Evaluation of the main energy scenarios for the global energy transition

Energy scenarios are used as a tool to examine credible future states and pathways. The one who constructs a scenario defines the framework in which the possible outcomes exist. The credibility of a scenario depends on its compatibility with real world experiences, and on how well the general information of the study, methodology, and originality and processing of data are disclosed. In the thesis, selected global energy scenarios’ transparency and desirability from the society’s point of view were evaluated based on literature derived criteria. The global energy transition consists of changes to social conventions and economic development in addition to technological development. Energy solutions are economic and ethical choices due to far-reaching impacts of energy decision-making. Currently the global energy system is mostly based on fossil fuels, which is unsustainable over the long-term due to various reasons: negative climate change impacts, negative health impacts, depletion of fossil fuel reserves, resource-use conflicts with water management and food supply, loss of biodiversity, challenge to preserve ecosystems and resources for future generations, and inability of fossil fuels to provide universal access to modern energy services. Nuclear power and carbon capture and storage cannot be regarded as sustainable energy solutions due to their inherent risks and required long-term storage. The energy transition is driven by a growing energy demand, decreasing costs of renewables, modularity and scalability of renewable technologies, macroeconomic benefits of using renewables, investors’ risk awareness, renewable energy related attractive business opportunities, almost even distribution of solar and wind resources on the planet, growing awareness of the planet’s environmental status, environmental movements and tougher environmental legislation. Many of the investigated scenarios identified solar and wind power as a backbone for future energy systems. The scenarios, in which the solar and wind potentials were deployed in largest scale, met best the set out sustainability criteria. In future research, energy scenarios’ transparency can be improved by better disclosure on who has ordered the study, clarifying the funding, clearly referencing to used sources and indicating processed data, and by exploring how variations in cost assumptions and deployment of technologies influence on the outcomes of the study.

Vuotovesien merkitys jätevesihuollossa

Yleisimmät viemäröintijärjestelmät ovat erillisviemäröinti ja sekaviemäröinti. Erillisviemä-röinnissä jäte- ja hulevedet johdetaan omissa verkostoissa. Sekaviemäröinnissä kaikki viemä-röitävät vedet virtaavat samassa verkostossa. Vuotoveden osuus jätevesiviemäriverkostossa virtaavasta jätevedestä on keskimäärin yli 30 prosenttia. Vuotovesiselvityksen avulla pyritään selvittämään vuotoveden esiintymisalueet ja mahdolliset vuotokohteet. Mallintamalla laadittu selvitys tarjoaa mahdollisuuden tarkastella verkostoa kokonaisuutena ja erilaisissa käyttötilan-teissa. Tämä työ perustuu Joensuun kantakaupungin viemäriverkostosta mallintamalla laadit-tuun vuotovesiselvitykseen. Työssä on tarkoitus selvittää vuotovesistä aiheutuvan lisäener-giantarpeen ja kasvihuonekaasupäästöjen kasvua sekä pohtia verkoston omistussuhteiden, sään ääri-ilmiöiden ja taajuusmuuttajien vaikutuksia vuotovesien hallintaan. Lisäksi selvitetään voidaanko tuloksista tehdä valtakunnallisia yleistyksiä. Joensuun viemäriverkostossa jätevesien pumppaukseen käytetystä energiasta noin 43 prosent-tia kuluu vuotovesien pumppaukseen. Siitä aiheutuu vuosittain 480 MWh:n lisäenergiantarve, joka johtaa 106 tonnin hiilidioksidipäästöihin. Lisäenergiantarpeesta aiheutuva hiilidioksidi-päästö on pieni liikenteen aiheuttamaan päästöön verrattuna. Saneerauksilla voidaan saavuttaa 60 prosentin vähennys vuotovesimäärään. Tavoitteeksi tulisi asettaa keskusta-alueella olevien sekaviemäreiden korvaaminen erillisviemäreillä esimerkiksi lähimmän 10 vuoden aikana ja vuotovesimäärän yleinen vähentäminen koko verkoston alueella. Ilmastonmuutoksen myötä yleistyvät rankkasateet lisäävät vuotovesimäärää etenkin sekaviemäröidyillä alueilla. Tämä korostaa sekaviemäröidyn verkoston korjaustoimenpiteiden tärkeyttä. Taajuusmuuttajien yleistyvä käyttö tasaa haitallisia virtaamapiikkejä. Optimaaliseksi säädetty pyörimisnopeus pienentää merkittävästi pumppujen energiankulutusta. Työstä saadut tulokset ovat valtakun-nallisella tasolla suuntaa antavia. Tarkemmat yleistykset vaativat useista erikokoisista verkos-toista tehtyjen vuotovesiselvitystulosten analysointia.

