Kuljettajien työn turvallisuus ja sen kehittäminen energia-alan kuljetustoiminnoissa

Työ kuuluu osana työn ja työliikenteen turvallisuuden kehittämishankkeeseen tavarankuljetusalalla. Hankkeen tavoitteena on selvittää kuorma-autonkuljettajan työpaikkatapaturmatilanteet ja tapaturmavaarat muun tutkimuksen pohjaksi. Diplomityössä kiinnitetään huomio tutkimushanketta tarkemmin energia-alan kuljetusten turvallisuustekijöihin. Diplomityön ja koko työn ja työliikenteen turvallisuuden kehittämishankkeen lähtökohtana on kuljettajan työnkuvan ongelmallisuus ja laajeneminen. Kuljettajien työ on tiukasti aikataulutettua ja työolot usein varsin vaihtelevia. Kuljettajien työ on yksintyöskentelyä vierailla paikoilla ja usein yötyötä. Työmääräykset kuljettajille tulevat lyhyellä varoitusajalla. Kuljettajien työturvallisuutta selvitettiin kirjallisuustutkimuksella, kenttätyöllä, kyselytutkimuksella kuljetusyrityksille sekä tilastoja tarkastelemalla.

Paperinvalmistusprosessiin tulevien energia- ja vesivirtojen määrittäminen

Nykyaikaisessa massa- ja paperiteollisuudessa energiankulutus ja ympäristövaikutukset ovat esillä paperitehdashankkeen alusta lähtien. Tehtaat tarvitsevat suunnitteluvaiheessa energian- ja tuorevedenkulutuslukuja tuotantokustannusten arviointiin ja tehdasjärjestelmien mitoitukseen sekä ympäristölupien hakemiseen. Energiansäästäminen ja ympäristökuormituksen pienentäminen ovat kuitenkin usein toisilleen vastakkaisia tavoitteita: ympäristönsuojelu lisää energiankulutusta mm. päästöjenpuhdistuslaitteiden ja tuotantohyödykkeiden suuremman tehtaan sisäisen kierrätyksen mahdollistavien laitteiden energiankulutuksen takia. Laitetoimittaja pyrkii ilmoittamaan asiakkaalle sitovassa tarjouksessa kulutusarvot tarjouslaajuuden rajoissa mitoitustuotannolla tuotettua paperitonnia kohden. Oikein ja realistisesti määritetyt kulutusarvot ovat laitetoimittajan kilpailukykyä parantava tekijä. Tässä diplomityössä tarkastellaan perusteita paperinvalmistuslinjan tarjousvaiheessa tiedossaolevilla parametreilla tehtävää paperinvalmistuslinjan energian- ja vedenkulutusarvojen määrittämistä varten. Tarjousvaiheessa tiedetään asiakkaan tuotantotavoite sekä tuotettavan paperin laji ja laatu. Näiden tietojen perusteella tarjoussuunnittelussa valitaan koneen rakenne eli konsepti sekä mitoitusnopeus ja leveys, joilla pystytään täyttämään asiakkaan tuotantotavoitteet. Tässä diplomityössä on tarkasteltu sellaisia paperinvalmistusprosessissa kuluvia aine- ja energia-virtoja, joita tarvitaan lopputuotteen aikaansaamiseksi, mutta jotka eivät jää lopputuotteeseen. Näitä ovat vesi, sähkö, höyry, kaasu, paineilma sekä alipaineinen ilma. Tarkastelu on kohdistettu paperinvalmistusprosessiin tuleviin energia- ja vesivirtoihin. Prosessista poistuvat sekä prosessissa kiertävät energia- ja vesivirrat on huomioitu vain tulosuureiden laskemiseen vaikuttavilta osin. Työssä selvitetty paperikonelinjan stationäärin tuotantotilanteen keskimääräisiä energian- ja vedenkulutuksia ja tehoarvoja eri paperilajeilla ja laitetyypeillä. Diplomityön aikana on mahdollisuuksien mukaan käytetty hyväksi olemassa olevia mitoitus- ja simulointiohjelmia.

