Bioenergiaa ja ravinteita kasvi- ja eläinperäisistä sivuainevirroista Parikkalassa

Euroopan unionissa pyritään lisäämään uusiutuvien energialähteiden käyttöä. Tämän työn tavoitteena oli selvittää Parikkalan kunnan alueella muodostuvat biomassat sekä tutkia niiden hyötykäyttömahdollisuuksia sähkön, lämmön sekä lannoitteiden tuotannossa. Käsiteltäviä biomassoja ovat eläintilojen lietteet ja lannat, biojätteet ja yhdyskuntalietteet, vesistöjen kunnostuksessa syntyvät biomassat sekä peltobiomassat ja metsäbiomassa. Mädätyksen kannalta olennaisinta on materiaalien kosteus ja haihtuvan orgaanisen aineksen pitoisuus sekä siitä saatava biokaasumäärä. Poltossa polttoaineen kuiva-aineen lämpöarvo ja kosteus määrittelevät saadun hyödyn. Kompostoinnissa on tärkeää huolehtia riittävästä ilman saannista ja riittävästä viipymäajasta. Hyödynnettäessä biokaasua sähkön ja lämmön yhteistuotannossa on tärkeää löytää hyötykäyttö myös muodostuvalle lämmölle. Poltosta saatavan tuhkan hyötykäyttö onnistuu metsälannoitteena, kun poltetaan turvetta tai puuta. Kompostia voidaan hyödyntää maanparannusaineena. Parikkalan alueella tarkasteltiin biomassojen nykyistä ja mahdollista tulevaa hyötykäyttöä. Tarkastelu tehtiin skenaarioiden avulla. Skenaarioihin kuuluvat mädätyksen ja polton maksimipotentiaalit sekä keskitetyn ja hajautetun käsittelyn skenaariot. Alueelta on saatavissa paljon biomassoja, joista massaltaan suurin on eläintilojen lannat. Alueella on hankaluutena löytää sopiva kulutuskohde biokaasusta tuotetulle lämmölle, mutta sopivana kohteena voisi toimia alueella oleva suuri sikala tai lämpökeskukset.

A three dimensional study of heat transfer in a supercritical circulating fluidized bed combustor

From the boiler design point of view, it is imperative to know and understand the operation of the boiler. Since comprehensive measurement of a large furnace is impossible, the furnace can be modeled in order to study its behavior and phenomena. This requires the used model to be validated to correspond with the physical furnace behavior. In this thesis, a three dimensional furnace model is validated to match a bituminous coal utilizing, supercritical once-through circulating fluidized bed combustor based on measurement data. The validated model is used for analyzing the furnace heat transfer. Other heat transfer analysis methods are energy balance method based on tube surface temperature measurements and a method based on measured temperature difference between the tube crest and the fin. The latter method was developed in the thesis using Fluent-software. In the theory part, literature is reviewed and the fundamental aspects of circulating fluidized bed are discussed. These aspects are solid particle behavior in fluidization known as hydrodynamics, behavior of fuel and combustion and heat transfer. Fundamental aspects of modeling are also presented.

Venäjän sähkömarkkinareformi

Työn tarkoituksessa on luoda kokonaisvaltainen kuva Venäjän sähkösektorista ja siellä suoritettavasta reformista. Työ johdattelee lukijan aiheeseen kuvaamalla Venäjän sähkösektorin- ja markkinoiden tilaa ennen reformia. Tässä on tärkeää ymmärtää, kuinka kulutus ja tuotanto kohtasivat. Tämän jälkeen siirrytään selvittämään reformin syitä, suuntia ja päämääriä. Reformin kolme pääkohtaa ovat lainsäädännöllisen viitekehyksen luominen, sähkösektorin uudelleenjärjestely sekä uusien sähkömarkkinoiden kehittäminen ja täytäntöönpano. Uudelleenjärjestely on valtava prosessi, joka koskettaa koko Venäjän sähkömarkkinoita. Tämän prosessin keskeisenä tekijänä tosin on lähes monopoliasemaa nauttiva Unified Energy System of Russia. Tätä prosessia pyritään kuvaamaan alusta asti tähän päivään saakka. Toinen merkittävä prosessi on ollut uuden sähkömarkkinamallin kehittäminen ja tämän käyttöönotto. Työssä kuvataan tämän uuden mallin toimintaa ja rakennetta, ja työn loppupuolella pyritään selvittämään Venäjän sähkösektorin tulevaisuuden suunnitelmia, haasteita ja ennusteita.

