Sähköajoneuvon sähkökäytön ja mekaniikan reaaliaikaisen yhdistelmäsimulaation toteuttaminen virtuaaliympäristössä

Esitetyn tutkimuksen tavoite on selvittää yksinkertaisen sähköajoneuvosimulaation avulla sähkökäyttösimulaation ja mekaniikkasimulaation välisen ohjelmallisen rajapinnan toimivuutta ja samalla toteuttaa LUT Energian hybridilaboratorion ensimmäinen rajapintaa hyödyntävä sähkökäytön ja mekaniikan yhdistelmäsimulaatio. Tutkimus on osa Lappeenrannan teknillisen yliopiston hybridikäyttötutkimusta, jossa muun muassa virtuaalisimuloinnin ja in-loop –simulaatioiden avulla tutkitaan raskaiden työkoneiden hybridisoinnin vaikutuksia esimerkiksi niiden suorituskykyyn, energiatehokkuuteen ja käytettävyyteen. Tulokset osoittavat mainitun rajapinnan toimivuuden, mikä mahdollistaa tutkimuksen etenemisen. Lisäksi raportti selvittää virtuaalisimuloinnin keskeisiä käsitteitä (virtual prototyping, hardware-in-the-loop sekä human-in-the-loop –simulointi).

Energiatehokkuuden parantaminen Lappeenrannan seudun opiskelija-asuntosäätiön rakennuksissa

Jatkuvasti nouseva energian hinta ja kiristyneet energiatehokkuusmääräykset asettavat opiskelijoille vuokra-asuntoja tuottaville palveluntarjoajille uusia haasteita. Opiskelijoiden tulotaso ei seuraa energian nopeaa hinnannousua ja jotta pystytään säilyttämään opiskelija-asuntojen hinta riittävän alhaisena, on kiinnitettävä enemmän huomiota energiankulutukseen. Tämä diplomityö antaa vahvan alkusysäyksen Lappeenrannan seudun opiskelija-asuntosäätiön (LOAS) energiate-hokkuustyölle ja tavoitteena on tehdä tehokkaasta energiankäytöstä jatkuvaa joka-päiväistä toimintaa. Energiatehokkuustyöhön ryhdyttiin tutustumalla valittujen vertailuyhteisöjen energiatehokkuustoimintaan ja energiatehokkuuteen Suomen rakennuskannassa. Tilastollisesta tarkastelusta siirryttiin tutkimaan LOAS:n kiinteistökannan nykytilaa asuinrakennuksille suunnitellun energiakatselmusmallin avulla. Tehtyjen ha-vaintojen pohjalta toteutettiin erilaisten energiansäästötoimenpiteiden vaikutta-vuuskokeiluja yksittäisissä asuntokohteissa. Saatujen tulosten pohjalta määriteltiin toimenpiteet energiatehokkuustoiminnan jatkamiselle ja parhaiden toimenpiteiden laajentamisesta koskemaan koko LOAS:n rakennuskantaa. Työssä luotiin suositukset myös LOAS:n tuleville laajemmille asuntokohteiden perusparannuksille, joilla energiatehokkuuden tasoa saadaan taloudellisesti kannattavalla tavalla merkittävästi parannettua. Työn kuluessa saatiin aikaiseksi energiatehokkuuden parantamisen kannalta merkittäviä tuloksia. Tehtyjen toimenpiteiden kokonaisvaltaisen käyttöönoton jälkeen LOAS:n energiatehokkuus on valtakunnallista huipputasoa opiskelija-asumista tarjoavien yhteisöjen vuosittaisessa vertailussa.

Dynaamisen lämmönsiirtomallin kehittäminen

Dynaamisia simulointimalleja tarvitaan, jotta voidaan tarkastella järjestelmän käyttäytymistä ajan funktiona. Simulointimallilla voidaan simuloida järjestelmän lähtö erilaisilla herätteillä. Mallin avulla saadaan myös tarkempi käsitys järjestelmästä ja sen osa-alueista, koska simulointimallista voidaan tarkastella sellaisia asioita, jotka voivat olla oikeasta järjestelmästä vaikeasti mitattavia. Tässä työssä kehitetään LUT Energian hyötysuhdemittapaikan keskikokoista kalorimetriä approksimoiva dynaaminen lämmönsiirtomalli käyttäen Matlab® Simulink -ohjelmistoa. Kehitetyn lämmönsiirtomallin tarkkuutta arvioidaan todellisella järjestelmällä tehdyillä mittauksilla. Työssä käytetään karkeita approksimaatioita, jotka tulee korvata tarkemmilla matemaattisilla malleilla jatkokehitystä varten. Työssä kehitetty dynaaminen lämmönsiirtomalli approksimoi todellisen järjestelmän vastetta lämmitysvaiheessa keskimääräisenvirheen ±0,19 °C tarkkuudella.

