Hybridikomposiittien hyödyntäminen tuulivoimalan rakenteissa

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia hybridikomposiittien soveltuvuutta tuulivoimalan osien tai osakokonaisuuksien rakennemateriaaliksi. Lähtökohtana oli selvittää erityisesti luonnonkuitukomposiitin materiaaliteknisten ominaisuuksien, etenkin lujuusominaisuuksi-en soveltuminen tuulivoiman rakenteisiin. Työn johdanto-osuudessa esitellään tuulivoiman rooli tämän päivän energiantuotannossa, yksittäisen tuulivoimalalaitoksen rakenne, rakenteiden suunnittelussa huomioitavat seikat, voimalan eri osien kuten tornin, lapojen ja nasellin yleisimmät valmistusmenetelmät, sekä muovien ja eri lujitteiden ohella puumuovikomposiitin materiaaliominaisuudet, valmistus-menetelmät ja yleisimmät käyttökohteet. Hybridikomposiittien lujuusominaisuuksia tutkittiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston puutekniikan laboratoriossa suoritetuissa mittauksissa. Saatuja tuloksia verrattiin referens-situlosten ohella myös tällä hetkellä tuulivoimalan rakenteissa yleisesti käytettävien lasi- ja hiilikuidun, sekä teräksen ominaisuuksiin. Mittaustulosten perusteella bambu- ja lasikuitu-lujitteiset puumuovikomposiitit soveltuvat parhaiten tuulivoimalarakenteisiin, mutta niiden valmistaminen ekstruusiomenetelmällä on melko haasteellista.

Microgeneration of electricity with producer gas in dual fuel mode operation

Among the alternatives to meet the increasing of world demand for energy, the use of biomass as energy source is one of the most promising as it contributes to reducing emissions of carbon dioxide in the atmosphere. Gasification is a technological process of biomass energy production of a gaseous biofuel. The fuel gas has a low calorific value that can be used in Diesel engine in dual mode for power generation in isolated communities. This study aimed to evaluate the reduction in the consumption of oil Diesel an engine generator, using gas from gasification of wood. The engine generator brand used was a BRANCO, with direct injection power of 7.36 kW (10 HP) coupled to an electric generator 5.5 kW. Diesel oil mixed with intake air was injected, as the oil was injected via an injector of the engine (dual mode). The fuel gas was produced in a downdraft gasifier. The engine generator was put on load system from 0.5 kW to 3.5 kW through a set of electrical resistances. Diesel oil consumption was measured with a precision scale. It was concluded that the engine converted to dual mode when using the gas for the gasification of wood decreased Diesel consumption by up to 57%.

Hevosenlannan nykykäyttö ja hyödyntämismahdollisuudet energiantuotannossa Suomessa

Tässä kandidaatintyössä selvitettiin hevosenlannan nykyistä käyttöä Suomessa sekä lannan hyödyntämismahdollisuuksia energiantuotannossa. Työssä selvitettiin myös taustalla vaikuttavaa lainsäädäntöä, joka rajoittaa lannan hyödyntämistä energiantuotannossa. Energiantuotantoa tarkasteltiin lannan polttamisen, kaasutuksen ja mädätyksen kannalta. Esimerkkejä otettiin muista maista, joissa lainsäädäntö ei rajoita lannan hyödyntämistä energiantuotannossa. Lisäksi työssä suoritettiin karkeita esimerkkilaskelmia hevosenlantahuollon nykyisistä kustannuksista sekä lannan mädätyksen ja polton laskennallisista hyödyistä.

Modelling of calciner in post-combustion carbon capture process

Climate change has given an impetus to research and developed new technologies to reduce significantly carbon dioxide emissions in energy production in the developed countries. The major pollution source, fossil fuels, will be used as an energy source for many decades, which provides the demand for carbon capture and storage technologies. Over recent years many new technologies has been developed and one of the most promising is calcium-looping in post-combustion carbon capture process, which use carbonation-calcination cycle to capture carbon dioxide from the flue gas of a combustion process. First pilot plant for calcium-looping process has been built in Oviedo, Spain. In this study, a three-dimensional model has been created for the calciner, which is one of the two fluidized bed reactors needed for the process. The calciner is a regenerator where the captured carbon dioxide is removed from the calcium material and then collected after the reactor. Thesis concentrates in creating the calciner 3D-model frame with CFB3D-program and testing the model with two different example cases. Used input parameters and calciner geometry are Oviedo pilot plant design parameters. The calculation results give information about the process and show that pilot plant calciner should perform as planned. This Master’s Thesis is done in participation to EU FP7 project CaOling.

