• Energy Research
• Closed Access close
• Open Source close
• FI close
• Finnish close

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.

v ; ok ; KAJ

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.

Työssä määritettiin luokan 2 eläinperäisistä sivutuotteista liikennekäyttöön tuotettujen biodieselin ja biometaanin elinkaaren aikaiset kasvihuonekaasupäästöt ja tuotantoprosessien energiankulutukset perustuen kirjallisuuslähteistä saatuihin lähtötietoihin. Tätä kautta tutkittiin yhdistelmäprosessia, jossa tuotetaan molempia polttoaineita ja selvitettiin onko tällaisella tuotantotavalla mahdollista vähentää päästöjä ja parantaa polttoaineiden tuotannon energiatehokkuutta. Kasvihuone-kaasupäästöjen laskentamenetelmä pohjautuu direktiivissä 2009/28/EY annettuun ohjeistukseen ja eri kasvihuonekaasupäästöjen karakterisointi IPCC:n sadan vuoden tarkastelumalliin. Käytännön laskenta suoritettiin standardien SFS-EN ISO 14040 ja 14044 määrittelemän elinkaariarviointiselvityksen muodossa. Työssä käytetyn laskentamenetelmän ja tarkasteluun valittujen tuotanto-teknologioiden perusteella lasketut tulokset osoittavat, että yhdistelmäprosessilla ei saavuteta suurempia päästövähenemiä eikä parempaa energiatehokkuutta kuin nykyisin käytössä olevilla tuotantotavoilla. Tulokset ovat kuitenkin hyvin herkkiä laskennassa tehtyjen oletusten ja käytettyjen lähtötietojen vaihtelulle sekä valittujen laskentamenetelmien muutoksille. Suurin päästöjä ja energiankulutusta aiheuttava yksittäinen tekijä on kaikissa tuotejärjestelmissä luokan 2 sivutuotteiden esikäsittelyssä vaadittavaan steri-lointiin tarvittavan lämmön tuotanto. Tutkituissa tuotejärjestelmissä lämpö tuotetaan kokonaan tai osittain fossiilisilla polttoaineilla. Kasvihuone-kaasupäästöjä olisi mahdollista alentaa merkittävästi siirtymällä lämmön tuotannossa kokonaan uusiutuviin polttoaineisiin. Sterilointi on lain edellyttämä käsittelytapa ja siksi energiankulutusta on vallitsevissa olosuhteissa hyvin vaikea pienentää merkittävästi. The objective of this thesis was to determine the life cycle greenhouse gas emissions and energy consumption of production processes of automotive biofuels that use so called class 2 slaughterhouse wastes as a feedstock. The goal was to determine if the use of a combined product system that produces both biodiesel and biomethane would lead to greater emission reductions and better energy efficiency. The calculations are based solely on literary sources. Calculation methods are based on directive 2009/28/EC and the results are characterized according to the IPCC one hundred year scope. Practical calculations were executed according to the Life cycle analysis –method described in standards ISO 14040 and 14044. Results based on chosen calculation method and production technology show, that the combined product system doesn’t lead to greater emission reductions or energy efficiency, compared to production methods currently in use. The sensitivity analysis showed that these results are very sensitive to changes in the assumptions and source data used in the calculations and changes in calculation methods. The main contributor to emissions and energy use in all the studied systems was the production of heat for sterilization that is required in the pre-processing phases. In the studied systems this heat was produced fully or partly with fossil fuels. Substituting these fossil fuels with renewables would decrease greenhouse gas emissions substantially. Energy use can not be substantially reduced, because the sterilization process is required by law.