Kotitalouksien sähkön pientuotanto

Työssä tarkastellaan sähkön pientuotantoa, siitä syntyviä kustannuksia ja onko kyseistä sähköä kannattavaa myydä jakeluverkkoon. Kasvavan sähköntarpeen ja ympäristökysy-mysten takia uusiutuvien energialähteiden käyttö on kasvavassa suosiossa sähköntuotan-nossa. Työssä keskitytään tuuli- ja aurinkosähköön, sillä ne ovat helpoimmin toteutettavissa olevia sähkön pientuotanto muotoja kotitalouksille. Työssä perehdytään pintapuolisesti älykkään sähköverkon toimintaan, sillä älykäs sähköverkko on avainasemassa hajautetun tuotannon mahdollistamisessa. Tämän lisäksi tarkastellaan voimassa olevia houkuttimia, joilla saadaan kuluttajat kiinnostumaan uusiutuvien energiamuotojen käytöstä sähköntuo-tannossa. Empiirisessä osiossa kuvaillaan Suomen ja Saksan tuuli- ja aurinko-olosuhteita. Tässä työssä tarkastellaan Suomen osalta Etelä-Suomea ja Saksan osalta Etelä-Saksaa. Sähköntuottajien kannalta lasketaan tuuli- ja aurinkosähköstä aiheutuvat kustannukset, kuten investointi- ja vuosikustannukset. Tämän jälkeen tarkastellaan saatuja tuloksia ja vertaillaan Suomen ja Saksan välistä tilannetta. Suomen syöttötariffijärjestelmä on vasta otettu käyttöön, toisin kuin Saksassa, jossa on yli 20 vuoden ajan ollut jo kyseinen järjestelmä käytössä. Tämä näkyy Saksan energian tuo-tannossa, sillä Saksa on yksi johtavimpia tuuli- ja aurinkosähköntuottajamaita. Tariffijär-jestelmän myötä Suomessa hajautettu sähkön tuotanto tulee lähitulevaisuudessa kasvamaan, mikä vaatii nykyisen jakeluverkon uudistamista.

Current status of the waste-to-energy chain in the County of North Savo, Finland

The aim of this report is to describe the current status of the waste-to-energy chain in the province of Northern Savonia in Finland. This work is part of the Baltic Sea Region Programme project Remowe-Regional Mobilizing of Sustainable Waste-to-Energy Production (2009-2012). Partnering regions across Baltic Sea countries have parallelly investigated the current status, bottle-necks and needs for development in their regions. Information about the current status is crucial for the further work within the Remowe project, e.g. in investigating the possible future status in target regions. Ultimate result from the Northern Savonia point of view will be a regional model which utilizes all available information and facilitates decision-making concerning energy utilization of waste. The report contains information on among others: - waste management system (sources, amounts, infrastructure) - energy system (use, supply, infrastructure) - administrative structure and legislation - actors and stakeholders in the waste-to-energy field, including interest and development ideas The current status of the regions will be compared in a separate Remowe report, with the focus on finding best practices that could be transferred among the regions. In this report, the current status has been defined as 2006-2009. In 2009, the municipal waste amount per capita was 479 kg/inhabitant in Finland. Industrial waste amounted 3550 kg/inhabitant, respectively. The potential bioenergy from biodegradable waste amounts 1 MWh/inhabitant in Northern Savonia. This figure includes animal manure, crops that would be suitable for energy use, sludge from municipal sewage treatment plants and separately collected biowaste. A key strategy influencing also to Remowe work is the waste plan for Eastern Finland. Currently there operate two digestion plants in Northern Savonia: Lehtoniemi municipal sewage treatment sludge digestion plant of Kuopion Vesi and the farm-scale research biogas plant of Agrifood Research Finland in Maaninka. Moreover, landfill gas is collected to energy use from Heinälamminrinne waste management centre and Silmäsuo closed landfill site, both belonging to Jätekukko Oy. Currently there is no thermal utilization of waste in Northern Savonia region. However, Jätekukko Oy is pretreating mixed waste and delivering refuse derived fuel (RDF) to Southern Finland to combustion. There is a strong willingness among seven regional waste management companies in Eastern Finland to build a waste incineration plant to Riikinneva waste management centre near city of Varkaus. The plant would use circulating fluidized bed (CFB) boiler. This would been a clear boost in waste-to-energy utilization in Northern Savonia and in many surrounding regions.

