Sellutehtaan sekundäärilämmön käytön tehostaminen

Energia on olennainen osa nykyaikaisen sellutehtaan prosesseja, joissa kuluu suuria määriä lämpöä ja sähköä. Pyrittäessä entistä kustannustehokkaampaan liiketoimintaan nousee energiatehokkuus usein mielenkiinnon kohteeksi. Pitkälle viety sähkön ja lämmön yhteistuotanto yhdistettynä korkeaan biopolttoaineiden osuuteen energian tuotannossa luovat pohjan tälle pyrkimykselle. Sekundäärilämpöä syntyy prosessien sivutuotteena ja sen mahdollisimman suuri hyödyntäminen on yksi keino päästä kohti parempaa energiatehokkuutta. Joissain tapauksissa sillä voidaan korvata jopa primäärienergian käyttöä ja mahdollisesti pienentää ostopolttoaineiden tarvetta. Diplomityössä tutkitaan sellutehtaan sekundäärilämpöjärjestelmän toimintaa, ohjausta ja energiankulutusta. Sekundäärilämpöjärjestelmästä muodostetaan taseet talvitilanteessa ja samalla etsitään mahdollisia uusia talteenotettavia sekundäärilämpövirtoja tai vastaavasti käyttökohteita. Lisäksi päivitetään sekundäärilämpöjärjestelmän raportoinnin ja ohjauksen työkaluja nykytilannetta vastaavaksi. Työn aikana kiinnitetään myös huomiota järjestelmän toimintaan muutostilanteissa, joissa kaikkia vesijakeita ei välttämättä ole saatavilla prosessin tarvitsemia määriä.

Sellutehtaan sekundäärilämmön käytön tehostaminen.

Tämä diplomityö on tehty Sunila Oy:n sulfaattisellutehtaalle. Työssä käsitellään sekundäärilämmön hyödyntämisen ja käytön periaatteita sulfaattisellutehtaassa. Tehtaan primääri- ja sekundääritaseet on laskettu tehtaan informaatiojärjestelmästä saatujen tietojen avulla. Taselaskelmat on määritetty sekä talvi- että kesätilanteelle. Niiden perusteella on tarkasteltu hyödynnettävissä olevaa sekundäärilämpöä. Lisäksi työssä on käsitelty mahdollisuuksia käyttää apulauhduttimeen johdettavaa höyryä kaukolämmön tuottamiseen. Lämmöntuotannon vaihteluiden vuoksi työssä on käsitelty lämmön varastoimista kaukolämpöakkuun. Kaukolämpöä on laskelmien mukaan saatavissa talvella keskimäärin 19 MW.

Raaka-aineen käytön tehostaminen

Diplomityön tavoitteena oli kehittää kohdeyrityksen puuraaka-aineen käyttöä. Kohdeyritys on massiivipuuparkettia valmistava yritys, jonka tuotantotoiminta oli diplomityön aloitushetkellä noin vuoden ikäinen. Parkettituotannossa uutta tekniikkaa hyödyntävä valmistuslinja sekä uuden tuotantolaitoksen käytännön ongelmat ovat vaatineet henkilöstöltä paljon aikaa. Puuraaka-aineen hankintaan ja käyttöön liittyville tutkimus- ja kehitystoimille olikin yrityksessä selvä tarve. Projektin aikana tutkittiin erilaisin kokein puuraaka-aineen kulutusta parketin valmistuksen eri vaiheissa. Kokeissa keskityttiin materiaalin kulutuksen kannalta kriittisimpiin työvaiheisiin, jotka kohdeyrityksen tuotannossa ovat vannesahaus, jyrsintä, särmäys ja laatulajittelu. Lisäksi suoritettiin kuivauskokeita tuotteessa käytettävillä erityyppisillä puumateriaaleilla. Suoritetuilla kokeilla saatiin selville työvaiheiden puun kulutus sekä merkittävimmät syyt eri vaiheissa syntyvälle materiaalihukalle. Tulosten pohjalta on esitetty tekijöitä, joihin keskittymällä yrityksen puuraaka-aineen hankintaa ja käyttöä voidaan tehostaa. Työn aikana kehitettiin myös erityyppisten puuraaka-aineiden vastaanottoon ja laadun seurantaan liittyvää dokumentointia.

