Tutkimus- ja kehittämistoiminnan tilinpäätöskäsittely teknologiayrityksissä

Tutkimus- ja kehittämistoiminta (t&k-toiminta) on teknologia-alalla yhä merkittävämmässä roolissa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten t&k-toiminta ja sen raportointikäytännöt ovat kehittyneet teknologiayrityksissä vuosina 2007-2011. Tutkimus toteutettiin kuvailevana analyysinä, jossa aineistona toimi Helsingin pörssiin vuonna 2012 listattujen teknologiayritysten tilinpäätöstiedot. Tutkimustulokset osoittavat teknologiayritysten yhteenlaskettujen t&k-menojen vähentyneen, pääasiassa Nokian takia, vuosina 2007-2011. Yritysten välillä oli havaittavissa selkeitä eroavaisuuksia t&k-toiminnan laajuuden sekä kehittämismenojen kirjauskäytäntöjen välillä. Yritykset luokiteltiin t&k-toiminnan laajuuden perusteella t&k-passiivisiin, t&k-neutraaleihin sekä t&k-intensiivisiin. Vaikka IAS 38 vaatii kehittämismenojen taseaktivointia aktivointiedellytysten täyttyessä, määrää yritysten konservatiivisuuden taso lopulta kehittämismenojen kirjauskäytännön. Eroavaisuudet konservatiivisuuden suhteen saattavat näin ollen heikentää yritysten tilinpäätöstietojen läpinäkyvyyttä ja vertailukelpoisuutta t&k-toiminnan suhteen.

Near-Threshold Computing

Valmistustekniikoiden kehittyessä IC-piireille saadaan mahtumaan yhä enemmän transistoreja. Monimutkaisemmat piirit mahdollistavat suurempien laskutoimitusmäärien suorittamisen aikayksikössä. Piirien aktiivisuuden lisääntyessä myös niiden energiankulutus lisääntyy, ja tämä puolestaan lisää piirin lämmöntuotantoa. Liiallinen lämpö rajoittaa piirien toimintaa. Tämän takia tarvitaan tekniikoita, joilla piirien energiankulutusta saadaan pienennettyä. Uudeksi tutkimuskohteeksi ovat tulleet pienet laitteet, jotka seuraavat esimerkiksi ihmiskehon toimintaa, rakennuksia tai siltoja. Tällaisten laitteiden on oltava energiankulutukseltaan pieniä, jotta ne voivat toimia pitkiä aikoja ilman akkujen lataamista. Near-Threshold Computing on tekniikka, jolla pyritään pienentämään integroitujen piirien energiankulutusta. Periaatteena on käyttää piireillä pienempää käyttöjännitettä kuin piirivalmistaja on niille alunperin suunnitellut. Tämä hidastaa ja haittaa piirin toimintaa. Jos kuitenkin laitteen toiminnassa pystyään hyväksymään huonompi laskentateho ja pienentynyt toimintavarmuus, voidaan saavuttaa säästöä energiankulutuksessa. Tässä diplomityössä tarkastellaan Near-Threshold Computing -tekniikkaa eri näkökulmista: aluksi perustuen kirjallisuudesta löytyviin aikaisempiin tutkimuksiin, ja myöhemmin tutkimalla Near-Threshold Computing -tekniikan soveltamista kahden tapaustutkimuksen kautta. Tapaustutkimuksissa tarkastellaan FO4-invertteriä sekä 6T SRAM -solua piirisimulaatioiden avulla. Näiden komponenttien käyttäytymisen Near-Threshold Computing –jännitteillä voidaan tulkita antavan kattavan kuvan suuresta osasta tavanomaisen IC-piirin pinta-alaa ja energiankulusta. Tapaustutkimuksissa käytetään 130 nm teknologiaa, ja niissä mallinnetaan todellisia piirivalmistusprosessin tuotteita ajamalla useita Monte Carlo -simulaatioita. Tämä valmistuskustannuksiltaan huokea teknologia yhdistettynä Near-Threshold Computing -tekniikkaan mahdollistaa matalan energiankulutuksen piirien valmistaminen järkevään hintaan. Tämän diplomityön tulokset näyttävät, että Near-Threshold Computing pienentää piirien energiankulutusta merkittävästi. Toisaalta, piirien nopeus heikkenee, ja yleisesti käytetty 6T SRAM -muistisolu muuttuu epäluotettavaksi. Pidemmät polut logiikkapiireissä sekä transistorien kasvattaminen muistisoluissa osoitetaan tehokkaiksi vastatoimiksi Near- Threshold Computing -tekniikan huonoja puolia vastaan. Tulokset antavat perusteita matalan energiankulutuksen IC-piirien suunnittelussa sille, kannattaako käyttää normaalia käyttöjännitettä, vai laskea sitä, jolloin piirin hidastuminen ja epävarmempi käyttäytyminen pitää ottaa huomioon.