Viron sähkömarkkinoiden vapautumisen hyödyntäminen ISS-konsernin liiketoiminnassa

Euroopan Unionin tavoitteena on vapauttaa ja yhdentää sähkömarkkinoita. Sähkömarkkinoiden vapautumisella ja yhdentymisellä EU:ssa taataan toimivat sisämarkkinat siirtovarmuudeltaan ja vähennetään energiariippuvuutta kolmansista maista. Sähkömarkkinoiden vapautuminen on toteutunut vaiheittain ja Virossa sähkömarkkinat ovat edelleen osittain säännöstellyt. EU:n lainsäädännön mukaan sähkömarkkinat tuli vapauttaa vuoteen 2007 mennessä, mutta Viro sai siirtymäkauden vuoteen 2013 saakka mm. rakenteellisten ongelmien vuoksi. Imatran Seudun Sähköllä on omistuksessa Virossa toimiva sähköyhtiö, Imatra Elekter AS. Työn tavoitteena oli selvittää Viron sähkömarkkinoiden toimintaa, markkinoiden vapautumisen vaikutuksia ja vapautumisen hyödyntämismahdollisuuksia Imatran Seudun Sähkön liiketoiminnassa. Viron sähkömarkkinat ovat hyvin erikoiset ja kilpailutilanne markkinoiden vapautumisen jälkeen on haastava. Markkinat ovat hyvin keskittyneet yhden osapuolen suuren markkinaosuuden vuoksi ja sähkön tuotanto perustuu lähes yksinomaan yhdellä polttoaineella keskitetysti tuotettuun energiaan. Huolimatta näistä seikoista markkinoilla on paljon myös mahdollisuuksia, joita tässä työssä selvitettiin. Työn tuloksena saatiin muodostettua liiketoimintastrategia energia- ja verkkoliiketoiminnalle. Lisäksi työssä pohdittiin energian tuotantomahdollisuuksia Virossa ja selvitystyö tuotti tulokseksi varteenotettavia energian tuotantomahdollisuuksia.

Pohjoiset maisemat : "Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen toteuttaminen Pohjois-Kalotin kunnissa" - Konferenssi Inarissa 7.-9.9.2011

Kansainvälinen Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden saavuttamista edistävä konferenssi järjestettiin Inarissa 7.-9.9.2011. Konferenssissa käsiteltiin maisemasopimuksen tavoitteita, tarpeita ja mahdollisuuksia Pohjois-Kalotin alueella. Tähän raporttiin on koottu konferenssissa esiintyneiden asiantuntijoiden laatimat artikkelit aiheesta. Raportin toivotaan helpottavan alueiden käytön suunnittelijoita käytännön työssään ja rohkaisevan kuntia toteuttamaan tulevaisuuden suunnittelua Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden mukaisesti. Raportti on saatavissa viidellä eri kielellä: suomeksi, ruotsiksi, norjaksi, pohjoissaameksi ja englanniksi. Pohjois-Kalotin aluetta yhdistää yhteinen tunnusomainen maisema. Saamelaiskulttuurin sekä poronhoidon muovaamat tunturimaisemat ja upeat jokivarsimaisemat heijastuvat ympäristössä laaja-alaisesti. Alueen maisemalle haasteita tuovat sen moninaiset maankäyttömuodot ja elinkeinot, kuten matkailu, kaivosteollisuus ja energiantuotanto. Arvokkaiden maisemapiirteiden säilyttäminen vaatii erityistä tuntemusta ja tietämystä alueen kunnissa. Maisemansuojelua ja -hoitoa toteutetaan alueiden- ja maankäytön suunnittelun kautta, pääasiallisesti kaavoituksella ja maisemanhoitosuunnitelmilla. Pohjois-Kalotin alueen kunnissa on erilaiset osin toisistaan poikkeavat toimintatavat ja käytännöt maisemanhoidossa. Kuitenkin alueen asukkailla on yhtäläisiä intressejä elinympäristönsä suojeluun ja säilyttämiseen. Maisema nähdään vetovoimatekijänä, jota ei haluta menettää. Lisääntyvät maankäyttötarpeet kunnissa luovat tarpeen entistä moniulotteisemmalle suunnittelulle. Paikallisten tahojen osallistaminen suunnitteluprosesseihin aikaisessa vaiheessa ja monimuotoinen vuorovaikutus, niin toimijoiden, kansalaisten kuin viranomaisten välillä vähentää konfliktien muodostumista. Tutkimustiedon tehokkaampi hyödyntäminen ja valtiorajat ylittävä yhteistyö helpottaa päätöksentekoa ja luo yhteisiä linjoja maisemansuojelutyöhön. Yhteiset kokemukset, käytännöt ja tietotaidon jakaminen sekä laajemman maisemakokonaisuuden hahmottaminen parantaa eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden toteutumista. Työn jatkuvuuden varmistamiseksi Pohjois-Kalotin alueelle suunnitellaan perustettavaksi maisemayhteistyöryhmä, jonka tehtävä on maisemapolitiikan kehittäminen ja eteenpäin vieminen.

