Aging based maintenance and reinvestment scheduling of electric distribution

The maintenance of electric distribution network is a topical question for distribution system operators because of increasing significance of failure costs. In this dissertation the maintenance practices of the distribution system operators are analyzed and a theory for scheduling maintenance activities and reinvestment of distribution components is created. The scheduling is based on the deterioration of components and the increasing failure rates due to aging. The dynamic programming algorithm is used as a solving method to maintenance problem which is caused by the increasing failure rates of the network. The other impacts of network maintenance like environmental and regulation reasons are not included to the scope of this thesis. Further the tree trimming of the corridors and the major disturbance of the network are not included to the problem optimized in this thesis. For optimizing, four dynamic programming models are presented and the models are tested. Programming is made in VBA-language to the computer. For testing two different kinds of test networks are used. Because electric distribution system operators want to operate with bigger component groups, optimal timing for component groups is also analyzed. A maintenance software package is created to apply the presented theories in practice. An overview of the program is presented.

Beta and debt premium for a Finnish distribution company

Suomessa sähkönjakelu on säännelty monopoli. Energiamarkkinavirasto tuottaa ohjeistuksen sekä mallin yritysten ansaintamahdollisuuksille. Karkeasti sanottuna tulomalli on sijoitetun pääoman ja pääoman painotetun kustannuksen tulo. Pääoman painotettu kustannus koostuu useista parametreista kuten beta ja vieraan pääoman riskipreemio. Näiden parametrien taso ja määrittämisajankohta perustuvat subjektiivisiin näkemyksiin, kun objektiivista parametrien määrittämismenetelmää tulisi käyttää. Nykyiset beta ja vieraan pääoman riskipreemio perustuvat energiamarkkinaviraston ja asiantuntijoiden lausuntoihin. Aihealuetta on tutkittu erittäin vähän, mikä johtunee pääasiassa siitä, ettei ole olemassa listautuneita puhtaita jakeluverkkoyhtiöitä. Betan nykytaso on 0.529 ja vieraan pääoman riskipreemio on 1.0 %. Tässä pro gradu –työssä määritetään markkinaperusteisesti betan ja vieraan pääoman riskipreemion nykytaso. Tässä työssä esiteltävä määrittämismalli perustuu puhtaasti markkinadataan eikä sen soveltamisessa käytetä subjektiivisia mielipiteitä. Markkinaehtoisia tietoja käyttäen betan pitäisi olla tasolla 0.525 ja vieraan pääoman riskipreemion tasolla 1.34 %. Nämä luvut, mikäli ne otettaisiin käyttöön, vaikuttaisivat suoraan ja positiivisesti jakeluverkkoyhtiöiden sallittuun tuottoon Suomessa.

Impact of reliability of supply on long-term development approaches to electricity distribution networks

The Finnish electricity distribution sector, rural areas in particular, is facing major challenges because of the economic regulation, tightening supply security requirements and the ageing network asset. Therefore, the target in the distribution network planning and asset management is to develop and renovate the networks to meet these challenges in compliance with the regulations in an economically feasible way. Concerning supply security, the new Finnish Electricity Market Act limits the maximum duration of electricity supply interruptions to six hours in urban areas and 36 hours in rural areas. This has a significant impact on distribution network planning, especially in rural areas where the distribution networks typically require extensive modifications and renovations to meet the supply security requirements. This doctoral thesis introduces a methodology to analyse electricity distribution system development. The methodology is based on and combines elements of reliability analysis, asset management and economic regulation. The analysis results can be applied, for instance, to evaluate the development of distribution reliability and to consider actions to meet the tightening regulatory requirements. Thus, the methodology produces information for strategic decision-making so that DSOs can respond to challenges arising in the electricity distribution sector. The key contributions of the thesis are a network renovation concept for rural areas, an analysis to assess supply security, and an evaluation of the effects of economic regulation on the strategic network planning. In addition, the thesis demonstrates how the reliability aspect affects the placement of automation devices and how the reserve power can be arranged in a rural area network.