Puutiaisten (Ixodes spp.) levinneisyys Suomessa vuonna 2014

Tutkimuksen päätarkoituksena oli selvittää puutiaisten (Ixodes spp.) levinneisyyttä Suomessa vuonna 2014. Tarkoituksena oli samalla selvittää puutiaisten mahdollista runsastumista ja esiintyvyyttä ennakoivia tekijöitä sekä puutiaislevitteisten tautien (borrelioosin ja puutiaisaivokuumeen) esiintyvyyttä. Menetelmänä käytettiin valtakunnallista kyselytutkimusta, jossa ihmiset kertoivat internetissä olleelle kyselytutkimuslomakkeelle puutiaishavainnoistaan vuonna 2014. Kyselylomakkeeseen oli mahdollista vastata touko–marraskuun välisenä aikana. Vastauksista analysoitua puutiaistilannetta verrattiin viimeiseen kattavaan puutiaisten levinneisyyttä koskevaan tutkimukseen Suomessa vuosilta 1956–1958. Vertailun avulla saatiin tietoa puutiaisten levinneisyysalueen muutoksista. Tulokset osoittivat, että puutiaiset ovat levinneet yhä pohjoisemmaksi Suomessa viimeisen viidenkymmenen vuoden aikana. Havaintojen ja ihmisten kertomien kokemusten perusteella voitiin olettaa, että puutiaiskanta on myös paikoin runsastunut Suomessa. Puolet puutiaishavainnoista oli tehty eläimestä, joista suurin osa oli koirasta. Eniten havaintoja kertyi niityiltä ja heinikoilta, ja suurin osa näistä oli eläimestä tehtyjä havaintoja. Ihmisistä tehtyjä havaintoja tehtiin eniten puistoilta tai pihoilta. Eniten puutiaishavaintoja tehtiin touko–kesäkuussa, jonka jälkeen havaintomäärät vähenivät. Puutiaishavaintojen määrät eri säätiloissa ja kellonaikoina olivat todennäköisesti yhteydessä ihmisten aktiivisuuteen, sillä havaintoja kertyi eniten päiväsaikaan aurinkoisella ja puolipilvisellä säällä. Borrelioosin diagnoosin oli ilmoittanut saaneensa 110 havainnoitsijaa ja puutiaisaivokuumeen diagnoosin 1 havainnoitsija. Eniten diagnoosiin johtaneita havaintoja tehtiin niinä kuukausina ja niissä ympäristöissä, joissa puutiaishavaintojakin tehtiin eniten. Syyksi puutiaisen yleistymiseen on epäilty ilmastonmuutosta ja sen vaikutuksia suoraan puutiaisiin tai välillisesti isäntäeläimiin. Ilmaston yhä lämmetessä ja kasvukauden pidentyessä, puutiaiset todennäköisesti jatkavat levittäytymistä pohjoisemmaksi ja puutiaisten vuosittainen aktiivinen aika pidentyy. Tämän myötä voidaan myös olettaa, että puutiaisten levittämät taudit yleistyvät ja leviävät yhä laajemmalle Suomessa.

