Silmäile
Hakuohje

Osuva

Osuva on Vaasan yliopiston avoin julkaisuarkisto. Osuva sisältää Vaasan yliopiston omat julkaisut, opinnäytteet ja tieteellisten artikkeleiden rinnakkaistallenteet. Osuvaan sisältyy julkaisujen viitetietoja, tiivistelmiä ja kokotekstejä. Sähköisten arkistokokoelmien sisältö ei ole luettavissa verkossa.

Kokoelmat Osuvassa

Viimeksi tallennetut

  • Road freight electrification: drivers, opportunities and strategies
    Akandwanaho, Edwin (2026-08-24)
    Pro gradu -tutkielma
    The road freight industry is under great pressure to decarbonise, yet the adoption of Battery Electric Trucks remains low due to high acquisition costs, limited charging infrastructure, and concerns about increased operational time. A Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model was developed to quantify the operational and financial impacts of fleet electrification of a hypothetical regional network with one freight company depot and eight customers. This was based on the total cost of ownership (TCO) which accounted for asset acquisition and operation costs as well as the emissions penalties from fuel use. Despite the barriers to electrification, road freight operators are driven to electrify their fleets by regulatory mandates, corporate sustainability commitments, customer expectations, and the economic advantage offered by electric vehicles amidst volatile diesel fuel prices. They are further supported by other companies that are setting up public charging networks, developing fleet management platforms, and depot energy management systems to offer more TCO advantages. Multiple scenarios were designed to evaluate the impact on TCO of factors such as technology availability and growth, public charging availability, and truck and fuel price variability. Results indicate that TCO parity is achievable, and a fully electrified fleet can reduce daily CO2 emissions by 26.4% for the study network. However, achieving these benefits requires departing from 1:1 vehicle replacement strategies, and instead re-plan the delivery routes to account for the additional operational requirements of electric trucks. It was also shown that having larger battery capacity trucks on the market can reduce the need for on-route charging, supporting the investment in higher battery capacity trucks. Based on these findings, it is recommended that road freight companies should prioritise fit-for purpose truck purchase, overnight charging at the depot, plan EV routes to integrate public charging, and consider dynamic routing solutions to manage range anxiety.
    Maanteiden rahtiliikenneala on suuressa paineessa hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi, mutta akkukäyttöisten kuorma-autojen käyttöönotto on edelleen vähäistä korkeiden hankintakustannusten, rajallisen latausinfrastruktuurin ja käyttöajan pidentymistä koskevien huolenaiheiden vuoksi. Kehitettiin sekamääräinen lineaarinen ohjelmointimalli (MILP) kvantifioimaan ajoneuvokannan sähköistämisen toiminnallisia ja taloudellisia vaikutuksia hypoteettisessa alueellisessa verkostossa, jossa on yksi rahtiyhtiön varikko ja kahdeksan asiakasta. Malli perustui kokonaisomistuskustannuksiin (TCO), joissa otettiin huomioon omaisuuden hankinta- ja käyttökustannukset sekä polttoaineen käytöstä aiheutuvat päästösakot. Sähköistämisen esteistä huolimatta maanteiden rahtiliikenteen toimijat ovat pakotettuja sähköistämään ajoneuvokantansa sääntelyvaatimusten, yritysten kestävän kehityksen sitoumusten, asiakkaiden odotusten sekä sähköajoneuvojen tarjoamien taloudellisten etujen vuoksi dieselpolttoaineen hintavaihteluiden keskellä. Niitä tukevat lisäksi muut yritykset, jotka perustavat julkisia latausverkostoja, kehittävät ajoneuvokannan hallinta-alustoja ja varikon energianhallintajärjestelmiä tarjotakseen lisää TCO-etuja. Tutkimuksessa laadittiin useita skenaarioita, joilla arvioitiin tekijöiden, kuten teknologian saatavuuden ja kasvun, julkisten latauspisteiden saatavuuden sekä kuorma-autojen ja polttoaineiden hintavaihteluiden, vaikutusta kokonaiskustannuksiin. Tulokset osoittavat, että kokonaiskustannusten (TCO) tasapaino on saavutettavissa ja että täysin sähköistetty ajoneuvokanta voi vähentää päivittäisiä CO2-päästöjä 26,4 % tutkimuksen kohteena olleella verkostolla. Näiden hyötyjen saavuttaminen edellyttää kuitenkin luopumista 1:1-ajoneuvonvaihtostrategioista ja toimitusreittien uudelleen suunnittelua sähkökuorma-autojen lisävaatimusten huomioon ottamiseksi. Tutkimuksessa osoitettiin myös, että markkinoilla olevat suuremman akkukapasiteetin omaavat kuorma-autot voivat vähentää reitin varrella tapahtuvan lataamisen tarvetta, mikä tukee investointeja suuremman akkukapasiteetin omaaviin kuorma-autoihin. Näiden tulosten perusteella suositellaan, että maantiekuljetusyritykset priorisoivat käyttötarkoitukseen sopivien kuorma-autojen hankintaa, yön yli tapahtuvaa lataamista varikolla, suunnittelevat sähköajoneuvojen reitit siten, että niihin integroidaan julkiset latauspisteet, ja harkitsevat dynaamisia reititysratkaisuja ajomatkan pituudesta aiheutuvan huolen hallitsemiseksi.