Kestomagneettitahtigeneraattorin kannattavuustarkastelu vesivoimalaitoksen saneerauksen yhteydessä

Työssä vertaillaan kestomagneettitahtigeneraattorin kannattavuutta suhteessa perinteiseen erillismagnetoituun tahtigeneraattoriin. Sähkön markkinahinnan nousu tulevaisuudessa, pakottaa etsimään uusia ratkaisuja jo olemassa olevien vesivoimalaitosten hyötysuhteen parantamiseksi. Hyötysuhteeseen vaikuttavat laitoksen mekaaniset ja sähköiset häviöt. Työn kohteena olevan vesivoimalaitoksen saneeraus on ajankohtainen lähivuosina, ja samalla avautuu mahdollisuus vaihtaa myös vanha erillismagnetoitu tahtigeneraattori uudempaan kestomagneeteilla toteutettuun. Työssä tarkastellaan kalliimman investoinnin kannattavuutta suhteessa kasvavaan energian tuotantoon. Tarkastelujaksolla lisääntyneen vuosituotannon osuuden rahallista arvoa verrataan investointihetken kustannuksiin. Työn edetessä havaittiin, että virtaamamäärän lisäyksellä on vahva rooli kannattavuutta laskettaessa. Pienillä virtaamilla ei saavuteta riittävää tuottoa ilman mekaanisen hyötysuhteen parantamista. Pelkästään generaattorityypin vaihto ei tällä hetkellä kannata, kun nykyisellä generaattorilla on käyttöaikaa jäljellä kymmeniä vuosia. Tilanne voi muuttua kannattavaksi esimerkiksi äkillisen generaattorivaurion myötä.

Uudistava, ekovastuullinen Savo : Savon ilmasto-ohjelma : Etelä-Savo ja Pohjois-Savo

Alueen ominaispiirteet tunnistavan, Etelä- ja Pohjois-Savon maakuntien yhteisen ilmasto-ohjelman tavoitteena on hillitä Savon kasvihuonekaasupäästöjä, tehostaa ilmastonmuutokseen sopeutumista ja tunnistaa ilmasto- ja energia-asioihin liittyviä liiketoimintamahdollisuuksia. Näitä kolmea läpileikkaavaa teemaa on tarkasteltu viiden näkökulman kautta: energiantuotanto, elinkeinojen ekotehokkuus, yhdyskunnat, luonnonvarat sekä viestintä ja elämäntapa. Savon ilmasto-ohjelman linjauksilla ja toimenpiteillä pyritään täyttämään kansalliset tavoitteet kasvihuonekaasujen vähentämisessä, energiatehokkuuden parantamisessa ja uusiutuvan energian hyödyntämisessä, mutta eri osa-alueille ei tässä ohjelmassa aseteta erillisiä tavoiteprosentteja. Savossa on meneillään lukuisia ilmasto- ja energia-asioihin liittyviä tutkimus-, opetus-, ja tuotekehityshankkeita. Hankkeet ovat usein oppilaitos- tai yritysvetoisia, jolloin ne toimivat itsenäisinä ja projektien välinen yhteistyö ja saatujen tulosten hyödyntäminen on ollut varsin rajallista. Jatkossa hankkeiden välistä yhteistyötä olisi pystyttävä vahvistamaan. Savon ilmasto-ohjelman lähtötiedoiksi laskettiin Etelä- ja Pohjois-Savon maakunnille sekä yksittäisille kunnille kasvihuonekaasutaseet vuoden 2010 lähtötiedoilla. Valtaosa Savon kasvihuonekaasupäästöistä syntyy energian tuotannosta, liikenteestä ja maataloudesta, joihin kärkihankkeiden alle kootut toimenpiteet pyrkivät löytämään ilmastonmuutosta hillitseviä ja samalla aluetaloutta edistäviä ratkaisuja. Kasvihuonekaasutaselaskennan lisäksi hankkeessa haastateltiin eri alojen asiantuntijoita, järjestettiin kolme yleisöseminaaria, pyydettiin lausuntoja sidosryhmiltä sekä toteutettiin kaksi asukaskyselyä. Savon ilmasto-ohjelma 2025 on laadittu Etelä- ja Pohjois-Savon ELY-keskusten ja Etelä- ja Pohjois-Savon maakuntaliittojen EU-osarahoitteisena (EAKR) yhteistyöhankkeena vuosina 2011–2012. Kahden maakunnan yhteisesti laatima ilmasto-ohjelma on kansallisesti ainutlaatuinen. Savon ilmasto-ohjelman hankeorganisaatioon kuuluivat: EU-hankkeen ohjausryhmä, käytännön toteutuksesta vastannut projektipäällikkö ja suunnitteluryhmä sekä valmistelutyötä linjannut laaja-alainen neuvottelukunta. Tässä yhteenvetoraportissa on esitetty ne keskeisimmät toimenpiteet, jotka käynnistämällä, Savo tuo oman panoksensa mukaan ilmastotalkoisiin. Savon ilmasto-ohjelma 2025 tavoitteiden toteutumista seuraa erillinen hankeosapuolista koottu seurantaryhmä. Seurantaryhmä tekee seurantakausittain tarvittavia muutoksia ohjelman sisältöön tavoitteiden ajantasaisuuden ja parhaan vaikuttavuuden aikaansaamiseksi.

