Älykkäät sähköverkot

Tässä diplomityössä esitellään älykkäiden sähköverkkojen ominaisuuksia. Tavoitteena on selvittää, millaisia hyötyjä sähköverkkojen uudistamisella voidaan saavuttaa. Lisäksi työssä selvitetään syitä, jotka ovat ajaneet sähköverkkojen uudistamiseen. Älykäs sähkönmittaus on tärkeä osa älykkäitä sähköverkkoja, ja työssä on esitelty älykkäiden sähkömittareiden tilannetta eri maissa. Diplomityö selvittää myös hajautetun pientuotannon roolia sähköntuotannossa. Työn loppupuolella on esitelty muutama smart grid -projekti Euroopasta. Projektit valittiin Euroopasta, koska smart grids on oleellinen tekijä Euroopan komission 20/20/20 -tavoitteessa. Molemmat projektit kulminoituvat täysin älykkään sähkönmittauksen liittämiseen osaksi kuluttajien sähkönmittausta. Esimerkkien avulla nähdään, millaisella aikataululla älykkäitä sähköverkkoja saadaan aikaan ja kuinka suuria verkostokokonaisuuksia tulevaisuuden sähköverkot ovat.

Kaupunkialueella toimivan sähkönjakeluverkkoyhtiön siirtohinnoittelun kehittäminen

Sähkönjakeluverkkoyhtiöllä on sähkön siirtopalveluun alueellinen monopoli. Siirtohinnoittelun reunaehdot tulevat sähkömarkkinalaista ja hintojen kohtuullisuutta valvoo ja sääntelee Energiamarkkinavirasto. Tässä työssä selvitetään Turku Energia Sähköverkot Oy:lle kustannusvastaavat aiheuttamisperiaatteen mukaiset siirtohinnat. Samalla muodostetaan yleis-, yö- ja kausituotteiden perusmaksuihin asiakkaan liittymispisteen pääsulakkeen kokoon perustuva porrastus. Sulakeporrastuksen käyttöönotolla pystytään kehittämään siirtohinnoittelun kustannusvastaavuutta ja noudattamaan aiheuttamisperiaatteen mukaista hinnoittelupolitiikkaa entistä paremmin. Työssä tutkitaan siirtohinnoittelun kehitysnäkymiä myös pidemmällä tähtäimellä. Älykkäiden sähköverkkojen kehittyminen ja erityisesti etäluettavien mittareiden käyttöönotto tulevat luomaan kehitysmahdollisuuksia siirtohinnoitteluun tulevaisuudessa. Laitteista saatavia tarkkoja sähkönkulutus- ja tehotietoja voidaan käyttää kustannusvastaavuuslaskennan taustalla. Jotta verkon käyttö olisi sen mitoitukseen nähden mahdollisimman tehokasta, tulisi kuorman jakautua mahdollisimman tasaisesti ajan suhteen. Verkossa esiintyviä kulutushuippuja pystytään tulevaisuudessa mahdollisesti tasoittamaan esimerkiksi kuorman ohjauksen avulla, jonka tehokeinona voidaan käyttää siirtohinnoittelua. Siirtohinnoilla voidaan mahdollisesti vaikuttaa myös esimerkiksi kulutuksen ja tuotannon ajoittamiseen sekä kannusta asiakkaita loistehon kompensointiin. Siirtotuotteiden täytyy myös kehittyä asiakkaiden tarpeiden kehittymisen rinnalla ja esimerkiksi sähkön laadun tuotteistaminen voi olla eräs keino vastaamaan tiukentuneisiin vaatimuksiin.

Tuulivoiman verkkomääräykset Euroopassa ja Yhdysvalloissa sekä niiden kehittyminen tulevaisuudessa älykkäiden sähköverkkojen kannalta

Tuulivoimatekniikan nopea kehitys on lisännyt tuulivoimakapasiteetin määrää sähköverkoissa. Eri maiden siirtoverkko-operaattorit ovatkin julkaisseet tuulivoimaloille omat verkkomääräyksensä. Työssä tutkitaan tuulivoimaloiden tekniikkaa, eri maiden verkko-operaattoreiden asettamia verkkomääräyksiä tuulivoimalle sekä arvioidaan näiden kehitystä tulevaisuudessa. Tutkittaviksi alueiksi on valittu maita, joiden siirtoverkot ovat rakenteeltaan erilaisia ja joissa tuulivoimaloille asetetut vaatimukset sekä asennetun tuulivoimakapasiteetin määrät vaihtelevat. Verkkomääräyksiä käsitellessä on keskitytty vain tärkeimpiin teknisiin vaatimuksiin. Eri verkkomääräykset eroavat toisistaan rakenteeltaan sekä vaatimuksiltaan ja ne ovat tiukentuneet tuulivoiman osuuden kasvaessa kokonaisenergiantuotannosta. Tämä on vaikeuttanut sähköverkoissa toimivien osapuolien operointia. Verkkomääräyksien harmonisoinnille ja kehittämiselle onkin tarvetta verkon kaikkien osapuolien toimintaedellytyksien parantamiseksi. Tuulivoimaloiden sisältämän tehoelektroniikan ja älykkäiden sähköverkkojen kehityksen myötä voidaan tuulivoimalla saavuttaa myös monia etuja esimerkiksi muihin tuotantotapoihin verrattuna.

