The role of IoT and big data in renewable energy

Abstract

Climate change is accelerating, and yet about 80% of the world's energy production is produced with fossil fuels. To get rid of fossil fuels, renewable energy production must be made as efficient and low-cost as possible. The purpose of this work is to find out how the Internet of Things and Big Data technologies can be utilised to improve the efficiency of renewable energy production and distribution, as well as to reduce costs.

This thesis has been carried out as a literature review. The information on the topic is sought with a preference mainly for English-language peer-reviewed scientific articles and other sources that can be found to be reliable, such as company websites. The thesis explores in more detail the concepts and operating principles of IoT, Big Data and renewable energy, as well as how these technologies interact with each other. Figures and tables have been used to facilitate understanding of various complex structures.

The study presented several ways in which IoT and Big Data can be utilised in the production and distribution of renewable energy to increase efficiency, as well as reduce costs. The methods found included remote monitoring and controlling of production plants, production and demand forecasting, and predictive maintenance based on IoT sensors. The work succeeded in compiling the potentially useful means on a general level, but further study will be needed in the future.

Ilmastonmuutos on kiihtyvässä vauhdissa ja siitä huolimatta noin 80 % koko maailman energiantuotannosta tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla. Fossiilisista polttoaineista eroon pääsemiseksi on uusiutuvan energian tuotannosta tehtävä mahdollisimman tehokasta ja matalakustanteista. Tämän työn tarkoituksena on selvittää miten Internet of Things ja Big Data teknologioita voidaan hyödyntää uusiutuvan energian tuotannon ja jakelun tehostamiseksi, sekä kustannusten laskemiseksi.

Tämä työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jonka pääaineistoina on käytetty vertaisarvioituja tieteellisiä artikkeleita, luotettavia verkkosivuja ja muita tieteellisiä julkaisuja. Työssä tutustutaan tarkemmin IoT:n, Big Datan ja uusiutuvan energian käsitteisiin, toimintaperiaatteisiin, sekä siihen miten nämä teknologiat toimivat vuorovaikutuksessa keskenään. Työssä on käytetty kuvia ja taulukoita erilaisten monimutkaisten rakenteiden ymmärtämisen helpottamiseksi.

Tutkimuksessa esiteltiin useita keinoja, joilla IoT:ta ja Big Dataa voidaan hyödyntää uusiutuvan energian tuotannossa ja jakelussa, sekä kustannusten alentamisessa. Löydettyjä keinoja olivat tuotantolaitosten etävalvonta ja -hallinta, tuotannon ja kysynnän ennustaminen, sekä IoT-antureihin perustuva ennakoiva kunnossapito. Työssä onnistuttiin kokoamaan mahdollisesti hyödynnettävät keinot yleisellä tasolla, mutta jatkotutkimuksia tullaan tarvitsemaan tulevaisuudessa.