Varustamobarometri. Heinäkuu 2009

Vuoden 2008 lopulla alkanut laskusuhdanne on jatkunut viimeisen puolen vuoden aikana erittäin voimakkaana. Neljä viidesosaa vastaajista arvioi, että suhdanteet ovat heikentyneet viimeisen puolen vuoden aikana huomattavasti. Suhdanteiden laskun ennakoidaan hidastuvan voimakkaasti seuraavan puolen vuoden aikana. Saldoluku säilyy lievästi negatiivisena. Lähitulevaisuuden suhdannekehityksestä on kuitenkin hyvin erilaisia näkemyksiä. Neljännes vastaajista uskoo suhdanteiden jopa paranevan, kun taas hieman yli kolmannes katsoo suhdannetilanteen säilyvän ennallaan. Useat muutkin taloudellista tilannetta varustamoalalla kuvaavat indikaattorit ovat graafisilta kuvaajiltaan samaa muotoa suhdannetilanteen kuvaajan kanssa. Mennyt puolivuotiskausi on ollut voimakasta laskun aikaa, mutta tulevalla kaudella lasku hidastuu voimakkaasti. Esimerkiksi kuljetuskysynnän menneen kauden saldoluku oli voimakkaasti negatiivinen eli – 88. Tulevan kauden saldoluku on edelleen negatiivinen, mutta vain 17 pisteen verran. Noin kolmannes vastaajista arvioi kysynnän säilyvän ennallaan. Kolme neljästä vastaajasta katsoi, että meriliikenteen tuonti ja vientikuljetukset ovat vähentyneet jonkin verran. Saldoluvun perusteella vientikuljetukset ovat vähentyneet tuontikuljetuksia enemmän. Vienti- ja tuontikuljetusten supistuminen ei ole tulevalla kaudella määrältään enää yhtä voimakasta kuin edellisellä kaudella. Vientikuljetukset vähenevät kuitenkin edelleen tuontikuljetuksia enemmän. Kilpailu merikuljetusmarkkinoilla on säilynyt kireänä. Puolet vastaajista arvioi, että kilpailu on menneellä kaudella kiristynyt huomattavasti. Kilpailun kiristyminen jatkuu saldoluvun perusteella, vaikka puolet vastaajista arvioi, että kilpailu säilyy nykyisellä tasolla. Kaikkien vastaajien osalta merikuljetusten rahtihinnat putosivat edellisen puolen vuoden aikana, kahdella kolmasosalla jopa huomattavasti. Rahtihintojen laskun odotetaan jatkuvan, mutta ei enää yhtä voimakkaana. Puolet vastaajista arvioi rahtihintojen säilyvän nykyisellä tasolla. Kulujen osalta barometrissa seurataan kahta varustamotoiminnan kannalta oleellista kulukomponenttia: polttoöljyn hintaa ja miehistökustannuksia. Polttoöljyn hintakehitys on ollut kahdella menneellä kaudella lievästi suotuisa. Tulevalla kaudella bunkkerin hinnan oletetaan nousevan. Miehistökustannusten hintakehitys on edelleen ollut nouseva. Suomen lipun alla purjehtivalla aluksilla miehistökustannukset ovat nousseet voimakkaammin kuin ulkomaan lipun alla. Tulevalla kaudella miehistökustannusten nousu hidastuu. Puolet vastaajista arvioi, että suomalaisten alusten miehistökustannukset säilyvät tulevalla kaudella ennallaan. Puolet varustamoista ilmoitti liikevaihtonsa laskeneen jonkin verran menneellä kaudella. Liikevaihdon lasku jatkuu saldoluvun perusteella tulevalla kaudella lievänä. Prosenttitarkastelun perusteella kahdella viidesosalla liikevaihto säilyy ennallaan. Merihenkilöstön määrän kehitystä Suomen lipun alla purjehtivilla aluksilla kuvaava saldoluku on kääntynyt negatiiviseksi viimeisen kuuden kuukauden aikana. Ennusteen mukaan merihenkilöstön määrä vähenee tulevallakin kaudella Suomen lipun alla purjehtivilla aluksilla. Suurin osa varustamoista pyrkii kuitenkin säilyttämään merihenkilöstönsä määrän ennallaan. Talouden yleinen epävarmuus nousi merkittäväksi varustamotoiminnan kasvun ja kehityksen esteeksi jo vuoden 2008 ensimmäisessä barometrissa. Se oli tärkein kasvun este nyt toteutetussa barometrissa (21 mainintaa). Huono hintakehitys sai nyt ensimmäistä kertaa runsaasti mainintoja (16 kpl) ja nousi toiseksi tärkeimmäksi kasvun esteeksi. Merkittäviä kasvun esteitä olivat myös kysynnän riittämättömyys ja kilpailun lisääntyminen. Varustamot ovat odottaneet paljon Suomen merenkulkupolitiikalta. Edellisessä barometrissä saldoluku oli 30 pisteellä positiivinen. Suotuisat arviot merenkulkupolitiikasta kääntyivät nyt toteutetussa barometrissä lievästi negatiivisiksi. Vastauksissa ilmeni tyytymättömyys siitä, että tonnistoveroa ei ole vielä saatu toteutettua. Vastaajat ennustavat, että suomalaisten varustamon osuus Suomen ulkomaankuljetuksista säilyy edelleen laskevana. Teemakysymyksiä oli tällä kertaa kaksi. Ensimmäisellä teemakysymyksellä selvitettiin kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n uusien rikkipitoisuusmääräysten vaikutusta kuljetusten tehostamiseen. IMO:n määräysten mukaan SECA-alueella polttoaineen rikkipitoisuutta on vähennettävä merkittävästi. Vuoden 2015 alusta rikkipitoisuuden yläraja on 0,1%. Tämä nostaa voimakkaasti polttoaineiden hintoja, jotka todennäköisesti siirtyvät rahtihintoihin. Suomen kaupan ja teollisuuden logistiikkakustannukset ovat jo nyt kilpailijoita korkeammat, joten kustannuksia on alennettava esimerkiksi toimintaa tehostamalla. Eräs mahdollisuus on keskittää Suomen ulkomaan meriliikennettä tietyille yhteysväleille (satamat ja reitit) ja nykyistä suurempiin aluksiin. Lähes puolet vastaajista (48 %) arvioi, että uudet määräykset aiheuttavat liikenteen keskittymistä. Muut vastaajat (52 %) arvioivat, että keskittymistä ei tapahdu. Toinen teemakysymys käsitteli sitä, syntyykö nuorille uusia työpaikkoja Suomen merenkulkualalla seuraavan 10 vuoden aikana. 58 % vastaajista katsoi, että uusia työpaikkoja syntyy. 42 % vastaajista puolestaan arvioi, että uusia työpaikkoja ei synny. Ei-vastausten määrä oli odotettua korkeampi. Osaavien työntekijöiden saanti on barometrin tulosten mukaan ollut jatkuvasti vaikeaa. Osasyynä ei-vastausten määrään saattaa olla lama, mutta myös se kyselyssä ilmennyt seikka, että merenkulkupolitiikassa ei ole tapahtunut konkreettista, positiivista edistystä. Tulos oli kuitenkin positiivinen. Korvaavien työpaikkojen lisäksi enemmistö vastaajista arvioi, että uusia työpaikkoja syntyy merenkulkualalle.