Formal modelling for digital media distribution

Human beings have always strived to preserve their memories and spread their ideas. In the beginning this was always done through human interpretations, such as telling stories and creating sculptures. Later, technological progress made it possible to create a recording of a phenomenon; first as an analogue recording onto a physical object, and later digitally, as a sequence of bits to be interpreted by a computer. By the end of the 20th century technological advances had made it feasible to distribute media content over a computer network instead of on physical objects, thus enabling the concept of digital media distribution. Many digital media distribution systems already exist, and their continued, and in many cases increasing, usage is an indicator for the high interest in their future enhancements and enriching. By looking at these digital media distribution systems, we have identified three main areas of possible improvement: network structure and coordination, transport of content over the network, and the encoding used for the content. In this thesis, our aim is to show that improvements in performance, efficiency and availability can be done in conjunction with improvements in software quality and reliability through the use of formal methods: mathematical approaches to reasoning about software so that we can prove its correctness, together with the desirable properties. We envision a complete media distribution system based on a distributed architecture, such as peer-to-peer networking, in which different parts of the system have been formally modelled and verified. Starting with the network itself, we show how it can be formally constructed and modularised in the Event-B formalism, such that we can separate the modelling of one node from the modelling of the network itself. We also show how the piece selection algorithm in the BitTorrent peer-to-peer transfer protocol can be adapted for on-demand media streaming, and how this can be modelled in Event-B. Furthermore, we show how modelling one peer in Event-B can give results similar to simulating an entire network of peers. Going further, we introduce a formal specification language for content transfer algorithms, and show that having such a language can make these algorithms easier to understand. We also show how generating Event-B code from this language can result in less complexity compared to creating the models from written specifications. We also consider the decoding part of a media distribution system by showing how video decoding can be done in parallel. This is based on formally defined dependencies between frames and blocks in a video sequence; we have shown that also this step can be performed in a way that is mathematically proven correct. Our modelling and proving in this thesis is, in its majority, tool-based. This provides a demonstration of the advance of formal methods as well as their increased reliability, and thus, advocates for their more wide-spread usage in the future.

Symmetristen komponenttien mallinnus

Tässä insinöörityössä suunniteltiin Helsingin ammattikorkeakoululle jakeluverkoissa tapahtuvien oikosulkujen symmetristen komponenttien laskutavan havainnollistamiseen sopiva sijaiskytkentä. Sijaiskytkennässä tärkeitä huomioitavia asioita olivat mm. jännitetaso, havainnollistavien muuntajien oikosulkukestoisuus, jatkokäyttö laboratoriotyönä ja yleinen havainnollistavuus. Työssä on aluksi perehdytty symmetristen komponenttien ja jakeluverkoissa tapahtuvien oikosulkujen teoriaan. Tämän jälkeen mitoitettiin tarvittavan kytkennän komponenttien jännite- ja virtakestoisuudet mahdolliset lisäkäytöt huomioiden. Näiden rajoitusten mukaan perusteella työtä ruvettiin toteuttamaan. Työssä tilattiin sähkön 40 V:n pääjännitetasolle alentava muuntaja syöttämään oikosulun kestävää muuntajaa, jolla simuloitiin jakeluverkon yleisimpiä vikatyyppejä. Jälkimmäiselle muuntajalle mitoitettiin ja hankittiin sisäistä impedanssia vastaava induktanssi. Tämän avulla rakennettiin kokonaisuus, jonka avulla voidaan simuloida kaikkia tapahtuvia oikosulkuja vastaavat sijaiskytkennät. Työhön jätettiin kehittämisvaraa ja muita laboratoriotyön rakentamismahdollisuuksia tulevien insinööritöiden tekijöille.