Diplomityössä tehtiin Balas- simulointimalli Stora Enso Publication Papers Oy Ltd Varkauden tehtaiden kuumahierrelaitoksesta, johon sovitettiin tehtaan lämpö-, kuitu- ja kiertovesivirtaukset sekä kiertovesissä olevien liuenneiden ja kolloidisten aineiden virtaukset. Kirjallisuusosassa perehdyttiin simulaattorimallin luontiin ja käyttötarkoituksiin. Siinä käsitellään Balas- simulaattorin ominaisuuksia ja laiteparametrointia. Tarkastellaan kuumahierreprosessin eri vaiheita, olosuhteita ja laitteiden toimintaa. Perehdytään prosessin energian kulutukseen ja talteenottoon sekä kiertovesien liuenneiden ja kolloidisten aineiden mittaussuureisiin ja vaikutuksiin prosessissa. Simulaattorimallin tekemiseen kuului tehtaan virtauskaavion ja simulaattorimallin tekeminen, mittauskoesuunnittelu, tehdasmittaukset, simulaattorin parametrointi, mittaus- ja simulaattoritulosten yhteensovittaminen sekä mallin kelpoistaminen. Tehtaan virtauskaavion piirtämisessä käytettiin apuna tehtaan prosessi- ja instrumentointikaavioita, joiden pohjalta mittauskoesuunnitelma ja simulaattorimalli tehtiin. Koesuunnitelman mittaussuureiksi valittiin virtaukset, sakeudet, lämpötilat sekä kiertovesien kiintoaineen-, kokonaisorgaanisen hiilen- ja liuenneen orgaanisen aineen pitoisuuksien määritykset. Mittauksilla saatiin tietoja prosessivirtausten taseista, joita käytettiin simulaattorimallin keskeisempien laiteparametriarvojen määrityksessä. Exceliä hyödynnettiin mittaus- ja simulaattoritulosten taulukoinnissa, laiteparametrien laskemisessa sekä arvojen syötössä ja vastaanotossa Excelin ja simulaattorin välillä. Sitä käytettiin myös graafisessa mittaus- ja simulaattoritulosten yhteensovittamisessa, jolla pystyttiin havainnollisesti näkemään eri syöttöparametrien muutoksien vaikutukset simulaattorin laskemissa virtaustuloksissa. Mallin antamien arvojen ja todellisten prosessimittausarvojen yhteensovittamisen ja mallista varmistumisen tuloksista voidaan todeta mallin korreloivan todellista prosessia melko hyvin. In this study a Balas simulation model was created for the thermomechanical pulping process (TMP) of Stora Enso Publication Papers Oy Ltd’s Varkaus mills. The model was included the heat, fiber and white water flows as well as the flows of dissolved and colloidal substances contained in white waters. The literature section concentrates on the creation and uses of the simulator model. It handles the attributes and machine parametrization of the Balas simulator, investigates the different stages, elements and machine operations of the TMP process and also studies energy consumption and recovery of the process and the measured variables and effects of dissolved and colloidal substances in white waters on the process. The modelling of the simulator included the creation of a flow diagram and simulator model of the TMP process, plan for measurement tests, mill measurements, parameterization of the simulator, matching of measurement and simulation values, and validation of the simulator model. In the design of the flow diagram of the process, process and instrumentation diagram information on the mill was used. The measurement test plan and the simulator model were drawn up on the basis of these. The measured variables chosen for the measurement tests were flows, consistencies, temperatures and definition of the contents of solid matter, total organic carbon (TOC) and dissolved organic substances in the white waters. The measurements provided information on the balances of process flows, which were used to specify the primary machine parameters of the simulator model. Excel was used for the tabulation of measurement and simulator values, calculation of machine parameters and exchange of data between Excel and Balas programs. Excel was also used in the graphic matching of measurement and simulator results, which could better illustrate the effect of changes in different input parameters on the import values calculated by the simulator. On the basis of the results of matching of real measurement values and simulator values and the validation of model results, it can be stated that the model correlates quite well with the actual process.

