• Energy Research
• Closed Access close
• Restricted close
• 12. Responsible consumption close
• 2. Zero hunger close
• Finnish close

Tämän työn tarkoituksena on tarkastella tulevaisuuden kehitysnäkymien vaikutusta Vaasan kaukolämpötoimintaan. Komartekin Flowra 32 verkostolaskentaohjelman avulla tutkitaan kaukolämpöverkon siirtokykyä nykyisissä ja tulevaisuuden kuormitustilanteissa. Työn yhteydessä laaditaan kaukolämmityksen kasvuennuste seuraavalle kymmenelle vuodelle ja selvitetään mitoituslämpötilaa -29°C vastaava teho tilastollisen analyysin avulla. Lisäksi tutkitaan mahdollisia ratkaisuja huippu- ja varatehon tuottamiseksi. Tarkastelun kohteena on myös lämmön lyhytaikaisvarastoinnin kannattavuus energianhankintajärjestelmässä. Kaukolämpöverkon siirtokyky on tarkastelun perusteella kohtalaisen hyvä, mutta liittymistehojen kasvaessa paine-erot verkon häntäpäässä jäävät liian alhaisiksi. Paras ratkaisu paine-ero ongelmaan on rakentaa välipumppaamo Hovioikeudenpuistoon. Tarkastelun perusteella kaukolämmön varatehon lisätarve on kymmenen vuoden kuluttua noin 40 MW ja varatehoksi on kannattavinta rakentaa raskasta polttoöljyä käyttävä lämpökeskus. Lämmön lyhytaikaisvarastointi on nykyisillä energianhinnoilla kohtalaisen kannattavaa varsinkin, jos Kauppa- ja teollisuusministeriö myöntää hankkeelle täyden 30%:n investointiavustuksen. The purpose of this thesis is to examine the effects of future prospects on district heating in the town of Vaasa. Using Komartek`s Flowra 32 network computation software application, the transfer capacity of the district heating network is studied in current and future load situations. A growth forecast for the next ten years is prepared in connection with this thesis and the power that corresponds to a dimensioning temperature of -29°C obtained using statistical analysis. In addition, possible solutions for generating peak and back-up power are examined. The economic viability of the short-term heat storage in the energy purchasing system is also focus of the study. On the basis of the analysis, the transfer capacity of the district heat network is rather good, although as the connection power increases, pressure differences at the end of the network remain too low. The best solution for the pressure difference problem is to construct a booster pumping station in Hovioikeudenpuisto. The analysis showed that after ten years, the need for back-up district heating energy will be 40 MW and the most economically viable way of providing back-up energy will be to build a heating centre that runs on heavy fuel oil. At current energy prices, the short-term heat storage is economically viable, especially if the Ministry of Trade and Industry grants the project 30% of its value in the form of investment support.

Diplomityö on tehty UPM-Kymmene Oyj, Kaukaan tehtailla Lappeenrannassa. Integroidussa metsäteollisuudessa energiantuotanto koostuu yleensä sähkön- ja lämmöntuotannosta. Kaukaan tehtailla prosessien lämmöntarve saadaan katettua kokonaisuudessaan omalla tuotannolla, kun taas kulutetusta sähköstä ainoastaan puolet on tuotettu itse. Loput sähköntarpeesta joudutaan ostamaan ulkopuolelta. Tutkimuksen pääpaino on ollut selvittää, miten kustannukset ovat riippuvaisia energiantuotannosta erilaisissa käyttöolosuhteissa. Työn tuloksena on luotu tietokonepohjainen laskentamalli, jonka avulla Kaukaan tehtaiden energiantuotantoa voidaan ohjata taloudellisesti optimaalisimmalla tavalla kulloinkin vallitsevassa käyttötilanteessa. Lisäksi tutkimuksessa on analysoitu tehdasintegraatin lämmönkulutuksen seurannan mahdollisuuksia lämmönsiirtoverkon nykyisten mittausten perusteella. Työssä on kerrottu yleisesti metsäteollisuuden energiankulutuksesta Suomessa. Lisäksi on esitetty arvioita energiankulutuksen kehityksestä tulevaisuudessa sekä keinoja energiatehokkuuden parantamiseksi. Kaukaan tehtailla lämmönkulutuksen seurantaan käytettävät mittausmenetelmät ja -laitteet on esitelty virtausmittausten osalta sekä arvioitu nykyisten mittausten luotettavuutta ja riittävyyttä kokonaisvaltaisen lämpötaseen hallintaan. Kaukaan tehtaiden energiantuotantojärjestelmästä on luotu termodynaaminen malli, johon energiantuotannosta aiheutuneiden kustannusten laskenta perustuu. Energiantuotannon optimoinnilla pyritään määrittelemään tietyn tarkasteluhetken käyttötilanteessa taloudellisesti optimaalisin kattiloiden ajojärjestys. Tarkastelu on rajattu lämmöntuotannon lisäämisen osalta maakaasun käytön lisäämiseen ja höyryturbiinien ohitukseen. Sähkön ja maakaasun hinnan sekä ympäristön lämpötilan vaihtelujen vaikutusta optimaaliseen ajojärjestykseen on havainnollistettu esimerkkien avulla. This thesis has been made for UPM-Kymmene Plc, Kaukas in Lappeenranta. Energy production in integrated forest industry usually consists of heat and power. In Kaukas, the demand for heat is