Northern Landscapes : ʻʻImplementation of the European Landscape Convention In the North Calotte Area Municipalitiesʼʼ - Conference in Inari, Finland 7-9.9.2011

The conference promoting the objectives of the international European Landscape Convention (ELC) was held on 7-9 September 2011 in Inari. The primary aim of the conference was to increase awareness of the ELC and the prospects and requirements it brings to practical planning work, especially at the municipal level. The conference speakers included top experts from Sweden, Norway, Finland, France, Holland and Catalonia. This report is a collection of articles written by the experts in the ELC conference. The report is available in five languages: Finnish, Swedish, Norwegian, Northern Sámi and English. The common characteristics of the North Calotte area, such as the magnificent riverside scenery and the beautiful fell landscapes formed by the Sámi culture and reindeer management are broadly reflected in the environment. Alongside the traditional forms of land use, many other livelihoods and forms of land use now need to be accommodated in the area. Tourism, energy production, mining industry and new infrastructure create new and manifold challenges to the authorities in charge of land use in these areas. Municipalities need information and support for versatile planning in the future, so that the unique and valuable characteristics of the North can be preserved. Landscape protection and management in the landscape areas is executed through areal and land use planning, mainly through town planning and the creation of landscape management plans. The municipalities in the North Calotte region have their own partly divergent methods and practices, based on the various land use processes are executed. The municipalities and inhabitants have a great interest in preserving and protecting their living environment and maintaining and increasing the appeal of the area. Landscape is viewed as one of the most significant appealing factors that cannot be lost. The increasing land use in municipalities, for example due to energy production, mining industry and increasing tourism, create a need for more multidimensional planning. The reconciliation of the wishes of different interest groups, and traditional and new livelihoods will not be easy. Conflict is inevitable. This will lead to a greater need to engage local bodies to the planning processes right from the start of the projects. Close cooperation between different administrative branches, operators, local bodies and landscape research promote the objectives of the convention. To ensure that the work continues, a landscape co-operation group is planned to be established in the North Calotte area. It´s main task is to promote and develop landscape policy in the area.

Landskapet i nord : ”Gjennomføring av Den europeiska Landskapskonvensjonen i kommunene på Nord-Kalotten” – Konferansen 7.-9. 9.2011, Enare, Finland

