Liikennebiokaasun jakelu Mikkelin seudulla: teknologia-, kustannus- ja kannattavuustarkastelu

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella biokaasun liikennekäyttöön tarvittavia teknologisia ratkaisuja ja tehdä kustannusvertailua erilaisten jakeluvaihtoehtojen välillä Mikkelin ympäristön case-tapauksessa. Työn teoriaosassa on esitelty teknologisia vaihtoehtoja liikennebiokaasun jakelulle sekä eri teknologioiden kustannuksia. Tietämys eri teknologiavaihtoehdoista ja niiden hinnoista on muodostettu kirjallisuuskatsauksen, asiantuntijahaastatteluiden sekä saatujen tarjousten perusteella. Työn empiriaosassa on tarkasteltu kolmen eri jakeluskenaarion kustannuksia käyttäen elinkaarikustannuslaskentaa, sekä toimintoperusteista kustannuslaskentaa. Liikennebiokaasun jakelun kustannuksiksi työn case-tapauksissa saatiin jakelutavasta riippuen 0,37 €/kg – 1,02 €/kg (2,64 snt/kWh – 7,29 snt/kWh). Edullisin vaihtoehto liikennebiokaasun jakeluun on työn perusteella myydä tuotettu kaasu tuotantolaitoksella. Jos kaasua siirretään tankattavaksi tytärasemalle, on vaihtoehtoina paineistettu kaasu siirtokontein, nesteytetty kaasu trailerilla tai putkisiirto. Halvin siirtokeino tämän työn skenaarioissa oli kaasun putkisiirto.

On Distributed Storage Codes

Distributed storage systems are studied. The interest in such system has become relatively wide due to the increasing amount of information needed to be stored in data centers or different kinds of cloud systems. There are many kinds of solutions for storing the information into distributed devices regarding the needs of the system designer. This thesis studies the questions of designing such storage systems and also fundamental limits of such systems. Namely, the subjects of interest of this thesis include heterogeneous distributed storage systems, distributed storage systems with the exact repair property, and locally repairable codes. For distributed storage systems with either functional or exact repair, capacity results are proved. In the case of locally repairable codes, the minimum distance is studied. Constructions for exact-repairing codes between minimum bandwidth regeneration (MBR) and minimum storage regeneration (MSR) points are given. These codes exceed the time-sharing line of the extremal points in many cases. Other properties of exact-regenerating codes are also studied. For the heterogeneous setup, the main result is that the capacity of such systems is always smaller than or equal to the capacity of a homogeneous system with symmetric repair with average node size and average repair bandwidth. A randomized construction for a locally repairable code with good minimum distance is given. It is shown that a random linear code of certain natural type has a good minimum distance with high probability. Other properties of locally repairable codes are also studied.

Bone morphogenetic proteins: from structure to clinical use

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are multi-functional growth factors belonging to the transforming growth factor ß superfamily. Family members are expressed during limb development, endochondral ossification, early fracture, and cartilage repair. The activity of BMPs was first identified in the 1960s but the proteins responsible for bone induction were unknown until the purification and cloning of human BMPs in the 1980s. To date, about 15 BMP family members have been identified and characterized. The signal triggered by BMPs is transduced through serine/threonine kinase receptors, type I and II subtypes. Three type I receptors have been shown to bind BMP ligands, namely: type IA and IB BMP receptors and type IA activin receptors. BMPs seem to be involved in the regulation of cell proliferation, survival, differentiation and apoptosis, but their hallmark is their ability to induce bone, cartilage, ligament, and tendon formation at both heterotopic and orthotopic sites. This suggests that, in the future, they may play a major role in the treatment of bone diseases. Several animal studies have illustrated the potential of BMPs to enhance spinal fusion, repair critical-size defects, accelerate union, and heal articular cartilage lesions. Difficulties in producing and purifying BMPs from bone tissue have prompted the attempts made by several laboratories, including ours, to express these proteins in the recombinant form in heterologous systems. This review focuses on BMP structure, molecular mechanisms of action and significance and potential applications in medical, dental and veterinary practice for the treatment of cartilage and bone-related diseases.