Local thermodynamics and the generalized Gibbs-Duhem equation in systems with long-range interactions

The local thermodynamics of a system with long-range interactions in d dimensions is studied using the mean-field approximation. Long-range interactions are introduced through pair interaction potentials that decay as a power law in the interparticle distance. We compute the local entropy, Helmholtz free energy, and grand potential per particle in the microcanonical, canonical, and grand canonical ensembles, respectively. From the local entropy per particle we obtain the local equation of state of the system by using the condition of local thermodynamic equilibrium. This local equation of state has the form of the ideal gas equation of state, but with the density depending on the potential characterizing long-range interactions. By volume integration of the relation between the different thermodynamic potentials at the local level, we find the corresponding equation satisfied by the potentials at the global level. It is shown that the potential energy enters as a thermodynamic variable that modifies the global thermodynamic potentials. As a result, we find a generalized Gibbs-Duhem equation that relates the potential energy to the temperature, pressure, and chemical potential. For the marginal case where the power of the decaying interaction potential is equal to the dimension of the space, the usual Gibbs-Duhem equation is recovered. As examples of the application of this equation, we consider spatially uniform interaction potentials and the self-gravitating gas. We also point out a close relationship with the thermodynamics of small systems.

Virtauslaskentaa ja energia-analyysiä hyödyntävä huoneilman lämpöolosuhteiden simulointimalli

Huonetilojen lämpöolosuhteiden hallinta on tärkeä osa talotekniikan suunnittelua. Tavallisesti huonetilan lämpöolosuhteita mallinnetaan menetelmillä, joissa lämpödynamiikkaa lasketaan huoneilmassa yhdessä laskentapisteessä ja rakenteissa seinäkohtaisesti. Tarkastelun kohteena on yleensä vain huoneilman lämpötila. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää huoneilman lämpöolosuhteiden simulointimalli, jossa rakenteiden lämpödynamiikka lasketaan epästationaarisesti energia-analyysilaskennalla ja huoneilman virtauskenttä mallinnetaan valittuna ajanhetkenä stationaarisesti virtauslaskennalla. Tällöin virtauskentälle saadaan jakaumat suunnittelun kannalta olennaisista suureista, joita tyypillisesti ovat esimerkiksi ilman lämpötila ja nopeus. Simulointimallin laskentatuloksia verrattiin testihuonetiloissa tehtyihin mittauksiin. Tulokset osoittautuivat riittävän tarkoiksi talotekniikan suunnitteluun. Mallilla simuloitiin kaksi huonetilaa, joissa tarvittiin tavallista tarkempaa mallinnusta. Vertailulaskelmia tehtiin eri turbulenssimalleilla, diskretointitarkkuuksilla ja hilatiheyksillä. Simulointitulosten havainnollistamiseksi suunniteltiin asiakastuloste, jossa on esitetty suunnittelun kannalta olennaiset asiat. Simulointimallilla saatiin lisätietoa varsinkin lämpötilakerrostumista, joita tyypillisesti on arvioitu kokemukseen perustuen. Simulointimallin kehityksen taustana käsiteltiin rakennusten sisäilmastoa, lämpöolosuhteita ja laskentamenetelmiä sekä mallinnukseen soveltuvia kaupallisia ohjelmia. Simulointimallilla saadaan entistä tarkempaa ja yksityiskohtaisempaa tietoa lämpöolosuhteiden hallinnan suunnitteluun. Mallin käytön ongelmia ovat vielä virtauslaskennan suuri laskenta-aika, turbulenssin mallinnus, tuloilmalaitteiden reunaehtojen tarkka määritys ja laskennan konvergointi. Kehitetty simulointimalli tarjoaa hyvän perustan virtauslaskenta- ja energia-analyysiohjelmien kehittämiseksi ja yhdistämiseksi käyttäjäystävälliseksi talotekniikan suunnittelutyökaluksi.

