Sellutehtaan varavoimajärjestelmän mitoitus ja teknistaloudellinen vertailu 400 ja 690 voltin jännitteillä

Tämän diplomityön tarkoitus on selvittää pienjakelujännitteen nostosta aiheutuvia vaikutuksia sellutehtaan varavoimaverkossa. Työn alussa esitellään varavoimaverkkoon kuuluvia osia, selvitetään erilaisten kuormien vaikutusta varavoimaverkon sähkön laatuun sekä kuormien jakoa varmennettuihin verkkoihin. Seuraavaksi suunnitellaan kaksi keskitettyä varavoimaverkkomallia eri pienjakelujännitteillä. Mallien nimellisjännitteet ovat 400 V ja 690 V. Varavoimaverkkomallien kuormat ja osastojen väliset etäisyydet on otettu valmiista sellutehtaista. Tässä diplomityössä painotutaan erityisesti varavoimaverkkomallien mitoitukseen ja jakelujännitteen nostosta aiheutuvien vaikutusten teknistaloudelliseen vertailuun. Vertailu tehdään keskijännitekojeiston ja varavoimakeskusten välisellä alueella, johon kuu-luvat jakelumuuntaja, varavoimakone, varavoimapääkeskus, kiskosillat, jakelukaapelit, kytkinvaroke- ja katkaisijalähdöt sekä mahdolliset välimuuntajat. Varavoimaverkkojen välisessä kustannusvertailussa käytetään nykyarvomenetelmää.

Extended hydrogen photoproduction by nitrogen-fixing cyanobacteria

Cyanobacteria are the only prokaryotic organisms performing oxygenic photosynthesis. They comprise a diverse and versatile group of organisms in aquatic and terrestrial environments. Increasing genomic and proteomic data launches wide possibilities for their employment in various biotechnical applications. For example, cyanobacteria can use solar energy to produce H2. There are three different enzymes that are directly involved in cyanobacterial H2 metabolism: nitrogenase (nif) which produces hydrogen as a byproduct in nitrogen fixation; bidirectional hydrogenase (hox) which functions both in uptake and in production of H2; and uptake hydrogenase (hup) which recycles the H2 produced by nitrogenase back for the utilization of the cell. Cyanobacterial strains from University of Helsinki Cyanobacteria Collection (UHCC), isolated from the Baltic Sea and Finnish lakes were screened for efficient H2 producers. Screening about 400 strains revealed several promising candidates producing similar amounts of H2 (during light) as the ΔhupL mutant of Anabaena PCC 7120, which is specifically engineered to produce higher amounts of H2 by the interruption of uptake hydrogenase. The optimal environmental conditions for H2 photoproduction were significantly different between various cyanobacterial strains. All suitable strains revealed during screening were N2-fixing, filamentous and heterocystous. The top ten H2 producers were characterized for the presence and activity of the enzymes involved in H2 metabolism. They all possess the genes encoding the conventional nitrogenase (nifHDK1). However, the high H2 photoproduction rates of these strains were shown not to be directly associated with the maximum capacities of highly active nitrogenase or bidirectional hydrogenase. Most of the good producers possessed a highly active uptake hydrogenase, which has been considered as an obstacle for efficient H2 production. Among the newly revealed best H2 producing strains, Calothrix 336/3 was chosen for further, detailed characterization. Comparative analysis of the structure of the nif and hup operons encoding the nitrogenase and uptake hydrogenase enzymes respectively showed minor differences between Calothrix 336/3 and other N2-fixing model cyanobacteria. Calothrix 336/3 is a filamentous, N2-fixing cyanobacterium with ellipsoidal, terminal heterocysts. A common feature of Calothrix 336/3 is that the cells readily adhere to substrates. To make use of this feature, and to additionally improve H2 photoproduction capacity of the Calothrix 336/3 strain, an immobilization technique was applied. The effects of immobilization within thin alginate films were evaluated by examining the photoproduction of H2 of immobilized Calothrix 336/3 in comparison to model strains, the Anabaena PCC 7120 and its ΔhupL mutant. In order to achieve optimal H2 photoproduction, cells were kept under nitrogen starved conditions (Ar atmosphere) to ensure the selective function of nitrogenase in reducing protons to H2. For extended H2 photoproduction, cells require CO2 for maintenance of photosynthetic activity and recovery cycles to fix N2. Application of regular H2 production and recovery cycles, Ar or air atmospheres respectively, resulted in prolongation of H2 photoproduction in both Calothrix 336/3 and the ΔhupL mutant of Anabaena PCC 7120. However, recovery cycles, consisting of air supplemented with CO2, induced a strong C/N unbalance in the ΔhupL mutant leading to a decrease in photosynthetic activity, although total H2 yield was still higher compared to the wild-type strain. My findings provide information about the diversity of cyanobacterial H2 capacities and mechanisms and provide knowledge of the possibilities of further enhancing cyanobacterial H2 production.

