Dieselsähköisen laivan pyörimisnopeussäädettyjen voimansiirtokonseptien mallinnus ja vertailu

Tässä työssä tutkitaan eri voimansiirtokonseptien vaikutusta referenssitapauksen polttomoottorivoimalaitoksen energiatehokkuuteen ja polttoaineenkulutukseen staattisessa tilan-teessa. Referenssitapaukseksi on valittu ulkomerellä toimiva huoltoalus. Työssä esitellään dieselsähköisen laivan voimansiirtokonseptien toteutusvaihtoehtoja ja luodaan katsaus valittuihin generaattoreihin sekä taajuusmuuttajiin. Voimansiirtokonseptien hankintahintaa arvioidaan saatujen hintatietojen ja aikaisempien tutkimusten avulla. Lisäksi konseptien energian- ja polttoaineenkulutusta arvioidaan vuositasolla staattisessa tilanteessa. Perinteiselle kiinteän pyörimisnopeuden toteutukselle löydettiin haastajia sekä konseptien kuluttaman energian, että polttoaineen kannalta tarkasteltuna. Lisäksi työssä muodostetaan referenssialusta vastaava yksinkertainen simulointimalli, jolla voidaan arvioida voimalaitoksen tehohäviöitä sekä polttoaineenkulutusta eri ajotavoilla. Simulointimallilla tutkitaan myös energiavaraston tuomia etuja lisäämällä energiavarasto malliin. Mallia simuloitiin paikoitusajossa ilman energiavarastoa, sekä sen kanssa. Energiavaraston avulla saavutettiin merkittävät polttoainesäästöt.

Rovakaira Oy:n keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma toimitusvarmuuskriteeristön näkökulmasta

Diplomityössä tavoitteena on etsiä teknistaloudellisimmat ratkaisut sekä tutkia niiden vaikutuksia sähkönjakeluverkoston käyttövarmuuteen ja luotettavuuteen toimitusvarmuuskriteeristön näkökulmasta. Lisäksi työssä esitetään uusi tunnusluku kriteeristön ylityksestä aiheutuvan haitan arvostukseen. Merkittävä osa Rovakaira Oy:n keskijänniteverkosta joudutaan uusimaan lähivuosikymmeninä teknistaloudellisen pitoajan täyttyessä. Verkon uusiminen antaa mahdollisuuden toteuttaa verkkoa nykyisiin vaatimuksiin paremmin sopivilla ratkaisuilla. Kehitysvaihtoehtoina vertaillaan johdon tien varteen siirtoa, maastokatkaisijoiden lisäämistä, pienitehoisten ja päättyvien haarajohtojen korvaamista 1 kV tekniikalla sekä pienoissähköaseman kannattavuutta. Työssä tarkastellaan yksityiskohtaisemmin Sodankylän käyttövarmuuden parantamista sähköasemavian aikana ja alueen kuormituksenkasvuun varautumista.

Keskijänniteverkon maakaapeloinnin kannattavuus

Tämän työn tavoitteena oli löytää tekijöitä jotka vaikuttavat keskijänniteverkon maakaapeloinnin kannattavuuteen. 1950–1970 luvuilla verkkoa rakennettiin halvimmalla mahdollisella tavalla, eikä sähkönjakelun luotettavuuteen kiinnitetty huomiota. Tämä tuo verkkoyhtiöille haasteen vanhoja verkkoja saneerattaessa, sillä keskeytyskustannusten arvostus on noussut merkittävään asemaan. Työssä tarkoituksena oli vertailla avojohdon sekä maakaapeloinnin elinkaarikustannuksia kahden erilaisen johtolähdön avulla. Toisella johtolähdöllä oli suuri julkinen kuorma ja toinen johtolähtö oli pitkä maaseutulähtö jolla esiintyi paljon vikoja. Työssä tarkastellaan myös sähkönjakeluverkon käyttövarmuutta ja maakaapeloinnin ominaisuuksia. Elinkaarikustannuksiin vaikuttavia tekijöitä olivat investointikustannukset, keskeytyskustannukset sekä ylläpitokustannukset. Tuloksista voidaan huomata, että keskeytyskustannuksilla voi olla joissain tapauksissa hyvinkin suuri vaikutus johtolähdön elinkaareen. Pitkillä ja pienitehoisilla johtolähdöillä keskeytyskustannusten merkitys pienenee, eikä kaapeloinnilla saavuteta yhtä suurta hyötyä kuin suuritehoisemmilla lähdöillä.