Tasasähkön hyödyntämismahdollisuudet sähkönjakelussa

Tässä työssä on tutkittu tasasähkönsiirron tuomia mahdollisuuksia sähkönjakelussa, kun pienjännitedirektiivin pienjännitemäärittelyn soveltamista laajennetaan koskemaan vaihtojännitteen lisäksi myös tasajännitettä. Aiemmin tasasähköjärjestelmiä on käytetty ainoastaan sähköistymisen alkuaikoina 1900-luvun alussa. Viime vuosikymmeninä on sähkönjakelussa käytetty pelkästään vaihtosähköverkkoja, koska tehoelektronisten laitteiden korkea hintataso ja tekniset ominaisuudet ovat mahdollistaneet tasasähkön käytön vain suurjännitteellä. Suomalaisten sähkönkäyttö on lisääntynyt muutamalla prosenttiyksiköllä vuosittain ja kasvun taantumista ei ole odotettavissa lähiaikoina. Samaan aikaan yhteiskunta muuttuu jatkuvasti yhä riippuvaisemmaksi sähköstä ja odotukset toteutuvasta sähkönlaadusta ovat jatkuvasti korkeammat. Sähkönlaadun näkökulmasta ilmasto on tuonut aiempia suurempia haasteita sähkön toimitusvarmuudelle, kun myrskyjen aiheuttamat tuhot ovat olleet yhä entisiä suurempia. Toimitusvarmuuden parantamiseksi ovat muutamat vuosikymmenen alun rajut myrskyt johtaneet pohdintaan tulevien haasteiden hoitamiseksi ja edelleen uuden 3-portaiseen 20/1/0,4 kV vaihtosähköjärjestelmän kehittämiseen. Tasasähkönsiirron avulla halutaan tuoda käyttöön niitä hyötyjä, joita järjestelmän vaihdolla on saavutettavissa. Täysimääräisellä tasajännitteen hyödyntämisellä voidaan saavuttaa mm. aiempaa edullisempia investointivaihtoehtoja,parempi sähkönlaatu, parempi hajautetun tuotannon liitettävyys verkkoon ja erilaisten asiakaskohtaisten laitteiden helppo integroitavuus osaksi jakelujärjestelmää. Tämän työn puitteissa on pohdittu sekä teknisiä ratkaisuja että järjestelmän teknistaloudellista käyttöaluetta. Lisäksi on pyritty hahmottamaan eri tekijöiden vaikutuksia sähkönjakeluun.

Tiedonhallinta yrityksen strategisessa liiketoimintayksikössä

Kilpailun vapautuminen sähkömarkkinoilla on luonut toimintamahdollisuuksia uusille yrityksille ja tehokkuutta koko toimialalle. Luodessaan strategiaansa yritykset ottavat kantaa myös IT:n käyttöön liiketoiminnassaan. Työn tavoitteena oli muodostaa liiketoimintayksikön strategian pohjalta toimintotasoinen tiedonhallintastrategia ja rakenne tietojärjestelmien kehittämiseen. Rakenne muodostuu kolmivaiheisesta toimintatavasta, jolla ylläpidetään tiedonhallinnan jatkuvaa kehittämisprosessia. Rakennetta sovellettiin liiketoimintayksikön sähköisen tilausjärjestelmän määrittelyyn. Tilausjärjestelmällä voidaan parantaa liiketoimintayksikön sisäistä tehokkuutta sekä yhteyksiä asiakkaisiin ja toimittajiin. Lopuksi työssä selvitettiin prosessimallinnuksen avulla operatiivisen toiminnan merkittävimmät tietovirrat, joilla osoitettiin prosessien tehostamiskohteet. Työn liiketoimintatavoitteet, yrityksen kustannustehokkuuden nopea parantaminen ja asiakkaille tarjottavien lisäarvopalveluiden monipuolistaminen, voidaan osittain saavuttaa tietojärjestelmien hyväksikäytön avulla.

