Maritime Safety in the Gulf of Finland. Review on Policy Instruments

Suomenlahden lisääntynyt meriliikenne on herättänyt huolta meriliikenteen turvallisuuden tasosta, ja erityisesti Venäjän öljyviennin kasvu on lisännyt öljyonnettomuuden todennäköisyyttä Suomenlahdella. Erilaiset kansainväliset, alueelliset ja kansalliset ohjauskeinot pyrkivät vähentämään merionnettomuuden riskiä ja meriliikenteen muita haittavaikutuksia. Tämä raportti käsittelee meriturvallisuuden yhteiskunnallisia ohjauskeinoja: ohjauskeinoja yleisellä tasolla, meriturvallisuuden keskeisimpiä säätelijöitä, meriturvallisuuden ohjauskeinoja ja meriturvallisuuspolitiikan tulevaisuuden näkymiä, ohjauskeinojen tehokkuutta ja nykyisen meriturvallisuuden ohjausjärjestelmän heikkouksia. Raportti on kirjallisuuskatsaus meriturvallisuuden yhteiskunnalliseen sääntelyn rakenteeseen ja tilaan erityisesti Suomenlahden meriliikenteen näkökulmasta. Raportti on osa tutkimusprojektia ”SAFGOF - Suomenlahden meriliikenteen kasvunäkymät 2007 - 2015 ja kasvun vaikutukset ympäristölle ja kuljetusketjujen toimintaan” ja sen työpakettia 6 ”Keskeisimmät riskit ja yhteiskunnalliset vaikutuskeinot”. Yhteiskunnalliset ohjauskeinot voidaan ryhmitellä hallinnollisiin, taloudellisiin ja tietoohjaukseen perustuviin ohjauskeinoihin. Meriturvallisuuden edistämisessä käytetään kaikkia näitä, mutta hallinnolliset ohjauskeinot ovat tärkeimmässä asemassa. Merenkulun kansainvälisen luonteen vuoksi meriturvallisuuden sääntely tapahtuu pääosin kansainvälisellä tasolla YK:n ja erityisesti Kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO) toimesta. Lisäksi myös Euroopan Unionilla on omaa meriturvallisuuteen liittyvää sääntelyä ja on myös olemassa muita alueellisia meriturvallisuuden edistämiseen liittyviä elimiä kuten HELCOM. Joitakin meriturvallisuuden osa-alueita säädellään myös kansallisella tasolla. Hallinnolliset meriturvallisuuden ohjauskeinot sisältävät aluksen rakenteisiin ja varustukseen, alusten kunnon valvontaan, merimiehiin ja merityön tekemiseen sekä navigointiin liittyviä ohjauskeinoja. Taloudellisiin ohjauskeinoihin kuuluvat esimerkiksi väylä- ja satamamaksut, merivakuutukset, P&I klubit, vastuullisuus- ja korvauskysymykset sekä taloudelliset kannustimet. Taloudellisten ohjauskeinojen käyttö meriturvallisuuden edistämiseen on melko vähäistä verrattuna hallinnollisten ohjauskeinojen käyttöön, mutta niitä voitaisiin varmasti käyttää enemmänkin. Ongelmana taloudellisten ohjauskeinojen käytössä on se, että ne kuuluvat pitkälti kansallisen sääntelyn piiriin, joten alueellisten tai kansainvälisten intressien edistäminen taloudellisilla ohjauskeinoilla voi olla hankalaa. Tieto-ohjaus perustuu toimijoiden vapaaehtoisuuteen ja yleisen tiedotuksen lisäksi tieto-ohjaukseen sisältyy esimerkiksi vapaaehtoinen koulutus, sertifiointi tai meriturvallisuuden edistämiseen tähtäävät palkinnot. Poliittisella tasolla meriliikenteen aiheuttamat turvallisuusriskit Suomenlahdella on otettu vakavasti ja paljon työtä tehdään eri tahoilla riskien minimoimiseksi. Uutta sääntelyä on odotettavissa etenkin liittyen meriliikenteen ympäristövaikutuksiin ja meriliikenteen ohjaukseen kuten meriliikenteen sähköisiin seurantajärjestelmiin. Myös inhimilliseen tekijän merkitykseen meriturvallisuuden kehittämisessä on kiinnitetty lisääntyvissä määrin huomiota, mutta inhimilliseen tekijän osalta tehokkaiden ohjauskeinojen kehittäminen näyttää olevan haasteellista. Yleisimmin lääkkeeksi esitetään koulutuksen kehittämistä. Kirjallisuudessa esitettyjen kriteereiden mukaan tehokkaiden ohjauskeinojen tulisi täyttää seuraavat vaatimukset: 1) tarkoituksenmukaisuus – ohjauskeinojen täytyy olla sopivia asetetun tavoitteen saavuttamiseen, 2) taloudellinen tehokkuus – ohjauskeinon hyödyt vs. kustannukset tulisi olla tasapainossa, 3) hyväksyttävyys – ohjauskeinon täytyy olla hyväksyttävä asianosaisten ja myös laajemman yhteiskunnan näkökulmasta katsottuna, 4) toimeenpano – ohjauskeinon toimeenpanon pitää olla mahdollista ja sen noudattamista täytyy pystyä valvomaan, 5) lateraaliset vaikutukset – hyvällä ohjauskeinolla on positiivisia seurannaisvaikutuksia muutoinkin kuin vain ohjauskeinon ensisijaisten tavoitteiden saavuttaminen, 6) kannustin ja uuden luominen – hyvä ohjauskeino kannustaa kokeilemaan