Mobiiliverkkojen tukiasemien tekniset laitteet kuumenevat käytön aikana voimakkaasti, minkä vuoksi laitetilaan on järjestettävä tehokas jäähdytys. Tähän voi kulua jopa 30–60 prosenttia tukiaseman sähkönkulutuksesta. Syntyvää hukkalämpöä ei yleensä pystytä hyödyntämään, vaan se johdetaan ulkoilmaan.
Yhä useammat teleoperaattorit haluavat nyt vähentää energiankulutusta ja päästöjä. Tätä varten Nokiassa kehitettiin tukiasemaratkaisu, jonka avulla sähkön kulutusta voidaan leikata merkittävästi ja ottaa hukkalämpö suurimmaksi osaksi hyötykäyttöön.
– Tukiasemissa on käytetty perinteisesti ilmajäähdytteisiä järjestelmiä, mutta uudessa ratkaisussa on siirrytty huomattavasti tehokkaampaan nestejäähdytyksen, Nokian toimintavarmuudesta vastaava johtaja Olli Salmela sanoo.
Teknisesti varsin yksinkertainen ratkaisu
Nykyistä ympäristöystävällisemmälle ratkaisulle on kasvava tarve, kun Suomessa ja muissa maissa rakennetaan uutta 5G-mobiiliverkkoa. Se vaatii ison määrän uusia tukiasemia ja nykyisten asemien modernisointia.
Nokian mukaan nestejäähdytteisyyden avulla tukiaseman energiankulutusta voidaan leikata jopa 30 prosenttia. Hiilidioksidipäästöt vähenevät parhaimmillaan 80 prosenttia.
– Keskeistä innovaatiossa on, että se on teknisesti suhteellisen yksinkertainen, Salmela toteaa.
Nestejäähdytykseen on erilaisia teknisiä ratkaisuja. Yksinkertaisimmillaan kyse on suljetusta nestekiertojärjestelmästä, jossa pumpun avulla kierrätettävä jäähdytysneste kerää kuumentuvien laitteiden lämmön.
Kuumentunut neste ohjataan lämmönvaihtimelle, joka siirtää lämmön ilmaan lämmittämään esimerkiksi kiinteistöä. Lämpö voidaan myös ohjata toiseen nesteeseen, esimerkiksi lämmitysverkkoon tai käyttöveden lämmitykseen.
Elisan verkossa ensimmäisenä käyttöön
Nokian nestejäähdytteinen 5G-tukiasema otettiin ensimmäisenä käyttöön keväällä 2020 Elisan pääkonttorissa Helsingin Pasilassa.
– Kyse on maailman ensimmäisestä nestejäähdytteisestä tukiasemasta, joka toimii oikeassa mobiiliverkossa, Elisan vanhempi teknologia-asiantuntija Karri Sunila sanoo.
Elisalla on tuhansia tukiasemia eri puolilla Suomea. Niille on vuokrattu tiloja esimerkiksi kauppakeskuksista ja taloyhtiöistä, jolloin laitteisto sijaitsee antenneja lukuun ottamatta vaikkapa vintti- tai kellarikerrokseen sijoitetussa teknisessä tilassa.
– Nestejäähdytteisyyden suurin etu on, että hukkalämpö saadaan tarvittaessa hyötykäyttöön. Teleoperaattorista tulee näin tulevaisuudessa energian tarjoaja. Uusi järjestelmä säästää myös sähköä ja vähentää laitteiden huollon tarvetta, Sunila toteaa.
Lisäetuja hukkalämmön hyötykäytöstä
Olli Salmelan arvion mukaan maailmassa on noin seitsemän miljoonaa mobiiliverkkojen tukiasemaa. Hänen mielestään nestejäähdytteistä järjestelmää kannattaa harkita erityisesti silloin, kun mennään ilmajäähdytteisen jäähdytyksen äärirajoilla ja silloin, kun hukkalämmölle löytyy järkevä käyttökohde.
– Uusi ratkaisu on luontevaa ottaa käyttöön esimerkiksi silloin, kun vanha tukiasema uudistetaan 5G-verkon myötä tai sitä varten rakennetaan kokonaan uusi tukiasema.
Salmela arvioi, että neste- ja ilmajäähdytteisten tukiasemien hintataso asettuu suunnilleen samalle tasolle. Pitkällä aikavälillä uusi ratkaisu tuo kuitenkin teleoperaattorille selvää säästöä sähkölaskussa. Entistä tehokkaampi jäähdytys myös parantaa tukiaseman luotettavuutta, suorituskykyä ja laitteiden käyttöikää.
– Uutta ratkaisua voidaan hyödyntää myös ulkona sijaitsevissa tukiasemissa. Nestejäähdytteisen järjestelmän avulla laitteisto mahtuu aiempaa pienempään tilaan. Tämä helpottaa esimerkiksi laitteiden asennusta mastoihin ja vähentää tuulikuormaa.
Tunnustus energianerokkaasta ratkaisusta
Nokian kehittämä ja Elisan kokeilema uusi ratkaisu sai marraskuussa 2020 työ- ja elinkeinoministeriön, Energiaviraston ja Motivan myöntämän Vuoden Energianerokas 2020 -tunnustuksen yhdessä kolmen muun teon kanssa.
Tuomariston mielestä kyseessä on erinomainen esimerkki energianerokkaasta laitemuotoilusta ja kahden toimijan välisestä onnistuneesta yhteistyöstä.
Nopeiden tietoliikenneverkkojen laajenemisen myötä tukiasemien määrä ja energiankäyttö kasvaa. Tuomaristo kehui nestejäähdytteisen järjestelmän skaalautuvuutta. Se soveltuu myös muihin tietoliikenteessä tarvittaviin laitteisiin.
Elisa aikoo ottaa nestejäähdytteisiä järjestelmiä käyttöön asteittain, kun uusia tukiasemia rakennetaan ja vanhoja tukiasemia päivitetään 5G-laitteilla.
Teknologiateollisuuden energiatehokkuussopimukseen liittyneen Elisan tavoitteena on parantaa energiatehokkuutta 7,5 prosenttia vuoteen 2025 vuoden 2016 tasosta. Hiilineutraaliuden yhtiö arvioi saavuttavansa jo vuoden 2020 aikana. Tässä keskeisiä keinoja ovat uusiutuvan sähkön lisääminen ja omien prosessien energiatehokkuuden parantaminen. Osa päästöistä kompensoidaan tukemalla päästöjä vähentäviä ilmastohankkeita.
Teksti: Matti Remes
Kuva: Markus Sommers