    El sector del transporte de mercancías por carretera se encuentra sometido a una gran presión para descarbonizarse; sin embargo, la adopción de camiones eléctricos a batería sigue siendo baja debido a los elevados costes de adquisición, la limitada infraestructura de recarga y las preocupaciones sobre el aumento del tiempo de funcionamiento. Se desarrolló un modelo de programación lineal mixta entera (MILP) para cuantificar los impactos operativos y financieros de la electrificación de la flota de una red regional hipotética con una terminal de una empresa de transporte de mercancías y ocho clientes. Este modelo se basó en el coste total de propiedad (TCO), que tenía en cuenta los costes de adquisición y explotación de los activos, así como las sanciones por emisiones derivadas del uso de combustible. A pesar de las barreras a la electrificación, los operadores de transporte de mercancías por carretera se ven impulsados a electrificar sus flotas por los mandatos normativos, los compromisos corporativos de sostenibilidad, las expectativas de los clientes y la ventaja económica que ofrecen los vehículos eléctricos en un contexto de volatilidad de los precios del gasóleo. Cuentan además con el apoyo de otras empresas que están creando redes públicas de recarga, desarrollando plataformas de gestión de flotas y sistemas de gestión energética para las bases, con el fin de ofrecer más ventajas en cuanto al TCO. Se diseñaron múltiples escenarios para evaluar el impacto en el TCO de factores como la disponibilidad y el crecimiento de la tecnología, la disponibilidad de puntos de recarga públicos y la variabilidad de los precios de los camiones y del combustible. Los resultados indican que es posible alcanzar la paridad en el coste total de propiedad (TCO) y que una flota totalmente electrificada puede reducir las emisiones diarias de CO₂ en un 26,4 % en la red objeto del estudio. Sin embargo, para lograr estos beneficios es necesario abandonar las estrategias de sustitución de vehículos en una proporción de 1:1 y, en su lugar, replantear las rutas de reparto para tener en cuenta los requisitos operativos adicionales de los camiones eléctricos. También se ha demostrado que la presencia en el mercado de camiones con mayor capacidad de batería puede reducir la necesidad de recargas durante el trayecto, lo que respalda la inversión en camiones con mayor capacidad de batería. A la luz de estos resultados, se recomienda que las empresas de transporte de mercancías por carretera den prioridad a la adquisición de camiones adecuados para su finalidad, a la recarga nocturna en las instalaciones, a la planificación de rutas para vehículos eléctricos que integren puntos de recarga públicos y a considerar soluciones de planificación dinámica de rutas para gestionar la «ansiedad por la autonomía».