Roadmapping yrityksen strategisessa johtamisessa

Työssä tarkastellaan teknologia- ja teollisuusyritysten strategiaprosesseissa käytettyä roadmapping-menetelmää ja kartoitetaan roadmapping-menetelmän tutkimusta johtamiskirjallisuudessa ja tieteellisissä julkaisuissa. Roadmapping on strategisen johtamisen välineenä vahva visuaalisen ja aikasidonnaisen luonteensa ansiosta. Menetelmää käytetään kaikilla teollisuuden aloilla, mutta eniten informaatio- ja kommunikaatiotekniikan aloilla. Työssä käsitellään eri tilanteisiin soveltuvia roadmapping-prosesseja ja pohditaan strategisen johtamisen vaatimuksia työkaluille. Roadmapping-työkalun käyttö asiantuntijoiden yhteistyön orkestroinnissa on yleistä ja muihin johtamisjärjestelmiin integroituja kaupallisia roadmapping-sovelluksia on tarjolla yhä useampia. Roadmapping-menetelmän hyödyt saadaan esille kiinnittämällä huomiota prosessiin. Roadmapping-menetelmän tarkoituksenmukainen käyttötapa ja motivoituneet käyttäjät ovat tehokkaasti toimivan organisaation sydän.

Arktisen meriteknologian ennakointi : Uudenmaan pk-yritysten näkökulmasta

Uudellamaalla voi olla johtava rooli Suomessa ja maailmassa arktisessa meriteknologiassa myös jatkossa. Tämä edellyttää muun muassa koulutuksen, tutkimuksen ja muun toiminnan suuntaamista palvelemaan arktisen meriteknologian kysyntää. Hankkeessa pyrittiin määrittämään arktisen meriteknologian sisältöä ja käsitettä, tarkastelemaan mahdollisuuksia etenkin Uudenmaan ja muun Suomen pk-yritysten näkökulmasta, tunnistamaan ”miniklustereita” muun muassa kansainvälistymisinstrumenttien soveltamiseksi, tunnistamaan koulutustarpeita ja löytämään suosituksia valtakunnantason politiikalle. Ennakoinnin ydinmenetelmänä oli Delfoi-prosessi, jota täydensi tulevaisuusverstas ja viestintäympäristön käyttö Internetissä osoitteessa www.amtuusimaa.net. Toimintaympäristön muutoksia arvioitiin vuoteen 2030 ja tarvittavia kehittämistoimia viiden vuoden aikajänteellä. Tulosten perusteella ”Arktinen meriteknologia on mereen liittyvää teknologiaa merellä, ilmassa, meren alla tai maalla. Teknologia liittyy etenkin kaasun- ja öljyntuotantoon ja kaivostoimintaan. Teknologia toimii arktisissa olosuhteissa ja se on etenkin 1) kylmän, lumen ja jään kestävää, 2) luontoa vähän rasittavaa, 3) teknologia toimii pitkien etäisyyksien toimintaympäristössä. Hankkeessa testattiin noin 50 asiantuntijoiden kehittämää hankealoitetta. Alustavasti esitetään toteutettavaksi seuraavat hankkeet, jotka pääasiassa perustuvat Delfoi-paneelin 2. haastattelukierroksen perusteella tehtyyn arvottamiseen. ”Hard / kovat kärjet” – vaatii päätöksiä laajalla rintamalla ja ”isännän otetta” (muun muassa valtion) ja investointeja: Offshore-koulutuksen kehittäminen, Öljyntorjuntalaboratorion perustaminen ja siihen tukeutuvan koulutus- ja kehittämistoiminnan edistäminen, Materiaalien kylmässäkäyttäytymisen tutkimusohjelma ja testiolosuhteiden luominen, AMT-teknologian esille tuominen viestinnässä, Yhteistyömahdollisuudet tuotannossa suomalaisten ja venäläisten toimijoiden kanssa -selvitys ja valtion ja suuryhtiöiden strategioiden tarkistus ja liittoutuminen relevanttien toimijoiden kanssa. ”Medium-hankkeissa” muun muassa projektirahoituksen oikealla ja ohjelmallisella suuntaamisella saadaan merkittäviä tuloksia aikaan - korostavat ELY:n, oppilaitosten/kuntien/maakuntien ja yliopiston roolia: Telakoiden tuottavuuden nosto (edellyttää tilauskuormaa, aloite kuuluu myös ”hard” ryhmään), Projektiosaamisen vahvistaminen, Arktisen meriteknologian jäämallilaboratorio suureksi ja kansainväliseksi, Jäämanagement toiminnan koulutus ja simulaattori, Työnjohtotason koulutus ja Osaamis- ja koulutustarpeiden ennakointi. ”Soft–hankkeet” korostavat muun muassa kehittämisorganisaatioiden, yritysten ja yhdistysten roolia: Kronstadin telakkayhteistyöhön ja teollisuuspuistokonseptiin varautuminen, Alan keksintöjen ja keksijöiden esille nostaminen, Meri- ja kaivosteollisuuden yhteisten mahdollisuuksien etsiminen ja Viestintä / ennakointiraportin tulosten toimeenpano viestinnän keinoin. Kiistanalaisista merkittäviä mahdollisuuksia sisältävistä teemoista voidaan nostaa muun muassa seuraavat: Arktisen meriteknologian klusterin laajentaminen Ouluun ja Pietariin, Arktiset risteilyalukset ja Arktisen sisävesiliikenteen laivat ja järjestelmät.