Uusiutuvan energian käytön edistäminen syöttötariffijärjestelmällä

Tässä opinnäytetyössä käsitellään syöttötariffeja, jotka ovat yksi valtion tukikeino uusiutuvalle energialle. Työn tarkoituksena on käsitellä uusiutuvien energialähteiden käytön edistämistä syöttötariffijärjestelmällä. Työssä esitellään lainsäädännön edellytykset kullekin tuotantomuodolle, jotta ne hyväksytään syöttötariffijärjestelmään. Lisäksi käsitellään syöttötariffien piirissä olevien eri tuotantomuotojen kohtaamia ongelmia. Työssä tutkitaan myös syöttötariffien vaikutusta sähkön hintaan tulevaisuudessa. Lopuksi esitellään lyhyesti muualla Euroopassa käytössä olevia tukimuotoja ja niiden määritys perusteita.

Varastointikapasiteetin käytön tehostaminen

Tutkimuksessa selvitettiin kuormalavoille varastoidun materiaalin varastointikapasiteetin tehostamista mahdollisimman kustannustehokkaasti. Varastointikapasiteetin tehostamiseksi pyrittiin löytämään ratkaisut kahdelle esimerkkivarastolle uusia varastointiteknologioita ja materiaalinkäsittelylaitteita hyödyntämällä. Tutkimuksen aihe perustui Maavoimien esikunnan huolto-osaston tarpeeseen saada tutkittua mahdollisuuksia nykyisten varastojen varastointikapasiteetin tehostamiseksi. Nykyisten varastosuojien varastointikapasiteetin käytön tehostamisella voidaan välttää uusien kalliiden varastosuojien rakentaminen. Tutkimus laadittiin suorittamalla kirjallisuustutkimus varastoinnin perusteisiin, varastojen jaotteluun, tilasuunnitteluun, varastointiteknologioihin sekä materiaalinkäsittelylaitteisiin. Varastoinnin nykytilan kartoittamiseksi perehdyttiin puolustusvoimien varastointisuunnitelman version 3.0 luonnokseen. Esimerkkivarastojen nykytilanteen selvittäminen toteutettiin laatimalla varastoille kysely sekä vierailemalla toisella varastolla. Esimerkkivarastoille suunniteltiin Intolog Vantaa Oy:n edustajien kanssa uudet hyllyjärjestelmävaihtoehdot. Tutkija laati itse toiset vaihtoehdot molemmille varastoille Intolog Vantaa Oy:n vaihtoehtojen vertaamiseksi. Vaihtoehdoille laskettiin tunnusluvut ja investointikustannukset, joita vertailtiin sekä keskenään että nykytilaan. Tutkimustyön tuloksena syntyi laskelma saavutettavasta varastointikapasiteetin lisäyksestä investointikustannuksineen. Esimerkkivaraston 1 osalta kapasiteettia on mahdollista lisätä liikkuvia sekä push back -hyllystöjä käyttämällä noin 1 500 kuormalavapaikkaa (40 %) investointikustannusten ollessa noin 680 000 euroa. Esimerkkivaraston 2 osalta lisäys push back -hyllystöillä on noin 500 kuormalavapaikkaa (35 %) investointikustannusten ollessa noin 350 000 euroa. Tutkimuksen tuloksien perusteella voidaan uusia varastointiteknologioita hyödyntämällä lisätä puolustusvoimien varastoihin varovaisesti arvioiden noin 26 000 kuormalavapaikkaa. Jokainen varasto on kuitenkin erilainen, joten tutkimuksen tuloksia pitää tarkastella varastokohtaisesti.

Liiketoimintamalli teollisuuden ylijäämälämmön hyödyntämisestä kaukolämpöverkoissa

