Renewable energy scenarios for South Karelia – non-industrial energy demands

Tässä diplomityössä tarkastellaan täysin uusiutuvaa energiajärjestelmää Etelä-Karjalan maakunnan alueella, mikä onkin jo tällä hetkellä Suomen uusiutuvin maakunta. Diplomityössä tarkastellaan julkisen sektorin, liikenteen ja rakennusten energian kulutusta mutta teollisuuden energiankäyttö jätetään tarkastelun ulkopuolelle. Työssä tutustutaan tämän hetken Etelä-Karjalan energiajärjestelmään ja sen perusteella tehdään referenssi-skenaario. Tulevaisuuden skenaariot tehdään vuosille 2030 ja 2050. Tulevaisuuden skenaarioissa muutos keskittyy järjestelmän sähköistymiseen ja uusiutuvien tuotantomuotojen integroimiseen järjestelmään. Sähköistyminen kasvattaa sähkönkulutusta, joka pyritään kattamaan uusiutuvilla tuotantomuodoilla, lähinnä tuuli- ja aurinkovoimalla. Liikennesektori rajataan kumipyöräliikenteeseen ja sen muutos tulee olemaan haastavin ja aikaa vievin. Muutokseen pyritään liikennepolttoaineiden tuotannolla maakunnassa sekä sähköautoilulla. Uusiutuva energiajärjestelmä tarvitsee tuotannon ja kysynnän joustoa sekä älyä järjestelmältä. Työssä tarkastellaan myös järjestelmän kustannuksia sekä työllisyysvaikutuksia.

Comparative lifecycle assessment on organic and conventional carrots – case: Carrots from South-Savo and imported carrots from Italy

Organic farming is perceived to be an environmental friendly method of food production, thus assumed to be an alternative means of minimizing food-based environmental footprints. However, lower yield and unproductive years in organic crop rotation raise questions of whether it is really an environmentally friendly farming practice. Thus, the aim of this thesis was to examine the carbon footprint and energy demands of organic carrots cultivated and sold in South-Savo, Finland and compare them with those of local and imported conventional carrots using lifecycle assessment (LCA) as a method. From the investigation, it was found that organic carrots produced in South-Savo have the lowest GHG emissions and energy demand. The GHG emissions of local organic, local conventional and imported conventional carrots were found to be 4g CO2 eq. kgcarrots-1, 142g CO2 eq. kgcarrots-1 and 280 g CO2 eq. kgcarrots-1, respectively. On the other hand, energy demand for those carrots was found to be 1,33 MJ, 1,88 MJ and 3,68 MJ kgcarrots-1. Furthermore, it was also found that local organic carrots would have approximately similar GHG emissions as conventional counterpart if soil carbon stock change was excluded from the study.

Structural and operational optimisation : applications in energy systems

In this work mathematical programming models for structural and operational optimisation of energy systems are developed and applied to a selection of energy technology problems. The studied cases are taken from industrial processes and from large regional energy distribution systems. The models are based on Mixed Integer Linear Programming (MILP), Mixed Integer Non-Linear Programming (MINLP) and on a hybrid approach of a combination of Non-Linear Programming (NLP) and Genetic Algorithms (GA). The optimisation of the structure and operation of energy systems in urban regions is treated in the work. Firstly, distributed energy systems (DES) with different energy conversion units and annual variations of consumer heating and electricity demands are considered. Secondly, district cooling systems (DCS) with cooling demands for a large number of consumers are studied, with respect to a long term planning perspective regarding to given predictions of the consumer cooling demand development in a region. The work comprises also the development of applications for heat recovery systems (HRS), where paper machine dryer section HRS is taken as an illustrative example. The heat sources in these systems are moist air streams. Models are developed for different types of equipment price functions. The approach is based on partitioning of the overall temperature range of the system into a number of temperature intervals in order to take into account the strong nonlinearities due to condensation in the heat recovery exchangers. The influence of parameter variations on the solutions of heat recovery systems is analysed firstly by varying cost factors and secondly by varying process parameters. Point-optimal solutions by a fixed parameter approach are compared to robust solutions with given parameter variation ranges. In the work enhanced utilisation of excess heat in heat recovery systems with impingement drying, electricity generation with low grade excess heat and the use of absorption heat transformers to elevate a stream temperature above the excess heat temperature are also studied.