Kansainvälinen Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden saavuttamista edistävä konferenssi järjestettiin Inarissa 7.-9.9.2011. Konferenssissa käsiteltiin maisemasopimuksen tavoitteita, tarpeita ja mahdollisuuksia Pohjois-Kalotin alueella. Tähän raporttiin on koottu konferenssissa esiintyneiden asiantuntijoiden laatimat artikkelit aiheesta. Raportin toivotaan helpottavan alueiden käytön suunnittelijoita käytännön työssään ja rohkaisevan kuntia toteuttamaan tulevaisuuden suunnittelua Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden mukaisesti. Raportti on saatavissa viidellä eri kielellä: suomeksi, ruotsiksi, norjaksi, pohjoissaameksi ja englanniksi. Pohjois-Kalotin aluetta yhdistää yhteinen tunnusomainen maisema. Saamelaiskulttuurin sekä poronhoidon muovaamat tunturimaisemat ja upeat jokivarsimaisemat heijastuvat ympäristössä laaja-alaisesti. Alueen maisemalle haasteita tuovat sen moninaiset maankäyttömuodot ja elinkeinot, kuten matkailu, kaivosteollisuus ja energiantuotanto. Arvokkaiden maisemapiirteiden säilyttäminen vaatii erityistä tuntemusta ja tietämystä alueen kunnissa. Maisemansuojelua ja -hoitoa toteutetaan alueiden- ja maankäytön suunnittelun kautta, pääasiallisesti kaavoituksella ja maisemanhoitosuunnitelmilla. Pohjois-Kalotin alueen kunnissa on erilaiset osin toisistaan poikkeavat toimintatavat ja käytännöt maisemanhoidossa. Kuitenkin alueen asukkailla on yhtäläisiä intressejä elinympäristönsä suojeluun ja säilyttämiseen. Maisema nähdään vetovoimatekijänä, jota ei haluta menettää. Lisääntyvät maankäyttötarpeet kunnissa luovat tarpeen entistä moniulotteisemmalle suunnittelulle. Paikallisten tahojen osallistaminen suunnitteluprosesseihin aikaisessa vaiheessa ja monimuotoinen vuorovaikutus, niin toimijoiden, kansalaisten kuin viranomaisten välillä vähentää konfliktien muodostumista. Tutkimustiedon tehokkaampi hyödyntäminen ja valtiorajat ylittävä yhteistyö helpottaa päätöksentekoa ja luo yhteisiä linjoja maisemansuojelutyöhön. Yhteiset kokemukset, käytännöt ja tietotaidon jakaminen sekä laajemman maisemakokonaisuuden hahmottaminen parantaa eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden toteutumista. Työn jatkuvuuden varmistamiseksi Pohjois-Kalotin alueelle suunnitellaan perustettavaksi maisemayhteistyöryhmä, jonka tehtävä on maisemapolitiikan kehittäminen ja eteenpäin vieminen.

Davviduovdagat : ”Eurohpálaš duovddaoktasašsoahpamuša ollašuhttin Davvikalohta gielddain” Konfereansa čakčamánu 7.-9. beaivve 2011, Anár, Suopma

Kansainvälinen Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden saavuttamista edistävä konferenssi järjestettiin Inarissa 7.-9.9.2011. Konferenssissa käsiteltiin maisemasopimuksen tavoitteita, tarpeita ja mahdollisuuksia Pohjois-Kalotin alueella. Tähän raporttiin on koottu konferenssissa esiintyneiden asiantuntijoiden laatimat artikkelit aiheesta. Raportin toivotaan helpottavan alueiden käytön suunnittelijoita käytännön työssään ja rohkaisevan kuntia toteuttamaan tulevaisuuden suunnittelua Eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden mukaisesti. Raportti on saatavissa viidellä eri kielellä: suomeksi, ruotsiksi, norjaksi, pohjoissaameksi ja englanniksi. Pohjois-Kalotin aluetta yhdistää yhteinen tunnusomainen maisema. Saamelaiskulttuurin sekä poronhoidon muovaamat tunturimaisemat ja upeat jokivarsimaisemat heijastuvat ympäristössä laaja-alaisesti. Alueen maisemalle haasteita tuovat sen moninaiset maankäyttömuodot ja elinkeinot, kuten matkailu, kaivosteollisuus ja energiantuotanto. Arvokkaiden maisemapiirteiden säilyttäminen vaatii erityistä tuntemusta ja tietämystä alueen kunnissa. Maisemansuojelua ja -hoitoa toteutetaan alueiden- ja maankäytön suunnittelun kautta, pääasiallisesti kaavoituksella ja maisemanhoitosuunnitelmilla. Pohjois-Kalotin alueen kunnissa on erilaiset osin toisistaan poikkeavat toimintatavat ja käytännöt maisemanhoidossa. Kuitenkin alueen asukkailla on yhtäläisiä intressejä elinympäristönsä suojeluun ja säilyttämiseen. Maisema nähdään vetovoimatekijänä, jota ei haluta menettää. Lisääntyvät maankäyttötarpeet kunnissa luovat tarpeen entistä moniulotteisemmalle suunnittelulle. Paikallisten tahojen osallistaminen suunnitteluprosesseihin aikaisessa vaiheessa ja monimuotoinen vuorovaikutus, niin toimijoiden, kansalaisten kuin viranomaisten välillä vähentää konfliktien muodostumista. Tutkimustiedon tehokkaampi hyödyntäminen ja valtiorajat ylittävä yhteistyö helpottaa päätöksentekoa ja luo yhteisiä linjoja maisemansuojelutyöhön. Yhteiset kokemukset, käytännöt ja tietotaidon jakaminen sekä laajemman maisemakokonaisuuden hahmottaminen parantaa eurooppalaisen maisemayleissopimuksen tavoitteiden toteutumista. Työn jatkuvuuden varmistamiseksi Pohjois-Kalotin alueelle suunnitellaan perustettavaksi maisemayhteistyöryhmä, jonka tehtävä on maisemapolitiikan kehittäminen ja eteenpäin vieminen.