S-400-ilmatorjuntaohjusjärjestelmän tekninen suorituskyky nykyaikaista ilmauhkaa vastaan

Ilma-aseen merkitys viimeaikaisissa sotilaallisissa konflikteissa on ollut huomattava. Nykyaikaisessa sodankäynnissä ilmatorjuntajärjestelmien tulee ominaisuuksiltaan vastata yhä vaativampiin maalitilanteisiin. Maaleihin pyritään vaikuttamaan yhä kauempaa, ja järjestelmillä tulee kyetä vastaamaan myös elektronisen sodankäynnin vaatimuksiin. Torjuttavat maalit ovat muuttuneet miehitetyistä laveteista yhä enemmän pienikokoisten maalien, kuten ohjusten ja lennokkien torjuntaan. Venäjä on ollut vuosikymmenien ajan johtava ilmatorjuntajärjestelmien valmistajamaa. Tässä tutkimuksessa käsitellään pitkän kantaman S-400-ohjusjärjestelmää, joka edustaa venäläisten uusinta käyttöön otettua ilmatorjuntatekniikkaa. S-400-järjestelmä on valittu Venäjän ilmapuolustusjoukkojen perusjärjestelmäksi ja se on tulossa lähivuosina laajamittaisesti palveluskäyttöön. Tutkimuksessa perehdytään kyseiseen järjestelmään ja sen kykyyn vastata nykyaikaisen ilmauhkan sille asettamiin vaatimuksiin. Tutkimus pyrkii vastaamaan pääkysymykseen: Millainen on S-400-järjestelmän suorituskyky nykyaikaista ilmauhkaa vastaan? Tutkimus on toteutettu laadullisia tutkimusmenetelmiä käyttäen. Pääasiallisena tutkimusmenetelmänä on kirjallisuustutkimus, jota täydennetään matemaattisen analyysin avulla. Lähdemateriaali koostuu aiheeseen liittyvistä kotimaisista ja ulkomaisista lähteistä. Kotimaiset lähteet ovat aiheeseen liittyvää kirjallisuutta tai yksittäisiä artikkeleja sotilasaikakauslehdistä. Ulkomaiset lähteet ovat pääosin kalustotietoja sisältävästä kirjallisuudesta, tutkimuksista sekä sotilasaikakauslehdistä. Tutkimuksessa on käytetty lähteinä ainoastaan julkista materiaalia. Matemaattinen analyysi on suoritettu excel-ohjelmistoa käyttäen. Venäjän puolustusministeriö on asettanut S-400-järjestelmälle erityisiä suorituskykyvaatimuksia nykyaikaisen ilmauhkan ja toimintaympäristön osalta. Nämä vaatimukset esitellään tutkimuksessa kalustoesimerkeillä havainnollistaen. S-400-järjestelmän tekniset ominaisuudet ja laitteistot esitellään järjestelmäkuvauksen avulla. Suorituskykyanalyysissä verrataan ilmoitettujen suorituskykyarvojen ja laskennalla saavutettujen tulosten perusteella järjestelmän kykyä vastata tutkimuksessa esiteltyihin suorituskykyvaatimuksiin. S-400-järjestelmän suorituskyvystä on julkisista lähteistä saatavilla vain rajallisesti tietoa. Tämän johdosta suorituskykyanalyysissa on käytetty soveltuvin osin eri lähteistä saatuja arvioita. Järjestelmä kykenee hyödyntämään maalin havaitsemiseen ja seurantaan useita erilaisia sensoreita. Näiden avulla mahdollistetaan myös tutkapoikkipinta-alaltaan pienten maalien havaitseminen ja toiminta elektronisesti häirityissä olosuhteissa. Järjestelmän ohjusten suuri ulottuvuus mahdollistaa maalien torjunnan jopa satojen kilometrien etäisyydelle. Lähteistä saatujen tietojen ja suoritetun analyysin perusteella päädytään siihen tulokseen, että S-400- järjestelmä kykenee vastaamaan ominaisuuksiltaan nykyaikaisen ilmauhkan vaatimuksiin.