Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A73058

Hankkeen nimi: Suodatuksen energiatehokkuuden parantaminen digitalisaation ja mallinnuksen avulla

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.8.2017 ja päättyy 31.12.2019

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Uudenmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245904-2

Jakeluosoite: Skinnarilankatu 34

Puhelinnumero: 040 354 3218

Postinumero: 53850

Postitoimipaikka: Lappeenranta

WWW-osoite: http://www.lut.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: HÄKKINEN ANTTI TAPIO

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: antti.hakkinen(at)lut.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0403543218

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely: Vain yksi hakija

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Hankkeen ”Suodatuksen energiatehokkuuden parantaminen digitalisaation ja mallinnuksen avulla” tavoitteena on kehittää kaupallistettava järjestelmä, jonka avulla alipainesuodatuksen energiatehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi.
Suodatus on yleisesti käytetty menetelmä nesteen ja kiintoaineen erottamiseen usealla teollisuuden alalla, kuten metsä-, kaivos-, kemian- ja lääketeollisuudessa. Teollisessa mittakaavassa käytetään paljon alipainesuodatukseen perustuvia ratkaisuja (nauha-, kiekko- ja rumpusuodattimia), joiden tarvitsema alipaine tuotetaan sähkömekaanisesti vakuumipumpulla. Energiakustannukset muodostavat suurimman osan suodattimien elinkaaren aikaisista kustannuksista. Yleisesti käytettävien nesterengaspumppujen energiataloudellisuus on huono, eikä teollisuudessa osata tehdä vakuumipumppujen säätöä siten, että niiden energiankulutus saataisiin minimoitua.
Tässä projektissa kehitettävä järjestelmä perustuu innovatiiviseen mittaus- ja anturointikokonaisuuteen, jonka avulla suodatusprosessista saadaan monipuolista on-line tietoa, joka toimii lähtöaineistona projektissa kehitettävälle säätömallille. Hankkeessa kehitettävä järjestelmä voidaan asentaa sekä olemassa oleviin, että uusiin teollisuusmittakaavan suodattimiin.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Prosessiteollisuuden kehityshankkeissa on tyypillisesti mukana usean tyyppisiä toimijoita. Prosessinomistajat (kaivosyhtiöt, mineraalien jatkojalostajat, metsäteollisuusyritykset) toimivat teknologiatoimittajien (Outotec, Metso, Valmet) valmistamilla laitteilla, joita ovat olleet usein osittain kehittämässä myös asiantuntijatahot (yliopistot, VTT).
Tässä hankkeessa kehitettävä uusi osaaminen linkittyy kaikkiin yllä mainittuihin toimijoihin. LUT on asiantuntijataho, lisäksi tarvitaan teknologiatoimittaja tai useampia, jotta tuotteistettu osaaminen saadaan prosessinomistajien eli loppukäyttäjien hyödynnettäväksi. Teollisuusnäkökulman sekä asiakastarpeiden huomioiminen jo projektin alkuvaiheista lähtien on pyritty varmistamaan kutsumalla projektin ohjausryhmään kolme Etelä-Karjalassa toimivaa yritysedustajaa joilla jokaisella on vankkaa kokemusta tutkittavasta aihepiiristä. Näiden yritysedustajien sitoumukset ohjausryhmätyöskentelyyn osallistumisesta löytyvät Liitteistä 6 – 8.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Energiansäästö vaikuttaa myönteisesti ympäristöön, kuten hiilineutraaliuteen sekä energiantuotannon ja itse teollisuuslaitosten päästöihin. Taloudellisessa mielessä hankkeen tuloksista ovat varmasti kiinnostuneita myös muut teollisuudenalat, joiden prosesseissa tavoitteena on tuotannon tarkka säätö ja paras mahdollinen energiatehokkuus. Esimerkkeinä voisi mainita erilaisten kuivauslaitteiden käyttäjät monilla aloilla, mm. elintarvike- lääke- ja biotuoteteollisuudessa. Tässä hankkeessa kehitettävällä konseptilla pystytään pääasiallisesti parantamaan energiatehokkuutta mutta se mahdollistaa sen lisäksi myös prosessien lopputuotteen laadun tarkemman kontrolloinnin sekä tarjoaa useita uusia työkaluja ennakoivan kunnossapidon parantamisen. Myös nämä oheistulokset herättävät runsaasti kiinnostusta vakuumisuodatusta käyttävissä asiakkaissa.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 179 442

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 145 481

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 256 346

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 207 830

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Etelä-Karjala

Seutukunnat: Lappeenrannan

Kunnat: Lappeenranta

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite: Skinnarilankatu 34

Postinumero: 53850

Postitoimipaikka: Lappeenranta

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joihin työllistyvät naiset 0

