Computational studies on variable distributed energy systems

In this work the large-scale integration of distributed wind turbine and photovoltaic power generation to medium voltage power distribution grid have been explored. The effects of the integration were mainly evaluated by steady-state power flow analysis. Compensation of unwanted overvoltage events was tested with the use of energy storage, utilization of grid topology, and redirecting of photovoltaic panels. In addition, this work examines the use of energy storage to compensate short and long term fluctuations in the power output of variable distributed generation. For this purpose three different storage control strategies were applied. For simulation purposes a detailed bottom-up consumer load model and a distribution grid power flow simulation model were developed. The stochastic approach in the load model is based on the classic bottom-up load model by Capasso et al. However, the emulation of the activities of individual people has been replaced by statistical use of household appliances where reference data is more readily available. The grid simulation model is based on established power flow computation methods. The model is especially designed for easy implementation of grid details as well as various types of distributed generation and storage and their control strategies. The distribution grid simulation results indicate that in a hypothetical crowded urban distribution grid an approximate limit for not causing grid disturbances for private households is around 0.5 kW of grid-connected photovoltaic power generation per apartment building household in both southern (Lisbon) and northern (Helsinki) climates. Using storage schemes the amount can be increased up to over 1 kW per household. However, grid details concerning storage size and siting topology greatly influence the exact limit. Further, the simulation results show that the integrated photovoltaic power generation can induce up to 34% reduction in the transmission losses of medium voltage distribution network. Corresponding analysis with wind power shows that if a MW-scale wind turbine is integrated to distribution grid the grid topology as well as the siting of distributed generation and storage are very important in avoiding unwanted overvoltage events. Overall, compensating power fluctuations of an individual MW-scale wind turbine needs to be viewed both on short and long time scales. Rapid minute-scale fluctuations can be most of the time smoothened by 50% with a storage unit in the capacity range of 25 kWh/MW. However, the long-term changes are difficult to compensate without large MWh-scale storage schemes. As a whole, the grid voltage issues proved to be much more crucial for the integration of variable distributed generation than the grid losses

Impacts of distributed photovoltaics on network voltages: Stochastic simulations of three Swedish low-voltage distribution grids

Abstract The continuously increasing application of distributed photovoltaics (PV-DG) in residential areas around the world calls for detailed assessment of distribution grid impacts. Both photovoltaic generation and domestic electricity demand exhibit characteristic variations on short and long time scales and are to a large extent negatively correlated, especially at high latitudes. This paper presents a stochastic methodology for simulation of PV-DG impacts on low-voltage (LV) distribution grids, using detailed generation and demand models. The methodology is applied to case studies of power ow in three existing Swedish LV grids to determine load matching, voltage levels and network losses at dierent PV-DG penetration levels. All studied LV grids can handle signicant amounts of PV-DG, up to the highest studied level of 5 kW p PV per household. However, the benets of PV-DG in terms of relative improvement of on-site reduction of demand, mitigated voltage drops and reduced losses were most signicant at a penetration level of 1 kW p PV per household

First Steps Towards Gamification Of Online Physics And Mathematics Assignments

The objective of this practice paper is to describe and analyse the use of online learning tasks on engineering mathematics and physics courses. The development of learning tasks was inspired by the promising effects of gamification techniques in higher education. Hence, some gamification elements, such as bonus points and immediate feedback were integrated into the learning tasks. Course results and student feedback demonstrate the positive impact of gamification of online learning tasks on students’ motivation and learning. In the end, further possibilities of increasing the number and repertoire of gamification techniques in engineering mathematics and physics courses are discussed

Opettajan muuttuvat roolit – yhdessä yhteisölliseen opetuksen kehittämiseen

Opettajan muuttuvat roolit - yhdessä yhteisölliseen opetuksen kehittämiseen on julkaisu, joka kuvaa Aalto-yliopiston yliopistopedagogiselle kurssille osallistuneiden kehittymistä ja kehittämiskohteita vuoden 2012 aikana. Vuoden mittaisen prosessin aikana yksittäisistä opettajista ja tutkijoista tuli opetusta ja oppimista kehittävä ryhmä. Osallistujista kasvoi tutkijoita, jotka haluavat opettaa ja opettajia, jotka haluavat tutkivalla otteella kehittää opetusta. Julkaisussa Opettaja kehittäjänä -kurssin osallistujat kuvaavat kehittämishankkeitaan. Lisäksi kurssin suunnittelijat ja ohjaajat jäsentävät kurssin ensimmäistä toteutusta ja sen onnistumista. Mitä opittiin, kun kurssin sisällön tuottivat osallistujat ja ohjaajat yhdessä? Julkaisu tarjoaa näkökulmia opetuksen kehittämiseen ja tutustuttaa lukijan Aalto-yliopiston asiantuntijoiden opetustyön arkeen. Teos sopii kaikille yliopisto-opetuksesta kiinnostuneille

