Evaluation of the main energy scenarios for the global energy transition

Energy scenarios are used as a tool to examine credible future states and pathways. The one who constructs a scenario defines the framework in which the possible outcomes exist. The credibility of a scenario depends on its compatibility with real world experiences, and on how well the general information of the study, methodology, and originality and processing of data are disclosed. In the thesis, selected global energy scenarios’ transparency and desirability from the society’s point of view were evaluated based on literature derived criteria. The global energy transition consists of changes to social conventions and economic development in addition to technological development. Energy solutions are economic and ethical choices due to far-reaching impacts of energy decision-making. Currently the global energy system is mostly based on fossil fuels, which is unsustainable over the long-term due to various reasons: negative climate change impacts, negative health impacts, depletion of fossil fuel reserves, resource-use conflicts with water management and food supply, loss of biodiversity, challenge to preserve ecosystems and resources for future generations, and inability of fossil fuels to provide universal access to modern energy services. Nuclear power and carbon capture and storage cannot be regarded as sustainable energy solutions due to their inherent risks and required long-term storage. The energy transition is driven by a growing energy demand, decreasing costs of renewables, modularity and scalability of renewable technologies, macroeconomic benefits of using renewables, investors’ risk awareness, renewable energy related attractive business opportunities, almost even distribution of solar and wind resources on the planet, growing awareness of the planet’s environmental status, environmental movements and tougher environmental legislation. Many of the investigated scenarios identified solar and wind power as a backbone for future energy systems. The scenarios, in which the solar and wind potentials were deployed in largest scale, met best the set out sustainability criteria. In future research, energy scenarios’ transparency can be improved by better disclosure on who has ordered the study, clarifying the funding, clearly referencing to used sources and indicating processed data, and by exploring how variations in cost assumptions and deployment of technologies influence on the outcomes of the study.

GaN- ja AlGaN-puolijohteiden pintaominaisuuksista ja niiden muokkauksesta

Yhdistepuolijohde galliumnitridi (GaN) on energiatehokkaiden valkoisten ledien päämateriaali. GaN on kestävä materiaali; sillä on muun muassa alhainen säteilyreagointi ja suuri jännitekestävyys, minkä vuoksi GaN soveltuu hyvin myös maanpuolustus- ja avaruussovelluksiin. Sen iso energia-aukko mahdollistaa materiaalin käytön suurteho- ja suurtaajuussovelluksissa, ja sen suuri lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuuskyky avaavat edelleen uusia mahdollisuuksia materiaalin käytölle muun muassa tehovahvistimissa mikroaaltotaajuudella. GaN:ä käytetään myös sinisten ja violettien ledien valmistuksessa. Kun yhdisteeseen lisätään alumiinia, saadaan alumiinigalliumnitridin (AlGaN) energia-aukkoa ja muita ominaisuuksia säädeltyä alumiinin määrää muuttamalla. AlGaN-pintojen ominaisuuksia on tutkittu suhteellisen vähän, vaikka niiden merkitys kasvaa jatkuvasti kehitettäessä nanoteknologian sovelluksia. AlGaN-pintojen tutkiminen on tärkeää, koska monissa sovelluksissa juuri pinnat ja rajapinnat ovat huomattavassa asemassa laitteiden toiminnan kannalta. Pinnoilla sijaitseva atomien epäjärjestys, kidevirheet ja epäpuhtausatomit sekä atomien kemiallinen sidosympäristö kiinnostavat tutkijoita. Myös erilaisten pintakäsittelyjen vaikutusten tunteminen edellä mainittuihin ominaisuuksiin on tärkeää hyvien pintojen valmistuksen saavuttamiseksi. Tämän pro gradu -tutkielman on tarkoitus tutustua III–V-puolijohteiden GaN:n ja AlGaN:n pintaominaisuuksiin ja niiden muokkaukseen materiaalifysiikan pintatieteen menetelmillä. Mg-piristeisille Al0,5Ga0,5N-näytteille tehdyt LEED- ja STM-mittaukset osoittavat, että AlGaN-pinnat tarjoavat hyvän lähtökohdan bulkille tyypillisten ominaisuuksien tutkimiseen. XPS- ja SR-PES-mittaukset osoittavat, että Mg-piristys vaikuttaa aktivoituvan noin 700 °C:n lämmityksessä, ja näytteet sisältävät aiemmissa tutkimuksissa havaitun vedyn lisäksi happea ja hiiltä, jotka vaikuttavat magnesiumin aktivoitumiseen ja siitä syntyvään aukkokonsentraatioon. LEED-, STM- ja resistiivisyysmittaukset tukevat tehtyjä XPS- ja SR-PES-mittauksia. Al0,5Ga0,5N-näytteen energia-aukossa sijaitsevien aktiivisten vastaanottajatilojen määritettiin sijaitsevan 200–600 meV valenssivyön maksimin yläpuolella riippuen jälkilämmityksen kestosta.