uusia ratkaisuja ja kehittämään toimintaa. Meriturvallisuutta koskevaa sääntelyä on paljon ja yleisesti ottaen merionnettomuuksien lukumäärä on ollut laskeva viime vuosikymmenien aikana. Suuri osa sääntelystä on ollut tehokasta ja parantanut turvallisuuden tasoa maailman merillä. Silti merionnettomuuksia ja muita vaarallisia tapahtumia sattuu edelleen. Nykyistä sääntelyjärjestelmää voidaan kritisoida monen asian suhteen. Kansainvälisen sääntelyn aikaansaaminen ei ole helppoa: prosessi on yleensä hidas ja tuloksena voi olla kompromissien kompromissi. Kansainvälinen sääntely on yleensä reaktiivista eli ongelmakohtiin puututaan vasta kun jokin onnettomuus tapahtuu sen sijaan että se olisi proaktiivista ja pyrkisi puuttumaan ongelmakohtiin jo ennen kuin jotain tapahtuu. IMO:n työskentely perustuu kansallisvaltioiden osallistumiseen ja sääntelyn toimeenpano tapahtuu lippuvaltioiden toimesta. Kansallisvaltiot ajavat IMO:ssa pääasiallisesti omia intressejään ja sääntelyn toimeenpanossa on suuria eroja lippuvaltioiden välillä. IMO:n kyvyttömyys puuttua havaittuihin ongelmiin nopeasti ja ottaa sääntelyssä huomioon paikallisia olosuhteita on johtanut siihen, että esimerkiksi Euroopan Unioni on alkanut itse säädellä meriturvallisuutta ja että on olemassa sellaisia alueellisia erityisjärjestelyjä kuin PSSA (particularly sensitive sea area – erityisen herkkä merialue). Merenkulkualalla toimii monenlaisia yrityksiä: toisaalta yrityksiä, jotka pyrkivät toimimaan turvallisesti ja kehittämään turvallisuutta vielä korkeammalle tasolle, ja toisaalta yrityksiä, jotka toimivat niin halvalla kuin mahdollista, eivät välitä turvallisuusseikoista, ja joilla usein on monimutkaiset ja epämääräiset omistusolosuhteet ja joita vahingon sattuessa on vaikea saada vastuuseen. Ongelma on, että kansainvälisellä merenkulkualalla kaikkien yritysten on toimittava samoilla markkinoilla. Vastuuttomien yritysten toiminnan mahdollistavat laivaajat ja muut alan toimijat, jotka suostuvat tekemään yhteistyötä niiden kanssa. Välinpitämätön suhtautuminen turvallisuuteen johtuu osaksi myös merenkulun vanhoillisesta turvallisuuskulttuurista. Verrattaessa meriturvallisuuden sääntelyjärjestelmää kokonaisuutena tehokkaiden ohjauskeinoihin kriteereihin, voidaan todeta, että monien kriteerien osalta nykyistä järjestelmää voidaan pitää tehokkaana ja onnistuneena. Suurimmat ongelmat lienevät sääntelyn toimeenpanossa ja ohjauskeinojen kustannustehokkuudessa. Lippuvaltioiden toimeenpanoon perustuva järjestelmä ei toimi toivotulla tavalla, josta mukavuuslippujen olemassa olo on selvin merkki. Ohjauskeinojen, sekä yksittäisten ohjauskeinojen että vertailtaessa eri ohjauskeinoja keskenään, kustannustehokkuutta on usein vaikea arvioida, minkä seurauksena ohjauskeinojen kustannustehokkuudesta ei ole saatavissa luotettavaa tietoa ja tuloksena voi olla, että ohjauskeino on käytännössä pienen riskin eliminoimista korkealla kustannuksella. Kansainvälisen tason meriturvallisuus- (ja merenkulku-) politiikan menettelytavoiksi on ehdotettu myös muita vaihtoehtoja kuin nykyinen järjestelmä, esimerkiksi monitasoista tai polysentristä hallintojärjestelmää. Monitasoisella hallintojärjestelmällä tarkoitetaan järjestelmää, jossa keskushallinto on hajautettu sekä vertikaalisesti alueellisille tasoille että horisontaalisesti ei-valtiollisille toimijoille. Polysentrinen hallintojärjestelmä menee vielä askeleen pidemmälle. Polysentrinen hallintojärjestelmä on hallintotapa, jonka puitteissa kaikentyyppiset toimijat, sekä yksityiset että julkiset, voivat osallistua hallintoon, siis esimerkiksi hallitukset, edunvalvontajärjestöt, kaupalliset yritykset jne. Kansainvälinen lainsäädäntö määrittelee yleiset tasot, mutta konkreettiset toimenpiteet voidaan päättää paikallisella tasolla eri toimijoiden välisessä yhteistyössä. Tämän tyyppisissä hallintojärjestelmissä merenkulkualan todellinen, kansainvälinen mutta toisaalta paikallinen, toimintaympäristö tulisi otetuksi paremmin huomioon kuin järjestelmässä, joka perustuu kansallisvaltioiden keskenään yhteistyössä tekemään sääntelyyn. Tällainen muutos meriturvallisuuden hallinnassa vaatisi kuitenkin suurta periaatteellista suunnanmuutosta, jollaisen toteutumista ei voi pitää kovin todennäköisenä ainakaan lyhyellä tähtäimellä.