PP2A methylesterase PME-1 suppresses anoikis and is associated with therapy relapse of PTEN-deficient prostate cancers

While organ-confined prostate cancer (PCa) is mostly therapeutically manageable, metastatic progression of PCa remains an unmet clinical challenge. Resistance to anoikis, a form of cell death initiated by cell detachment from the surrounding extracellular matrix, is one of the cellular processes critical for PCa progression towards aggressive disease. Therefore, further understanding of anoikis regulation in PCa might provide therapeutic opportunities. Here, we discover that PCa tumors with concomitant inhibition of two tumor suppressor phosphatases, PP2A and PTEN, are particularly aggressive, having less than 50% 5-year secondary-therapy-free patient survival. Functionally, overexpression of PME-1, a methylesterase for the catalytic PP2A-C subunit, inhibits anoikis in PTEN-deficient PCa cells. In vivo, PME-1 inhibition increased apoptosis in in ovo PCa tumor xenografts, and attenuated PCa cell survival in zebrafish circulation. Molecularly, PME-1-deficient PC3 cells display increased trimethylation at lysines 9 and 27 of histone H3 (H3K9me3 and H3K27me3), a phenotype known to correlate with increased apoptosis sensitivity. In summary, our results demonstrate that PME-1 supports anoikis resistance in PTEN-deficient PCa cells. Clinically, these results identify PME-1 as a candidate biomarker for a subset of particularly aggressive PTEN-deficient PCa

Comprehensive development of nearly zero-energy municipal service buildings (COMBI). Tutkimushankkeen johdanto- ja yhteenvetoraportti.

Tässä COMBI-tutkimushankkeen johdanto- ja yhteenvetoraportissa esitetään vuosina 2015—2018 toteutetun tutkimushankkeen keskeiset suositukset ja johtopäätökset. Hankkeen tavoitteena on ollut parantaa julkisten palvelurakennusten, kuten koulujen, päiväkotien ja vanhainkotien energiatehokkuutta turvallisesti ja kustannustehokkaasti. Hankkeessa on tarkasteltu sekä uudis- että korjausrakentamista.Tutkittuja aihepiirejä on hankkeessa ollut suuri määrä. Arkkitehtuurin osalta on tarkasteltu palvelurakennusten arkkitehtisuunnittelun kehittämistä energiatehokkuuden ja tilasuunnittelun näkökulmista sekä ympäristöystävällisyyden ja kestävyyden huomioon ottamista arkkitehtisuunnittelussa. Rakenteiden osalta on tutkittu niiden lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa ja määritetty kosteusteknisiä materiaaliominaisuuksia. Kenttätutkimuksissa on tarkasteltu sisäilman olosuhteita 24 palvelurakennuksessa Tampereen ja ympäristökuntien sekä Helsingin alueella. Myös palvelurakennusten laskennallista ja toteutunutta energiankulutusta on tutkittu Tampereen, Helsingin ja Oulun kohteista. Taloteknisten järjestelmien osalta on tarkasteltu niiden kustannusoptimaalisuutta, uusiutuvan energian etätuotantoa, taloautomaatiojärjestelmien toimintaa, aurinkosuojausta ja valaistusta. Rakennusprosessin osalta näkökulmina ovat olleet päätöksenteon prosessit, talotekniikan käytännön toteutus, rakennuksen toimivuuden varmistus sekä olosuhteiden ja energiankulutuksen seuranta. Lisäksi on kehitetty työkaluja rakennushankkeen taloudellisuustarkasteluihin.Tämän johdanto- ja yhteenvetoraportin liitteenä on hankkeen tulosten pohjalta koottu COMBI 8 suosituslista, jossa esitettyjen toimenpiteiden katsotaan laajasti edesauttavan julkisten palvelurakennusten toimivuutta ja energiatehokkuutta. Raportin liitteenä on myös 45 kpl lyhyitä tuloskortteja sekä niihin liittyvät esitysaineistot, joiden tarkoituksena on helpottaa hankkeessa kerätyn tiedon leviämistä. Hankkeen alkuperäisjulkaisut on listattu tämän raportin liitteenä olevassa julkaisuluettelossa.Keskeisenä johtopäätöksenä todetaan, että hyvä energiatehokkuus on ainoastaan yksi laadukkaan rakentamisen monista ominaisuuksista. Laadukas rakentaminen edellyttää kokonaisvaltaista ja oikeaaikaista asioiden tarkastelua sekä ehjän ketjun rakentamista suunnittelusta toteutukseen ja käyttöön. Tässä onnistumisen edellytyksenä ovat rakennushankkeessa ja sen jälkeen rakennuksen parissa toimivien henkilöiden hyvä ammattitaito ja yhteistyö sekä riittävät resurssit. COMBI-hankkeen tulosten tavoitteena on antaa eri osapuolille tietoa ja työkaluja turvallisen, taloudellisen ja energiatehokkaan lopputuloksen saavuttamiseksi