Paperitehtaan sähkötasehallinta ja sähkön kysyntäjousto energiakustannusten hallinnassa

Paperiteollisuus on energiaintensiivistä teollisuutta, jossa on tehty pitkään työtä tuotantoprosessien energiatehokkuuden parantamiseksi. Paperitehtaan energiakustannuksiin voidaan kuitenkin vaikuttaa myös sähkötaseen hallinnalla ja sähkön kysyntäjouston avulla. Tehtaan seuraavan vuorokauden sähkön kulutus pyritään ennustamaan mahdollisimman tarkasti, mutta esimerkiksi paperitehtaan häiriötilanteissa sähkötase poikkeaa ennustetusta. Tällöin sähkötasetta voidaan korjata ensisijaisesti sähkön jälkimarkkinoiden eli Elbas- kaupankäynnin avulla. Ellei tasetta saada korjattua sähkön jälkimarkkinoilla tase-ero korjataan tasesähköllä, jonka hinta muodostuu säätösähkömarkkinoilla. Tasesähkön hinta saattaa poiketa Elspot- markkinahinnasta voimakkaasti, jolloin tase-erosta joko hyödytään tai hävitään kustannusmielessä. Tämän työn tarkoituksena on selvittää sähkötasehallinnan parantamisen ja sähkön kysyntäjouston vaikutukset paperitehtaan energiakustannuksiin. Työssä tutkittiin tehtaan sähkö-tasehallinnan nykytilannetta ja selvitettiin tase-erojen kustannusvaikuttavuutta. Lisäksi työssä luotiin ajomalleja sähkön kysyntäjouston toteuttamiselle massatehtaan eri tuotantoprosesseille, sekä määritettiin rajahintoja seuraavan vuorokauden energiaennusteeseen. Onnistunut energiaennuste perustuu paperitehtaan käynnin tarkkoihin ja ajankohtaisiin lähtötietoihin. Sähkötaseen poikkeamiin voidaan puolestaan varautua paremmin, kun informaatio tehtaan prosessien alasajosta tulee voimalaitoksen tietoon mahdollisimman aikaisin. Sähkötaseen poikkeamien hallinta voidaan tehdä, joko Elbas- kaupan tai tasesähkön avulla. Ajankohdasta ja tasepoikkeaman volyymista riippuen täytyy tehdä valinta, kumpi vaihtoehdoista on kustannusmielessä kannattavampi. Paperitehtaan eri prosesseille luoduilla ajomalleilla saatiin esiin huomattava säästöpotentiaali. Ajomallien noudattaminen vaatii suunnitelmallista tuotannon hallintaa ja sähkön Elspot- hinnan käyttäytymisen säännöllistä seurantaa. Seuraavan vuorokauden rajahintatietojen määrittämisen pohjalta voidaan arvioida, millä Elspot- hinnalla sähkön myynti muuttuu paperin tuotantoa kannattavammaksi.

Kaakkois-Suomen työpaikkojen muutokset tuotantoaloittain : Onko työllisyyden rakennemuutos vain viime vuosien ilmiö?

