• Energy Research
• Finnish close
• LUTPub close

Bioetanolin valmistus selluloosapitoisista raaka-aineista vaatii selluloosapolymeerien pilkkomisen liukoisiksi sokereiksi. Tämä voidaan toteuttaa entsymaattisella hydrolyysillä. Selluloosan pilkkomiseen tarkoitetut entsyymit, sellulaasit, ovat entsymaattisen hydrolyysin jälkeen sitoutuneet joko kiintoainefaasiin tai ovat nestemäisessä faasissa ns. vapaina entsyymeinä. Prosessin taloudellisuuden kannalta on erityisen tärkeää minimoida siinä käytettävien entsyymien tarve, sillä tehokkaat entsyymivalmisteet ovat suhteellisen kalliita. Yksi varteenotettava vaihtoehto bioetanoliprosessin saamiseksi taloudellisemmaksi on käytettyjen entsyymien talteenotto ja kierrätys. Työn tarkoituksena oli selvittää kirjallisuudesta, millaisia menetelmiä on kehitetty entsyymien talteenottoon ja kierrätykseen lignoselluloosasta valmistettavan bioetanolin valmistuksessa. Työssä on keskitytty tuoreisiin tutkimuksiin ja menetelmien käyttökelpoisuuteen ja taloudellisuuteen. Viime vuosina sellulaasien talteenotto- ja kierrätysmenetelmiä koskevat tutkimukset ovat keskittyneet pääasiassa käsittelemään nanopartikkelien avulla tapahtuvaa entsyymien immobilisointia, ultrasuodatusta, erilaisia desorptiomenetelmiä, kiinteän hydrolyysijäännöksen kierrättämistä, tuoreen substraatin lisäämistä sekä myös tislausvaiheen jälkeistä entsyymien kierrättämistä. Jotta kierrätysmenetelmä olisi tehokas, tulisi sen pyrkiä säilyttämään entsyymien aktiivisuuksia, sokerisaantoa menettämättä ja sisältää sekä neste-, että kiintoainefaasista tapahtuva kierrätys. Jokaisella kierrätysmenetelmällä on hyvät ja huonot puolensa. Entsyymien talteenottoastetta saadaan kuitenkin parannettua yhdistämällä erilaisia menetelmiä. Useista tutkimuksista huolimatta, taloudellisinta ja käyttökelpoisinta entsyymien talteenotto- ja kierrätysmenetelmää ei ole vielä saavutettu. Bioethanol production from cellulosic raw materials requires cleavage of cellulose polymers to soluble sugars. This may be accomplished by enzymatic hydrolysis. Enzymes for digestion of cellulose, also called cellulases, are after enzymatic hydrolysis either bound to the solid phase or as so-called free enzymes in the liquid phase. For the economy of the process it is particularly important to minimize the need for the used enzymes as efficient enzyme preparations are relatively expensive. To obtain a more economical bioethanol process, one viable alternative for this is the recovery and recycling of the used enzymes. The purpose of this work was to study from the literature about the methods, which have been developed for enzyme recovery and recycling for bio-ethanol production from lignocellulosic biomass. The focus is on recent studies and their usefulness and efficiency. In recent years, the studies about recovery and recycling methods of cellulases have mainly focused on dealing with immobilization of enzymes with nanoparticles, ultrafiltration, various types of desorption methods, solids recycling, fresh substrate addition and recycling of enzymes after distillation. In order to be effective, the recycling method should strive to maintain the enzyme activities, without losing sugar yields and it should contain recycling from both liquid and solid phase. Each recycling method has its pros and cons. However, the recovery rate of the enzymes can be improved by combining a variety of methods. Despite of the numerous studies, the most economical and the most useful enzyme recovery and recycling method has not yet been reached.