Tässä työssä tarkastellaan teollisuuden ylijäämälämmön hyödyntämistä kaukolämpöverkoissa liiketoimintamallin näkökulmasta. Työn tilaaja on YIT Teollisuus Oy, joka haluaa osaltaan olla mukana ratkaisemassa ilmastonmuutoksesta ja hiilidioksidipäästöjen vähentämistarpeista aiheutuvia yhteiskunnan kehitystarpeita. Energiatehokkuuden parantaminen on yksi nopeimmista keinoista vähentää päästöjä. Teollisuuden energiatehokkuutta voidaan parantaa ottamalla talteen sähköntuotannossa ja tuotantoprosesseissa syntyvää ylijäämälämpöä. Aikaisempien tutkimusten perusteella tiedetään, että Suomessa syntyy vuosittain noin 4–6 TWh ylijäämälämpöä, joka voitaisiin hyödyntää jo olemassa olevien kaukolämpöverkkojen välityksellä rakennusten lämmittämiseen. Kuitenkin vuonna 2008 teollisuus myi ylijäämälämpöä kaukolämpöverkkoihin yhteensä vain 770 GWh, mikä vastaa noin 2,5 prosenttia kokonaiskaukolämmön tarpeesta. Tämän työn tuloksena syntyi liiketoimintamalli, joka esittelee ne palvelut, jotka YIT tuottaa asiakkailleen tilanteissa, joissa teollisuudessa syntyvää ylijäämälämpöä hyödynnetään kaukolämpöverkoissa. Jotta liiketoimintamalli toimisi käytännössä, on siitä oltava hyötyä kaikille osapuolille. Asiakkaan on siis voitava kattaa palvelusta ja sen rahoituksesta syntyvät kustannukset myydyn ylijäämälämmön tuotolla (teollisuuslaitos) tai säästyneistä energian hankintakustannuksista (kaukolämpöyhtiö). Eniten ylijäämälämmön käytöstä voivat hyötyä kaukolämpöyhtiöt, joiden tuotannosta korkeintaan pieni osa tulee yhteistuotannosta ja joilla uusiutuvien energialähteiden osuus on vähäinen. Lisäksi kaukolämpöverkon koon vuotuisena kulutuksena mitattuna on oltava riittävän suuri ja kaukolämmön hinnan suhteellisen korkea. Myös alueen ennustettu väestönkasvu ja uudet suunnitteilla olevat asuinalueet saattavat parantaa ylijäämälämmön hyödyntämisen houkuttelevuutta. YIT:n näkökulmasta ylijäämälämmön talteenottoprojektit ovat hyvä lisä sen nykyiseen palvelutarjontaan. Myös yhteiskunnallisella tasolla aihe on merkittävä. Vaikka nykytietämyksen mukaan energian käytön tehostaminen ja päästöttömän tuotannon lisääminen ovat molemmat yhtä merkittäviä keinoja ilmastotavoitteiden saavuttamisen kannalta, panostetaan Suomessa tällä hetkellä lähinnä tuotannon tukemiseen. Lähivuosien poliittiset ratkaisut vaikuttavatkin vahvasti siihen, kuinka paljon tulevaisuudessa ylijäämälämpöä hyödynnetään rakennusten lämmittämisessä.

Akkuvarastot omakotitaloissa

Energian varastointi on noussut keskeiseksi energia-alan teemaksi viime vuosina. Erityi-sesti uusiutuvan tuotannon lisääntyminen ja energian käytön tehostaminen ovat edesautta-neet energiavarastoratkaisuiden mukaantuloa. Työssä tarkastellaan litiumrautafosfaattiak-kujen käytön kannattavuutta omakotitaloissa. Tavoitteena on selvittää, millä reunaehdoilla näiden akkujen käyttö energiavarastoina tulee kannattavaksi Lappeenrannan olosuhteissa. Kannattavuutta selvitetään litiumrautafosfaattiakkujen markkina-analyysin ja teknistalou-dellisen analyysin sekä Matlab-simulaation avulla.