Käyttäjäyhteisöt ja tuotekonseptit – Tutkimuksia ihmiskeskeisestä teknologiasta ja visuaalisuudesta

KÄYTTÄJÄYHTEISÖT JA TUOTEKONSEPTIT on monitieteinen avaus ajankohtaiseen ihmiskeskeisen teknologian tutkimukseen. Teos koostuu yhdestätoista artikkelista, jotka ristivalottavat uuden teknologian, yhteisöllisyyden ja visuaalisuuden välistä ongelmakenttää. Kirjoittajat kysyvät, toimiiko uusi teknologia uudenlaisten yhteisöjen perustana vai toisinpäin. Millaisia palveluita ja sovellutuksia nykyiset ja tulevat teknologian käyttäjäyhteisöt tarvitsevat ja kaipaavat? Mikä on käyttäjäyhteisöjen rooli uuden teknologian tuottamisessa ja muokkaamisessa? Miten tavalliset käyttäjät ja heidän kokemustietonsa olisi mahdollista integroida nykyistä paremmin tekniikan ja sen sovellutusten suunnittelutyöhön? Antologiassa pohditaan myös mainonnan yhteisöllisiä ulottuvuuksia ja tämän yhteisöllisyyden nopeasti muuttuvaa luonnetta tietotekniikan aikakaudella. Teoksen kirjoittajat ovat Porin monitieteisen yliopistokeskuksen tutkijoita, professoreita ja opiskelijoita, jotka ovat työskennelleet yhdessä vuosina 2005–2007 Tekesin ja yritysten rahoittamassa tutkimushankkeessa. Kuten käsillä olevasta teoksesta käy ilmi, hanke on synnyttänyt uudenlaista poikkitieteellistä keskustelua humanistien, tekniikan tutkijoiden ja taideteollisen alan tutkijoiden kesken.

Varsinas-Suomen energiastrategia 2020

Energiasektorin globaaleja haasteita ovat ilmastonmuutos, energian kysynnän kasvu, fossiilisten energialähteiden hintakehitys sekä energiaturvallisuus- ja huoltovarmuuskysymykset. Suomen ilmasto- ja energiapolitiikkaa ohjaavat erityisesti Euroopan unionin ilmasto- ja energiapolitiikan tavoitteet ja toimenpiteet. Suomen tulee mm. lisätä uusiutuvien energialähteiden osuus loppukulutuksesta 38 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä. Varsinais-Suomen energiahuollolle fossiilisten polttoaineiden merkitys on suuri. Uusiutuvien energialähteiden osuus on vain noin kymmenen prosenttia. Fossiilisten polttoaineiden osuuden vähentäminen ja uusiutuvien energialähteiden lisääminen ovatkin maakunnan keskeisiä haasteita, mutta samalla myös mahdollisuuksia. Energiatehokkuusteknologian ja uusiutuvan energian teknologian kysyntä kasvavat maailmalla. Tämä luo uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Varsinais-Suomen ilmasto- ja energiastrategioita on laadittu tiiviissä yhteistyössä. Strategioiden yhteinen visio on: Vuonna 2020 Varsinais-Suomi on saavuttanut kansainväliset ja kansalliset ilmasto- ja energiatavoitteet ja on matkalla kohti hiilineutraaliutta. Toimintatavat sekä yksityisellä että julkisella sektorilla ovat muuttuneet tukemaan hiilineutraaliuden tavoitetta, ja tällä on myönteinen vaikutus maakunnan elinkeinoelämään. Energiastrategian tavoitteet on jaettu kolmeen osaan, jotka ovat hiilineutraali, omavarainen sekä osaava ja kilpailukykyinen Varsinais-Suomi. Tavoitteena on, että Varsinais-Suomi on hiilineutraali maakunta vuoteen 2030 mennessä. Energian säästäminen on välttämätöntä, samalla on edistettävä uusiutuvan energian hyödyntämistä. Tavoitteena on, että maakunnan kokonaisenergiankulutus pysyy ennallaan vuoteen 2020. Vuodesta 2020 alkaen energiankulutus kääntyy laskuun. Uusiutuvien energialähteiden hyödyntämistä lisätään vähintään kansallisten linjausten mukaisesti. Maakunnan energiantuotannossa hyödynnetään paikallisia energialähteitä niin suurelta osin kuin se kestävästi on mahdollista. Energiatehokkuudesta tulee itsestään selvä osaamisen ala. Kestävä energiantuotanto sekä siihen liittyvä teknologia ja teknologiavienti ovat vahvoja aloja maakunnassa. Energiasektorin murros lisää erityisesti maaseudun elinkeinomahdollisuuksia. Strategiaan on koottu prosessin aikana ehdotettuja toimenpiteitä tavoitteiden saavuttamiseksi. Osin työ on jo aloitettu Varsinais-Suomessa. Energiasektorin kehityksellä kohti hiilineutraaliutta on myönteinen vaikutus maakunnan elinkeinoelämään ja työllisyyteen.