Energiamittauksen kaukoluentajärjestelmän käyttöönotto Kotkan Energia Oy:n jakeluverkoissa

Tulevaisuudessa mittaustulokset siirretään tietoliikenteen välityksellä kulutuspaikalta energiayhtiön laskutusjärjestelmään. Diplomityön tavoitteena oli selvittää sähköverkkoa ja muita kommunikaatio muotoja hyödyntävän kaukoluentajärjestelmän kannattavuus ja käyttöönotto Kotkan Energia Oy:n jakeluverkoissa. Tutkimuksessa selvitettiin yhtiön nykyisen mittalaitekaluston tila ja tehtiin huoltosuunnitelma tuleville vuosille. Lisäksi tutkittiin uuden järjestelmän kannattavuus asiakasryhmittäin ja selvitettiin järjestelmän muut hyödyt asiakkaalle ja yhtiölle. Uusi järjestelmä tehostaa energiayhtiön mittaukseen liittyviä prosesseja. Lisäksi reaaliaikaiset mittaustiedot poistavat arviolaskutuksen ja näin ollen energiayhtiön laskutukseen liittyvä asiakaspalvelu tehostuu ja tilikauden tulosta ei tarvitse ennustaa. Tulokseksi saatiin, että suurimmat säästöt järjestelmä tuo silloin kun mittalaitteet vaihdetaan huoltovaihtona. Energianmittauksen kaukoluentajärjestelmä todettiin tutkimuksessa kannattavaksi investoinniksi nykyiseen mittausjärjestelmään verrattuna.

Pitkäaikaisten projektien myyntivaiheen kassavirtaennusteen kehittäminen. Case: Foster Wheeler Energia Oy

Tutkimuksen tavoitteena on kehittää pitkäaikaisten projektien kassavirtaennusteita Foster Wheeler Energia Oy:ssä. Jotta tähän tutkielman pääongelmaan saadaan vastaus, tulee analysoida, mitkä tekijät vaikuttavat kassavirtaennusteiden onnistumiseen ja millaisia kassavirtojen ennustamiseen liittyviä ongelmia Foster Wheeler Energia Oy:ssä on ilmennyt. Tutkielma sisältää sekä teoreettisen että empiirisen osan. Teoriaosassa perehdytään projektitoimintaa ja kassavirtojen ennustamista koskeviin aikaisempiin tutkimuksiin. Teoriaosan pohjalta muodostetaan viitekehys ja joukko oletuksia. Sekä viitekehystä että oletuksia käytetään apuna empiirisen osan analyysissa. Analyysimenetelmä on kvalitatiivinen. Tutkimuksessa käytettävä tutkimusote on toiminta-analyyttinen. Tutkimustulosten mukaan kassavirtojen ennustamista voitaisiin Foster Wheeler Energia Oy:ssä kehittää ensinnäkin muuttamalla henkilöstön asenteita ja toimintatapoja. Muutoksen tarkoituksena on parantaa sekä henkilöstön kustannustietoisuutta että koko projektin etenemisen ajan kestävää yhteistyötä. Toinen keino ennusteiden parantamiseen on ennustamisessa nykyisin käytettävän hinnoitteluohjelman kehittäminen. Toteumatietoja hyväksikäyttävän ohjelman avulla ennusteet voidaan tehdä nopeammin ja tarkemmin kuin aikaisemmin.

Talouden ohjauksen ja organisaation muutostarpeet sähkömarkkinalain uudistuessa. Case: Kuopion Energia

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten sähkömarkkinalain muutosehdotus vaikuttaa Kuopion Energian verkkoliiketoiminnan talouden ohjaukseen ja organisaatiorakenteeseen. Tarkastelussa keskeisenä tutkimuskohteena oli verkkoliiketoiminnan suhde hallintopalveluihin ja asennuspalveluihin. Tutkielman teoriaosissa perehdyttiin talouden ohjausjärjestelmään ja sen osa-alueisiin sekä Suomen sähkömarkkinoiden toimintaan. Ensin perehdyttiin talouden ohjauksen merkitykseen yrityksessä sekä ohjausjärjestelmän osa-alueisiin. Sähkömarkkinoiden toiminta ja niillä tapahtuvat uudistukset loivat pohjan case–yrityksen toiminnan ymmärtämiselle. Teoriaosat toimivat viitekehyksenä case–yritystä koskettavan muutoksen arvioinnissa. Tutkimuksessa käytettävä tutkimusote oli toiminta-analyyttinen. Tutkielman lopputuloksena esitettiin toimintavaihtoehtoja, joita voidaan hyödyntää suunniteltaessa verkkoliiketoiminnan tulevaisuuden strategisia linjauksia muutostilanteessa.