Energianhallintajärjestelmä (EMS): mikä se on, miten se toimii ja miten ohjelmisto valitaan

EMS (Energy Management System) on ohjelmisto, joka kerää rakennuksen tai yrityksen energiankulutustiedot, muuntaa ne tunnusluvuiksi, ilmoittaa poikkeamista ja kattavimmissa ratkaisuissa myös ohjaa teknisiä järjestelmiä.

Se on energianhallinnan käytännön työkalu. Markkinoilla on paljon keskenään hyvin erilaisia tuotteita: pelkkiä seurantajärjestelmiä, teollisuuden EMS-ratkaisuja, BIM-pohjaisia järjestelmiä sekä antureita, joiden mukana toimitetaan ohjelmisto. Tässä oppaassa kerromme, mitä EMS todella tekee, miten se eroaa BMS:stä ja sertifioidusta hallintajärjestelmästä sekä vertailemme tärkeimpiä Italiassa saatavilla olevia alustoja.

Avoimuuden vuoksi on hyvä mainita, että vertailussa mukana oleva UTwin on oma ohjelmistomme. Kerromme tämän heti ja ilmoitamme siksi jokaisen alustan kohdalla, millaiseen käyttöön se sopii parhaiten. Mikään näistä työkaluista ei ole paras kaikille.

Kaikkien EMS-järjestelmien yhteinen ydin on kulutuksen seuranta: tiedonkeruu, tunnusluvut, hälytykset ja raportointi.

• Kaikkien EMS-järjestelmien yhteinen ydin on kulutuksen seuranta: tiedonkeruu, tunnusluvut, hälytykset ja raportointi.
• Ratkaiseva ero on siinä, seuraako järjestelmä vain tilannetta vai ohjaako se myös teknisiä järjestelmiä.
• EMS on ohjelmisto, kun taas ISO 50001 on organisaation hallintajärjestelmä. Ne ovat eri asioita, jotka tukevat toisiaan.
• Hyödyt kasvavat, kun EMS yhdistetään kunnossapitoon ja rakennuksen malliin.

Mitä EMS tekee

Kaikkien alustojen yhteinen ydin on seuranta: sähkö-, kaasu- ja vesitietojen automaattinen kerääminen mittareista ja antureista, koontinäytöt, poikkeamahälytykset ja raportointi.
Tämän ytimen ympärille kukin ratkaisu tuo erilaisia ominaisuuksia: laskujen analysoinnin, tuen energiakatselmuksille ja ISO 50001 -standardin noudattamiselle, tekoälyyn perustuvan optimoinnin sekä varsinaisen ohjauksen eli mahdollisuuden säätää teknisiä järjestelmiä etänä.
Valinnassa on tärkeää muistaa tämä ero: seuranta ei ole sama asia kuin ohjaus. Monet EMS-järjestelmät rajoittuvat tietoihin ja hälytyksiin, ja vain harvat täydentävät prosessin ohjaamalla laitteistoja.
Hyödyllinen termihuomio: kun järjestelmä on suunniteltu nimenomaan rakennuksille, käytetään usein termiä BEMS (Building Energy Management System). ENEA määrittelee sen järjestelmäksi, joka seuraa, ohjaa ja optimoi energiankäyttöä yhdistämällä valaistuksen, lämmityksen, ilmanvaihdon ja ilmastoinnin. Käytännön myyntipuheessa termejä käytetään usein synonyymeina.

EMS ja BMS: havainnointi ja ohjaus

Tämä on tarjouspyynnöissä yleisin sekaannus. BMS ohjaa ja säätää teknisiä järjestelmiä: se tietää venttiilin nykyisen tilan ja voi muuttaa sitä. EMS mittaa ja analysoi kulutusta ajan mittaan: se tietää, kuinka paljon kyseinen venttiili on maksanut viimeisten kuuden kuukauden aikana.
Käytännössä rajat hämärtyvät, koska monet EMS-ratkaisut sisältävät ohjaustoimintoja ja kaikki BMS-järjestelmät sisältävät energiamoduuleja. Olennaista ei ole valita lyhennettä, vaan määrittää rakennuksen tarvitsemat toiminnot, kuten rakennusautomaatiota käsittelevässä oppaassamme selitetään.