Ikäihmisten kotona asumista tukeva osaaminen : ideoita koulutuksen kehittämiseen

Ilm. v. 2013

Characterization Of Process Efficiency Improvement In Laser Additive Manufacturing

Laser additive manufacturing (LAM), known also as 3D printing, has gained a lot of interest in past recent years within various industries, such as medical and aerospace industries. LAM enables fabrication of complex 3D geometries by melting metal powder layer by layer with laser beam. Research in laser additive manufacturing has been focused in development of new materials and new applications in past 10 years. Since this technology is on cutting edge, efficiency of manufacturing process is in center role of research of this industry. Aim of this thesis is to characterize methods for process efficiency improvements in laser additive manufacturing. The aim is also to clarify the effect of process parameters to the stability of the process and in microstructure of manufactured pieces. Experimental tests of this thesis were made with various process parameters and their effect on build pieces has been studied, when additive manufacturing was performed with a modified research machine representing EOSINT M-series and with EOS EOSINT M280. Material used was stainless steel 17-4 PH. Also, some of the methods for process efficiency improvements were tested. Literature review of this thesis presents basics of laser additive manufacturing, methods for improve the process efficiency and laser beam – material- interaction. It was observed that there are only few public studies about process efficiency of laser additive manufacturing of stainless steel. According to literature, it is possible to improve process efficiency with higher power lasers and thicker layer thicknesses. The process efficiency improvement is possible if the effect of process parameter changes in manufactured pieces is known. According to experiments carried out in this thesis, it was concluded that process parameters have major role in single track formation in laser additive manufacturing. Rough estimation equations were created to describe the effect of input parameters to output parameters. The experimental results showed that the WDA (width-depth-area of cross-sections of single track) is correlating exponentially with energy density input. The energy density input is combination of the input parameters of laser power, laser beam spot diameter and scan speed. The use of skin-core technique enables improvement of process efficiency as the core of the part is manufactured with higher laser power and thicker layer thickness and the skin with lower laser power and thinner layer thickness in order to maintain high resolution. In this technique the interface between skin and core must have overlapping in order to achieve full dense parts. It was also noticed in this thesis that keyhole can be formed in LAM process. It was noticed that the threshold intensity value of 106 W/cm2 was exceeded during the tests. This means that in these tests the keyhole formation was possible.

Managing Customer Issues through a Support Channel Network

The importance of after-sales service or service in general can be seen and experienced by customers every day with industrial as well as other non-industrial services or products. This dissertation, drawing on theory and experience, focuses on practical engineering implications, specifically the management of customer issues in the after-sales phase in the mobile phone arena. The main objective of this doctoral dissertation is to investigate customer after-sales issue management, specifically regarding mobile phones. The case studies focus on issue resolution time and the issue of corrective actions. This dissertation consists of a main body and four peer-reviewed journal articles and one manuscript currently under review by a peer-reviewed journal. The main body of this dissertation examines the elements of customer satisfaction, loyalty, and retention with respect to corrective actions to address customer issues and issue resolution time through literature and empirical studies. The five independent works are case studies supporting the thesis research questions. This study examines four questions: 1) What are the factors affecting corrective actions for customers? 2) How can customer issue resolution time be controlled? 3) What are the factors affecting processes in the service chain? and 4) How can communication be measured in a service chain? In this work, both quantitative and qualitative analysis methods are used. The main body of the thesis reviews the literature regarding the elements that bridge the five case studies. The case studies of the articles and surveys lean more toward the methodology of critical positivism and then apply the interpretive approach in interpreting the results. The case study articles employ various statistical methods to analyze and to interpret the empirical and survey data. The statistical methods were used to create a model that is useful for significantly optimizing issue resolution time. Moreover, it was found that samples for verifying issues provided by the customer neither improve the perceived quality of corrective actions nor the perceived quality of issue resolution time. The term “service” in this work is limited to the technical services that are provided by product manufacturers and after-sales authorized service vendors. On the basis of this research work, it has been observed that corrective actions and issue resolution time are associated with customer satisfaction and hence, according to induction theory, to customer loyalty and retention. This thesis utilizes knowledge of marketing and customer relationships to contribute to the existing body of knowledge concerning information and communication technology for after-sales service recovery of mobile terminals. The established models in the thesis contribute to the existing knowledge of the after-sales process of dealing with customer issues in the field of mobile phones. The findings suggest that process managers could focus more on communication and training provided to the staff as new technology evolves rapidly. The study also suggest the managers formulate strategies for how customers can be kept informed on a regular basis of the status of issues that have been escalated for corrective action. The findings also lay the foundation for the comprehensive objective to control the entire product development process, starting with conceptualization. This implies that robust design should be applied to the new products so that problems affecting customer service quality are not repeated. The objective will be achieved when the entire service chain from product development to the final user can be modeled and this model can be used to support the organization at all levels.