Arinakattilan lämmönsiirron laskentamallin kehittäminen

Kattilalaitosten polttoaineen syötössä ilmenevät häiriöt ja biopolttoaineiden laatuvaihtelut aiheuttavat epävakaata palamista ja tekevät prosessin hallinnasta vaikeampaa. Polttoaineen laatuvaihtelut vaikuttavat koko prosessiin ja näkyvät lopulta myös höyryntuotannossa. Kompensoinnilla pyritään estämään häiriöiden suuret vaikutukset höyryn tuotantoon. Tarkoituksena on saada kattilan toiminta ja tehon tuotanto tasaisemmaksi ja helpommin hallittavaksi. Tässä diplomityössä tarkastellaan polttoaineen ominaisuuksien, säteilylämmönsiirron sekä säätöjen vaikutusta toisiinsa ja merkitystä kattilan toiminnan kannalta. Työssä muodostetaan säteilylämmönsiirron laskentamalli arinakattilan tulipesälle käyttäen hyväksi hyvin sekoittuneen tulipesän menetelmää. Menetelmällä voidaan määrittääsavukaasujen keskimääräinen lämpötila tulipesässä, lämpövirta tulipesän seiniin tai poltossa vapautuva lämpöteho. Mallin avulla voidaan paremmin ymmärtää prosessin käyttäytymistä polttoaineen laadun muuttuessa sekä helpottaa ja nopeuttaa kattilan käyttäytymisen ennustamista. Laskentamalli tehtiin Excel –laskentaohjelmaan, jossa se testataan. Verifioinnin jälkeen malli on tarkoitus siirtää toimimaan apros –simulointiympäristöön.