Alueellinen energiatehokkuusmalli

Energian kulutus ja siitä aiheutuvat haittavaikutukset lisääntyvät globaalisti, minkä johdosta tarve uusille toimintamalleille ja ajatustavoille on merkittävä. Yksi mahdollisuus vastata energian kulutuksen kasvuun on lisätä energiatehokkuutta. Energiatehokkuudella voidaan vähentää energian käytöstä aiheutuvia päästöjä kustannustehokkaasti. Tässä työssä tarkastellaan energiatehokkuutta ja sen lisäämistä alueellisella tasolla. Työssä käsitellään menetelmiä ja keinoja alueellisen energiatehokkuuden lisäämiseksi esimerkiksi kaupungeissa ja yhteisöissä. Työssä esitetään alueellisen energiatehokkuuden arviointimalli, jolla voidaan määrittää alueellisen energiatehokkuuden toteutumista ja energiaratkaisujen kannattavuutta ympäristön kannalta. Malli sisältää matemaattisesti määritettäviä tunnuslukuja, jotka kuvaavat ympäristövaikutuksia. Mallia sovelletaan Lohjan alue-tarkasteluun, jossa mallin pohjalta esitetään vaihtoehtoja energiatehokkuuden lisäämiseksi. Voidaan todeta, että arviointimalli on käyttökelpoinen ja sillä voidaan havainnol-listaa alueellista energian käyttöä ja sen energiatehokkuutta. On kuitenkin huomattava, että malli huomioi lähinnä vain ympäristövaikutuksia ja sisältää virheläh-teitä johtuen esimerkiksi käytettävissä olevan tiedon määrästä.

Venäjän imperiumin paluu

Venäläiset ovat eurooppalainen sivistyskansa, joka on vaikuttanut merkittävällä tavalla maailman kohtaloihin. Kommunismin kukistuttua ja Neuvostoliiton hajottua venäläiset joutuivat hämmennyksen tilaan. Kansakunnan uusi nousu alkoi maantieteellisestä, sivistykselliseltä ja historialliselta pohjalta. Länsimaille oli yllätys, ettei Venäjä seurannut läntisiä demokraattisia esikuvia, vaan lähti luomaan uutta yhteiskuntaa omaa tietään kulkien. Valtion johtoon astuivat turvallisuusmiehet, jotka määrittelivät Venäjän kehitysstrategiat ja poliittiset tavoitteet. Heidän mukaansa Venäjän federaatio on imperiumi, eikä se alistu muiden johdettavaksi. Venäjä ei hyväksy Yhdysvaltojen johtamaa yksinapaista maailmaa. Venäjän pyrkimyksenä on kohota yhdeksi tärkeäksi maailmanpolitiikan keskukseksi ja haastaa muiden vaikuttajien kuten EU:n, Kiinan, Japanin ja Intian kanssa Yhdysvaltojen johtoasema. Tavoitteeseen pääseminen edellyttää yhteiskunnan voimavarojen keskittämistä. Vuodesta 1996 lähtien poliittinen valta on keskitetty tiukasti presidentille ja hänen johtamalleen hallintokoneistolle. Vladimir Putinin johdolla yhteiskunta vakautettiin autoritaariseen tyyliin. Vuosina 2008–2012 muodollisena, joskin vaaleilla valittuna, presidenttinä oli Putinin luottomies Dmitri Medvedev. Tuolloin todellisena Venäjän johtajana toimi pääministeri Putin. Medvedevin nelivuotiskauden päätyttyä Putin jatkaa valtion johdossa presidenttinä. Taloudelliset edellytykset harjoitetulle politiikalle ovat Venäjällä itsellään. Maa on maailman ainoa suurvalta, joka on riippumaton ulkomaisista energia- ja raaka-ainelähteistä, ja vuodesta 2002 vuoden 2008 lopulle jatkunut energian ja raaka-aineiden hintojen nousu on tukenut Venäjän talouskehitystä. Lisääntyneillä tuloilla on voitu monipuolisesti kehittää yhteiskuntaa, ja väestön enemmistö on tyytyväinen harjoitettuun politiikkaan. Venäjä selvisi nopeasti vuonna 2009 maailmaa kuristaneesta taloudellisesta kriisistä ja pääsi jälleen kasvu-uralla. Suurena ongelmana on vientiteollisuuden yksipuolinen painottuminen energia- ja raaka-ainesektoreille, jolloin talous on hyvin riippuvainen maailmantalouden kehityksestä. Suurten valtion omistamien yhtiöiden hallitsema elinkeinoelämä ei myöskään ole omiaan edistämään yrittäjyyttä, joka on kaiken innovatiivisuuden perusedellytys. Valtiojohtoinen autoritaarisuus ei ole tyydyttänyt kaikkia, mutta vanhaan venäläiseen tyyliin protestit on tukahdutettu, ja ulkomaisille arvostelijoille venäläiset ovat kertoneet kehittävänsä venäläistä, ”ohjattua” demokratiaa. Imperiumille erittäin tärkeän instrumentin muodostavat vahvat asevoimat, ja valtiojohtoinen autoritaarinen talouselämä antaa mahdollisuudet niiden kehittämiselle. Asevoimien kehityksen esteenä ei ole niinkään talous, vaan teknologinen ja innovatiivinen jälkeenjääneisyys. Vuonna 2003 käynnistetty asevoimien reformi on lähtenyt liikkeelle ja sen tuloksia oli havaittavissa elokuussa 2008 käydyssä Venäjän ja Georgian välisessä sodassa, joka päättyi Venäjän aseille voitokkaasti. Tuolloin kuitenkin todettiin asevoimien tekninen ja taktinen jälkeenjääneisyys, mikä johti asevoimien ja niitä tukevan teollisuuden uudistamiseen tähtäävien uudelleenjärjestelyiden kiirehtimiseen ja kehittämiseen.

