Optimal management of microgrids

Desenvolupament dels models matemàtics necessaris per a controlar de forma òptima la microxarxa existent als laboratoris del Institut de Recerca en Energia de Catalunya. Els algoritmes s'implementaran per tal de simular el comportament i posteriorment es programaran directament sobre els elements de la microxarxa per verificar el seu correcte funcionament.. Desenvolupament dels models matemàtics necessaris per a controlar de forma òptima la microxarxa existent als laboratoris del Institut de Recerca en Energia de Catalunya. Els algoritmes s'implementaran per tal de simular el comportament i posteriorment es programaran directament sobre els elements de la microxarxa per verificar el seu correcte funcionament.

Business Sphere, Vol. 18, no.4

As the nation’s leading producer of ethanol and biodiesel, Iowa is building upon its national reputation as an innovative renewable fuel and energy leader by aggressively pursuing more wind energy production. We invite you to take a closer look at Iowa as we harness the winds of renewable energy

Business Sphere, Vol. 21, no.1

These are exciting days in Iowa and the Upper Midwest—the preferred location for developing the green economy and the renewable energy industry. Forward looking policies of Governor Chet Culver, who has set a goal of making our state energy independent, and a ready response to new opportunities are moving Iowa forward in the vanguard of energy transformation. The adoption and consumption of alternative energy will continue to increase. We have succeeded where others are just beginning because we have the grain and crop residues that have made Iowa first in biofuels, sustained winds to get more of our electricity from wind than any other state, and research universities that are hotbeds of renewable energy innovation.

Sugarcane trash management assessed by the interaction of yield with soil properties

Currently, sugarcane plays an important global role, particularly with a view to alternative energy sources. Thus, in a sugarcane field of the mill Vale do Paraná S/A Álcool e Açúcar, Rubineia, São Paulo State, managed under two green cane harvest systems (cane trash left on and cane trash removed from the soil), Pearson and spatial correlations between the sugarcane yield (variety RB855035 in the third cut) and soil physical and chemical properties were studied to identify the property best correlated with stalk yield and the best harvest method. For this purpose, two geostatistical grids (121 sampling points on 1.30 ha) were installed on a eutrophic Red Argisol (homogeneous slope of 0.065 m m-1), in 2011, to determine the properties: stalk yield and sugarcane plant population, and soil resistance to penetration, gravimetric moisture, bulk density, and carbon stock, in the layers 0-0.20 and 0.20-0.40 m. The data were analyzed by descriptive, linear correlation and geostatistical analysis. In both treatments, the property stand density was best correlated with sugarcane yield (r = 0.725 in the trash mulching treatment - TM and r = 0.769 in the trash removal treatment - TR). However, in relation to the soil properties, bulk density (0-0.20 m) was best correlated (r = 0.305 in TM, r = 0.211 in TR). Similarly, from the spatial point of view, stand density was the property that best explained the sugarcane yield. However, in the TM treatment the density (0.20-0.40 m) was the only soil property spatially correlated with stalk yield. The carbon stock in the soil of the TM was 11.5 % higher than in the TR treatment. Results of the TM treatment were best, also with regard to soil management and conservation.

Individual Project Summaries, 2011

Farms to Fuel project will demonstrate technology to produce alternative renewable energy by combining cattle manure with organic industrial waste products in an anaerobic digester. The digester produces methane gas which fires an engine set to generate base load electricity. This would create environmental benefits by turning crop, livestock, and industrial waste into renewable energy in a sustainable and profitable way. Other benefits of the project include the production of a fertilizer that is more readily applicable to crops than in its raw form.

Empirics of the international inequality in CO2 emissions intensity: explanatory factors according to complementary decomposition methodologies

This paper analyses the international inequalities in CO2 emissions intensity for the period 1971–2009 and assesses explanatory factors. Multiplicative, group and additive methodologies of inequality decomposition are employed. The first allows us to clarify the separated role of the carbonisation index and the energy intensity in the pattern observed for inequalities in CO2 intensities; the second allows us to understand the role of regional groups; and the third allows us to investigate the role of different fossil energy sources (coal, oil and gas). The results show that, first, the reduction in global emissions intensity has coincided with a significant reduction in international inequality. Second, the bulk of this inequality and its reduction are attributed to differences between the groups of countries considered. Third, coal is the main energy source explaining these inequalities, although the growth in the relative contribution of gas is also remarkable. Fourth, the bulk of inequalities between countries and its decline are explained by differences in energy intensities, although there are significant differences in the patterns demonstrated by different groups of countries. JEL codes: D39; Q43; Q56. Key words: CO2 international distribution, inequality decomposition, CO2 emissions intensity