Tuotannon ja työllisyyden rakennemuutoksista on viime vuosina alettu puhua aiempaa voimakkaammin, kun Suomen historiassa merkittävien toimialojen kokonaisia tuotantoyksiköitä on suljettu. Työllisyyden rakennemuutos ei ole kuitenkaan kokonaan uutta ja vain viime vuosina tapahtunutta. Muutoksia on ollut aiemminkin. Tässä raportissa selvitetään miten työllisten määrät ovat Kaakkois-Suomessa muuttuneet eri toimialoilla viime vuosikymmeninä. Tarkastelu lähtee osaksi vuodesta 1950, mutta päähuomio on ajanjakson 1975–2008 kehityksessä. Joitakin tarkasteluja ulotetaan vuoteen 2012 saakka, mutta enimmäkseen vuonna 2008 käynnistyneen talouden taantumavaiheen kehitys jätetään kuvaamatta, koska se muodostaa uuden, vielä päättymättömän kehitysvaiheen. Tarkastelussa keskitytään työllisiin ja työllisten määrien muutokseen. Tietolähteinä ovat lähinnä Tilastokeskuksen väestölaskentojen, väestö-, työssäkäynti- ja aluetilinpitotilastot. Selvitys on pääluonteeltaan kuvaileva. Merkittäviä selityksiä tapahtuneille muutoksille ei etsitä. Tietoja esitetään sekä koko Kaakkois-Suomen yhteislukuina että seutukunnittain ja väliin kunnittain. Kehitystä verrataan usein koko maan keskiarvolukuihin. Raportti osoittaa, että massa- ja paperiteollisuuden ohella Kaakkois-Suomessa on muitakin toimialoja, joiden tarjoamat työpaikat ovat jossakin historian vaiheessa supistuneet (tai kasvaneet) tuntuvasti. Tunnetuin ja koko maahan ulottunut muutos on tapahtunut maa¬taloudessa, jonka työpaikat ovat jatkuvasti vähentyneet. Teollisuuden historiassa nähdään muitakin vaiheita kuin massa- ja paperiteollisuuden viime aikojen tuotanto- ja työpaikkavähennykset. Esimerkiksi mekaaninen metsäteollisuus on ajan mittaan supistunut tuntuvasti. Elintarviketeollisuus on tarjonnut aiemmin runsaasti työpaikkoja, mutta on vuosien mittaan sekin supistunut. Enimmäkseen naisia työllistävä tekstiili- ja vaatetusteollisuus kasvoi 1980-luvulla nopeasti mm. Kouvolan seudulla, mutta alkoi pian siirtää tuotantoaan ulkomaille, ja ala työllistää nykyään vain murto-osan aiemmasta. Tässäkin kehityksessä on ollut äkillisen rakennemuutoksen piirteitä. Monet palvelualat ovat teollisuuden työpaikkojen vähetessä kyenneet puolestaan tarjoamaan lisää työpaikkoja. Nopeimmin ovat kasvaneet kiinteistö- ja liike-elämän palvelut. Osa palvelutyöpaikoistakin on muutoksessa kadonnut. Selvin esimerkki on rahoitus- ja vakuutustoiminta, joka on jo pitkään vähentänyt työvoimaansa.

Paperitehtaan toimitusketjun kustannus- ja pääoma-analyysi

Heikkenevä kysyntä sekä koveneva hintakilpailu erityisesti painopaperin markkinoilla on luonut paperinvalmistajalle haasteita kustannusten alentamisen sekä kannattavuuden parantamisen osalta. Sijaintinsa vuoksi yritys on halunnut erityisesti parantaa kustannustehokkuuttaan logistiikan osalta, minkä tueksi tämä diplomityö on tehty. Tutkimuksen tarkoituksena on analysoida paperitehtaan toimitusketjuja kustannusjohtamisen näkökulmasta. Tavoitteena on ollut arvioida kahden vaihtoehtoisen toimitusketjun, suoran ja välivarasto-toimituksen, vaikutusta syntyvien kustannusten, ketjuun sitoutuneen pääoman sekä asiakaskannattavuuden kautta. Tutkimus toteutettiin case-tutkimuksen kaltaisena soveltuvin osin, hyödyntämällä kvantitatiivisia menetelmiä. Projektia varten valittiin paperinvalmistajan painopaperin tuloslinjalta kymmenen kohdeasiakasta, joille vaihtoehtoisia toimitusketjuja voidaan soveltaa. Toimitusketjut rajattiin käsittämään valmiin tuotteen asiakastoimitukset ja niistä aiheutuvat kuluerät. Kustannus- ja pääoma-analyysin suunnittelussa hyödynnettiin toimitusketjuihin sekä kustannusjohtamiseen liittyvää teoreettista kirjallisuutta. Ensisijaisena viitekehyksenä kustannusten analysoinnissa sovellettiin toimintolaskentaa ja pääoman sitoutumisen arvioinnissa kiertoajan tunnuslukuja. Käsiteltävä informaatio kerättiin yrityksen sisäisistä raporteista sekä toiminnanohjausjärjestelmästä taulukkolaskentaohjelmaan, jossa laskelmat tehtiin. Tutkimuksen avaintuloksena kahdeksan case-asiakkaan kohdalla suora toimitus osoittautui kustannuksiltaan välivaraston kautta kulkevaa edullisemmaksi. Lisäksi havaittiin suoran toimituksen nopeuttavan teoriassa pääoman kiertoa toimitusketjussa lyhyemmän läpimenoajan ansiosta. Johtopäätöksenä kustannus- ja pääomahyötyjen vaikutuksen vuoksi suorien toimitusten hyödyntäminen on edullista soveltuvien asiakkaiden kohdalla. Tutkimuksessa kustannusinformaation kerääminen kokonaisvaltaisesti osoittautui haasteelliseksi, sillä kaikkien toimitusketjun kustannuserien tietoja ei ollut laajasti saatavilla. Toimeksiantajan näkökulmasta merkittävät kohteet jatkotutkimukselle ovat kustannusten oikeellisuuteen ja kohdistamiseen sekä asiakkaiden maksukäytäntöihin ja ehtoihin liittyvä seuranta.