Lämpötilamuutosten aiheuttamien volyymi- ja hintapiikkien suojaaminen yhteispohjoismaisilla sähkömarkkinoilla

Säätilan muutokset ovat Pohjoismaissa iso riski niin yrityksille, kotitalouksille, kuin sähkön myyjille/tuottajille. Säätilan muutoksia ja niistä seuraavia kulutus- ja hintavaihteluita vastaan voidaan suojautua oikeanlaisella riskienhallintapolitiikalla sekä oikeanlaisilla suojausinstrumenteilla. Tässä työssä perehdytään case-yritys Lappeenrannan Energian riskienhallintaan sekä erityisesti talvikauden aikana ilmeneviin lämpötilan muutoksien aiheuttamiin hinta- ja kulutuspiikkeihin. Työssä käydään läpi eri vaihtoehtoja, joilla suojausta ja riskienhallintaa voisi parantaa ja mitkä johdannaiset soveltuvat riskienhallinnan tueksi. Työssä havaitaan, että riskienhallinnan tukena on syytä käyttää johdannaisia mahdollisimman monipuolisesti, jolloin liiketoiminnan kassavirrat pysyvät tasapainossa ja nouseva kulutus- ja hintakäyrä voidaan ”valjastaa”. Pörssijohdannaiset eivät pelkästään ratkaise suojausongelmaa, sillä niiden suojausteho on rajallinen, eivätkä ne sovellu yksinään kyseisiltä riskeiltä suojautumiseen. Pörssijohdannaisten lisäksi on syytä käyttää räätälöityjä tuotteita, jotta suojauksesta saataisiin mahdollisimman kattava.

Loma- ja kokoushotellin energiaratkaisujen kartoitus

Jatkuvasti kohoava energian hinta pakottaa kuluttajaa miettimään energiankulutuksen vähentämistä tai energian tuottamista vaihtoehtoisilla menetelmillä. Etenkin sähkölämmitteiset rakennukset joutuvat ahtaalle lämmitysenergian muodostaessa yli puolet sähkölaskusta ja sähkön hintojen kohotessa jatkuvasti. Tässä kandidaatintyössä paneudutaan ongelmaan esimerkkikohteen, Lappeenrannassa sijaitsevan loma- ja kokoushotelli Marjolan vuonna 1988 rakennetun päärakennuksen Marjohovin kautta. Työssä on tavoitteena kartoittaa Marjohovin energiankulutusta ja ratkaisuja sen tehostamiseksi. Rakennuksessa on keittiö, ravintolasali ja 12 majoitushuonetta.