Improving inventory management

Having inventory to cover from all possible problems would increase the inventory level indefinitely in accordance with the standard deviation. If the materials in stock are not used, but kept just to be on the safe side, they are waste. The main objective of this study was to find out, how much inventory is required to cover the requirements, without causing delivery problems towards the end-customers, and how the inventory could be controlled efficiently. Several improvements were made in the controlling principles, and the inventory level was quickly decreased by more than 30 %, and kept on the reached level. The suitability of kanban control was investigated, and it was eventually taken into some use. A great advantage was found in the new procedures in securing the supply. The requests for quotations were diversified, and the faulty basis was corrected. Thus, the inventory surplus would later be avoided, and at the same time, a lot of valuable time was saved from daily routines to further improvement projects.

Pinnoiteteollisuudessa syntyvien maalijätteiden hyötykäyttö ja uudet liiketoimintamahdollisuudet

Tämän diplomityön tavoite on kartoittaa maalien ja lakkojen valmistuksessa syntyvien sivuvirtojen hyötykäyttöä ja hyötykäyttöpotentiaalia nykyisellään. Työn tarkoitus on toimia esiselvityksenä pinnoiteteollisuuden sivuvirtojen hyötykäyttöön liittyvien liiketoimintamahdollisuuksien syvemmälle analyysille. Teollisuuden sivuvirtoihin liittyvää tietoa kerätään tilastoista ja olemassa olevista raporteista sekä haastattelemalla teollisuus- ja palveluyritysten edustajia sekä alan asiantuntijoita. Sivuvirtojen teknisten hyötykäyttömahdollisuuksien ja liiketoiminnallisten mahdollisuuksien tarkastelua varten järjestetään työpajoja asiantuntijoille Apila Group Oy Ab:n asiantuntijaverkostossa. Neljässä haastatellussa tuotantolaitoksissa syntyi vuonna 2008 yhteensä 6 662 tonnia kiinteää jätettä ja lietteitä. 68 % näistä sivuvirroista hyötykäytettiin energiana tai polttoaineen valmistuksessa. Materiaalina sivuvirtoja hyötykäytettiin 16 % sivuvirroista, pääasiassa pahvia, paperia, metalleja sekä tynnyreitä ja kontteja. Myös merkittävä osa liuottimista otettiin talteen uudelleenhyödyntämistä varten. Tässä diplomityössä hyötykäyttömahdollisuuksien tarkempaa tarkastelua varten valittiin tavanomaisiksi jätteiksi luokiteltuja maalisivuvirtoja, joita haastatelluissa tuotantolaitoksissa syntyi noin 1 500 tonnia. Maalisivuvirtojen tärkeimmät materiaaliominaisuudet liittyvät niiden sisältämiin täyte- ja sideaineisiin, jotka muodostavat merkittävän osan maalien koostumuksesta. Selvityksen mukaan nämä ominaisuudet voidaan ottaa hyötykäyttöön erilaisissa yhdistelmämateriaaleissa, esimerkiksi ekstruusiopuristetuissa tai ahtopuristetuissa muovikuitukomposiiteissa. Komposiittien raaka-aineena käytetään jo erilaisia sivuvirtoja ja lisäksi erilaisten komposiittien markkinoiden ennustetaan kasvavan. Tämä voi tarjota mahdollisuuksia uusille palvelu-, t&k- tai tuotteistusliiketoiminnoille. Kuivilla maalijätteillä on myös hyvä lämpöarvo, jolloin energiahyötykäytön ja palamisjäännöksen materiaalihyötykäytön yhdistäminen mm. keramiikka- tai sementtiteollisuudessa voi tarjota mahdollisuuksia uusille liiketoiminnoille.