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joista naisten perustamia 0

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Ei
Varsinaista analyysiä ei ole katsottu tarpeelliseksi tehdä. Aihetta on kuitenkin pohdiskeltu, ja siitä lyhyt yhteenveto alla: -Hanke toteutetaan erittäin miesvaltaisella alalla, erittäin miesvaltaisessa yliopistossa. -Lisäksi hanke liittyy laite- ja prosessitekniikkaan sekä sähkö- ja automaatiotekniikkaan, joiden opiskelijoissa miehet ovat vahvasti yliedustettuina. -Hankkeeseen on valittu tutkijat aikaisemmin hankitun osaamisen perusteella. Sukupuoli ei ole ollut valintakriteerinä. -Toivomme että edustamillemme aloille hakeutuu jatkossa yhä enemmän myös muita kuin miessukupuolen edustajia. -Toivomme saavamme hankkeessa niin hyviä tuloksia että se osaltaan houkuttelee yhä enemmän erilaisia ihmisiä alalle. Tutkimuksellisin keinoin emme kuitenkaan voi suoraan vaikuttaa ihmisten valintoihin tai koulutuspolitiikkaan.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Ei
Kts. edellinen
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Kts. edelliset. Sukupuolikysymys on kaukana hankkeen aihepiiristä, ts. uuden teknologian kehittämisestä.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 3 6
Energiatehokkuus ja resurssien parempi hyödyntäminen
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 3 6
Suorat vaikutukset energiankulutuksen vähenemisen kautta, välilliset hankkeen muiden tulosten kautta (parempi tuotteiden laatu, parempi kontrolloitavuus, jne.)
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 2 4
Kts. edelliset
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 2 4
Hankkeessa kehitetyt tekniikan mahdollistavat myös veden tarkemman talteenoton prosesseista ja edelleen niiden kierrätyksen raakavesitarpeen vähentämiseksi ja jätevesimäärien minimoimiseksi.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
En osaa ottaa kantaa
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 3 5
Henke parantaa materiaali tehokkuutta ja vähentää jätettä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 4 6
Energiankulutus vähenee ja nämä vaikutuksia siitä.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 5 7
Paikallisia yrityksiä mukan ohjausryhmässä ja ovat potentiaalisia suoria hyötyjiä.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 6 7
Hanke perustuu pitkälti digitalisaation tarjoamiin ratkaisuihin ja niiden pihjalta syntyneeseen osaamiseen.
Liikkuminen ja logistiikka 0 0
Ei merkittäviä vaikutuksia
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 0 0
Ei vaikutuksia
Tasa-arvon edistäminen 0 0
Ei vaikutuksia
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Ei vaikutuksia
Kulttuuriympäristö 0 0
Ei vaikutuksia
Ympäristöosaaminen 3 6
Energiakysymykset ovat tarkastelussa ja tätä kautta vaikutuksia myös ympäristöön

9 Loppuraportin tiivistelmä

Hankkeessa kehitettiin teollisuuden vakuumisuodattimien reaaliaikaiseen tarkkailuun ja säätöön soveltuvia menetelmiä joiden avulla on mahdollista alentaa suodatuksen energiankulutusta sekä parantaa lopputuotteen laatua. Hankkeeseen sisältyi suuri määrä kaivosteollisuudesta hankittujen lietteiden suodatuskokeita kattavasti instrumentoidulla pilot-mittakaavan nauhasuodattimella sekä uusien menetelmien kokeellista testausta myös laboratoriomittakaavassa. Hanke suoritettiin yhteistyössä paikallisten yritysten kanssa siten että yritysedustajat osallistuivat hankkeen ohjausryhmätyöskentelyyn ja toivat täten arvokasta käytännön suodatusprosessien osaamistaan mukaan projektiin. Ohjausryhmään kuuluivat Jari Lantta (Etelä-Karjalan liitto), Antti Häkkinen (LUT), Jero Ahola (LUT), Vesa Karvonen (LUT), Marja Talka (Outotec Filters Oy), Kalevi Kettunen (Flowrox) sekä Matti Luoma (Sidestream Management Oy). Ohjausryhmä kokoontui 3 kertaa vuodessa ja kokouksiin osallistuivat myös hankkeessa toimineet tutkijat. Hankkeen tuloksia pystyttiin hyödyntämään osittain myös tieteellisessä työssä ja osa niistä on päätynyt osaksi mm. 1 väitöskirjaan, diplomityöhön sekä useisiin lehtiartikkeleihin. Kooste yksityiskohtaisista tuloksista löytyy tämän raportin kahdesta liitteestä jotka sisältävät yritysosallistujille 08.04.2020 pidetyn yhteenvetotilaisuuden esitykset. Yhteenvetona voidaan todeta että suodattimien automaatiojärjestelmistä normaalisti saatavia tietoja sekä tarvittavilla lisäantureilla saatuja mittaustuloksia yhdistämällä kyettiin luomaan koneoppimismenetelmin algoritmeja suodatuksen tehostamiseksi. Tulokset osoittavat, että suodinkakun kuiva-ainepitoisuus on vakioitavissa halutulle tasolle vain muutaman olennaisimman online-mittauksen perusteella ja kehitetyt algoritmit mahdollistavat parhaimmillaan useiden kymmenien prosenttien säästön suodattimien energiankulutuksessa. Seuraava askel kehitettyjen menetelmien kaupallistamisessa olisi teollisen mittakaavan koeajojen järjestäminen ja sopivia kohteita tätä varten on jo kartoitettu. Ohjausryhmään kuuluneiden yritysten kanssa on myös käyty keskusteluja kaupallistamisesta ja koeajoihin vaadittavan rahoituksen hankinnasta. Yritykset näkevät tässä hankkeessa kehitetyt menetelmät potentiaalisina lisäpalveluina joita voitaisiin myydä suhteellisen helposti jo parhaillaan käytössä oleviin suodattimiin.