Jatkuvan äänitehojakautuman algoritmi pitkien käytävien äänikenttien mallintamiseen

JÄKÄLA-algoritmi (Jatkuvan Äänitehojakautuman algoritmi Käytävien Äänikenttien LAskentaan) ja sen NUMO- ja APPRO-laskentayhtälöt perustuvat käytävällä olevan todellisen äänilähteen kuvalähteiden symmetriaan. NUMO on algoritmin numeerisen ratkaisun ja APPRO likiarvoratkaisun laskentayhtälö. Algoritmia johdettaessa oletettiin, että absorptiomateriaali oli jakautunut tasaisesti käytävän ääntä heijastaville pinnoille. Suorakaiteen muotoisen käytävän kuvalähdetason muunto jatkuvaksi äänitehojakautumaksi sisältää kolme muokkausvaihetta. Aluksi suorakaiteen kuvalähdetaso muunnetaan neliön muotoiseksi. Seuraavaksi neliön muotoisen kuvalähdetason samanarvoiset kuvalähteet siirretään koordinaattiakselille diskreetiksi kuvalähdejonoksi. Lopuksi kuvalähdejono muunnetaan jatkuvaksi äänitehojakautumaksi, jolloin käytävän vastaanottopisteen äänenpainetaso voidaan laskea integroimalla jatkuvan äänitehojakautuman yli. JÄKÄLA-algoritmin validiteetin toteamiseksi käytettiin testattua kaupallista AKURI-ohjelmaa. AKURI-ohjelma antoi myös hyvän käsityksen siitä, miten NUMO- ja APPRO-yhtälöillä lasketut arvot mahdollisesti eroavat todellisilla käytävillä mitatuista arvoista. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöitä testattiin myös vertaamalla niiden antamia tuloksia kolmen erityyppisen käytävän äänenpainetasomittauksiin. Tässä tutkimuksessa on osoitettu, että akustisen kuvateorian pohjalta on mahdollista johtaa laskenta-algoritmi, jota voidaan soveltaa pitkien käytävien äänikenttien pika-arvioinnissa paikan päällä. Sekä teoreettinen laskenta että käytännön äänenpainetasomittaukset todellisilla käytävillä osoittivat, että JÄKÄLA-algoritmin yhtälöiden ennustustarkkuus oli erinomainen ideaalikäytävillä ja hyvä niillä todellisilla käytävillä, joilla ei ollut ääntä heijastavia rakenteita. NUMO- ja APPRO-yhtälöt näyttäisivät toimivan hyvin käytävillä, joiden poikkileikkaus oli lähes neliön muotoinen ja joissa pintojen suurin absorptiokerroin oli korkeintaan kymmenen kertaa pienintä absorptiokerrointa suurempi. NUMO- ja APPRO-yhtälöiden suurin puute on, etteivät ne ota huomioon pintojen erilaisia absorptiokertoimia eivätkä esineistä heijastuvia ääniä. NUMO- ja APPRO- laskentayhtälöt poikkesivat mitatuista arvoista eniten käytävillä, joilla kahden vastakkaisen pinnan absorptiokerroin oli hyvin suuri ja toisen pintaparin hyvin pieni, ja käytävillä, joissa oli massiivisia, ääntä heijastavia pilareita ja palkkeja. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöt antoivat tutkituilla käytävillä kuitenkin selvästi tarkempia arvoja kuin Kuttruffin likiarvoyhtälö ja tilastollisen huoneakustiikan perusyhtälö. JÄKÄLA-algoritmin laskentatarkkuutta on testattu vain neljällä todellisella käytävällä. Algoritmin kehittämiseksi tulisi jatkossa käytävän vastakkaisia pintoja ja niiden absorptiokertoimia käsitellä laskennassa pareittain. Algoritmin validiteetin varmistamiseksi on mittauksia tehtävä lisää käytävillä, joiden absorptiomateriaalien jakautumat poikkeavat toisistaan.

