Projecte d'una central d'energia elèctrica de 400 kW mitjançant concentradors solars i una turbina de vapor

L’objecte del projecte és dissenyar una central productora d’energia elèctrica a través d’una turbina de vapor i un generador acoblat a aquesta, mitjançant concentradors d’energia solar cilindro-parabòlics. Aquests concentradors captaran la radiació directa del sol per concentrar-la al focus de la paràbola, on s’hi col·locarà un receptor per l’interior del qual hi passarà un fluid que s’escalfarà gràcies a aquests raigs concentrats. En el projecte s’ha dissenyat la instal·lació i estudiat la radiació disponible a la zona, s’ha realitzat un estudi de la viabilitat de la instal·lació necessària i del cost econòmic d’una central d’energia termoelèctrica fictícia a la zona de Tarragona

Obtenció d'un model de predicció de les afectacions dels parcs eòlics sobre els serveis de televisió

L'objectiu principal del projecte és l'obtenció d'un model que faci possible la predicció de les afectacionsdels parcs eòlics sobre els serveis de televisió tant analògica com digital. Perquè això sigui possible elpresent projecte pretén assolir els punts següents: 1. Estudi de les diferents fonts d'interferència que poden ocasionar els aerogeneradors, principalmentsobre els elements encarregats de la difusió del senyal de televisió. Aquest estudi es centraen l'anàlisi i detecció dels problemes en recepció de televisió analògica i digital. 2. Desenvolupament d'una metodologia que faci possible la predicció de les afectacions dels parcseòlics sobre els serveis de televisió analògica i digital i l'estudi de la seva viabilitat mitjançantmesures sobre el terreny on es té coneixement d'afectacions provocades per parcs eòlics. 3. Estudi tecno-econòmic dels costos aproximats d'implantació de les diferents solucions per reduirles afectacions i comparació econòmica entre la implantació de solucions prèvies i posteriors a laconstrucció del parc.

Nova central elèctrica de transformació de l'aeroport de Girona-Costa Brava

Amb vista a una ampliació de l’aeroport Girona-Costa Brava, per poder donar un servei de qualitat a tots els passatgers, es decideix fer una nova central elèctrica de transformació. L’edifici de la central elèctrica ja està projectat, i l’objecte d’aquest projecte és dissenyar la instal·lació elèctrica de mitja tensió des de l’escomesa de la xarxa general fins les línies de sortida de mitja i baixa tensió

Stochastic optimal bid to electricity markets with environmental risk constraints

There are many factors that influence the day-ahead market bidding strategies of a generation company (GenCo) in the current energy market framework. Environmental policy issues have become more and more important for fossil-fuelled power plants and they have to be considered in their management, giving rise to emission limitations. This work allows to investigate the influence of both the allowances and emission reduction plan, and the incorporation of the derivatives medium-term commitments in the optimal generation bidding strategy to the day-ahead electricity market. Two different technologies have been considered: the coal thermal units, high-emission technology, and the combined cycle gas turbine units, low-emission technology. The Iberian Electricity Market and the Spanish National Emissions and Allocation Plans are the framework to deal with the environmental issues in the day-ahead market bidding strategies. To address emission limitations, some of the standard risk management methodologies developed for financial markets, such as Value-at-Risk (VaR) and Conditional Value-at-Risk (CVaR), have been extended. This study offers to electricity generation utilities a mathematical model to determinate the individual optimal generation bid to the wholesale electricity market, for each one of their generation units that maximizes the long-run profits of the utility abiding by the Iberian Electricity Market rules, the environmental restrictions set by the EU Emission Trading Scheme, as well as the restrictions set by the Spanish National Emissions Reduction Plan. The economic implications for a GenCo of including the environmental restrictions of these National Plans are analyzed and the most remarkable results will be presented.

Efecte de la recurrència dels incendis sobre la vegetació i el sòl a les zons de bosc del Macizo Central Ourensano

