Vinohitsien staattinen lujuus ultralujilla teräksillä

Ultralujien terästen käyttö yleistyy laajasti erilaisissa rakenteissa. Nykyaikaiset standardit ylettävät vain 700 MPa:liin asti vaikka nykyään on saatavilla reilusti yli 1000 MPa:n lujuusluokkien rakenneteräksiä. Ultralujia teräksiä hitsattaessa muodostuu muutosvyöhykkeelle (HAZ) pehmeä vyöhyke, jossa lujuus voi laskea. Tämän työn tarkoituksena on selvittää voidaanko pehmeän vyöhykkeen aiheuttama alilujuus ohittaa hitsaamalla liitos kulmaan. Kokeellisessa osuudessa tehdään vetokoe kulmille 0°, 20°, 30°, 45° ja 60° käyttäen materiaalia S960 QC. Liitoksesta tehdään myös yksinkertaistettu teoreettinen vertailujännityksen malli. Tutkimuksesta rajoitettiin pois työn laajuuden takia FEM-laskenta ja väsymistarkastelu. Teoreettisella mallilla kestävyydeksi huonoimmaksi saadaan 30° kulmalla ja paras tulos saadaan lähestyessä 90° kulmaa. Koetulokset antoivat seuraavanlaiset tulokset verrattuna materiaalin teoreettiseen kapasiteettiin: 0° -1.7 %, 20° -3.8 %, 30° -6.4 %, 45° -6.6 % ja 60° +6.4 %. Paras kapasiteetti saatiin siis 60° kulmalla. Tutkimuksen tulosten perusteella ultralujilla teräksillä hitsaus tulisi suorittaa suurempaan kulmaan, esim. kokeessa käytetty 60°, jolloin liitoksesta ei tule kriittinen piste murtumalle. 45° ja pienemmillä kulmilla hitsistä tulee kriittinen ja etenkin 30° kulman hitsejä tulisi välttää. Tulosten perusteella kulman merkitys ei kuitenkaan ole suuri, alle 7 %

Helsingin seudun pääväylien toimivuuden tehostaminen

Tavoitteena on ollut selvittää Helsingin seudun pääväylien kapasiteetin riittävyys nykytilanteessa ja tulevaisuudessa, miten liikenteen ja kysynnän hallinnan keinoilla voidaan vaikuttaa kapasiteetin riittävyyteen ja mitkä ovat potentiaalisimmat keinot, missä lisäkaistojen tarve näyttää ilmeiseltä näistä keinoista ja joukkoliikenteen kehittämisestä huolimatta ja mitkä ajoneuvotyypit on tarkoituksenmukaista oikeuttaa lisäkaistojen käyttöön. Selvityksen tuloksena ehdotetaan lisäkaistojen rakentamista neljälle säteittäiselle pääväyläjaksolle vuoteen 2020 mennessä. Jaksot ovat kiireellisyysjärjestyksessä kt 51 (Länsiväylä) Piispansilta-Suomenoja (lännen suuntaan), vt 1 (Turunväylä) Tuomarila-Kehä II (molemmat suunnat), vt 3 (Hämeenlinnanväylä) Kaivoksela-Kannelmäki (molemmat suunnat) ja vt 4 (Lahdenväylä) Porvoonväylä- Kehä I (molemmat suunnat) + Porvoonväylän (vt 7) liittymäramppi Helsingin suuntaan. Lisäkaistojen yhteispituus on 12 km ja ne esitetään varattavaksi linja-autojen, kuorma-autojen ja pakettiautojen käyttöön ympärivuorokautisesti. Muilla, vuoteen 2035 ylikuormittuvaksi ennustetuilla pääväyläjaksoilla kapasiteetin riittävyys ehdotetaan varmistettavaksi ensisijaisesti liikenteen ja kysynnän hallinnan keinoin. Näitä ylikuormittuvaksi ennustettuja väyläjaksoja on yhteensä noin 70 ajoratakilometrin verran. Pääväylien liikenteen kasvua hillitään kehittämällä raideliikennettä ja liityntäpysäköintiä sekä liityntäpysäköinnin opastus- ja informaatiojärjestelmien avulla. Merkittävillä uusilla maankäytön kasvualueilla tieliikenteen kasvua hillitään kytkemällä maankäytön ja liikennejärjestelmän kehittäminen toisiinsa ja pyrkimällä liikennekysyntää vähentävään toiminnalliseen yhdyskuntarakenteeseen. Seudun pääväylille ehdotetaan vaihtuvia nopeusrajoituksia. Ruuhkatilanteissa nopeusrajoituksia lasketaan erityisesti liikenneturvallisuuden parantamiseksi, mutta rajoitusten alentaminen myös lieventää liikennevirran shokkiaaltoja ja parantaa siten kriittisesti kuormittuneen väylän välityskykyä. Ruuhkaliikenteen nopeuden alentuminen leikkaa myös tieliikennemelun huippuja. Ensimmäisiksi vaihtuvien nopeusrajoitusten toteutuskohteiksi esitetään Turunväylän (vt 1) ja Lahdenväylän (vt 4) ehdotettuja lisäkaistajaksoja. Vaihtuvaan nopeusrajoitusjärjestelmään ja liityntäpysäköinnin opastus- ja informaatiojärjestelmään ehdotetaan liitettäväksi myös ajoradan yläpuolisten varoitusmerkkien ja tekstiopasteiden yhdistelmiä, joiden avulla voidaan tiedottaa mm. liikenteen häiriöistä.

