekniikan osasto ja Fysiikan laitos. Erotustekniikan osastolla tutkimus keskittyy pääasiassa akkumetallien erotusteknologioiden (esim. neste-nesteuutto, ioninvaihto, kalvoerotus, suodatus, kiteytys) tutkimiseen. Fysiikan laitoksella tutkimus keskittyy akku- jen materiaalikehitykseen. 97 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Näillä yksiköillä on käytössä tilat ja laitteistot lähes kaikkiin akkumetallien jalostuksen arvoketjuun liittyviin yksikköoperaatioihin. Laitteistojen mittakaavat vaihtelevat koeputki- mittakaavasta jatkuvatoimisiin kuutiokonttimittakaavan erotuslaitteistoihin. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet LUT-yliopiston School of Engineering Sciencen tutkimusinfrastruktuuri on ulkopuolisten käytettävissä sopimuksen mukaan. Käyttöehdot määritellään tapauskohtaisesti ja sopi- muksia voidaan tehdä joko kertaluonteisesti yhdelle projektille tai pidempiaikaisina puitesopimuksina. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yhteiskäyttösopimukset yritysten kanssa tehdään tyypillisemmin tapauskohtaisesti. Yri- tykset vuokraavat tyypillisesti laiteaikaa (joko yliopiston tiloissa tai siirtävät laitteen tes- tauspaikalle) tai suoraan palvelua omiin tarpeisiinsa. Organisaatiolla on strategista infra- struktuuriyhteistyötä 2-5 akkuarvoketjussa mukana olevan yrityksen kanssa. Tämä tarkoit- taa pääasiassa yhteisten tutkimusprojektien kautta tapahtuvaa tutkimusinfrastruktuurien yhteiskäyttöä. Teknisempi kuvaus Kaikkiaan LUT-yliopiston fyysinen tutkimusinfrastruktuuri kattaa 2 800 m2:n pilot- ja labo- ratoriotilat. Tilat sijaitsevat LUT-yliopiston Lappeenrannan kampuksen 2. rakennuksessa, sekä uudessa Mikkelin kampuksen rakennuksessa. Tiloissa on yli 350 tutkimuslaitetta, joista suurin osa soveltuu tavalla tai toisella akkumateriaalien tutkimukseen. Tilat ja lait- teistot yhdessä mahdollistavat yhteistyön tutkijoiden, yritysten ja opiskelijoiden kesken. Infrastruktuuri mahdollistaa kaikenlaiset T&K-hankkeet tilaustutkimustestauksista julki- siin tutkimushankkeisiin. Myös mittausten skaala voi vaihdella asiakkaan tai tutkimus- hankkeen tarpeista riippuen koeputkimittakaavasta aina kuutiokonttimittakaavan pilot- demonstrointeihin. Kaikki LUT-yliopiston mittaus- ja analyysilaitteet on esitelty tarkemmin osoitteessa https://infra.lut.fi/equipment/. Huomionarvoista on esimerkiksi erittäin laa- ja-alainen ja korkealaatuinen kemiantekniikan analyysilaitekanta. Sijainti: Lappeenranta, Mikkeli Omistaja: LUT-yliopisto WWW: https://infra.lut.fi/equipment/ LUT School of Energy Systems Yleiskuvaus kokonaisuudesta LUT-yliopiston School of Energy Systems -tutkimusinfrastruktuurit sisältävät erilaisia suun- nittelu-, mallinnus- ja testausympäristöjä energiajärjestelmien, älykkäiden sähköverkkojen sekä sähköisten ja hybridivoimalinjojen aihepiireistä. 98 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Sopimuksen mukaan. Käyttöehdot määritellään tapauskohtaisesti ja sopimuksia voidaan tehdä joko kertaluonteisesti yhdelle projektille tai pidempiaikaisina puitesopimuksina. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yhteiskäyttösopimukset yritysten kanssa tapauskohtaisesti. Vuokrattavissa joko laiteaikaa tai palvelua. Yhteisten tutkimusprojektien kautta tapahtuvaa tutkimusinfrastruktuurien yhteiskäyttöä käynnissä akkuarvoketjussa toimivien yritysten kanssa. Yleiskuvaus lyhyesti LUT-yliopiston School of Energy Systems tutkimus painottuu energiajärjestelmien mal- linnukseen, älykkäisiin sähköverkkoihin sekä liikkuvien työkoneiden sähköistykseen. LUT yliopistolla on pitkäaikainen kokemus sekä tarvittavat ohjelmistot energiajärjestelmien mallinnukseen. Ajallisesti vaihtuvat energialähteet ja energiavarastot ovat keskeinen osa näitä malleja. Sähköisten ja hybridivoimalinjojen suunnitteluun LUT-yliopistolla on katta- vat simulointi-, emulointi- ja testausvalmiudet 2 MW:n teholuokkaan asti. Sähkövoimako- neissa tutkimus on suuntautunut etenkin suurnopeuskoneisiin. Teollisten yhteistyökump- panien kanssa tehoelektroniikan ja sähkökoneiden testausvalmiudet ovat aina 12 MW(AC) ja 24 MW(DC) asti. Lisäksi verkostomme mahdollistaa EMC ja olosuhdetestaukset (esim. tärinä, kosteus, suola). Akkuja voidaan testata myös osana älykkäitä sähköverkkoja. Teknisempi kuvaus Energiajärjestelmien mallinnus LUT-yliopiston energiajärjestelmämallinnuksessa käytetään pääasiassa yliopistossa kehi- tettyä LUT Energy System Transition Model -ohjelmistoa, johon voidaan liittää kiinteitä energiavarastoja sekä täyssähköisiä ja pistokehybridikulkuneuvoja (henkilö-, paketti-, kuorma- ja linja-autot. Ohjelmisto on kuvattu tarkemmin esim. seuraavissa julkaisuissa: https://doi.org/10.1016/j.futures.2020.102644 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261920316639 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544221007167 Fusion Grid off-grid sähköverkon testausympäristö LUT:n laboratoriossa ja pilot-järjes- telmä Namibiassa: − 2.88 kWp aurinkovoimalaitos (talvella syöttö virtalähteestä, auringonpaisteen emuloinnilla) − 8 kWh LiFePO4 akusto (2x 4 kWh FreedomWon Lite, sis. BMS, 48 V) − 48/5000 VE EasySolar MPPT-Invertteri 5 kW AC outputilla − Kuormina keittolevy, jääkaappi, kännykän lataus, ja muita kulutuskojeita − Energiamittarointi, kuormien ohjaus, järjestelmän etämonitorointi ja hallinta − On-line close-to-real-time datan siirto kentältä ja labrasta GC tietokantaan 99 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 LUT:in sähkövoimakoneiden testausympäristö: − Suurnopeuskoneiden testaus − Maksimiteho 2 MW − Pyörimisnopeus 20.000 rpm − Konvertteriteholähde sinisuodatuksella 2.6 kA − Kuorma vaihdelaatikolla 2 MW − Betoniseinillä suojattu testaustila − Standardien mukaiset testaukset − Energiatehokkuusluokitukset − DOL- ja konvertterikäyttöiset koneet − Suorituskyky − Tehoelektroniikan ja voimalinjojen energiatehokkuus − IEC 61800-9-2 − Input-output menetelmä − Kalorimetrinen menetelmä − Sähkökonekuormia tehoelektroniikan ja akkujen testaukseen 315 kW Hybridivoimalinjojen suunnitteluympäristö: − Suunnittelu koostuu kolmesta osasta: − Komponenttien karkea mitoitus kuormaprofiilien mukaan − Komponenttien dynaaminen simulointi mukaan lukien sähköverkko ja mekaaniset komponentit, Simulink SimScape -ohjelmisto − Komponenttimallien korvaaminen emulaattor(e)illa. Voidaan käyttää esim. AC-verkkoa laivaympäristössä tai DC-verkkoa sähkötyökoneille. − Hybridibussialusta CAMBUS − Sarjahybridi, jossa rinnakkaishybridimahdollisuus − 36 kWh LTO-akku − Voidaan käyttää liikenteessä esim. optimointeihin tai säätöjen kehittelyyn − Käytetään myös energiavarastona laboratorioemulaattoreiden osana Sijainti: Lappeenranta, Lahti, Namibia, Oniipa, Revon-C alue Omistajat: LUT-yliopisto, School of Energy Systems Fusion Grid Namibian pilotti: LUT-yliopisto, yhdessä Aalto-yliopiston kanssa WWW: https://www.lut.fi/web/en/school-of-energy-systems 100 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Metropolian tutkimusinfrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet On mahdollista sopimuksen mukaan Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Metropolian Myyrmäen kampus Yleiskuvaus lyhyesti Metropolian Leiritien kampukselle rakennetussa olosuhdekammiossa on mahdollista mitata lämpötilakontrolloidussa tilassa kokonaista ajoneuvoa sekä ajoneuvojen osakoko- naisuuksia. Kylmälaboratoriomme ei ole rajoittunut pelkästään ajoneuvopuolen tutkimuk- seen ja olemme toimineet palveluntarjoajana myös muille aloille, joissa vaaditaan testa- usta erityisesti kylmäolosuhteissa. Teknisempi kuvaus Kylmälaboratorion yhteydessä on Rototestin valmistama nelivetonapadynamometri joka on erityisesti suunniteltu ajoneuvoteollisuuden sykliseen testaukseen eri lämpötiloissa. Tutkimusinfrastruktuurin tehostamiseksi Metropolia on budjetoinut vuodelle 2022 akku- emulaattorin/syklerin hankinnan kylmälaboratorion yhteyteen. Tämän avulla kykenemme simuloimaan sähköajoneuvoille akustoa sekä kuormittamaan syklisesti akkumoduleita sekä akustoja. Kylmälaboratorio : − -46C -> +60C Napadynamometrit: − Rototest Energy 230-CP 4WD − Käyttölämpötila-alue: -31C -> 40C − Teho 2WD: 230kW/120kW (hetkellinen/jatkuva) − Teho 4WD: 450kW/240kW (hetkellinen/jatkuva) − Vääntömomentti 2WD: 2800Nm − Vääntömomentti 4WD: 5600Nm − Max 1/min: 2500 Projektoitu akkuemulaattori: − Maksimiteho: 300kW − Maksimijännite: 1000V 101 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Sijainti: Leiritie 1, Vantaa Metropolia Workshop Espoon Koskelossa Yleiskuvaus lyhyesti Metropolia Workshop on ainutlaatuinen ja joustava projektityötila auto- ja kuljetusteknii- kan tuotekehitysprojekteille. Tiloissamme voidaan toteuttaa tuotekehitysprojekteja osaa- van henkilöstömme ja opiskelijoidemme voimin pienistä kokeiluista aina massiivisiin rakennusprojekteihin. Metropolia Workshop toimii myös tukikohtana automaattisten ajoneuvojen, kuten robotti- bussien, tieliikennekokeiluja varten, ja henkilöstölle onkin kertynyt kansainvälisestikin mitattuna ainutlaatuinen tietotaitopohja automaattisen liikenteen soveltamista avoimessa tieliikenteessä. Ketteräksi ja joustavaksi viritetty työpajaorganisaatio kykenee vastaamaan yritysten ja pro- jektien tuotekehitys- ja kokeiluhaasteisiin hyvin nopeallakin aikataululla ja Metropolia Ammattikorkeakoulun laaja opintotarjonta takaa tehokkaita opinnollistamismahdollisuuk- sia osana tuotekehitystyötä, mikäli asiakas niin haluaa. Teknisempi kuvaus Erityisenä vahvuutena Metropolia Workshopissa on erilaisten ajoneuvojen − sähköisten voimalinjojen ja akkupakettien rakentaminen − hybridisaatio − täyssähköistäminen - esimerkiksi tiivis yhteistyö BRP Finlandin kanssa, sähkö- ja hybridimönkijät, harveri-hybridisaatio, sekä Nuuskija 2 -projektin hybridisaatio − prototyyppien ja mallien valmistaminen https://www.metropolia.fi/fi/asiakastyot-ja-palvelut/ auto-ja-kuljetustekniikan-tuotekehityspalvelut Sijainti: Koskelon teollisuusalue, Espoo Omistaja: Metropolia WWW: https://www.metropolia.fi/fi/tutkimus-kehitys-ja-innovaatiot Metso Outotecin tutkimuskeskus Yleiskuvaus kokonaisuudesta Metso Outotecin tutkimuskeskus Porissa on koko kaivos- ja metalliteollisuuden arvoketjun alueella toimiva asiantuntija- ja tutkimusorganisaatio, jolla on erikoistuneet henkilöstö- ja 102 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 laboratoriokyvykkyydet hydrometallurgian, pyrometallurgian, materiaalitutkimuksen ja rikastusteknologian eri alueille. Tutkimuskeskuksella on yllä kuvatun alueen tutkimus- ja koetoimintaa tukevat analytiikan laboratoriot ja laitteistot. Laboratoriomittakaavan lisäksi tutkimuskeskuksella on kattavat mahdollisuudet koetehdasmittakaavan koetoimintaan pyro- ja hydrometallurgian teknologia-alueilla. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Laitteistot eivät ole ulkopuolisten käytettävissä. Metso Outotec myy tutkimuspalveluja asiakkailleen edistääkseen yhteistyötä heidän kanssaan. Muutoin laitteistot ja palvelut ovat Metso Outotecin oman tutkimus- ja kehitystoiminnan käytössä. Teknisempi kuvaus Tutkimuskeskuksessa on mahdollista tutkia prosessiteknologian yksikköprosesseja ja kemi- allisia reaktioita niissä. Tutkimuskeskuksessa on kattavat menetelmät materiaalien karakte- risointia varten sisältäen esimerkiksi kemiallisen koostumuksen (esimerkiksi ICP-OES/MS, XRF, IC), rakenteen (XRD, SEM EDS/WDS) sekä partikkeli- ja alkuainejakauman analyysin. Mineraalien prosessointiin löytyy menetelmiä ja laitteita jauhatuksesta erilaisiin rikastus- ja erotusprosesseihin (mm. vaahdotus, fysikaalinen erotus ja magneetti- ja painovoima- erottelu) ja prosessisuunnitteluun. Mineraalien rikastusprosesseja voidaan kehittää sekä panos- että locked cycle kokein. Lisäksi monien rikastukseen liittyvien yksikköproses- sien testaamista ja kehittämistä voidaan toteuttaa myös suuremmassa mittakaavassa koetehdasympäristössä. Tutkimuskeskuksesta löytyy myös mahdollisuudet laboratorio-, pöytäpilot- ja koetehdas- mittakaavan koetoimintaan pyro- ja hydrometallurgian teknologia-alueilla. Keskeisimpiä prosessikehityksessä käytettäviä menetelmiä ja laitteita ovat seuraavat: Pyrometallurgin tutkimuksen tavoitteena on suunnitella ja mitoittaa uusia ja olemassa ole- via prosesseja ja laitteita, sekä arvioida uusien raaka-aineiden vaikutuksia prosessiin ja lait- teisiin. Tyypillisiä tutkimuskeskuksessa käytettäviä yksikköprosesseja ja laitteita ovat: − Pyrometallurgiset prosessisysteemit − Kuivaus ja esilämmitys − Induktio-, kammio- ja putkiuunit − Leijupetiuuni − Pelletointi, sintteröinti ja rumpu-uuni prosessit − Valokaariuunit (AC & DC) − Liekkusulatus ja konvertointi − Märkä granulointi 103 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Hydrometallurgisen tutkimuksen tavoitteena on kehittää prosessikonsepteja ja -laitteita suunnittelun ja laitemitoituksen perusteeksi ja testata uusia innovaatioita. Koetoimin- taa on mahdollista suorittaa panos- ja jatkuvatoimisesti ympärivuorokautisesti. Tyypillisiä tutkimuskeskuksessa käytettäviä yksikköprosesseja ja -laitteita ovat: − Monipuoliset laitteet ja laboratoriot, joihin kuuluu kaikki perusyksiköt, joita tarvitaan hydrometallurgisiin ratkaisuihin (mm. paine ja atmosfäääriset liuotus- ja saostusreaktorit, neste-neste uutot, neste-kiintoaine-erotukset, haihdutukset ja kiteytykset) − Kemikaalien käsittely- ja annostelusysteemit − Prosessiautomaatio (Proscon) Tutkimuskeskusta löytyy osaaminen ja laitteisto myös teollisen vesienkäsittelyteknolo- gioiden testaamiseen ja validifiointiin, virtausdynamiikan testauslaboratorio, prosessi- simulointi ja materiaalitutkimus. Sijainti: Pori, Kupariteollisuuspuisto Omistaja: Metso Outotec WWW: www.mogroup.com Oulun Ammattikorkeakoulu – NUVE-LAB Yleiskuvaus kokonaisuudesta NUVE-LAB on kansallinen tutkimusinfrastruktuuri, joka tuottaa ajoneuvo- ja työkoneval- mistajille analyysi- ja asiantuntijapalveluita. Laboratorion päätoimintalinjat ovat erilaiset voimanlähde- ja voimalinjaratkaisujen sekä kujettajaa avustavien järjestelmien ja autono- misen ajamisen tutkimus ja kehitys. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Tutkimusinfra on avoimesti ulkopuolisten käytettävissä, yhteishankkeiden tai palvelutoi- minnan muodossa. Sovellettavat sopimusmallit tapauskohtaisesti. NUVE-LAB Yleiskuvaus lyhyesti NUVE-LAB mahdollistaa kokonaisen ajoneuvon/työkoneen tai voimalinjan testauksen ja kehittämisen. Nopeusalueina sekä työkone- että maantieliikenteen nopeusalueet ovat mahdollisia. Ympäristö soveltuu monipuolisesti erilaisiin TKI-hankkeisin sekä protyyppien kuin myös teollisen mittakaavan testaukseen. 104 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Laboratorion ytimenä on 4-pyörä aktiividynamometri: − maksimi kokonaisteho 1,2 MW, akselikohtainen maksimiteho 600 kW − testattavan ajoneuvon maksimipaino 65 tn − maksimi pyöräkohtainen väätömomentti (pyörimisnopeudella 0–100 rpm) 25 000 Nm; (0-500 rpm) 5000 Nm − renkaan pyörimisnopeusalue 0–2000 rpm − ajoneuvon akseliväli 1,3 m–8,0 m − ajoneuvon raideleveys 1,8 m–3,5 m − ajoneuvon suurin pituus 12 m, maksimileveys 3,5 m − ajoneuvon suurin korkeus 4,2 m Kuljettajaa avustavien järjestelmien ja autonomisen ohjauksen kehittämiseksi alustadyna- mometriin on liitetty seuraavat ohjelmistoympäristöt: − MEVEA digitalinen simulointiympäristö − MATLAB Simulink ympäristö − ROS kommunikointirajapinta − UNITY mallinnus- ja visualisontiympäristö − BECKHOFF PLC I/O rajapintaan Laboratorioympäristö pitää sisällään myös − nostokraana 10 tn sekä ajoneuvon nostolaitteet 4 x 10 tn − termostaattiohjattu raitisilmajäädytys − tarvittavan sähkösyötön esim. lataukselle − mahdollisuus polttoainetäydennykseen (polttoöljy, moottoribensiini, kaasu) − tarvittavat työskentelytilat asiakkaan kehitysryhmälle − testauksen etävalvonta/-käyttö mahdollisuus − 5G suljettu testiverkko etäkäytön/M2M yhteyksien kehittämiseen ja tutkimiseen − Linnanmaan kampusalueen ravintola ja neuvotteluhuonepalvelut sekä Oulun korkeakouluyhteisön resurssit ja osaaminen − monipuolinen laitekanta tarvittaville ajoneuvo-, työkone- ja laitemuutoksille (mm. konepaja ja piirilevyvalmistus) Sijainti: Biologintie 4, Oulu Omistaja: Oulun ammattikorkeakoulu Oy ja Oulun yliopisto WWW: https://www.oamk.fi/en/partnership/rdi-projects/nuvelab 105 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Oulun yliopisto Yleiskuvaus kokonaisuudesta Oulun yliopiston tutkimusinfrastruktuuri käsittää useita yksiköitä, jotka ovat erikoistumi- salansa asiantuntijoiden johtamia. Laboratorioiden tutkijoilla on kansainvälisesti korkea- tasoinen akkumateriaalien valmistus-, karakterisointi-, analysointi- ja tutkimusosaami- nen. Laadukkaan tutkimustyön tekee mahdolliseksi monipuolinen valikoima nykyaikaisia tutkimuslaitteistoja. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Tutkimuslaboratorioiden asiantuntemusta hyödynnetään kansallisissa ja kansainvälisissä yhteistyöhankkeissa, yliopiston omissa tutkimusprojekteissa ja yritysten tilaustutkimuk- sena hankkeissa. Ulkopuoliset voivat hyödyntää infrastruktuuria ostopalvelun kautta tai tilaustutkimuksen kautta Tutkimusinfra on pääosin myös ulkopuolisten käytettävissä siten, että tutkimuspalvelut tarjotaan yliopiston tutkijoiden ja asiantuntijoiden toimesta (esimer- kiksi OMS tutkimuskeskus pilotti, Materiaalianalyysikeskus, akkukemian tutkimuspalvelut Kokkolassa). Käytön kustannus määräytyy nk. omakustannuslaskentaa (+tuottovaatimus). Tilaustutki- mus perustuu puolestaan kokonaiskustannusmalliin. Akkumateriaalien tutkimusympäristö (Kokkola/Oulu) Oulun yliopistolla on osaamista akkumineraalien jalostukseen, akkukemikaalien valmistukseen ja karakterisointiin sekä akkukennojen valmistukseen liittyen. Osa tutkimuslaitteista sijaitsee Kokkolassa (Oulun yliopisto on vuokrannut käyttöönsä tiloja Centria-ammattikorkeakoululta sekä yrityskylästä). Kokkolassa sijaitsevat akkulaboratorio, lämpökäsittelylaboratorio ja saos- tuslaboratorio tarjoavat ainutlaatuisen ympäristön akkumateriaalien tutkimukseen. Laborato- riossa on nykyaikaiset tilat akkumateriaalien valmistamisesta sähkökemialliseen akkukennojen testaamiseen. Laboratorioissa työskentelevillä Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkijoilla on vahva teoreettinen akku- ja saostuskemian osaaminen ja monivuotinen käytännön osaaminen. Saostuslaboratorio mahdollistaa uusien akkukemikaalien valmistuksen, erityisesti katodi- prekursorien jatkuvatoimisen kerasaostuksen sekä siihen liittyvän tarpeellisen analytiikan. Materiaalien lämpökäsittelyt ja litioinnit tehdään korkealämpötilauunissa tarkasti kontrol- loiduissa olosuhteissa. Yliopistolla on useita lämpökäsittelyyn soveltuvia uuneja, ja anodi- hiiltä valmistetaan mm. biomassasta pyörivässä rumpu-uunissa. Akkukennojen valmistamiseen ja karakterisointiin on käytettävissä akkulaboratorio, joka on kuivatila asianmukaisine välineineen ja laitteineen (akkumateriaalien tutkimusympäris- tön kuvaus on löydettävissä myös: https://elmoenf.eu/fi/innovaatioalustat/akkumateriaa- lien-tutkimusymparisto/). Laboratorioon kuuluu mm. pastan sekoittamiseen, elektrodien 106 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 päällystämiseen, akkukennon kasaukseen ja kennojen sähkökemialliseen testaamiseen liit- tyvät laitteistot. Laboratoriossa voidaan valmistaa ja testata sekä nappi- että pussikennoja. Kennojen valmistusta ja testausta voidaan räätälöidä asiakkaan tarpeiden mukaan, ja tar- vittaessa voidaan tehdä testausta olosuhdekaapeissa. Oulun yliopistolla on lisäksi tutkimusinfraa Linnanmaan kampuksella Oulussa, jossa sijait- see mm. saostusreaktoreita, akkutesteri, impedanssilaitteistot sekä kennojen valmistuk- sessa käytettäviä painatuslaitteita, mm. 3D-tulostimet ja silkkipainatuslaitteet kahden eri tiedekunnan infrana. Sijainti: Kokkola; Linnanmaan kampus, Oulu Oulu Mining School (OMS tutkimuskeskus), Oulun yliopisto OMS tutkimuskeskus on Oulun yliopiston teknillisen tiedekunnan alainen infrastruktuuri, jossa sijaitsee akkumineraalien mekaaniseen käsittelyyn ja karakterisointiin liittyviä laitteis- toja. OMS tutkimuskeskus tarjoaa liuotus- ja vaahdotuslaboratorion palveluita, geo kemiallisia palveluita, kaivosteknisiä palveluita ja koulutuspalveluita, kuten koko tiedekuntakin. Tutkimus- keskuksen sydän on pilottitehdas, joka soveltuu akkumineraalien vaahdotustutkimukseen. Lisää tietoa OMS tutkimuskeskuksen palveluista ja laitteista: https://www.oulu.fi/oms/node/58852 ja https://www.oulu.fi/katk/node/57941 Sijainti: Oulu Hivenainelaboratorio (Oulun yliopisto, Kestävä kemia) Hivenainelaboratoriossa tehdään tarkkaa epäorgaanisen kemian analytiikkaa, ja määrite- tään mm. akkukemikaalien tarkat metallisuhteet. Laboratoriossa on vuonna 2020 hankitut uudet epäorgaanisen hivenaineanalytiikan laitteistot. Metallianalytiikka sisältää ICP-OES, ICP-MS ja AAS-laitteistot, kationi/anionianalytiikka (IC), alkuaineanalyysit (CHNO(S)). Labo- ratoriossa työskentelee kaksi analyyttisen kemian osaajaa. Lisää tietoa: https://www.oulu.fi/sustainablechemistry/node/54725 Sijainti: Oulu Oulun yliopiston teknillinen tiedekunta, tiedekuntalaboratorio Laboratoriossa sijaitsee erilaisia panos- ja jatkuvatoimisia reaktoreita (saostusreaktorit, adsorptiokolonnit), analysaattoreita (kuten TPR, DRIFT, Raman) sekä materiaalien esikä- sittelyyn soveltuvia laitteita (myllyt, murskaimet). Tiedekuntalaboratorioon kuuluu myös erilaiset ohjelmistot, joita voidaan hyödyntää akkumineraalien jalostuksen arvoketjun mallinnuksessa. Sijainti: Oulu 107 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Materiaalianalyysikeskus (Oulun yliopisto, Oulu) Materiaalikeskus on koko yliopiston yhteistä infraa ja se palvelee laajasti tutkijoita ja sisäl- tää paljon erilaisia materiaalien valmistukseen ja karakterisointiin liittyviä laitteita (elektro- nimikroskoopit, röntgenlaitteet, muut). Tarkemmat tiedot palveluista, puhdastilasta ja laitteista: https://www.oulu.fi/mnt/ Sijainti: Oulu Additiivisen valmistustekniikan -tutkimusinfrastruktuuri Additiivisen valmistustekniikan tutkimusinfrastruktuuri on osa kansallisella infrastruktuu- ritiekartalla olevaa kokonaisuutta (FiRi-PII), joka mahdollistaa elektroniikan valmistamisen lisäävillä valmistusmenetelmillä, erityisesti painotekniikoilla. Infrastruktuuria on sovellettu erityisesti uudensukupolven akkukennojen kestävän ja resurssi- ja kustannustehokkaan valmistuksen kehittämiseen. Tutkimusinfrastruktuuri sisältää laitteistoja seuraaviin akkumateriaalien valmistuksen ja karakterisoinnin vaiheisiin: − Akkukemikaalien formulointi (rheologiset ominaisuudet, kuivuminen, stabiilisuus jne.) − Akkumateriaalien karakterisointi (morfologia, sähkökemialliset ominaisuudet jne.) − Akkukennojen additiivinen valmistus (silkkipaino, mustesuihku, 3D-tulostus jne.) − Akkukennojen sähköisen toiminnan karakterisointi (kennojen syklaus) Tutkimusympäristö on osa Suomen Akatemian FiRi-PII hanketta, jota Oulun yliopisto koordinoi. Lisäksi infrastruktuurin yhteiskäytöstä on sopimus PrintoCent-teollisuuskluste- rin1 perustajajäsenten kanssa (VTT ja OAMK). Lisää tietoa: https://www.oulu.fi/eeng/oemlab/facilities Sijainti: Oulu Muut Lisäksi Oulun yliopistossa on valmistus- ja prototyyppipalveluita, kuten FabLab (https://www.oulu.fi/fablab/about) ja paja (https://www.oulu.fi/paja/). Omistaja: Oulun yliopisto WWW: https://www.oulu.fi/yliopisto/tutkimus-ja-laboratoriopalvelut 1 PrintoCent-infrastruktuuri on esitelty tarkemmin VTT:n akkukennojen valmistuksen infrastruktuurin yhteydessä. 108 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Proventia Yleiskuvaus kokonaisuudesta Proventian tutkimusinfrastruktuuri akkupakettien testaamiseen. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Infraa voidaan vuokrata eteenpäin. Sopimusmallit tapauskohtaisesti, mutta esim. tunti- perustainen veloitus (kammion vuokra + tekniikoiden työ). Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Kammiota voidaan myös testata yhteistyössä, jos halukkaita operaattoreita löytyy pyörit- tämään testausta, valmistelua, datan keruuta ja käsittelyä. Olosuhdetestaus Yleiskuvaus lyhyesti Olosuhdekammio isojen akkupakettien testaamiseen. Kammio soveltuu pääasiassa durability-tyyppiseen testaamiseen. Teknisempi kuvaus Olosuhdekammion ominaisuudet − 2 500 mm x 2 800 mm x 3 600 mm − -40C - +90C − 250kW/700A/1100Vdc − automation system with remote monitoring possibility − fluid conditioning with 6kW cooling capacity Sijainti: Tietotie 1, Oulunsalo Omistaja: Proventia Oy WWW: https://www.proventia.com/ Pulsedeon Yleiskuvaus kokonaisuudesta Pulsedeon kehittää materiaaliratkaisuja seuraavan sukupolven litiumioniakkuihin ja tutki- musinfrastruktuuri sisältää näiden uusien akkuratkaisujen ja -materiaalien valmistukseen käytettävät pinnoitus- ja materiaalien prosessointilaitteet. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Vain kaupallisin ehdoin ts. vuokraamalla tai toimeksiannoin. 109 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Tampereen teknologiakeskus Tampereen teknologiakeskus sisältää kohtiomateriaalien valmistusteknologiat, pulverien sekoitus- ja kompaktointimenetelmät, sekä kyvykkyydet pinnoitteiden mekaaniseen ja termomekaaniseen jatkokäsittelyyn. Sijainti: Tampere, Yliopiston kampus, Hervanta Iin teknologiakeskus, Micropolis Iin teknologiakeskus (Micropolis) sisältää pulssilaser pinnoituslaitteet (3 kpl), laitteisiin integroidut hanskakaapit, rullalta rullalle valmistusteknologian, sekä karakterisointilabo- ratorion, joka sisältää mm. pyyhkäisyelektronimikroskoopit, optiset mikroskoopit, profilo- metrit, ionijohtavuusmittauslaitteet ja permeabiliteettimittauslaitteet. Sijainti: Ii, Micropolis Omistaja: Pulsedeon Oy WWW: www.pulsedeon.com Pyhäjärven Callio testikaivos Yleiskuvaus kokonaisuudesta Pyhäjärven Callio on maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen, monialainen toimintaympäristö. Pyhäjärven Callio sijoittuu 1 445 metriä maan pinnan alapuolelle ulottuvaan Pyhäsalmen kaivokseen sekä sitä ympäröiville maa-alueille. Pyhäjärven Callion tilat ovat syvimpiä tun- nettuja paikkoja Euroopassa. Se tarjoaa monipuolisia menestymisen mahdollisuuksia sekä uusille innovatiivisille hankkeille että vakiintuneille, uusia toimintatapoja tavoitteleville yri- tyksille, samoin kuin koulutus-, tutkimus- ja tuotekehitystoiminnalle. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Pyhäjärven Callio testikaivos Yleiskuvaus lyhyesti Teknisempi kuvaus Laboratoriot: Maanalaista testitilaa, kaivosolosuhteet, yli 150 km maan alaisia tunne- leita ja tiloja. Tutkimuslaboratorioita yhdessä korkeakoulujen ja yliopistojen kanssa esim. CallioLAB. Suuria huoltohalleja ja varastoja. Vinotunneli: 11 km pitkä vinotunneli maan päältä, kaivoksen pohjalle. Jyrkkyys 1:7. Voi ajaa vaikka kuorma-autolla. 110 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Data-alustat: Telia 3G verkko 1400m syvyydessä päätasolla. Wifi verkko eri tasoilla. Radiopuhelinverkko. Sijainti: Pyhäjärvi, Pyhäsalmen kaivos, Mainarintie 2. Omistaja: Pyhäjärven kaupunki ja Pyhäsalmi Mine Oy. WWW: www.callio.info Sandvikin testikaivos Yleiskuvaus kokonaisuudesta Sandvik Test Mine, maanalainen kaivoslaitteiden ja ratkaisujen testaus- ja kehitysympäristö. Soveltuu monelle muullekin teollisuuden alalla haastavan ympäristön vuoksi. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Sandvikin testikaivos Yleiskuvaus lyhyesti Maanalainen kaivoslaitteiden ja ratkaisujen testaus- ja kehitysympäristö. Teknisempi kuvaus − protopajat − connectivity /tiedonsiirtoratkaisut − autonomisten koneiden alue − maanalaista tunneliverkostoa eri korkeuseroilla, tukee sähköistymis- ja digitalisaatioasioita Sijainti: Pihtisulunkatu 9, 33310 Tampere Omistaja: Sandvik WWW: https://www.rocktechnology.sandvik/en/innovation-in-mining/test-mine/ Tampereen yliopisto Akkumateriaalit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Tampereen yliopiston materiaaliopin tutkimusryhmien tutkimuksessa on paljon yhtymä- kohtia akkumateriaalikehitykseen, etenkin prosessointiin ja karakterisointiin. Tutkimus kes- kittyy erityisesti epäorgaanisten (keraamisten) ja orgaanisten yhdisteiden prosessointiin, 111 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 pinnoitustekniikkaan ja toiminnallisiin ominaisuuksiin. Lisäksi Tampereen yliopiston Mikroskopiakeskuksessa (Tampere Microscopy Center, TMC) voidaan analysoida erilaisten materiaalien rakenteita ja kemiallisia koostumuksia jopa atomitasolla. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Tutkimusinfrastruktuuri on ulkopuolisten toimijoiden käytettävissä yhteisrahoitteisen tutkimuksen kautta, mutta myös tilaustutkimuksena. Mikroskopiakeskus TMC tarjoaa laitteistoja ja palveluita Tampereen yliopiston tutkijoille ja opiskelijoille sekä tutkimusyhteistyön kautta myös muille tutkimuslaitoksille ja yrityksille. Teknisempi kuvaus Materiaaliopin toiminta kattaa tutkimuksen ja kehityksen perusilmiöistä ja -karakterisoin- neista aina teollisen mittakaavan pinnoitusprosesseihin asti (pinnoitustekniikan ryhmä sekä paperi- ja pakkaustekniikka). Esimerkkeinä valmistusmenetelmistä: − Paksujen pinnoitteiden termiset ja kineettiset valmistusmenetelmät teolli- sessa mittakaavassa, mukaan lukien ainetta lisäävä valmistus (esim. DED) − Paperin pinnoitus- ja pintakäsittelymenetelmät rullalta rullalle menetelmin demonstraatiomittakaavassa − Polymeerien ja komposiittien prosessointi ja muodonanto esim. ekstruusio ja ruiskuvalu demonstraatio- ja teollisessa mittakaavassa − Epäorgaanisten materiaalien kemiallinen ja partikkelisynteesi laboratoriomittakaavassa − Ylikriittisen hiilidioksidin avulla tapahtuva prosessointi (partikkelisynteesi, liuotukset ja kasvatukset) − Kolloidinen prosessointi − Keraamisten materiaalien spraykuivaus teollisessa mittakaavassa − Keraamien ainetta lisäävä valmistus (stereolitografia, sideaineen suihkutus) − Uuneja eri atmosfääreillä aina 2 200 °C lämpötilaan asti. − Laseravusteinen prosessointi: työstö, ablaatio ja reaktiivinen interferenssikuviointi Karakterisointimenetelmäesimerkkejä: − Partikkelien ominaispinta-ala, partikkelikoko, kiderakenne, alkuaineanalyysit ja morfologia (mikroskopia) − Reologia ja kolloidiset mittaukset − Termiset analyysit TGA/DTA, dilatometria, lämmönjohtavuus, TMA − Mekaaniset ominaisuudet: − In-situ testaus mikroskoopissa (laaja lämpötila alue ja muodonmuutosnopeus) − makroskooppinen nopea muodonmuutos laajalla lämpötila-alueella 112 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − mikro- ja makromittakaavan perinteinen mekaaninen testaus. − impedanssispektroskopia − Kulumistestaus ja tribologiset mittaukset mikrotasosta aina teolliseen mittakaavaan Mikroskopiakeskuksen tutkimusmenetelmät sisältävät: − analyyttinen pyyhkäisyelektronimikroskopia (SEM+EDS+EBSD+nanoindentaatio), − analyyttinen ionisuihkumikroskopia (FIBSEM+EDS), − analyyttinen läpivalaisuelektronimikroskopia (S/TEM+EDS+EELS), − Raman-mikroskopia, − röntgenfluoresenssimikroskopia (mikro-XRF), − atomivoimamikroskopia (AFM) − sekä kyseisiin menetelmiin liittyvä näytteenvalmistus. Sijainti: Tampere, Hervannan kampus Omistaja: Tampereen yliopisto, Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta WWW: https://www.tuni.fi/en/about-us/engineering-materials-science#switcher-trig- ger--research https://www.tuni.fi/fi/tutkimus/keraamimateriaalit https://www.tuni.fi/en/research/tampere-microscopy-center Tampereen yliopiston sähköistymisen tutkimusinfrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Tampereen yliopiston tutkimusinfrastruktuurit sisältävät mikroverkkolaboratorion, akku- laboratorion, työkoneiden testiradan sekä laboratorion työkoneiden tutkimukseen. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Sopimuksen mukaan. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yhteiskäyttöä muiden yliopistojen, VTT:n sekä yritysten kanssa yhteisissä tutkimushankkeissa. Mikroverkkolaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti Mikroverkkolaboratoriossa on Tesvoltin akku ja SMA:n invertteri. Näiden avulla voi ajaa mikroverkkoa saarekkeessa. Erityinen mielenkiinto kohdistuu mikroverkon resurssien väli- seen tiedonvaihtoon ja automaatioon, jotta mikroverkon resurssit saataisiin tehokkaam- paan käyttöön esimerkiksi välttämällä ylimitoitusta. 113 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Muita resursseja mikroverkossa ovat aurinkoemulaattori, sähköauton latauspisteitä, ohjat- tavia kulutuskohteita ja sarjahybridi dieselgeneraattori, joka voi mallintaa myös sähköistä työkonetta. Lisäksi mikroverkko on yhdistettävissä reaaliaikaiseen sähköjärjestelmän simulointiympä- ristöön, jossa voidaan mallintaa laajempaa sähköjärjestelmää, sen säätöä ja yhdistää auto- maatio- ja tietoliikennelaitteita. Tutkimusympäristöön liittyy myös laaja joukko kenttämittauksia sähkönlaadusta, kiinteis- töautomaatiosta, sähköverkon asiakkaista, auringon säteilystä, jne. Mittausdataa hyödyn- netään sekä laboratoriotesteissä emuloimalla oikeaa käyttäytymistä että hyödyntämällä sitä simuloinneissa. Sijainti: Tampere Akkulaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti Tutkimusinfrastruktuuri sisältää erilaisia laitteita, joilla voidaan analysoida akkujen dyna- miikkaa. Käytetyt menetelmät ovat pääasiassa erilaisia signaalinkäsittelyyn perustuvia tekniikoita. Teknisempi kuvaus Laitteita ovat esimerkiksi erilaiset signaaligeneraattorit ja datankeruukortit. Laitteistona on käytettävissä myös esimerkiksi olosuhdekaappi, jonka avulla tutkittavalle akulle voi- daan emuloida erilaisia toimintaympäristöjä (lämpötila, kosteus). Näiden lisäksi olemme rakentaneet kustomoituja mittaussetuppeja, joiden avulla on voitu analysoida määrättyjä akkuja. Kokonaisuus soveltuu tällä hetkellä vain prototyyppien testaamiseen eikä teollinen mittakaava ole mahdollista. Sijainti: Hervannan kampus, Tampere Työkoneiden testirata Yleiskuvaus lyhyesti Innovative Hydraulic Automation (IHA) tarjoaa erinomaiset tilat kenttärobotiikan tutkimukselle, sillä kampuksen alueella on koekenttä ja useita instrumentoituja liikkuvia työkoneita. Suljetulla 4 000 m²:n koekentällämme on työskentelyalue kaivamiseen, erilaisia pintoja sorasta asfalt- tiin sekä mäki, jossa on kolme erilaista rinnettä noin 18 asteen jyrkkyyteen asti. Esimerkiksi autonomisia pyöräkuormaajia on kolme. IHA:lla on nopea kehitys- ja prototyyppiympäristö ohjausteknologioille, jolla testataan ja demonstroidaan ohjausalgoritmeja liikkuvissa työko- neissa. Voimme mitata reaaliaikaisia koneiden päästöjä ja polttoaineenkulutusta työn aikana. 114 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Kenttärobotiikan tutkimuksen koekenttä: − Noin 4 000 m2 − 250 m rata − Asvalttia ja hiekkaa − Kolme erilaista rinnettä: 10 %, 16 % ja 32 % − Kaivuu- ja lastausalue − Valvontakontti − Aidattu alue Tutkimuskäytössä olevat liikkuvat työkoneet: − 21 tn pyöräkuormaaja − Wille-monitoimikuormaaja − 2 kpl AvantTecho -minikuormaajaa − Valtran traktori − Ponssen metsäkuormatraktori − Haulotten monitoiminostin Mitä voimme testata: − Ohjausmenetelmät ja sensorijärjestelmät − Voimansiirron ohjaus − Ajo ylä- ja alamäkeen − Työn aikana − Puomin ohjausjärjestelmät − Autonominen toiminta erilaisissa tehtävissä − Navigointi − Esteiden välttäminen − Reitin suunnittelu ja toteutus − Monen koneen yhteiskäyttö − Energiatehokkuus ja päästöt − Polttoaineenkulutus todellisessa työssä − Todelliset päästöt työn aikana − Kaivuu, kuormaus, ajo − Ihmisen ohjaama tai autonominen Lähde: https://research.tuni.fi/iha/facilities/mobile-laboratory/ Sijainti: Hervannan kampus, Tampere Työkoneet ja innovatiivinen hydrauliikka – heavy laboratory Yleiskuvaus lyhyesti Heavy laboratory – Laboratorio työkoneiden tutkimukseen. 115 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus https://research.tuni.fi/iha/facilities/heavy-laboratory/ Sijainti: Tampere Omistaja: Tampereen yliopisto WWW: https://research.tuni.fi/iha/facilities/ Turun Ammattikorkeakoulun infrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Vuodesta 2020 lähtien, kaikki Turun ammattikorkeakoulun laboratoriot ovat sijainneet saman katon alla uudella EduCity-kampuksella Kupittaalla. Kampuksen pohjakerros on varattu tutkimusta, kehitystä ja innovaatioita edistäville eri alojen laboratorioille. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Laboratorioita hyödynnetään yrityksille ja yksityishenkilöille tuotettaviin palveluihin, erilaisiin julkisiin tutkimushankkeisiin sekä opetuksen tarpeisiin. Uuden energian tutkimuskeskus Yleiskuvaus lyhyesti Maailma on energiamurroksessa ja tarvitsee uusiutuvaa energiatuotantoa, älykästä ener- giajärjestelmien ohjausta sekä kestävää liikennettä. Uusiutuvalle energiantuotannolle on tyypillistä tuotannon voimakas vaihtelu. Tämä ja sähköisen liikenteen lisääntyminen luo aivan uudenlaisia mahdollisuuksia ja haasteita älykkääseen energiantuotantoon ja käyt- töön. Näihin haasteisiin vastaaminen on New Energy -tutkimusryhmän päätavoite. Tavoite edellyttää tulevaisuuden hajautettujen energiajärjestelmien tutkimusta, jonka painopiste- alueita ovat − hajautettu energiantuotanto (aurinko- ja tuulivoima) − konvertteritekniikka − energiantuotannon verkkointegraatio − sähköisen liikenteen integraatio − sähkön ja lämmön varastointi − energianhallintajärjestelmät ja kysynnän jousto Käytössä ovat uusimmat digitaliset työvälineet, kuten Hardware-In-the-Loop ja Rapid Prototyping -ympäristöt sekä simulointiympäristöt. 116 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Tutkimusryhmä ylläpitää New Energy Research Center Turku (NERC Turku) tutkimus- infrastruktuuria, joka käsittää kaksi osakokonaisuutta: Distributed Energy Systems DES Lab − Sähköverkkosimulaattori (Regatron ACS 50 kVA) ja akkusimulaattorit (Delta Elektronika 1500V, 180 kW) konvertterien ja muun tehoelektroniikan sekä oheislaitteiden testaukseen − Korkean resoluution transienttitallennin (HBM Genesis 12 chl.) − Sähkönlaatuanalysaattorit − OPAL-RT Real Time Target Control, Hardware in the Loop (CHIL) ja Power Hardware in the Loop (PHIL) testiasetelmien ohjaukseen − Olosuhdetestikammio 3,6 m3 vahvistetulla lattialla (500 kg kuorma), lämpötestaus -65…+150 C (4 C /min) 8 kW lämpökuorman kompensointi- kyky, olosuhdetestaus %RH 10 to 98 (+10…+90 C) − MATLAB Simulink ja Power Factory simulointiohjelmistot SOLAR Lab − Korkealaatuinen A+A+A+ LED-pohjaisella valonlähteellä varustettu Mobile SOLAR Lab aurinkopaneelien testaamiseen kentällä ja laboratoriossa. − Long Pulse Xenon A+A+A+ aurinkosimulaattori aurinkopaneelien laboratoriotestaukseen − Korkean resoluution EL-kamera kennovirheiden ja laadun epätasaisuuden tunnistamiseen − Aurinkokennosimulaattori kahdella valonlähteellä − Aurinkopaneelien mekaaninen testilaitteisto tuuli- ja lumikuormien simulointiin − Alipainelaminaattori prototyyppipaneelien valmistukseen − Aurinkopaneelien ulkotestikenttä pitkän aikavälin mittausjaksoihin − Auringon säteilysuureiden mittausasema − MATLAB, Python, PV Sol ja PV Syst simulointiohjelmistot Sijainti: Joukahaisenkatu 7, 20520 Turku Moottori- ja voimalinjalaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti Moottori- ja voimalinjalaboratorio tuottaa kokeellista tutkimusta ajoneuvojen ja työkonei- den moottoreille sekä voimalinjakomponenteille. Laboratoriossa tutkitaan moottoreiden ja muiden komponenttien suorituskykyä, sekä niiden käytönaikaisia päästöjä. 