Reliability analysis of the Finnish power system

Maintaining power system security and adequacy has become more and more challenging due to the desire to decarbonize the electricity sector promoting renewable electricity. Power inadequacy occurs when the available production capacity does not suffice the demand. Finland wants to phase out coal by 2030 in a bid to drastically cut greenhouse gas emissions and closures of condensing power plants are expected to affect power adequacy during high demand. The main targets of the work are to find out if the power system of Finland will be reliable by 2030, if the decommission of technologies that use traditional energy sources threat the power balance and what impacts will the introduction of renewable technologies cause on the reliability of the power system. The loss of load probability method using a daily peak load variation curve appears to be the most widely accepted technique and used more often than any other approach, where the criterion of adequacy becomes some acceptable risk level at which the load will exceed the probable available capacity. The development of the tool was made using MATLAB. Once the code was finished, first the reliability of the developed program is evaluated testing historical data of electricity consumption in Finland. The results obtained show that the designed tool is very sensitive to changes in the load duration curve, specifically sensitive to the maximum load peaks. Secondly is made a forecast of the reliability of the Finnish power system in 2030, studying how the installed capacities of each technology will change and setting three different scenarios of electricity consumption represented by different load duration curves. The final evaluation considers three cases, one in which the nuclear power plant of Hanhikivi 1 is commissioned, another in which it is not commissioned and a third one considering the unavailability of wind power installed capacity during peak load demand. First two cases give a reduction of the expected load loss in the power system for year 2030, which in the worst case is a 47% lower than the current value. This could indicate that the Finnish power system will be very reliable in the way that the electricity generating facilities will be sufficient to meet the country's electricity demand during most of the year, but in the third case the risk of power inadequacy increases alarmingly due to the intermittent nature of the renewable technologies and the decommissioning of thermal power plants

Garbage in, garbage out: how reliable training data improved a virtual screening approach against SARS-CoV-2 MPro

Introduction: The identification of chemical compounds that interfere with SARS-CoV-2 replication continues to be a priority in several academic and pharmaceutical laboratories. Computational tools and approaches have the power to integrate, process and analyze multiple data in a short time. However, these initiatives may yield unrealistic results if the applied models are not inferred from reliable data and the resulting predictions are not confirmed by experimental evidence.Methods: We undertook a drug discovery campaign against the essential major protease (MPro) from SARS-CoV-2, which relied on an in silico search strategy –performed in a large and diverse chemolibrary– complemented by experimental validation. The computational method comprises a recently reported ligand-based approach developed upon refinement/learning cycles, and structure-based approximations. Search models were applied to both retrospective (in silico) and prospective (experimentally confirmed) screening.Results: The first generation of ligand-based models were fed by data, which to a great extent, had not been published in peer-reviewed articles. The first screening campaign performed with 188 compounds (46 in silico hits and 100 analogues, and 40 unrelated compounds: flavonols and pyrazoles) yielded three hits against MPro (IC50 ≤ 25 μM): two analogues of in silico hits (one glycoside and one benzo-thiazol) and one flavonol. A second generation of ligand-based models was developed based on this negative information and newly published peer-reviewed data for MPro inhibitors. This led to 43 new hit candidates belonging to different chemical families. From 45 compounds (28 in silico hits and 17 related analogues) tested in the second screening campaign, eight inhibited MPro with IC50 = 0.12–20 μM and five of them also impaired the proliferation of SARS-CoV-2 in Vero cells (EC50 7–45 μM).Discussion: Our study provides an example of a virtuous loop between computational and experimental approaches applied to target-focused drug discovery against a major and global pathogen, reaffirming the well-known “garbage in, garbage out” machine learning principle

Reliability analysis of the Finnish power system

Maintaining power system security and adequacy has become more and more challenging due to the desire to decarbonize the electricity sector promoting renewable electricity. Power inadequacy occurs when the available production capacity does not suffice the demand. Finland wants to phase out coal by 2030 in a bid to drastically cut greenhouse gas emissions and closures of condensing power plants are expected to affect power adequacy during high demand. The main targets of the work are to find out if the power system of Finland will be reliable by 2030, if the decommission of technologies that use traditional energy sources threat the power balance and what impacts will the introduction of renewable technologies cause on the reliability of the power system. The loss of load probability method using a daily peak load variation curve appears to be the most widely accepted technique and used more often than any other approach, where the criterion of adequacy becomes some acceptable risk level at which the load will exceed the probable available capacity. The development of the tool was made using MATLAB. Once the code was finished, first the reliability of the developed program is evaluated testing historical data of electricity consumption in Finland. The results obtained show that the designed tool is very sensitive to changes in the load duration curve, specifically sensitive to the maximum load peaks. Secondly is made a forecast of the reliability of the Finnish power system in 2030, studying how the installed capacities of each technology will change and setting three different scenarios of electricity consumption represented by different load duration curves. The final evaluation considers three cases, one in which the nuclear power plant of Hanhikivi 1 is commissioned, another in which it is not commissioned and a third one considering the unavailability of wind power installed capacity during peak load demand. First two cases give a reduction of the expected load loss in the power system for year 2030, which in the worst case is a 47% lower than the current value. This could indicate that the Finnish power system will be very reliable in the way that the electricity generating facilities will be sufficient to meet the country's electricity demand during most of the year, but in the third case the risk of power inadequacy increases alarmingly due to the intermittent nature of the renewable technologies and the decommissioning of thermal power plants