Kinetic modeling of the biosorption of Cd2+ ions from aqueous solutions onto Eichhornia crassipes roots using potentiometry: low-cost alternative to conventional methods

This work presents the use of potentiometric measurements for kinetic studies of biosorption of Cd2+ ions from aqueous solutions on Eichhornia crassipes roots. The open circuit potential of the Cd/Cd2+ electrode of the first kind was measured during the bioadsorption process. The amount of Cd2+ ions accumulated was determined in real time. The data were fit to different models, with the pseudo-second-order model proving to be the best in describing the data. The advantages and limitations of the methodology proposed relative to the traditional method are discussed.

Uso de hardware de código fonte aberto "Arduino" para acionamento de dispositivo solenoide em sistemas de análises em fluxo

This paper describes the use of the open source hardware platform, denominated "Arduino", for controlling solenoid valves for solutions handling in flow analysis systems. System assessment was carried out by spectrophotometric determination of iron (II) in natural water. The sampling rate was estimated as 45 determinations per hour and the coefficient of variation was lower than 3%. Per determination, 208 µg of 1-10-phenanthroline and ascorbic acid were consumed, generating 1.3 mL of waste. "Arduino" proved a reliable microcontroller with low cost and simple interfacing, allowing USB communication for solenoid device switching in flow systems.