Nordliga landskap : "Tillämpning av den europeiska landskapskonventionen i kommunerna på Nordkalotten" - Konferensen 7.-9.9.2011, Enare, Finland

För att kunna nå de uppsatta målen för den europeiska landskapskonventionen anordnades en internationell europeisk konferens den 7–9 september 2011 i Enare. Konferensen var främst inriktad på att öka kunskapen om den europeiska landskapskonventionen och de möjligheter och behov den ger vad gäller det praktiska planeringsarbetet, särkilt på kommunnivå. Den här rapport är samlat artikel skrev av ledande expertes som var föreläsare i konferensen. Vi hoppas att den här rapport underlättar det praktiska arbetet för planerarna av de här områdena och inspirerar kommunerna att genomföra sina framtidsplaner enligt den europeiska landskapskonventionen. Publikationen finns tillgänglig på fem olika språk: finska, svenska, norska, nordsamiska och engelska. Naturen på Nordkalotten återspeglar på bred front de gemensamma karaktäristiska dragen, såsom de fantastiska älvlandskapen och de vackra fjälltrakterna formade av samekulturen och renskötseln. Turism, energiproduktion, gruvnäring och utbyggnad av infrastruktur leder till nya och mångfacetterade utmaningar för dem som är ansvariga för områdena. Kommunerna behöver kunskap och stöd för att kunna förverkliga de allt mer komplexa planerna i framtiden, så att de unika och värdefulla särdragen kan bevaras. Landskapsskyddet och -vården genomförs i landskapsområdena via områdesplanering och planering av markanvändning, i huvudsak genom planläggning och utarbetande av landskapsvårdsplaner. Kommunerna i Nordkalotten har egna, delvis olikartade metoder och praxis, på basis av vilka olika processer i anslutning till områdesanvändningen sköts. Kommunerna och kommuninvånarna har ett stort intresse att bevara och skydda den egna livsmiljön och att upprätthålla och öka områdets attraktionskraft. Landskapet ses ju i kommunerna som en av de viktigaste attraktionsfaktorerna som man inte vill förlora. Kommunernas ökade markanvändningsbehov med avseende på bland annat energiproduktionen, gruvindustrin och den växande turistnäringen skapar ett välgrundat behov av en planering med ännu fler dimensioner. Det är viktigt att lokala intressegrupper deltar i planeringen redan i början av processen. Mångsidigt samarbete mellan medborgare, aktörer och myndigheter kan minska eller hindra konflikter. En dialog mellan medborgare, organisationer och myndigheter har en stor inverkan på många projekts effekter på landskapet. Med hjälp av forskning får vi mer information om landskapen, deras betydelse och hur olika markanvändningsmetoder påverkar landskapen. Gemensamma erfarenheter och praktik, uppdelningen av kunnande (know-how) samt uppfattningen av bredare landkapshelheten dörbättrar tilsammans de möjligheterna att förverkliga målen som definierats i Europeiska landskapkonventionen.För att säkerställa att arbetet fortsätter upprättas en landskapssamarbetsgrupp på Nordkalottens område, som huvuduppgift är att utveckla landskapspolitiken och driva den framåt.