A Template for Cloud Technology Deployment in an Energy Trading Environment

Nykyaikaiset pilvipalvelut tarjoavat suurille yrityksille mahdollisuuden tehostaa laskennallista tietojenkäsittelyä. Pilvipalveluiden käyttöönotto tuo mukanaan kuitenkin esimerkiksi useita tietoturvakysymyksiä, joiden vuoksi käyttöönoton tulee olla tarkasti suunniteltua. Tämä tutkimus esittelee kirjallisuuskatsaukseen perustuvan, asteittaisen suunnitelman pilvipalveluiden käyttöönotolle energialiiketoimintaympäristössä. Kohdeyrityksen sisäiset haastattelut ja katsaus nykyisiin energiateollisuuden pilviratkaisuihin muodostavat kokonaiskuvan käyttöönoton haasteista ja mahdollisuuksista. Tutkimuksen päätavoitteena on esittää ratkaisut tyypillisiin pilvipalvelun käyttöönotossa esiintyviin ongelmiin käyttöönottomallin avulla. Tutkimuksessa rakennettu käyttöönottomalli testattiin esimerkkitapauksen avulla ja malli todettiin toimivaksi. Ulkoisten palveluiden herättämien tietoturvakysymysten takia käyttöönoton ensimmäiset osiot, kuten lopputuotteen määrittely ja huolellinen suunnittelu, ovat koko käyttöönottoprosessin ydin. Lisäksi pilvipalveluiden käyttöönotto vaatii nykyiseltä käyttöympäristöltä uusia teknisiä ja hallinnollisia taitoja. Tutkimuksen tulokset osoittavat pilvipalveluiden monipuolisen hyödyn erityisesti laskentatehon tarpeen vaihdellessa. Käyttöönottomallin rinnalle luotu kustannusvertailu tukee kirjallisuuskatsauksessa esille tuotuja hyötyjä ja tarjoaa kohdeyritykselle perusteen tutkimuksen eteenpäin viemiselle.

Effect of dietary crude protein and energy content on nitrogen utilisation, water intake and urinary output in growing pigs

Selostus: Rehun valkuais- ja energiapitoisuuden vaikutus sikojen typen hyväksikäyttöön, veden kulutukseen ja virtsan eritykseen

Effects of restricted methionine and energy intake on egg weight and shell quality

Selostus: Metioniinin ja energian saannin rajoittamisen vaikutukset kananmunan painoon ja laatuun

Estimated metabolizable energy yields of perennial and annual grass swards compared with those of spring barley and oat

Selostus: Yksi- ja monivuotisen nurmen, ohran sekä kauran muuntokelpoisen energian sadot märehtijän rehutuksessa lajikekokeiden tuloksista estimoituina

LM-vesiturbiinin tuotteistaminen

Tämän työn tarkoituksena on kehittää LM-vesiturbiini tuotantoon soveltuvaksi, käytöltään pitkäikäiseksi ja helposti huollettavaksi tuotesarjaksi. Työn ohjaavana runkona on käytetty VDI-Richtlinie 2221: 'Kehitystyön ja konstruoinnin yleinen kulku', mukaista järjestelmää. Lisäksi on käytetty valmistuksellista modulointia tuotteen osien suunnittelussa. Erityisesti on huomioitu tuotteen koko elinkaaren aikaiset kustannukset (LCC) ja sen vaatimukset mitoitukseen. LM-vesiturbiinistaon kehitetty kolmen erikokoisen laitteiston tuotesarja. Tuoteperheen yksittäisistä sylinteriryhmistä voidaan koota joustavasti erikokoisia ja -tehoisia energiantuotantoyksiköitä, jotka soveltuvat käyttöön hyvin pieniinkin virtauksiin ja putouskorkeuksiin. Piensarjatuotantoon hyvin soveltuvat materiaalit on valittu silmälläpitäen mahdollisimman edullista kokonaiskustannusta. Kiertomäntä laitteiston toiminnan kannalta tärkeimpänä ja siten vaativimpana osana on edellyttänyt laserhitsausta ja -leikkausta sekä koekappaleiden valmistusta, joiden perusteellalopulliseen rakenteeseen on päädytty. Mitoitus perustuu perinteisiin lujuuslaskentamenetelmiin, joiden avulla eri osien kestävyys käyttöolosuhteissa on pyrittysaamaan luotettavaksi vähintään 20 vuoden kestoiälle ja väsymiskestävyyteen käytön aikaisissa vaihtelevissa olosuhteissa. Kiertomäntä on ns. kevytrakenne koostuen ohutlevykennorakenteesta ja täytteenä olevasta kompound-materiaalista.