Ydinvoiman säädettävyys laajamittaisesti sähköä varastoivassa energiajärjestelmässä

Tulevaisuudessa tuuli- ja aurinkovoiman osuus sähköntuotannosta tulee kasvamaan. Näiden uusiutuvien energiamuotojen tuotanto kuitenkin vaihtelee sääolosuhteiden mukaan. Tästä johtuen tarvitaan lisää säätövoimaa, jotta voidaan vastata sähkönkulutukseen tuuli- ja aurinkosähkön tuotannon laskiessa. Tässä työssä tarkastellaan mahdollisuutta toteuttaa sähkönkulutuksen ja tuotannon tasapainottaminen Suomessa sähkön varastoinnin avulla sekä ydinvoiman soveltuvuutta säätövoimaksi ja ydinsähkön varastoinnin kannattavuutta. Työssä vertaillaan mahdollisuuksia sähkön varastointiteknologioiksi, joista valitaan potentiaalisimmat vaihtoehdot kustannus- ja soveltuvuustarkasteluun. Varastointikapasiteetin tarvetta tarkastellaan Suomen nykyisen sähkönkulutuksen ja -tuotannon mukaan sekä tilanteessa, jossa tuuli- ja aurinkovoiman osuus on molemmilla 15 % kokonaistuotantokapasiteetista. Vanhempien sekä nykyaikaisten ydinvoimaloiden soveltuvuutta säätövoimaksi tarkastellaan laitosten säädettävyyden perusteella. Ydinvoimalaa on kuitenkin kannattavinta käyttää mahdollisimman suurella käyttökertoimella, joten tarkastelussa on myös mahdollisuus varastoida sähköä tilanteissa, joissa tuotantoa jouduttaisiin rajoittamaan. Varastointiteknologioiden ja eri skenaarioissa vaadittujen varastointikapasiteettien perusteella voidaan todeta, ettei sähkönkulutuksen ja -tuotannon tasapainottaminen sähkön varastoinnilla ole kannattavaa nykyisillä varastointikustannuksilla ja sähkön hinnoilla. Ydinvoiman voidaan todeta soveltuvan hyvin säätövoimaksi ominaisuuksien puolesta, mutta taloudellisesti se ei ole paras vaihtoehto. Ydinvoimalla tuotetun sähkön varastointi ei ole tällä hetkellä Suomessa kannattavaa matalien sähkön hintojen ja korkeiden varastointikustannusten vuoksi. Sähkön varastoinnista on mahdollista tulla kannattavaa 2020-luvulla. Tämä edellyttää Yhdysvaltojen energiaministeriön asettaman strategian toteutumista, jonka tavoitteena on varastoimalla tuotetun sähkön kustannusten saaminen alle 75 €/MWh.

Koneinvestointien elinkaarikustannusmalli

Työn tavoitteena oli rakentaa käyttökelpoinen elinkaarikustannusmalli, jonka avulla voidaan arvioida investoitavien uusien koneiden elinkaaren aikaisia kustannuksia. Elinkaarikustannusmalli on rakennettu Microsoft Excel -ohjelman avulla. Mallin tavoitteena oli saada tarkempaa tietoa koneiden aiheuttamista elinkaarikustannuksista. Aiemmin tällaista mallia ei ole ollut käytössä, vaan investointien paremmuutta on paljolti verrattu takaisinmaksuajan ja hankintahinnan perusteella. Työssä hyödynnetään investointi- ja elinkaarilaskennan teorioita elinkaarikustannusmallin rakentamiseen. Työn empiirisessä osiossa käydään läpi, miten elinkaarikustannusmalli on rakennettu ja millaisia ominaisuuksia malli sisältää. Empiirisessä osassa myös testataan rakennetun mallin toimivuutta ja lasketaan elinkaarikustannukset yhdelle koneinvestoinnille. Teoriaosuudessa käsiteltiin myös elinkaarituottoja mallin jatkokehityksen kannalta. Työn tuloksena saatiin rakennettua käyttökelpoinen elinkaarikustannusmalli, jonka ominaisuuksina ovat sen helppo käyttö ja yksinkertaisuus. Mallia voidaan käyttää useammalle koneinvestointivaihtoehdolle samanaikaisesti ja sitä voidaan helposti laajentaa tulevaisuudessa.