Upconverting diagnostics: Multiplex assays utilizing upconversion luminescence technology

Conventional diagnostics tests and technologies typically allow only a single analysis and result per test. The aim of this study was to propose robust and multiplex array-inwell test platforms based on oligonucleotide and protein arrays combining the advantages of simple instrumentation and upconverting phosphor (UCP) reporter technology. The UCPs are luminescent lanthanide-doped crystals that have a unique capability to convert infrared radiation into visible light. No autofluorescence is produced from the sample under infrared excitation enabling the development of highly sensitive assays. In this study, an oligonucleotide array-in-well hybridization assay was developed for the detection and genotyping of human adenoviruses. The study provided a verification of the advantages and potential of the UCP-based reporter technology in multiplex assays as well as anti-Stokes photoluminescence detection with a new anti- Stokes photoluminescence imager. The developed assay was technically improved and used to detect and genotype adenovirus types from clinical specimens. Based on the results of the epidemiological study, an outbreak of adenovirus type B03 was observed in the autumn of 2010. A quantitative array-in-well immunoassay was developed for three target analytes (prostate specific antigen, thyroid stimulating hormone, and luteinizing hormone). In this study, quantitative results were obtained for each analyte and the analytical sensitivities in buffer were in clinically relevant range. Another protein-based array-inwell assay was developed for multiplex serodiagnostics. The developed assay was able to detect parvovirus B19 IgG and adenovirus IgG antibodies simultaneously from serum samples according to reference assays. The study demonstrated that the UCPtechnology is a robust detection method for diverse multiplex imaging-based array-inwell assays.

Teknologian tulevaisuuden näkymiä

Kirjallisuusarvostelu

Yritysten väliset erot liikearvon arvonalentumistestauksen raportoinnissa

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli tutkia, minkälaisia eroja suomalaisten listayhtiöiden välillä on liikearvon arvonalentumistestausta koskevassa raportoinnissa. Huomiota kiinnitettiin erityisesti arvonalentumistestissä käytettyjen menetelmien ja oletusten eroihin, sekä siihen, heijastuvatko taloudelliset tekijät arvonalentumistestauksen tilinpäätösraportointiin. Teoriaperusta muodostettiin aihepiirin kansainvälisten laskentasäännösten ja aiempien tieteellisten julkaisujen avulla. Tutkimusmenetelmä oli laadullinen ja empiirisenä aineistona käytettiin 20:n teknologia- ja kulutuspalveluiden toimialoilla toimivan yrityksen tilinpäätöksiä. Tutkimustulosten mukaan yritykset eivät raportoi liikearvoon liittyviä asioita yhdenmukaisesti, vaan vaihtelua liittyy niin käytettyihin taustaoletuksiin kuin ylipäätään raportoinnin avoimuuteen. Arvonalentumistestauksen raportointiin liittyvän herkkyysanalyysin katsottiin kuitenkin heijastavan yritysten aiempien tilikausien tai raportointikauden taloudellista menestystä.

Sähkön ja lämmön yhteistuotanto biopolttoaineilla, alueellinen selvitys - Tutkimusraportti