117 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Teknisempi kuvaus Laboratoriossa on 4 kpl moottoridynamometreja, joista yksi on AC-tyyppinen ja kolme pyörrevirtadynamometriä. Dynamometrien kapasiteetit ovat alueella 200...400 kW ja tarkoitettu nopeakäyntisten moottoreiden tutkimukseen. Laboratoriossa on lisäksi mahdollisuus sähköisten voimalinjakomponenttien käyttöön joko sinällään tai polttomoottoreiden yhteydessä, sähköteho 180 kW maks. ja laitteistoon kuuluu DC -teholähteet joilla voidaan generoida 1 500 V jännite teho 180 kW Laborato- riossa on 3 kpl kaasumaisten päästöjen mittauslaitteistoja sekä paljon muuta pakokaasu- päästöjen mittaamiseen soveltuvaa laitteistoa Sijainti: Joukahaisenkatu 7, 20520 Turku Omistaja: Turun Ammattikorkeakoulu WWW: Uuden energian tutkimuskeskus http://nerc.turkuamk.fi/infrastructure/ Moottori- ja voimalinjalaboratorio https://www.turkuamk.fi/fi/tyoelamapalvelut/palvelut/ moottori-ja-voimalinjalaboratorio/ Turun yliopisto Materiaalitekniikka Yleiskuvaus kokonaisuudesta Sähkökemian ja virtausakkujen laboratorio sisältää tutkimusinfrastruktuurin, joka mahdol- listaa akkumateriaalien ja akkujen sähkökemiallisen karakterisoinnin, myös hapettomissa oloissa. Tämän lisäksi on infrastruktuuri valmistaa ja karakterisoida pieniä määriä materiaa- leja. Tutkimusryhmä on perustettu 2020 ja tällä hetkellä tutkimus on keskittynyt virtausak- kuihin, ja tarkemmin virtausakkuelektrolyyttien kehittämiseen. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet On, sopimuksen mukaan Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää seuraavat laitteet materiaalien sähkökemialliseen karakterisointiin: − 7 potentiostaattia sähkökemiallisiin mittauksiin, max 15 V 0.6 A ja yksi 10 V 4 A. (voltammetria, EIS; GITT jne.) − 6 akkusykleriä, 8 kanavaa per sykleri, max. 5 V 5 A, automaattinen neliportainen 0.1 mA – 5 A virta-alueen säätö. Prototyyppien ja materiaalien testaukseen. − 2 hanskakaappia (typpi-ilmakehä) 118 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Sähkökemiallinen pyyhkäisymikroskooppi (scanning electrochemical microscope) pintojen sähkökemiallisen aktiivisuuden mittaamiseen − Pyörivälevy-rengas-elektrodi (rotating ring disk electrode) virtausakku- elektrolyyttien sähkökemialliseen karakterisointiin Materiaalien valmistukseen on käytettävissä kemian laboratorio, jossa syntetisoidaan orgaanisia materiaaleja ja metallikomplekseja virtausakkuihin: − Schlenkin linja hapettomaan työskentelyyn − OT-2 pipetointirobotti metallikomplexien kombinatoriaaliseen valmistukseen COMSOL-lisenssi akkujen sähkökemialliseen mallinnukseen. Lisäksi Turun yliopistolla on materiaalinkarakterisointi-infra CasualBee. Sijainti: Quantum, Quantuminkuja 1, Yliopistonmäki, Turku Omistaja: Materiaalitekniikka, Turun yliopisto WWW: https://www.utu.fi/en/university/faculty-of-technology/mechanical-and-mate- rials-engineering/research/battery-materials-and-technologies https://sites.utu.fi/casualbee/en/equipment/ Itä-Suomen yliopiston (UEF) tutkimusinfrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Itä-Suomen yliopiston akkututkimukseen soveltuvat tutkimusinfrastruktuurit sisältävät laitteistoja akkujen aktiivimateriaalien synteesiin eri menetelmillä niin laboratorio- kuin myös pilot-mittakaavassa. Tutkimusinfrastruktuuri sisältää lisäksi elektrodien valmistuksen ja nappikennojen kokoamisen infrastruktuurin sekä kattavan valikoiman analyysimenetel- miä kennojen sähkökemialliseen karakterisointiin että materiaalien kemialliseen ja raken- teelliseen analyysiin. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Tutkimusinfrastruktuuri on ulkopuolisten toimijoiden käytössä tapauskohtaisesti yhteis- työn kautta, sekä laitevuokrauksen tai tilaustutkimuksen puitteissa yliopiston vahvistaman hinnoittelun pohjalta. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Sovelletun fysiikan laitoksen infrastruktuuri Yleiskuvaus lyhyesti Itä-Suomen yliopiston Sovelletun fysiikan laitoksella tehtävä tutkimus tähtää grafiitin 119 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 korvaamiseen piillä, jolloin anodin kapasiteetti 10-kertaistuisi. Piin materiaaliominaisuuk- sista johtuvien haasteiden selättämiseksi johtoajatuksena on hyödyntää piihin räätälöityä nanohuokoista rakennetta, joka mahdollistaisi yli tuhat lataus/purkaus-sykliä kapasiteetin pysyessä yli 80 %. Tutkimuksessa hyödynnetään sekä synteettistä piitä ja biogeenistä eli luonnon itsensä valmistamaa nanorakenteista piitä. Laitoksella on kattava arsenaali mate- riaalien karakterisointimenetelmiä sekä 24 kanavaa nappikennojen sähkökemiallista testa- usta ja impedanssipektroskopiaa varten. Infrastruktuuri on ulkopuolisten käytössä tilaustutkimuksen puitteissa yliopiston vahvista- man hinnoittelun pohjalta. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri on laboratoriomittaskaalan tutkimuskäyttöön soveltuva. Anodi- materiaalien (nanohuokoinen pii) valmistusmenetelmät sisältävät piikiekkojen sähköke- miallisen syövyttämisen ja pii-partikkelien kemiallisen syövyttämisen (eräkoko max. 10 grammaa). Infrastruktuuri mahdollistaa nappikennojen valmistamisen alusta asti ja sähkökemiallisen testauksen (ml. EIS) ja post-morten materiaalitutkimukset. Infrastruktuuri käsittää Ar-hanskakaapin. Materiaalien karakterisointimenetelmät käsittävät XRD:n, termiset analyysit (DSC ja TG), kaasuadsorptiomääritykset huokoskokojakauman ja pinta-alan määrittämiseksi, laser- sironnan (nanopartikkelien koko ja pintavaraus), termomekaaniset testaukset, opti- set ja spekroskopiset menetelmät (FTIR ja Raman), elektronimikroskopiat (SEM ja TEM) sekä lisäksi spektroskopisista menetelmistä EDS ja XRF, sekä 2022 otetaan käyttöön myös XPS-laitteisto. Tarkemmat tiedot: https://sites.uef.fi/ppg/equipment/ https://www.uef.fi/fi/yksikko/sib-labs Sijainti: Kuopio, Itä-Suomen yliopisto, Sovelletun fysiikan laitos Pienhiukkas- ja aerosolitekniikan laboratorion infrastruktuuri Yleiskuvaus lyhyesti Itä-Suomen yliopiston Pienhiukkas- ja aerosolitekniikan laboratorio (FINE Lab) tut- kii ja kehittää kestävän kehityksen mukaisia materiaaleja ja materiaaliratkaisuita ja nii- den hyödyntämistä energia- ja resurssitehokkaiden teknologioiden sovelluksissa. Käy- tössä oleva tutkimusinfrastruktuuri koostuu uusien materiaalien kehittämiseen, syntee- siin, karakterisointiin ja sovellustestaukseen (Li-ioni ja tulevaisuuden akut) liittyvistä lait- teistoista (https://sites.uef.fi/fine/front-page/research-areas/nanotechnology-facilities/). Pilot-mittakaavan materiaalien tutkimuksen ja valmistuksen mahdollistaa FunktioMat pilot 120 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 laboratorio (https://sites.uef.fi/fine/front-page/funktiomat/), jossa voidaan tuottaa jopa 1 kg/h nano materiaaleja sovellustestauksiin yhteistyössä teollisuuden kanssa. Tutkimusinfrastruktuuri on käytettävissä yhteistyössä Pienhiukkas- ja aerosolitekniikan laboratorion kanssa. Ulkopuoliseen käyttöön on olemassa erilaisia mahdollisuuksia kuten yritysprojekti, vuokraus, jotka sovitaan aina tapauskohtaisesti. Teknisempi kuvaus Materiaalien synteesiin käytössä olevat laitteistot sisältävät kaasufaasisynteesimenetelmiä (mm. spray pyrolyysi ja kuivaus, liekkisumupyrolyysi); korkean lämpötilan uuneja (putki- reaktorit, induktiokuumennus), jotka mahdollistavat mm. pyrolyysin ja grafitisoinnin; hyd- rotermisiä menetelmiä, solvolyysi, ym. perussynteesejä. Lisäksi materiaalien valmistukseen ja tutkimukseen on käytössä FunktioMat pilot laboratorion laitteistot, jotka mahdollistavat jopa 1kg/h nanomateriaalien tuotannon, tehokkaan keräyksen pussisuodatinjärjestelmällä ja käsittelyn sekä testauksen yhteistyössä teollisuuden kanssa. Materiaalien karakterisointiin käytettävät laitteistot kattavat kaikki materiaalitutkimukseen tarvittavat peruslaitteistot, kuten elektronimikroskopia, Raman, FTIR, XRD, ominaispinta- ala ja termogravimetriset määritykset. Lisäksi FINE laboratoriossa on uusimmat aerosoli- eli suoriin kaasufaasimittauksiin käytettävät mittauslaitteistot, jotka mahdollistavat mm. hiuk- kasten pitoisuuksien sekä lukumäärä- ja massakokojakaumien määritykset, kaasujen koos- tumuksen ja reaktiossa syntyneiden tuotteiden suoran analysoinnin. FINE laboratoriossa on akkumateriaalien testaukseen liittyvä kattava laitekokonaisuus, mikä sisältää jauheiden käsittelyyn liittyvät laitteistot kuten kuulamyllyt, jauheiden tap density mittaukset, elektrodien valmistukseen käytettävien seosten valmistuksen ja opti- moinnin sekä sähkökemialliset mittauslaitteistot. Näiden laitteistoiden avulla on mahdol- lista kattavasti suorittaa akkumateriaalien testausta (kapasiteetti, impedanssia, käyttöikä, energia- ja tehotiheys) ja optimointia erilaisissa käyttöolosuhteissa olosuhdekammioiden avulla, mikä mahdollistaa testaukset myös eri lämpötiloissa ja ääriolosuhteissa. Sijainti: Tutkimusinfrastruktuuri sijaitsee Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella osoitteessa Yliopistonranta 1, 70210 Kuopio. FunktioMat pilot laboratorio sijaitsee Novapoliksen tarjoamissa tiloissa osoitteessa Microkatu, 70210 Kuopio. Omistaja: Itä-Suomen yliopisto WWW: https://sites.uef.fi/ppg/equipment/; https://www.uef.fi/fi/yksikko/sib-labs; https://sites.uef.fi/fine/; https://sites.uef.fi/fine/front-page/funktiomat/ 121 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Vaasan AMK tutkimusinfrastruktuuri Yleiskuvaus kokonaisuudesta Vaasan ammattikorkeakoulun, Yrkeshögskolan Novian ja Vaasan yliopiston Techno- bothnia-laboratorio on tutkimusinfra, joka on ensisijaisesti opetuskäyttöön tarkoitettu. Älykäs sähkötekniikkaverkot ja energiavarastointi (akut). Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Energiatekniikan laboratorio Yleiskuvaus lyhyesti Tässä laboratoriossa pääpaino on uusiutuvan energian tuotannossa. Tutkimme, opti- moimme ja kehitämme tuuli-, aurinko- ja vesivoimaratkaisuja. Yhdistämällä nämä älykkäi- siin ohjausjärjestelmiin saavutetaan mahdollisimman tehokas ja ympäristöystävällinen rat- kaisu energiantuotantoon. Teknisempi kuvaus Esimerkkejä laboratoriolaitteistoista: − Edibon, tietokoneohjattu Pelton-turbiini − H-Tec Education -laitteisto (solar-hydrogen energy cycle) − Armfield -lämmönvaihdinlaitteisto (concentric tube heat exchange) − ABB micro SCADA, seuranta- ja valvontajärjestelmä Lähde: https://www.technobothnia.fi/technical-collaboration/the-laboratories/energy-te- chnology-and-smart-grid-laboratory/ Sijainti: Puuvillakuja 3, Vaasa Älyverkkolaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti Tämä laboratorio keskittyy älykkäisiin automaatio-, suojaus- ja ohjausjärjestelmiin. Olemme kehittäneet reaaliaikaisen simulaattorin (hard-wired in the loop), johon on mah- dollista kytkeä kytkimiä ja releitä ja testata niitä realistisissa olosuhteissa. Teknisempi kuvaus Lisätietoja: https://www.technobothnia.fi/technical-collaboration/the-laboratories/ energy-technology-and-smart-grid-laboratory/ Sijainti: Puuvillakuja 3, Vaasa Omistaja: Vaasan AMK WWW: https://www.technobothnia.fi/ 122 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Vaasan yliopiston tutkimusinfrastruktuurit Yleiskuvaus kokonaisuudesta Vaasan yliopiston VEBIC tutkimusalustalla toimiva FREESI-laboratorio on monipuolinen laboratoriokokonaisuus erityisesti älykkäiden sähköverkkojen ja joustavien energiaresurs- sien tutkimiseen. Laboratorio sisältää myös akkukennojen testauslaitteiston. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet On käytettävissä. Sopimukset laaditaan tapauskohtaisesti. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt FREESI-laboratorio on DERLab verkoston jäsen. FREESI-laboratorio (VEBIC tutkimusalusta) Yleiskuvaus lyhyesti Laboratoriossa hyödynnetään nykyaikaisia reaaliaikasimulaattoreita tutkittaessa sähköver- kon suojaus- ja automaatiojärjestelmiä sekä kehitettäessä uusia ohjaustekniikoita tehoe- lektroniikkaan perustuvien laitteille. Laitteistot mahdollistavat myös älykkäiden energiajär- jestelmien tietoliikenteen ja tietoturvaratkaisujen testaamisen. Näiden lisäksi laboratoriossa on monipuolinen akkukennojen testauslaitteisto. Akkutes- tauksen tutkimuskohteita ovat akun/superkondensaattorin ekvivalenttipiirimallien kehit- täminen, ikääntymismallien kehittäminen ja akkujen suorituskyky erilaisissa käyttöolosuh- teissa (esim. verkko- ja sähköajoneuvosovellukset). Teknisempi kuvaus FREESI-laboratorio koostuu useista osakokonaisuuksista: 1) Reaaliaikasimulaattori − OPAL-RT OP5600 seuraavilla ohjelmistoilla: RT-LAB, eMEGASim ja ePHASORsim software. Viestintäprotokollat: IEC 61850, DNP3, IEC104, CAN, ModBus, ja C37.118. Analoginen lähtö ja tulo (16 kanavaa). Digitaalinen lähtö ja tulo (32 kanavaa). Aikasynkronointikortti (IEC 1588). Omicron-vahvistimet (2 kpl). 2) Tehoelektroniikka ja mikroverkot − Kaksisuuntaisia DC/DC-muuntimia (2 kpl), kaksisuuntainen DC/AC- muunnin, dSPACE MicroLabBox -ohjausyksikkö, dSPACE DS1104 -ohjausyksikkö. Laa- jennus käynnissä: kaupallisia muuntimia (Danfoss) ja OPAL-RT reaaliaikainen simulaattori reaaliaikaisen ohjauksen prototyyppien tekemiseen, akku- ja PV-emulaattorit (ohjattavat DC-lähteet). 3) Suojaus, automaatio ja viestintä 123 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − IEC 68150 pohjaiset testiräkit, joissa on useita suojareleitä eri valmistajilta (ABB, Arcteq, Siemens, VAMP, Schneider Electric). Ohjauskeskus Schneider Ele- ctric PACIS- ja ABB MicroSCADA Pro -järjestelmillä. 