High expression of the circadian gene mPer2 diminishes the radiosensitivity of NIH 3T3 cells

Period2 is a core circadian gene, which not only maintains the circadian rhythm of cells but also regulates some organic functions. We investigated the effects of mPeriod2 (mPer2) expression on radiosensitivity in normal mouse cells exposed to 60Co-γ-rays. NIH 3T3 cells were treated with 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) to induce endogenous mPer2 expression or transfected with pcDNA3.1(+)-mPer2 and irradiated with 60Co-γ-rays, and then analyzed by several methods such as flow cytometry, colony formation assay, RT-PCR, and immunohistochemistry. Flow cytometry and colony formation assay revealed that irradiated NIH 3T3 cells expressing high levels of mPer2 showed a lower death rate (TPA: 24 h 4.3% vs 12 h 6.8% and control 9.4%; transfection: pcDNA3.1-mPer2 3.7% vs pcDNA3.1 11.3% and control 8.2%), more proliferation and clonogenic survival (TPA: 121.7 ± 6.51 vs 66.0 ± 3.51 and 67.7 ± 7.37; transfection: 121.7 ± 6.50 vs 65.3 ± 3.51 and 69.0 ± 4.58) both when treated with TPA and transfected with mPer2. RT-PCR analysis showed an increased expression of bax, bcl-2, p53, c-myc, mre11, and nbs1, and an increased proportionality of bcl-2/bax in the irradiated cells at peak mPer2 expression compared with cells at trough mPer2 expression and control cells. However, no significant difference in rad50 expression was observed among the three groups of cells. Immunohistochemistry also showed increased protein levels of P53, BAX and proliferating cell nuclear antigen in irradiated cells with peak mPer2 levels. Thus, high expression of the circadian gene mPer2 may reduce the radiosensitivity of NIH 3T3 cells. For this effect, mPer2 may directly or indirectly regulate the expressions of cell proliferation- and apoptosis-related genes and DNA repair-related genes.

Yritysten kuljetusvirrat ja varastointi Pohjois-Euroopassa

Tämän työn tavoitteena on luoda kuva yritysten kuljetusvirroista ja varastointiratkaisuista Pohjois-Euroopassa. Päätutkimusmenetelmänä käytettiin verkkopohjaista kyselyä, jolla pyrittiin keräämään tietoa Suomen, Ruotsin ja Viron suurimpien yritysten logistisista ratkaisuista. Kyselytutkimus toteutettiin yhteistyössä Tallinnan teknillisen yliopiston sekä Jönköpingin yliopiston kanssa. Toimivat kuljetusjärjestelmät ovat nykyään elintärkeitä, sillä ne luovat edellytykset talouden kasvulle ja hyvinvoinnin lisääntymiselle. Myös akateemisessa tutkimuksessa on havaittu, että yritysten todellisista toiminnoista ja luvuista tulisi saada lisää tietoa. Tässä työssä kerättiin ja analysoitiin tietoa yritysten kuljetusyksiköistä, kuljetusmuodoista, kuljetuskustannuksista, kuljetusvirroista eri maiden välillä, varastointiratkaisuista sekä kabotaasikuljetusten ja rikkidirektiivin vaikutuksista. Kirjallisuus- ja kyselytutkimuksen perusteella puoliperävaunu ja kumipyöräkuljetukset ovat Pohjois-Euroopan suosituimmat kuljetuskeinot. Kyselytulosten mukaan varsinkaan suomalaiset yritykset eivät juuri käytä rautatiekuljetuksia, eikä rautatieyhteyttä pidetty tärkeänä varastojen sijainnista päätettäessä. Kuljetusvirrat Kiinan ja Euroopan välillä suuntautuvat Kiinasta Eurooppaan päin. Kiinasta tuleva kuljetusvirta tulee todennäköisesti pysymään vahvana myös tulevaisuudessa. Venäjän ja Euroopan väliset kuljetusvirrat suuntautuvat kyselytulosten perusteella Euroopasta Venäjälle päin. Pohjois-Euroopassa yrityksillä on käytössä pieniä ja keskikokoisia varastoja sekä suurempia jakelukeskuksia. Tulevaisuudessa varastot vaikuttaisivat keskittyvän hieman suuremmiksi yksiköiksi. Kyselytutkimuksen mukaan kabotaasikuljetukset ovat laskeneet ainakin joidenkin yritysten maantiekuljetusten kustannuksia. Rikkidirektiivin puolestaan odotetaan nostavan merikuljetusten hintoja sekä yritysten kuljetuskustannuksia huomattavasti.