Energiansäästölamppujen vaikutukset pienjännitteisen sähkönjakeluverkon kuormitukseen ja häviöihin

Euroopan Unioni kieltää matalan hyötysuhteen lamppujen käyttämisen sekä sisä- että ulkovalaisimissa. Näin ollen matalan hyötysuhteen lamput, kuten perinteiset hehkulamput tulee vaihtaa paremman hyötysuhteen lamppuihin, kuten energiansäästölamppuihin. Energiansäästölampuissa 230 V, 50 Hz verkkosähkö muunnetaan valonlähteelle sopivaksi tehoelektroniikan avulla. 50 Hz perustaajuisen virran lisäksi energiansäästölamput ottavat verkosta harmonisia yliaaltoja. Harmoniset yliaallot aiheuttavat lisähäviöitä verkostokomponenteissa, kuten muuntajissa ja johdoissa. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan millaisia vaikutuksia hehkulamppujen vaihtaminen energiansäästölamppuihin aiheuttaa pienjännitteisessä jakeluverkossa. Työssä tarkastellaan lyhyesti myös energiansäästölamppujen energiatehokkuutta, sekä sitä, millaisia rajoitteita standardit asettavat harmonisille yliaalloille.

Pienjännitteisen tasasähkönjakelun hyödyntäminen ja siihen liittyvä tutkimus maailmalla

Tässä kandidaatintyössä selvitetään kirjallisuustutkimuksena, minkälaista tutkimusta maailmalla on tehty liittyen pienjännitteiseen tasasähkönjakeluun, sekä missä sovelluskohteissa sitä hyödynnetään. Työssä esitetään yleisimmät järjestelmärakenteet ja sovelluskohteet sekä organisaatiot, joiden on havaittu tutkivan tasasähkönjakelua kiinteistöissä, microgrideissä tai julkisessa sähkönjakelussa. Katsauksen perusteella havaittiin, että maailmalla on tehty erityisesti laskennallisia tutkimuksia ja simulointeja liittyen pienjännitteiseen tasasähkönjakeluun. Näkökulma on pääasiassa ollut kiinteistöissä ja microgrideissä, vähäisemmässä määrin myös julkisissa sähkönjakeluverkoissa. Pienjännitteistä tasasähkönjakelua hyödynnetään, tai ainakin voitaisiin hyödyntää näissä kohteissa. Pääasiassa konseptilla on pyritty hakemaan kustannussäästöjä ja toisaalta parantamaan hyötysuhdetta. Ympäri maailmaa on käynnissä pilottihankkeita sekä kiinteistöihin, että julkiseen sähkönjakeluun liittyen. Bipolaarinen ratkaisu näytti olevan yleisempi. Käytetyt ja tutkitut jännitetasot vaihtelivat riippuen sovelluskohteesta – kiinteistön sisällä oli käytössä tasot pienoisjännitteestä aina 350–400 VDC jännitetasoon asti, ja sama 350–400 VDC oli selvästi suosittu jännitealue myös jakeluverkossa, mutta myös korkeampia jännitteitä, kuten 700–750 VDC, oli käytössä.

Verkostoskenaarioiden arviointi sähkön jakeluverkkotoiminnan valvontamenetelmien kannalta