En els últims 30 anys, el número d’incendis patits a Galicia han augmentat de manera important. En el Massís Central Ourensano l’home ha utilitzat el foc com a eina de gestió forestal per tal de permetre pasturar al bestiar i per tal de recuperar terres per a pastos i culius. Aquesta pràctica ha generat grans extensions de matollar sec europeu on hi hauria d’haver formacions boscoses. Partim de la necessitat de recuperar zones de bosc i ecosistema original i per això mesurem el comportament de les diferents espècies que trobem al matollar y al bosc en aquestes altituds davant la pertorbació que suposen els incendis recurrents. Per realitzar això s’ha mostrejat la vegetació de zones cremades en moments diferents o repetides vegades, mesurant superfície i alçades així com nombre d’individus de cada espècie. També s’han analitzat perfils del sòl per tal de conèixer amb més detall les característiques de cada zona. S’ha observat mitjançant el mostreig com per a la recuperació del matollar el factor determinant és el temps, encara que no trobem un sòl de bona qualitat i profund, en una mitjana de 8 anys trobem un matollar ben desenvolupat amb una bona diversitat d’espècies i grau de cobertura. En canvi, per tal d’arribar a un estat de la successió vegetal on trobem un bosc és necessari que existeixin comunitats arbòries a prop per tal de que arribin individus al matollar desenvolupat. Cal aleshores treballar en l’educació de la població i en la cerca d’alternatives a la gestió forestal vigent, donant èmfasi en la valoració econòmica dels ecosistemes en bon estat i facilitant que aquest bon estat proporcioni beneficis a la població local. Per això cal generar una infraestructura per atraure un turisme rural respectuós amb el medi al mateix temps que es duen altres iniciatives com la implantació de centrals de biomassa als pobles que puguin proporcionar calefacció o aigua calenta. Generant llocs de feina i estalvis a la població d’una zona on l’economia encara es basa potencialment en la ramaderia. Al mateix temps l’esforç monetari dedicat a les plantacions ha de dedicar-se a generar espais al territori amb espècies autòctones com el roure en aquells matollars que presentin condicions adients per a recuperar el bosc.

Optimization of Soil Stabilization with Class C Fly Ash, January 1987

Previous Iowa DOT sponsored research has shown that some Class C fly ashes are ementitious (because calcium is combined as calcium aluminates) while other Class C ashes containing similar amounts of elemental calcium are not (1). Fly ashes from modern power plants in Iowa contain significant amounts of calcium in their glassy phases, regardless of their cementitious properties. The present research was based on these findings and on the hyphothesis that: attack of the amorphous phase of high calcium fly ash could be initiated with trace additives, thus making calcium available for formation of useful calcium-silicate cements. Phase I research was devoted to finding potential additives through a screening process; the likely chemicals were tested with fly ashes representative of the cementitious and non-cementitious ashes available in the state. Ammonium phosphate, a fertilizer, was found to produce 3,600 psi cement with cementitious Neal #4 fly ash; this strength is roughly equivalent to that of portland cement, but at about one-third the cost. Neal #2 fly ash, a slightly cementitious Class C, was found to respond best with ammonium nitrate; through the additive, a near-zero strength material was transformed into a 1,200 psi cement. The second research phase was directed to optimimizing trace additive concentrations, defining the behavior of the resulting cements, evaluating more comprehensively the fly ashes available in Iowa, and explaining the cement formation mechanisms of the most promising trace additives. X-ray diffraction data demonstrate that both amorphous and crystalline hydrates of chemically enhanced fly ash differ from those of unaltered fly ash hydrates. Calciumaluminum- silicate hydrates were formed, rather than the expected (and hypothesized) calcium-silicate hydrates. These new reaction products explain the observed strength enhancement. The final phase concentrated on laboratory application of the chemically-enhanced fly ash cements to road base stabilization. Emphasis was placed on use of marginal aggregates, such as limestone crusher fines and unprocessed blow sand. The nature of the chemically modified fly ash cements led to an evaluation of fine grained soil stabilization where a wide range of materials, defined by plasticity index, could be stabilized. Parameters used for evaluation included strength, compaction requirements, set time, and frost resistance.

Development of a Rational Characterization Method for Iowa Fly Ash, HR-286, 1988

This research project was conducted in an attempt to determine the cause of paste strength variability in Iowa fly ashes and to develop test methods to more adequately reflect fly ash physical and chemical characteristics. An extensive three year sampling and testing program was developed and initiated which incorporated fly ash from several Iowa power plants. Power plant design and operating data were collected. The variability was directly linked to power plant maintenance schedules and to sodium carbonate coal pretreatment. Fly ash physical and chemical properties can change drastically immediately before and after a maintenance outage. The concentrations of sulfate bearing minerals in the fly ash increases sharply during shutdown. Chemical, mineralogical, and physical testing indicated that the sodium, sulfate bearing minerals, lime and tricalcium aluminate contents of the fly ashes play important roles in the development of hydration reaction products in fly ash pastes. The weak pastes always contained ettringite as the major reaction product. The strong pastes contained straetlingite and monosulfoaluminate as the major reaction products along with minor amounts of ettringite. Recommendations for testing procedure changes and suggested interim test methods are presented.