Diffusion of Smart Meters in Central East Europe

The present study deals with innovation diffusion as the central component of innovation process and takes smart meters as a concrete example from the electric power industry. Smart meters are seen as key enablers of the industry-wide shift towards smart grids and are recognized by the European Union as means of reaching its environmental and energy goals. However, the spread of smart meters through the market, especially in Central East Europe (CEE), is not corresponding to the expectations and identified benefits. The current work synthesizes available data for the under-researched geographical region of CEE and clarifies the process of smart meter diffusion and drivers behind it. In addition to innovation theories the methods applied are rate of adoption and thematic analysis. The results prove the large gap between optimal and actual diffusion as well as the lagging position of CEE in comparison to the EU’s market leaders. The smart metering market is driven from bottom-up and the majority of CEE countries have already carried out or started the initial activities. Therefore, in coming years more intensive smart meters deployment will be seen.

Hajautetun tuotannon verkkoonliittäminen - verkkokoodit ja käytännön toimet

Euroopan unionin asettamat uusiutuvan energian lisäämistavoitteet ovat kasvattaneet hajautetun tuotannon määrää Euroopassa. Eri hajautetun tuotannon verkkokoodit asettavat tuotantolaitoksille omat vaatimuksensa, mikä vaikeuttaa eri toimijoita, joten yhtenäiselle verkkokoodille on tarvetta. ENTSO-E onkin luomassa tällä hetkellä Euroopan unionille yhtenäisiä pilottiverkkokoodeja, joiden tarkoitus on myöhemmin kattaa kaikkia tuotantolaitoksia koko Euroopassa. Tämän vuoksi ENTSO-E:n verkkokoodien vaatimuksia on syytä tutkia. Tässä diplomityössä tarkastellaan hajautetun tuotannon nykyisiä ja ENTSO-E:n kehitteillä olevia verkkokoodeja. Työssä tutkitaan myös älykkäiden verkkojen ja verkkokoodien kehitystä. Verkkokoodien vertailuja suoritetaan pohjoismaisesta näkökulmasta, mutta vertailuun on otettu myös muita Euroopan maita. Tarkastelu painottuu siirto- ja jakeluverkkokoodien osalta tuulivoimalle asetettaviin vaatimuksiin. Mikrotuotannon verkkokoodien ja käytännön toimien tarkastelu keskittyy invertterin kautta verkkoonliitettäviin tuotantolaitoksiin, joissa aurinkotuotanto on merkittävin tuotantomuoto.

Role of Capabilities in Purchasing and Supply Management Performance

The objective of this thesis was to study the role of capabilities in purchasing and supply management. For the pre-understanding of the research topic, purchasing and supply management development and the multidimensional, unstructured and complex nature of purchasing and supply management performance was studied in literature review. In addition, a capability-based purchasing and supply management performance framework were researched and structured for the empirical research. Due to the unstructured nature of the research topic, the empirical research is three-pronged in this study including three different research methods: the Delphi method, semi-structured interview, and case research. As a result, the purchasing and supply management capability assessment tool was structured to measure current level of capabilities and impact of capabilities on purchasing and supply management performance. The final results indicate that capabilities are enablers of purchasing and supply management performance, and therefore critical to purchasing and supply performance.

Digital surface area assessment of broiler chickens

Surface area (SA) of poultry is an important parameter for heat and mass transfer calculations. Optical approaches, such as the moiré technique (MT), are non-destructive, result in accuracy and speed gains, and preserve the object integrity. The objective of this research was to develop and validate a new protocol for estimating the surface area (SA) of broiler chickens based on the MT. Sixty-six Ross breed broiler chickens (twenty-seven male, thirty-nine female, ages spanning all growth phases) were used in this study. The dimensions (length, width and height) and body mass of randomly selected broiler chickens were evaluated in the laboratory. Chickens were illuminated by a light source, and grids were projected onto the chickens to allow their shape to be determined and recorded. Next, the skin and feathers of the chickens were removed to allow SA to be determined by conventional means. These measurements were then used for calibration and validation. The MT for image analysis was a reliable means of evaluating the three-dimensional shape and SA of broiler chickens. This technique, which is neither invasive nor destructive, is a good alternative to the conventional destructive methods.