Distributed Energy Production in the North-West Region of Russia

The energy system of Russia is the world's fourth largest measured by installed power. The largest are that of the the United States of America, China and Japan. After 1990, the electricity consumption decreased as a result of the Russian industry crisis. The vivid economic growth during the latest few years explains the new increase in the demand for energy resources within the State. In 2005 the consumption of electricity achieved the maximum level of 1990 and continues to growth. In the 1980's, the renewal of power facilities was already very slow and practically stopped in the 1990's. At present, the energy system can be very much characterized as outdated, inefficient and uneconomic because of the old equipment, non-effective structure and large losses in the transmission lines. The aim of Russia's energy reform, which was started in 2001, is to achieve a market based energy policy by 2011. This would thus remove the significantly state-controlled monopoly in Russia's energy policy. The reform will stimulateto decrease losses, improve the energy system and employ energy-saving technologies. The Russian energy system today is still based on the use of fossil fuels, and it almost totally ignores the efficient use of renewable sources such as wind, solar, small hydro and biomass, despite of their significant resources in Russia. The main target of this project is to consider opportunities to apply renewable energy production in the North-West Federal Region of Russia to partly solve the above mentioned problems in the energy system.

Pientalon asiakaskeskeisenLVI-teknisen laatusuunnittelujärjestelmän kehittäminen

Tämä opinnäytetyö on tehty SkinnAir Oy:lle, ja se käsittelee pientalojen LVI-teknistä suunnittelua pienen suunnitteluyrityksen näkökulmasta. Nykyinen kiivas rakentamistyyli, kasvaneet asumisviihtyvyydenvaatimukset, asennusammattilaisten puute sekä jatkuvasti kohoavat vaatimukset rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi vaativat yhä parempia ja laadukkaampia suunnitelmia pientalojen LVI-teknisten ratkaisujen toteuttamiseksi. Suunnittelusta saatavan heikon tuottavuuden johdosta monet suunnittelutoimistot eivät ole kiinnostuneita pientalojen LVI-suunnittelusta. Tässä työssä pyritään etsimään niitä menetelmiä, joilla erityisesti pieni suunnitteluyritys kykenee parantamaankannattavuuttaan ja nostamaan palvelun laatua kyseisellä suunnittelun osa-alueella. Työ on toteutettu perehtymällä yksityiskohtaisesti suunnitteluprosessin eri vaiheisiin sekä analysoimalla näistä vaiheista saadut tulokset Työssä tunnistetaan erilaiset asiakastyypit sekä heidän tarpeensa. Asiakastarpeiden perusteellasaadaan määritettyä oikeat lähtötiedot kohteen LVI-suunnittelua varten. Työn keskeinen osa on suunnitteluprosessin etenemisen sekä suunnittelutyöhön kuuluvien tehtävien tarkastelu. Tämän tarkastelun avulla pyritään löytämään keinot, joillakyetään tehostamaan suunnitteluprosessin eri vaiheisiin liittyviä toimintoja, parantamaan palvelun laatua sekä lisäksi minimoimaan suunnitteluprosessin aikaisia kustannuksia yrityksen kannattavuuden parantamiseksi. LVI-suunnittelutyön eteneminen painottuu asiakas- ja lähtötietojen keräämiseen sekä eri välivaiheiden hyväksyttämiseen tilaajalla. Suunnittelutyöhön vaikuttavat tekijät saadaan selville jatkuvassa, ennalta hyvin aikataulutetussa asiakaskontaktissa. Asiakkaan huomioiminen suunnitteluprosessin eri vaiheissa parantaa kokonaisvaltaista asiakaspalvelua. Näin asiakkaan saama vastine rahoilleen kasvaa. Suunnittelijan kannalta turhat muutostyöt vähenevät, koska asiakas on selvillä suunnittelutyön etenemisestä. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että hyvän suunnitteluprosessin edellytyksenä on yksityiskohtaisten lähdetietojen käyttö. Työn tuloksena ilmeni, että valmiiden, ennalta hyvin laadittujen lomakkeiden käyttäminen parantaa selkeästi suunnittelutyön tehokkuutta. Lopputuloksena syntyi jatkokehittelyä vaativa lomakepohja asiakastarpeisiin perustuvalle lähtötietolomakkeelle. Lisäksi yrityksen käyttöön on tarkoitus laatia tarvittavat tietokannat sekä valmiit asennuspiirrokset. Lopullinen tavoite on rakentaa tässä työssä kuvatuista menetelmistä kattava tietotekninen järjestelmä parantamaan sekä yrityksen kannattavuutta että suunnittelutyön laatua. Lisäksi voidaan todeta, että rakennettava järjestelmä mahdollistaa myös vaativan suunnittelutyön tuotteistamisen.