4) Akkukennojen testaus − Laitteistot: Neware BTS8000 kennotestauslaitteisto: 4 kanavaa, 5V ja 300A, ohjausasema ja datapalvelin, lämpökammio: -10 °C - +90 °C. − Testausmahdollisuudet: kapasiteetin kalibrointi, kennojen syklaus, kiihdytetty ikäännyttäminen, sisäinen tasavirtavastus, hybridipulssitehokarakterisointi, ajosyklin/kuorman emulointi. 5) Kyberfyysisen turvallisuuden tutkimusympäristö − Sähköjärjestelmän ja tietoliikenneverkon reaaliaikainen simulaatio. Laitteisto: OPAL-RT OP5700. Ohjelmisto: OPAL-RT HYPERSIM sähköenergiajärjestelmän simulaattori, SCALABLEn EXata -tietoliikenneverkon emulointialusta. Sijainti: Vaasa, Vaasan yliopisto, Technobothnia- ja VEBIC-rakennukset. Omistaja: Vaasan yliopisto WWW: https://infrastructure.der-lab.net/vaasa https://www.uwasa.fi/en/research/research-platforms/vebic/vebic-laboratories English translation (optional) FREESI laboratory consists of different parts including various facilities listed below: 1) Real time simulator − OPAL-RT OP5600 target with RT-LAB, eMEGASim and ePHASORsim software. Communication protocols: IEC 61850, DNP3, IEC104, CAN, ModBus, and C37.118. Analog output and input (16 channels). Digital output and input (32 channels). Time synchronization card (IEC 1588). Omicron amplifiers (2 psc). 2) Power electronics & microgrids − Bidirectional DC/DC converters (2 pcs), bidirectional DC/AC converter, dSPACE MicroLabBox control unit, dSPACE DS1104 control unit. Expansions going on: commercial converters (Danfoss) and OPAL-RT real time simulator for real time control prototyping, battery and PV emulators (controllable DC sources). 3) Protection, automation & communication − IEC 68150 based test racks with several protection IEDs from different ven- dors (ABB, Arcteq, Siemens, VAMP, Schneider Electric). Control center with Schneider Electric PACIS and ABB MicroSCADA Pro systems. 4) Battery cell testing − Facilities: Neware BTS8000 cell testing equipment: 4 channels, 5V and 300A, Control station and data server, Thermal chamber: -10 °C to +90 °C. 124 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 − Testing capabilities: Capacity calibration, cell cycling, accelerated aging, direct current internal resistance, hybrid pulse power characterization, driving cycle/ load emulation. 5) Cyber physical security research environment − Real time co-simulation of power system and communication network. Hard- ware: OPAL-RT OP5700. Software: OPAL-RT HYPERSIM power system simula- tor, SCALABLE’s EXata communication network emulation platform. Teknologian tutkimuskeskus VTT tutkimusinfrastruktuurit VTT Hydrometallurgia Hydrometallurgian infrastruktuuri sisältää mekaanisen esikäsittelyn, liuotus-, saostus-, uutto- ja ioninvaihtolaitteistot sekä erotustekniikan laitteet metallien talteenottoon ja vesien puhdistukseen. Infrastruktuuriin kuuluvat laboratoriomittakaavan koelaitteet sekä isomman mittakaavan pilottilaitteet panos- ja jatkuvatoimisiin kokeisiin. Käsiteltävät mate- riaalivirrat voivat olla kaivosteollisuuden materiaalivirtoja sekä kierrätysmateriaaleja. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Avoin: tutkimuspalvelut sopimuksen mukaan Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Hydrometallurgian pilotti VTT:n hydrometallurgian pilotti on kokonaisuus, johon kuuluvat erilaiset sarjaan kytkettä- vät liuotus- ja saostusreaktorit (kukin 5 tai 10 L), 12 kennoa sisältävä uuttolaitteisto, sekoit- timet sekä tarpeellinen instrumentaatio (lämpötila, Redox, kaasuvirtaukset, nestevirtauk- set, sekoitus, kaasu-neste-kiinteä dispersio analytiikka). Kokonaisuus on modulaarinen ja muunneltavissa eri tarkoituksia varten. Reaktorien lisäksi on mahdollisuus käyttää kolon- neja simuloimaan kasaliuotusta. Laitteiston yhteydessä on ICP nopeaan analytiikkaan. Par- ticle track G600L -laite mahdollistaa partikkelien seuraamisen suoraan liuoksesta kitey- tyksen ja saostuksen yhteydessä. Lisäksi käytössä on ioninvaihtokolonneja. Kokeellinen pilotointi yhdistetään prosessimallinnukseen, johon VTT:llä on käytössä useita HSC-Sim lisenssejä. Hydrometallurgian pilottitoiminnot sijaitsevat VTT:n Bioruukki-pilotointikeskuksessa osoit- teessa Ruukinmestarintie 2, Espoo. Video laitteistosta löytyy osoitteesta https://www.vttre- search.com/en/ourservices/hydrometallurgy 125 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Hydrometallurgian, mekaanisen käsittelyn ja karakterisoinnin laboratorio Mekaanisen käsittelyn infrastruktuuri sisältää murskaimia yhdistettynä niissä syntyvien kaasujen analysointiin sekä murskauslämpötilan tarkkailuun, seuloja, vaahdotuskennon, magneettierottimen ja pyörrevirtaerottimen. Hydrometallurgian laboratoriossa tehdään laboratoriomittakaavan liuotus-, saostus- ja ioninvaihtokokeita. Infrastruktuuriin kuuluvat myös jätteiden karakterisoinnin laitteet. Infrastruktuuri sijaitsee: Circular Raw Materials Hubissa osoitteessa Vuorimiehentie 2, Espoo. Biohydrometallurgia VTT:llä on molekyylibiologian ja biotekniikan tilat biohydrometallurgian (bioliuotus ja bio- loginen saostus) tarpeisiin. Infrastruktuuri sisältää tarvittavien reaktorien lisäksi molekyy- libiologiaan ja aseptiseen työskentelyyn tarvittavaa laitteistoa, kuten sentrifuugit ja lami- naarikaapit, PCR- ja qPCR-laitteiston DNA:n monistamiseen ja mikrobien kvantifioimiseen, Illumina iSeq 100 -sekvensointilaitteen, bioinformatiikan työkalut ja datan laskentaklus- teri, ja erilaiset mikroskoopit. VTT:llä on kantakokoelmassa yli 6 000 kantaa (hiivat, sie- net ja bakteerit), jotka ovat osa MICCO:a (Finnish Microbial Resource Center Organisation), Euroopan kantakokoelmaa (ECCO) ja kansainvälistä kantakokoelmaa (WFCC). Infrastruktuuri sijaitsee: Tietotie 2, Espoo. Erotustekniikka VTT ratkoo haasteellisia erotustekniikan ongelmia eri teollisuuden aloilla tekemällä niihin teknisesti toimivia konsepteja, jotka täyttävät kestävän kehityksen periaatteet. VTT:llä on käytössään kattava joukko erotusteknologioita, niihin liittyvää asiantuntemusta, IPR:ää ja erilaisia tutkimusympäristöjä. Konsepteja rakennetaan kiinteän, nesteen ja kaasun erotuk- seen niin, että menetelmillä saadaan pää- ja sivuvirroista talteen haluttuja tuotteita. VTT:llä on erotustekniikkaan sekä panos- että jatkuvatoimisia tutkimusympäristöjä. Ympä- ristöt koostuvat tutkimuslaitteista, joita on laboratoriomittakaavasta aina pilot-mittakaa- vaan asti. Tutkimuslaitteita löytyy neste/kiintoaineen erotukseen, kalvosuodatukseen, adsorptioon, haihdutukseen ja kuivaukseen. Esimerkkeinä voisi mainita sakan erottaminen painesuotimilla ja sentrifugeilla, emäksen/hapon valmistaminen natriumsulfaatista elekt- rodialyysilaitteistolla (BMED), erilaisten liuosten puhdistaminen ja konsentrointi kalvosuo- dattimilla (MF, UF, NF, RO, FO, MD, MC) ja saatujen jakeiden jatkotuotteistaminen falling film -haihduttimella tai spray-kuivurilla. Nämä tekniikat ovat keskeisiä yksikköprosesseja akkumateriaalien ja käytettyjen akkujen kierrätyksessä ja niihin liittyvien prosessi ja ympä- ristöratkaisujen tehostamisessa. 126 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Laitteet sijaitsevat pääasiassa kiinteästi Jyväskylässä VTT:n tiloissa ja osa on liikuteltavissa vaikkapa asiakkaan tiloihin. Suurimmassa osassa laitteistoista löytyy instrumentointi on- line-mittauksiin ja -ohjauksiin. VTT Akkukennojen ja -materiaalien valmistuksen infrastruktuuri VTT:n akkukennojen valmistuksen kehitysympäristö tarjoaa mahdollisuuden joustavien elektrodien valmistukseen erilaisia painatus- ja pinnoitusvalmiuksia hyödyntäen. Käy- tössä on painoteknisiä rulla- ja arkkipinnoitusmenetelmiä sekä ekstruusiopinnoitus. Lisäksi VTT:llä on valmiudet nappi- ja pussikennojen kokoonpanoon sekä niiden sähköiseen ja rakenteelliseen karakterisointiin. Lisäksi tutkimusinfrastruktuuri sisältää mahdollisuuden elektrodimateriaalien valmistukseen erilaisilla korkean lämpötilan prosesseilla. Akkuhiilien valmistus VTT:n pilottilaitos Bioruukki tarjoaa mahdollisuuden akkuihin tarvittavan elektrodihiilen tutkimukseen ja valmistukseen. Käytössä on laboratoriomittaluokan putkiuuni (Carbolite Gero GHC 12/750), jolla pystytään joustavasti optimoimaan bio- ja aktiivihiilien valmistuk- seen liittyviä hiiltoparametrejä sekä valmistamaan pienimuotoisesti (grammamittaluokka) bio- ja aktiivihiiliä loppukäyttötestaukseen. Maksimilämpötila uunilla on 1 200 ºC. Lisäksi käytössä on pilot-mittakaavan batch-tyyppinen hidas pyrolyysi ja aktivointiuuni, jolla voi- daan bio- ja aktiivihiilien tuotantoa skaalata kilogrammamittaluokkaan, maksimilämpötila 900 oC. Kummallakin uunilla voidaan valmistaa niin kemiallisesti kuin fysikaalisesti aktivoi- tuja hiiliä, mahdolliset käytettävät kaasut pitävät sisällään typen, hiilidioksidin ja vesihöy- ryn. Uuneja voidaan käyttää niin sopimustutkimuksissa sekä yhteisrahoitteisten projektien tarpeisiin. Powder Piloting VTT Powder Piloting kehitysympäristö tarjoaa moninaiset mahdollisuudet jauhemais- ten materiaalien syntetisointiin, modifiointiin ja karakterisointiin alkaen pienen mitta- kaavan kokeista aina pilot-mittakaavan testeihin. Jauheiden syntetisoinnille on olemassa useita rinnakkaisia menetelmiä, kuten kemialliset synteesit, erilaisiin sekoittimiin perustu- vat menetelmät sekä jauheiden muodon antoon spray-kuivaus ja plasmapallotus. Jauhe- maisille raaka-aineille voidaan myös tehdä joustavasti erilaisia modifiointikäsittelyjä läh- tien esimerkkinä kemialliset pintakäsittelyt sekä lämpökäsittelyt erilaisissa kaasuatmosfää- reisssä aina 2 000 °C lämpötilaan asti. Tutkimusympäristön laitekanta mahdollistaa näyte- materiaalien käsittelemisen osin myös inertissä atmosfäärissä, mahdollistaen näin myös reaktiivisten materiaalien käsittelyn. Laboratorio on varusteltu myös jauhemaisten materi- aalien karakterisointiin tarvittavilla analyysilaitteilla. www.vtt.fi/powder Akkuelektrodien valmistus Painetun älyn "Printocent” pilottitehdas tarjoaa ainutlaatuisen rullalta rullalle (R2R) pilotti- valmistusympäristön elektrodien valmistukseen. Tämä pilottitehdas on ns. ”open access” 127 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 tutkimusympäristö ja se on osa VTT:n käynnistämää PrintoCent-ekosysteemiä ja VTT:n Painetun älyn (Printed Intelligence) -tutkimuskontekstia. Tutkimusympäristössä yhdistyy ainutlaatuisesti yli 100 moniteknologisen asiantuntijan osaaminen ja maailmanluokan pal- kittu pilottitehdas. Printocent pilottitehtaan kautta painetun älyn tutkimustulosten nopea implementointi teolliseen käyttöön mahdollistuu, samanaikaisesti teollinen valmistetta- vuus voidaan näyttää toteen. Infrastruktuuri tarjoaa yrityksille myös mahdollisuuden kehit- tää ja kokeilla ketterästi tuoteprototyyppejä. Esim. Printocent pilottitehtaan toiminnassa on mukana lähes 100 yritystä 4 eri mantereelta vuosittain sopimustutkimuksessa ja tuote- kehityksessä ja yli 200 yritystä yhteisrahoitteisissa projekteissa. Koemittakaavan valmistuslinjat sijaitsevat VTT:llä Oulussa ja ekstruusiopinnoituksen osalta VTT:llä Tampereella. Akkukennojen kasaaminen VTT:n kehitysympäristössä on mahdollisuus nappi-ja pussikennojen kasaamiseen argon- ilmakehässä (kuva 3), sijainti Tietotie 3 Espoo. CR20XX-nappikennoja voidaan kasata puolikennoina (metallinen litium vastaelektrodina) tai täyskennoina. Pussikennot voi- daan toteuttaa kahtena eri variaationa: pienikokoinen kenno, jossa on 3,7 cm2 arkkia koh- den ja enintään 5 kaksipuoleisesti päällystettyä katodia (yhteensä 37 cm2) ja suurempi kenno, 28 cm2 per arkki, jossa enintään 9 kaksipuoleisesti päällystettyä katodia (yhteensä 500 cm2). Molempiin vaihtoehtoihin on valmiina tarvittavat leikkausterät ja muovatut kotelot. Kolmielektrodikennoja (litium referenssielektrodilla) voidaan koota ja analysoida lämpötila- alueella -20–150 °C. Akkujen karakterisointi Akkukerrosten rakenteelliseen karakterisointiin on saatavilla useita menetelmiä kuten optinen ja elektronimikroskopia (SmartScope, SEM, TEM ja konfokaalinen mikroskopia) ja pinta-analyysi (kerroksen paksuus, pinnan karheus, adheesio, kontaktikulma). Ympäristö sisältää myös mahdollisuuden sähköiseen ja sähkökemialliseen karakterisointiin (esim. pintaresistanssi, syklinen voltammetria (CV), sähkökemiallinen impedanssispektros- kopia (EIS), galvanostaattinen syklaus ja musteiden reologinen analyysi. Laboratoriomittakaavaisen sähkökemiallisen karakterisoinnin (Tietotie 3, Espoo) kapasi- teettia päivitetään parhaillaan ja se tullaan nostamaan 8 kanavasta yhteensä 40 kanavaan Q1/2022 mennessä. Laajennuskanavissa on monivirta-alueominaisuus (10 µA–1 A), mikä mahdollistaa erityisen tarkan lataus/purku nopeusanalyysin. Tämä karakterisointilaite on suunniteltu nappikennojen ja pienten pussikennojen analysointiin. Suurempien kenno- jen ja akkukennostojen analysointiin on saatavilla 116 kanavan syklauskapasiteetti moni- virta-alueominaisuudella (Tietotie 4, Espoo). Molemmissa laboratorioissa potentiostaatit mahdollistavat esimerkiksi korkean tarkkuuden CV- ja EIS-kokeet. 