Kaukolämpöjärjestelmän suunnittelu Liljendalin kunnassa

Tämän työn tavoitteena on löytää suositeltavat mitoitusarvot Liljendalin kunnan kaukolämpöjärjestelmään. Kirjallisuuden perusteella tarkastellaan kaukolämpö-järjestelmän suunnittelua ja mitoitusta sekä lämmön hinnoittelua ja niistä annettuja määräyksiä, suosituksia ja ohjeita. Työssä käsitellään mahdollisuuksia ja keinoja kaukolämmityksen siirtolämpötilojen pienentämiseen. Lisäksi vertaillaan nykyarvomenetelmällä laskemalla kaukolämpöjärjestelmän siirtokustannuksia eri mitoituslämpötiloilla, putkikoolla ja eristyspaksuuksilla. Lämmön myyntihinnalle on tehty tariffiehdotus. Lopuksi on esitetty lämpökeskuksen hankintaa koskevia tietoja. Laskennan tuloksena havaittiin, että siirtolämpötilojen, putkikoon ja eristyspaksuuden oikealla valinnalla voidaan säästää lämmönsiirron kustannuksissa. Laskelmien perusteella suositellaan Liljendalin kunnan kaukolämpöjärjestelmän mitoituslämpötiloiksi 100/50°C ja eristyspaksuudeksi III-luokan eriste. Putkikoon oikealla valinnalla voidaan säästää merkittävästi varsinkin, kun kyseessä on lyhyt siirtoetäisyys. Putkikoon valinnassa on kuitenkin huomioitava mahdolliset tulevaisuuden laajennukset verkossa ja kulutuksen kasvu.

Puutavarakaupan jakelun nykytila ja kehittäminen pääkaupunkiseudulla

Työn tavoitteena oli kartoittaa kohdeyrityksen pääkaupunkiseudun puu- ja rakennustarvikekaupan jakelun nykytila ja kehittää toimipisteille uusi ja yhtenäinen jakelun toimintamalli. Ensin selvitettiin jakelun nykytila haastattelemalla kuljetuksista vastaavia henkilöitä. Kirjallisuudesta saadun tiedon avulla haettiin vaihtoehtoja uuden jakelumallin luomiselle. Yrityksen tietojärjestelmästä haettiin tietoa toteutuneista kuljetuskustannuksista ja -tapahtumista. Tutkimuksessa selvitettiin myös kuljetuskustannukset ja -tuotot. Tällä hetkellä yritys tekee jakelussa tappiota eli kuljetuskustannukset ovat asiakkailta perittyjä kuljetustuottoja suuremmat. Jokaisessa toimipisteessä kuljetukset hoidetaan itsenäisesti eikä yhteistä järjestelmää ole käytössä. Tästä aiheutuu päällekkäisiä ja turhia ajoja pääkaupunkiseudun alueella, mikä voitaisiin välttää yhteisellä toimintamallilla. Työssä luotiin erilaisia malleja ja niitä verrattiin nykytilanteeseen. Mallien paremmuuden arviointiin käytettiin kannattavuutta ja ulkoista tehokkuutta. Toimintavaihtoehdoiksi nousi kolme eri mallia. Vaihtoehtoina olivat toimipisteiden yhtenäinen malli, jossa ohjaus olisi joko omassa hallinnassa tai ulkoistettu, ja kolmantena vaihtoehtona olisi koko jakelun ulkoistaminen. Malleja varten kartoitettiin eri ohjelmistoja ja ulkoistuspalveluja tarjoavia yrityksiä, jotka olisivat yrityksen tarpeisiin soveltuvia. Toimenpide-ehdotuksina ja suosituksina esitetään yhteiseen jakelujärjestelmään siirtymistä sekä siirtymistä jakelun hinnoittelussa suoriteperusteiseen hinnoitteluun. Tulevaisuudessa jakelun tietoja tulisi kerätä ja tiedon karttuessa laatia suoriteperusteiset hinnoittelutaulukot kuljetuksille. Myös myyjille ja kuljetusvastaaville tarvitaan yhtenäiset toimintaohjeet tilausten muutoksista, kuljetusten hinnoittelusta ja toimituksista.