Partiotiedusteluharjoituksen fyysinen kuormittavuus

Nykyaikaisen sotilaan on kyettävä säilyttämään toimintakykynsä nopeasti muuttuvissa tilanteissa. Viime aikoina käydyt sodat ja tutkimukset ovat osoittaneet, että sotilailta edel-lytetään edelleen hyvää fyysistä suorituskykyä (David 1995). On myös esitetty väittämiä sotilaiden suorituskykyvaatimuksien lisääntymisestä nykyisissä operaatioissa (Maavoi-maesikunta 2004, 276). Sotilastehtävien kuormittavuudesta saadaan tietoa mittaamalla koehenkilöiden aktiivisuutta ja fysiologisia vasteita. Fyysiseen kuormittavuuteen kohdis-tuvia tutkimuksia voidaan käyttää arvioitaessa sotilaiden suorituskyvyn vaatimuksia tai kehitettäessä tehtäväkohtaista taktiikkaa ja koulutusta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kolme vuorokautta kestävän partiotiedusteluharjoituksen aiheuttamia fysiolo-gisia vasteita ja mielialan muutoksia, harjoituksen aikaista tiedustelijan energia- ja neste-tasapainoa sekä lepo- ja palautumisaikaa. Tutkimus toteutettiin Reserviupseerikoulun yhteistoimintaharjoituksessa, jossa tutkimus-otos harjoitteli pataljoonan hyökkäyksen tiedustelua jalan partioimalla. Koehenkilöt valit-tiin arpomalla ja heistä muodostettiin yksi tiedusteluryhmä (n=10). Koehenkilöiden fyysi-nen kunto määritettiin epäsuoralla polkupyöräergometritestillä (Milfit), jonka mukaan joukko todettiin hyväkuntoiseksi (VO2max = 55.9 ± 3.8 ml/kg-1/min-1). Harjoitusta edeltä-vänä vuorokautena ja harjoituksen aikana sotilaiden fysiologisia vasteita mitattiin ottamal-la veri- ja hormoninäytteitä, seuraamalla sydämen sykevaihtelua ja sykemuutoksia sekä mittaamalla kehon painoa. Sotilaiden toimintaa seurattiin liikkumisen osalta satelliittipai-kannuksella sekä energian- ja nesteensaannin osalta päiväkirjalla ja kyselyllä. Mielialan muutoksia seurattiin päivittäisellä POMS kyselyllä. Tutkimuksen mukaan partiotiedustelu tapahtui hengitys- ja verenkiertoelimistön osalta kohtuullisen matalalla intensiteetillä (HR = 44 ± 4 % maksimista; VO2 = 16 ± 3 % maksi-mista). Kuormitus oli merkitsevästi suurempi kuin kasarmipalveluksessa (p<0.01). Mitta-uksien perusteella tiedustelijat kärsivät harjoituksessa energia- ja nestevajeesta sekä unen-puutteesta. Harjoituksen aikaisen keskimääräisen energiankulutuksen (4646 ± 674 kcal/vrk) ja energiansaannin (2200 ± 326 kcal/vrk) perusteella sotilaiden energiavaje oli 2405 ± 890 kcal/vrk. Energia- ja nestevajeen seurauksena sotilaiden paino laski 2.2 ± 0.8 kg eli 2.8 %. Punasolujen tilavuus laski (-4.2 %, p<0.01) ja plasmatilavuus samoin (-4.3 %, p<0.01). Tämä oli luultavasti seurausta negatiivisesta nestetasapainosta, koska sotilaat joivat keskimäärin vain 2.9 ± 0.8 l/vrk. Energiankulutuksen mukaan laskettuna heidän olisi tullut nauttia nestettä vähintään 4.6 l/vrk. Sykevälivaihteluanalyysi osoitti, että fyysi-sesti raskaimpana vuorokautena (0. vs. 2.vrk) vagaalinen aktiivisuus väheni RMSSD:llä mitattuna (54 vs. 39 ms, p<0.05), joka saattaa olla merkki muutoksesta sympaattis- vagaa-lisessa tasapainossa (Otzenberger ym. 1998). Verinäytteistä saatujen kuormitusta kuvaavi-en muuttujien vaihtelut tukivat aiempia havaintoja sotilastehtävien kuormittavuudesta. Merkittävimmät muutokset alku ja loppumittauksen välillä olivat testosteronin 34 % (p<0.01) ja vapaan testosteronin 31 % (p<0.05) lasku sekä kreatiinikinaasin nousu 2.2 -kertaiseksi (p<0.001). Kortisolin ja kasvuhormonin osalta muutoksien suunta vaihteli eri harjoituspäivinä. Tyroksiinin pitoisuus oli lievässä nousussa koko harjoituksen ajan. Kolme vuorokautta kestäneen partiotiedusteluharjoituksen kuormittavuus hyväkuntoisilla sotilailla muodostui matalaintensiteettisestä pitkäkestoisesta rasituksesta. Harjoituksen aikainen RMSSD:n lasku osoitti sympaattis- vagaalisen säätelyn aktiivisuuden muutoksia laskien parasympaattista aktiivisuutta. Sotilaiden fysiologiset vasteet heijastivat harjoituk-sen aiheuttamaa sotilaallista fyysistä stressiä, joka muodostui huomattavan negatiivisesta energia- ja nestetasapainosta sekä univajeesta. Tästä huolimatta sotilaat säilyttivät korkean aktiivisuuden tason. Huomattavalla energiavajeella ei näyttänyt olevan suurta merkitystä hyväkuntoisien sotilaiden tehtävistä suoriutumiseen lyhyessä alle 4 vrk kestävässä harjoi-tuksessa. Sotilasjohtajien koulutuksessa ja koulutuksen suunnittelussa on korostettava energiatasapainon palauttamisen merkitystä sekä opetettava tehtävien tehokasta organi-sointia fyysisen palautumisen mahdollistamiseksi ja toimintakyvyn säilyttämiseksi.