Puun ja turpeen seospolton vaikutus tuhkan hyötykäyttökohteisiin

Työn tavoitteena oli selvittää puun ja turpeen seospolton vaikutukset tuhkien hyötykäyttökohteiden valintaan laitoksella tehtävien koeajojen ja kustannus- sekä SWOT-analyysien avulla. Lisäksi tavoitteena oli selvittää lainsäädännön vaikutukset tuhkien hyötykäyttöön. Kustannusanalyysissä tarkasteltiin tuhkien hyödyntämisen nykytilan lisäksi rakeistuslaitosinvestointia ja selvitettiin eri hyötykäyttövaihtoehtojen etuja ja haittoja. Lainsäädäntö vaikuttaa oleellisesti tuhkien hyötykäyttöön. Hyötykäyttöä säädellään sekä kansallisella että EU-tasolta tulevalla lainsäädännöllä. Ympäristölainsäädännön ja etenkin jätelainsäädännön kokonaisuudistuksen myötä myös hyötykäyttöä koskevat lainsäädäntö uudistui. Energiantuotannon tuhkat tulivat jäteverolain piiriin ja lannoiteasetuksenuudistuksella pyrittiin helpottamaan tuhkien lannoitekäyttöä. Myös jäteluokittelu ja sen päättyminen tuhkien osalta vaikuttaa olennaisesti tuhkien käsittelymenetelmien ja hyödyntämisen kannattavuuteen. Jäteluokituksen päättyminen voi viedä tuhkat kemikaalilainsäädännön piiriin. Kustannus- ja SWOT-analyysissä selvitettiin tuhkien hyödyntämisen kannalta keskeiset kustannustekijät. Rakeistuslaitosinvestoinnissa huomioitiin erilaiset tuhkien käsittelymäärät ja niiden vaikutukset kustannuksiin ja investoinnin kannattavuuteen. SWOT-analyysin avulla selvitettiin hyödyntämisen vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuudet ja uhkatekijät. Polttoainesuhteella ei ollut poissulkevaa vaikutusta tuhkien hyötykäyttövalintaan. Lentotuhkat soveltuivat parhaiten lannoitehyötykäyttöön ja pohjatuhkat maarakennushyötykäyttöön. Rakeistuslaitosinvestointi olisi kannattava etenkin suuremmilla tuhkamäärillä.

Arinakattilalaitoksen polttoainekäytön tarkastelu

Tässä diplomityössä on tutustuttu Lahti Energia Oy:n Heinolan voimalaitoksen energiantuotantoon. Heinolan voimalaitos on vanha, mutta sen pääkattilana toimiva arinakattila on uusittu 2004. Voimalaitoksen toimintaa halutaan kehittää nykyaikaisemmaksi ja energiatehokkaammaksi. Voimalaitoksella on nykyään kolme asiakasta, joista uusin on liittynyt höyryverkkoon vuonna 2011. Työssä on tutkittu miten voimalaitoksen polttoaineiden käyttö muuttuu uuden asiakkaan myötä. Diplomityön teoriaosassa on keskitytty antamaan tietoa erilaisista polttoaineista sekä arinapolttamisesta polttotekniikkana. Työssä on laskettu voimalaitoksen asiakkaiden käyttämä energiavuositasolla, voimalaitoksen kattilahyötysuhde, prosessihyötysuhde ja niiden avulla laitoksen tarvitsema polttoaine-energia vuodessa. Laskelmat antavat hyvän yleisen kuvan voimalaitoksen käytöstä tällä hetkellä. Käyttöennusteen avulla voidaan arvioida myös laitoksen taloudellista tilaa polttoaineseoksen näkökulmasta.