Keskitetyn lämmöntuotannon kehittämismahdollisuudet Lahden seudulla ilmastonmuutoksen näkökulmasta

Tämä diplomityö on tehty Aalto yliopiston Teknillisen korkeakoulun Lahden keskuksen IMMU-hankkeeseen. Teoriaosassa tarkastellaan kaukolämmityksen nykytilannetta ja sen tulevai-suuteen vaikuttavia tekijöitä. Työssä on tarkasteltu Lahti Energia Oy:n Kymijärven voimalaitosalueen kehittämismahdollisuuksia vuosina 2012 ja 2016. Vertailukohtana käytetään nykytilannetta vuoden 2009 tiedoilla. Työssä on selvitetty voimalaitosalueen elinkaaren aikaisia kasvihuonekaasupäästöjä ja niiden muutoksia mahdollisten uusien voimalaitosinvestointien myötä. Vuonna 2012 alueelle rakennetaan kiinteää polttoainetta käyttävä kaasutusvoimalaitos jolloin nykyisen laitoksen käyttö ja samalla kivihiilen käyttö vähenee huomattavasti. Tässä työssä vuoden 2016 skenaariossa alueelle ajatellaan rakennettavan kolmas voimalaitos, maakaasukäyttöinen kaasukombiturbiini. Tarkasteluissa energiantuotantomäärien oletetaan pysyvän nykytilanteen suuruisina. Työssä tarkasteltujen skenaarioiden perusteella alueen yhdistetyn kaukolämmön- ja sähköntuotannon (CHP) päästöjä voitaisiin vähentää vuonna 2012 noin 20 % ja vuonna 2016 noin 30 % nykytilanteesta. Esitettyjen investointien riskinä on sopivan polttoaineen saatavuus ja riittävyys. Lisäksi työssä tarkasteltiin kaasutusvoimalaitoksen ja kaasukombiturbiinin takaisinmaksuaikoja. Kierrätyspolttoaineen hinnan kallistuminen hinnasta 5 €/MWh hintaan 15 €/MWh vaikutti kaasutusvoimalaitoksen takaisinmaksuaikaan yhdeksällä vuodella. Kaasukombiturbiinin takaisinmaksuaika piteni tämän hetkiseen maakaasun hintaan 27 €/MWh verrattuna päästöoikeuden lisäkustannus 6 €/MWh huomioiden kahdeksan vuotta. Takaisinmaksuaikaan vaikuttaa muun muassa polttoaineen hinta ja laitoksen huipunkäyttöaika.

Yhdyskuntalietteiden terminen käsittely ja prosessissa syntyvän tuhkan jalostaminen fosforilannoitteeksi Lappeenrannan alueella

Tässä diplomityössä on selvitetty yhdyskuntalietteiden ominaisuuksia sekä käsittelymenetelmiä keskittyen termiseen käsittelyyn, jolla tässä työssä tarkoitetaan lietteen termistä kuivausta ja polttoa. Työssä on myös selvitetty lietteen poltossa syntyvän tuhkan ominaisuuksia ja niiden sopivuutta lannoitteen raaka-aineena. Fosforimalmin varannot ovat rajalliset ja olettavaa on, että helposti hyödynnettävissä oleva fosforimalmi loppuu noin sadan vuoden kuluessa, mikäli fosforin kulutus pysyy nykyisellä tasolla. Kun lietettä poltetaan, jää lietteessä oleva fosfori tuhkaan. Lietteenpoltossa syntyvät tuhkat sisältävät fosforin lisäksi erilaisia haitta-aineita, joten tuhkan sisältämää fosforia ei kyetä hyödyntämään ilman käsittelyä. Työn case-osassa on selvitetty Lappeenrannan alueella syntyvä yhdyskuntalietemäärä sekä sen hyötykäyttömahdollisuudet alueellisessa lietteen polttolaitoksessa. Lappeenrannan tapauksessa syntyvä lietetuhkan määrä on arvioitu ja määritetty paljonko tuhkasta olisi tulevaisuudessa mahdollisuus jalostaa fosforilannoitetta. Tutkimuksen lopputuloksena voidaan todeta, että lietteen poltto ja polton tuhkan käyttö lannoitteena ei vielä kokonaisprosessina ole toteutettavissa oleva vaihtoehto, mutta teknologisen kehityksen jatkuessa se voisi olla potentiaalinen vaihtoehto yhdyskuntalietteen ja lietetuhkan käsittelyn kokonaisratkaisuksi.