Globaali ilmaston lämpeneminen ja tunnettujen energiavarojen ehtyminen ovat lisääntyvässä määrin maailmanlaajuisia huolenaiheita. Tietoisuus kulutuksen kasvun ja fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttamasta ympäristönmuutoksesta on merkittävästi kasvanut, ja osana kestävää kehitystä Euroopan Unionin vuoden 2020 välitavoitteena on vähentää kasvihuonepäästöjä 20 prosentilla vuoden 1990 tasosta, parantaa energiatehokkuutta 20 prosentilla, ja lisätä uusiutuvien energialähteiden osuus 20 prosenttiin. Suomen sitovaksi tavoitteeksi EU on määritellyt uusiutuvan energian osuudeksi 38 % kokonaisenergian kulutuksesta vuoteen 2020 mennessä. Suomen tavoitetta voi pitää varsin haasteellisena ja näin ollen tavoitteiden saavuttaminen edellyttää myös, että Suomessa käyttöönotetaan monipuolisia energiatehokkuutta parantavia ja erilaista tuotantoteknologiaa hyödyntäviä ratkaisuja. Biopolttoaineita käyttävä pienen kokoluokan yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto (CHP) voi osaltaan tarjota yhden ratkaisun varmistaa kestävä kehitys. Hajautetusti toimivat kiinteää biopolttoainetta, kuten metsätähdehaketta esimerkiksi maatiloilla, kasvihuoneilla ja pkteollisuudessa käyttävät pien-CHP laitokset lisäävät energiaomavaraisuutta, työllisyyttä ja maaseudun elinvoimaa. Sähkön ja lämmön yhteistuotanto – hankekokonaisuus sisälsi kolme erillistä projektia; (1) Bio-CHP tutkimus- ja opetuslaboratorion kehittäminen, (2) Biovoima Innoverkko, ja (3) Sähkön ja lämmön yhteistuotanto biopolttoaineilla, alueellinen selvitys. Näissä projekteissa on (1) tutkittu, koekäytetty, testattu ja mallinnettu pienen kokoluokan (laitoksen polttoaineteho alle 3 MW) CHP-laitteistoa laboratorio-olosuhteissa, (2) koulutettu ja konsultoitu potentiaalisia asiakkaita, laitevalmistajia ja energiayrityksiä sekä (3) kartoitettu markkinapotentiaalia, potentiaalisia asiakkaita ja alan toimijoita sekä tehty esiselvityksiä käyttökohteiden kannattavuudesta. Hankekokonaisuuden yhteydessä Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa laboratoriossa koekäytössä oleva CHPratkaisu perustuu Stirling-moottorin tai vaihtoehtoisesti mikroturbiinin käyttöön hakelämmityskattilalaitoksen yhteydessä. Kaupalliseen vaiheeseen edetessään pienen kokoluokan CHP-tuotanto voidaan arvioida kannattavaksi, koska sen avulla voidaan muun muassa saavuttaa kustannussäästöjä, vähentää päästöjä, ja lisätä sähköntuotannon omavaraisuutta sekä tukea alueellista työllisyyttä. Tässä hankkeessa (3) tutkittiin pienen kokoluokan hajautetun CHP-teknologian markkinapotentiaalia yleisesti Suomessa ja Kaakkois-Suomessa, tarkasteltiin alueellisia primäärienergialähteitä, ja tutkittiin laitetoimittajia, energiayrityksiä sekä niiden liiketoimintaverkostoja. Alueellisen selvityksen tueksi tutkittavia asioita tarkasteltiin osittain myös laajemmin muun muassa vertaisarvioinnin ja riittävän suuren otoskoon varmistamiseksi. Hankkeessa konsultoitiin potentiaalisia CHP-käyttökohteita ja tehtiin esiselvitykset kahdeksan kohteen teknis-taloudellisesta kannattavuudesta. Konsultoinneissa ja esiselvityksissä hyödynnettiin kehitettyä teknis-taloudellista laskentamallia. Hankkeen tulosten pohjalta laadittiin yleisohje soveltuvuusselvitysten tekemiseksi sekä suositus bioenergian alueelliseksi kehittämiseksi hajautetussa CHP-tuotannossa. Vuoden 2011 alussa voimaan tullut laki uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön tuotantotuesta on tarkoitettu tukemaan tuulivoimalla, biokaasulla ja puupolttoaineella tuotettua sähkön tuotantoa. Syöttötariffijärjestelmään hyväksytty sähkön tuottaja osallistuisi sähkömarkkinoille, ja tuottajalle maksettaisiin määräajan tukea markkinahinnan ja tuotantokustannusten välisen eron kattamiseksi. Jotta metsähakevoimala yleisten kelpoisuusehtojen täytyttyä voitaisiin hyväksyä syöttötariffin piiriin, pitää lisäksi laitoksen generaattoreiden nimellistehon olla vähintään 100 kW. Nykytekniikalla ja nykyisillä laitosten hyötysuhteilla tämä tarkoittaa sitä, että CHP-laitoksen kokonaistehon tulisi olla suuruusluokaltaan noin 500 kW. Näin ollen syöttötariffijärjestelmä ei kannusta pienimpiä laitoksia bioenergialla tuotetun sähkön myyntiin, ja näissä tapauksissa onkin arvioitava ainoastaan omakäyttösähkön merkitystä. Lämpö- ja CHP-laitosten polttoaineen hankintaketjua tuleva laki pienpuun energiatuesta (Petu) on hyväksytty eduskunnassa ja tulee voimaan asetuksella, mikäli Euroopan komissio hyväksyy uuden valtiontukijärjestelmän. Pienpuun energiatuki korvaa aiemmat Kemera-lain mukaiset korjuu- ja haketustuet. Tukea maksetaan nuoren metsän hoidon tai ensiharvennuksen yhteydessä saatavasta energiapuusta, mutta ei päätehakkuiden energiapuusta. Maa- ja puutarhataloudessa potentiaalisimpia käyttökohteita ovat suurehkot sika- ja siipikarjatilat, joiden lämmön ja sähkön kulutus on jo merkittävää. Kasvihuoneet ovat jo keskikokoisina huomattavia sähkön ja lämmön kuluttajia, ja siten potentiaalisia kohteita. Yleisesti tilojen määrän ennustetaan jo lähivuosien aikana vähenevän ja tilakoon kasvavan merkittävästi. Suurempi yksikkökoko luonnollisesti merkitsee mahdollisesti parantuneesta energiatehokkuudesta huolimatta yleensä suurempaa energian tarvetta ja siten potentiaalista kiinteää biomassaa käyttävää CHP-kohdetta. Pk-teollisuudessa luontevia käyttökohteita ovat esimerkiksi mekaanisen metsäteollisuuden laitokset sekä yleisestikin teollisuuskohteet, joiden energian kulutus on kohtalainen ja suhteellisen tasainen. Niin ikään suurehkot kiinteistöt, kuten esimerkiksi hotellit ja vanhainkodit, ovat potentiaalisia käyttökohteita. Olemassa olevat aluelämpölaitokset voivat ottaa CHP-teknologian