Uusiutuvan energian työllisyysvaikutukset

Uusiutuvan energian käyttöä Suomessa pyritään lisäämään niin, että sen osuus on 38 % energian kokonaiskulutuksesta vuonna 2020. Uusia investointeja kannustetaan tekemään erilaisten tukien avulla. Uusiutuvan energian käytön kasvu luo Suomeen työllisyyttä. Bioenergia-alalla erityisesti metsähakkeen käyttö on kasvanut. Metsähaketta käytetään energialaitosten lisäksi mm. pientalojen lämmittämiseen. Tätä varten perustetaan useamman kiinteistön lämmitykseen tarkoitettuja lämpöyrityksiä. Metsähakkeen käyttö työllistää eniten sen hankinta- ja kuljetusvaiheissa. Tuulivoiman kapasiteetiksi pyritään saavuttamaan 2500 MW vuoteen 2020 mennessä. Tällä hetkellä asennettu kapasiteetti on noin 500 MW. Tuulivoimalan rakentaminen työllistää monia henkilöitä niin suunnittelun, valmistuksen kuin asennuksenkin puolelta. Aurinkopaneeleita on Suomessa asennettu noin 10 MW sähköntuotantoon. Lisäksi auringon lämpöenergiaa hyödynnetään aurinkokeräimillä. Vaikka Suomessa auringon säteilyenergian on todettu olevan riittävän suuri aurinkosähkön tuottamiseen, on aurinkovoiman hyödyntäminen vasta alkutekijöissä Suomessa. Aurinkoenergia työllistää suunnittelun, valmistuksen ja asennuksen työntekijöitä.

Kartoitus kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvattamisesta / Kemira Chemicals Oy Joutseno

Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon kloori-alkalitehtaalla valmistetaan elektrolyysin avulla lipeää, suolahappoa, natriumhypokloriittia ja vetyä. Tämän työn tavoitteena on kartoittaa kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvatuksen yhteydessä esiin tulevat pullonkaulat, lähitulevaisuuden kunnossapitotarpeet sekä parhaat käytettävissä olevat teknologiavaihtoehdot kloori-alkalitehtaan osa-alueille, joihin tuotantokapasiteetin kasvatuspaineet kohdistuvat: elektrolyysi, lipeän haihdutus ja suolahappopolttimet. Pullonkaulojen kartoittaminen toteutettiin rakentamalla taulukkolaskentamalli kloori-alkalitehtaan prosesseista. Mallin avulla simuloitiin elektrolyysin kloorin tuotantoa, jota kasvatettiin asteittain 54 kt:sta/a aina 100 kt:iin/a asti ja tutkittiin prosessien käyttäytymistä. Tarkastelun pohjalta havaittiin, että kloorin tuotantoa kasvattaessa, tulee lisätä myös tuotantokapasiteettia suolahapon valmistukseen, elektrolyysiin, demineralisoidun veden valmistukseen ja lipeän haihdutuslaitokseen sekä suolahapon ja lipeän varastointikapasiteetteihin. Vaihtoehtoiset teknologiat määritettiin kirjallisuudesta ja laitetoimittajien esitteistä. Lähivuosien kunnossapitotarpeet kartoitettiin haastattelemalla tehtaan henkilökuntaa. Työstä eskaloitui useita jatkotutkimuskohteita, joita ovat bipolaari-teknologian soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, uusien HCl-polttimien esisuunnittelu, höyryn käytön tehostaminen nykyisessä lipeän haihdutuslaitoksessa sekä uusien haihdutusteknologioiden soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, höyry- ja jäähdytysverkostojen kartoitukset sekä demineralisoidun veden valmistuskapasiteetin kasvattaminen.