1000 V sähkönjakelujärjestelmän teknistaloudellisen kannattavuuden tarkastelu

Tässä työssä tutkitaan 1000 V pienjännitejakelun taloudellista kannattavuutta. Tutkimus perustuu teoreettiseen tarkasteluun, jossa noudatetaan yleisiä verkostosuunnittelun periaatteita. EU-lainsäädäntö mahdollistaa 1000 V pienjänniteportaan sijoittamisen nykyisen keskijänniteverkon ja pienjänniteverkon väliin lisäten kolmannen jakelujänniteportaan nykyään käytettävien 20 kV ja 0,4 kV väliin. Jakeluverkkojen kehittämiseksi on etsittävä ratkaisu, joka on taloudellinen sekä asiakkaiden että verkonhaltijoiden kannalta. Tällaiset ratkaisut pienentävät verkon käytön kokonaiskustannuksia ja parantavat sähkön laatua. Lisättäessä jakeluverkkoon kolmas jänniteporras, keskijänniteverkon johtopituus lyhenee ja varsinkin lyhyiden haarajohtojen määrä vähenee. Tämä vähentää keskijänniteverkossa esiintyvien keskeytysten määrää ja pienentää keskeytyskustannuksia. Kilovoltin järjestelmä on kannattava korvattaessa sillä osa keskijänniteverkkoa, tai estettäessä perinteisellä järjestelmällä tarvittava muuntopiirin jakaminen. Osana varsinaista pienjänniteverkkoa ei kilovoltinjärjestelmä ole kannattava. Tässä työssä kolmijänniteportaista jakeluverkkoa tutkitaan teoreettisilla verkkosuunnitelmilla, joita tehdään muutamille perusverkkotopologioille. Taloudellista kannattavuutta tutkitaan vertaamalla perinteistä kaksijänniteportaista ja kolmijänniteportaista verkkoratkaisua kustannusten suhteen teknisten reunaehtojen puitteissa. 1000 V pienjännitejakelu vaatii uudenlaisia verkostokomponentteja. Näistä on erityisesti käsitelty 1/0,4 kV pienjännitemuuntajaa. Muuntajasuunnittelun lähtökohtana on 1000 V verkon käyttäminen keskijänniteverkon jatkeena maasta erotettuna verkkona.

Strategiamenetelmän hyödyntäminen huonekaluliiketoiminnan kehittämisessä

Strategia on yrityksen toiminnan perusta. Perinteisillä toimialoilla ei välttämättä nähdä tavoitteellisen strategian tarpeellisuutta ja tärkeä strategiasuunnittelu jää toissijaiseksi. Löytämällä erottuva strategia omaa yritys kilpailuedun. Sinisen meren strategia on teoreettinen viitekehys luoda erilaistavaa liiketoimintaa. Strategian avulla voidaan tunnistaa ja luoda strategiaprofiili uudelle liiketoiminnalle jossa kilpailu ei tehnyt toiminnasta liian haavoittuvaista. Tämä nykytilanteen analysointiin ja siitä erilaistumiseen perustuva muutos voi liittyä itse tuotteeseen tai palveluun, sen tuotteistamiseen tai tuotteen jakelutien uudelleenasemointiin. Strategiatyön tarpeellisuus huonekalujen valmistamisessa ja myynnissä on muuttuvassa tilanteessa avainasemassa. Korkea valmistamisen kustannustaso ei mahdollista kilpailua edullisien tuontituotteiden kanssa ja korkeamman hintatason tuotteilla on toisaalta rajattu ostajakunta sisämarkkinoilla. Monelle toimijalle vientityön aloittaminen on riskialtis kustannuserä. Huonekaluteollisuudessa ja –jakeluteissä on ylikapasiteettia suhteessa kannattavaan liiketoimintaan. Erilaistavina markkinatekijöinä on pidetty hintaa molemmissa ääripäissä, laatua ja designiä. Hyvän jakelutien omaavat yritykset ovat hoitaneet valtakunnallisen myynnin karsien pienet toimijat alalta. Valmistuksessa innovatiivisuus perustuu lähinnä tehokkaaseen tuotantotekniikkaan, mikä osaltaan on nostanut investointien tasoa ja toteutuksen mielekkyyttä. Tuotteena huonekalu on kuitenkin teknisiltä ominaisuuksiltaan yleensä matala ja jo pienellä pääomalla on aloitettavissa tuotannollinen toiminta, mutta tällöin ei menestytä välttämättä tuottavuudessa. Uusina tekijöinä kompleksisessa tilanteessa on nähtävissä voimakkaasti tulossa oleva ympäristöarvojen suurempi huomioiminen. Näistä elementeistä voidaan etsiä strategiaprofiilin avulla uusia markkinarajapintoja, joissa kilpailutilanne mahdollistaa kannattavan liiketoiminnan. Työssä tutkitaan strategiamenetelmän hyödyntämismahdollisuutta, sen perusteita ja tarpeellisuutta perinteisen muutosjäykän teollisuudenalan ja kilpailtujen huonekalumarkkinoiden segmentissä. Uuden toimintamallin tarpeen, strategian, ymmärtämiseksi on tiedostettava ympäristössä tapahtuneet muutokset ja kartoitettava nykyinen strategiaprofiili. Tähän liittyen läpikäydään ne seikat jotka ovat aiheuttaneet nykytilanteen ja näin muutostarpeen tässä markkinassa.