Energiankulutuksen vähentäminen jäähdytyspiirin pumppausprosessissa

Pumppujen oikean mitoituksen lisäksi niiden tuoton säätämisellä on merkitystä pumppausprosessin energiankulutukseen. Työssä tarkastellaan pyörimisnopeussäädön ja virtauksen kuristamisen eroja pumppauksen tilavuusvirran säätämisessä erityisesti energiatehokkuuden kannalta. Työn kokeellisessa osiossa tarkastellaan erään jäähdytyspiirin pumppujen hyötysuhteita ja lasketaan mahdollinen energiansäästöpotentiaali, mikäli pumppujen säätäminen olisi toteutettu pyörimisnopeussäädöllä.

Kehittyneiden ydinpolttoainekiertojen ympäristövaikutusten ja taloudellisuuden arviointia

Kaikkein yleisin käytössä oleva ydinpolttoainekierto on nykyisin avoin, jossa käytetty ydinpolttoaine loppusijoitetaan suoraan ilman jälleenkäsittelyä. Nykyisin kehitteillä olevat uuden sukupolven ydinreaktorit ovat kuitenkin pääosin suunniteltu osittain tai kokonaan suljetuille ydinpolttoainekierroille, jossa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään ja osa materiaaleista kierrätetään. Tämän työn tavoitteena oli arvioida näitä kehittyneitä ydinpolttoainekiertoja ympäristövaikutusten ja taloudellisuuden suhteen. Työn yleisluonteista vertailua varten valittiin neljä erilaista kehittynyttä polttoainekiertoskenaariota, joita verrattiin avoimeen polttoainekiertoon erilaisten parametrien avulla. Parametreinä käytettiin muun muassa uraanin kulutusta, loppusijoitettavan jätteen määrää, aktiivisuutta ja lämmöntuottoa sekä käytönaikaisten radioaktiivisten päästöjen määrää. Yleislounteisen arvioinnin lisäksi työssä tarkasteltiin polttoainekiertoa myös Suomen näkökulmasta. Nykyistä polttoainekiertoa verrattiin kahteen erilaiseen tulevaisuuden versioon. Kestävän kehityksen osalta kehittyneet polttoainekierrot vähensivät ympäristövaikutusten määrää avoimeen polttoainekiertoon verrattuna. Kehittyneiden polttoainekiertojen kustannukset olivat avoimen polttoainekierron kustannuksia suuremmat. Kokonaiskustannuksissa ero oli kaikilla vertailuskenaarioilla alle 20 %, mutta polttoainekiertokustannuksissa kustannusten kasvu oli välillä 27-45 % riippuen skenaariosta. Suomen tapauksessa tulokset olivat hyvin samankaltaisia. Uraanin kulutus ja loppusijoitettavan jätteen määrä väheni kehittyneempien polttoainekiertojen johdosta. Polttoainekiertokustannukset nousivat noin puolitoistakertaisiksi, mutta vaikutus kokonaiskustannuksiin oli vain noin 10 %. Johtopäätöksenä voidaan todeta, ettäydinpolttoainekierron ympäristövaikutuksia on mahdollista vähentää osittain tai kokonaan suljettujen polttoainekiertojen avulla. Vaikka polttoainekierron kustannukset kasvavat, niiden vaikutus ydinsähkön kokonaiskustannuksiin ei ole niin merkittävä.