Water storage in wetted strips under irrigated coffee trees with different criteria of irrigation management

The increasing demand for water resources accentuates the need to reduce water waste through a more appropriate irrigation management. In the particular case of irrigated coffee planting, which in recent years presented growth with the predominance of drip irrigation, the improvement of drip irrigation management techniques is a necessity. The proper management of drip irrigation depends on the knowledge of the spatial pattern of soil moisture distribution inside the wetted strip formed under the irrigation lines. In this study, grids of 24 tensiometers were used to determine the water storage within the wetted strip formed under drippers, with a 3.78 L h-1 discharge, evenly spaced by 0.4 m, subjected to two different management criteria (fixed irrigation interval and 60 kPa tension). Estimates of storage based on a one-dimensional analysis, that only considers depth variations, were compared with two-dimensional estimates. The results indicate that for high-frequency irrigation the one-dimensional analysis is not appropriate. However, under less frequent irrigation, the two-dimensional analysis is dispensable, being the one-dimensional sufficient for calculating the water volume stored in the wetted strip.

Soybean yield maps using regular and optimized sample with different configurations by simulated annealing

ABSTRACT This study aimed to compare thematic maps of soybean yield for different sampling grids, using geostatistical methods (semivariance function and kriging). The analysis was performed with soybean yield data in t ha-1 in a commercial area with regular grids with distances between points of 25x25 m, 50x50 m, 75x75 m, 100x100 m, with 549, 188, 66 and 44 sampling points respectively; and data obtained by yield monitors. Optimized sampling schemes were also generated with the algorithm called Simulated Annealing, using maximization of the overall accuracy measure as a criterion for optimization. The results showed that sample size and sample density influenced the description of the spatial distribution of soybean yield. When the sample size was increased, there was an increased efficiency of thematic maps used to describe the spatial variability of soybean yield (higher values of accuracy indices and lower values for the sum of squared estimation error). In addition, more accurate maps were obtained, especially considering the optimized sample configurations with 188 and 549 sample points.

Sähköntuotannon pienjänniteverkkoon liittäminen - määräykset ja sähköturvallisuus

Älykkäiden sähköverkkojen (Smart Grid) avulla pyritään vastaamaan sähkönkäytön tehostamisvaatimuksiin. Pientuotanto on yksi tärkeimmistä älykkäiden sähköverkkojen osatekijöistä. Suomessa yksityishenkilöiden innostus omaan sähköntuotantoon ei ole vielä virinnyt, monista eri tekijöistä johtuen. Tulevaisuuden sähköverkoissa pientuotannon rooli on kuitenkin merkittävä. Diplomityössä tarkastellaan pientuotannon yleistymisen edellytyksiä ja tuotannon pienjänniteverkkoon liittämistä. Pientuotannon potentiaalia tarkastellaan eri tuotantomuotojen ja niiden kannattavuuden näkökulmasta. Työn tärkein osuus keskittyy verkkoonliittämismääräyksiin ja sähköturvallisuuteen. Pienjänniteverkkoon liitetty tuotantolaitos on uusi syöttöpiste verkossa ja aiheuttaa esimerkiksi suojaushaasteita. Lisäksi aihepiiri on vielä uusi ja toimintamenetelmät ovat osin vaillinaisia. Työssä esitetään tärkeimmät haasteet, pohditaan niiden merkittävyyttä ja käydään läpi ratkaisuvaihtoehtoja. Selviä teknisiä esteitä pientuotannon yleistymiselle ei Suomessa ole.

Development of a measuring-control system for energy monitoring in low power

In this thesis a control system for an intelligent low voltage energy grid is presented, focusing on the control system created by using a multi-agent approach which makes it versatile and easy to expand according to the future needs. The control system is capable of forecasting the future energy consumption and decisions making on its own without human interaction when countering problems. The control system is a part of the St. Petersburg State Polytechnic University’s smart grid project that aims to create a smart grid for the university’s own use. The concept of the smart grid is interesting also for the consumers as it brings new possibilities to control own energy consumption and to save money. Smart grids makes it possible to monitor the energy consumption in real-time and to change own habits to save money. The intelligent grid also brings possibilities to integrate the renewable energy sources to the global or the local energy production much better than the current systems. Consumers can also sell their extra power to the global grid if they want.

