Tuotekehitykseen vauhtia LUTin laboratoriosta

Antti Uusitalo aloitti marraskuun alussa apulaisprofessorina LUT-yliopiston uudessa lämpöpumppu- ja kylmätekniikan professuurissa. Hän valmistui vuonna 2014 tekniikan tohtoriksi ja on toiminut yliopistolla erilaisissa tutkimus-, kehitys- ja opetustehtävissä.

Haminassa koulunsa käynyt Uusitalo lähti opiskelemaan Lappeenrantaan energiatekniikkaa vuonna 2005. ”Uravalintaan vaikuttivat varmasti jo tuolloin paljon esillä olleet haasteet energiantuotannossa ja ilmastonmuutoksessa. Arvelin, että niitä pystyy ratkomaan tekniikan keinoin”, Uusitalo muistelee.

Erikoisalana energiankierrätyksen ratkaisut

Yliopiston ja Wärtsilän kanssa tehty yhteishanke perehdytti opiskelijan ORC-tekniikkaan, jonka avulla hukkalämpö muunnetaan sähköksi. Samasta aihepiiristä Uusitalo teki sittemmin myös väitöskirjansa.

”ORC-voimala toimii tavallaan käänteisesti lämpöpumppuun verrattuna, mutta tekniikassa ja työaineissa on paljon samaa. Pikkuhiljaa aloin tutkia entistä enemmän myös lämpöpumppuihin ja kylmätekniikkaan liittyviä asioita.”

Uusitalo on perehtynyt etenkin erilaisiin energianmuuntoprosesseihin. Hukkalämmön talteenoton ja lämpöpumppujen ohella tutkimuskohteina ovat olleet muun muassa kaasu- ja höyryturbiinit sekä ylikriittisiä fluideja hyödyntävät energiajärjestelmät. Myös erilaiset kompressoriteknologiat ovat tulleet tutuiksi.

Korkeakoulutukseen odotettua vahvistusta

Antti Uusitalo valittiin vetämään LUT-yliopiston kylmä- ja lämpöpumppualan professuuria, joka pitkän odotuksen jälkeen perustettiin kylmä- ja lämpöpumppualan toimijoiden tuella. Uusitalon tavoitteena on muodostaa lähivuosina alan tutkimukseen ja opetukseen keskittyvä noin 6–8 hengen tutkimusryhmä. Mukana olisi sekä kokeneempia tutkijoita että väitöskirjan tekijöitä.

”Koulutuksessa keskeinen tavoitteemme on lämpöpumppuihin- ja kylmätekniikkaan keskittyvän opetustarjonnan vahvistaminen. Suunnitteilla on muun muassa 20 opintopisteen sivuainekokonaisuus osana maisterivaiheen koulutusta energiatekniikassa.”

Useat yliopistot ja ammattikorkeakoulut järjestävät kylmäalaan liittyviä yksittäisiä kursseja, mutta laajempien opintokokonaisuuksien suorittaminen on ollut haastavaa. ”Tässä meillä on parannettavaa, jotta oppilaitoksista valmistuvilla on entistä paremmat valmiudet kylmäalan vaativiin asiantuntijatehtäviin.”

Uusitalon mielestä on tärkeää, että yliopisto-opiskelijat saavat tuntumaa työelämään jo opintojen aikana. Sitä on mahdollista saada, jos yritykset tarjoavat heille opintoihin liittyviä kesätöitä tai mahdollisuuksia tehdä diplomitöitä.

Käytännön tutkimusta tarvitaan edelleen

Myös tutkimuksen tarve on kasvanut kylmä- ja lämpöpumppualalla merkittävästi, kun teknologia etenee vauhdilla ja käyttöön otetaan entistä kehittyneempiä ratkaisuja. Uusitalon mukaan kylmäalan ajankohtaiset teemat ohjaavat yliopiston tutkimustoimintaa. Uusi F-kaasuasetus ja mahdolliset PFAS-aineiden rajoitukset vievät kehitystä kohti luonnollisia kylmäaineita, joiden ominaisuuksia tutkitaan erilaisissa järjestelmissä ja yksittäisissä komponenteissa.

”Tutkimuskohteisiimme kuuluvat myös lämpöpumppujen integrointi laajempiin energiajärjestelmiin ja rooli sähkömarkkinoiden kysyntäjoustossa.”

Uusitalo korostaa, että kokeellinen tutkimus on edelleen tärkeä osa LUT-yliopiston tutkimusta. Numeerinen laskenta ja tietokonemallinnus ovat kehittyneet paljon, mutta niiden rinnalla tarvitaan vaikkapa kylmäaineiden ominaisuuksien tai uusien komponenttien testausta laboratoriossa.

Tähän LUT-yliopisto on panostanut viime vuosina vahvasti. Termodynamiikan ja virtaustekniikan laboratorioista löytyvät muun muassa laitteistot, joilla voidaan tutkia transkriittisiä hiilidioksidiprosesseja ja huurteen kerääntymistä ilmalämmönsiirtimen pinnoille eri olosuhteissa.

Yritysten kannattaa hyödyntää tutkimusta

Yliopiston tehtäviin kuuluvat muun muassa yliopistojen perusrahoituksella tehtävä tutkimus ja opetus, mutta yhtä lailla tärkeää on ulkoinen rahoitus ja yritysten kanssa tehtävä tutkimusyhteistyö. Sitä tehdään usein konsortioissa, joissa useat yritykset, korkeakoulut ja tutkimuslaitokset ratkaisevat laajempia kokonaisuuksia.

”Energiatekniikan osastolla ulkoista rahoitusta saavista hankkeista merkittävä osa on tällaisia EU:n tai Business Finlandin rahoittamia konsortiohankkeita”, Uusitalo arvioi.

LUT-yliopisto on tehnyt pitkään yhteistyötä myös suoraan yritysten kanssa yksittäisissä kehityshankkeissa.  ”Yliopiston kanssa yhteistyötä tehneet yritykset ovat varmasti hyvin kartalla, millaista tutkimusta meillä tehdään. Uskoisin kuitenkin, että kohtalaisen iso osa alan yrityksiä tietää meistä vähemmän.”

Uusitalo kannustaakin olemaan yhteydessä, jos yritys haluaa tutkimuksesta tukea esimerkiksi erilaisissa kehityshankkeissa. ”Aihepiiristä saattaa löytyä valmista tietoa tutkimuksista ja opinnäytetöistä, mutta mielellämme keskustelemme erilaisista yhteistyön muodoista. Hyöty on molemminpuolinen. Autamme yrityksiä tuotekehityksessä, mutta myös yliopisto kartuttaa omaa osaamistaan.”