Characterization of Fly Ash for Use in Concrete, HR-225, 1983

Recent construction of new generation power plants burning western coal within Iowa has resulted in fly Ash production on the order of 760,000 tons annually. Although fly ash has long been accepted as a valuable replacement for portland cement in concrete, most experience has been with fly ash generated from eastern bituminous coals. A few years ago, fly ash in Iowa was not a significant factor because production was small and economics dictated disposal as the better alternative than construction use. Today, the economic climate, coupled with abundance of the material, makes constructive use in concrete feasible. The problem is, however, fly ash produced from new power plants is different than that for which information was available. It seems fly ash types have outgrown existing standards. The objective of this study was to develop fundamental information about fly ashes available to construction in Iowa such that its advantages and limitations as replacement to portland cement can be defined. Evaluative techniques used in this work involve sophisticated laboratory equipment, not readily available to potential fly ash users, so a second goal was preliminary development of rapid diagnostic tests founded on fundamental information. Lastly, Iowa Department of Transportation research indicated an interesting interdependency among coarse aggregate type, fly ash and concrete's resistance to freeze-thaw action. Thus a third charge of this research project was to verify and determine the cause for the phenomena. One objective of this project was to determine properties of Iowa fly ashes and evaluate their relevance to use of the material as an admixture of PCC. This phase of the research involved two approaches. The first involved the development of a rapid method for determining quantitative elemental composition while the second was aimed at both qualitative and quantitative determination of compounds. X-ray fluorescence techniques were adapted for rapid determination of elemental composition of fly ash. The analysis was performed using a Siemens SR-200 sequential x-ray spectrometer controlled by a PDP-11-03 microcomputer. The spectrometer was equipped with a ten sample specimen chamber and four interchangeable analyzing crystals. Unfiltered excitation radiation was generated using a chromium tube at 50 KV and 48 ma. Programs for the spectrometer were developed by the Siemens Corporation.

Experimental thermal hydraulic studies on the enhancement of safety of LWRs

The safe use of nuclear power plants (NPPs) requires a deep understanding of the functioning of physical processes and systems involved. Studies on thermal hydraulics have been carried out in various separate effects and integral test facilities at Lappeenranta University of Technology (LUT) either to ensure the functioning of safety systems of light water reactors (LWR) or to produce validation data for the computer codes used in safety analyses of NPPs. Several examples of safety studies on thermal hydraulics of the nuclear power plants are discussed. Studies are related to the physical phenomena existing in different processes in NPPs, such as rewetting of the fuel rods, emergency core cooling (ECC), natural circulation, small break loss-of-coolant accidents (SBLOCA), non-condensable gas release and transport, and passive safety systems. Studies on both VVER and advanced light water reactor (ALWR) systems are included. The set of cases include separate effects tests for understanding and modeling a single physical phenomenon, separate effects tests to study the behavior of a NPP component or a single system, and integral tests to study the behavior of the whole system. In the studies following steps can be found, not necessarily in the same study. Experimental studies as such have provided solutions to existing design problems. Experimental data have been created to validate a single model in a computer code. Validated models are used in various transient analyses of scaled facilities or NPPs. Integral test data are used to validate the computer codes as whole, to see how the implemented models work together in a code. In the final stage test results from the facilities are transferred to the NPP scale using computer codes. Some of the experiments have confirmed the expected behavior of the system or procedure to be studied; in some experiments there have been certain unexpected phenomena that have caused changes to the original design to avoid the recognized problems. This is the main motivation for experimental studies on thermal hydraulics of the NPP safety systems. Naturally the behavior of the new system designs have to be checked with experiments, but also the existing designs, if they are applied in the conditions that differ from what they were originally designed for. New procedures for existing reactors and new safety related systems have been developed for new nuclear power plant concepts. New experiments have been continuously needed.