Reuse of electric vehicle battery in uninterruptible power supply

Tässä diplomityössä tarkasteltiin Nissan Leaf -sähköauton käytetyn litiumakun soveltuvuutta UPS-varavirtalaitteen energialähteeksi. Kun akku on heikentynyt niin ettei sen kapasiteetti enää ole riittävä autokäyttöön, sitä voidaan kuitenkin vielä hyödyntää muissa sovelluksissa, kuten UPS-laitteessa. Työ sai alkunsa osana GreenDataNet-projektia, jossa pyritään kehittämään datakeskuksiin ympäristöä vähemmän kuormittavia ratkaisuja käyttämällä uusiutuvia energialähteitä, akkujen uusiokäytöllä, sekä energianhallinnan optimoinnilla. Työssä käytiin läpi akun ja sen ohjausjärjestelmän ominaisuuksia, kerrottiin UPS:in ohjelmistoon tehdyistä muutoksista sekä esitettiin testitulokset. Lopputuloksena todettiin akun sopivan muuten hyvin UPS-käyttöön, mutta vaadittu päivittäinen kennojännitteiden tasaus ja sen aiheuttama katkos energian saatavuuteen heikentää UPSin käyttövarmuutta kuorman suojauksessa. Lopussa esitettiin muutamia ehdotuksia tämän ongelman korjaamiseksi.

Elintarvikkeiden antioksidantit sekä antosyaniinien rakenteen vaikutus antioksidanttikapasiteettiin eri mittausmenetelmiä käyttäen

Kirjallisessa osassa tarkastellaan eri antioksidantteja ja niiden toimintamekanismeja, sekä luonnollisten kasviuutteiden mahdollisia käyttökohteita elintarviketeollisuudessa. Lisäksi perehdytään tarkemmin miten eri antosyaniinien rakenne vaikuttaa niiden antioksidanttikapasiteettiin neljällä eri mittausmenetelmällä. Valitut menetelmät ovat DPPH (Radical Scavenging Capacity Assay), ORAC (Oxygen radical absorbance capacity), TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) ja FRAP (The ferric reducing antioxidant power). Luonnollisiin antioksidantteihin kuuluvat C-, E-, ja A-vitamiinit, tietyt mineraalit ja esimerkiksi marjojen sisältämät polyfenoliset yhdisteet. Yleisimpiin synteettisiin antioksidantteihin kuuluvat butyylihydroksianisoli, butyylihydroksitolueeni, tertiäärinen butyylihydrokinoni ja propyyligallaatti. Antosyaniinien rakenteella, erityisesti B-renkaan hydroksyyliryhmillä, on suuri vaikutus antosyaniinien antioksidanttikapasiteettiin. Delfinidiini on yksi yleisimmistä antosyanidiineista ja sen B-renkaassa esiintyy kolme hydroksyyliryhmää. Hydroksyyliryhmiensä ansioista sillä on korkein kapasiteetti DPPH-, FRAP- ja TEAC-menetelmillä mitattuna, mutta kirjallisuuden perusteella ORAC-menetelmällä näin ei ole. Antosyanidiineihin sitoutuva sokeri vaikuttaa kapasiteettiin joko positiivisesti tai negatiivisesti. Sokeriyksiköiden lisääntyminen rakenteessa puolestaan alentaa kapasiteettia kaikilla mittausmenetelmillä. Kokeellisessa osassa tutkittiin eri menetelmillä uutettujen kasvi-, marja-, ja mausteuutteiden antioksidanttikapasiteettia muunneltua TRAP-menetelmää käyttäen (Total Radical-Trapping Antioxidant Parameter). Muunnellulle TRAP-menetelmälle optimoitiin sopivat Trolox-standardilaimennokset, mittausparametrit ja suoritustapa. Korkeimmat antioksidanttikapasiteetit määritettiin mustaherukan marjalle ja lehdelle, männyn petulle, puolukan lehdelle ja mausteneilikan kukalle. Näiden uutteiden korkeat antioksidanttikapasiteetit johtuvat niiden korkeista polyfenolipitoisuuksista, joiden on todettu aikaisemmissakin tutkimuksissa olevan yhteydessä korkeampiin antioksidanttikapasiteetteihin. Mausteneilikan kukalla oli ylivoimaisesti korkein antioksidanttikapasiteetti, jopa 20–100 kertaa korkeampi kuin muilla näytteillä. Mausteneilikan kukka sisältää paljon eugenolia ja fenolisia yhdisteitä. Eugenolin on todettu olevan jopa viisi kertaa aktiivisempi antioksidantti kuin α-tokoferoli. Monille muillekin marjoille, lehdille ja mausteille mitattiin korkeat antioksidanttikapasiteetit.