NANOPARTICLES OF TUNGSTEN AS LOW-COST MONOMETALLIC CATALYST FOR SELECTIVE HYDROGENATION OF 3-HEXYNE

Low-cost tungsten monometallic catalysts containing variable amounts of metal (4.5, 7.1 and 8.5%W) were prepared by impregnating alumina with ammonium metatungstate as an inexpensive precursor. The catalysts were characterized using ICP, XPS, XRD, TPR and hydrogen chemisorption. These techniques revealed mainly WO3-Al2O3 (W6+) species on the surface. The effects of the content of W nanoparticles and reaction temperature on activity and selectivity for the partial hydrogenation of 3-hexyne, a non-terminal alkyne, were assessed under moderate conditions of temperature and pressure. The monometallic catalysts prepared were found to be active and stereoselective for the production of (Z )-3-hexene, had the following order: 7.1WN/A > 8.5 WN/A ≥ 4.5 WN/A. Additionally, the performance of the synthesized xWN/A catalysts exhibited high sensitivity to temperature variation. In all cases, the maximum 3-hexyne total conversion and selectivity was achieved at 323 K. The performance of the catalysts was considered to be a consequence of two phenomena: a) the electronic effects, related to the high charge of W (+6), causing an intensive dipole moment in the hydrogen molecule (van der Waals forces) and leading to heterolytic bond rupture; the H+ and H- species generated approach a 3-hexyne adsorbate molecule and cause heterolytic rupture of the C≡C bond into C- = C+; and b) steric effects related to the high concentration of WO3 on 8.5WN/A that block the Al2O3 support. Catalyst deactivation was detected, starting at about 50 min of reaction time. Electrodeficient W6+ species are responsible for the formation of green oil at the surface level, blocking pores and active sites of the catalyst, particularly at low reaction temperatures (293 and 303 K). The resulting best catalyst, 7.1WN/A, has low fabrication cost and high selectivity for (Z )-3-hexene (94%) at 323 K. This selectivity is comparable to that of the classical and more expensive industrial Lindlar catalyst (5 wt% Pd). The alumina supported tungsten catalysts are low-cost potential replacements for the Lindlar industrial catalyst. These catalysts could also be used for preparing bimetallic W-Pd catalysts for selective hydrogenation of terminal and non-terminal alkynes.

USE OF A LOW-COST TEMPLATE-FREE ZSM-5 FOR ATMOSPHERIC PETROLEUM RESIDUE PYROLYSIS

To understand the physicochemical properties and catalytic activity during the pyrolysis of atmospheric petroleum residue, a template-free ZSM-5 zeolite was synthesized using a direct method without additional seeds or an organic structure director and compared with conventionally synthesized ZSM-5. The crystallinities of the two zeolites were evaluated by XRD and FTIR and were quite similar; however, structural analyses using SEM and argon physisorption revealed that the zeolites diverged in particle diameter and in the external surface area of the micropores. The synthesis procedure without a template incorporated additional aluminum into the crystalline network, according to ICP-AES and TPD NH3 experiments. The catalytic pyrolysis performed over the template-free ZSM-5 generated results comparable to those for pyrolysis performed over the conventional ZSM-5 according to its hydrocarbon distribution. The selectivity to aromatics compounds was exactly the same for both ZSM-5 zeolites, and these values stand out compared to thermal pyrolysis. The template-free ZSM-5 produced 20% of light hydrocarbons (C4-C6), where such compounds are olefins and paraffins of great interest to the petrochemical industry. Therefore, template-free ZSM-5 is promising for industrial use due to its lowered synthesis time, low-cost and significant distribution to light hydrocarbons.