Biopolttoaineilla kestävyyttä merenkulkuun? Elinkaariarviointi kestävyyden mittarina

Merenkulun ilmapäästöillä on laajoja vaikutuksia sekä ilmanlaatuun, ilmaston-muutokseen että ihmisten terveyteen. Muiden liikennemuotojen päästöihin on puututtu jo pitkään, mutta merenkulun yhteydessä International Maritime Organisation IMO on asettanut rajoituksia mm. rikkipäästöille vasta viime vuosina. Itämeri on saanut erityisaseman ns. SECA-alueena, jolla operoivien alusten polttoaineen rikkipitoisuus ei saa ylittää 0,1 prosenttia. Yhtenä ratkaisuna päästöongelmiin voivat toimia biopolttoaineet. Liikennekäyttöön tarkoitettuja biopolttoaineita on jo kaupallisessa käytössä ja mm. jätepohjaisia raaka-aineita tutkitaan parhaillaan. EU:n biopolttoaineita käsittelevät säädökset edellyttävät, että tuotannon on oltava kestävää, jotta sillä saavutetaan todellisia kasvihuonekaasupäästöjen vähennyksiä. Kestävyyden arviointiin paras keino on elinkaariarviointi eli LCA, jonka avulla voidaan laskennallisesti osoittaa päästövähennykset verrattuna fossiilisen poltto-ainetuotannon ja käytön tuottamiin päästöihin. Elinkaariarviointi ottaa huomioon tuotantoketjun kaikki päästöt aina raaka-aineen tuottamisesta tuotteen hävittämiseen saakka. Tässä tutkimuksessa elinkaariarviointi suoritettiin Turussa sijaitsevan VG-Shipping -varustamon tarpeisiin. Tuloksia käytetään lain edellyttämän toiminnan-harjoittajan kestävyysjärjestelmän luomiseen sekä sen arviointiin, miten elinkaariarviointi toimii kestävyyden mittarina. VG-Shipping tuottaa oman varustamotoimintansa tarpeisiin jätepohjaisista raaka-aineista tuotettua bioöljyä ja -dieseliä. Elinkaariarviointi osoitti tuotannon olevan kestävällä tasolla ja päästövähennysten olevan fossiiliseen vertailukohtaan nähden eri tuotantoketjuilla 84-96 prosentin välillä.

Ravintolamelun kantautuminen asuinrakennuksissa

Melu on päästö ja se kuuluu osaksi nyky-yhteiskuntaa. Meluun suhtaudutaan henkilökohtaisesti eri tavoin ja sillä voi olla vakavia seurauksia niin fyysisellä kuin psyykkisellä tasolla. Ravintoloista peräisin oleva melu voi kulkeutua asuinrakennusten eri kerroksiin ja nostaa niiden äänitasoja. Ravintolamelu poikkeaa muista melulähteistä, koska se on tasaista ja myöhään kestävää. Asuinrakennusten asuntoihin muodostuu huonekohtaiset melutaseet. Ravintolamelua voidaan mitata huoneiden eri paikoista, mutta tyypillisintä on mitata ihmisten oleskeluvyöhykkeiltä. Ravintolamelumittauksien epävarmuus riippuu lähinnä ympärillä olevista muista äänilähteistä ja mittalaitteiston tarkkuudesta. Ravintolamelu voi aiheuttaa asukkaille ärtyneisyyttä ja unettomuutta, mutta haitat voidaan useimmiten välttää huolellisella meluntorjunnalla. Ravintolameluntorjunta on yleensä tehokkainta, kun torjuntatoimenpiteet tehdään mahdollisimman lähellä äänilähdettä.