fully covered by their own production, whereas only half of the power consumed is self-generated. The other half is purchased from outside. The emphasis in the study has been on establishing the dependency between the energy production and costs in different operating conditions. As a result, a computer-based calculation model has been developed. The calculation model guides the planning of the energy production in Kaukas in the most cost-effective way. Also the possibility of monitoring the total heat consumption by using the existing instrumentation has been evaluated in the study. In the thesis, the present energy consumption of the Finnish forest industry has been intro-duced. Estimations for the future of the energy consumption and some possibilities of energy conservation have been presented as well. The methods and equipment of flow meas-urements, which are used for measuring the heat consumption in Kaukas, have been introduced. The reliability and adequacy of the existing instrumentation for indicating and controlling the total heat balance have been analyzed. A thermodynamic model of the Kaukas energy production system has been created. The cost calculations and optimization of the energy production are based on the thermodynamic model of the system. The objective of optimization is to determine the most cost-effective way of running the boilers in the operating conditions of a given moment. In optimization, increasing the use of natural gas and reducing the power generation have been outlined as the methods for increasing the heat production. At the end, the effects of varying the price of natural gas and electric power as well as the ambient temperature have been demonstrated.

Yleinen kiinnostus ympäristöasioita kohtaan on nousemassa, ja yritysten sidosryhmät kaipaavat enemmän tietoa yritysten toimista ympäristövaikutusten vähentämiseksi. Erityisesti tiedon tarve on kasvanut aloilla, joilla yritystoiminnalla on paljon ympäristövaikutuksia. Yhä useammat yritykset raportoivatkin ympäristövastuusta yhteiskuntavastuun osana. Raportointi on kuitenkin laadultaan ja kattavuudeltaan vaihtelevaa ja yleisesti riittämätöntä ja puolueellista. Tämä pro gradu- tutkielman tarkoituksena on kuvata mahdollisimman kattavasti kuuden Suomessa toimivan energiayhtiön ympäristöraportointia. Tutkimuksessa pyritään myös löytämään eroja ja yhtäläisyyksiä raportointiin liittyen, ja tutkimaan niihin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimusmenetelminä käytetään sekä laadullista, että määrällistä analyysiä. Tutkimusaineisto koostuu vuosien 2006–2008 ympäristöraportoinnista. Tutkielman johtopäätöksinä esitetään, että raportointi ympäristöasioista on varsin eri tasolla erilaisissa energiayhtiöissä. Tutkimustulokset tukevat aiempaa tutkimusta aiheesta: ympäristöraportoinnin laatua ja kattavuutta selittäviä tekijöitä ovat yrityksen koko ja toimialue, yhtiömuoto sekä sidosryhmäsuhteet. Pienten, paikallisten ja erityisesti osuuskuntamuotoisten yritysten ympäristöraportointia kannattaisi kehittää, sillä niillä olisi paljon hyvää kerrottavaa. Korkeatasoinen yhteiskuntavastuuraportointi antaa yritykselle kilpailuedun lisäksi myös muita sisäisiä ja ulkoisia hyötyjä. Common concern towards environmental issues is rising, and stakeholders of companies wish to have more information concerning the actions companies are conducting to diminish the environmental effects of their operations. Requirements are especially strong in the lines of business where environmental impacts are considerable. Increasing number of companies are therefore reporting their environmental issues as a part of a common corporate social responsibility reporting. The quality and the scope of the reports is however diverse and in general insufficient and biased. The purpose of this Master’s Thesis is to describe as accurately as possible the environmental reporting of six energy companies operating in Finland. The aim is also to find the differences and similarities in reporting, and investigate the affecting factors. In the research there have been used both the quantitative and the qualitative methods. The research material consists of environmental reporting material of the six companies between the years 2006-2008. As a conclusion of the thesis it is presented here that the reporting of environmental issues varies considerably between the companies. The results support the previous findings: interpretative factors of the quality and the scope of the reporting are the size of the company, the sphere of operations, the corporate form and the stakeholder relations. It pays off for the small, local and especially co-operative organizations to develop the reporting, because they have a lot of good things to tell. A high level of reporting can give them a competitive advantage, but also other benefits as well.