Uusiutuvan energian työllisyysvaikutukset

Uusiutuvan energian käyttöä Suomessa pyritään lisäämään niin, että sen osuus on 38 % energian kokonaiskulutuksesta vuonna 2020. Uusia investointeja kannustetaan tekemään erilaisten tukien avulla. Uusiutuvan energian käytön kasvu luo Suomeen työllisyyttä. Bioenergia-alalla erityisesti metsähakkeen käyttö on kasvanut. Metsähaketta käytetään energialaitosten lisäksi mm. pientalojen lämmittämiseen. Tätä varten perustetaan useamman kiinteistön lämmitykseen tarkoitettuja lämpöyrityksiä. Metsähakkeen käyttö työllistää eniten sen hankinta- ja kuljetusvaiheissa. Tuulivoiman kapasiteetiksi pyritään saavuttamaan 2500 MW vuoteen 2020 mennessä. Tällä hetkellä asennettu kapasiteetti on noin 500 MW. Tuulivoimalan rakentaminen työllistää monia henkilöitä niin suunnittelun, valmistuksen kuin asennuksenkin puolelta. Aurinkopaneeleita on Suomessa asennettu noin 10 MW sähköntuotantoon. Lisäksi auringon lämpöenergiaa hyödynnetään aurinkokeräimillä. Vaikka Suomessa auringon säteilyenergian on todettu olevan riittävän suuri aurinkosähkön tuottamiseen, on aurinkovoiman hyödyntäminen vasta alkutekijöissä Suomessa. Aurinkoenergia työllistää suunnittelun, valmistuksen ja asennuksen työntekijöitä.

Teräsvalimon energia-analyysi

Teräksen valuprosessi kuluttaa runsaasti energiaa ja tuottaa merkittävästi lämpöä. Ylimääräinen lämpö on poistettava tuotantotiloista, sillä se sisältää yleensä myös paljon hiukkasia ja muita epäpuhtauksia. Lämmön talteenottaminen vähentää teräsvalimon energiankulutusta, mutta sen toteuttaminen ei ole ongelmatonta. Energia-analyysi selvittää yrityksen energian käytön ja tuotannon kehityksen sekä nykytilan. Analyysi pyrkii selvittämään kohteet, joissa energiaakuluu ja joissa sitä syntyy eniten. Tämä opinnäytetyö on sovellettu teollisuuden energia-analyysi, joka sisältää ehdotuksia energian käytöntehostamismahdollisuuksista ja säästömahdollisuuksista. Ehdotuksissa esitelläänviisi tärkeimmäksi katsottua ja kahdeksan muuta energiansäästökohdetta. Näiden lisäksi on annettu seitsemän ehdotusta muista tuotantoa ja energiansäästöä tukevista toimenpiteistä.

Hitsausmenetelmät ja niiden kehittämismahdollisuudet painelaitteiden valmistuksessa

Työn tavoitteena oli painelaitteiden hitsaustuotannon kehittäminen. Keinoina olivat käytössä olevien hitsausprosessienkehittäminen tai niiden käytön tehostaminen ja mahdollisesti muiden hitsausprosessien, kuten plasma-, laser- tai hybridihitsauksen, käyttöönotto. Työn teoriaosassa käsiteltiin painelaitteiden valmistuksessa käytettävät hitsausprosessit ja niiden kehittämiskeinot, hitsauskustannuksen muodostuminen sekä miten näihin kustannuksiin voidaan vaikuttaa. Lisäksi tarkasteltiin painelaitteiden valmistuksessa käytettävien materiaalien hitsattavuutta ja laadunvarmistusta. Tutkimusosuudessa käytiin läpi valmistuksen nykytila ja tehtiin tuotannon analysointi kehittämiskohteeksi valitulle lämmönsiirtimelle. Kehitysehdotuksenatuotannon tehostamiseksi ehdotettiin MAG-täytelanka- ja jauhekaarihitsauksen käytön lisäämistä. Lisäksi ehdotettiin juurituen käyttöä ja hitsauksen mekanisoinnin lisäämistä. Plasma- tai hybridihitsauksen käytöllä todettiin pystyttävän lyhentämään läpimenoaikoja. Ennen laitteistohankintojen tekoa täytyy tehdä lisäselvityksiä soveltuvuuden ja kannattavuuden varmistamiseksi.

Emission Trading and Tradable Green Certificates Impacts on the Business Activity of Vattenfall Oy