Future consumers’ perceptions of sustainability, and their reflections on buying decisions

The purpose of this quantitative study is to study future consumers’ perception of sustainability in relation to business in general and specifically concerning the forest industry. The aim is to understand, what they feel is important for sustainable business and how the forest industry, in their opinion, is performing in this respect. Further, it aims to study how these perceptions reflect in their buying decisions. The research was conducted by a quantitative survey in two countries, Finland and Hong Kong, in the spring of 2015. All data used in the research is primary. The result indicate that consumers see sustainability issues important today and in the future. Sustainability is seen important both for business in general for the forest industry. The industry is considered sustainable now, but room for improvements exists. The appreciation of sustainability does not reflect to buying decisions, however. The buying of ecological products seems to be more up to chance than to intention. Consumers are not proactive in searching for more ecological or responsible options. Information needs to be taken to them. Ecologicalness as such is still not a strong selling point.

Kestävien arvoehdotelmien kommunikointi

Haastava taloustilanne ja kiristynyt kilpailu pakottaa yritykset kehittämään uusia keinoja kilpailukyvyn parantamiseksi. Työn tavoitteena on löytää toimivia ratkaisuja kestävien arvoehdotelmien kommunikoinnille. Tutkimus on tehty suomalaisten puhdasta teknologiaa tarjoavien pk-yritysten näkökulmasta. Työ pyrkii selvittämään kuinka cleantech-yritykset voivat havainnollistaa ja markkinoida ympäristöystävällisten ratkaisujen tuomia arvoja. Työ sisältää kirjallisuuskatsauksen ja empiriaosion, joka koostuu alan yritysten haastattelujen tuloksista ja näiden analysoinnista. Kirjallisuuskatsaus antaa kattavan kuvan siitä, minkälaista lisäarvoa cleantech-yritysten tarjoomat tuottavat asiakkaille. Yrityshaastattelujen avulla kartoitettiin kestävien arvoehdotelmien kommunikoinnin todellista nykytilaa Suomessa. Kirjallisuuskatsauksen ja haastattelujen pohjalta selviää, miten yritykset käytännössä demonstroivat ja kommunikoivat erilaisia asiakashyötyjä sekä siinä kohtaamansa suurimmat haasteet. Työssä selvitettiin erilaisia käytössä olevia kommunikointikeinoja ja niitä tukevia käytäntöjä, joiden pohjalta työn loppuun on koottu parhaat käytännöt suomalaisille cleantech-alan pk-yrityksille.

Olkapään alueen makroskooppinen anatomia – video-opetusmateriaali anatomian opiskeluun