Tässä työssä on selvitetty sellutehtaan höyryverkosta tehtaan ulkopuolelle myytävän ylijäämähöyryn määrän ja paineen nopeaan vaihteluun vaikuttavia tekijöitä. Työssä on tarkasteltu höyryn kehityksen ja kulutuksen vaihtelun vaikutusta ylijäämähöyryyn. Lisäksi on tarkasteltu mahdollisuuksia edellä mainittujen häiriöiden tasaamiseksi. Työssä on selvitetty teoriaa, joka vaikuttaa sellutehtaan höyryn kehitykseen ja kulutukseen. Lisäksi on selvitetty energiataselaskennan ja höyryverkon hallintaa parantavien toimenpiteiden teoriaa. Omana kokonaisuutena on sellutehtaan höyryn kehityksen ja kulutuksen tarkastelu sekä selvitys tehtaan höyryverkon hallinnan nykytilasta. Höyryverkolle on muodostettu energiatase. Työn tuloksia varten on kerätty ja tallennettu mittapistetietoa tiedonkeräysjärjestelmän avulla eri höyryverkon mittapisteistä. Työn tuloksina on mainittu useita höyryverkon hallintaa parantavia toteutuskelpoisia asioita ja toimenpiteitä. Työllä on luotu pohjaa menetelmälle, joka ohjaa energian kehitystä vastaamaan sellun tuotannon tarvitsemaa energiamäärää. Samalla saataisiin paremmin hallittua ylijäämähöyryä ja sen määrän sekä paineen vaihtelu vähentyisi. The purpose of this work is to study the primary heat system of the pulp mill. The primary heat energy is distributed by the steam-net. The extra steam is sold outside the pulp mill and it depends on heat generation as well as heat consumption. The extra steam has several rapid changes in flow and pressure. A recovery boiler generates primary heat for process and fuel of the recovery boiler is black liquor. The changes of heat generation depend on the black liquor quality and combustion conditions. There were researchs for theories of kraft recovery cycles, back pressure power plants, energy balances and stabiliment of the steam-nets. Steam generation and consumption subjects were determined for different departments. The control method of the steam-net was determined for the present state. Energy balances for different wood species were calculated. Measurements data were collected and saved by computer based system. The results of this thesis demonstrate that the generation of steam should be better controlled. Also the department which buy the extra steam brings faults on the pressure of the pulp mill steam-net. One good method to balance the steam-net would be to use buffer capacities such as a steam accumulator. The computer-based management of energy- and mass-flow in the recovery line will stabilise the steam generation and consumption. This management method will need a lot of further studies.

UPM-Pelloksen vaneritehtaat muodostavat Euroopan suurimman vanerintuotantoyksiköntuotantokapasiteetilla mitattuna. Pelloksen vaneritehtailla on kolme eri tehdasta yhdellä tehdasalueella. Vaneritehtaiden viilunkuivaus on hyvin merkittävä primäärienergian kuluttaja. Tehtaiden prosessienergian saannista huolehtii Järvi-Suomen Voiman voimalaitos. Viilunkuivaajien poistokaasuista jalauhteista saadaan talteen merkittävästi sekundäärienergiaa. Sekundäärienergia kulutetaan pääosin hautomoaltaalla tukkien haudontaan. Tukkien haudonta pyritäänhoitamaan lähes kokonaan sekundäärienergialla. Primäärihöyryä tarvitaan altaalle kuitenkin huoltoseisakkien aikana. Tässä diplomityössä tutustutaan vanerin valmistuksen prosessiin Pelloksen vaneritehtailla. Työssä kartoitetaan tehtaiden prosessien, hautomoaltaan ja voimalaitoksen välisiä energiavirtauksia. Työn tarkoituksena on saada selville mahdollisia hyödyntämättömiä potentiaaleja tehtaiden energiankäytössä. Työssä pohditaan myös mahdollisia eri tapoja energiankäytön tehostukselle. Voimalaitoksen höyrykuorma on kuivauskoneiden kulutuksesta riippuen ajoittain voimakkaasti vaihtelevaa. Höyrykuorman vaihtelu aiheuttaa ongelmia voimalaitoksen tuotannolle. Työssä pohditaan höyrykuorman tasausmahdollisuutta muun muassa höyryakun avulla. UPM-Pellos Plywood Mills is the largest plywood producing unit in Europe measured by productivity. The production unit includes three different plywood mills. Veneer drying process is very significant energy consumer. Energy consumption at Pellosniemi is taken care by power plant of Järvi-Suomen Voima. Noticeable amount of secondary energy is recovered from veneer drying machines exhaust air and condensate. Recovered secondary energy is mostly used at the log heating pool. The aim is to use only secondary energy at the pool. Primary steam energy is although needed, when the factories are stopped for maintenance work. This Master's thesis studies briefly plywood manufacturing at Pellosniemi. Research work is concentrated to energy flows between the plywood factories, the power plant and the log heating system. One meaning of this work is to find out unused energy potential from energy systems. Also improvements to secondary energy usage are studied. Power plant steam load fluctuates, because the veneer drying machines steamconsumption changes. Varying steam load causes problems to the production of the power plant. This work studies possibility to balance steam load fluctuation for example with a steam accumulator.