Using Computational Fluid-Dynamics (CFD) for the evaluation of beer pasteurization: effect of orientation of cans

In-package pasteurization is the most used method for beer microbiological stabilization. The search for safer and better quality food has created a need to better understand the processes involved in producing it. However, little is known about the temperature and velocity profiles during the thermal processes of liquid foods in commercial packaging, which results in over-dimensioned processes to guarantee safety, decreasing the sensorial and nutritional characteristics of the product and increasing process costs. Simulations using Computational Fluid-Dynamics (CFD) have been used by various authors to evaluate those processes. The objective of the present paper was to evaluate the effect of packaging orientation in the pasteurization of beer in a commercial aluminum can using CFD. A heating process was simulated at 60 ºC up to 15 PUs (a conventional beer process, in which 1 Pasteurization Unit (PU) is equivalent to 1minute at 60 ºC). The temperature profile and convection current velocity along the process and the variation of the PUs were evaluated in relation to time considering the cans in the conventional, inverted, and horizontal positions. The temperature and velocity profiles were similar to those presented in the literature. The package position did not result in process improvement.

Logistics Cost Optimization of Road Freight Shipments in a Consumer Goods Company

In the industry of the case company, transportation and warehousing costs account for more than 10% of the total cost which is more than on average. A Finnish company has an understanding that by sending larger shipments in parcels, they could save tens of thousands of euros annually in freight costs in Finland’s domestic shipments. To achieve these savings and optimize total logistics cost, company’s interest is to find out which is the cost efficient way of shipping road shipments of certain volumes; in parcel boxes or on pallets, and what should be the split volume determining the shipment type. Distribution center (DC) costs affect this decision and therefore they need to be also evaluated to determine the total logistics cost savings. Main results were achieved by executing activity-based costing-calculations including DC and road freight costs to determine the ideal split volume with which the total logistics cost is optimal. Calculations were done for Finland’s DC, separately for two main road freight destinations, Finland and Sweden, which cover 50% of road shipment spend. Data for calculations was collected both manually and automatically from various internal and external sources, such as the company ERP system and logistics service providers’ (LSP) reporting. DC processes were studied in practice and compared to model processes. Currently used freight rates were compared to existing pricing models and freight service tendering process was evaluated by participating in the process and comparing it to the models based on literature. The results show that the potential savings are not as significant as the company hoped for, mainly because of packing work increasing DC labor cost. Annual savings by setting ideal split volume per country would account for 0,4 % of the warehousing and transportation costs of shipments in scope of this thesis. Split volume should be set separately for each route, mainly because the pricing model for road freight is different in each country. For some routes bigger parcels should be sent but for some routes pallets should be used more. Next step is to do these calculations for remaining routes to determine total savings potential. Other findings show that the processes in the DC are designed well and the company could achieve savings by executing tenders more efficiently. Company should also pay more attention to parcel pricing and packing the shipments accordingly.