Hybridityökoneiden markkinapotentiaali

Työn tavoitteena on selvittää menetelmiä hybridityökoneiden markkinapotentiaalin määrittämiseen, työkonemarkkinoiden kokoa ja kasvupotentiaalia, hybridityökoneiden markkinapotentiaalia sekä uuden teknologian kaupallistamisen teorioita. Vuonna 2010 liikkuvien työkoneiden markkinat arvioitiin olevan noin 94–98 miljardia dollaria. Markkinat kasvavat keskimäärin noin 5 prosenttia vuodessa. Alan suurimmat markkinat löytyvät Kiinasta, Euroopasta ja Yhdysvalloista.Hybridityökoneiden markkinapotentiaalia Kiinassa nostaa markkinoiden suuri koko ja nopea kasvuvauhti. Yhdysvaltojen valtti on tukijärjestelmät jotka parantavat hybridiratkaisujen kilpailukykyä. Euroopan potentiaalia nostavat tiukat päästönormit sekä korkea polttoaineen hinta. Markkinapotentiaalin määrittämisen on olemassa useita matemaattisia menetelmiä. Niiden soveltamista hybridityökoneisiin rajoittaa eniten riittävän datan hankinnan haasteellisuus. Vertailemalla yrityksiä teknologian kaupallistamisen teorioissa esiteltyjen menestystä edistävien piirteiden suhteen on teknisen ratkaisun kehittäjän mahdollista valita paras mahdollinen yhteistyökumppani. Soveltamalla kaupallistamisprosessissa kurinalaista mallia, johon kuuluvat sekä teknologiaettä tuotekehitys ja niiden välillä teknologiansiirtovaihe, on teknisen ratkaisun soveltaminen hybriditeknologiaan ja työkoneisiin mahdollista toteuttaa onnistuneesti ja tuoda siten markkinoille kaupallisesti kilpailukykyinen tuote.

Investointilaskelmien hyödyntäminen teknologisen innovaation myyntityössä. Tapaustutkimus

Tämän tutkimuksen tutkimuskohteena oli case-yrityksen tuoteinnovaation kannattavuuden tarkastelu. Kiristyneen ilmastopolitiikan seurauksena tutkimuksen kohdeyritys on kehittänyt innovaation ja tutkimuksen päätavoite oli laatia kohdeyritykselle innovaation myyntityön tueksi Microsoft Excel-taulukkolaskentaohjelmalla investointilaskentatyökalu. Toisena tavoitteena oli selvittää innovaation, eli liikkuvien työkoneiden hybridisoinnin, kannattavuus investointilaskelmien avulla. Investointilaskelmien lisäksi tutkimuksessa perehdyttiin korkean teknologian markkinointiin ja yritysasiakkaiden käyttäytymiseen innovaatioiden omaksujina. Tutkimus on tyypiltään laadullinen tapaustutkimus. Investointilaskentatyökalu rakennettiin kohdeyrityksen tarpeiden mukaan ja investointien kannattavuutta mitattiin korottoman ja korollisen takaisinmaksuajan, sisäisen koron sekä nettonykyarvon avulla, minkä lisäksi nettonykyarvolle tehtiin herkkyysanalyysi. Kannattavuuslaskelmat tehtiin omaksujan näkökulmasta myyntityön tueksi kohdeyritykselle. Investointilaskelmat osoittivat että kohdeyrityksen tuottama innovaatio on kannattava sijoitus ja tutkimustuloksena syntynyt konstruktio osoittautui toimivaksi. Laskelmiin vaikutti eniten investoinnin hinta ja polttoaineen hinnan nousulla oli merkittävä vaikutus investoinnin kannattavuuteen.

Jätteenpolton typenoksidipäästöjen vähentäminen

Työn tavoitteena oli selvittää jätteenpolton typenoksidipäästöjen puhdistusmahdollisuuksia. Työssä käydään läpi typen oksidien muodostuminen poltossa ja typen oksidien poistomenetelmät. Poistomenetelmiä käsiteltäessä painotus on arinapoltossa ja erityisesti selektiivisessä ei-katalyyttimenetelmässä (SNCR). Työn kokeellinen osa tehtiin Ekokem Oy Ab:n jätevoimalassa Riihimäellä. Kokeellisessa osassa selvitettiin ensin ammoniakkiveden massavirran, SNCR-laitteiston veden massavirran ja räjähdysnuohouksen vaikutusta typenoksidipitoisuuteen. Samalla selvitettiin muita typenoksidipitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä sekä SNCR-laitteiston puhdistustehokkuus. Sen jälkeen selvitettiin parhaita toiminta-arvoja öljyisen veden massavirralle, SNCR-laitteiston massavirralle ja primääri- ja sekundääri-ilman suhteelle typenoksidipitoisuuden, ammoniakki-slip:n, ilokaasupitoisuuden, ammoniakkiveden kulutuksen ja höyryn tuotannon kannalta. Tulokseksi saatiin, että ammoniakkiveden massavirran lisääminen pienentää typenoksidipitoisuutta, mutta voi aiheuttaa ammoniakkipäästön. Paras SNCR-laitteiston veden massavirta on suurin tutkittu, 800 kg/h, jolloin typenoksidipitoisuus sekä typenoksidipitoisuuden hetkittäinen vaihtelu, ammoniakkiveden kulutus ja ammoniakkipäästö ovat pienimmät. Samalla tosin höyryn virtaama pienenee. SNCR-laitteiston puhdistustehokkuudeksi saatiin 60 %. Räjähdysnuohouksella ei ole havaittavaa, eikä öljyisen veden massavirralla merkittävää vaikutusta typenoksidipitoisuuteen. Ammoniakkiveden kulutuksen kannalta paras öljyisen veden määrä on 600 kg/h, kun taas ammoniakki-slip:n kannalta paras öljyisen veden määrä on 950 kg/h. Primääri-ilman osuuden pienentäminen pienentää ammoniakki-slip:iä ja ammoniakkiveden kulutusta.