Suomen täytyy vähentää kasvihuonekaasupäästöt vuoden 1990 tasolle vuosien 2008–2012 velvoitekauden aikana. Suomen kansallisen ilmasto-ohjelman mukaan noin puolet vaadittavasta vähennystavoitteesta voidaan saavuttaa lisäämällä biopolttoaineiden käyttöä ja säästämällä energiaa. Kemira Agro Oy:n Uudenkaupungin tehtaiden energiansäästäminen on alkanut sen liityttyä teollisuuden vapaaehtoiseen energiansäästösopimukseen vuonna 1999. Sopimus velvoittaa vähentämään energian ja veden kulutusta sekä raportoimaan vuosittaisista kulutuksista. Työssä on esitelty energiansäästämisen eteneminen yrityksessä sopimuksen hyväksymisestä energiansäästöanalyysin toteutukseen asti. Työssä on etsitty energiaa säästäviä ratkaisuja lannoitetehtaan käyttöön tehtaan tuotantoprosesseissa. Tuotanto-osastoille on laskettu energiataseet, joiden avulla on piirretty energiavirtoja kuvaavat sankey – diagrammit. Työssä on esitetty perusidea energiansäästön toteuttamiseksi ja alustavat kustannusarviot. Löydetyillä kohteilla voidaan säästää tehtaan sähkönkulutusta yhteensä 19 GWh/a ja lisätä tuotantoa. Ionivaihdettua vettä voidaan säästää noin 6000 m3/a. Laskelmat on esitetty cd-romilla liitteessä 31. Finland has to reduce the green house gas emissions to the level of year 1990 until period time 2008-2012. Half of this can be achieved by increasing the use of bio fuel and saving energy. After signing the voluntary energy saving contract, the Kemira Agro Inc. at Uusikaupunki has to reduce the consumption of energy and water. The contract also obligates to report the yearly consumption of energy and water. This report tells how to implement the energy saving analysis in industry. In this report it has searched the application for saving energy in fertilizer production. The sankey – diagram have been draw after establish the balance of mass and energy consumption on department of production. This report introduces the basic idea and estimated investment cost for the basic idea to implement the applications. The founded applications decrease the consumption of electricity 19 GWh per year and increase the production. The applications save water about 6000 m3/a. All the calculations are present on cd-rom at appendix 31.

Tämä raportti on yhteenveto VINKKI - Vastuullinen ja innovatiivinen hankintatoimi kilpailukyvyn lähteenä –tutkimusprojektissa toteutetun kyselyn tuloksista. Kysely toteutettiin keväällä ja kesällä 2015. Kyselytutkimus on osa laajaa tutkimuskokonaisuutta. VINKKI-projekti on Lappeenrannan teknillisen yliopiston tutkimus, jota rahoittavat TEKES ja projektissa mukana olevat organisaatiot. Projektin tarkoituksena on selvittää, kuinka toimittajamarkkinoita voidaan kehittää strategisen ja innovatiivisen hankintojen johtamisen kautta siirryttäessä kohti vastuullisempia toimintamalleja. Kyselytutkimuksen tärkeimpänä tavoitteena oli saada läpileikkaus vastuullisen hankintatoimen tilasta sekä sen riskeistä ja toimintamallista suomalaisissa valmistavan teollisuuden yrityksissä. This report summarizes the results from the survey research conducted in the research project of VINKKI – Sustainable and innovative supply management as a source of competitive advantage. The survey was conducted during spring and summer 2015. Survey is a part of a larger research project which is the research project of Lappeenranta University of Technology and is funded by TEKES and project organizations. The aim of the project was to find out how supply markets could be developed by the means of strategic and innovative supply management when aiming towards more sustainable business models at the same time. The objective of the survey was to form an understanding concerning the state of sustainable supply management and the risks and practices related to sustainable supply management in the Finnish manufacturing companies. Publishers version

Työssä luodaan energiapuun varastonhallintamalli ja hankintamalli energiantuotantolaitoksen näkökulmasta sekä kuvataan kustannustehokkaita ja toimitusvarmoja vaihtoehtoja puupolttoaineen varastoinnille ja haketukselle. Varastonhallintamallissa keskitytään varastotason hallintamenetelmiin toimintaympäristössään. Hankintamalli määrittää oman varaston ja suoran laitostoimituksen suhteen sekä auttaa pohtimaan strategisen hankinnan merkitystä hankinnan toteuttamiseen ja hankintakanavien valintaan. Työ antaa vastauksia koko hankintatoiminnan toteutukseen ja hallitsemiseen. Varastonhallintamallin skenaariotarkastelussa selvisi, että yrityksen oma varasto vaatii 18 – 37 % varmuusvaraston suhteessa käyttövarastoon. Hankintamallin mukaan oman varaston kannattavimman puupolttoainejakeen hankintaetäisyys voisi olla keskimäärin korkeintaan 96 km. Tarpeen, saatavuuden, jakeiden kustannustasojen ja toimintaympäristön mahdollisuuksien ollessa selvillä, on mahdollista tehdä päätöksiä hankintakanavista ja varmuusvarastoista kustannustehokkuuden