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää entistä tarkempi ja luotettavampi työkalu Loviisan ydinvoimalaitoksen ensimmäisen reaktoriyksikön sekundääripiirin 50-linjan stationääritilan toiminnan arviointiin. Toisena tavoitteena oli kartoittaa ja raportoida mallintamiseen käytetyn SOLVO-ohjelman kehitysmahdollisuuksia. Tutkimusten perusteella kehitettiin testatusti toimiva prosessimalli, joka dokumentoitiin ja validoitiin yksityiskohtaisesti. Tulevaisuudessa tapahtuvaa kehitystyötä, ja mallin käyttöä varten kehitettiin lisäksi Excel-pohjainen työkalu, jonka avulla SOLVO:n ja Excelin välinen integraatio voidaan myöhemmin julkaistavassa SOLVO:n versiossa viedä nykyistä pidemmälle. Mallintamistyön ohella tutkimuksen aikana selvitettiin olennaisimmat SOLVO:n erityispiirteet ja vahvuudet sekä kartoitettiin sen käyttöön liittyvät kehitystarpeet. Tärkeimpänä kehitysehdotuksena nousi esiin yksittäisissä komponenteissa suoritetun laskennan läpinäkyvyyden parantaminen. Seuraavassa kehitysvaiheessa myös komponenttikohtaiset laskentayhtälöt olisi suositeltavaa asettaa avoimiksi käyttäjäkohtaisille muutoksille. Työn aikana saavutettiin myös muita merkittäviä tuloksia, jotka liittyivät pääosin rinnak-kaisten 10- ja 50-linjojen välisiin yhteyksiin. Linjojen välisiä vaikutuksia analysoitaessa huomattiin niiden olevan olennaisessa asemassa erityisesti sarja-ajon aikana. Mikäli mallilla halutaan kuvata sekä sarja- että rinnanajoa, sen on käsitettävä molemmat linjat ja kaikki niihin liittyvät komponentit. Edellä mainitun lisäksi mallipohjaisen tarkastelun tuloksena tehtiin havaintoja, joiden perusteella nykyistä prosessia voidaan edelleen kehittää. Näistä havainnoista tärkeimpänä merivesipumppujen optimaalisen säätölämpötilan todettiin asettuvan 4,5 – 4,6 °C välille. Toinen huomio liittyi matalapaineturbiinien ulosvirtaushäviöihin, joihin hukataan juoksusta riippuen keskimäärin noin 10 kJ/kg enemmän entalpiaa kuin parhaassa mahdollisessa tapauksessa. Validoinnin yhteydessä havaituista pienistä poikkeamista huolimatta kehitetty malli vastaa hyvin laitokselta saatuja mittaustuloksia sekä muita samassa yhteydessä käytettyjä luotet-tavuuden arviointikriteerejä. The objective of the conducted research was to develop a steadystate process model that would be more reliable and accurate than its previous versions. The main application of the model is the secondary circuit of the turbine line 50 in unit 1 of Loviisa nuclear power plant. The secondary objective was to discover and report all the development possibilities related to the SOLVO process simulation software used in this work. Based to the research, a new process model was constructed, tested, validated and documented in detail. For the purpose of future development, an Excel-based tool was also made in order to increase the integration between SOLVO and Excel, which is made possible in a newer version of SOLVO. Besides the actual modeling process, the most vital characteristics of SOLVO were determined and development proposals were introduced. The single most important proposal was the idea of easy access for the user to see the equations and solving methods used in SOLVO. The next suggested development step is to give the opportunity for the user to modify these equations and solving methods if needed. Other significant results were discovered when the connections between the turbine lines 10 and 50 were examined. It was found that these connections have a great impact to the process especially when the turbine units are driven in series, where one line will handle all the effects originated from the variation of outer conditions. In this case, no model of only one turbine line, including the newly developed one, will yield reliable results when the power plant is driven in series setting. Despite the small deviations of different results noticed during model validation, the model corresponds well to the measurement data received from the power plant. Other estimation criteria used to evaluate the model also indicated good quality and reliability.