Análisis de alternativas tecnológicas para la separación de hidrógeno en procesos de decarbonización de metano

Las emisiones de gases de efecto invernadero debidas al uso de combustibles fósiles deben reducirse drásticamente para mitigar el calentamiento global. Actualmente el gas natural está llamado a desempeñar un papel crucial a corto plazo, cubriendo una porción significativa de la demanda mundial de energía y como un importante medio de almacenamiento para la industria química. La captura y almacenamiento de carbono es la principal tecnología para evitar las emisiones de dióxido de carbono asociadas al uso de hidrocarburos, pero otras alternativas como la decarbonización pueden convertirse en una opción viable para minimizar las emisiones antropogénicas. En particular, la descomposición de metano fue propuesta en el pasado como técnica para ser aplicada en economías de bajo carbono, pero su implementación demostró inviabilidad técnica y económica a escala industrial. Un proyecto del Grupo de Investigaciones Termoenergéticas de la ETSII propone un innovador reactor de descomposición de metano basado en la inyección de metano en columnas de metal líquido que podría ser ajustable a escalas industriales y económicamente competitivo, demostrando una alternativa viable de uso del gas natural al mismo tiempo que respetando el medio ambiente y facilitando la integración de una energía limpia como es el hidrógeno en el sector energético. Mediante esta tecnología, el carbono es eliminado del gas natural, presentando potenciales aplicaciones. La viabilidad científica ha sido demostrada a escala de laboratorio, pero impedimentos tecnológicos han frustrado la escalabilidad. Uno de los problemas es conseguir un método que permita separar y purificar el hidrógeno obtenido al menor coste energético posible. Este proyecto trata de analizar cuatro alternativas tecnológicas viables para procesos de separación de hidrógeno a raíz de la decarbonización del metano. En él se explican cuatro procesos distintos utilizados en la actualidad para la separación de hidrógeno, estos son: •Separación por condensación parcial. Método criogénico. •Separación por absorción en un aceite parafínico. •Separación por difusión en membranas de paladio. •Separación por adsorción mediante oscilación de presión (PSA). En primer lugar, la condensación parcial es un método que consigue separar el hidrógeno del metano llevando la mezcla de estos dos gases a temperaturas próximas a la de condensación del metano, licuando así el metano y obteniendo un producto gaseoso de hidrógeno. Este sistema requiere de alcanzar temperaturas de aproximadamente 160˚C. En segundo lugar, la separación por absorción en un aceite parafínico se basa en el principio de la absorción de un gas en un líquido. En este proceso una corriente de gas que contiene tanto hidrógeno como metano se introduce en absorbedores que contienen éstos aceites. En los aceites se capturan las moléculas de metano, permitiendo purificar la corriente de entrada y obtener hidrógeno de elevada pureza. El tercer proceso estudiado es el de la separación por adsorción mediante oscilación de presión, también conocido como PSA (Pressure Swing Adsorption). Este método se basa en el principio físico de la adsorción de un gas en un sólido. En este caso los sólidos son lechos de materiales como la zeolita, los cuales a elevadas presiones permiten más adsorción. Estos procesos se llevan a cabo en cuatro etapas: presurización, adsorción, despresurización y regeneración. Estas cuatro etapas se realizan de forma cíclica. El último método estudiado es el de la separación mediante difusión en membranas de paladio. El paladio es un elemento que presenta una elevada selectividad al hidrógeno, permitiendo a este pasar a través de membranas formadas por este material y así mientras que permite la difusión del hidrógeno, otras moléculas como el metano no consiguen atravesar la estructura cristalina del paladio. Como se puede ver, cada proceso funciona por un principio físico diferente: la condensación, la absorción, la difusión y la adsorción. Es por ello que urge la necesidad de comparar estos procesos y conseguir establecer cuál es el mejor para separar el hidrógeno del metano. Con este objetivo se plantea la parte práctica de este trabajo. Entre los parámetros más importantes que se pueden estudiar sobre estos procesos están los del coste de inversión y los del consumo energético necesario. Cabe destacar que el coste de inversión, aunque puede dar la impresión de ser un factor de importancia, este pierde frente al consumo energético necesario del proceso, ya que el coste de inversión acaba resultando poco significativo frente al consumo energético, que es el parámetro que requiere más capital a lo largo de toda la vida de la planta. Por ello, en este trabajo se estudia el consumo energético necesario de cada uno de estos cuatro procesos de separación, pudiendo así determinar cuál es el que requiere un menor consumo energético. Para el estudio energético de cada proceso se han planteado problemas de cada uno de ellos, en los cuales intervienen distintas variables propias de cada proceso. Mediante la resolución de dichos problemas se consigue calcular el consumo neto de trabajo requerido por los cuatro procesos. Los cálculos termodinámicos se han realizado con la la herramienta informática EES. Se estudia el consumo energético de estos cuatro procesos de separación para separar el hidrógeno de corrientes procedentes de procesos de decarbonización de metano. En segundo lugar se encuentra la adsorción por oscilación de presión o PSA (PressureSwing Adsorption), que es actualmente el proceso más utilizado en la industria de la purificación de hidrógeno. Este sistema presenta ventajas energéticas frente a las otras dos alternativas, razón por la cual se ha impuesto a éstas en el campo industrial, aunque presenta desventajas frente a la separación por membranas de paladio cuando nos referimos a tratar corrientes de gas obtenidas por procesos de decarbonización de metano. Por otro lado, la tecnología criogénica presenta un elevado consumo energético, del orden del doble que el de la PSA. Se concluye que esta tecnología no será apropiada para la separación de hidrógeno procedente de corrientes de decarbonización de metano. El consumo de trabajo que requiere conseguir temperaturas tan bajas incrementa enormemente el consumo energético de esta tecnología. Finalmente, la separación de hidrógeno por absorción física presenta un consumo energético mucho mayor a las membranas de paladio. Se concluye que este proceso no será apropiado para la separación de hidrógeno en corrientes procedentes de la decarbonización de metano. El consumo también es algo superior al de la PSA, operando en condiciones parecidas de presión y temperatura, por lo que este sistema está en clara desventaja en cuanto a consumo energético respecto a la PSA, aunque si que es apropiado para procesos en los que se prima la recuperación de hidrógeno frente a la pureza, ya que logra porcentajes mayores de recuperación que la PSA. Una vez seleccionada la tecnología de las membranas de paladio como la más apta, el objetivo es profundizar en esta tecnología y conseguir hallar las ecuaciones por las cuales se rige