Tasavirtamoottoreilla toteutetun kameranvakautusjärjestelmän identifiointi

Identifiointia voidaan käyttää erilaisten järjestelmien parametrointiin, ja tässä työssä kyseisellä operaatiolla mallinnettiin järjestelmäkameran vakauttamiseksi rakennettua kolmiakselista järjestelmää. Työn tavoitteena oli saada järjestelmästä matemaattinen malli niin, että sen avulla voitaisiin simuloida järjestelmän toimintaa säätävän PID-säätimen arvoja, minkä pohjalta koko järjestelmä pystyttäisiin virittämään paremmin. Tutkielmassa saatu malli muodostettiin matlab-ohjelmalla järjestelmän mittausdatan perusteella. Mittauksissa mitattiin manuaalisesti viritetyn järjestelmän tuloja sekä lähtöä, ja niiden perusteella muodostettiin ARX-mallit jokaiselle järjestelmän kolmelle akselille. Kirjainyhdistelmä ARX, viittaa nyt MISO-järjestelmään, sekä regressioon mallin tulon ja lähdön välillä. MISO- järjestelmällä on yksi lähtö ja useita tuloja, joita työssä tehdyssä mallissa oli kolme kappaletta. Mallien tarkkuudeksi saatiin 60-75%. Identifioinnista saadulle mallille muodostettiin simulointimalli, jonka avulla järjestelmä simuloitiin nopeammaksi. Simuloidut PID-arvot viritettiin järjestelmälle myös käytännössä, jonka jälkeen identifiointi toistettiin kahden identifioidun siirtofunktion vertailua varten. Järjestelmille tehtyjen askelvastekokeiden vertailun mukaan, eri identifioidusta saadut järjestelmät, jotka sisälsivät kuitenkin saman säätimen, erosivat toisistaan huomattavasti, vaikka teoriassa niiden pitäisi olla samat. Erot selittyivät mallin identifioinnin riittämättömällä tarkkuudella. Lopuksi virityksen onnistumista testattiin järjestelmällä käytännössä, tekemällä sille askelvastekokeet vanhoilla sekä simuloinnista saaduilla uusilla säätimen arvoilla. Testien mukaan järjestelmän kahden akselin asettumisaikaa saatiin muutettua 5,0 ja 0,8 sekuntia nopeammaksi, mutta kolmannesta akselista tuli epästabiili. Epästabiilius ei ole toivottua, mutta sen havaitseminen osoittaa, että stabiiliksi simuloitu järjestelmä voi todellisuudessa saada epästabiilin lopputuloksen, mikäli simulointimalli sisältää virhettä.

Optimization of a steel plant utilizing converted biomass

Inom nära framtid kan det vara ekonomiskt lönsamt att investera i träbaserad biomassa-användning inom stålproduktion. En förutsättning är att biomassans bränsle-egenskaper förbättras genom en sorts förkolning, närmare sagt långsam pyrolysering. Som biomassakälla duger skogsrester och dylikt. Nyttan med att använda biomassa är att man reducerar fossila CO2-utsläpp och på så vis minskar på den globala uppvärmningen; detta kräver dock att återplantering görs för att fånga de frigjorda CO2-utsläppen som härstammar från biomassans skörd, transport, processering och förbränning. En investering i en pyrolyseringsanläggning integrerad i ett stålverk kan vara lönsam ifall utsläppskatten är över 20 € per ton CO2 då biomassakostnaden är 40 € per ton torr substans. Detta är dock inte fallet i dagens läge och i Finland är dessa avgifter beroende av politiska beslut på Europeisk nivå. Det kunde dock vara av politiskt intresse att stödja biomassa-användningen inom stålindustrin eftersom detta skulle skapa nya arbetsplatser såväl inom själva stålindustrin som inom skogsindustrin och möjligen även inom kemi-industrin, beroende på hur de resulterande pyrolysprodukterna (träkol, gas och bio-oljor) utnyttjas. Med tanke på att närmare en femtedel av alla CO2-utsläpp härstammande från industrin kommer från stålindustrin så är det uppenbart att mera miljövänligare alternativ kommer att krävas i framtiden. Lähitulevaisuudessa voi olla taloudellisesti kannattavaa käyttää puuperäistä biomassaa teräksen valmistuksessa. Tämä vaatii kuitenkin sen, että biomassa läpikäy eräänlaisen hiillostuksen, eli pyrolyysin, ja tässä tapauksessa, hitaan pyrolyysin. Biomassalähteeksi kelpaavat esimerkiksi hakkuujätteet ja muu puujäte. Hyöty biomassankäytöstä syntyy siitä, kun se osittain korvaa perinteisesti käytettyjä fossiilisia polttoaineita, jolloin fossiiliset hiilidioksidipäästöt vähenevät ja tällöin myös vaikutus ilmaston lämpenemiseen vähenee. Edellytyksenä on tietysti se, että uusia puita ja kasveja istutetaan, jotta biomassan keräyksestä, kuljetuksesta, käsittelystä sekä poltosta vapautunut hiilidioksidi saadaan jälleen talteen. Arvion mukaan pyrolyysiyksikön integroiminen terästehtaaseen tulee taloudellisesti kannattavaksi, kun hiilidioksidivero nousee yli 20 € per tonni, kun biomassan hinnaksi on arvioitu 40 € per tonni kuiva-ainesta. Kyseinen hintataso ei ole tällä hetkellä voimassa ja Suomen tilanne tässä asiassa on vahvasti kytköksissä Euroopan tasolla tehtäviin päätöksiin. Aihe voisi kuitenkin olla poliittisella tasolla kiinnostava ja taloudellisen tuen arvoista, koska biomassan käyttö loisi lisää työpaikkoja niin terästeollisuudessa kuin puuteollisuudessakin ja mahdollisesti myös kemianteollisuudessa, riippuen siitä miten erinäisiä pyrolyysituotteita (puuhiili, kaasu ja bio-öljy) hyödynnettäisiin. Ottaen huomioon, että terästeollisuus maailmanlaajuisesti vastaa noin viidesosasta kaikista teollisuudesta peräisin olevista hiilidioksidipäästöistä on päivänselvää, että ympäristöystävällisemmille vaihtoehdoille on tarvetta tulevaisuudessa.

