Professori Tomi Roinila haluaa tutkimuksellaan parantaa sähköjärjestelmien luotettavuutta
Mitä tutkit?
Tutkin tehoelektroniikkaa ja erityisesti sitä, miten tehoelektroniikkaan perustuvat järjestelmät toimivat ja vuorovaikuttavat keskenään. Sähköistyminen lisää tehoelektroniikan määrää niin sähköverkoissa, uusiutuvan energian tuotannossa, energiavarastoissa kuin liikenteessäkin. Käytännössä tehoelektroniikkaa on tulevaisuudessa melkein kaikkialla.
Tutkimuksessani keskeisiä aiheita ovat sähköjärjestelmien stabiilius, järjestelmien tilan mittaaminen ja tunnistaminen sekä akut ja niiden kunnon arviointi.
Miksi tutkimuksesi on tärkeää?
Yhteiskunta sähköistyy nopeasti. Samalla sähköjärjestelmät muuttuvat perusteellisesti: perinteistä sähköntuotantoa korvataan aurinko- ja tuulivoimalla, energiavarastojen merkitys kasvaa ja yhä suurempi osa sähköstä kulkee tehoelektroniikan kautta.
Tämä mahdollistaa uusiutuvan energian laajamittaisen hyödyntämisen, mutta tuo myös uusia haasteita. Kun suuri määrä tehoelektroniikkalaitteita kytketään samaan järjestelmään, niiden välille voi syntyä vuorovaikutuksia, joita on vaikea ennustaa. Yksittäinen laite voi toimia aivan kuten pitääkin, mutta kun niitä laitetaan tarpeeksi monta yhteen, kokonaisuus ei välttämättä enää käyttäydykään yhtä hyvin.
Sama koskee akkuja. Kun niitä käytetään yhä enemmän liikenteessä ja sähköverkoissa, meidän pitäisi pystyä arvioimaan niiden kuntoa, turvallisuutta ja jäljellä olevaa käyttöikää luotettavasti – mieluiten ennen kuin akku itse ilmoittaa asiasta epätoivotulla tavalla.
Tutkimuksemme tavoitteena on löytää keinoja tunnistaa tällaiset ongelmat mahdollisimman aikaisin ja parantaa sähköjärjestelmien luotettavuutta.
Mitä haluaisit seuraavaksi tutkia ja miksi?
Haluaisin tutkia, voidaanko keskenään vuorovaikuttavien tehoelektroniikkalaitteiden omia mittauksia hyödyntää niin, että järjestelmä tunnistaa oman tilansa ja mahdolliset stabiiliusongelmat jo ennen varsinaista häiriötä.
Minua kiinnostaa myös, kuinka akkujen sisäisestä tilasta ja ikääntymisestä voidaan saada tietoa sähköisten mittausten avulla ilman, että akkua tarvitsee irrottaa normaalista käytöstä. Tavoitteena olisi siis kysyä akulta, miten sillä menee ja saada vähän tarkempi vastaus kuin ”ihan hyvin”.
Mihin suuntaan haluat kehittää alaa?
Haluaisin viedä alaa suuntaan, jossa sähköjärjestelmien tilaa pystytään havainnoimaan reaaliaikaisesti nykyistä paremmin. Järjestelmän pitäisi pystyä jatkuvasti kertomaan, kuinka lähellä esimerkiksi stabiiliuden rajoja ollaan sen sijaan, että ongelma havaitaan vasta, kun jotain menee pieleen.
Toinen tärkeä suunta on mittausten ja älykkäiden menetelmien yhdistäminen. Tehoelektroniikkalaitteista ja akuista voidaan saada valtavasti tietoa jo niiden normaalin toiminnan aikana. Tavoitteena olisi saada laitteet tavallaan kertomaan itse, miten ne voivat ja mitä järjestelmässä tapahtuu. Siihen on vielä matkaa, mutta tutkijallehan valmis maailma olisi aika ikävä paikka.
Mikä inspiroi sinua työssäsi professorina?
Työssä saa jatkuvasti oppia uutta. Tutkimuksessa tulee vastaan kysymyksiä, joihin kukaan ei vielä tiedä vastausta, ja parhaimmillaan niitä pääsee ratkaisemaan yhdessä opiskelijoiden ja tutkijoiden kanssa.
Pidän myös siitä, että professorin työssä yhdistyvät tutkimus, opetus ja ihmisten ohjaaminen. On hienoa nähdä esimerkiksi väitöskirjatutkijan kehittyvän muutamassa vuodessa opiskelijasta oman aiheensa asiantuntijaksi. Usein siinä vaiheessa hän tietää omasta tutkimusaiheestaan jo huomattavasti enemmän kuin professori ja niin sen oikeastaan kuuluukin mennä.
Lisäksi saan tehdä yhteistyötä yritysten ja kansainvälisten tutkimusryhmien kanssa. Työpäivät ovat harvoin samanlaisia.
Mitä teet vapaa-ajallasi?
Vapaa-ajalla vietän aikaa perheen kanssa. Vastapainoksi yliopistotyölle pidän myös hyvin konkreettisesta tekemisestä. Urheilen, laitan ruokaa ja erityisesti leivon paljon.
Kokkailuissa on yllättävän paljon samaa kuin tutkimuksessa: ensin muodostetaan hypoteesi, sitten tehdään koe ja lopuksi analysoidaan, miksi lopputulos ei ollut lainkaan sellainen kuin piti. Hyvä puoli on se, että epäonnistuneenkin tutkimustuloksen voi yleensä syödä.
Kokkaaminen on hyvää vastapainoa tutkimukselle – tulokset valmistuvat huomattavasti nopeammin kuin tutkimusprojektissa.
Tomi Roinila
- Tehoelektroniikan professori Tampereen yliopiston informaatio- ja viestintätieteiden tiedekunnan sähkötekniikan yksikössä 1.7.2026 alkaen.
- Tehoelektroniikan tutkimusryhmän johtaja.
- Apulaisprofessori (associate professor) Tampereen yliopiston informaatio- ja viestintätieteiden tiedekunnan sähkötekniikan yksikössä 2020–2026.
- Akatemiatutkija, 2011–2019, Tampereen yliopisto.
- Tekniikan tohtori (automaatiotekniikka), Tampereen yliopisto.
- Laaja yhteistyöverkosto teollisuuden ja kansainvälisten yliopistojen kanssa, mm. GE, VTT, Danfoss, Etelä-Carolinan yliopisto ja Aalborgin yliopisto. Yhteistyö painottuu verkkoyhdistettyihin järjestelmiin, tehoelektroniikkaan ja liikkuvien työkoneiden sovelluksiin.
- Tutkimus keskittyy tehoelektroniikan mallinnukseen, säätöön ja järjestelmätason vuorovaikutuksiin erityisesti sähköverkkoon kytketyissä sovelluksissa sekä akkuenergiavarastoissa.