Diplomityön tavoitteena on tuottaa informaatiota kunnalliseen päätöksentekoon, jonka avulla kestävän kehityksen näkökulmia voidaan huomioida kunnan energiaratkaisusta päätettäessä. Yhtenä työn lähtökohtana on ollut myös uusi EU-direktiivi, jonka mukaan ympäristönäkökohtia voidaan huomioida julkisten hankintojen tarjouspyyntömenettelyssä valintaperusteena. Tarkastelun kohteena oli kokoluokaltaan 0,5–3 MW:n aluelämpölaitokset sekä polttoaineiden tuotantoketjut. Työssä vertailtavat polttoaineet olivat metsähake, raskas polttoöljy, kevyt polttoöljy ja turve. Diplomityössä on perehdytty kestävän kehityksen käsitteeseen ja muodostettu sen mukaan ekologiselle, sosiaaliselle ja taloudelliselle näkökulmalle kunnallisen energiaratkaisun indikaattoreita. Empiirisessä osassa käsitellään kestävän kehityksen näkökulmien muodostumista Enon energiaosuuskunnan toimintaan perustuen. Käytettävät kestävän kehityksen näkökulmien mukaiset indikaattorit ovat polttoaineen tuotannosta ja käytöstä aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt, polttoaineen tuotannon työllisyysvaikutukset sekä energian hinnan muodostuminen osuuskunnan asiakkaille. Tässä diplomityössä tarkastelluilla kestävän kehityksen indikaattoreilla mitattuna, metsähakkeen käytöllä energiantuotannossa on positiivinen vaikutus niin kunnan kasvihuonekaasutaseessa, työllisyystilanteessa sekä myös enemmän kuluttajaystävällinen asema, lämmön hinnan vakauden ansiosta, kuin muilla työssä käsiteltävillä polttoaineilla. Polttoaineen tuotantoketjun osalta metsähakkeelle saatiin tuotannon ja käytön aiheuttamaksi kasvihuonekaasupäästöksi 2,9–4,2 g CO2-ekv/MJ. Tulos perustuu Enon energiaosuuskunnan polttoaineen hankinnassa käytössä oleviin keskimääräisiin etäisyyksiin metsäkuljetuksessa (250 m) ja kaukokuljetuksessa (15 km). Tuotannon ja käytön aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt olivat raskaalla polttoöljyllä 88,2 g CO2-ekv/MJ, kevyellä polttoöljyllä 85,0 g CO2-ekv/MJ ja turpeella 104,0–108,1 g CO2-ekv/MJ. Metsähakkeen osalta polttoaineen tuotannon osuus koko tarkastellun energiaketjun kasvihuonekaasupäästöistä oli noin 43–57 %. Enon energiaosuuskunnan tapauksessa vuoden 2005 odotetulla toiminta-asteella metsähakkeella tuotetun lämmön tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöt ovat noin 160 t CO2-ekv. Kevyellä polttoöljyllä tuotetun lämmön tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöt olisivat noin 3700 t CO2-ekv sekä turpeen (50 %) ja metsähakkeen (50 %) seoskäyttöön perustuvalla ketjulla noin 2300–2400 t CO2-ekv. Samaisella toiminta-asteella työllisyysvaikutukset ovat käytettäessä metsähaketta 2,2–8,6 htv, raakaöljyä 0,12 htv ja turvetta 1,4–1,6 htv. Metsähakkeen käyttö aluelämpölaitosten pääpolttoaineena takaa myös vakaan hintakehityksen osuuskunnan asiakkaille. The aim of this study is to produce information on possibilities to consider the sustainable development perspectives in the municipal energy decision-making. One aspect is also the new EU-directive that allows the use of environmental aspects as selection criteria in supply request procedure of public supplies. The study focuses on small-scale district heating systems (between 0.5 and 3 MW) including their fuel-supply chains. The comparable fuels of the study were forest chips, heavy fuel oil, light fuel oil and peat. The first part of the study discusses the concept of the sustainable development and establishes the indicators for ecological-, social- and economical aspects of the municipal