Performance and scalability of isolated DC-DC converter topologies in low voltage, high current applications

Fuel cells are a promising alternative for clean and efficient energy production. A fuel cell is probably the most demanding of all distributed generation power sources. It resembles a solar cell in many ways, but sets strict limits to current ripple, common mode voltages and load variations. The typically low output voltage from the fuel cell stack needs to be boosted to a higher voltage level for grid interfacing. Due to the high electrical efficiency of the fuel cell, there is a need for high efficiency power converters, and in the case of low voltage, high current and galvanic isolation, the implementation of such converters is not a trivial task. This thesis presents galvanically isolated DC-DC converter topologies that have favorable characteristics for fuel cell usage and reviews the topologies from the viewpoint of electrical efficiency and cost efficiency. The focus is on evaluating the design issues when considering a single converter module having large current stresses. The dominating loss mechanism in low voltage, high current applications is conduction losses. In the case of MOSFETs, the conduction losses can be efficiently reduced by paralleling, but in the case of diodes, the effectiveness of paralleling depends strongly on the semiconductor material, diode parameters and output configuration. The transformer winding losses can be a major source of losses if the windings are not optimized according to the topology and the operating conditions. Transformer prototyping can be expensive and time consuming, and thus it is preferable to utilize various calculation methods during the design process in order to evaluate the performance of the transformer. This thesis reviews calculation methods for solid wire, litz wire and copper foil winding losses, and in order to evaluate the applicability of the methods, the calculations are compared against measurements and FEM simulations. By selecting a proper calculation method for each winding type, the winding losses can be predicted quite accurately before actually constructing the transformer. The transformer leakage inductance, the amount of which can also be calculated with reasonable accuracy, has a significant impact on the semiconductor switching losses. Therefore, the leakage inductance effects should also be taken into account when considering the overall efficiency of the converter. It is demonstrated in this thesis that although there are some distinctive differences in the loss distributions between the converter topologies, the differences in the overall efficiency can remain within a range of a few percentage points. However, the optimization effort required in order to achieve the high efficiencies is quite different in each topology. In the presence of practical constraints such as manufacturing complexity or cost, the question of topology selection can become crucial.

Uusiutuvan energian käytön edistäminen syöttötariffijärjestelmällä

Tässä opinnäytetyössä käsitellään syöttötariffeja, jotka ovat yksi valtion tukikeino uusiutuvalle energialle. Työn tarkoituksena on käsitellä uusiutuvien energialähteiden käytön edistämistä syöttötariffijärjestelmällä. Työssä esitellään lainsäädännön edellytykset kullekin tuotantomuodolle, jotta ne hyväksytään syöttötariffijärjestelmään. Lisäksi käsitellään syöttötariffien piirissä olevien eri tuotantomuotojen kohtaamia ongelmia. Työssä tutkitaan myös syöttötariffien vaikutusta sähkön hintaan tulevaisuudessa. Lopuksi esitellään lyhyesti muualla Euroopassa käytössä olevia tukimuotoja ja niiden määritys perusteita.

Tuulivoima; kehitys, investoinnit ja työllisyys Suomessa

Tuulivoimalla on pitkä historia. Tuulivoima soveltuu nykyajan energiantuotantoon. Suunniteltaessa ja rakennettaessa uusia tuulivoimaloita on tunnettava tuulisuuteen vaikuttavat tekijät samoin kuin tuulivoimalan sijoituspaikalla on tehtävä perusteelliset tuu-liolosuhdemittaukset. Nykyisellä sähkön hinnalla tuulivoimalat eivät ole täysin kilpailukykyisiä, joten niitä on tuettava. Tukimuotoja on monia. Suomessa pääasiallinen tukimuoto on syöttötariffi. Vallitseva politiikka on ratkaisevassa asemassa luotaessa tukijärjestelmiä tuulivoimalle. Suomessa tehtävät tuulivoimainvestoinnit ovat kasvussa. Tuulivoimaan liittyy niin hyviä kuin huonoja puolia. Huonot puolet ovat ratkaistavissa. Päästökaupan kannalta on tuulivoima yksi keino alentaa kasvihuonekaasuja ilmakehässä. Tuulivoiman osuuden kasvattaminen sähköntuotannossa luo työpaikkoja Suomeen ja luo vientimahdollisuuksia ulkomaille. Tuulivoimalla on valoisa tulevaisuus.