Biopolttoaineilla kestävyyttä merenkulkuun? Elinkaariarviointi kestävyyden mittarina

Merenkulun ilmapäästöillä on laajoja vaikutuksia sekä ilmanlaatuun, ilmaston-muutokseen että ihmisten terveyteen. Muiden liikennemuotojen päästöihin on puututtu jo pitkään, mutta merenkulun yhteydessä International Maritime Organisation IMO on asettanut rajoituksia mm. rikkipäästöille vasta viime vuosina. Itämeri on saanut erityisaseman ns. SECA-alueena, jolla operoivien alusten polttoaineen rikkipitoisuus ei saa ylittää 0,1 prosenttia. Yhtenä ratkaisuna päästöongelmiin voivat toimia biopolttoaineet. Liikennekäyttöön tarkoitettuja biopolttoaineita on jo kaupallisessa käytössä ja mm. jätepohjaisia raaka-aineita tutkitaan parhaillaan. EU:n biopolttoaineita käsittelevät säädökset edellyttävät, että tuotannon on oltava kestävää, jotta sillä saavutetaan todellisia kasvihuonekaasupäästöjen vähennyksiä. Kestävyyden arviointiin paras keino on elinkaariarviointi eli LCA, jonka avulla voidaan laskennallisesti osoittaa päästövähennykset verrattuna fossiilisen poltto-ainetuotannon ja käytön tuottamiin päästöihin. Elinkaariarviointi ottaa huomioon tuotantoketjun kaikki päästöt aina raaka-aineen tuottamisesta tuotteen hävittämiseen saakka. Tässä tutkimuksessa elinkaariarviointi suoritettiin Turussa sijaitsevan VG-Shipping -varustamon tarpeisiin. Tuloksia käytetään lain edellyttämän toiminnan-harjoittajan kestävyysjärjestelmän luomiseen sekä sen arviointiin, miten elinkaariarviointi toimii kestävyyden mittarina. VG-Shipping tuottaa oman varustamotoimintansa tarpeisiin jätepohjaisista raaka-aineista tuotettua bioöljyä ja -dieseliä. Elinkaariarviointi osoitti tuotannon olevan kestävällä tasolla ja päästövähennysten olevan fossiiliseen vertailukohtaan nähden eri tuotantoketjuilla 84-96 prosentin välillä.

Managing and utilizing information flow for new products’ periodic account sales process

The goal was to understand, document and module how information is currently flown internally in the largest dairy organization in Finland. The organization has undergone radical changes in the past years due to economic sanctions between European Union and Russia. Therefore, organization’s ultimate goal would be to continue its growth through managing its sales process more efficiently. The thesis consists of a literature review and an empirical part. The literature review consists of knowledge management and process modeling theories. First, the knowledge management discusses how data, information and knowledge are exchanged in the process. Knowledge management models and processes are describing how knowledge is created, exchanged and can be managed in an organization. Secondly, the process modeling is responsible for visualizing information flow through discussion of modeling approaches and presenting different methods and techniques. Finally, process’ documentation procedure was presented. In the end, a constructive research approach was used in order to identify process’ related problems and bottlenecks. Therefore, possible solutions were presented based on this approach. The empirical part of the study is based on 37 interviews, organization’s internal data sources and theoretical framework. The acquired data and information were used to document and to module the sales process in question with a flowchart diagram. Results are conducted through construction of the flowchart diagram and analysis of the documentation. In fact, answers to research questions are derived from empirical and theoretical parts. In the end, 14 problems and two bottlenecks were identified in the process. The most important problems are related to approach and/or standardization for information sharing, insufficient information technology tool utilization and lack of systematization of documentation. The bottlenecks are caused by the alarming amount of changes to files after their deadlines.