perusteella. Yrityksen polttoainemäärien ohjauksen toteutukseen vaaditaan kehittämistoimia. Oman toimintaympäristön vakiointi ja toimintamallien dokumentointi on tärkeää tiedonjaon, toimitussopimusten mitoittamisen ja toiminnan kehittämisen kannalta. Toiminnan pullonkaulojen vähentäminen ja puupolttoaineen ohjaaminen kustannustehokkaimpien haketusketjujen kautta mahdollisimman tehokkaasti synnyttävät kustannussäästöjä toimitusketjussa. The thesis creates inventory management and procurement model for forest fuel at power plant point of view as well as describes cost-effectivity and reliability of delivery alternatives for forest fuel storing and chipping. The inventory management model focuses on inventory management methods in its operational environment. The procurement model determines the ratio between roadside delivery and straight plant delivery ratio for forest fuel as well as helps to consider the meaning of strategic procurement for procurement execution and selection of procurement channels. The thesis gives answers to execution and management of procurement as a whole. The inventory management scenario analysis points out that company’s own inventory needs 18 – 37 % safety stock compared to cycle stock. According to the procurement model the most profitable forest fuel purchasing distance could, on average, 96 kilometers at the highest. After the need, availability, fuel cost levels and working environment is clear, it is possible to make decisions about procurement channels and safety stock levels based on cost effectiveness. The implementation of company’s forest fuels steering needs developing. Standardization of own operation environment and documentation of operation models is crucial for information sharing, measuring supply contracts and developing operation. Reducing operation bottle necks and steering forest fuel through more cost effective chipping chain as effectively as possible creates cost saving in the supply chain.

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää alueellisen lämmön- ja sähköntuotannon laskentamenetelmävalintojen vaikutuksia kasvihuonekaasupäästöihin. Työn tutkimuskysymyksenä on, onko mahdollista, että laskentamenetelmän valinnalla on suurempi vaikutus alueen kasvihuonekaasupäästöihin kuin energiantuotantotekniikan valinnalla. Laskentamenetelmävalinnoista tutkitaan tarkemmin CHP-laitoksen päästöjen allokointitavan ja sähkönpäästöjen määrittämisen vaikutuksia kasvihuonekaasupäästöihin. Tutkimusmenetelminä työssä on käytetty kirjallisuuskatsausta sekä tapaustutkimusta. Kirjallisuuskatsauksen aineistona käytetään tieteellisiä artikkeleita ja tutkimusraportteja. Tapaustutkimuksessa tutkitaan yksittäistä case-kohdetta, joka on Tampereen Härmälänrannan uudisrakennusalue, ja jossa vertaillaan maalämpöpumppua ja kaukolämpöä alueen lämmitysratkaisuina. Työn tuloksena todetaan, että on olemassa sellaisia tilanteita, joissa laskentamenetelmän valinnalla on suurempi vaikutus alueen kasvihuonekaasupäästöihin kuin energiantuotantotekniikan valinnalla. Lisäksi case-tarkastelun perusteella huomataan, että laskentamenetelmävalinnoilla on sitä suurempi merkitys, mitä enemmän CHP-laitoksessa käytetään uusiutuvaa polttoainetta. Työn johtopäätöksenä voidaan todeta, että energiantuotannon kasvihuonekaasupäästölaskennassa on syytä ymmärtää ja huomioida eri laskentamenetelmävalintojen vaikutus esitettyihin tuloksiin. The purpose of this master’s thesis is to study the importance of the calculation method choices of greenhouse gas emissions from local heat and electricity production. The research question is whether it is possible that the choice of calculation methods has a greater impact on the region's greenhouse gas emissions than the choice of energy production technology. From the choice of calculation methods, further evaluation is done for the allocation of CHP plant’s emissions and the determination of electricity’s greenhouse gas emissions. As research methods the literature review and case study are used in this thesis. The materials used in the literature review are scientific articles and research reports. In the case study a single case is examined. The case study area is a new building zone in Härmälänranta in Tampere and the comparison of the heating solution is made between geothermal heat pumps and district heating. As a result of the study, it is found that there are situations in which the choice of calculation methods has a greater impact on the region's greenhouse gas emissions than the choice of energy technology. In addition, it was found that the choice of calculation methods is more important, the more the CHP plant uses renewable fuel. In conclusion of the study can be noted that in the greenhouse gas emission calculation of energy production it is important to understand and take into account the effects of the choice of calculation methods on the results presented.

