4987 research outputs found
Sort by
Power quality issues in distribution grids caused by solar PV power generation
Get PDFDistributed power generation is not future anymore. Solar PV power generation is widely spread and this has an impact on the distribution grid. The biggest impact is the possibility that overvoltages can occur during moments when the energy produced by solar panels is high.
Therefore, the impact of certain factors is described in this master's thesis. Three types of areas are simulated, being urban areas, suburban areas and rural areas. The factors that are studied are the weather conditions, sudden change in weather conditions, the electrical load of households and the surface temperature of photovoltaic modules
Improvement of requirement analysis of the next generation AMR systems focusing on system integrations
Get PDFEnergiamarkkinoilla on käynnissä merkittävä murros, jossa keskeinen muutostekijä on paikallisen ja luonteeltaan vaihtelevan sähköntuotannon lisääntyminen sähkövoimajärjestelmässä. Toimintaympäristön muutoksessa sähkön loppukuluttajan aktiivinen rooli sähkömarkkinoilla korostuu. Sähkön loppukuluttajat tulee saada tulevaisuudessa tiiviimmäksi osaksi sähkömarkkinoiden toimintaa, ja kuluttajien aktivoimisen myötä sähkömarkkinaosapuolilla on aiempaa keskeisempi rooli mahdollistajina. Toimintaympäristön muutos ja muutoksen edellyttämä sähkömarkkinoiden kehittyminen vaikuttavat verkkoyhtiön rooliin ja edellyttävät tulevaisuudessa uudenlaista näkemystä myös Elenian AMR-järjestelmän osalta. Elenian seuraavan sukupolven AMR-järjestelmä osalta oleellisessa roolissa ovat integraatiot, joita tutkittiin tämän diplomityön yhteydessä.
Diplomityössä selvitettiin Elenian AMR-järjestelmän nykytila ja tutkittiin Elenian seuraavan sukupolven AMR-järjestelmän integroitumista toimintaympäristöön. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuus- ja haastattelututkimusta, ja tutkimus rajattiin asiakas- ja markkinaintegraatioiden tutkimiseen. Elenian seuraavan sukupolven AMR-järjestelmän osalta integraatiot ovat oleellisessa roolissa. Integraatiot mahdollistavat yleisellä tasolla mittalaitteiden keräämän datamäärän jakamisen ja hyödyntämisen Elenian eri järjestelmien, palveluiden ja laitteiden välillä siten, että ne palvelevat Elenian sisäisiä liiketoimintoja ja sähkömarkkinoiden kehitystä riittävän tehokkaasti.
Tutkimuksen yhtenä keskeisenä johtopäätöksenä todettiin, että datahubin-markkinaintegraation lisäksi Elenian seuraavan sukupolven AMR-järjestelmä tulisi voida tarjota kehittyvien markkinoiden käyttöön siten, että kysyntäjoustopalvelua tarjoavien toimijoiden on mahdollista ohjata Elenian tarjoaman teknisen alustan kautta loppukuluttajien kuormia. Standardoidun ja markkinaosapuolille tasapuolisen rajapinnan tarjoaminen voidaan nähdä vielä nykyisen verkkoyhtiön roolin mukaisena markkinaehtoisena toiminnallisuutena.
Diplomityössä määritettiin vaatimukset Elenian seuraavan sukupolven AMR-järjestelmän integroitumisesta loppukuluttajapään kotiautomaatioon liitynnän, mittaustiedon reaaliaikaisen visualisoinnin ja mobiiliasiakasrajapinnan sekä kysyntäjoustotoiminnallisuuden osalta. Vaatimukset edellä mainittujen osalta sisällytettiin osaksi työn lopputuloksena Elenialle tuotettua vaatimusmäärittelyä.Increase of variable, less predictable and decentralized generation in the power system have led to significant changes in European electricity markets. The new operational environment highlights the active role and empowerment of final customers. In the coming decades, the electricity market will be characterized by active participation of customers through self-consumption, storage and demand response. In the new operational environment market participants will have more prominent role as enablers. The change in the operating environment and the development of the electricity market required by the change have an effect also on the role of the DSO and require new kind of approach to the AMI systems.