energy production. The indicators used in empirical part of the study, which based on the Eno energy cooperative, were the equivalent CO2-emissions from the production and the combustion of the fuel, the employment impacts of the fuel production and the energy price formation for the consumers. The indicators show that using forest chips in energy production has a positive effect of reduced greenhouse gases. The use of wood in energy production also provides employment opportunities and is more favourable option to consumers, because of the steady fuel price, when compared to the other alternative fuels considered in this study. The equivalent CO2 emission from the production and use of the forest chips in Eno energy cooperative heating plants is approximately 2.9–4.2 g CO2-ekv/MJ when the average transportation distance in forest is 250 meters and on the road 15 kilometres. Equivalent CO2 emissions of the comparable fuel chains are 88.2 g CO2-ekv/MJ with heavy fuel oil, 85.0 g CO2-ekv/MJ with light fuel oil and 104.0–108.1 g CO2-ekv/MJ with peat. The share of the greenhouse gas emissions of the forest chips production is about 43–57 % of the total greenhouse gas emissions caused by the production and the combustion of the forest chips. The estimated use of the forest chips in the Eno energy cooperative heating plants for the year 2005 is about 12 000 MWh. Equivalent CO2 emissions caused by the production and the use of the forest chips with the estimated consumption rate is 160 t CO2-ekv. If the heat is produced with comparable fuels, the amount of the greenhouse gas emissions would be 3700 t CO2-ekv with the light fuel oil and 2300–2400 t CO2-ekv with the mixture of peat (50 %) and forest chips (50 %). The employment effects of using the forest chips with the estimated consumption rate are between 2.2 and 8.6 man-years. If the same amount of energy is produced with comparable fuels, the effect would be 0.12 man-years with the heavy and light fuel oil, and 1.4–1.6 man-years with the peat. The use of forest chips as a fuel in energy production offers also very steady energy price for the consumers.

Diplomityön tavoitteena oli kehittää prosessi, jolla rypsiöljystä voidaan valmistaa dieselöljyn korvaavaa biodieseliä. Työssä tutustuttiin raaka-aineiden sekä sivu- ja lopputuotteiden aine- ja laatuominaisuuksiin, biodieselin käytettävyyteen ja käytössä oleviin valmistusprosesseihin. Työn aikana kehitettiin uusi tekniikka biodieselin tuottamiseen. Diplomityön tuloksena syntyi pilot-laitteen suunnitelma, jonka mukaan laite rakennettiin. Pilot-laitteen koeajot varmistivat tekniikan toimivuuden ja lopputuote täyttää biodieselille asetetut vaatimukset. Menetelmä tarvitsee vielä jatkokehittelyä tuotantokustannuksien alentamiseksi. The aim of this thesis was to design a process to produce biodiesel by using rapeseed oil as a raw material. Biodiesel is an alternative for diesel fuel. Physical and quality properties of raw materials, by-products and end products were described. The usability of biodiesel and typical biodiesel manufacturing processes were also reviewed. A new technique to produce biodiesel was developed during the work. A pilot-plant was designed as the result of this work and a pilot-plant was built up by following the plan. Test drives disclosed that the method is workable and the end-product meets the needed requirements. Further development is still needed when using this method to decrease the costs of biodiesel production.