Työn tarkoituksena on tehdä kirjallisuuskatsaus kiintoaine-neste-erotusprosesseihin lignoselluloosaetanolin tuotannossa. Työssä keskitytään hydrolysoidun ligniinipitoisen lignoselluloosamateriaalin kiintoaine-neste-erotukseen. Tarkoituksena on tutkia lignoselluloosamateriaalin suodatus- ja sentrifugointiprosesseja sekä niiden vaikutusta lignoselluloosaetanolin tuotantoon.

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää mahdollisuuksia Kotkan Energia Oy:n kaukolämpöverkon ja aivan erityisesti sen käytön kehittämiseen. Kaukolämmön optimaalinen toimittaminen on tasapainoilua kaukolämpöveden virtausten ja lämpötilojen välillä. Kaukolämpöverkon käyttöä voidaan parantaa laskemalla syötettävän kaukolämpöveden menolämpötilaa muu tuotanto ja asiakkaiden tarpeet huomioiden. Lämpötiloja laskiessa verkon oikein ajoitettu varaaminen muuttuu entistä tärkeämmäksi tekijäksi, koska sen avulla voidaan vähentää varatehon käyttöä. Alhaisempi menolämpötila laskee kaukolämpöverkon lämpöhäviöitä, mutta lisää kaukolämpöveden virtausta kuluttajien tehontarpeen pysyessä vakiona. Välipumppauksen käyttö sekä matalammat paine-erot laskevat pumppaushäviöitä, mutta työssä tehtyjen havaintojen perusteella selvästi suurin vaikutus kustannuksiin on lämpöhäviöillä. Laitoskäytöstä vastaavat operaattorit ohjaavat myös kaukolämpöverkon käyttöä, mikä tekee heidän toiminnastaan kriittisen tärkeää kaukolämpöverkon käytön optimoinnin kannalta. Kaukolämpöakku havaittiin myös kannattavaksi investoinniksi, joka samalla vähentäisi tuotannon riippuvuutta operaattorien päätöksistä. The purpose of this master’s thesis is to examine the possibilities to improve the district heating network of Kotkan Energia Ltd and especially the way it is being used. Optimal supply of district heat is a balancing act between the flow and temperature of district heating water. District heating network usage can be improved by lowering the temperature of the water supplied. When doing so, other production and customer needs will have to be taken into consideration. As temperatures used in the network fall, heat storing becomes an increasingly important factor because it can be used to lower the need for backup heat production capacity. Lower feed water temperatures reduce the district heating network heat losses, but increase water flow as power demand remains constant. Use of intermediate pumping as well as lower pressure differences decrease pumping losses, but the costs of heat losses were found to be the most significant factor. Operators in charge of plant operation are also in control of district heating network usage. This makes their work extremely important considering the optimization of district heating network usage. District heat storage was also found to be a profitable investment that would help reduce the dependence on the production decisions of operators.