Käyttövesivaraajan ekosuunnitteluvaatimusten merkityksen arvioiminen rakennusten energianhallinnassa

Työn lähtökohtana ovat veden lämmittimiä koskeva ekosuunnittelulainsäädäntö ja sen vaatiman testausjärjestelmän laatiminen. Työn tavoitteena on arvioida ekosuunnittelulainsäädännön vaikutusta varaajan toimintaan osana rakennusten energianhallintaa. Työssä laaditaan käyttövesivaraajalle tuoteryhmäkohtaisen ekosuunnittelulainsäädännön mukainen mittausjärjestelmä energiatehokkuuden, lämpimän veden saannon, vuosittaisen sähkönkulutuksen sekä energiamerkinnän määrittämiseksi. Lisäksi tarkastellaan ekosuunnittelulainsäädännön tarkoituksenmukaisuutta, selvitetään varaajan toimintaperiaatteet sekä keinoja käyttöveden tarvitseman energian vähentämiseksi. Testattu käyttövesivaraaja täyttää ekosuunnitteluvaatimukset. Lämmitysenergian vähentäminen käyttövesivaraajan toimintaa tehostamalla on kuitenkin vaikeaa. Hybridijärjestelmien hyödyntäminen sähkölämmityksen ohella muita energianlähteitä ja esim. käyttöveden lämmöntalteenottoa käyttäen on toimivin keino vähentää käyttöveden energiankulutusta sekä parantaa varaajan energiatehokkuutta. Lämpimän käyttöveden energiankulutuksen osuus rakennuksen energiankulutuksesta kasvaa lainsäädännön pakottamana rakennusten kokonaisenergiankäytön vähentyessä. Ekosuunnittelulainsäädännön suora merkitys rakennusten energianhallintaan on Suomessa vähäistä nykyisen energiatehokkuustason ollessa suhteellisen korkea, jolloin käyttöveden tarvitseman energian vähentämiskeinoina on hyödynnettävä vaihtoehtoisia ratkaisuja.

Ligniinin hienojauhatus planeettamyllyllä

Kirjallisuusosassa tarkastellaan ligniiniä luonnon polymeerinä sekä sen kemiallisia perustietoja. Aiheena on myös sen tuotanto ja käyttö uusiutuvana raaka-ainelähteenä energian-, materiaali- ja kemikaalituotantoon sekä niiden mahdolliset tulevaisuudennäkymät. Mekaanisten prosessien osalta keskitytään kiintoaineen hienontamiseen. Lisäksi perehdytään planeettamyllyn toiminnan teoriaan sekä tuoreimpiin tutkimuksiin planeettamyllyjauhatukseen liittyen. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia ligniinin jauhautuvuutta, sillä partikkelien pienentämisellä voidaan kasvattaa ligniininijauheen ominaisalaa ja tasoittaa sen kokojakaumaa. Jauhautuvuuden avulla voidaan esimerkiksi arvioida ligniinille tehtävän hienojauhatuksen kannattavuutta jatkoprosesseja varten. Tutkimuskysymyksinä oli ”kuinka hyvin ligniini jauhautuu planeettamyllyllä?”, ”onko kylmäkäsittelyllä vaikutusta jauhatustulokseen?”, ”miten eri parametrit (jauhatusaika, kuulakoko ja kierrosnopeus) vaikuttavat jauhatustulokseen?” sekä ”muuttaako hienojauhatus ligniinin kemiallista koostumusta?”. Tutkittavana materiaalina oli kaupallinen kraft-ligniini ja koelaitteena käytettiin planeettamyllyä. Syötölle ja kaikille jauhatustuotteille suoritettiin partikkelikokoanalyysi, ja lisäksi syötölle ja erittäin hienoksi jauhetulle tuotteelle suoritettiin FTIR-analyysi. Kokeiden mukaan ligniini oli hyvin jauhautuvaa, eikä kylmäkäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta jauhatukseen. Kuulakoon pienentäminen sekä jauhatusajan ja kierrosnopeuden kasvattaminen alensivat ligniininjauheen partikkelikokoa. Lisäksi hienojauhatuksen ei todettu muuttaneen ligniinin kemiallista koostumusta.