AMI system can be seen as one of the key enabler of smart grids and the market development in the future. In general, smart grids can be seen as vital part of enabling the energy efficient and environmentally friendly energy market, and hence enabling the integration of flexible resources, demand response and ICT solutions.
The purpose this M.Sc. thesis was to study system integrations of Elenia’s next generation AMI system focusing customer and market integrations. Literary research and interviews were chosen as research methods. In the thesis, the present state of Elenia’s AMI system was studied. The requirements regarding the chosen integrations were included into the requirement analysis, which was formed as the main result of the study. As one of the main conclusions of the study, it was concluded, that the next generation AMI system should enhance the flexibility of the power system by providing platform for market participants (e.g. energy retailers and service providers) to control end-customer loads under certain boundary conditions. According to study, datahub was the most relevant market system, in which the AMI system should integrate in the future
Design and implementation of maximum power point tracking algorithms for wind energy conversion systems
Get PDFThe thesis is carried out for the wind energy conversion development project at Laboratory of Electrical Energy Engineering of Tampere University of Technology. The main purpose of the thesis is to design four different types of maximum power point tracking algorithms (MPPT) in Matlab Simulink and analyze them based on their performance for the variable speed wind energy conversion systems. Since wind speed continuously varies in wind turbine systems, the MPPT algorithms are essential to maximize the energy yield from the wind at or under rated wind speed. Variable speed wind energy system can follow the wind speed variation and generate the maximum power under the normal operating condition at lower wind speed. The efficiency of the variable speed wind turbines relies on the performance of the maximum power point tracking techniques. However, for a specific wind speed there is only one available rotor speed which is responsible for maximum power yielding known as maximum power point (MPP). In the thesis all four MPPT scheme’s theoretical backgrounds are explained and implemented in a simulation model. For all the control methods we need some input data such as wind speed, turbine characteristics, optimal power coefficient, and turbine power. In the tip speed ratio control method, precisely measured wind speed is required for the input of the MPPT controller and then the rotor speed reference is estimated from the given turbine characteristics and tip speed ratio. The simulation results show that it is the fastest control strategy to achieve the MPP but the accurate wind speed measurement is challenging. The optimal torque control and hill climb search control do not need any measurement of the wind speed but require measured turbine power. In the same manner, for the simulation of optimal torque control method, it is required to have the knowledge of optimal power coefficient which shows the optimal turbine power corresponding to the rotor speed. Eventually the most advanced method known as Modified hill climb search algorithm is simulated where turbine characteristics and wind speed measurements are not required. The thesis shows that every control method has their own pros and cons. For example, settling time for the optimal torque control and hill climb search control methods during the wind speed steps is about three times longer than with TSR control. Additionally, it is shown in simulation how the rotor speed fluctuation is eliminated with the help of Modified hill climb search algorithm. Finally, in the thesis a new concept called predictive MPPT is presented to improve the efficiency of the conventional MPPT algorithms
Nitraatin poisto teollisuuden jätevesistä
No full textIndustrial activities generate wastewaters that contain nitrate, which needs to be treated before discharge due to possible harmful environmental effects. One common method is biological wastewater treatment where nitrate is removed with denitrification.
Aim of this study was to evaluate suitability of biological nitrate removal with warm industrial wastewaters. Laboratory scale fluidized bed reactors were used to estimate efficiency of wastewater treatment system and denitrification potential of nitrate and sulfate -containing industrial wastewaters. Laboratory experiment was divided into four operational phases: Biofilm formation, acclimatization with step-wise increase of feed nitrate concentration, continuous operation with 4 000 mg/l of nitrate, and elevated nitrate feed with 20 000 mg/l of nitrate.