Flight energetics in relation to sexual differences in the mating behaviour of a mayfly, Siphlonurus aestivalis

Mayflies (Ephemeroptera) are known to have short adult life-spans. Adults are unable to feed, and they utilize reserves stored during their aquatic larval stage. Energy reserves (fat, glycogen, and free sugars) of mature larvae, subimagoes and imagoes of both sexes of Siphlonurus aestivalis Eaton were compared. All the stages of both sexes had low glycogen and free sugar contents, and the only significant change occurred during the transformation of the mature larva to subimago when almost all the reserves of free sugars were used up. Glycogen and free sugars may serve as energy sources permitting individuals to swim and fly out of the water during emergence. Fat made up most of the energy reserves of mature larvae and was the main source of energy used during the final development of both sexes. Young adult males had high fat reserves which they used as a source of energy for their swarming flights. In contrast, females did not seem to use a significant amount of fat for flight. This difference is probably related to the different mating strategies of the sexes in this species. Males perform long flights waiting for females, whereas females perform only brief flights to mate and reproduce.

Re-Engineering CTE in Iowa: Aligning Career and Technical Education Reform, Workforce Development and Economic Development, August 2007

Iowa is a relatively small state and is on the rebound economically. It has an overall population that is stable, but which is shifting within the state from more rural areas to suburban and urban centers. There is a very tight labor market with high levels of employment. Iowa now has a time-sensitive opportunity to exert global leadership in renewable energy, while maintaining its leadership in other key industries like finance and agriculture.

Improvement of pyrolysis oil quality by scrubbing

Diplomityössä tutkittiin kuuman pyrolyysihöyryn puhdistamista haisevista ja kevyistä haihtuvista yhdisteistä. Työn kirjallisuusosassa selvitettiin pyrolyysiöljyn kannattavuutta uusiutuvana energialähteenä. Lisäksi eri pesurityyppejä tarkasteltiin ja ja vertailtiin. Työn kokeellisessa osassa käytettiin kahta erilaista koelaitteistoa. Tuotteen talteenotossa vertailtiin reaktorilämpötilan ja raaka-aineen kosteuden vaikutusta pyrolyysisaantoihin. Komponenttien talteenotossa tutkittiin epästabiilien ja pistävän hajuisten yhdisteiden poistamista kuumasta pyrolyysihöyrystä. Raaka-aineena käytettiin kuusen metsätäh-dehaketta, joka sisältää runsaasti neulasia ja kaarnaa. Kokeet toteutettiin lämpötila-alueella 460 - 520 °C. Koelaitteistot koostuivat kaasun (N2) syöttöjärjestelmään kytketystä kuumasta ja kyl-mästä puolesta. Tuotteen talteenotossa kuuma pyrolyysihöyry jäähdytettiin ja otettiin talteen. Komponenttien talteenotossa tuote kerättiin suodattimelle ja metyleeniklo-ridiloukkuun. Tuotteiden koostumukset analysoitiin kaasukromatokrafilla. Korkeimmat orgaaniset saannot saatiin 480 °C reaktorilämpötilalla ja 8-9 p-% raaka-ainekosteudella. Pyrolyysiveden määrä putosi raaka-aineen kosteutta nostettaessa. Eri reaktorilämpötiloilla ja raaka-ainekosteuksilla ei ollut vaikutusta hiiltosaantoihin. Kaasusaannot (pääosin CO2, CO ja hiilivedyt) olivat noin 10 p-%. Komponenttien talteenotossa suodatin tukkeutui matalissa (< 250 °C) lämpötiloissa. Suodattimelle jäänyt materiaali oli pääosin neulasista ja kaarnasta peräisin olevia uuteaineita (pääosin hartsi- rasvahappoja) ja sokereita. Korkeimmissa lämpötiloissa (> 250 °C) uuteaineet läpäisivät suodattimen paremmin. 250 ja 300 °C:n lämpötiloissa suuri määrä lyhytketjuisia helposti haihtuvia epästabiileja ja haisevia yhdisteitä (ketoneja, furaani- ja furfuraalijohdannaisia jne.) jäi metyleenikloridi- ja metanoliloukkuihin.