Kunnat ja niiden muodostamat yhteisöt ovat tärkeässä roolissa ja vastuussa kansallisten ja kansainvälisten energia- ja ilmastotavoitteiden toteutumisessa. Kunnilla on mahdollisuus vaikuttaa toiminnoillaan kaikkiin energia- ja ilmastopäästölähteisiin, kun otetaan huomioon kuntakonsernin omat toiminnot sekä yhteistyö alueen yritysten ja kuntalaisten kanssa. Suomen kunnat ovat voineet vapaaehtoisesti sitoutua energia- ja ilmastositoumuksiin, joiden tavoitteena on vähentää kunnassa muodostuvia kasvihuonekaasupäästöjä, edistää kestäviä toimintatapoja ja -muotoja. Suomessa erilaisten sitoumusten määrä on kasvanut viimeisen kymmenen vuoden aikana. Näihin sitoumuksiin luetaan mukaan kansallisen toimijan koordinoimat energia- ja ilmastoverkostot sekä vapaaehtoiset toimintatavat, joilla pyritään saavuttamaan Euroopan unionin asettamat päästövähennystavoitteet. Yksi tällaisista toimintatavoista on kunta-alan energiatehokkuussopimus (KETS). Tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa energiatehokkuutta edistävien sitoumusten tilanne Suomen kunnissa sekä saada käsitys kunta-alan energiatehokkuussopimuksen vaikuttavuudesta ja kipupisteistä. Tutkimus toteutettiin aineistolähtöisenä laadullisena tutkimuksena käyttäen tutkimusmenetelmänä teemahaastatteluja ja kirjallisuuskatsausta, joissa teoreettinen viitekehys rakentui Grounded Theory -menetelmälle. Sitoumusten nykytilanne saatiin kartoitettua kattavasti, tutkimuksessa huomioitiin yhteensä 14 eri energia- ja ilmastositoumusta. Tulokset osoittavat, että sitoumukset tukevat kuntia energia- ja ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Ne koetaan kaikkineen hyödyllisiksi kunnan taustatekijöistä riippumatta. Kuitenkin sitoumuksissa tunnistettiin haasteita, joista korostuivat resurssipula ja toiminnan organisointiin liittyvät tekijät kunnissa. Työn tuloksissa kunta-alan energiatehokkuussopimuksen hyödyistä ja vaikuttavuudesta nousi vahvasti esille sopimustoiminnan merkitys tuloksekkaana energiatehokkuuden edistäjänä ja tehokkaana toimintamuotona kunnissa. KETSin kipupisteissä korostuivat sopimuksen raportointiin liittyvät tekijät. Municipalities and communities that they form, have a big role and are responsible for achiev-ing the national and international energy and climate goals. As a premise, municipalities have a possibility to affect every aspect of the energy and climate emission sources and emitters considering the actions of the municipality and the co-operation between the companies and the local citizens in the area. The municipalities in Finland have had a possibility to voluntarily engage in energy and climate commitments which goals are to decrease the greenhouse gas emissions and to promote the sustainable action methods and tools. The amount of the commitments has been growing in the last 10 years in Finland. These commitments consist of energy and climate networks coordinated by a national operator and voluntary procedures, in which the target is to reach the high emission reduction goals set by the European Union such as Energy Efficiency Agreements in Municipal Sector. The goal of this thesis was to to examine the current situation of the energy and climate commitments in municipalities of Finland and to get an apprehension of the effectiveness and challenges about the Energy Efficiency Agreement in Municipal Sector. The thesis was made as a material based qualitative survey using theme interviews and a literature overview. The theoretical framework was based on the Grounded Theory method. The current situation of the commitments was able to comprehensively survey. There were totally 14 different commitments included in the study. The results show that the commit-ments support municipalities to achieve their energy and climate goals. Overall, despite the background factors, every municipality feels the commitments to be useful. However, the results find that there are obstacles especially with the lack of resources and the way to organize functions in municipalities. The results of the thesis showed that the benefits and effectiveness using the Municipal Sector Energy Efficiency Agreement in the municipal sector were affected greatly by the contracting activity. This was shown to advance the productiveness and an effective way to implement energy efficiency action into the municipality. In the thesis the issues of reporting were highlighted as the biggest challenge associated with the Municipal Sector Energy Efficiency Agreement.