Tässä tutkielmassatarkastellaan maakaasun hinnoittelussa käytettyjen sidonnaisuustekijöiden hintadynamiikkaa ja niiden vaikutusta maakaasun hinnanmuodostukseen. Pääasiallisena tavoitteena on arvioida eri aikasarjamenetelmien soveltuvuutta sidonnaisuustekijöiden ennustamisessa. Tämä toteutettiin analysoimalla eri mallien ja menetelmien ominaisuuksia sekä yhteen sovittamalla nämä eri energiamuotojen hinnanmuodostuksen erityispiirteisiin. Tutkielmassa käytetty lähdeaineisto on saatu Gasum Oy:n tietokannasta. Maakaasun hinnoittelussa käytetään kolmea sidonnaisuustekijää seuraavilla painoarvoilla: raskaspolttoöljy 50%, indeksi E40 30% ja kivihiili 20%. Kivihiilen ja raskaan polttoöljyn hinta-aineisto koostuu verottomista dollarimääräisistä kuukausittaisista keskiarvoista periodilta 1.1.1997 - 31.10.2004. Kotimarkkinoiden perushintaindeksin alaindeksin E40 indeksi-aineisto, joka kuvaa energian tuottajahinnan kehitystä Suomessa ja koostuu tilastokeskuksen julkaisemista kuukausittaisista arvoista periodilta 1.1.2000 - 31.10.2004. Tutkimuksessa tarkasteltujen mallien ennustuskyky osoittautui heikoksi. Kuitenkin tuloksien perusteella voidaan todeta, että lyhyellä aikavälillä EWMA-malli antoi harhattomimman ennusteen. Muut testatuista malleista eivät kyenneet antamaan riittävän luotettavia ja tarkkoja ennusteita. Perinteinen aikasarja-analyysi kykeni tunnistamaan aikasarjojen kausivaihtelut sekä trendit. Lisäksi liukuvan keskiarvon menetelmä osoittautui jossain määrin käyttökelpoiseksi aikasarjojen lyhyen aikavälin trendien identifioinnissa. This thesis discusses the pricing dynamics of linked factors of natural gas and their impact on price formation of natural gas. The primary goal of the thesis is to evaluate the applicability of various versions of time series analysis in forecasting the price behaviour of linkedfactors. This is done by analyzing the features of the forecasting methods usedand matching them with the characteristics of energy prices. Data used in the thesis is collected from the database of Gasum Inc. The linked factors and their weights used in pricing of natural gas are: heavy fuel oil 50%, Index E40 30% and coal 20%. The data of coal and heavy fuel oil prices consists of arithmetic means of monthly tax-free prices quoted in U.S. dollars from January 1, 1997 till October 31, 2004. The index E40 announced by the Statistics Finland is the basicprice index for domestic energy supply which measures energy price development in Finland. The time serie of E40 consists of monthly quotations from January 1,1997 till October 31, 2004. The main results indicate only weak evidence of prediction power of all models used in this study. However, of the methods being evaluated, EWMA-model gave the most unbiased results in short-term forecasting. Other methods failed to provide reliable and unbiased results. The traditional time series analysis managed to identify the seasonal fluctuations and trends in the time series studied. Furthermore, the moving average method was found to be somewhat useful in revealing short-term trends.