Teollisuuden sähköjärjestelmien kehittäminen elinkaarikustannusten näkökulmasta
Aaltonen, Verneri (2026)
Diplomityö
2026
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026050941792
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026050941792
Tiivistelmä
Teollisuuslaitoksiin kohdistuvissa investoinneissa sähköjärjestelmien osuus on usein merkittävä. Energian hinnan vaihtelut ja kiristyvät energiatehokkuusvaatimukset luovat tarpeen tarkastella sähköjärjestelmien kustannuksia koko elinkaaren ajalta.
Tässä diplomityössä tutkitaan teollisuuden sähköjärjestelmiä elinkaarikustannusten näkökulmasta. Työssä tutustutaan teollisuuden sähköjärjestelmien keskeisiin komponentteihin, kuten muuntajiin, kojeistoihin, varavoimajärjestelmiin, taajuusmuuttajiin, sähkömoottoreihin sekä nämä keskenään yhdistäviin sähköjohtoihin, -kaapeleihin ja jakelukiskojärjestelmiin. Pääpaino työssä on säädettyjen moottorikäyttöjen elinkaarikustannusten laskennassa.
Työn tuloksena luotiin elinkaarikustannuslaskentatyökalu teollisuuden sähkösuunnittelun tueksi. Työkalulla voidaan perustella tehtyjä laitevalintoja näiden koko elinkaaren aikaisilla kustannuksilla. Työkalun toimivuutta ja soveltuvuutta käyttötarkoitukseensa havainnollistettiin esimerkkiskenaariolla, jossa vertailtiin eri laite- ja järjestelmävaihtoehtoja elinkaarikustannusten perusteella.
Tulokseksi saatiin, että valtaosa teollisuuden sähköjärjestelmien elinkaarikustannuksista muodostuu käytön aikaisista kustannuksista. Tästä syystä energiatehokkaampien sähköjärjestelmien komponenttien valinta on usein perusteltua, vaikka alkuinvestointi olisi suurempi. Herkkyysanalyysillä varmistetaan, että laitevalinnat pysyvät kannattavina myös olosuhteiden muuttuessa. Electrical systems often represent a significant share of costs when investing in industrial facilities. Changes in energy prices and increasingly demanding energy efficiency requirements create a need to evaluate the costs of electrical systems over their entire life cycle.
This master’s thesis examines industrial electrical systems from the life cycle costs perspective. The study reviews the key components of industrial electrical systems, including transformers, switchgears, switchboards, backup power systems, variable frequency drives, electric motors and conductors, cables and busbar systems connecting these components. Main focus of the work is on the life cycle cost analysis of controlled motor driven systems.
As a result of the study, a life cycle cost calculation tool was developed to support industrial electrical design. The tool enables validation of system component selections based on their total costs over the entire life cycle. The functionality and applicability of the tool was demonstrated through an example scenario in which different equipment and system alternatives were compared based on life cycle costs.
The results indicate that most of the costs of industrial electrical systems comes during the operating phase. For this reason, the selection of more energy efficient electrical system components is often economically justified, even when the initial investment is higher. Sensitivity analysis ensures that selected solutions remain cost effective even when circumstances change.
Tässä diplomityössä tutkitaan teollisuuden sähköjärjestelmiä elinkaarikustannusten näkökulmasta. Työssä tutustutaan teollisuuden sähköjärjestelmien keskeisiin komponentteihin, kuten muuntajiin, kojeistoihin, varavoimajärjestelmiin, taajuusmuuttajiin, sähkömoottoreihin sekä nämä keskenään yhdistäviin sähköjohtoihin, -kaapeleihin ja jakelukiskojärjestelmiin. Pääpaino työssä on säädettyjen moottorikäyttöjen elinkaarikustannusten laskennassa.
Työn tuloksena luotiin elinkaarikustannuslaskentatyökalu teollisuuden sähkösuunnittelun tueksi. Työkalulla voidaan perustella tehtyjä laitevalintoja näiden koko elinkaaren aikaisilla kustannuksilla. Työkalun toimivuutta ja soveltuvuutta käyttötarkoitukseensa havainnollistettiin esimerkkiskenaariolla, jossa vertailtiin eri laite- ja järjestelmävaihtoehtoja elinkaarikustannusten perusteella.
Tulokseksi saatiin, että valtaosa teollisuuden sähköjärjestelmien elinkaarikustannuksista muodostuu käytön aikaisista kustannuksista. Tästä syystä energiatehokkaampien sähköjärjestelmien komponenttien valinta on usein perusteltua, vaikka alkuinvestointi olisi suurempi. Herkkyysanalyysillä varmistetaan, että laitevalinnat pysyvät kannattavina myös olosuhteiden muuttuessa.
This master’s thesis examines industrial electrical systems from the life cycle costs perspective. The study reviews the key components of industrial electrical systems, including transformers, switchgears, switchboards, backup power systems, variable frequency drives, electric motors and conductors, cables and busbar systems connecting these components. Main focus of the work is on the life cycle cost analysis of controlled motor driven systems.
As a result of the study, a life cycle cost calculation tool was developed to support industrial electrical design. The tool enables validation of system component selections based on their total costs over the entire life cycle. The functionality and applicability of the tool was demonstrated through an example scenario in which different equipment and system alternatives were compared based on life cycle costs.
The results indicate that most of the costs of industrial electrical systems comes during the operating phase. For this reason, the selection of more energy efficient electrical system components is often economically justified, even when the initial investment is higher. Sensitivity analysis ensures that selected solutions remain cost effective even when circumstances change.