LOW COST ANALYZER FOR THE DETERMINATION OF PHOSPHORUS BASED ON OPEN-SOURCE HARDWARE AND PULSED FLOWS

The need for automated analyzers for industrial and environmental samples has triggered the research for new and cost-effective strategies of automation and control of analytical systems. The widespread availability of open-source hardware together with novel analytical methods based on pulsed flows have opened the possibility of implementing standalone automated analytical systems at low cost. Among the areas that can benefit from this approach are the analysis of industrial products and effluents and environmental analysis. In this work, a multi-pumping flow system is proposed for the determination of phosphorus in effluents and polluted water samples. The system employs photometric detection based on the formation of molybdovanadophosphoric acid, and the fluidic circuit is built using three solenoid micropumps. The detection is implemented with a low cost LED-photodiode photometric detection system and the whole system is controlled by an open-source Arduino Uno microcontroller board. The optimization of the timing to ensure the color development and the pumping cycle is discussed for the proposed implementation. Experimental results to evaluate the system behavior are presented verifying a linear relationship between the relative absorbance and the phosphorus concentrations for levels as high as 50 mg L-1.

Managing regulatory risks when outsourcing network-related services in the electricity distribution sector

Deregulation of the electricity sector liberated the electricity sale and production for competitive forces while in the network business, electricity transmission and distribution, natural monopoly positions were recognised. Deregulation was accompanied by efficiencyoriented thinking on the whole electricity supply industry. For electricity distribution this meant a transition from a public service towards profit-driven business guided by economic regulation. Regulation is the primary means to enforce societal and other goals in the regulated monopoly sector. The design of economic regulation is concerned with two main attributes; end-customer price and quality of electricity distribution services. Regulation limits the costs of the regulated company but also defines the desired quality of monopoly services. The characteristics of the regulatory framework and the incentives it provides are therefore decisive for the electricity distribution sector. Regulation is not a static factor; changes in the regulatory practices cause discontinuity points, which in turn generate risks. A variety of social and environmental concerns together with technological advancements have emphasised the relevance of quality regulation, which is expected to lead to the large-scale replacement of overhead lines with underground cables. The electricity network construction activity is therefore currently witnessing revolutionary changes in its competitive landscape. In a business characterised by high statutory involvement and a high level of sunk costs, recognising and understanding the regulatory risks becomes a key success factor. As a response, electricity distribution companies have turned into outsourcing to attain efficiency and quality goals. This doctoral thesis addresses the impacts of regulatory risks on electricity network construction, which is a commonly outsourced activity in the electricity distribution network sector. The chosen research approach is characterised as an action analytical research on account of the fact that regulatory risks are greatly dependent on the individual nature of the regulatory regime applied in the electricity distribution sector. The main contribution of this doctoral thesis is to develop a concept for recognising and managing the business risks stemming from economic regulation. The degree of outsourcing in the sector is expected to increase in years to come. The results of the research provide new knowledge to manage the regulatory risks when outsourcing services.

Regime Switching Models for Electricity Time Series that Capture Fat Tailed Distributions

In the power market, electricity prices play an important role at the economic level. The behavior of a price trend usually known as a structural break may change over time in terms of its mean value, its volatility, or it may change for a period of time before reverting back to its original behavior or switching to another style of behavior, and the latter is typically termed a regime shift or regime switch. Our task in this thesis is to develop an electricity price time series model that captures fat tailed distributions which can explain this behavior and analyze it for better understanding. For NordPool data used, the obtained Markov Regime-Switching model operates on two regimes: regular and non-regular. Three criteria have been considered price difference criterion, capacity/flow difference criterion and spikes in Finland criterion. The suitability of GARCH modeling to simulate multi-regime modeling is also studied.