    Le secteur du transport routier de marchandises subit une forte pression pour se décarboner, mais l’adoption des camions électriques à batterie reste faible en raison des coûts d’acquisition élevés, des infrastructures de recharge limitées et des craintes liées à l’allongement des temps d’exploitation. Un modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP) a été développé afin de quantifier les impacts opérationnels et financiers de l’électrification de la flotte d’un réseau régional hypothétique comprenant un dépôt d’une entreprise de transport et huit clients. Ce modèle s’est appuyé sur le coût total de possession (TCO), qui tenait compte des coûts d’acquisition et d’exploitation des actifs ainsi que des pénalités liées aux émissions résultant de la consommation de carburant. Malgré les obstacles à l’électrification, les opérateurs de transport routier de marchandises sont incités à électrifier leurs flottes par des obligations réglementaires, les engagements des entreprises en matière de développement durable, les attentes des clients et l’avantage économique offert par les véhicules électriques dans un contexte de volatilité des prix du diesel. Ils bénéficient en outre du soutien d’autres entreprises qui mettent en place des réseaux publics de recharge, développent des plateformes de gestion de flotte et des systèmes de gestion énergétique des dépôts afin d’offrir davantage d’avantages en termes de coût total de possession. Plusieurs scénarios ont été élaborés afin d’évaluer l’impact sur le TCO de facteurs tels que la disponibilité et la croissance des technologies, l’accès aux bornes de recharge publiques, ainsi que la variabilité des prix des camions et du carburant. Les résultats indiquent que la parité du coût total de possession (TCO) est réalisable et qu’une flotte entièrement électrifiée peut réduire les émissions quotidiennes de CO₂ de 26,4 % pour le réseau étudié. Toutefois, pour bénéficier de ces avantages, il faut s’écarter des stratégies de remplacement des véhicules à raison de 1 pour 1 et repenser les itinéraires de livraison afin de tenir compte des exigences opérationnelles supplémentaires liées aux camions électriques. Il a également été démontré que la présence sur le marché de camions dotés de batteries de plus grande capacité peut réduire le besoin de recharge en cours de route, ce qui justifie l’investissement dans des camions équipés de batteries plus puissantes. Sur la base de ces conclusions, il est recommandé aux entreprises de transport routier de marchandises de privilégier l’achat de camions adaptés à leurs besoins, de mettre en place une recharge nocturne au dépôt, de planifier les itinéraires des véhicules électriques de manière à intégrer les bornes de recharge publiques, et d’envisager des solutions de calcul d’itinéraires dynamiques pour gérer l’angoisse liée à l’autonomie.
  • Enhancing Conceptual Design with Digital Solutions
    Kukkonen, Valtteri (2026-08-24)
    Diplomityö
    This thesis aims to investigate conceptual design process in the case company, present views from research literature, and to find areas for developing new digital solutions to improve cost-efficiency of new product designs. Conceptual design is one of the initial phases of a process of designing a new product. In that phase the main features and technologies of a product are selected and therefore the phase has a great influence into the product’s final costs. Because of that financial significance, this thesis focuses into the conceptual design phase and its improvement. The knowledge of conceptual design phase is limited in the case company and therefore increased awareness of that phase and ideas of workers are needed to facilitate new digital solution development. This thesis work aims to collect information about conceptual design process and construct concepts for new digital solutions that effectively lower the costs of new products. This thesis uses a design science research (DSR) paradigm. The research begins with presenting relevant literature about the conceptual design and the engineering design process overall. After laying that theoretical groundwork, the thesis continues with conducting interviews for designers and other personnel that have practical experience or other knowledge about the conceptual design. The interviews focus into how the conceptual design is carried out currently, what tasks are problematic or otherwise challenging, and finally collect ideas for new digital tools to help achieving better cost-efficiency of new product designs. At the final stages of the thesis, company’s current conceptual design workflow is presented, problematic areas have been constructed as themes and solution concepts have been created. This thesis collected information about conceptual design process in theory and in the case company. Workflows are presented from both of these sides, and they are generally very similar. Then this thesis managed to collect information about current challenges in the conceptual design. Totally seven themes were constructed: lack of time for design tasks, lack of product cost management in technology projects, lack of supplier utilization, lack of standard parts, arbitrary cost targets, lack of early communication and unstandardized process workflow. Future development directions for new tool development were also collected from the interviewees. It became obvious that there are a lot of room for new solutions that help to get the product cost perspective into decision making in the early design phases. Based on the interviews, three new solution concepts have been created: a 3D concept model software, inclusion of unapproved parts into product detail system and an AI design assistant. These new solutions guide to select more inexpensive materials, designs and technical solutions for new products. The created solution concepts gained an approval from the company expert according to their potential benefits.