Ihmisen toiminnan vaikutus ilmakehään johtaa todennäköisesti ilmastonmuutoksiin. Eräs näistä muutoksista on maapallon keskilämpötilan nousu, joka aiheutuu kasvihuonekaasujen lisääntyneestä pitoisuudesta ilmakehässä. Vaikutusten vähentämiseksi on hiilidioksidipäästöjä vähennettävä. Kioton pöytäkirja asettaa allekirjoittaneille maille päästövelvoitteet. Euroopan unionin tulee vähentää kasvihuonekaasupäästöjään 8%:lla. Eräs vähennysmekanismeista on päästökauppa. Päästökauppa on sekä keino suojella ympäristöä että ympäristöpoliittinen instrumentti kasvihuonekaasupäästövähennysten kustannusten keventämiseksi. Päästökauppa ei suoranaisesti vähennä kasvihuonekaasupäästöjä, vaan tasaa niitä maiden ja laitosten välillä. Uusiutuvan energian käytön edistäminen sekä kansainvälisesti että kansallisesti johtaa suoriin kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen. Euroopan unionin jäsenvaltiot ovat asettaneet kansalliset viitearvot uusituvan sähkön kulutukselle. Saavuttaakseen nämä viitearvot maiden tulee tukea uusiutuvia energialähteitä eri menetelmin kuten vihreillä sertifikaateilla. Päästökauppa ja kaupattavat vihreät sertifikaatit tulevat vaikuttamaan energiantuottajien liiketoimintaan. Työssä on tutkittu päästökaupan ja vihreiden sertifikaattien vaikutuksia Vattenfall Kaukolämpö Oy:n, Vattenfall Sähköntuotanto Oy:n ja Vamy Oy:n liiketoimintaan.

Euroopan unionin kestävyyskriteerien soveltuvuus liikenteen biopolttoaineiden kasvihuonekaasuvaikutusten arviointiin

Euroopan unioni on niin sanotussa RES-direktiivissä asettanut tavoitteet uusiutuvan energian käytön lisäämiseksi 10 %:iin liikenteen energian kulutuksesta kaikissa jäsenmaissa vuoteen 2020 mennessä. Eräs näistä uusiutuvan energian muodoista on biopolttoaineet. Tässä työssä testataan RES-direktiivissä esitettyä laskentamenetelmää biopolttoaineiden tuotannon ja käytön kasvihuonekaasupäästöjen arviointiin. Esimerkkitapauksena on yhdyskuntien ja teollisuuden jätemateriaalia raaka-aineena käyttävän jäte-etanoliprosessin ja siihen yhdistetyn sähköä ja lämpöä tuottavan CHP-laitoksen päästölaskenta. Laskennan yhteydessä käy ilmi RES-direktiivin laskentamenetelmän tulkinnanvaraisuus. Laskentamenetelmän perusteella järjestelmäraja voidaan asettaa usealla eri tavalla, jolloin saadut päästövähennystulokset vaihtelevat huomattavasti eri tulkintavaihtoehtojen välillä. Jäte-etanolin tapauksessa tulokset ovat myös hyvin riippuvaisia jätemateriaalille määritellystä päästökertoimesta. Laskennan perusteella voidaankin sanoa, että RES-direktiivin laskentamenetelmällä saadut päästövähennystulokset biopolttoaineille ovat hyvin epävarmoja ja riippuvat sekä laskennan lähtöoletuksista että direktiivin tulkintatavasta. RES-direktiivin laskentamenetelmää voidaan myös pitää hyvin suppeana lähestymistapana biopolttoaineiden kasvihuonekaasuvaikutusten arviointiin. Tarkastelua tehdään suppealla järjestelmärajalla ja esimerkiksi biopolttoaineketjujen aiheuttamat epäsuorat ilmastovaikutukset jäävät huomioimatta. RES-direktiivin laskentamenetelmä perustuu perinteiseen staattiseen elinkaariarviointiin eli syytarkasteluun eikä sovellu arvioimaan muutosta. Ilmastomuutoksen hillinnän haastavuuden ja kiireellisyyden vuoksi biopolttoaineiden ilmastovaikutuksia tulisi kuitenkin arvioida myös laajemmin muutostarkasteluna, ja verrata biopolttoaineiden avulla saatuja päästövähennyksiä muilla keinoin saavutettuihin päästövähennyksiin. Näin voitaisiin paremmin arvioida sitä, mitkä keinot soveltuvat parhaiten nopeiden päästövähennysten saavuttamiseen.