Jätteen rinnakkaispolton rooli ja rajaehdot Suomen jätestrategiassa

Suomen jätehuolto on kokemassa murrosta kuluvina aikoina. Pienimuotoinen jätteen rinnakkaispoltto, joka on ollut Suomen jätehuollolle ominaista, uhkaa koitua kannattamattomaksi ja loppua kokonaan. Tässä työssä pyritään selvittämään jätteen rinnakkaispolton rooli ja rajaehdot Suomen jätestrategiassa nytkun jätehuolto on muuttunut uusien direktiivien voimaan astumisen myötä. Työssäkäsitellään rinnakkaispolttoa koskevaa lainsäädäntöä ja sen vaikutusta polton tulevaisuuteen. Rajaehtoja on tarkasteltu savukaasupäästöjen, päästörajojen ja tuhkan ominaisuuksien muuttumisen avulla polttosuhteen muuttuessa. Lisäksi työssä on arvioitu jätteenpolttoasetuksen aiheuttamat lisäkustannukset jätettä polttaville voimalaitoksille ja pohdittu, miten kustannukset on kompensoitavissa. Työn perusteella vaikuttaa siltä, että jätteen rinnakkaispoltolla voi tulevaisuudessakin olla merkittävä rooli Suomen jätehuollossa. Jätteen energiahyödyntämistä joudutaan lisäämään tulevaisuudessa rutkasti, jotta saavutettaisiin vaadittu jätteen hyötykäyttötaso. Rinnakkaispolton alalta on Suomessa huippuosaamista ja laitospotentiaalia on valmiina, joten rinnakkaispoltto tarjoaa helpon mahdollisuuden jätteen hyödyntämisasteen parantamiseen. Kriittiseksi tekijäksimuodostuu se, voiko yhdyskuntajätteistä valmistettua polttoainetta polttaa sähkön ja lämmön yhteistuotantoon tarkoitetuilla laitoksilla. Mikäli se olisi mahdollista, voisi tämän työn perusteella rinnakkaispoltolla olla suuri rooli suomalaisessa jätehuollossa ja sen tulevaisuudessa.

Ympäristötietämyksen hallintasovelluksen kehittäminen

Uudistunut ympäristölainsäädäntö vaatii energiantuotantolaitoksilta yhä enemmän järjestelmällistä ympäristötiedon hallintaa. LCP- ja jätteenpolttoasetuksen velvoitteet ovat asettaneet uusia vaatimuksia päästöjen valvontaan ja siihen käytettävien mittausjärjestelmien laadunvarmennukseen sekä päästötietojen raportointiin. Uudistukset ovat lisänneet huomattavasti laitoksilla ympäristötiedon käsittelyyn kuluvaa aikaa. Laitosten toimintaehdot määritellään ympäristöviranomaisen myöntämässä ympäristöluvassa, joka on tärkein yksittäinen laitoksen toimintaa ohjaava tekijä. Tämän lisäksi monet toimijat haluavat parantaa ympäristöasioiden tasoaan vapaaehtoisilla ympäristöjärjestelmillä. Tässä diplomityössä kuvataan energiantuotantolaitosten ympäristöasioiden tallentamiseen ja hallintaan kehitetty selainpohjainen Metso Automationin DNAecoDiary'sovellus. Työ on rajattu koskemaan Suomessa toimivia LCP- ja/tai jätteenpolttoasetuksen alaisia laitoksia. Sovelluksen avulla voidaan varmistaa energiantuotantolaitosten poikkeamien, häiriöilmoitusten, päästömittalaitteisiin liittyvien tapahtumien ja muun ympäristöasioiden valvontaan liittyvän informaation tehokas hallinta. Sovellukseen tallennetaan ympäristötapahtumiin liittyvät perustiedot sekä etenkin käyttäjien tapahtumiin liittyvä kokemustietämys. Valvontakirjaukseen voidaan liittää tapahtuman perustietojen lisäksi myös tiedostoja ja kuvia. Sovellusta ja sillä kerättyä tietoa voidaan hyödyntää laitoksella käsilläolevien ongelmien ratkaisuun, ympäristötapahtumien todentamiseen sekä ympäristöraporttien laadintaan. Kehitystyön tueksi järjestettiin asiakastarvekartoitus, jonka perusteella ideoitiin sovelluksen ominaisuuksia. Tässä työssä on esitetty ympäristötiedon hallinan perusteet, selvitetty DNAecoDiaryn toimintaperiaatteet ja annettu esimerkkejä sen hyödyntämisestä. Sovelluksen lopullinen sisältö määritellään kunkin asiakkaan ympäristöluvan ja oma-valvonnan tarpeiden mukaisesti. Sovellus toimii itsenäisesti tai osana laajempaa Metso Automationin päästöjenhallinta- ja raportointisovelluskokonaisuutta.