Anatomian opiskelu perustuu edelleen pitkälti kirjojen piirrettyihin kuviin. Opinnäytetyöni on tarkoitettu täydentämään kirjojen sisältöä ja tukemaan anatomian opiskelua. Tarkoituksena oli tuottaa havainnollinen videomateriaali olkapään alueesta käytettäväksi Turun yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan anatomian kursseilla sekä itseopiskelumateriaalina. Videolla keskitytään kahteen erilliseen isoon kokonaisuuteen: kiertäjäkalvosimeen sekä lapaluuhun ja siihen kiinnittyviin lihaksiin. Suomenkielisen opetusvideon avulla opiskelijat voivat ymmärtää paremmin olkapään kolmiulotteista anatomiaa ja hahmottaa rakenteiden välisiä suhteita oikeassa kehossa. Ennen videon kuvaamista kertasin olkapään alueen anatomian, suunnittelin videon sisällön sekä harjoittelin preparointitekniikoita. Preparointia harjoiteltiin yhdellä formaliinivainajalla ja yhdellä tuorevainajalla. Avaussalityöskentelyssä tein yhteistyötä neljän muun opiskelijan kanssa. Kuvasimme kukin omien opinnäytetöidemme aiheet samasta tuorevainajasta yhden viikonlopun aikana 19.–22.12.2014. Video kuvattiin kokonaisuudessaan Turun yliopiston Medisiina- laitosrakennuksen anatomian opetusavaussalissa. Kuvaamisessa käytettiin Kliinisten taitojen oppimiskeskuksen Portin kameraa ja kuvausvälineistöä. Kuvausmateriaali muokattiin lopulliseksi videoksi käyttämällä Adobe Premiere Pro CC 2014 -videonmuokkausohjelmaa. Jälkikäteen videoon lisättiin ääniraita sekä anatomian käsitteitä selventämään videon kulkua. Lopullinen opetusvideo on noin 12 minuuttia kestävä tiivis kokonaisuus olkapään alueen anatomiasta. Se koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on suurin kokonaisuus, jossa käsitellään lapaluun merkittävimmät luiset rakenteet sekä lapaluuhun kiinnittyvät lihakset erikseen edestä ja takaa. Toisessa osassa keskitytään kliinisesti merkittävään olkapään rakenteeseen, kiertäjäkalvosimeen, josta esitellään tarkasti kaikki neljä lihasta ja niiden sijainnit kuvattuna eri suunnista ja eri etäisyyksiltä. Videon lopuksi käydään läpi vielä olkapään kymmenen eri liikettä, jotka esitetään videolla.

Pk-yritysten ympäristöllisen kestävyyden kehittäminen palvelumuotoilua hyödyntäen

Ympäristöllinen kestävyys on ajankohtaisempi asia kuin koskaan ja sen merkitys yritysten yhtenä kestävyyden osa-alueena kasvaa jatkuvasti. Erityisesti suuret yritykset pyrkivät erottumaan kilpailijoistaan ympäristöllisen kestävyyden avulla, mutta myös pk-yritykset olisi tärkeää saada mukaan toiminnan kehittämiseen. Aikaisemmat tutkimukset yritysten ympäristöllisestä kestävyydestä ovat keskittyneet pääosin käytössä oleviin menetelmiin ja kestävyyden kehittämisen suurimpiin haasteisiin. Tärkeää olisi tutkia myös sitä, miten pk-yritykset saataisiin mukaan kehittämään toimintaansa ympäristöllisesti kestävämmäksi. Tähän pyritään löytämään vastauksia tässä diplomityössä. Diplomityön tarkoituksena on tutkia sitä, millä tavoin pk-yritykset haluavat kehittää toimintaansa ympäristöllisesti kestävämmäksi. Työn tavoitteena on suunnitella pk-yritysten tarpeita vastaava palvelukonsepti niiden ympäristöllisen kestävyyden kehittämiseksi. Tutkimuksessa hyödynnetään palvelumuotoilua ja sen prosessin kolmea ensimmäistä vaihet-ta: asiakasymmärryksen hankintaa, luovaa ideointia sekä palvelukonseptin kehittämistä. Tutkimus on laadullinen tutkimus, jonka tutkimusmetodina toimii palvelumuotoilun tärkein osa-alue eli yhteissuunnittelu. Yhteissuunnittelu toteutettiin visuaalisten työpajojen avulla suunnitteluun osallistuvien pk-yritysten kanssa. Tutkimuksen tuloksena saatiin suunniteltua pk-yritysten tarpeisiin räätälöity palvelukonsepti niiden ympäristöllisen kestävyyden kehittämiseksi. Palvelun tärkeimpiä ominaisuuksia ovat jatkuva tiedon lisääminen, kokonaisuuden hahmottamista helpottava visuaalisuus sekä palvelun virallisiin standardeihin pohjautuva kokonaisuus. Lisäksi palvelu mahdollistaa toiminnan kehittämisen pienin askelin sen porrastetun menetelmän ansiosta. Yksi tärkeä ominaisuus on myös palvelun tarjoama mahdollisuus tietojen helppoon ja nopeaan doku-mentointiin sekä jalostamiseen.