EMS ja ISO 50001: ohjelmisto ja hallintajärjestelmä

Toinen selvennettävä termien päällekkäisyys liittyy tähän. ISO 50001 määrittelee energianhallintajärjestelmän organisaation toimintatapojen, vastuiden, tavoitteiden ja prosessien kokonaisuutena: se ei ole ohjelmisto.
EMS on työkalu, joka tuottaa tiedot ja tunnusluvut, joiden perusteella järjestelmä toimii. Standardi edellyttää tiedonkeruusuunnitelmaa ja suorituskyvyn säännöllistä arviointia. Ilman alustaa nämä tehtävät muuttuvat helposti hauraiksi taulukkolaskentaratkaisuiksi.

EMS:n toiminnot yksi kerrallaan

Miksi EMS, kunnossapito ja rakennuksen malli kannattaa integroida

EMS tuottaa havaintoja. CMMS eli kunnossapidon hallintaohjelmisto tuottaa työtehtäviä. Jos järjestelmät pidetään erillään, havainto jää koontinäyttöön eikä johda toimenpiteisiin.
Kun järjestelmät integroidaan, tapahtuu neljä asiaa:

• Poikkeamasta tulee työmääräys, jolla on vastuuhenkilö, päivämäärä ja tila, sen sijaan että se jäisi ilmoitukseksi, jonka joku ehkä lukee.
• Huoltohistorian avulla voidaan selittää kulutusta. Datassa näkyvälle muutokselle löytyy dokumentoitu syy: kone on vaihdettu, suodatin puhdistettu tai laite on pysähtynyt vian vuoksi.
• Kunnossapidosta tulee myös energiatehokasta. Likaiset suodattimet, likaantuneet lämmönvaihtimet ja väärät säädöt lisäävät kulutusta. Tämä on ennakoivan kunnossapidon perusajatus.
• Energiakatselmuksia, auditointeja ja sertifiointeja varten tarvittavat todisteet ovat valmiina. Niissä on osoitettava, mitä tehtiin ja millaisia vaikutuksia sillä oli.

Lisäksi on olemassa mallitaso. Perinteinen EMS näkee mittauspisteet eli luettelon mittareista ja niiden lukemista.
Rakennuksen malliin yhdistetty EMS näkee sen sijaan tilat, tekniset järjestelmät ja laitteet: poikkeava kulutus ei ole enää ”mittari 14”, vaan toisen kerroksen tiloja palveleva jäähdytyskeskus. Tätä kehityspolkua kuvaamme BMS:ää ja digitaalista kaksosta sekä älyrakennusta käsittelevissä artikkeleissamme.
Usein keskenään sekoitettujen omaisuudenhallinta- ja kunnossapito-ohjelmistojen eroista kerrotaan tarkemmin oppaassa EAM, CMMS ja CAFM.

Miten vertailu toteutettiin

Kokemuksemme mukaan energiatehokkuushankkeissa yleisin pettymys ei johdu siitä, että ohjelmisto olisi yleisesti väärä, vaan siitä, ettei se sovi kyseiseen ympäristöön: erinomainen teollisuuden EMS asennetaan myymäläverkostoon tai pelkkään laskuanalyysiin keskittyvä alusta valitaan tilanteeseen, jossa tarvittaisiin teknisten järjestelmien ohjausta.
Siksi vertailussa käytetään neljää konkreettista kriteeriä:

• Mitä seurataan: pelkkää sähköä vai myös vettä, kaasua ja ympäristöparametreja, kuten lämpötilaa ja tilojen käyttöastetta.
• Laitteisto: toimittaako alusta myös älymittarit ja anturit vai pitääkö se yhdistää kolmannen osapuolen laitteisiin? Tämä vaikuttaa merkittävästi käyttöönoton aikatauluun ja kustannuksiin.
• Seuranta vai ohjaus: rajoittuuko järjestelmä hälytyksiin ja raportteihin vai ohjaako se teknisiä järjestelmiä etänä?
• Todellinen kohderyhmä: teollisuus ja tuotantoprosessit vai rakennukset ja kiinteistöpalvelut, kuten toimistot, vähittäiskauppa, hotellit ja terveydenhuolto? Lähes mikään alusta ei ole erinomainen molemmissa.

Tärkeimmät alustat vertailussa

Taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä ratkaisuista Italiassa rakennuksia ja kiinteistöpalveluja hallinnoiville organisaatioille. Kunkin ohjelmiston nimi johtaa sitä käsittelevään yksityiskohtaiseen oppaaseemme.