Tämän työn tavoitteena oli selvittää sähkön jakeluverkkotoiminnan valvontamenetelmien muutoksien vaikutuksia Loiste Sähköverkko Oy:n talouteen neljännellä ja viidennellä valvontajaksolla. Tarkastelua varten tehtiin talousmalli, joka mallintaa verkkoyhtiön taloutta vuoteen 2040 asti. Talousmallissa mallinnettiin kaikkien kannustimien vaikutus paitsi innovaatio- ja toimitusvarmuuskannustimien vaikutus. Talousmallinnuksen perusperiaate oli, että mitä ei pystytä kattamaan siirtotuloilla, rahoitetaan vieraalla pääomalla, kun kassavirran minimitaso ja investointitaso ovat valittu. Talousmallilla tarkasteltiin neljää erilaista verkostoskenaariota. Tarkasteltavat verkostoskenaariot olivat kehittämissuunnitelman mukainen skenaario, nopeutettu kehittämissuunnitelman mukainen skenaario, kaapelointipainotteinen skenaario ja kunnossapitopainotteinen skenaario. Verkon arvon kehittyminen verkostoskenaarioissa mallinnettiin Loiste Sähköverkko Oy:n investointimallilla ja kuvattiin talousmallinnusta varten jälleenhankinta-arvon, nykykäyttöarvon, investointien ja tasapoistojen kehittymisellä vuoteen 2029 asti. Työn tulosten perusteella kehittämissuunnitelman mukaisessa skenaariossa vieraan pääoman määrä pysyy kohtuullisena ja mahdollistaa kohtuullisen kassavirran tarkastelujakson lopussa. Nopeutetussa kehittämissuunnitelman mukaisessa skenaariossa ja kaapelointipainotteisissa skenaariossa vieraan pääoman määrä kasvaa merkittävästi, mikä voi lisätä liiketaloudellisia riskejä, mutta toisaalta mahdollistavat korkeamman kassavirran tarkastelujakson lopussa. Kunnossapitopainotteisessa skenaariossa vieraan pääoman määrä on matala, mutta kassavirta myös pysyy matalana tarkastelujakson loppuun asti.

Suljetun sähkönjakeluverkon regulaatio teollisuusympäristössä

Tässä työssä tutkitaan suljetun jakeluverkon regulaatiota yhden suomalaisen teollisuussähköverkon näkökulmasta ja sitä verrataan olemassa olevaan energiaviraston jakeluverkkoja koskevaan säätelymalliin. Työssä tutkitaan verkkoyhtiön kehittämän säätelymallin toimivuutta ja sitä kuinka se täyttää hyvän valvontamallin ominaispiirteet. Tässä työssä ei ole tarkoituksena esittää uutta valvontamallia, vaan tutkia ja arvioida olemassa olevia malleja. Työssä käydään läpi olemassa oleva kolmannen valvontajakson regulaatiomalli sekä muutokset, joita on esitetty tuleville valvontakausille. Työssä taustoitetaan valvontatoimintaa myös yleisen talousteorian ja valvontateorioiden avulla. Tämän taustoituksen avulla tarkastellaan teollisuussähköverkkojen erityisiä ominaisuuksia ja edelleen tutkitun teollisuussähköverkon korkeita käyttövaatimuksia ja syitä tällaisille vaatimuksille. Verkkoyhtiön käyttämä tariffimalli kuvataan myös sen liittyessä sääntelyyn saumattomasti. Työssä todistettiin mallin toimivuus tämän kaltaisessa toimintaympäristössä, jossa käyntivarmuusvaatimus on erittäin korkea. Havainnoissa myös korostuu mallin pitkäjänteisyys ja ennustettavuus. Laskentaesimerkkien avulla arvioidaan liittymähinnoittelun kohtuullisuutta asiakkaalle ja mallin toimivuutta yleensä. Näissä tarkasteluissa havaittiin, että yleisellä tasolla liittymähinnoittelu on kohtuullista asiakkaalle ja se mahdollistaa asiakkaan pääomien tehokkaamman käytön kuin ilman verkkoyhtiötä. Kehittämiskohteina tuodaan esille keskeytyksistä aiheutuvien haittojen käsittely ja se, ettei tällaiseen verkkoympäristöön ole tällä hetkellä toimivaa mittaria, jolla voitaisiin arvioida kuinka hyvin verkkoyhtiö toimii.

Electrical Safety of Island Operated Low Voltage DC Network

Today, renewable energy technologies and modern power electronics have made it feasible to implement low voltage direct current (LVDC) microgrids (MGs) ca-pable to island operation. Such LVDC networks are particularly useful in remote areas. However, there are still pending issues in island operated LVDC MGs like electrical safety and controlled operation, which should be addressed before wide-scale implementation. This thesis is focused on the overall protection of an island operated LVDC network concept, including protection against electrical shocks, mains equipment protection and protection of photovoltaic (PV) power sources and battery energy storage systems (BESSs). The topic is approached through ex-amination of the safety hazards and the appropriate methods to protect against them, comprising considerations for earthing system selection and realisation of the protection system.