Most stable process and treatment efficiency was in mesophilic reactor after acclimatization to 4 000 mg/l of nitrate in feed. Nitrogen removal efficiency was >99% with 5.5 h HRT in mesophilic reactor and with 8.0 h HRT in thermophilic reactor
Self-organization in decentralized storage
No full textPilvitallennussovellusten avulla voidaan tallentaa tiedostoja siten, että ne ovat tallessa muuallakin kuin käyttäjän omalla laitteella. Mikäli sovellus toteutetaan desentralisoituna peer to peer -verkkona, täytyy sen itseorganisoitua eli toimia itsenäisesti ilman ulkopuolista ohjausta. Työssä arvioidaan neljän eri desentralisoidun pilvitallennussovelluksen itseorganisoitumiskykyä neljän eri arviointikriteerin pohjalta. Vertailtavia sovelluksia ovat OceanStore, Tahoe-LAFS, Storj sekä Sia. Käytetyt arviointikriteerit ovat sovellusten rajat, riippumattomuus ympäristöstä, häiriöntunnistus ja häiriöihin reagoiminen sekä palaute.
Tutkimuksessa havaittiin, ettei mikään tutkituista sovelluksista täyttänyt kaikkia tarkasteltuja kriteerejä. Erityisen haastavaksi osoittautui verkon rajojen toteuttaminen riippumattomasti sekä itseorganisoitu häiriöihin reagoiminen. Jatkotoimenpiteeksi ehdotetaan vastaavanlaista tutkimusta käyttäen muita itseorganisoituvuuden arviointikriteerejä sekä laajennettua sovellusvalikoimaa. Lisäksi suositellaan selvittämään mahdollisia uusia ratkaisumalleja työssä havaittujen ongelmallisten kriteereiden ratkaisemiseksi
Air quality in Helsinki: The effect of electricity trade between Finland and Estonia
No full textTyön tarkoituksena on selvittää Suomen ja Viron välisen sähkökaupan merkitystä Helsingin ilmanlaatuun. Työssä ilmanlaatua tarkastellaan pienhiukkaspitoisuuksina. Pienhiukkasten on havaittu aiheuttavan merkittäviä terveysongelmia. Työn lähtökohtana on Suomen ja Viron sähköntuotannon eroavaisuudet päästöjen suhteen. Viron sähköntuotanto perustuu pääosin öljyliuskeen polttamiseen, joka aiheuttaa pienhiukkaspäästöjä, kun taas Suomessa hyödynnetään enemmän pienhiukkaspäästöjen suhteen puhtaampia energialähteitä, kuten vesivoimaa ja ydinvoimaa. Työn tarkoituksena on selvittää, lisääkö Suomen sähkönosto Virosta Viron mahdollisesti lisääntyvän tuotannon myötä pienhiukkaspäästöjen kaukokulkeutumista Helsinkiin.
Työ perustuu Helsingin ilmanlaatumittauksiin ja trajektorilaskentaan. Työssä on muun muassa arvioitu, kuinka saapuneen ilman reitti vaikuttaa Helsingin ilmanlaatuun ja kuinka Viron alueelta saapunut päästö riippuu Viron sähköntuotannosta. Työssä tarkastellaan myös Suomen ja Viron sähkökaupan vaikutusta Viron sähköntuotannon suuruuteen.
Työssä havaittiin, että Viron sähköntuotannon suuruudella on pieni ilmanlaatua heikentävä vaikutus Helsingissä, kun tarkastellaan Narvan öljyliuskevoimalaitosten alueelta saapuvaa ilmaa. Työssä myös havaittiin, että Narvan alueelta saapuvan ilman pienhiukkaspitoisuudet ovat laskussa, minkä voi yhdistää Narvan voimalaitosten savukaasujen puhdistustoimiin. Edellä mainitut havainnot osoittavatkin työssä käytetyt menetelmät tarkoiksi ja helpoiksi tavoiksi arvioida kaukokulkeumaa. Kaukokulkeutuneen ilman suuri vaikutus Helsingin ilmanlaatuun tuli myös vahvasti esille. Helsinkiin likaisinta ilmaa saapui Suomen eteläpuolelta, mikä voi selittyä Itä-Euroopan energiantuotannolla. Suomen ja Viron väliselle sähkökaupalle ei kuitenkaan löytynyt suoraa vaikutusta Helsingin ilmanlaatuun, vaikka sähkökauppa selvästi vaikuttikin Viron sähköntuotantoon
Influence of modular product structure to the product manufacturability
No full textTuotteiden valmistettavuus on tulevaisuudessa tärkeä tekijä yritysten kilpailuedun tavoittelussa, sillä yrityksillä ei ole varmaa keinoa varmistaa tuotteiden tai valmistusmenetelmien kilpailukykyä. Modulaarisuutta tuoterakenteena on käytetty kilpailuedun tavoittelussa tarjoamalla räätälöityjä tuotteita tehokkaasti. Modulaarisen tuoterakenteen vaikutuksia tuotteen valmistettavuuteen ei kuitenkaan ole juurikaan tutkittu.
Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on tutkia kirjallisuuskatsauksen keinoin tuotteen valmistettavuutta ja modulaarisen tuoterakenteen ominaispiirteitä ja vertailla näitä toisiinsa tavoitteena selvittää, mitä valmistettavuuden tavoitteita modulaarinen tuoterakenne tukee. Yhteisten piirteiden perusteella muodostetaan käsitys siitä, mitä mahdollisuuksia tai hyötyjä modulaarinen tuoterakenne tuo tuotteen valmistettavuuteen. Lisäksi tarkastellaan ristiriitoja, joita modulaarinen tuoterakenne aiheuttaa tuotteen hyvän valmistettavuuden tavoittelussa kirjallisuuden perusteella.
Tutkimuksen tuloksina esitellään neljä suurempaa kokonaisuutta, joihin tulokset voidaan jakaa. Laajimpana kokonaisuutena modulaarisen tuoterakenteen vaikutuksista hyvän valmistettavuuden tavoitteluun voidaan pitää valmistettavuusmetodologioiden toteuttamista tuotesuunnittelussa. Toisena valmistettavuuteen vaikuttavana asiana voidaan pitää tuotteen valmistustoiminnan jakamista moduulitasolle eli valmistustoiminnan hajauttamista. Kolmantena osa-alueena on markkinoilletuloaika. Neljäntenä osa-alueena on tuotevarioinnin kustannustehokkuus. Tulosten esittämisen lisäksi syy-seuraussuhteet määritellään tarkemmin, jolloin modulaarisen tuoterakenteen piirteistä esille nousee kolme valmistettavuuteen vaikuttavaa asiaa: tuotteen ja tuotantojärjestelmien suunnittelu moduulikohtaisesti, moduulein valmistaminen erillään ja moduulien valmistaminen eri ajan hetkillä.
Tutkimuksessa muodostetaan peruskäsitys siitä, miten modulaarinen tuoterakenne vaikuttaa valmistettavuusmetodologioiden tavoitteiden tavoitteluun. Käsitelty kirjallisuus ei kuitenkaan kata kaikkia näkökulmia modulaarisuudesta ja tuotteen valmistettavuudesta, joten tutkimuksen tulokset ovat laajuudeltaan rajalliset
Vedenalaisten robottien paikannusmenetelmät
Get PDFTämän työn tarkoituksena on esitellä yleisimpiä vedenalaisia paikannusmenetelmiä ja niiden komponentteja, sekä vertailla niitä keskenään. Eri menetelmät on jaettu kolmeen eri kategoriaan, jotka ovat paikan arvioon perustuvat menetelmät, geofysikaaliset menetelmät ja muut menetelmät. Työ toteutetaan kirjallisuusselvityksenä ja työssä keskitytään etenkin autonomisen paikannuksen mahdollistaviin menetelmiin, jolloin esimerkiksi robottien yhteistyöhön tai erilaisiin poijuihin perustuvat menetelmät jätetään pois. Pohditaan eri menetelmien heikkouksia ja vahvuuksia taulukoimalla ne sekä verrataan keskenään komponentin hinnan, painon, paikannustarkkuuden ja toimintasyvyyden suhteen. Lopuksi esitetään jaottelu kahteen erilaiseen tehtävätyyppiin ja menetelmien yhdistely tehtävästä riippuen
Consumer food choice factors and improving them with Supply Chain Management
No full textTässä kandityössä tutkittiin kuluttajan ruokaostosten valintaan vaikuttavia tekijöitä ja niiden parantamista toimitusketjun hallinnan avulla. Kuluttajakäyttäytyminen on hyvin laaja-alainen tutkimuskohde, ja sen ymmärtäminen on merkittävässä roolissa toimittajien pyrkiessä tuotteillaan ja palveluillaan vastaamaan kuluttajan tarpeisiin. Ruokateollisuudessa tuotteet ovat varsin kompleksisia, ja etenkin ruoan laadun nopea muuttuminen erottaa sen monesta teollisuusalasta.