UTwin

Aloitetaan omasta ratkaisustamme. UTwin kehitettiin alun perin rakennusten hallinnan ja kunnossapidon digitaaliseksi kaksoseksi, ja sen jälkeen alustaa laajennettiin energianhallintaan: se seuraa energian, veden, kaasun ja ympäristöparametrien kulutusta, ja älymittarit ja anturit toimitetaan suoraan ohjelmiston mukana.
Pelkkään seurantaan keskittyvistä EMS-ratkaisuista UTwin erottuu ohjaustoiminnoillaan: integroitu tekoäly säätää teknisiä järjestelmiä etänä ulkoilman ja tilojen todellisen käyttöasteen perusteella, ja sisäänrakennettu CMMS muuttaa kulutuspoikkeaman työmääräykseksi.
Se sopii parhaiten rakennuksiin ja usean toimipaikan kiinteistökokonaisuuksiin, kuten vähittäiskauppaan, hotelleihin, hoivakoteihin ja toimistoihin, joissa tarvitaan muutakin kuin tietoa eli myös ohjausta. Sitä ei ole suunniteltu teollisten tuotantoprosessien optimointiin.

Zucchetti ZEnergy

ZEnergy on Zucchettin omaisuudenhallintaohjelmistokokonaisuuteen kuuluva energianhallintamoduuli. Se seuraa sähkö- ja lämpöenergiaa, kaasua, vettä, paineilmaa ja ympäristöparametreja antureiden ja tiedonkeruuyksiköiden avulla. Lisäksi se analysoi laskuja automaattisesti ja tarkistaa kustannukset sekä kulutuksen toimituspisteittäin.
Sen vahvuus on integraatio Zucchettin ekosysteemiin, johon kuuluvat kunnossapito, ympäristöhallinta ja jätehuolto. Se on luonteva valinta niille, jotka käyttävät jo näitä hallintajärjestelmiä. Teknisten järjestelmien ohjaus ei ole sen pääasiallinen vahvuus.

Energy Team (CloE)

Energy Team on pitkään toiminut italialainen energiankulutuksen seurannan asiantuntija. Yrityksellä on lähes 30 vuoden kokemus, ja sen ilmoittamien tietojen mukaan sillä on yli 7 000 asiakasta ja sen seurannassa on yli 9 % Italian kansallisesta sähkönkulutuksesta.
CloE-alustaan kuuluvat Sentinel-, Efficiency- ja EMS-moduulit, ja sen rinnalla tarjotaan yrityksen omia mittareita sekä laaja palveluvalikoima: energiakatselmuksia, ISO 50001 -tukea, kysyntäjoustoa ja kannustinjärjestelmiin liittyviä palveluja. Se on merkittävä ratkaisu teollisuudelle ja suurille energiankuluttajille; palvelualan rakennusportfoliolle se voi usein olla tarpeettoman raskas.

ACCA usBIM.maint

usBIM.maint on ACCA Softwaren kiinteistöhallintaratkaisu, johon kuuluu energianhallintamoduuli. Se kokoaa kulutustiedot pilveen ja tarjoaa tunnuslukuja, koontinäyttöjä sekä integraation etäohjaus- ja etämittausjärjestelmiin.
Sen erityispiirre on BIM-perusta: rakennuksia mallien avulla hallinnoivat käyttäjät, kuten suunnittelutoimistot, julkishallinto ja BIM-dokumentaatiota hyödyntävät kiinteistöpäälliköt, voivat työskennellä yhdessä ympäristössä. Laitteisto ei sisälly ratkaisuun, ja automaatiotoiminnot rajoittuvat kiinteistöhallinnan tarpeisiin.

Metron

Metron on ranskalainen EMS-toimittaja, jolla on Italian-toimisto Milanossa. Se keskittyy paljon energiaa kuluttavien prosessien tekoälypohjaiseen optimointiin. Yrityksen ilmoittamien lukujen mukaan sillä on yli 200 asiakasta ja yli 22 000 toimipaikkaa, ja asiakkaita on esimerkiksi sementti-, teräs-, paperi- ja elintarvike- ja juomateollisuudessa.
Kyseessä on SaaS-alusta prosessiteollisuudelle, jossa optimointimahdollisuudet liittyvät enemmän tuotantoresepteihin kuin rakennusten teknisiin järjestelmiin.

Advizeo

Vuonna 2015 insinööritoimisto setecin yhteydessä perustettu Advizeo kuuluu nykyään Hager Groupiin, ja sillä on toimistot Pariisissa, Berliinissä ja Milanossa. Se on kiinteistöportfolioille suunniteltu SaaS-pohjainen EMS, joka kokoaa tietoja energiantoimittajilta, mittareista, antureista ja BMS-järjestelmistä. Yritys ilmoittaa hallinnoivansa yli 200 000 mittauspistettä ja tarjoaa alustan lisäksi nimettyjen energianhallinnan asiantuntijoiden palveluja.
Se kuuluu usean toimipaikan palvelukiinteistöihin parhaiten sopiviin ratkaisuihin. Sen toimintamalli painottuu kuitenkin seurantaan ja asiantuntijaneuvontaan enemmän kuin teknisten järjestelmien ohjaukseen.