Ydinvoimalaitoksen tuotannon ylläpitoprosessin suorituskyvyn mittaaminen

Kilpailun kiristyminen on pakottanut ydinvoimalaitoksia parantamaan tehokkuuttaan etsimällä uusia toimintatapoja. Heräte työn teettämiseen syntyi tutkimuksen case-kohteen Loviisan voimalaitoksen kiinnostuksesta Balanced Scorecard (BSC) -johtamisjärjestelmää,sen käyttöönoton mahdollisia vaikutuksia sekä BSC:n ja prosessiajattelun yhdistämistä kohtaan. Tutkimuksen tavoitteena on rakentaa Loviisan voima-laitoksen tuotannon ylläpitoprosessille BSC-mittaristo. Tämä edellyttää selvitystä siitä, mitä erityispiirteitä ydinvoimalaitoksiin liittyy strategisen suorituskyvyn mittaamisen kohteena. Lisäksi tavoitteena on selvittää, mikä tulisi prosessikohtaisten tuloskorttien rooli olla Loviisan voimalaitoksen BSC-järjestelmässä. Tavoitteenaon myös muodostaa suositus toimintamallista, jolla BSC voitaisiin ottaa käyttöön Loviisan voimalaitoksella, sekä selvittää, mitä vaikutuksia käyttöönotolla voiolla. Ydinvoimalaitoksen erityispiirteitä ovat muutokset toimintaympäristössä, viranomais-valvonta, toiminnan pitkäjänteisyys, laaja osaamis- ja tietotarve sekä turvallisuuden ja tiettyjen sidosryhmäsuhteiden merkityksen korostuminen. Johtuen erityispiirteistä Kaplanin ja Nortonin alkuperäistä asiakasnäkökulmaa muutetaan kattamaan sidosryhmät laajemmin. Tuotannon ylläpitoprosessin tuloskortissa vähiten painottuva näkö-kulma on henkilöstön ja uudistumisen näkökulma. Osa laitostason kriittisistä menestystekijöistä todetaan prosessin kannalta epäolennaisiksi. Prosessikohtaiset tuloskortit osoittautuvat vaikeasti hyödynnettäviksi linjaorganisaation ohjaamisessa. Strategiakartta todetaan hyväksi työvälineeksi BSC:nlaadinnassa. Toivasen projektimalli arvioidaan sopivaksi välineeksi mahdolliseen BSC:n käyttöönottoon Loviisan voimalaitoksella. Henkilöstön rooli ja erityispiirteiden vaikutukset tulee kuitenkin tarkistaa ennen mallin käyttöä. BSC-järjestelmän käyttöönoton arvioidaan selkeyttävän voimalaitoksen mittaristokokonaisuutta sekä parantavan syy-seuraussuhteiden hahmottamista ja alempien tasojen tavoitteiden kytkentää laitostason tavoitteisiin.

Käytetyn ydinpolttoaineen kapselointilaitoksessa muodostuvat radioaktiiviset jätteet

Tässä työssä ontarkasteltu käytetyn ydinpolttoaineen kapselointilaitoksessa muodostuvia radioaktiivisia jätteitä. Kapselointilaitos rakennetaan Olkiluotoon joko Olkiluodon ydinvoimalaitoksen käytetyn ydinpolttoaineen välivaraston yhteyteen tai loppusijoituslaitokseen kytkettynä laitoksena. Työssä on otettu huomioon molemmat vaihtoehdot ja niiden eroavaisuudet prosessien ja jätemäärien osilta. Kaikki jäte, joka muodostuu kapselointilaitoksen valvonta-alueella, luokitellaan radioaktiiviseksi jätteeksi. Radioaktiivisia jätteitä muodostuu, kun käytetystä ydinpolttoaineesta irronneet radioaktiiviset aineet kontaminoivat laitoksen rakenteita ja laitteita. Muodostuvat radioaktiiviset jätteet kiinteytetään ja sijoitetaan loppusijoitustilan yhteyteen rakennettavaan käyttö- ja käytöstäpoisto-jäteluolaan. Hyvin vähäaktiivinen jäte voidaan vapauttaa valvonnasta aktiivisuusmittauksen jälkeen. Radioaktiivisia jätteitä muodostuu kapselointilaitoksen toiminnan aikana vähäisiä määriä verrattuna ydinvoimalaitoksiin. Vertailtaessa molempien kapselointilaitosvaihtoehtojen radioaktiivisten jätteiden määriä, ainoastaan loppusijoitettavan nestemäisten jätteiden määrässä on eroa.