Sähkönmyyntiyhtiöiden riskienhallinnan haasteet ja kehittäminen

Diplomityön tavoitteena on esitellä sähkökaupan ja erityisesti sähköyhtiöiden kokemia sähkönmyynnin riskejä sekä kuvata sähkönmyyntiin liittyvää riskienhallinnan problematiikkaa. Tarkastelun näkökulmana on tietojärjestelmien ja saatavissa olevan tiedon hyödyntäminen energiayhtiöiden riskienhallinnassa. Toinen päätavoitteista on tutkia, kuinka saatavilla olevaa tiedon hyödyntämistä voidaan kehittää sähkönmyynnin hinnoittelussa sekä suojausten suunnittelussa. Työ toteutettiin työskentelemällä asiantuntijana energia-alaan keskittyneessä ohjelmistoyrityksessä sekä haastattelemalla yhdeksän suomalaisen sähkönmyyntiyhtiön henkilöitä riskienhallinnan haasteiden sekä tietojärjestelmien näkökulmasta. Saatavilla olevien tietojen nykyistä parempi hyödyntäminen ja automatisointi voivat auttaa pienentämään yhtiöiden riskitasoa ja parantaa menestymisen edellytyksiä sähkönmyynnin vähittäismarkkinoilla. Lisäksi kulloiseenkin markkinatilanteeseen sopivat sähkön hankintahinnan suojausstrategiat sekä monipuoliset dynaamiset hinnoittelumallit auttavat pienentämään yhtiön kokemia riskejä tai niiden vaikutuksia. Näiden hyödyntäminen vaatii laajaa ymmärrystä sähkö- ja johdannaismarkkinoiden toiminnasta sekä usein myös nykyisten tietojärjestelmien kehittämistä. Tulevaisuudessa yhä yleistyvä hajautettu tuotanto sekä kysynnän jousto asettavat tietojärjestelmille uusia vaatimuksia, jotka toteutuessaan mahdollistavat uudenlaisten palveluiden käyttöönoton sekä voivat tuoda tilaa myös alan uusille toimijoille. Työssä käsitellään energiayhtiöiden kokemia riskejä sähkönmyynnin näkökulmasta, esitellään alan yleisimmät riskit sekä keinot ja työkalut niiltä suojautumiseen. Työn lopuksi tarkastellaan sähkönmyynnin ja –hankinnan oleellisimpia prosesseja riskienhallinnan kehittämisen näkökulmasta.

Loistehon kompensoinnin ja yliaaltosuodattimien nykytila sekä kehityskohteet Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtaalla

Tutkimuksessa käsitelty kemikaalitehdas on 110 kV:n kantaverkkoon liittyvä tehointensiivinen teollisuuslaitos. Prosessien käyttöön mukautetut sähkönjakeluverkon yliaaltosuodattimet ja niiden käyttökytkennät ovat tärkeässä asemassa loistehon tuoton hallitsemiseksi liittymän loistehoikkunaan ja riittävän yliaaltosuodatuksen järjestämiseksi häviöt minimoiden. Kohteena olleen kemikaalitehtaan sähkönjakeluverkon kompensointia ja yliaaltosuodatusta on viimeksi tutkittu vuonna 2003. Tämän jälkeen verkostokomponentit ovat ikääntyneet, prosessien käyttö sekä pienjänniteverkko ovat muuttuneet ja tehdasta käyttävät osittain eri henkilöt. Nykytilaselvitykselle ja verkon kehityskohteiden analysoinnille on tullut tarve edellisen selvityksen jatkoksi. Tutkimus painottuu vahvasti kenttämittauksiin, joiden perusteella sekä kirjallisuutta ja tehtaan järjestelmiä hyödyntäen määritetään loistehotasot verkon keskeisimmissä kohteissa pien-, keski- ja suurjännitetasoilla. Tutkimuksessa esitetään lipeätehtaan suotimien uudelleenjärjestely 4. yliaallon vähentämiseksi ja yksikkökoon pienentämiseksi. Kantaverkon liittymäpisteen tilanne oli hyväksyttävä. Tutkimus esittää pienjännitekompensointia KF-4-100 keskukseen varayhteyden kapasiteettia lisäten. Tutkimus tuotti yleistietoutta verkon käytöstä ja selvitti parhaat käyttökytkennät loistehoikkunan hallitsemiseksi ilman loistehokustannuksia.