128 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 VTT IntelligentEnergy testbed Yleiskuvaus lyhyesti VTT:n IntelligentEnergy-laboratorio on tutkimusympäristö, joka tarjoaa testausmahdolli- suuksia hajautetun tuotannon järjestelmien ja tuotteiden kehitykseen, käyttöhyväksyn- tään ja yleiseen testaukseen. Testialusta on joustava ja voidaan muovata eri tarkoituk- siin. Yhteydet asiakastason älykkääseen sähköverkkoon, kommunikaatiotestiverkkoihin ja akkutestaukseen mahdollistavat monia eri testausmahdollisuuksia liittyen esimerkiksi mikroverkkoihin, kuormanhallintaan, energiavarastoihin sekä uusien ohjausjärjestelmien ja käyttöliittymien kehitykseen. Teknisempi kuvaus − 400 V / 50 Hz sähköverkko yhdistettynä 20 kV jakeluverkkoon, saarekeoperointi mahdollinen − Verkkoemulaattori, AC/DC, 400 V, 30 kVA − Sähkökuorma, AC/DC, 400 V, 30 kVA − Joustava verkko mahdollistaa nopean ja helpon erilaisten laitteistojen verkko- asetusten toteuttamisen − Turvallinen ympäristö verkon erilaisten toimintahäiriöiden ja vikojen havaitsemiseen − Saatavilla laaja valikoima suojatoimintoja − Testattavien laitteiden nopea ja helppo integrointi ohjausjärjestelmään − Virranlaatuanalyysi useissa mittauspisteissä − Integroitu DC-verkkoliitäntä saarekemoodilla − Reaaliaikainen simulaattori RTDS PHIL- ja CHIL-kokeille vahvistimilla reletestausta varten − ABB SSC600 keskitetty suojaus älykkäille sähköasemille IEC 61850 -pohjai- seen suoja- ja ohjauskehitykseen GOOSE- ja SMV-pohjaisilla mittauksilla ja ohjauksilla − Yhteys 5G-testiverkkoihin erilaisiin testaustarkoituksiin, mukaan lukien heik- kolaatuisten langattomien verkkojen vaikutus (latenssi ja luotettavuus) säh- köjärjestelmien suojaukseen ja ohjaukseen − Virtuaalinen yhteys VTT Smart Grid -laboratorioon Oulussa joustavuus- testausta varten − Aikasynkronointiyhteys MIKES-atomikelloihin kuituliitännällä IEC61850 -testaus: Laboratorio on varustettu 14 ABB:n suojareleellä, sisältäen sähköase- man automaatioyksikön koordinoidulle suojaukselle (ABB SSC600) sekä automaation ohjausyksikön (ABB COM600). Näihin laitteisiin on liitetty RTDS -reaaliaikasimulaattori sekä jännite- ja virtavahvistimet testausta varten. Tällä yhdistelmällä voidaan toteuttaa testa- usta IEC61850-pohjautuvaan suojaukseen ja ohjaukseen, mukaan lukien GOOSE-viestintä. 129 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Testiympäristössä on myös GPS- ja valokuituyhteydet MIKESin atomikelloon mahdollistaen aikasynkronoinnin. Kommunikaatiotestaus: Testiympäristö on kehitetty mahdollistamaan 5G-kommuni- kaation testausta voimajärjestelmien käyttöön. Testiympäristö on osa Suomen 5G-testi- verkkoa ja yksi ensimmäisistä 5G-piloteista. VTT on läheisesti mukana 5G-kehityksessä ja IntelligentEnergy-testiympäristö on integroitu 5G-testiverkkoon. Sijainti: Tietotie 4C, Otaniemi, Espoo Omistaja: VTT WWW: https://cris.vtt.fi/en/equipments/intelligentenergy-testbed VTT Sähköisten voimalinjojen ja energiavarastojen tutkimusinfrastruktuuri Yleiskuvaus kokonaisuudesta VTT:n sähköisten voimalinjojen ja energiavarastojen tutkimusinfrastruktuuri tarjoaa mah- dollisuuden sähköisten voimalinjojen ja akkujärjestelmien testaus- ja kehitystyöhön sekä sähköajoneuvojärjestelmien suunnitteluun. Käytössä on dynamometrejä moottoreiden ja ajoneuvojen testaamiseen, akkutestauslaitteistoja kenno-, moduuli- ja pakettitasolla, säh- köajoneuvojen latauslaitteita, tietovarantoja sekä VTT Smart eFleet -laskentatyökaluja säh- köajoneuvojärjestelmien mallinnukseen ja suunnitteluun. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Sopimuksen mukaan. Infran yhteiskäyttöjärjestelyt Yhteiskäyttö mahdollista mm. yhteisten tutkimusprojektien kautta. Akkutestauslaboratorio Yleiskuvaus lyhyesti VTT:n akkutestauslaboratoriossa voidaan testata akkukennojen, -moduulien ja -pakettien sähköistä suorituskykyä ja lämmönhallintaa sekä tehdä pitkäkestoista elinikätestausta eri- laisilla kuormitusprofiileilla yksinkertaisemmista lataus-purkusykleistä aina sovelluksen todellisen käyttöprofiilin mukaan ohjelmoituun testisykliin. Akkujen suorituskykyä ja elini- kää eri lämpötiloissa voidaan testata hyödyntäen olosuhdetestauskaappeja (akkukennot ja -moduulit) tai olosuhdetestauskonttia (akkupaketit). Akkutestauslaboratorion laitteis- toja voidaan käyttää myös esimerkiksi sähköisten akkumallien tai akkujen lämpömallien parametrisointiin. Teknisempi kuvaus VTT:n akkutestauslaboratoriossa on kaksi kennotesteriä (yhteensä 104 kanavaa / 50 A 130 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 / 5 V), liikuteltava kennotesteri (250 A, 3 kanavaa, EIS-mittaus kullekin kanavalle), moduuli testeri (50 A / 100 V, 12 kanavaa), kaksi pakettitesteriä (600 A / 1000 V / 320 kW ja 240 A / 1500 V / 108 kW), kaksi olosuhdetestauskaappia (kennoille ja moduuleille), olosuhdetestauskontti (akkupaketille) ja kaksi pientä lämpökaappia (kennoille). Labo- ratoriossa on myös potentiostaatti, jolla voidaan tehdä korkean tarkkuuden sähköke- miallisia impedanssispektroskopiamittauksia (EIS). Akkutestereiden testausprofiilit voi- daan ohjelmoida vastaamaan akun kuormitusprofiilia sovelluksessa, jolloin voidaan testata akun suorituskykyä todellista käyttöä vastaavissa olosuhteissa. Akkujen suo- rituskykytestien tuloksia voidaan verrata VTT:llä testattujen kaupallisten akkukenno- jen testituloksista koottuun akkutietokantaan. Akkujen elinikätesteissä on mahdollista seurata akun kapasiteetin laskua ja impedanssin kasvua ikääntymisen seurauksena, ja ikääntymisen aiheuttamia muutoksia voidaan todentaa myös VTT:llä suoritettavilla akkukennojen post mortem -analyyseillä. Sijainti: VTT:n akkutestauslaboratorio sijaitsee osoitteessa Tietotie 4 E, 02150 Espoo. Ajoneuvo- ja voimalinjatutkimus Yleiskuvaus lyhyesti Ajoneuvo- ja voimalinjatutkimuksen infrastruktuuri VTT:llä koostuu kahdesta eri koko- luokan alustadynamometristä, kahdesta eri kokoluokan sähköisestä moottoripenkistä (eDyno) sekä kolmesta sähköajoneuvosta. Alustadynamometreistä toinen on suunniteltu kevyille, toinen raskaille ajoneuvotyypeille. Kevyt alustadynamometrijärjestelmä soveltuu ensisijaisesti M1 ja N1 -luokkien (henkilöau- tot ja pakettiautot) sekä niitä kevyempien ajoneuvojen ominaisuuksien testaamiseen, kun taas raskas alustadynamometrijärjestelmä on suunniteltu M2 ja N2 -luokkien (linja- autot ja kuorma-autot) sekä niitä raskaampien ajoneuvojen mittaamiseen. Ajoneuvo- ja voima- linjatutkimuksen infrastruktuuri mahdollistaa monipuolisesti eri tutkimusaiheita, muun muassa olotilavakioituja suorituskykymittauksia, vertailevia analyysejä sekä ajoneuvojen komponenttitason tarkasteluita (esim. ajoakun elintilamääritykset). Sähköisiä moottoripenkkejä on kaksi erilaista: 186 kW kuormalla varustettu eDyno, sekä pieni 11 kW kuormalla varustettu kevyt eDyno (Light eDyno). Molemmat moottoripenkit on tarkoitettu nopeaan tuotekehitykseen ja säätöjärjestelmien kehitykseen. eDynoon voi- daan liittää sähkömoottoreiden lisäksi myös polttomoottoreita. VTT:llä on kolme erityyppistä sähköajoneuvoa, jotka toimivat pääasiassa ajoneuvoihin liit- tyvien tutkimuksien testialustoina. Sähköajoneuvoihin kuuluu M3-luokan kaupunkibussi, M1-luokan henkilöauto sekä MTK -luokan kauhakuormaaja. Näillä testialustoilla pystytään testaamaan ajoneuvojen komponentteja ja järjestelmiä todellisissa toimintaympäristöissä. 131 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Testialustoja on hyödynnetty esimerkiksi latauksen diagnostiikassa, robottiajamisen alus- tana ja voimalinjan komponenttien testaamisessa tieolosuhteissa. Teknisempi kuvaus Alustadynamometrijärjestelmät VTT:n ajoneuvotutkimuksen alustadynamometrilaboratoriot sisältävät seuraavat mitta- laitteet: kevyt ja raskas alustadynamometri, vakiotilavuuskeräimet, pakokaasuanalysaat- torikokonaisuudet, ajoviimalaitteistot, renkaiden ja painejärjestelmän ilmanpainemittarit, hiukkaskeräinlaitteistot, ilmanpaine-, kosteus- ja lämpötilamittarit, mikrovaa’at sekä säh- kötehoanalysaattori. Tämän lisäksi kevyt alustadynamometrilaboratorio on varustettu höy- rystimin, joiden avulla huoneen lämpötila voidaan laskea -20 °C:een. Alustadynamometreillä pystytään simuloimaan ajoneuvon massaa (inertia) sekä ajovas- tuksia, joita ajoneuvoihin kohdistuu tiellä ajettaessa. Ajoneuvojen omamassan lisäksi kuor- man vaikutus voidaan huomioida vastusmallinnuksessa, sillä massalla on suuri vaikutus energiankulutukseen ajosykleissä, joissa nopeus on vaihtelevaa. Molemmissa alustadynamometreissä on rulla, jota kuormitetaan sähköisen inertiasimuloin- nin avulla. Kevyessä alustadynamometrissä rullan halkaisija on 1,0 metriä, raskaassa 2,5 metriä. Kevyellä alustadynamometrijärjestelmällä pystytään simuloimaan ajoneuvoja 450 kg:sta 2 750 kg:aan asti ja suurin jatkuva pyöräteho dynamometrille on 100 kW. Raskaalla järjestelmällä pystytään simuloimaan ajoneuvoja 2 500 kg:sta 60 000 kg:aan asti, suurin jat- kuva pyöräteho dynamometrille on 300 kW, lyhytaikainen huipputeho on 360 kW. VTT käyttää ajovastusmalleja, jotka perustuvat ajoneuvojen rullausmittauksiin maantiellä. Maatiellä suoritettujen mittausten perusteella olemme määrittäneet ajoneuvoille koko- naisajovastusarvot F0, F1 ja F2. Näistä arvoista F0 on staattinen arvo Newtoneina ja arvot F1 ja F2 on vastusvoimakertoimia ajonopeuden suhteen. Ajoneuvon vastuksista (F_kok) aiheutuva voima lasketaan seuraavalla kaavalla: Fkok=F0+F1 × nopeus + F2× nopeus 2 Alustadynamometrin asetuksien (F0, F1, F2) määrittämiseksi suoritetaan alustadynamo- metrillä vetävän akselin vierimisvastusmittaus. Tämän vastusmittauksen tulos vähenne- tään ajoneuvon kokonaisajovastuksista. Mittaukset suoritetaan VTT:n omilla mittarenkailla, joilla pystytään minimoimaan renkaista aiheutuvat eroavaisuudet lopputuloksissa. Moottoripenkit VTT:llä on kaksi moottoripenkkiä: 186 kW kuormalla varustettu eDyno, sekä pieni 11 kW kuormalla varustettu kevyt eDyno (Light eDyno). Molemmat moottoripenkit ovat 132 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 monipuolisia testilaitteita, ja ne on instrumentoitu NI:n cRIO-kontrollerilla sekä käyttäjän konfiguroitavissa olevalla Labview-ohjelmistolla. eDyno on erityisesti tarkoitettu HIL-testaukseen (hardware-in-the-loop). Sen suurin vääntö momentti on 933 Nm, ja suurin pyörimisnopeus 3 800 1/min. Se on modulaarinen ja kompakti, ja tarvittaessa se on mahdollista siirtää myös asiakkaan luona tehtäviä tes- tauksia varten. eDyno sijaitsee VTT:llä moottorilaboratoriossa, ja siihen voidaan liittää tes- tattavaksi myös polttomoottoreita. Kevyt eDyno on tarkoitettu lähinnä kevyiden sähköisten voimalinjojen ja niiden kompo- nenttien tutkimukseen, testaukseen ja kehitykseen. Kevyen eDynon suurin vääntömo- mentti on noin 35 Nm, ja suurin pyörimisnopeus 2 900 1/min. Sähköajoneuvot testialustoina M3-luokan sähköbussi toimii raskaan kaluston komponenttien ja järjestelmien testi- alustana. Ajoneuvo on sähkökäyttöinen matalalattiakaupunkibussi Linkker 13LE. Bussi on varusteltu CCS-standardin mukaisella kattoon asennetulla pantografilla (Schunk) ja 55 kWh LTO-akustolla, mikä mahdollistaa ajoneuvon lataamisen 300 kW teholla. Ajoneuvo on 13-metriä pitkä, sen omamassa on 10-tonnia ja moottorin nettoteho 208 kW. Bussissa on yhteensä 77 matkustajapaikkaa, joista istumapaikkoja 44. M1-luokan sähköauto toimii henkilöautojen komponenttien ja järjestelmien testialustana. Ajoneuvo on Volkswagen e-Golf, ja tunnetaan myös nimellä eLvira. Auto on varustettu vuoden 2019 alussa ajamaan sekä etäohjatusti että automaattisesti. Autoon on asennettu anturointi ja älykkyys siten, että sitä voidaan käyttää sähköisen latauksen ja etäoperoin- nin testaamiseen toimeksiannoissa. Lisäksi ajoneuvoa käytetään etäohjauksen ja tekoälyn rakentamisessa. MTK -luokan sähköajoneuvo on Avant e6 -kauhakuormaaja. Täyssähköisen kuormaajan ajoakkuna toimii 13,8 kWh/288 Ah litium-ioniakku, jota voidaan ladata pikalaturilla. Val- mistajan mukaan latausaika 20 %–100 % lataussyklissä on noin tunti. Voimansiirto on hyd- rostaattinen niin ajolaitteille kuin työlaitteelle, jonka nostokyky on 900 kg ja nostokorkeus 2,8 m. Ajoneuvo on 2,57 metriä pitkä, 1,13 metriä leveä, painaa 1 400 kg ja sen ajonopeus on rajoitettu nopeuteen 10 km/h. Avant-kauhakuormaajan käyttö VTT:llä keskittyy aluksi ihmisen ja sähköisen automaattityökoneen rajapinnan tutkimiseen. Sijainti: Alustadynamometrit, eDyno ja M3-luokan sähköbussi sijaitsevat osoitteessa Tietotie 4 C, 02150 Espoo. Kevyt eDyno sijaitsee osoitteessa Tietotie 4 E, 02150 Espoo. M1-luokan henkilöauton sekä MTK kauhakuormaajan sijainti on Niittyhaankatu 8, 33720 Tampere. 