käyttöön esimerkiksi laitoksen peruskorjauksen tai uusimisen yhteydessä. Kaiken kaikkiaan Kaakkois-Suomessa voidaan arvioida olevan maatiloilla, kasvihuoneissa, pk-teollisuudessa ja lämpölaitoksissa yhteensä useita kymmeniä potentiaalisia käyttökohteita. Arvioitaessa Kaakkois-Suomen kiinteitä bioenergiapotentiaaleja, keskeisin on metsäenergia, jonka teknistaloudellinen potentiaali on arvioitu olevan alle 2000 GWh, mitä voidaan pitää varsin konservatiivisena arviona. Peltoenergiapotentiaaliksi on arvioitu noin 400 GWh. Metsätähdehaketta kuljetetaan myös maakuntien välillä, vaikka kuljetusmatkat tulisi rajoittaa enintään 50–100 km etäisyydelle käyttöpaikasta kannattavuuden turvaamiseksi. Energiapuun voidaan arvioida riittävän pienen kokoluokan CHPteknologian lisääntyvään tarpeeseen, mutta alueellisesti polttoaineen saatavuuteen ja hintaan vaikuttavat olennaisesti esimerkiksi suurten CHP-laitosten mahdollisesti lisääntyvä metsähakkeen käyttö. Metsäteollisuuden ainespuun käytöllä on keskeinen rooli energiapuun saantoon. Lisäksi metsänomistajien todellinen halukkuus energiapuun myyntiin vaihtelee, ja esimerkiksi kantojen hyödyntäminen biopolttoaineena jakaa mielipiteitä. Hankkeessa tutkittiin ja haastateltiin 26 lämpöyritystä ja 26 lämpölaitostoimittajaa eri puolella Suomea sekä 19 potentiaalista CHP-laitevalmistajaa Kaakkois-Suomessa. Lämpöyrittäjyys on varsin paikallista toimintaa, joka on voimakkaasti kasvamassa. Lämpöyrittäjien hoitamia kohteita on Suomessa tällä hetkellä noin 450. Lämpölaitoksen ja lämpöverkon omistaa usein esimerkiksi kunta, ja lämpöyrittäjä hankkii polttoaineen, huolehtii laitoksen toiminnasta ja saa tuoton myydystä energiasta. Tyypillisesti lämpöyrityksellä ja –yrittäjällä on yhteistyötä paitsi polttoainetoimittajien ja asiakkaidensa kanssa, niin myös erilaisia huolto- ja muita palveluita tarjoavien tahojen, lämpölaitoksen kokonais- ja komponenttitoimittajien, ja muiden lämpöyrittäjien kanssa. Merkittävimmät laitevalmistajat ovat maantieteellisesti painottuneet Länsi- ja Etelä- Suomeen. Valmistajat ovat pääosin pk-yrityksiä, joista muutama on osa isompaa konsernia. Yritykset valmistavat tyypillisesti muun muassa lämpökattiloita, poltinteknologiaa, kuljettimia ja automaatiojärjestelmiä. Harva yritys valmistaa kaikki lämpölaitoksen komponentit itse, mutta useat kykenevät suunnittelemaan ja toimittamaan asiakkaille kokonaisia laitoksia avaimet käteen periaatteella liiketoimintaverkostojaan hyödyntäen. Laajimmillaan yritysten liiketoimintaverkostoihin voi kuulua asiakkaita, alihankkijoita, muita laitevalmistajia, kilpailijoita ja muita palveluiden tarjoajia. Kaakkois-Suomessa on huomattava yrityskanta konepaja-, automaatio-, hydrauliikka-, sähkö- ja LVI-yrityksiä, ja osa näistä yrityksistä on toiminut muun muassa metsäteollisuuden alihankkijoina. Metsäteollisuuden rakennemuutoksen myötä yritykset joutuvat osittain suuntaamaan liiketoimintaansa muualle, ja kyseisillä yrityksillä on perusosaamista ja kyvykkyyttä palvella energia-alaa, kuten esimerkiksi toimittaa komponentteja, laitteita tai palveluita CHP-laitostoimituksiin. Liiketoiminnan suuntaaminen uudelle toimialalle ja mahdollisten omien tuotteiden suunnittelu, valmistus ja markkinointi edellyttää kuitenkin merkittäviä panostuksia ja riskinsietokykyä. Kaiken kaikkiaan tutkitut lämpöyritykset, laitostoimittajat ja potentiaaliset laitetoimittajat suhtautuivat varovaisen positiivisesti pien-CHP:n tarjoamiin mahdollisuuksiin. Pien-CHP teknologian todettiin vielä vaativan kuitenkin kehittämistä, ja toisaalta yhteiskunnan tukitoimenpiteet nähtiin välttämättöminä, jotta bioenergiaa hyödyntävät pien-CHP ratkaisut voisivat yleistyä. Hankkeessa tutkittiin syvällisemmin erityyppisiä potentiaalisia bio-CHP kohteita, joista tehtiin esiselvitystasoiset soveltuvuus- ja kannattavuusarviot. Halukkuutta esiselvitysten tekemiseen olisi potentiaalisilta asiakkailta todennäköisesti löytynyt enemmän, mikäli bioenergiaa hyödyntävät pienen kokoluokan CHP-ratkaisut olisivat olleet lähempänä kaupallista sovellusta ja yhteiskunnan tukijärjestelmät bioenergialle valmiimpia sekä kattaneet paremmin myös pienen kokoluokan laitokset. Käyttökohteet olivat hyvin yksilöllisiä eikä niiden perusteella ollut mahdollista muodostaa yleispätevää mallia soveltuvuuden ja kannattavuuden arvioimiseksi. Teknologisten ratkaisujen vielä kehittyessä tarkkoja arvioita laitekustannuksista ei niin ikään ollut mahdollista esittää. Voidaan kuitenkin arvioida, että laitehinnat tulevat merkittävästi alenemaan kaupallisten ratkaisujen yleistyessä. Käyttökohteen kannattavuutta eivät itsestään selvästi turvaa myöskään yhteiskunnan tukijärjestelmät, vaikka laitos kuuluisikin kyseisten tukien piiriin. Olennaista investoinnin kannattavuuden kannalta on riittävän iso ja tasainen sähkön ja lämmön kulutus käyttökohteessa sekä polttoaineen ja energiahintojen tuleva kehitys. Kiinteitä biopolttoaineita kuten metsähaketta käyttävä pienen kokoluokan hajautettu CHP-teknologia on vielä kehittymässä, ja mennee vielä muutama vuosi ennen kuin kaupalliset ratkaisut yleistyvät merkittävästi. Yhteiskunnan tukimuodot kuten esimerkiksi syöttötariffijärjestelmä eivät niin ikään parhaalla mahdollisella tavalla tue kaikkein pienimmän kokoluokan CHP-investointeja. Pien-CHP ratkaisujen kaupallistumisen myötä Kaakkois-Suomella on yhtäläiset mahdollisuudet yhdessä muun Suomen kanssa kehittyä hajautetun bioenergian entistä kokonaisvaltaisemmaksi hyödyntäjäksi Avainsanat: sähkön ja lämmön yhteistuotanto, combined heat and power (CHP), mikroturbiini, stirling, syöttötariffi, biopolttoaine, metsähake, lämpöyrittäjä, lämpölaitosvalmistaja, maatila