Carbon sources for Power-to-Gas applications in the Finnish energy system

This thesis is done as a part of the NEOCARBON project. The aim of NEOCARBON project is to study a fully renewable energy system utilizing Power-to-Gas or Power-to-Liquid technology for energy storage. Power-to-Gas consists of two main operations: Hydrogen production via electrolysis and methane production via methanation. Methanation requires carbon dioxide and hydrogen as a raw material. This thesis studies the potential carbon dioxide sources within Finland. The different sources are ranked using the cost and energy penalty of the carbon capture, carbon biogenity and compatibility with Power-to-Gas. It can be concluded that in Finland there exists enough CO2 point sources to provide national PtG system with sufficient amounts of carbon. Pulp and paper industry is single largest producer of biogenic CO2 in Finland. It is possible to obtain single unit capable of grid balancing operations and energy transformations via Power-to-Gas and Gas-to-Power by coupling biogas plants with biomethanation and CHP units.

Prosessiteollisuuden sekoittimen elinkaariarviointi

Työn tavoitteena oli tehdä elinkaariarviointi (LCA) prosessiteollisuuden sekoittimelle Helmix HF-80 ja analysoida LCA-tulokset, vaikutus ilmaston lämpenemisen potentiaalin (GWP) suhteen, sekä tutkia GWP-vaikutuksen pienentämisen mahdollisuuksia. Tutkittavan sekoittimen mahdolliset käyttökohteet ovat sellu- ja paperiteollisuus, raskaiden jätenesteiden käsittely, sekä muut teollisuusalueet, joissa käytetään tämän tyyppisiä laitteita. Työssä on muun muassa käsitelty sekoitusprosessit, sekoituslaitteiden tyypit, niiden rakenteiden ominaisuudet, käyttötarkoitus, toimintaperiaatteet, sekä sellu- ja paperi-teollisuudessa käytettävien sekoittimien yleiskatsaus. Työssä on myös kuvattu elinkaariarviointi (LCA) -menetelmä ja sen käyttötarkoitus. Tärkeimmistä tuloksista voi mainita sen, että sekoittimen (ilman säiliötä, sähkömoottoria ja vaihteistoa) kokoelinkaaren ilmastonlämpenemisen potentiaali (GWP) on noin 750 000 kg CO2-Equiv. Sekoittimen tuotanto- ja kierrätysaikana syntyy vain 1200 kg CO2-Equiv. ja suurin osa 748 000 kg CO2-Equiv. johtuu sähköenergian kulutuksesta käytön aikana. Käyttöajan vaikutusta voisi pienentää arvoksi 0 kg CO2-Equiv. käyttämällä pelkästään uusiutuvaa energiaa. Jos tuotantoaikana käytetty energia myös korvataan uusiutuvalla energialla, niin GWP-arvo koko elinkaaren aikana laskee arvoon 1006 kg CO2eqv., mikä on vain 0,13 % saaduista tuloksista. Suurin osa tästä arvosta liittyy sekoittimen materiaalin, tässä tapauksessa ruostumattoman teräksen tuotantoon.

Life cycle management of TVO nuclear power plant

Tämä diplomityö tutkii eri elinkaarihallinnan menetelmiä ja vertaa niitä TVO:n menetelmiin. Lisäksi TVO:n prosessin ongelmakohdat tunnistetaan ja niihin esitetään ratkaisuja. Vertailukohteina toimii ydinvoimateollisuuden lisäksi vesivoima, fossiiliset voimalaitokset sekä paperiteollisuus. Sähkön hinnan jatkaessa laskuaan on elinkaariajattelusta tullut ajankohtaista myös ydinvoimayhtiöille. Ydinvoimalaitoksien pitkän suunnitellun käyttöiän ansiosta laitoksen elinkaaren aikana voi tapahtua useita asioita, jotka vaikuttavat laitoksen investointitarpeisiin. Turvallisen sähköntuotannon varmistamiseksi eri laitososia on joko muokattava tai uusittava. Elinkaariajatteluun kuuluu tehokas laitoksen kunnon valvonta, laitoksen ikääntymiseen vaikuttavien ilmiöiden tunnistaminen, sekä ikääntymistä hillitsevien toimenpiteiden pitkän tähtäimen suunnittelu. Hyvällä ennakkosuunnittelulla pyritään varmistamaan se, että laitoksella voidaan tuottaa sähköä koko sen jäljellä olevan käyttöiän aikana. Kun tarpeiden tunnistus ja suunnittelu tehdään hyvissä ajoin mahdollistetaan myös investointien optimointi. Paras hyöty pyritään saamaan ajoittamalla oikeat investoinnit oikeaan aikaan.