Työssä tarkasteltiin kirjallisuuskatsauksena ruoan valintaan vaikuttavia tekijöitä eri ruokatuotteissa. Tämän jälkeen tutkittiin kirjallisuudesta, pystytäänkö näihin tekijöihin vaikuttamaan toimitusketjun hallinnan avulla. Lisäksi tarkasteltiin ruoan toimitusketjuja ja niiden erityisyyksiä yleisellä tasolla. Tulokseksi saatiin tiettyjä ruoan valintaan vaikuttavia tekijöitä, jotka havaittiin vaikuttavan usean tutkimuksen mukaan erilaisilla painoarvoilla ostopäätökseen.
Suurimpina ostopäätökseen vaikuttavina tekijöinä havaittiin ruoan maku, tuoreus ja laatu, terveys sekä hinta. Tämän lisäksi havaittiin, että kuluttajat ja ostotilanteet ovat hyvin yksilöllisiä, ja tekijät vaihtelevat paljon niiden välillä. Viimeisenä havaintona työssä huomattiin, että myös tietyllä toimitusketjun hallinnan avulla voidaan vaikuttaa positiivisesti tutkimuksesta nousseisiin ostovalinnan tekijöihin
Radio Controlled Tank Utilizing the Arduino Platform
No full textTyön tavoite oli suunnitella ja rakentaa radio-ohjattava tela-alusta, joka voidaan jatkokehittää täysin toimivaksi radio-ohjatuksi panssarivaunuksi. Tavoite oli tarkoitus saavuttaa yhdistelemällä valmiina saatavilla olevia yksinkertaisia ja pienikustannuksisia moduuleja monimutkaisemmaksi kokonaisuudeksi. Näin ollen järjestelmän suunnittelussa painotettiin laajennettavuutta ja modulaarisuutta. Järjestelmä käyttää prosessointiresurssina Arduino Nano-mikrokontrollerialustaa. Järjestelmän tärkein toiminnallisuus oli työn yhteydessä tela-alustan moottorien ohjaaminen radioyhteydellä.
Varsinainen moottorienohjaus toteutettiin kahdella itserakennetulla H-silta -kytkennällä ja niitä ohjaavalla Arduino Nanolla, jotka yhdessä muodostavat moottorinohjauslohkon. Vaunun laajennettavuus taataan ottamalla vaunun järjestelmille käyttöön master-slave -arkkitehtuuri, jossa yksi master Arduino ottaa radioteitse vastaan komentoja kauko-ohjaimelta, ja säätää slave alijärjestelmien tilaa niiden mukaisesti. Alijärjestelmien ja master Arduinon välinen kommunikaatio toteutettiin I2C-väylällälä. Ainut työssä toteutettu älykäs alijärjestelmä on moottorinohjaus. Työssä toteutettiin myös tarvittavat tukijärjestelmät; Teholähde moottoreille ja elektroniikalle sekä yksinkertainen runko, jonka avulla järjestelmän toimivuutta voitiin tutkia.
Toiminnallisesti järjestelmä täyttää kokonaisuudessaan edellisessä luvussa määritellyt vaatimukset. Vaunun moottoreita voidaan ohjata säädettävällä teholla molempiin suuntiin ja radioyhteys on luotettava.
Vaunun suunnittelu- ja rakennusprosessit sujuivat suoraviivaisesti ja ilman suurempia ongelmia. Kokonaisuudessaan työtä voidaan pitää hyvin onnistuneena. Seuraava askel panssarivaunuprojektissa on järjestelmän laajentaminen vaunun tornilla ja asejärjestelmällä