RFID-teknologian hyödyntäminen puolustusvoimien yksilöseurattavan materiaalin hallinnassa - CASE: maavoimat, Karjalan Prikaati

RFID-teknologian käyttöönotto on vakaassa kasvussa ja kiinnostus tekniikan soveltami-seen on erityisesti yksilöseurannan alueella. Diplomityössä on tutkittu RFID -teknologian mahdollisuuksia puolustusvoimien normaaliolojen kriittisen yksilöseurattavan materiaalin hallintaan. Case-joukko-osastona tutkimuksessa on toiminut Karjalan Prikaati. Tutkimus-aihetta on tarkasteltu prosessiajattelun näkökulmasta, mutta myös tiedon keräämistä on käsitelty. RFID-pohjainen tieto eroaa perinteisellä tavalla kerätystä tiedosta. RFID-teknologian hyödyntäminen tarjoaa kuitenkin entistä monipuolisemman ja virheettö-mämmän tiedon keräämisen reaaliajassa, joten se tukee hyvin prosessimaista toimintaa. Tutkimuksen painopisteenä on ollut logistiikan resurssien käytön tehostaminen RFID-teknologiaan tukeutuvan prosessimaisen toiminnan kautta. Tehokas prosessimainen toi-minta soveltuu hyvin sotilasorganisaatioihin. Prosessien määrittely ja kuvaaminen autta-vat tunnistamaan niissä ilmeneviä ongelmia ja samalla kuvaamaan mahdollisten muutos-ten vaikutukset prosesseihin sekä organisaatioihin. Perusteet prosessien uudelleen suun-nittelulle lähtevät prosessimaisen toiminnan tunnistamisesta ja kuvaamisesta. Case-joukko-osaston nykytilan kartoituksessa havaittiin, että joukko-osastotasolta on tähän asti puuttunut kokonaisvaltainen prosessimainen toimintatapa. Nykytila-analyysin pohjalta tutkimustyössä rakennettiin yksilöseurattavan materiaalin käsittelyä kuvaava toimintaprosessi, joka muodostui kuudesta eri osaprosessista. Tutki-mustyölle valitun painopisteen mukaisesti osaprosesseista viisi liittyi logistiikkaan ja kun-nossapitoon yksi. Tämän jälkeen keskityttiin tutkiman RFID-tekniikan avulla saavutetta-via keskeisiä hyötyjä. RFID-teknologian ja prosessimaisen toiminnan avulla joukko-osastotasolla on saavutettavissa useita hyötyjä verrattuna nykytilan toimintaan. Uudessa toimintatavassa keskeisiä tunnistettuja hyötyjä ovat toiminnan automatisoituminen, teho-kas tiedonkeruu, toiminnan hyvä laatu ja tehokkuus. Toiminnan tehokkuutta organisaati-on logistisissa toiminnoissa on siis mahdollista kasvattaa ja samalla lisätä näkyvyyttä toimitusketjun sisälle ja sen eri vaiheisiin. Lisäksi RFID-teknologian käyttöönotolla pys-tytään tukemaan hyvin puolustusvoimien kunnossapidon strategista kumppanuutta.

Vaneritehtaan energianäkökohtien tarkastelu ja seuranta

Diplomityön tavoitteena oli tunnistaa ja analysoida vaneritehtaan energianäkökohdat. Lisäksi tavoitteena oli luoda työkalu, joka mahdollistaisi energianäkökohtien seurannan ja vertailun sekä tehtaan energiankäytön jatkuvan kehittämisen. Teoriaosuudessa käsiteltiin energiatehokkuutta sekä energian käyttöä, hankintaa ja tuotantoa. Lisäksi tarkasteltiin vanerin valmistusprosessia. Tarkoituksena oli luoda pohja vaneritehtaan energiankäytön hahmottamiselle ja sen energianäkökohtien analysoinnille. Energian käytön kartoittaminen tehtiin osaksi hyödyntämällä olemassa olevaa tietokantaa ja osaksi prosessoimalla kerättyjä mittaustuloksia. Kartoituksen perusteella tunnistettiin vaneritehtaan osastokohtaiset energianäkökohdat. Näkökohtien analysoinnilla selvitettiin niiden vaikutusta energiankulutukseen ja tuotannon tehokkuuteen. Tämän pohjalta luotiin seurantatyökalu, johon energianäkökohdat ja niihin vaikuttavat tekijät koottiin osastoittain. Energiatehokkuuteen vaikuttavien tekijöiden merkittävyyttä tarkasteltiin pisteyttämällä toiminnan osa-alueita. Analysoinnin yhteydessä työssä esitettiin myös yksittäisiä toiminnan tehokkuuteen liittyviä kehitysesimerkkejä.