Deep GMRT radio observations and a multi-wavelength study of the region around HESS J1858+020

Context. There are a number of very high energy sources in the Galaxy that remain unidentified. Multi-wavelength and variability studies, and catalogue searches, are powerful tools to identify the physical counterpart, given the uncertainty in the source location and extension. Aims. This work carries out a thorough multi-wavelength study of the unidentified, very high energy source HESS J1858+020 and its environs. Methods. We have performed Giant Metrewave Radio Telescope observations at 610 MHz and 1.4 GHz to obtain a deep, low-frequency radio image of the region surrounding HESS J1858+020. We analysed archival radio, infrared, and X-ray data as well. This observational information, combined with molecular data, catalogue sources, and a nearby Fermi gamma-ray detection of unidentified origin, are combined to explore possible counterparts to the very high energy source. Results. We provide with a deep radio image of a supernova remnant that might be related to the GeV and TeV emission in the region. We confirm the presence of an H ii region next to the supernova remnant and coincident with molecular emission. A potential region of star formation is also identified. We identify several radio and X-ray sources in the surroundings. Some of these sources are known planetary nebulae, whereas others may be non-thermal extended emitters and embedded young stellar objects. Three old, background Galactic pulsars also neighbour HESS J1858+020 along the line of sight. Conclusions. The region surrounding HESS J1858+020 is rich in molecular structures and non-thermal objects that may potentially be linked to this unidentified very high energy source. In particular, a supernova remnant interacting with nearby molecular clouds may be a good candidate, but a star forming region, or a non-thermal radio source of yet unclear nature, may also be behind the gamma-ray source. The neighbouring pulsars, despite being old and distant, cannot be discarded as candidates. Further observational studies are needed, however, to narrow the search for a counterpart to the HESS source.

Pyrolyysiöljyn tuottaminen kiertoleijukattilaan liitetyllä prosessilla

Pyrolyysiöljy on biomassasta nopealla hapettomalla lämpökäsittelyprosessilla saatavaa nestemäistä polttoainetta. Kasvavien uusiutuvan energian käyttötavoitteiden myötä pyrolyysiöljystä on tullut kiinnostava vaihtoehto fossiilisille polttoöljyille. Suurimmat käytön haasteet ovat alhainen lämpöarvo, korkeat kiintoainepitoisuudet ja happamuus fossiilisiin polttoöljyihin verrattuna sekä eri raaka-aineista syntyvät ominaisuuksiltaan erilaiset pyrolyysiöljyt. Pyrolyysiöljyn kaupallinen tuotanto on vasta käynnistymässä eikä sen laadulle ole olemassa standardeja, joten eri valmistajien tuotteet voivat poiketa toisistaan huomattavastikin. Suomessa on Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) toimesta kehitetty Integrated Thermal Process (ITP)-konsepti, jossa pyrolyysiöljyn tuotantoprosessi on liitetty kiertoleijukattilaprosessiin. Prosessien yhdistämisellä voidaan parantaa kokonaishyötysuhdetta sekä hyödyntää laitosten yhteistä käyttöä ja polttoaineen hankintaa. Pyrolyysiprosessin tarvitsema lämpöenergia otetaan petihiekan välityksellä kattilasta, jossa poltetaan myös prosessissa syntyvät oheistuotteet. Tässä diplomityössä tutkittiin pyrolyysiprosessin vaikutusta voimalaitoksen toimintaan ja luotiin malli voimalaitoksen energiataseessa tapahtuvien muutosten arviointiin. Malli laskee sekä pyrolysaattorin että raaka-aineen käsittelyn vaikutukset voimalaitoksen sähkön- ja lämmöntuotantoon. Lisäksi mallin avulla voidaan arvioida pyrolysaattorin aiheuttama raaka-aineen tarve sekä voimalaitoksen lisäpolttoaineen tarve. Työssä tarkasteltiin myös pyrolyysiöljyn ominaisuuksia ja käyttökohteita, sekä tarvittavia muutoksia olemassa olevaan voimalaitokseen. Lisäksi arvioitiin tuotannon kannattavuutta. Mallia sovellettiin esimerkkivoimalaitokseen, jossa on harkittu pyrolyysiöljyn tuotannon aloittamista. Laskelmien perusteella pyrolyysiöljyn tuotannolla on sähkön- ja lämmöntuotantoa alentava sekä polttoaineen tarvetta korottava vaikutus. Pyrolyysiprosessin lisääminen nostaa voimalaitoksen kokonaishyötysuhdetta. Suotuisissa olosuhteissa öljytuotanto ITP-konseptilla näyttäisi olevan taloudellisesti kannattavaa.