Sellutehtaan toiminnan tukeminen sisäistä viestintää kehittämällä

Työssä haluttiin selvittää sellutehdasorganisaation sisäisen viestinnän nykytilaa ja siihen liittyviä haasteita. Lisäksi selvitettiin mitä viestintäkanavia ja -käytäntöjä tuotantotoimintaan liittyy ja miten niitä tulisi kehittää. Tutkimuksessa käytettiin kvalitatiivista tutkimusotetta. Tutkimusaineisto kerättiin henkilökohtaisten teemahaastattelujen sekä ryhmähaastattelujen avulla. Teemahaastattelujen aineisto litteroitiin ja analysoitiin teema-alueitten mukaisesti. Ryhmähaastattelujen aineisto saatiin kirjaamalla olennaisimmat asiat keskustelujen aikana. Lopuksi saatu materiaali luokiteltiin ryhmiin haastattelukysymyksiin perustuen. Tutkimuksessa saatiin selkeä käsitys siihen mitä kanavia pitkin ja miten tuotanto-organisaatio viestii tällä hetkellä. Eri viestintäkanavien hyötyjen ja heikkouksien määrittämisen kautta voitiin arvioida mihin suuntaan viestinnän kehittämistä tulisi suunnata. Tulosten perusteella määriteltiin toimenpiteet, joiden kautta organisaatio saa parannettua tiedon kulun läpinäkyvyyttä ja lisättyä vuorovaikutusta organisaation eri toimijoiden välillä. Toimenpidesuositusten mukaan organisaation tulisi hyödyntää tehokkaammin käytössä olevaa sähköistä raportointijärjestelmää sekä kehittää palaveritoimintoja. Palautteenantoa, eli viestinnän kaksisuuntaisuutta tulisi korostaa, koska se vahvistaa ja ohjaa haluttua toimintaa. Tänä päivänä yritysten viestinnälliset tarpeet korostavat yhä enemmän yksilöllisiä vuorovaikutus- ja kommunikointitaitoja. Näiden taitojen osaamisen ja ymmärtämisen kautta on vasta mahdollista käyttää tehokkaasti viestintäteknologian tuomia etuja työyhteisöissä. Nämä taidot ovat myös pohjana muutostilanteista selviytymiselle.

Taselaskentajärjestelmän kehittäminen pohjoismaisille sähkömarkkinoille

Pohjoismaisia sähkömarkkinoita ollaan avaamassa myös vähittäismarkkinoiden osalta. Jotta vähittäismarkkinoista saataisiin toimiva, kaikille avoin ja tasapuolinen kauppapaikka, on markkinamenetelmiä yhtenäistettävä. Yhtenäistäminen tarkoittaa muutoksia ennen kaikkea taseselvityksessä ja viestiformaateissa. Tämä tarkoittaa lisätyötä eri markkinaosapuolille ja heidän järjestelmätoimittajilleen. Tässä työssä tutkittiin näköpiirissä olevien muutosten vaikutuksia järjestelmätoimittajan valmiiseen jakeluverkonhaltijoille suunnattuun tietojärjestelmätuotteeseen. Tavoitteena oli selvittää, mitä muutoksia markkinoille on tulossa lähivuosina, tutkia mitkä niiden tuomat vaatimukset ovat tuotteelle ja minkälaisia muutoksia tuotteeseen nämä markkinamuutokset aiheuttavat. Tutkimuksen pohjalta pystyttiin arvioimaan vaadittavat toimenpiteet ja markkinoilla tapahtuvien muutosten vakavuus kohteena olevalle tietojärjestelmälle. Tutkimuksen sivutuotteena havaittiin myös muita kehityskohteita, jotka toisivat tuotteelle lisäarvoa.