Pituusleikkureiden 3D-suunnittelun kehittäminen

Tämä diplomityö tehtiin Valmet Technologies Oy:n Järvenpään toimipisteelle. Työn tavoitteena oli tutkia miten pituusleikkureiden 3D-suunnittelua voidaan tehostaa hyödyntämällä uuden 3D-CAD -järjestelmän ominaisuuksia optimaalisesti. Työ koostuu teoriaosuudesta, haastattelututkimuksesta sekä käytännön osuudesta. Teoriaosuudessa perehdytään pituusleikkurin toimintaan ja rakenteeseen, 3D-suunnittelun teoriaan sekä CATIA-järjestelmään. Teoriaosuudessa etsitään myös uusia näkökulmia 3D-suunnitteluun. Haastattelututkimuksessa kartoitetaan nykyinen suunnitteluprosessi, suunnittelun kehitettäviä kohteita, sekä käytössä olevia suunnittelumenetelmiä, jotka ovat todettu toimiviksi. Haastattelututkimuksessa haastatellaan Valmet Technologies Oy:n Järvenpään toimipisteessä työskenteleviä pituusleikkureiden pääsuunnittelijoita sekä heidän esimiehiään. Lisäksi erillisten haastattelujen avulla kerätään kokemuksia CATIA V6 -ohjelmiston käytöstä sekä suunnitteluohjelmiston vaihtumisesta. Käytännön osuuden tavoitteena on arvioida pituusleikkurin parametroitujen mallirakenteiden siirtämiseen sekä korjauksiin kuluvia aikamääriä kyseisiin toimenpiteisiin tarvittavien resurssien määrittämiseksi. Käytännön osuudessa siirretään kaksi Valmet OptiWin Drum Compact -pituusleikkurin parametroitua osakokonaisuutta uuteen CAD-järjestelmään ja niille suoritetaan tarvittavat korjaustoimenpiteet Tutkimuksen tulosten perusteella yhteisen mallinnusmetodologian puuttuminen on merkittävin kehityskohde suunnittelun kehittämisessä. Lopuksi luotiin kehitysehdotukset sekä implementointisuunnitelma, joiden avulla pituusleikkureiden 3D-suunnittelua voidaan kehittää ja CATIA V6 -ohjelmisto voidaan ottaa käyttöön tehokkaasti.

Oxidation of Aqueous Thiosulfate Solutions by Pulsed Corona Discharge

The aim of this Master’s thesis focused on the oxidation of sodium thiosulfate using non thermal plasma technology as an advance oxidation process (AOP). By using this technology we can degrade certain toxic chemical compounds present in mining wastewaters as pollutants. Different concentrations of thiosulfate and pulse frequencies were used in the PCD experiments and the results in terms of various delivered energies (kWh/m3) and degradation kinetics were compared. Pulsed corona discharge is an energy efficient process compared to other oxidation processes using for the treatment of waste water pollutants. Due to its simplicity and low energy costs make it attractive in the field of waste water treatment processes. This technology of wastewater treatment has been tested mainly on pilot scale level and in future the attempts are to be focus on PCD investigations on larger process scale. In this research work of oxidation of thiosulfate using pulsed corona discharge, the main aim of this research was to study degradation of a studied toxic and not environmental friendly chemical compound. The focus of this research was to study the waste waters coming from the gold mines containing leachate compound thiosulfate. Literature review contained also gold leaching process when cyanide is used as the leachate. Another objective of this work was to compare PCD process with other processes based on their energy efficiencies. In the experimental part two concentrations of sodium thiosulfate, 1000ppm and 400ppm, were used. Two pulse generator frequencies of 833 and 200 pulses per second (pps) were used. The chemical analyses of the samples taken during semi-batch PCD oxidation process were analyzed by ion chromatographic (IC). It is observed after the analyses that among different frequencies and concentrations, the most suitable ones for the process is 200pps and 1000ppm respectively because the pollutants present in the waste water has more time to react with the OH radicals which are the oxidants and the process is energy efficient compared to other frequencies.