133 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Latausratkaisut Yleiskuvaus lyhyesti Sähköajoneuvojen latausratkaisujen infrastruktuuri VTT:llä sisältää kiinteitä ja liikutelta- via DC-pikalatauspisteitä. Kiinteä Pantograph-latauspiste on VTT:n bussihallissa. Bussi- hallissa on myös siirrettävä Kempower-pikalaturi, jota voidaan siirtää eri toimipisteisiin tai tarvittaessa kentälle ja asiakkaan luokse. Kiinteä DC-pikalatausasema valmistuu tal- ven 2022 aikana VTT:n Futurehubin testilatauskentälle (test bed). Kyseisellä testilataus- kentällä on myös muita valmiiksi sähköistettyjä paikkoja erilaisiin living lab-tyyppisiin latauskokeiluihin. Lisäksi latausratkaisuihin kuuluu Keysight-latausanalysaattori, jolla voidaan monitoroida CCS-pikalatauksen kulkua ja lataustapahtumia. Teknisempi kuvaus Kiinteä Pantograph-latauskupu on VTT:n bussihallissa, ja se voidaan kytkeä mihin tahansa CCS-liitäntäiseen latausasemaan. Tällä hetkellä se on kytkettynä Kempowerin siirrettävään 40 kW latausasemaan ja lisäksi myös Keysight-analysaattori on kytkettävissä latausketjuun. Kiinteä Kempowerin DC-pikalatausasema on kokonaisteholtaan 100 kW, ja siinä on kaksi latauspistettä. Latausasema on täysin konfiguroitavissa, ja sillä voidaan tehdä erilaisia latauskokeiluja, sekä kerätä dataa lataustapahtumista. Yhdessä eri latausasemat muodostavat VTT:n yhteentoimivuuslaboratorion (Interopera- bility Laboratory). Niiden avulla testaamme ja kehitämme sähköajoneuvojen latausjärjes- telmien yhteensopivuutta ja yhteentoimivuutta. Sijainti: Pantograph-lataus, Keysight CCS-analysaattori sekä siirrettävä Kempowerin 40 kW DC-pikalatausasema sijaitsevat osoitteessa Tietotie 4 C, 02150 Espoo. Kiinteä Kempowerin 100 kW DC-pikalatausasema on osoitteessa Tekniikantie 21, 02150 Espoo, VTT:n Futurehubin testilatauskentällä. VTT Smart eFleet Yleiskuvaus lyhyesti VTT Smart eFleet on VTT:n kehittämä digitaalinen simulaatiotyökalu, jolla pystytään mal- lintamaan kokonaisten ajoneuvojärjestelmien toimintaa. Mallinnettaviin ajoneuvojärjes- telmiin kuuluu ensisijaisesti tarkastelussa olevat ajoneuvot, latausjärjestelmät ja muu toi- minnan kannalta olennainen infrastruktuuri sekä toimintaympäristö sisältäen mallin- nuksia muun muassa liikenteestä, ulkolämpötiloista, vuodenajoista ja reitin ominaisuuk- sista. Lopputuloksena on tarkka ja täysin muokattavissa oleva malli ajoneuvojärjestel- mästä, jonka avulla voidaan selvittää järjestelmän toimintaa kuvaavia tunnuslukuja kuten 134 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 kokonaiskustannuksia ja toimintavarmuutta sekä optimoida niitä järjestelmän suunnitte- luparametrejä muokkaamalla. Tämän lisäksi VTT Smart eFleetilla voidaan rakentaa todellisten ajoneuvojärjestelmien rinnalla toimivia digitaalisia kaksosia, jotka edesauttavat toiminnan reaaliaikaista ohjausta ja optimointia sekä mahdollistavat erinäisten tukipalveluiden käytön. VTT Smart eFleetin digitaalisen kaksosen avulla voidaan esimerkiksi ennakoida poikkeustilanteiden vaiku- tuksia toimintaan ja selvittää etukäteen toimintastrategioita haitallisten vaikutusten mini- mointia varten. Teknisempi kuvaus VTT Smart eFleet hyödyntää monia eri lähteitä mallien rakentamisessa. Simuloinnissa käy- tetään simulaatiosovelluksen omaa toimintaympäristömallia, jossa reitit voidaan muodos- taa esimerkiksi mitatuista GPS-reiteistä tai yksittäisistä karttakoordinaateista, valmiiden digitaalisten kartta-aineistojen perusteella (OpenStreetMap) tai karttapohjaisista aineis- toista riippumattomista vektorisarjoista tai nopeusohjeista. Näin reitit voidaan muodostaa olemassa olevien tai kokonaan hypoteettisten järjestelmien ja datan pohjalta. Reittimal- leja ja toimintaympäristöä voidaan täydentää automaattisesti eri tietopalveluiden ohjel- mointirajapintojen avulla muun muassa reittiosuuksien liikennevirtojen, korkeuspisteiden, latauspisteiden, liikennevalojen ja ulkolämpötilojen osalta, mikä mahdollistaa laajojenkin alueiden mallintamisen kustannustehokkaasti. Luonnollisesti kaikki toimintaympäristön ominaisuudet ovat myös käsin määriteltävissä. VTT Smart eFleet:n ajoneuvojen voimalinjojen mallinnus perustuu alalla vakiintunei- siin menetelmiin, minkä lisäksi VTT Smart eFleet:n sähköisten voimalinjojen mallinnus on validoitu erikseen vertaisarvioiduissa julkaisuissa. VTT on laajentanut mallinnetta- vien voimalinjatyyppien tarjontaa, akkusähköajoneuvojen lisäksi VTT Smart eFleet:lla voi- daan simuloida polttomoottorista tai vetypolttokennosta ajoenergiansa saavia ajoneu- voja. VTT:llä on erityyppisille ajoneuvoille pohjamallikirjasto, joka sisältää valmiita ajoneu- votyyppejä kevyistä nelipyöristä raskaisiin ajoneuvoyhdistelmiin. Uusia ajoneuvomalleja rakennetaan asiakkaiden ja hankkeiden tarpeiden mukaisesti. Sijainti: VTT:n tietojärjestelmät VTT MIKES metrologia Yleiskuvaus lyhyesti VTT MIKES pitää huolta mittayksiköiden toteuttamisesta ja mittaustulosten luotettavuu- desta. Se tarjoaa huippuluokan mittausinnovaatioita, osaamista ja työkaluja mittausten laadun osoittamiseen sekä maailmanlaajuisesti tunnustettuja mittauksia ja kalibrointeja. VTT MIKESin kalibrointi- ja mittauspalvelut täyttävät testaus- ja kalibrointilaboratorioiden pätevyysvaatimuksia kuvaavan standardin ISO/IEC 17025 vaatimukset. VTT MIKES täyttää 135 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 myös laadunhallintajärjestelmiä käsittelevän standardin ISO 9001 vaatimukset ja on serti- fioitu sen mukaan. Teknisempi kuvaus VTT MIKESissä voidaan kalibroida akkuinfraan liittyvät mittaus- ja testauslaitteistot. Tulok- set ovat jäljitettäviä SI-yksiköihin ja suurelta osin hyväksyttyjä MRA-sopimuksen mukai- sesti muissa sopimuksen allekirjoittaneissa maissa. Kalibroimme DC-teholähteet ja -kuor- mat sekä virta- ja jänniteanturit. Pystymme tuottamaan DC-virtaa 900 A saakka ja kuor- mittamaan 240 V teholähteitä 150 A virralla, siten että kokonaisteho on korkeintaan 2 kW. DC-virta-antureiden kalibrointeja varten VTT MIKESissä on kyky tehdä jäljitettäviä mittauk- sia 3kA asti käyttämällä referenssianturina nollavuomuunninta ja riittävää määrää virta- kierroksia. DC-jänniteantureiden kalibrointialue yltää useisiin kilovoltteihin. Teemme myös impedanssianalysaattorien kalibrointeja pienilläkin taajuuksilla ja milliohmien suuruusluo- kassa. Impedanssianalysaattoreista pystymme mittaamaan niin magnitudin kuin vaiheen- kin virheen. Sijainti: Tekniikantie 1, 02150 Espoo Omistaja: VTT WWW: www.vtt.fi; https://www.vttresearch.com/fi/palvelut/akkuteknologiat; https://www.vttresearch.com/fi/palvelut/sahkoajoneuvot-ja-sahkoajoneuvojarjestelmat VTT properTune akkujen ja materiaalien mallinnuksen ja suunnittelun infrastruktuuri VTT:n akkuihin ja materiaaleihin, erityisesti materiaaliperspektiivistä, keskittyvä laskennal- linen infrastruktuuri on koottu VTT properTune tuoteympäristön alle. Kokonaisuus on esi- tetty alla kuvassa 1. properTune kokonaisuus mahdollistaa suunnitteluun, operointiin, eli- niän hallintaan ja optimointiin liittyvien laskennallisten mallinnuspohjaisien ratkaisujen nopean kehityksen tyypillisesti seuraaviin ongelmatyyppeihin: − Uusien materiaalien, kuten akkujen tapauksessa elektrodien ja elektrolyyttien kehitys, tai vaikkapa rajapintafaasien optimointi. − Valmistusmenetelmien simulointi ja ko. prosessikehitys. − Suorituskykypohjaiset tarkastelut, kuten eliniän hallinnan ja optimoinnin ratkaisut. − Tekoälyn, digitaalisten kaksosten ja datanhallinnan ja hyödyntämisen mene- telmät. Mm. AI pohjaiset suunnittelumenetelmät, hybridimenetelmät käytön optimointiin ja hallintaan, käytönaikaisen datan reaaliaikainen hyödyntämi- nen ja yhdistäminen mallidataan. Yo. lisäksi VTT properTune soveltuu laaja-alaisesti erilaisten materiaalikeskeisten ongel- mien ja suunnittelutehtävien ratkaisuun. VTT properTune infrastruktuuria hyödyntää tällä hetkellä kymmeniä kansainvälisiä ja kotimaisia yrityksiä. 136 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Materiaalisuunnittelu Laaja-alaisin ongelmakenttä VTT properTune:lle on uusien materiaalien tai materiaalirat- kaisujen kehitys ja sovellusoptimointi. Tämä voi sisältää hyvinkin perustavaalaatuisia teh- täviä, kuten mallipohjaisen akkukeminoiden, elektrodimateriaalien ja elektrolyyttien kehi- tyksen jossa mallipohjaisuutta ja simulointia käytetään erityisesti kehitysprosessin nopeu- tukseen ja siihen liittyvien kehityskustannusten alentamiseen. Tällöin hyödynnetään erilai- sia fysiikka-pohjaisia lähestymistapoja, kuten mm termodynaamis-kineettistä, atomistista tai mikrorakennelaskentaa ja simulointia. Tieto, tiedonhallinta ja hyödyntämismekanismit liittyen tiiviisti tekoälyn hyödyntämiseen ovat tyypillisesti keskeisessä osassa. Akkusovelluksien kehitys ja optimointi Mallinnuksen ja simuloinnin lähestymistavoilla voidaan tarkastella useita akkujen käytön kannalta kriittisiä metriikoita, kuten esimerkiksi ikääntymistä ja lataussyklien vaikutusta. Tällöin voidaan tähdätä joko akku-sovelluskehitykseen ja suorituskyvyn parantamiseen, tai mm. parempaan eliniän hallintaan paremmin ennustuskykyisten menetelmien kautta. Tyypillisesti ratkaisut ovat ns. ”monitasoisia”, eli materiaalikeskeisiä ratkaisuja yhdiste- tään kenno- ja akkutasojen malleihin kokonaisuutta ajatellen. Vastaavasti voidaan tarkas- tella esimerkiksi valmistuksen ja suorituskyvyn välisiä korrelaatioita ja pyrkiä laaja-alaiseen sovellusoptimointiin. Tekoäly, tiedonhallinta ja digitaaliset kaksoset Tietoon, tiedonhallintaan ja tekoälyyn liittyvät sovellukset ovat luonnollinen osa VTT properTune lähestymistapaa. Usein tällöin tekoälyn hyödyntäminen liittyy yo. tehtäviin, eli tekoälyllä haetaan esimerkiksi suunnittelumenetelmien nopeutusta, parempia mene- telmiä vuorovaikuttamaan tarvittaessa reaaliaikaisesti käytön kanssa tai esimerkiksi laajo- jen tietomassojen analytiikkaa ja eri tiedonlähteiden yhdistämistä. Tekoälyaihepiiriin liit- tyy myös laajempien prosessien mallinnus ja ohjaus sekä optimointiratkaisujen luomi- nen jotka vaikuttavat reaaliaikaisesti tuotteiden ja prosessien kanssa tarjoten ohjaus- ja optimointityökaluja. Omistaja: VTT WWW: www.vttresearch.com/propertune X-Ray Mineral Services Finland Yleiskuvaus kokonaisuudesta X-Ray Mineral Services Finland (XMS Finland) on osa Hafren Scientific Groupia, joka toimii maailmanlaajuisesti. XMS Finlandin Espoon toimisto on perustettu 2020 ja se tuottaa ana- lyysi- ja asiantuntijapalveluita akkuarvoketjun ja muiden sektorien tarpeisiin. Yrityksellä on monipuolinen tutkimusinfrastruktuuri, jolla voidaan tutkia erilaisten liuosten, mineraalien 137 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 ja materiaalien kemiallista, mineralogista ja teksturaalista koostumusta. Analyysimene- telmät kattavat sekä laboratoriomenetelmät, että kannettavat ja käsikäyttöiset laitteet. Tämänhetkinen analyysilaboratorioinfrastruktuuri on Iso-Britanniassa ja tavoitteena on myöhemmin perustaa uusi laboratorio Suomeen. Pelkän raakadatan tuottamisen lisäksi XMS Finland tarjoaa myös tulosten tulkintaa ja raportointia sekä konsultointia. Asiakasryh- mät sisältävät esimerkiksi malminetsintäyhtiöt, kaivannais- ja jatkojalostusteollisuuden, kierrätysalan yritykset, yliopistot ja tutkimuslaitokset. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet XMS Finland tarjoaa analyysi- ja asiantuntijapalveluita. Tutkimusinfrastruktuuri on käytet- tävissä asiakkaiden toimeksiannossa sekä yhteistyöhankkeissa. Teknisempi kuvaus Yhdistelemällä erilaisia analyysimenetelmiä XMS Finland voi tuottaa kattavaa materiaa- lien ja mineraalien karakterisointia. Tutkimusinfrastruktuurilla voidaan karakterisoida sekä laboratoriossa, että asiakkaan luona, erilaisia mineraaleja ja materiaaleja akkujen raaka-ai- neista prekursoreihin, valmiisiin tuotteisiin, tuotannon jätevirtoihin sekä kierrätettäviin materiaaleihin. Tyypillisiä tutkittavia materiaaleja ovat mm. malmit, konsentraatit, metal- lurgiset näytteet, kuona, rikastushiekka, kierrätysjakeet ja valmiit akkumateriaalit, esim. pinnoitetut elektrodit. Tutkimusinfrastruktuuriin sisältyy laboratoriotilat Britanniassa, sekä laitteistokantaa täy- dentäviä sisarlaboratorioita Britanniassa, Yhdysvalloissa ja Kanadassa. Yrityksellä on myös useita erilaisia kannettavia ja käsikäyttöisiä analyysilaitteita, joita voidaan hyödyntää ken- tällä, esimerkiksi malminetsinnässä, kaivoksilla ja kierrätyslaitoksilla. Erilaisilla laboratoriomenetelmillä voidaan analysoida tuhansia näytteitä vuosittain, ja käsi- käyttöisillä laitteilla jopa kymmeniä tuhansia näytteitä vuosittain. Laitekanta sisältää mm. seuraavat menetelmät: ICP-OES, ICP-MS, LA-ICP-MS, TESCAN-TIMA, AMICS, QXRD, XRF, Raman, FTIR, LIBS, TOC, SEM-EDS, jne. Erilaiset näytteiden esikäsittelyt kuuluvat olennai- sena osana laboratorioiden rutiinityöhön. Tulosten tulkintaa ja analytiikkaa tehdään eri- laisilla datan käsittelyohjelmistoilla esimerkiksi datan visualisoimiseksi ja raportoinnin työkaluna. Yrityksellä on monipuolista kokemusta esimerkiksi grafiitin, fosfaatin, litiumin, harvinais- ten maametallien, koboltin, kullan, nikkelin sekä akkuraaka-aineiden, kierrätysjakeiden ja materiaalien kattavasta karakterisoinnista eri menetelmillä. Sijainti: Laboratoriot Britanniassa Toimisto Espoossa Suomessa, jossa hoidetaan asiakassuhteita, analytiikkaa ja tulosten tulkintaa. 