Nanosuodatuksen käyttö voimalaitoksen lisäveden valmistuksessa

Työssä selvitettiin nanosuodatuksen soveltuvuutta ja kannattavuutta voimalaitoksen lisäveden valmistuksessa. Kirjallisuusselvityksen ja nanosuodatuskokeiden tavoitteena oli arvioida nanosuodatukseen perustuvien lisäveden valmistusprosessien toiminnallista ja taloudellista kilpailukykyä perinteisiin prosesseihin verrattuna. Voimalaitoksen lisävedellä tarkoitetaan vesi-höyrykiertoon syötettävää vettä, joka korvaa kierrossa menetetyn veden. Nykyisin se valmistetaan vesijohto- tai pintavedestä käänteisosmoosiin ja ioninvaihtoon perustuvilla menetelmillä. Nanosuodatus on käänteisosmoosin tapaan kalvotekniikkaan perustuva erotusprosessi. Kaikki kalvot poistivat orgaanisen aineksen tehokkaasti (>90 %). Suolaretentioissa oli suuria eroja kalvojen välillä, vaikka kalvotoimittajien ilmoittamat retentiot olivat samaa tasoa. NF90-kalvo tuotti puhtainta permeaattia. Kahden kalvon (NF90 ja ESNA1-LF2) kohdalla havaittiin vuon alenemista, kun vuo oli kokeiden alussa noin 30 ja 40 L/m2/h. Likaantumisen merkkejä ei havaittu minkään kalvon kohdalla, kun vuoarvo oli maltillinen (n. 20 L/m2/h). Raakaveden vaikutus NF90-permeaatin laatuun oli vähäinen. Muilla kalvoilla raakaveden vaikutus permeaatin laatuun oli merkittävä. Investointi- ja käyttökustannusten perusteella nanosuodatukseen perustuvat lisäveden valmistusprosessit ovat kilpailukykyisiä nykyisiin lisäveden valmistusprosesseihin verrattuna. Pintavettä raakavetenä käyttävät nanosuodatusprosessit maksavat itsensä takaisin 3–5 vuodessa vesijohtovettä raakavetenä käyttävään käänteisosmoosiprosessiin verrattuna.

Evaluation of energy efficiency and best available techniques in pumping processes

The potential for enhancing the energy efficiency of industrial pumping processes is estimated to be in some cases up to 50 %. One way to define further this potential is to implement techniques in accordance to definition of best available techniques in pumping applications. These techniques are divided into three main categories: Design, control method & maintenance and distribution system. In the theory part of this thesis first the definition of best available techniques (BAT) and its applicability on pumping processes is issued. Next, the theory around pumping with different pump types is handled, the main stress being in centrifugal pumps. Other components needed in a pumping process are dealt by presenting different control methods, use of an electric motor, variable speed drive and the distribution system. Last part of the theory is about industrial pumping processes from water distribution, sewage water and power plant applications, some of which are used further on in the empirical part as example cases. For the empirical part of this study four case studies on typical pumping processes from older Master’s these were selected. Firstly the original results were analyzed by studying the distribution of energy consumption between different system components and using the definition of BAT in pumping, possible ways to improve energy efficiency were evaluated. The goal in this study was that by the achieved results it would be possible to identify the characteristic energy consumption of these and similar pumping processes. Through this data it would then be easier to focus energy efficiency actions where they might be the most applicable, both technically and economically.