Success factors of commercial open source software projects

Open source and open source software development have been interesting phenomena during the past decade. Traditional business models do not apply with open source, where the actual product is free. However, it is possible to make business with open source, even successfully, but the question is: how? The aim of this study is to find the key factors of successfully making business out of commercial open source software development. The task is achieved by finding the factors that influence open source projects, finding the relation between those factors, and find out why some factors explain the success more than others. The literature review concentrates first on background of open innovation, open source and open source software. Then business models, critical success factors and success measures are examined. Based on existing literature a framework was created. The framework contains categorized success factors that influence software projects in general as well as open source software projects. The main categories of success factors in software business are divided into community management, technology management, project management and market management. In order to find out which of the factors based on the existing literature are the most critical, empirical research was done by conducting unstructured personal interviews. The main finding based on the interviews is that the critical success factors in open source software business do not differ from those in traditional software business or in fact from those in any other business. Some factors in the framework came out in the interviews that can be considered as key factors: establishing and communicating hierarchy (community management), localization (technology management), good license know-how and IPR management (project management), and effective market management (market management). The critical success factors according to the interviewees are not listed in the framework: low price, good product and good business model development.

Key performance indicators for successful metadata governance

Metadata in increasing levels of sophistication has been the most powerful concept used in management of unstructured information ever since the first librarian used the Dewey decimal system for library classifications. It remains to be seen, however, what the best approach is to implementing metadata to manage huge volumes of unstructured information in a large organization. Also, once implemented, how is it possible to track whether it is adding value to the company, and whether the implementation has been successful? Existing literature on metadata seems to either focus too much on technical and quality aspects or describe issues with respect to adoption for general information management initiatives. This research therefore, strives to contribute to these gaps: to give a consolidated framework for striving to understand the value added by implementing metadata. The basic methodology used is that of case study, which incorporates aspects of design science, surveys, and interviews in order to provide a holistic approach to quantitative and qualitative analysis of the case. The research identifies the various approaches to implementing metadata, particularly studying the one followed by the unit of analysis of case study, a large company in the Oil and Gas Sector. Of the three approaches identified, the selected company already follows an approach that appears to be superior. The researcher further explores its shortcomings, and proposes a slightly modified approach that can handle them. The research categorically and thoroughly (in context) identifies the top effectiveness criteria, and corresponding key performance indicators(KPIs) that can be measured to understand the level of advancement of the metadata management initiative in the company. In an effort to contrast and have a basis of comparison for the findings, the research also includes views from information managers dealing with core structured data stored in ERPs and other databases. In addition, the results include the basic criteria that can be used to evaluate metrics, in order to classify a metric as a KPI.

The challenges and success factors of commercializing cleaner technologies

Cleaner technologies include products, services, technologies, processes and systems that in use create less environmental hazard than the existing alternatives. Rapidly growing cleantech sector possesses an essential competitive advantage in the future. However, no profound research has been conducted on the characteristics of cleaner technologies and their effect on the commercialization process. This thesis aims at synthesizing scattered information and creating a basis for accelerating cleaner technology commercialization in Finnish context. Two research questions are defined: 1. What are the key challenges and success factors in the commercialization of cleaner technologies based on the existing literature? 2. What kind of lessons can be learned from the Finnish success stories of cleantech commercialization? The research was conducted as a literature review and supported with three case interviews. The results suggest that literature-based challenges are mostly related to, for example, difficulty in gathering customer information, unrealistic customer expectations, lack of resources, networks and proper success indicators, legislation, and unstructured strategy planning stemming from company culture. Handling the barriers require, above all, open communication from all stakeholders, management commitment and accurate goal setting, government-driven funding and incentives, and cooperation with educational facilities. Finnish success cases emphasize especially customer attention: listening to customers and receiving feedback from them during the whole commercialization process to correct the errors early and save resources, visionary in fulfilling customer needs, ability to question company’s own business performance, not being afraid of making mistakes but learning from them, and continuously observing and evaluating the commercialization process.

Improving the inventory management and valuation process, Case: The Switch Drive Systems

The goal of this study is to create a new inventory valuation process for The Switch Drive Systems and to improve its inventory management practices. In the matter of inventories the main problems in the case company are that it doesn’t have consistent valuation methods throughout the company and that information received in ERP system isn’t trustful. The research is qualitative case study. The empirical data is gathered through observing and unstructured interviews. The research shows that material flow process and the inventory valuation must be divided and handled separately but they should interact with each other. The result is a new inventory valuation process which takes many factors of material process under the consideration in order to receive reliable value for inventories.