Tämän diplomityön tarkoitus oli selvittää kolmen suomalaisen HINKU-kunnan, Mynämäen, Padasjoen ja Kuhmoisten kiinteistöjen energiansäästöpotentiaali. Työssä käytiin aluksi läpi kunnan kiinteistöjen perustiedot sekä kulutuslukemat, jonka jälkeen kiinteistöihin tutustuttiin kiinteistönhoitajan avustuksella. Tämän jälkeen pyrittiin identifioimaan säästötoimet muutamien yritysten sekä vuorovaikutteisesti kiinteistönhoitajien kanssa. Säästötoimien vaikuttavuuden arvioinnissa hyödynnettiin sähkön ja lämmön tuntimittarointia. Lopuksi tulokset esiteltiin kuntien johdolle. Säästöpotentiaalia löytyi lähes jokaiselta osa-alueelta. Perinteisesti suurin säästöpotentiaali on löytynyt ilmanvaihdosta, mutta tämän työn puitteissa suurimmat säästöt löydettiin valaistuksesta. Etenkin LED-tekniikan kehittyminen on muuttamassa valaistuksen tulevaisuutta. Yksittäisten kohteiden suurimmat säästömahdollisuudet olivat vanhojen öljylämmitysten muuttamisessa maa- ja kaukolämpöön. Myös ilmanvaihdosta löytyi hyvin merkittävä potentiaali useassa kohteessa. Mynämäellä säästöpotentiaalia löytyi kaikkiaan noin 17 % kunnan energialaskusta. Padasjoella ja Kuhmoisissa vastaava luku oli noin 12–13 % kummassakin. Työn laajentaminen muihin kuntiin ei pääosin ole suoraviivaista, koska kuntien rakennuskanta poikkeaa toisistaan ja lisäksi kaikki rakennukset ovat yksilöllisiä. Työ pystyi kuitenkin tuottamaan kohdekunnissa erilaista havaintoaineistoa ja toimenpide-ehdotuksia, jotka toimivat muissa kunnissa herättelijöinä, ideoiden antajina ja tarkistuslistana siihen, miten asiat on hoidettu ja minkälaisiin toimenpiteisiin tulisi ryhtyä. The purpose of this master’s thesis was to find out energy saving potential in the real estates of three CANEMU -municipalities, Mynämäki, Padasjoki and Kuhmoinen. The work started by gathering basic information and energy consumption data of real estates. Knowledge was complemented by going through the buildings with the help of maintenance men. After this, the saving potential was estimated with a few companies and interactively with the maintenance men. Hourly collected data of the electricity and heat consumption were also utilised to help the estimation. Finally the results were shown to the executive board in each municipality. Saving potential was found in nearly every sector. Traditionally the biggest potential has been found in ventilation, but here the biggest potential was found in lightning. Especially the improvement of LED-technology is changing the future of lightning. The biggest potential in single buildings was found in changing the old oil heating systems into better systems. Great potential was also found in ventilation in numerous buildings. All in all in Mynämäki the energy saving potential was found somewhere around 17 % of the municipality’s energy bill. In Padasjoki and Kuhmoinen the potentials were around 12–13 % in each. Extending the results to other municipalities is mainly not a straightforward action, because all buildings are individual. The work could, however, produce material and proposals for action in each municipality. These actions can be used in other municipalities as inspirers’, ideas and checklist to show how things have been handled and what kind of measures should be taken.

Suomen energialähteiden käyttö on pysynyt likimain samana viime vuosikymmenen aikana. Uusiutuvien energialähteiden käyttö (tuulivoima, aurinkovoima, biopolttoaineet) on lisääntynyt ja fossiilisten energialähteiden käyttö vähentynyt. Energian kokonaiskulutus ja lämmönkulutus on vuosikymmenen aikana laskenut hieman ja sähkönkulutus on lisääntynyt lisääntyvän infrastruktuurin myötä. Suomen kantaverkko ei ole vuosikymmenen aikana kokenut suuria muutoksia. Suomi kuuluu osana pohjoismaiden yhteisiä sähkömarkkinoita, joissa vallitsee vapaa kilpailu. Suomen energiajärjestelmän sähköntuotto on tällä hetkellä varsin tuontipainotteinen ja Suomi ei ole pystynyt vuosikymmenen aikana vastaamaan sähkön kysyntään, mikä tarkoittaa sähkön tuonnin lisääntymistä. Lämmöntuotanto ja -kulutus ovat pysyneet vuosikymmenen aikana likimain ennallaan. Lähitulevaisuudessa Suomen energiaomavaraisuus nousee ja Suomi voi jopa vuonna 2050 olla jo sähkön nettoviejä ja myös energiajärjestelmän aiheuttamat kokonaispäästöjä alenevat radikaalisti. Liikenne sähköistyy ja älykkäät sähköverkot tekevät tuloaan. Tässä työssä tutustutaan Suomen nykyiseen energiajärjestelmään, tehdään katsaus tulevaisuuteen ja vertaillaan Suomen energiajärjestelmää kansainvälisesti.