138 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Omistaja: Hafren Scientific Group WWW: http://xrayminerals.fi/ Åbo Akademi Yleiskuvaus kokonaisuudesta Åbo Akademin Luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa on suuri määrä erilaisia lait- teita, jotka sopivat erilaisten akkumateriaalien analysointiin ja testaamiseen. Åbo Akade- min tutkimusinfrastruktuuri soveltuu parhaiten laboratoriomittakaavan testeihin ja mit- tauksiin. Mahdolliset hankkeet voivat vaihdella aina perustutkimuksesta yksittäisen yrityk- sen kanssa tehtäviin tuotekehitysprojekteihin. Ulkopuolisten toimijoiden infran käyttömahdollisuudet Ehdot ja sopimusmallit määritellään tapauskohtaisesti. Turun korkeakoulut toimivat yhteistyössä eri infrojen suhteen. Teknisempi kuvaus Tutkimusinfrastruktuuri sisältää laajan valikoiman laitteistoa materiaalien karakterisointiin, esimerkiksi − Nano- ja mikropartikkelien ominaisuuksien määritykset: varaus, kokojakauma, huokoisuus − Kristallografia ja mikroskopia: röntgendiffraktio ja -sironta, atomivoima- mikroskopia, kuva- ja karheusanalyysi − Sähkökemialliset analyysit: potentiostaatit, galvanostaatit, sähkökemiallinen impedanssispektroskopia, sähkökemialliset sensorit − CHNS, IC (ionikromatografia), ICP-OES − UV-Vis-NIR, FTIR, Raman − NMR, LC-MS/MS Åbo Akademissa on myös Functional Printing Center, joka sisältää fasiliteetit materiaa- lien printtaukseen sekä materiaalien ja rakenteiden kehitykseen erilaisilla menetelmillä. Functional Printing Center on osa FIRI-PII -tutkimusinfrastruktuuria. Sijainti: Turku Omistaja: Åbo Akademi ja osittain Åbo Akademi yhdessä Turun Yliopiston kanssa WWW: https://www.abo.fi/en/laboratory-of-molecular-science-and-engineering-re- search-and-personel/; https://www.abo.fi/en/abo-akademi-functional-printing-center/; https://instrumentcentre.utu.fi/ 139 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 L Ä H T E E T Acharya, S. et al. (2020) ‘Cybersecurity of Smart Electric Vehicle Charging: A Power Grid Perspective’, IEEE Access, 8, pp. 214434–214453. doi:10.1109/ACCESS.2020.3041074. AIT (2021) Electrode preparation and cell production. Saatavilla: https://www.ait.ac.at/en/labs/cell-production (Viitattu: 20.12.2021) Akkupuisto (2021). Saatavilla: https://batterypark.fi/fi/ (Viitattu: 20.12.2021) Antoun, J. et al. (2020) ‘A Detailed Security Assessment of the EV Charging Ecosystem’, IEEE Network, 34(3), pp. 200–207. doi:10.1109/MNET.001.1900348. BATCircle (2021). Saatavilla: https://batcircle.aalto.fi/en (Viitattu 17.12.2021). Battery 2030+ (2021). Saatavilla: https://battery2030.eu/ (Viitattu 16.12.2021). BF - Business Finland (2021). Saatavilla: https://www.businessfinland.fi/ajankohtaista/haut/2021/rrf-infra- struktuurit-haku (Viitattu: 16.12.2021). Calliolab (2021) Saatavilla: https://calliolab.com/ (Viitattu: 20.12.2021 CharIN (2021) Megawatt Charging System (MCS). Saatavilla: https://www.charin.global/technology/mcs/ (Viitattu: 26.11.2021). CICEnergiGUNE (2021) Saatavilla: https://cicenergigune.com/en/x-ray-diffraction (Viitattu: 20.12.2021) DERlab (2021) Saatavilla: https://infrastructure.der-lab.net/ (Viitattu: 20.12.2021) DNV (2021) DNV and Dutch emergency services to open battery safety test lab, Saatavilla: https://www.dnv.com/news/dnv-and-dutch-emergency-services-to-open-battery-safety-test-lab-203662 (Viitattu: 20.12.2021) EARTO - European Association of Research and Technology Organisations (2018). European Innovation Hubs: An Ecosystem Approach to Accelerate the Uptake of Innovation in Key Enabling Technologies. Saatavilla: https://www.earto.eu/wp-content/uploads/EARTO-Paper-European-Innovation-Hubs-Final.pdf (Viitattu 16.12.2021). EERA (2021) Storage Research Infrastructure Eco-System, Saatavilla: https://www.eera-energystorage.eu/stories.html (Viitattu: 20.12.2021) ENCS (2019) Security architecture for EV charging infrastructure. EV-201-2019, p. 28. European Network for Cyber Security. Saatavilla: https://encs.eu/wp-content/uploads/2021/09/EV-201-2019-Security-architectu- re-for-EV-charging-infrastructure.pdf (Viitattu: 24.11.2021). ERA-Net (2021) Validation network with living labs and testbeds. Saatavilla: https://www.eranet-smartenergysystems.eu/Partners/Living_Labs (Viitattu: 20.12.2021) ESFRI (2021) Roadmap 2021 - Strategy report on research infrastructures. Saatavilla: https://roadmap2021.esfri.eu/media/1295/esfri-roadmap-2021.pdf (Viitattu: 20.12.2021) ESFRI – the European Strategy Forum on Research Infrastructures (2019). Roadmap 2018 strategy report on research infrastructures. Saatavilla: http://roadmap2018.esfri.eu/media/1066/esfri-roadmap-2018.pdf (Viitattu 16.12.2021). EU Science Hub (2021) Battery Energy Storage Testing for Safe Electric Transport. Saatavilla: https://ec.europa. eu/jrc/en/research-facility/battery-energy-storage-testing-safe-electric-transport (Viitattu: 20.12.2021) EURA (2021) Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus. South Carelian Electric Test Laboratory (SCET-LAB). Saatavilla: https://www.eura2014.fi/rrtiepa/projekti.php?projektikoodi=A76604 (Viitattu: 20.12.2021) FiTech (2021) FITech tarjoaa energian varastointiin ja konversioon liittyvää opetusta työelämässä oleville osaajille. Saatavilla: https://fitech.io/fi/fitech/fitech-energy-storage/ (Viitattu: 20.12.2021) Fraunhofer (2021) Research Fab Battery Cells. Saatavilla: https://www.forschungsfertigung-batteriezelle.frau- nhofer.de/en.html (Viitattu 20.12.2021) Fraunhofer HHI (2021) Battery and Sensor Test Center (BST). Saatavilla: https://www.hhi.fraunhofer.de/en/depart- ments/fs/research-groups/energy-storage-sensor-technology/battery-and-sensor-test-center-bst.html (Viitattu: 20.12.2021) Gaia Consulting ja Spinverse (2019) Batteries from Finland – Final report. Saatavilla: https://www.businessfinland.fi/49cbd0/globalassets/finnish-customers/02-build-your-network/bioecono- my--cleantech/batteries-from-finland/batteries-from-finland-report_final_62019.pdf (Viitattu 16.12.2021). GTK (2021). Suomen geotieteiden tutkimuslaboratorio – SGL. Saatavilla: https://www.gtk.fi/tutkimusinfra- struktuuri/suomen-geotieteiden-tutkimuslaboratorio-sgl/ (Viitattu: 20.12.2021) GTK (2020) Kiertotalouden yhteislaboratorio avautui Otaniemessä. Saatavilla: https://www.gtk.fi/ajankoh- taista/kiertotalouden-yhteislaboratorio-avautui-otaniemessa/ (Viitattu 20.12.2021). 140 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Hola (2021) High performance charging for long-haul trucking. Saatavilla: https://www.hochleistungsladen-lkw.de/hola-en/project/ (Viitattu 16.12.2021) ISO (2014). ISO 15118-2:2014. Road vehicles – Vehicle-to-Grid Communication Interface – Part 2: Network and application protocol requirements, vol. 15118–2:2014. LiPLANET (2021) Saatavilla: https://www.liplanet.eu/ (Viitattu: 20.12.2021) MATINE (2021) Saatavilla: https://www.defmin.fi/matine_-_maanpuolustuksen_tieteellinen_neuvottelukun- ta#a95e0778 (Viitattu: 20.12.2021) Merinova (2021) SUNDOM SMART GRID. Saatavilla: https://www.merinova.fi/hanketoiminta/sundom-smart-grid/ (Viitattu: 20.12.2021) Mobility2grid – The Mobility2grid research campus. Saatavilla: https://www.forschungscampus.bmbf.de/ research_campuses/mobility2grid (Viitattu 16.12.2021) NextGenBat (2021) Saatavilla: https://www.aalto.fi/en/department-of-chemistry-and-materials-science/next- genbat (Viitattu 17.12.2021) Opetus- ja kulttuuriministeriö (2021) – Kansallisen tutkimuksen, kehittämisen ja innovaatioiden päivitetty tiekartta. Päivitetty 14.12.2021. Saatavilla: https://okm.fi/documents/1410845/22508665/Kansallinen+- tutkimuksen,+kehitt%C3%A4misen+ja+innovaatioiden+p%C3%A4ivitetty+tiekartta.pdf/b47931b4- 3490-01a4-b2e2-83193329c5ef/Kansallinen+tutkimuksen,+kehitt%C3%A4misen+ja+innovaatioi- den+p%C3%A4ivitetty+tiekartta.pdf?t=1639483581267 (Viitattu 15.12.2021) Oulun yliopisto (2021a) Printed Intelligence Infrastructure. Saatavilla: https://www.oulu.fi/pii/ (Viitattu: 20.12.2021) Oulun yliopisto (2021b) Callio Lab. Saatavilla: https://www.oulu.fi/fi/yliopisto/kerttu-saalasti-instituutti/callio-lab (Viitattu: 20.12.2021) Printocent (2021) Saatavilla: https://www.printocent.net/ (Viitattu 20.12.2021) Pyhäjärven Callio (2021a) FireLAB. Saatavilla: https://callio.info/fi/invest-opportunities/firelab/ (Viitattu: 20.12.2021) Pyhäjärven Callio (2021b) FutureMINE, Saatavilla: https://callio.info/fi/invest-opportunities/futuremine/ (Viitattu 20.12.2021) RAMI (2021) Saatavilla: https://rami-firi.fi/ (Viitattu 20.12.2021) RISE (2021) Swedish Electric Transport Laboratory (SEEL). Saatavilla: https://www.ri.se/en/test-demo/seel (Viitattu 20.12.2021) RISE (2022) Search Test & Demo. Saatavilla: https://www.ri.se/en/search?types=test_demo&view=grid (Viitattu 3.1.2021) RTOs - GTS, VTT, RISE and SINTEF Position Paper by Nordic Research and Technology Organisations (2020). Paving the way towards sustainable economy - alleviating the “Valley of Death” through Nordic Testbed collaboration. Saatavilla: https://en.gts-net.dk/wp-content/uploads/2020/03/WP2-Nordic-Testbeds-Posi- tion_Paper.pdf (Viitattu 16.12.2021). SA - Suomen Akatemia (2018). Suomen tutkimusinfrastruktuurien strategia ja tiekartta 2014–2020. Väliarviointi 2018. Saatavilla: https://www.aka.fi/globalassets/2-suomen-akatemian-toiminta/4-julkaisut/ julkaisut/suomen-tutkimusinfrastruktuurien-strategia-ja-tiekartta-2014-2020-valiarviointi-2018.pdf (Viitattu 16.12.2021). Sandvik (2021) Saatavilla: https://www.rocktechnology.sandvik/en/innovation-in-mining/test-mine/ (Viitattu: 20.12.2021) Sandvik (2020) Sandvik Test mine virtual tour. Saatavilla: https://www.youtube.com/watch?v=ka2es_wy0Vk (Viitattu: 20.12.2021) SENECC (2021) Smart Energy Systems Competence Center. Saatavilla: https://www.senecc.fi/ (Viitattu 20.12.2021) SESKO ry (2021) Sähköajoneuvojen lataussuositus 2021. Saatavilla: https://www.sesko.fi/standardit/standar- doinnin_aihealueita/sahkoautot_ja_latausjarjestelmat/lataussuositus (Viitattu: 19.11.2021). SFS (2019) SFS-EN IEC 61851-1:2019:en. Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements. SFS (2014a) SFS-EN 62196-3-2014:en Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 3: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for d.c. and a.c./d.c. pin and contact-tube vehicle couplers. SFS (2014b) SFS-EN 62196-1-2014:en Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 1: General requirements. SFS (2017a) SFS 6000-7-722:2017. Pienjännitesähköasennukset. Osa 7-722: Erikoistilojen ja -asennusten vaatimukset. Sähköajoneuvojen syöttö. SFS (2017b) SFS-EN 62196-2-2017:en Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for a.c. pin and contact-tube accessories. 141 TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 SINTEF (2021) New laboratory and SINTEF's battery researchers will boost Norwegian competitiveness on batteries. Saatavilla: https://www.sintef.no/en/latest-news/2021/new-laboratory-and-sintefs-battery-re- searchers-will-boost-norwegian-competitiveness-on-batteries/ (Viitattu: 20.12.2021) SIX (2021) Liikkuvien työkoneiden klusteri käyntiin – iso toimiala, huikeat mahdollisuudet Suomelle. Saatavilla: https://www.six.fi/post/liikkuvien-ty%C3%B6koneiden-klusteri-k%C3%A4yntiin-iso-toi- miala-huikeat-mahdollisuudet-suomelle (Viitattu: 20.12.2021) Smart Energy Åland (2021) Saatavilla: https://smartenergy.ax/ (Viitattu: 20.12.2021) Smart Otaniemi (2021) Saatavilla: https://smartotaniemi.fi/ (Viitattu: 20.12.2021) Suomen Akatemia (2020) Kansallisten tutkimusinfrastruktuurien tiekartalle 2021–2024 valitut tutkimus- infrastruktuurit. Saatavilla: https://www.aka.fi/globalassets/2-suomen-akatemian-toiminta/5-ajankohtais- ta/1-tiedotteet-ja-uutiset/2020/kansallisten-tutkimusinfrastruktuurien-tiekartalle-2021-2024-valitut-tutki- musinfrastruktuurit.pdf (Viitattu: 20.12.2021) TEM - Työ- ja elinkeinoministeriö (2021). Kansallinen akkustrategia 2025, Suomi vastuullisen akkutuotannon ja kestävän sähköistymisen kärkimaaksi: strategiset tavoitteet ja toimenpiteet. Saatavilla: https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/162684 (Viitattu 16.12.2021). TestbedSweden (2022). Swedish testbeds. Saatavilla: https://swedishtestbeds.com/en/about-swedish-testbeds/ (Viitattu 3.1.2021). Tieteentekijöiden liitto (2021). Työtilojen ja yhteisöllisyyden tulevaisuus huolettavat tieteentekijöitä – Yhteisön hiljainen tieto ei siirry virtuaalisissa kohtaamisissa | Saatavilla: https://www.sttinfo.fi/tiedote/tyo- tilojen-ja-yhteisollisyyden-tulevaisuus-huolettavat-tieteentekijoita---yhteison-hiljainen-tieto-ei-siirry-vir- tuaalisissa-kohtaamisissa?publisherId=69818395&releaseId=69915555 (Viitattu: 16.12.2021). Tulanet – Tutkimuslaitosten yhteenliittymä (2021). Tutkimuslaitosten tutkimusinfrastruktuurit 2021. Saatavilla: http://tulanet.fi/wp-content/uploads/2021/03/Tutkimuslaitosten-tutkimusinfrastruktuurit-2021-final.pdf (Viitattu 16.12.2021). Valtioneuvosto (2021) Valtioneuvoston kirjelmä eduskunnalle komission ehdotuksesta Euroopan parlamentin ja neuvoston asetukseksi vaihtoehtoisten polttoaineiden infrastruktuurin käyttöönotosta ja direktiivin 2014/94/EU kumoamisesta (AFIR), LVM/2021/107. VTT (2022). Virtual Wolrd. Saatavilla: https://www.vttresearch.com/en/vtt-world/ (Viitattu 3.1.2022) ZSW (2021), Saatavilla: https://www.zsw-bw.de/en/research/batteries/topics/production-and-process-re- search.html#c2141 (Viitattu: 20.12.2021) II TYö- JA ELINKEINOMINISTERIöN JULKAISUJA 2022:25 Verkkojulkaisu ISSN 1797-3562 ISBN 978-952-327-674-1 Sähköinen versio: julkaisut.valtioneuvosto.fi Julkaisumyynti: vnjulkaisumyynti.fi