Planta de producción de acetaldehído

El objetivo de este proyecto es analizar la viabilidad de la construcción y operación de una planta de una planta de fabricación de acetaldehído a partir de etileno y oxígeno, mediante el proceso Wacker-Hoechst de una etapa. La viabilidad en la construcción y en la operación de la planta debe de ser conseguida manteniéndose dentro de los límites que establecen la normativa sectorial, la normativa urbanística, ya que uno de los objetivos del proyecto, además de obtener un proceso de producción fiable y seguro para quienes trabajen e inviertan su dinero en la planta, es conseguir una gestión y manejo de los recursos disponibles adecuada al panorama global, consiguiendo minimizar el impacto medioambiental mediante una optimización de los recursos disponibles.Nota: Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciència i Tecnologia

Planta de producción de acetaldehído

El objetivo de este proyecto es analizar la viabilidad de la construcción y operación de una planta de una planta de fabricación de acetaldehído a partir de etileno y oxígeno, mediante el proceso Wacker-Hoechst de una etapa. La viabilidad en la construcción y en la operación de la planta debe de ser conseguida manteniéndose dentro de los límites que establecen la normativa sectorial, la normativa urbanística, ya que uno de los objetivos del proyecto, además de obtener un proceso de producción fiable y seguro para quienes trabajen e inviertan su dinero en la planta, es conseguir una gestión y manejo de los recursos disponibles adecuada al panorama global, consiguiendo minimizar el impacto medioambiental mediante una optimización de los recursos disponibles.Nota: Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciència i Tecnologia

Planta de producción de acetaldehído

El objetivo de este proyecto es analizar la viabilidad de la construcción y operación de una planta de una planta de fabricación de acetaldehído a partir de etileno y oxígeno, mediante el proceso Wacker-Hoechst de una etapa. La viabilidad en la construcción y en la operación de la planta debe de ser conseguida manteniéndose dentro de los límites que establecen la normativa sectorial, la normativa urbanística, ya que uno de los objetivos del proyecto, además de obtener un proceso de producción fiable y seguro para quienes trabajen e inviertan su dinero en la planta, es conseguir una gestión y manejo de los recursos disponibles adecuada al panorama global, consiguiendo minimizar el impacto medioambiental mediante una optimización de los recursos disponibles.Nota: Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciència i Tecnologia