The purpose and use of passenger ships in 2058 - Future scenarios generated by the Delphi method

The purpose of the thesis is to generate scenarios of future purposes and of use of ships, suitable for STX Finland Cruise Oy to design and build, over a 50 year time span by applying the Delphi method and an open innovation approach in a future workshop. The scenarios were mapped out with help of two Delphi survey rounds and one future workshop. The number of participants in both surveys and the workshop was some twenty experts in each, representing various fields. On the basis of the first survey round, four different subject areas were selected for analysis: purposes for the use of ships; energy efficiency of cruises and ships; cost efficiency of sea transportation and vacation; and the views and expectations of the customers in the future. As a result of the future workshop, four different themes were established, which were studied further during the second Delphi round. The themes are future service and operation concepts; versatile uses of the space in ships; communication of environmental benefits of ships, future energy solutions and social interaction between passengers onboard. In addition to generating the scenarios, further aim of the thesis is to implement the Delphi method and workshop activity as foresight tools for STX Europe and to produce a chart of a future shipbuilding foresight community to can serve the open innovation processes in the maritime cluster as a whole.

A comparison of electricity spot prices simulation using ARMA-GARCH and mean-reverting models

The aim of this work is to compare two families of mathematical models for their respective capability to capture the statistical properties of real electricity spot market time series. The first model family is ARMA-GARCH models and the second model family is mean-reverting Ornstein-Uhlenbeck models. These two models have been applied to two price series of Nordic Nord Pool spot market for electricity namely to the System prices and to the DenmarkW prices. The parameters of both models were calibrated from the real time series. After carrying out simulation with optimal models from both families we conclude that neither ARMA-GARCH models, nor conventional mean-reverting Ornstein-Uhlenbeck models, even when calibrated optimally with real electricity spot market price or return series, capture the statistical characteristics of the real series. But in the case of less spiky behavior (System prices), the mean-reverting Ornstein-Uhlenbeck model could be seen to partially succeeded in this task.

Total Cost of Ownership - Elinkaarilaskennan sovellus

Ostotapahtumassa kiinnitetään usein huomiota hintaan, mutta hankintapäätökseen vaikuttavat myös muutkin kustannukset. Ongelman asiassa aiheuttaa kokonaiskustannusvaikutuksien arvioinnin ja mittauksen haasteellisuus, sekä kunnollisen raportointijärjestelmän puuttuminen. Hankinnan kokonaiskustannusten selvittäminen pitkällä aikavälillä on kuitenkin tärkeää, koska hankintojen osuus yritysten liikevaihdoista on jatkuvassa kasvussa. Työn tarkoituksena oli tarkastella Total cost of ownershipia, eli TCO:ta, elinkaarilaskennan sovellusta. Tarkastelun aluksi työlle luotiin teoreettinen pohja käyttäen hyväksi kirjallisuutta, artikkeleita sekä www-dokumentteja. Teoriaosuus rakentui kustannuslaskennan osalta kustannusten tunnistamisesta, jakamisesta ja kohdistamisesta. TCO:sta luotiin mahdollisimman laaja-alainen teoreettinen kuvaus. Seuraavaksi työssä käsiteltiin TCO:n soveltamista sen perinteisimpiin käyttökohteisiin: taloudellisesti merkittäviin hankintoihin, ulkoistamispäätöksiin, hinnoitteluun sekä toimittajien suorituskyvyn seurantaan ja analysointiin. TCO:n soveltamista käsittelevä osuus päätettiin kotimaisilla esimerkeillä TCO:n soveltamisesta IT-hankintojen apuvälineenä. Työ päätettiin käymällä läpi työtä tehdessä kypsyneet ajatukset sekä johtopäätökset.

Analysis of Patterns in Electricity Spot Market Time Series

Due to its non-storability, electricity must be produced at the same time that it is consumed, as a result prices are determined on an hourly basis and thus analysis becomes more challenging. Moreover, the seasonal fluctuations in demand and supply lead to a seasonal behavior of electricity spot prices. The purpose of this thesis is to seek and remove all causal effects from electricity spot prices and remain with pure prices for modeling purposes. To achieve this we use Qlucore Omics Explorer (QOE) for the visualization and the exploration of the data set and Time Series Decomposition method to estimate and extract the deterministic components from the series. To obtain the target series we use regression based on the background variables (water reservoir and temperature). The result obtained is three price series (for Sweden, Norway and System prices) with no apparent pattern.