Análisis e implementación del proceso de importación para la empresa Cajas y Cartones

La empresa Cajas y Cartones, ubicada en Barranquilla, Atlántico. Es una empresa productora y comercializadora de productos hechos a partir de papel y cartón. En el presente año se encuentra creando un plan de expansión basándose en la mejora de sus procesos. Uno de los puntos claves de mejora es la diversificación de proveedores; no solo contar con proveedores nacionales sino incluir también proveedores internacionales. Esto conlleva a la empresa a una búsqueda de proveedores de materia prima en el exterior, evaluando variables como la competencia, la disponibilidad de material y los altos precios en el mercado nacional de papel y cartón con el objetivo de disminuir sus costos y ampliar sus posibilidades de cobertura de mercado. Es por esta razón que surge el proyecto de investigación aplicada (Proyecto de aplicación práctica-PAP), el cual se basa en el análisis estructural de la compañía, el estudio e investigación internacional de proveedores de papel y cartón, la consecución de posibles proveedores y analizando los costos tanto logísticos como financieros de mover mercancía desde otras partes del mundo hacia Colombia. Finalmente se estudia la implementación y adecuación de un departamento de comercio exterior dentro de la compañía, con el objetivo que la empresa esté preparada para futuras importaciones con respecto al conocimiento del mercado internacional, trámites, normas y requisitos extranjeros y nacionales, transporte y movimiento de mercancía en ámbitos internacionales y agenciamiento aduanero.

Fatores de decisão em situações de incentivos divergentes: seleção de projetos de eficiência pelas concessionárias de energia elétrica

Normalmente, o processo de tomada de decisão para seleção de um novo projeto considera o retorno financeiro e estratégico por meio de indicadores e métodos diversos. Porém, no caso abordado aqui, há uma situação atípica: uma verba mínima estabelecida, e de uso obrigatório, para implementação de projetos antagônicos aos objetivos da empresa. Por força de lei, todas as concessionárias distribuidoras de energia elétrica no Brasil devem direcionar recursos para projetos de eficiência energética a serem aplicados em seus clientes, ou seja, aqueles que consomem e geram lucro para as empresas. A existência deste tipo de situação não é comum no meio empresarial. Ou seja, enfrentar um processo decisório onde o que se busca são resultados contrários ao objetivo das empresas em questão. Assim, o principal objetivo desta pesquisa é compreender os fatores de decisão em situações de incentivos divergentes. Este trabalho mostra que a existência da situação de incentivo divergente alterou os fatores considerados pelos decisores no processo de tomada de decisões. No lugar de fatores financeiros normalmente adotados em projetos em situação normal e mesmo em projetos de eficiência energética, obtiveram maior importância os fatores diretamente ligados ao sucesso e resultados específicos dos projetos, minimizando a importância de buscar conexão com as diretrizes de governança das organizações.

Using traditional heuristic algorithms on an initial genetic algorithm population applied to the transmission expansion planning problem

This paper analyses the impact of choosing good initial populations for genetic algorithms regarding convergence speed and final solution quality. Test problems were taken from complex electricity distribution network expansion planning. Constructive heuristic algorithms were used to generate good initial populations, particularly those used in resolving transmission network expansion planning. The results were compared to those found by a genetic algorithm with random initial populations. The results showed that an efficiently generated initial population led to better solutions being found in less time when applied to low complexity electricity distribution networks and better quality solutions for highly complex networks when compared to a genetic algorithm using random initial populations.

Analysis of efficiency and rationality in a sugar-alcohol mill using hyperboloid a-load and potency

Brazil is the world's largest producer of sugar cane and which in the state of São Paulo concentrate the greatest amount of sugar cane field of the country. The sugar-alcohol sector has the capacity to produce sufficient thermal and electrical energy to be used in their process of production and commercialize of surplus in electricity distribution network. Therefore it is necessary to evaluate the energy efficiency and rationality within the mill. Accordingly this research proposed analyze the sugar-alcohol mill's sectors globally and individually, located in the west center of the São Paulo state, using the valuation methodology employed by the Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) in the industries that do not have systems of cogeneration. In this analysis, the hyperboloids of load and potency were applied based on the indexes of potency factor and load factor that allow estimate the efficiency and rationality. © 2013 IEEE.