Sensorfact

Sensorfact tarjoaa pienille ja keskisuurille valmistusyrityksille yksinkertaisen mallin: sähkökeskuksiin ja koneisiin asennettavat langattomat plug-and-play-anturit, tilauspohjainen ohjelmisto ja säästösuositukset. Se seuraa konekohtaista energiankulutusta sekä kaasua, paineilmaa ja vettä. Yritys ilmoittaa palvelevansa yli 4 000 asiakasta Euroopassa, ja se toimii myös Italiassa.
Se on nopea tapa aloittaa pienen tai keskisuuren tehtaan energiankulutuksen seuranta, mutta sitä ei ole suunniteltu palvelualan rakennuksiin.

Zerynth

Zerynth on italialainen teollisuuden IoT-alusta, joka tarjoaa laitteistoja ja ohjelmistoja koneiden ja tuotantolinjojen yhdistämiseen. Energiankulutuksen seuranta on yksi sen käyttökohteista.
Painopiste on tehtaissa, ei rakennuksissa. Ratkaisua kannattaa arvioida, kun tärkein tavoite on konekohtaisen tiedon kerääminen ja energiankulutus on yksi seurattavista muuttujista.

Näin valitset: oikeat kysymykset

Ennen esittelyjä kannattaa selvittää neljä asiaa:

• Rakennukset vai prosessit? Jos kulutus syntyy rakennuksen järjestelmissä, kuten ilmastoinnissa, valaistuksessa ja vedessä, tarvitaan kiinteistöhallintaan suunniteltu alusta. Jos kulutus syntyy tuotantolinjoilla, tarvitaan teollisuuden EMS.
• Kuka asentaa anturit? Jos alustaan ei sisälly laitteistoa, mittauslaitteita varten on koordinoitava toinen toimittaja. Tämä on järkevää, jos alamittaus on jo olemassa, mutta lisää työtä, jos kaikki aloitetaan tyhjästä.
• Tarvitaanko tietoa vai toimenpiteitä? Jos jonkun täytyy joka tapauksessa puuttua manuaalisesti jokaiseen ilmoitukseen, kannattaa arvioida, kuinka paljon arvoa tuottaisi järjestelmä, joka säätää teknisiä järjestelmiä itse.
• Kuka käyttää alustaa viikoittain? Nimetty energianhallinnan asiantuntija voi hyödyntää monimutkaista analytiikkatyökalua, kun taas hajautettu kiinteistötiimi tarvitsee automaatiota ja selkeitä hälytyksiä.

Näiden taustakysymysten lisäksi esittelyssä kannattaa tehdä kolme teknistä tarkistusta: voiko tiedot viedä raakamuodossa viennin tai API-rajapinnan kautta, pystyykö alusta hallitsemaan useita toimipaikkoja yhteisellä nimikkeistöllä ja onko kulutuksen normalisointi sisäänrakennettu vai pitääkö se tehdä manuaalisesti taulukkolaskennassa.

Miten kustannukset muodostuvat

Hinnastoja on harvoin helppo verrata suoraan. Yleisin hinnoittelumalli on vuosimaksu toimipaikkaa tai mittauspistettä kohden. Hankkeissa näkemämme hinnat vaihtelevat muutamasta sadasta useisiin tuhansiin euroihin rakennusta kohden ominaisuuksien ja anturien määrän mukaan. Jokaisesta tarjouksesta kannattaa erottaa viisi kustannuserää:

• Laitteisto. Mittarit, anturit ja yhdyskäytävät sisältyvät joskus palvelumaksuun, mutta toisinaan ne ostetaan erikseen. Tämä muuttaa vertailun kokonaan.
• Käyttöönotto ja määritys. Mittauspisteiden kartoitus, nimikkeistö, tunnuslukujen määrittely ja hälytyssäännöt. Nämä ratkaisevat, onko järjestelmä käytännössä helppokäyttöinen.
• Alustan käyttömaksu. Hinnoittelu voi perustua toimipaikkaan, mittauspisteeseen tai seurattavaan käyttöön. Suuressa kiinteistöportfoliossa eri mallien välinen ero voi olla huomattava.
• Integraatiot. Yhdistäminen olemassa olevaan BMS-järjestelmään, hallintaohjelmistoihin tai kunnossapitojärjestelmiin hinnoitellaan usein erikseen projektikohtaisesti.