Prosessiautomaatio pinnankorkeusmittauksen koelaitteistoissa

Pinnankorkeuden tunteminen kiehutusvesireaktorin painesäiliössä on erittäin tärkeää sen turvallisuusvaikutusten takia. Pinnankorkeutta mitataan vesipatsaiden korkeutta havaitsevien paine-eromittausten avulla. Säteilyturvakeskuksen YVL-ohjeiden mukaan turvallisuuteen vaikuttavien mittausten täytyy noudattaa moninkertaistus- ja erilaisuusperiaatteita. Yleensä erilaisuusperiaatetta on toteutettu käyttämällä erityyppisiä paine-eromittareita, mutta erilaisella fysikaalisella toimintaperiaatteella oleva mittaus olisi parempi ja toteuttaisi paremmin erilaisuusperiaatetta. Uimurikytkin olisi tällainen fysikaalisesti eri periaatteeseen perustuva pinnankorkeuden mittauslaite. Ydinvoimalaan tarkoitettu teknologia tulee kelpoistaa riippumattoman tahon toimesta ennen käyttöönottoa. Kelpoistamiskokeita varten Lappeenrannan teknillisen yliopiston Ydinturvallisuuden tutkimusyksikköön rakennettiin vuosina 2011–2013 kaksi koelaitteistoa. Näillä koelaitteistoilla tutkittiin uimurikytkimien toimintaa ja ominaisuuksia erilaisissa kiehutusvesireaktorin käyttötilanteissa. Koelaitteistot tarvitsivat toimiakseen automaatiojärjestelmät, jotka suunniteltiin pääosin noudattamalla suunnittelun elinkaarimallia sekä automaatiosuunnittelun sisältökokonaisuuksia. Automaatiojärjestelmien suunnittelu aloitettiin määrittelemällä koejärjestelyjen asettamat vaatimukset, jonka jälkeen tehtiin teknologiavalinnat. Seuraavaksi suunniteltiin automaatiojärjestelmien logiikkaohjelmistot, joiden kuvaukseen tämä työ pääasiassa keskittyy. Logiikkaohjelmistot toteutettiin graafisella National Instruments LabView -ohjelmointikielellä. Logiikkaohjelmistojen tuli hoitaa tiedonkeruuta, käyttöautomaatiota, turvallisuustehtäviä sekä kokeisiin liittyviä erikoistehtäviä. Ohjelmistot saatiin esikokeiden aikana toimimaan halutusti, ja varsinaiset kokeet voitiin suorittaa ilman merkittäviä ongelmia.