Ensihoitopalvelun kysynnän ja kapasiteetin hallinta ennakoitavissa palvelutarpeen muutoksissa

Ensihoidossa kysynnän ja kapasiteetin hallinta on toiminnan kriittinen tekijä. Potilaiden hoidontarve asettaa ensihoitopalvelulle varsin tiukat ajalliset ja laadulliset suorituskykyvaatimukset, joista poikkeaminen vaikuttaa suoraan hoidon tuloksiin. Tässä työssä tarkasteltiin ensihoitopalvelun kysynnän ja kapasiteetin hallintaa ennakoitavissa palvelutarpeen muutoksissa. Työn tavoitteena oli kehittää kohdeorganisaation ensihoitopalveluun toimintamalli, jonka avulla se voi nykyistä paremmin tunnistaa normaalista poikkeavat palvelutarpeen muutokset, arvioida niiden vaikutukset ja tarpeet sekä suunnitella ja toteuttaa toiminnan turvallisesti ja tehokkaasti. Työ tehtiin laadullisena toimintatutkimuksena. Empirian osalta työssä perehdyttiin ensihoidon palvelutuotannon vaatimuksiin sekä kohdeorganisaation toimintaan, tarpeisiin ja menetelmiin. Teoriassa tukeuduttiin pääasiassa palvelun kysynnän ja kapasiteetin hallinnan teoriaan. Toimintamallin kehittämisessä hyödynnettiin kohdeorganisaation kokemusta ja asiantuntemusta ratkaisumallien arvioinnissa. Työn tuloksena määriteltiin toimintamalli, jonka avulla kohdeorganisaatio voi systemaattisesti tunnistaa ja analysoida normaalivaihtelusta poikkeavia palvelutarpeen muutoksia, määritellä kysynnän ja kapasiteetin, suunnitella ja toteuttaa toiminnan sekä arvioida ja kehittää menettelyä systemaattisesti.

Cascade hydropower capacity increase profitability analysis with optimisation modelling

The electricity market and climate are both undergoing a change. The changes impact hydropower and provoke an interest for hydropower capacity increases. In this thesis a new methodology was developed utilising short-term hydropower optimisation and planning software for better capacity increase profitability analysis accuracy. In the methodology income increases are calculated in month long periods while varying average discharge and electricity price volatility. The monthly incomes are used for constructing year scenarios, and from different types of year scenarios a long-term profitability analysis can be made. Average price development is included utilising a multiplier. The method was applied on Oulujoki hydropower plants. It was found that the capacity additions that were analysed for Oulujoki were not profitable. However, the methodology was found versatile and useful. The result showed that short periods of peaking prices play major role in the profitability of capacity increases. Adding more discharge capacity to hydropower plants that initially bypassed water more often showed the best improvements both in income and power generation profile flexibility.