Pohjoisen politiikan jännitteitä: Analyysi Kanadan arktisen alueen politiikasta pääministeri Stephen Harperin aikakaudella 2006-2015

Maapallon pohjoinen arktinen alue on monien muutoksien äärellä. Ilmaston lämpenemisestä johtuvat muutokset alueen ympäristöön luovat myös kansainvälisoikeudellisia ja -poliittisia haasteita alueen valtioille. Jäämeren rantavaltiot ovat näiden haasteiden keskipisteessä. Tämä pro gradu -tutkielma tarkastelee nimenomaan Kanadan arktisen alueen politiikkaa pääministeri Stephen Harperin aikakaudella 2006-2015. Tarkoituksena oli selvittää Kanadan arktisen politiikan lähtökohtia, painotuksia ja sitä, miksi Kanada käyttäytyy, miten se käyttäytyy arktisella alueellaan. Kanada on yksi vaikutusvaltaisimpia valtioita pohjoisella pallonpiirillä, jonka vuoksi sen politiikalla ja intresseillä alueen suhteen on suurta merkitystä. Tutkimusaineisto koostui pääministerin arktisesta alueesta pitämistä puheista vuosilta 2006-2015 eli koko pääministerikauden ajalta ja Kanadan hallinnon virallisista arktisista strategioista. Tutkimus toteutettiin tarkastelemalla pääministeri Harperin puheiden ja strategioiden diskurssikehyksiä. Diskurssikehys tarkoittaa tässä tutkimuksessa pohjimmiltaan vallankäyttöä, jolla voidaan määritellä, mihin diskurssi kytketään. Diskurssin kehystäminen luo potentiaalin tulevalle toiminnalle diskurssissa tapahtuneen asiakysymyksen määrittelyn ja kytkemisen avulla. Näin ollen diskurssikehyksiä tutkimalla pystyttiin tarkastelemaan Kanadan hallinnon poliittisia lähtökohtia ja painotuksia. Aineistosta havaittiin kuusi vuorovaikutteista diskurssikehystä. Lisäksi huomattiin selkeä ristiriita Harperin puheiden ja Kanadan virallisten arktisten asiakirjojen kehystämisen välillä. Harper painottaa puheissaan erityisesti suvereniteetin puolustusta, arktisen alueen kanadalaista läsnäoloa, arktisten luonnonvarojen hyödyntämistä taloudellisen kehityksen aikaansaamiseksi, arktisen alueen yleistä kehitystä ja Kanadan pohjoista identiteettiä. Sen sijaan Kanadan viralliset arktiset strategiat korostavat kansainvälisen yhteistyön tärkeyttä ensisijaisesti. Tutkimuksen avulla selvisi, että Kanada pyrkii lisäämään läsnäoloa arktisella alueella ja painottaa kansallisen suvereniteetin varjelemista, pyrkii kehittämään alueen hallintoa ja infrastruktuuria sekä pyrkii mahdollistamaan talouskasvua arktiselle alueelle erityisesti alueen luonnonvaroja hyödyntämällä. Samalla erityisesti Harper pyrkii tietoisesti rakentamaan kanadalaista pohjoista identiteettiä arktisen alueen politiikan perustaksi.

Towards sustainable transport: A comparison of demographic and behavioural characteristics of Finnish and international car sharing users

Strong evidence suggests that the climate is changing and that these changes are largely caused by human activities. A consensus exists among researchers that human activity is causing global warming and that actions to mitigate global warming need to be taken swiftly. The transportation sector, which relies heavily on fossil fuel burning and primarily oil, is one of the big contributors to air pollution problems at local, regional and global levels. It is the fastest growing source of greenhouse gas emissions and is estimated to be responsible for nearly a quarter of global energyrelated carbon dioxide emissions. Car sharing is a mobility solution encouraging its users to decrease private car usage in favour of communal transit and environmental goals. The idea of car sharing originates from the aspiration to decrease personal car ownership and to reduce vehicle distance travelled. This thesis seeks to complement the understanding of Finnish car sharing users and their usage through better categorization. Through better categorization and segmentation of Finnish car sharing users the thesis seeks to provide information for improved marketing insight. Research is done on the demographic and behavioural characteristics of Finnish car sharing users and they are compared with international findings about the characteristics of International car sharing users. The main research problem is Are Finnish car sharing users similar to international ones? A theoretical research framework on the determinants of individual car sharing usage is built based on international research about demographic and behaviouristic characteristics. After this a quantitative survey is performed to the customers of a Finnish car sharing organization. The data analysed in the thesis consist out of 532 answers received from the car sharing organizations customers. The data is analysed with descriptive and other exploratory methods, which create an understanding of Finnish car sharing users. At the end of the analysis the demographic and behavioural characteristics of Finnish car sharing users are compared with international ones. The research findings of the thesis indicate that the demographic and behavioural characteristics of Finnish car sharing usage largely follow those of their international counterparts. Thanks to the thesis results the car sharing organization is able to better target their customers through improved marketing insight.