Hyödyllinen vertailu tehdään samalla laajuudella kolmen tai viiden vuoden ajalta, ei pelkästään ensimmäisen vuoden hinnan perusteella.

Yleisimmät virheet

• Palvelusta poistuminen. Mitä tapahtuu historiallisille tiedoille, jos toimittajaa vaihdetaan? Jos sopimus ei määrittele tätä, asia kannattaa selvittää ennen allekirjoittamista.
• EMS:n ostaminen ennen mittausta. Ilman alamittausta ohjelmisto näyttää samat laskut vain näyttävämmässä muodossa.
• Koontinäyttöjen arviointi datan sijaan. Käyttöliittymät muistuttavat toisiaan; todelliset erot liittyvät tietojen tarkkuuteen, normalisointiin ja vientimahdollisuuksiin.
• Erilliset järjestelmät energialle ja kunnossapidolle. Kaksinkertaiset rekisterit ja tietojen syötöt sekä se, ettei toimenpiteitä voida yhdistää kulutukseen.
• Hälytykset ilman toimintaprosessia. Kymmenien sääntöjen määrittäminen ilman päätöstä siitä, kuka saa ilmoitukset, johtaa niiden poistamiseen käytöstä muutamassa viikossa.

Zucchetti ZEnergy

• Mitä eroa on EMS:llä ja BMS:llä?

  EMS käsittelee energiadataa: se mittaa, analysoi ja ilmoittaa poikkeamista. BMS ohjaa rakennuksen teknisiä järjestelmiä: se käynnistää, pysäyttää ja säätää niitä. Uudemmat alustat yhdistävät näitä kahta maailmaa lisäämällä EMS-järjestelmiin etäohjausominaisuuksia.

• Ovatko EMS ja ISO 50001 sama asia?

  Eivät. ISO 50001 määrittelee energianhallintajärjestelmän, joka koostuu organisaation toimintatavoista, vastuista ja prosesseista. EMS on ohjelmisto, joka tuottaa järjestelmän tarvitsemat tiedot ja tunnusluvut ja helpottaa sen ylläpitoa huomattavasti.

• Tarvitaanko EMS:n käyttöön antureita?

  Perusanalyysiin riittävät laskut ja päämittareiden tiedot. Ilman alakohtaista mittausta sähkökeskuksissa, kerroksissa ja tärkeimmissä teknisissä järjestelmissä ei kuitenkaan tiedetä, mihin energia kuluu, ja kaikki arviot jäävät suuntaa antaviksi. Anturit muuttavat EMS:n raportointityökalusta todelliseksi säästötyökaluksi.

• Tarvitaanko EMS:ää, jos käytössä on jo BMS?

  Se riippuu tavoitteesta. BMS ohjaa teknisiä järjestelmiä, mutta tarjoaa harvoin kattavan historiatiedon, normalisoinnin ja rakennusten väliset vertailut. Jos tavoitteena on vähentää kulutusta ja osoittaa saavutettu säästö, tarvitaan analytiikkaa. Se voi olla BMS:n moduuli tai siihen integroitu erillinen alusta.

• Toimiiko EMS myös useissa rakennuksissa?

  Tällaisessa käytössä EMS tuottaa eniten hyötyä: sen avulla voidaan verrata samankaltaisia toimipaikkoja, tunnistaa poikkeavat kohteet ja toistaa hyväksi havaitut korjaukset. Kiinteistöille on kuitenkin määriteltävä yhteinen nimikkeistö heti alussa.

• Eikö Excel riitä?

  Pienessä toimipaikassa, jossa on vastuullinen ja järjestelmällinen henkilö, laskujen perusteella ylläpidetty taulukkolaskenta voi riittää alkuun. Se ei enää riitä, kun toimipaikkoja on enemmän kuin kaksi tai kolme, energiamuotoja useita tai poikkeamat on havaittava päivien kuluessa eikä vasta laskun saapuessa.

Mistä kannattaa aloittaa

Ohjelmiston valintaa edeltää yksinkertaisempi kysymys: tiedättekö, mihin energia kuluu rakennus ja tekninen järjestelmä kerrallaan? Jos vastaus on ei, ensimmäinen askel on mittaaminen, kuten energiankulutuksen seurantaoppaassamme selitetään.

Toinen askel on valita käyttöympäristöön sopivan laajuinen alusta. Tämä opas toimii apuna valinnassa. Paras ohjelmisto on se, jota tiiminne todella käyttää joka viikko.