Yhdysvaltalaisten matkustajalentoyhtiöiden rahoituksellisen lentopolttoaineen hintasuojautumisen kustannusvaikutukset 2000-luvulla

Tämän kandidaatintutkielman tarkoituksena on tutkia, miten yhdysvaltalaisten lentoyhtiöiden harjoittama rahoituksellinen lentopolttoaineen hintasuojaus on vaikuttanut niiden keskimääräisiin polttoainekustannuksiin 2000-luvun aikana. Lisäksi tavoitteena on kirjallisuuskatsauksen muodossa tarkastella lentopolttoaineen hintariskiä ja siltä suojautumista. Aiheeseen liittyvä aiempi tutkimus on pääasiassa keskittynyt rahoitusasemaan liittyvien vaikutusten tarkasteluun. Tässä tutkielmassa puolestaan tutkitaan suojauksen vaikutusta tarkasteltavien lentoyhtiöiden liiketoiminnan kustannuksiin. Lentopolttoaineen hintasuojauksen kustannusvaikutuksia arvioidaan regressiomallilla, jossa selitettävänä muuttujana on lentoyhtiön keskimääräinen polttoainekustannus. Selittävinä muuttujina puolestaan toimivat seuraavan vuoden arvioiduista polttoainehankinnoista rahoituksellisin keinoin suojattujen hankintojen osuus sekä lentopolttoaineen keskimääräinen markkinahinta kunakin tarkasteluvuonna. Tutkimuksen aineisto koostuu kymmenestä yhdysvaltalaisesta lentoyhtiöstä ja niiden 2000-luvulla vuosikertomuksissaan raportoimista tiedoista liittyen polttoainekustannuksiin ja rahoitukselliseen polttoaineen hintasuojaukseen. Lisäksi lentopolttoaineen keskimääräiset vuotuiset markkinahinnat tarkastelujakson ajalta haetaan Yhdysvaltain energiainformaatiota välittävän viranomaisen verkkotietokannasta. Johtopäätöksenä todetaan yhdysvaltalaisten lentoyhtiöiden rahoituksellisen polttoaineen hintasuojauksen vähentäneen niiden keskimääräisiä polttoainekustannuksia 2000-luvun aikana. Lentopolttoaineen markkinahinnan todetaan vaikuttavan kustannuksiin reilusti lentoyhtiöiden suojaustoimenpiteitä voimakkaammin. Lisäksi aiempiin tutkimuksiin ja toisaalta tässä tutkielmassa estimoitavan mallin autokorreloituvaan luonteeseen nojaten todetaan, että tämän mallin selittävät muuttujat eivät ole ainoat keskimääräisiin polttoainekustannuksiin vaikuttavat tekijät. Yhteenvetona todetaankin tarkempaa lisätutkimusta tarvittavan, jotta tämän tutkielman tulokset voidaan luotettavammin yleistää.

Newly repainted signage, Student Union [old], Chapman College, Orange, California

Newly repainted signage on the Old Student Union, Chapman College, Orange, California; part of a campus renewal project in 1973. Originally the manual arts building and bus repair garage for Orange Union High School. Building annex additions through 1975 increased the size to 19,680 sq. ft. Used as a student union by Chapman College. In 1996 the building became the Cecil B. DeMille Hall, housing the Film and TV department.

Lounge area of the old Student Union, Chapman College, Orange, California

Lounge area of the old Student Union, Chapman College, Orange, California. Originally the manual arts building and bus repair garage for Orange Union High School. Building annex additions through 1975 increased the size to 19,680 sq. ft. Used as a student union by Chapman College. In 1996 the building became the Cecil B. DeMille Hall, housing the Film and TV department.

Lounge area of the old Student Union, Chapman College, Orange, California

Lounge area of the old Student Union, Chapman College, Orange, California. Originally the manual arts building and bus repair garage for Orange Union High School. Building annex additions through 1975 increased the size to 19,680 sq. ft. Used as a student union by Chapman College. In 1996 the building became the Cecil B. DeMille Hall, housing the Film and TV department.