Suomen ydinpolttoainekierto

Suomessa on nykyisin käytössä avoimen ydinpolttoainekierron politiikka missä käytetty polttoaine loppusijoitetaan suoraan ilman jälleenkäsittelyä. Nykyisin kehitteillä olevat uuden sukupolven ydinreaktorit ovat kuitenkin pääosin suunniteltu osittain tai kokonaan suljetuille polttoainekierroille, joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään ja osa materiaaleista kierrätetään. Tässä tutkimusraportissa on tarkoitus arvioida Suomen ydinvoimakapasiteetin ja ydinpolttoainekierron kehitystä tulevina vuosikymmeninä sekä arvioida käytetyn polttoaineen jälleenkäsittelyn, kierrätyksen ja nopeiden reaktoreiden käyttöönoton vaikutusta muun muassa uraanin kulutukseen, syntyvän käytetyn polttoaineen määrään sekä polttoainekierron taloudellisuuteen. Lisäksi työssä arvioidaan Talvivaaran ja Soklin sivutuotteena saatavan uraanin riittävyyttä Suomen uraanintarpeen kattamiseksi. Työssä arvioitiin ensin oletuksien ja nykyisen tilanteen avulla Suomen ydinvoimakapasiteetin kehitys tuleville vuosille. Perustuen tähän kehitykseen nykyistä polttoainekiertoa verrattiin tämän jälkeen kahteen kehittyneempään polttoainekiertoversioon, joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään, plutonium kierrätetään uudelleen polttoaineeksi ja osa termisistä reaktoreista korvataan nopeilla. Polttoainekiertoversioiden massavirtojen määrittämisessä käytettiin apuna kansainvälisen atomienergiajärjestön kehittämää Nuclear Fuel Cycle Simulation System -ohjelmaa. Nykyisellä polttoainekierrolla uraanintarve oli laskelmien perusteella noin 100 tuhatta tonnia vuoteen 2100 mennessä. Jälleenkäsittelyn ja plutoniumin kierrätyksen avulla uraanin tarve saatiin pudotettua noin 75 tuhanteen tonniin. Korvaamalla puolet ydinvoimakapasiteetista nopeilla reaktoreilla vuosina 2074 ja 2080 vähentäisi uraanintarvetta edelleen noin 66 tuhanteen tonniin. Kerääntyneen käytetyn polttoaineen määräksi arvioitiin nykyisen kaltaisella polttoainekierrolla noin 11900 tonnia vuoteen 2100 mennessä. Nopeiden reaktoreiden käyttöönoton myötä kerääntyneen käytetyn polttoaineen määrä vähenisi edelleen noin 11200 tonniin vuoteen 2100 mennessä. Talvivaaran ja Soklin uraanintuotanto riittäisi laskelmien mukaan kattamaan Suomen uraanintarpeen nykyisellä polttoainekierrolla vuoteen 2070 asti ja kehittyneemmillä polttoainekierroilla vuosiin 2089 ja 2106 asti riippuen polttoainekierrosta. Polttoainekierron kustannukset nousivat polttoaineen jälleenkäsittelyn ja kierrätyksen myötä noin 50-67 % suuremmiksi nykyiseen polttoainekiertoon verrattuna. Investointi- sekä käyttö- ja kunnossapitokustannuksien erot olivat eri versioiden välillä pienet, mistä johtuen myös kokonaiskustannuksien erot jäivät pieniksi.