Pienvesivoiman elvytys, käyttöönotto ja kannattavuus

Uusiutuvan energian tuottamisen lisääminen on edellytys saavuttaaksemme EU:n asettamat tavoitteet. Tämän takia on syytä tutkia kaikki mahdollisuudet uusiutuvan energian tuottamisen lisäämiseksi jopa aivan pienimmistä laitoksista lähtien. Tämän työn tarkoituksena on tutkia pienvesivoiman taloudellisuutta ja kannattavuutta energiantuotannossa. Työssä suoritetaan myös kustannuslaskenta, jossa pohditaan käytöstä poistetun laitoksen palauttamista takaisin sähkön tuotantoon. Samalla käydään läpi teknisiä, taloudellisia ja lakisääteisiä kysymyksiä, joita pienvoiman verkkoonliittäminen aiheuttaa. Tämä työ on eräänlainen käsikirja pienvesivoimasta. Pienvesivoiman liittäminen jakeluverkkoon on sinällään suojausteknisesti yksinkertaista, mutta kaikkien eri taloudellisten ja lakiteknisten tekijöiden huomioonottaminen on puolestaan haastavaa. Laitosten käyttö ja kunnossapito eivät sinällään vaadi sähköteknistä osaamista, kunhan turvallisuusseikat otetaan visusti huomioon. Työssä havaittiin, että pienvesivoima ei pienissä laitoksissa riitä kattamaan suuria työvoimakustannuksia, joita syntyy, kun yritysten henkilökunta ottaa osaa laitoksen toimintaan. Toisaalta pienvesivoima on erinomainen tapa tuottaa sähköä yksityiselle ihmiselle, mikäli hän on itse valmis operoimaan laitosta eikä laske omalle työlleen suuria kustannuksia. Edellytyksenä on, että omalta maa‐alueelta löytyy pienikin puro suhteellisen läheltä jakeluverkkoa.

Akku ja vetypolttokenno sähköauton voimanlähteenä

Tässä kandidaatintyössä on käsitelty akkuja ja vetypolttokennoja sähköauton voimanlähteenä. Työssä on esitelty sähköautojen ja niiden voimanlähteiden teknologioiden periaatteita, energiankantajia, hyötysuhteita ja päästöjä. Lisäksi on tarkasteltu polttomoottorikäyttöisiä autotekniikoita vertailukohdan saamiseksi. Työn lopuksi on analysoitu sähköautojen markkinoita ja niiden yleistymiseen vaikuttavia tekijöitä. Sähköautot mahdollistavat vaihtoehtoisten energialähteiden käytön, joka antaa tilaisuuden saasteiden ja päästöjen keskitettyyn vähentämiseen ja talteenottoon. Niiden avulla päästään myös pois öljyriippuvuudesta ja paikallisesti aiheutuneista päästöistä. Nykyisten polttoaineiden helpon käsiteltävyyden, kohtuullisien energiatiheyksien ja laajojen infrastruktuurien vuoksi käytössä olevien tekniikoiden syrjäyttäminen on vaikeaa. Uusien tekniikoiden etuja ja haittoja voidaan tarkastella yksinkertaisilla metodeilla, kuten kustannusten, hyötysuhteiden, päästöjen ja polttoaineiden elinkaarien vertailulla. Vertailua vaikeuttaa tosin hintatasojen ja verotuksen eroavaisuudet eri maissa, ja se on siksi suoritettava osin maakohtaisesti. Suurimpia esteitä uusille tekniikoille ovat tällä hetkellä niiden tuomat lisäkustannukset, infrastruktuurien puuttuminen ja nykyisten polttoaineiden korvaaminen toisella.