    Tämän tutkielman tarkoituksena on tutkia konseptisuunnitteluprosessia kohdeyrityksessä, esittää tutkimuskirjallisuuden näkemyksiä, ja löytää alueita, joille kehittää digitaalisia ratkaisuja, jotka parantavat uusien tuotteiden kustannustehokkuutta. Konseptisuunnittelu on suunnitteluprosessin yksi ensimmäisistä vaiheista. Tässä vaiheessa tuotteen pääominaisuudet ja teknologiat valitaan ja siten vaiheella on suuri merkitys tuotteen lopulliseen hintaan. Tämän hintavaikutuksen takia tämä tutkielma keskittyy juuri konseptisuunnitteluvaiheeseen ja sen kehittämiseen. Tietoisuus konseptisuunnittelusta on kohdeyrityksessä rajattua ja siten lisättyä tietoisuutta, sekä työntekijöiden ideoita tarvitaan ohjaamaan uusien digitaalisten ratkaisujen kehitystä. Tutkielma pyrkii keräämään tietoa konseptisuunnitteluprosessista ja muodostaa uusien digitaalisten ratkaisujen konsepteja, jotka laskevat tehokkaasti uusien tuotteiden kustannuksia. Tutkielmassa käytetään suunnittelutieteellistä (DSR) tutkimusparadigmaa. Tutkimus alkaa sopivan kirjallisuuden esittelyllä konseptisuunnittelusta sekä teknisen suunnittelun prosessista ylipäätään. Kun teoreettinen pohjatyö on tehty, tutkielmassa jatketaan haastatteluihin, jotka suunnataan suunnittelijoille sekä muille henkilöille, joilla on konseptisuunnittelusta työkokemusta tai muuta tietoa. Haastattelut keskittyvät siihen, kuinka konseptisuunnittelua tehdään tällä hetkellä, mitkä tehtävät siinä ovat haastavia, ja lopulta keräämään ideoita uusille digitaalisille työkaluille, jotka auttavat saavuttamaan parempaa kustannustehokkuutta uusille tuotteille. Tutkielman viimeisissä vaiheissa yrityksen nykyinen konseptisuunnittelun työnkuva on osoitettu, haastavat alueet on muodostettu teemoiksi ja ratkaisukonseptit on luotu. Tutkielma keräsi tietoa konseptisuunnitteluprosessista teorian osalta sekä kohdeyrityksestä. Prosessit on kuvattu molemmilta kanteilta, ja ne ovat pääosin hyvin samanlaisia. Tutkielmassa saatiin selville tietoa myös nykyisistä haasteista. Kokonaisuudessaan seitsemän teemaa muodostettiin: ajanpuute suunnittelussa, tuotekustannuksen hallinnan puute teknologiaprojekteissa, toimittajan hyödyntämisen puute, standardiosien puute, mielivaltaiset kustannustavoitteet, aikaisen kommunikoinnin puute ja ei-standardoitu prosessi. Tulevaisuuden kehityssuuntia uusien työkalujen kehitykseen kerättiin myös haastatteluissa. Muodostui selväksi, että olisi paljon tilaa uusille ratkaisuille, jotka auttavat saamaan tuotekustannusnäkemystä aikaisten suunnitteluvaiheiden valintoihin. Haastatteluiden perusteella kolme ratkaisukonseptia luotiin: 3D konseptimallisovellus, hyväksymättömien osien lisäys tuotetietojärjestelmään sekä AI suunnitteluavustaja. Nämä ratkaisut ohjaavat valitsemaan halvempia materiaaleja, muotoiluja ja teknisiä ratkaisuja uusiin tuotteisiin. Luodut ratkaisukonseptit saivat hyväksynnän yrityksen asiantuntijalta niiden mahdollisten hyötyjen osalta.
  • Analysis, Modelling and Optimization of the Mechanical Ventilation System of a Mixed-Use University Building
    Ali, Mohammed (2026-08-23)
    Diplomityö
    The renovation of the existing building stock is central to European decarbonisation policy, yet retrofitted buildings frequently fail to deliver their predicted savings, and the control opportunities created by a retrofit are seldom quantified against measured performance. This thesis develops, calibrates and exploits a multi-zone TRNSYS 17 model of the West Block of the Rectorate building of the University of the Basque Country, a public building whose original construction project dates to 1970, deep-retrofitted under the A2PBEER project in the oceanic climate of Bilbao and served, after retrofit, by one heat-recovery air-handling unit per floor with no mechanical cooling. The four conditioned floors are modelled at hourly resolution over a full annual cycle. Occupancy is not assumed but reconstructed from the measured zone CO₂ through an inverse mass balance. Against the building energy management system record, the model satisfies the hourly criteria of ASHRAE Guideline 14: zone-temperature CV(RMSE) lies between 5.3 % and 16.0 % with bias within ±3.1 %, CO₂ meets both criteria on the office floors and marginally on the nursery, and annual air-handling-unit electricity is reproduced to within 0.5 %; a held-out summer period not used in the calibration confirms these results out of sample. The calibrated model is then coupled to GenOpt, using particle swarm optimisation with constriction coefficient (PSOCC) to minimise annual fan electricity subject to indoor-air-quality constraints. A family of control scenarios spanning demand-controlled ventilation, fixed- and proportional-flow free cooling and the optimised control is compared on energy, air quality and summer thermal comfort. Demand-controlled ventilation raises nursery air-quality compliance from 46.5 % to 98.8 % against the adopted Spanish RITE IDA 1 CO₂ limit, and the optimised control reduces annual fan electricity by 23.8 % and total delivered energy, including the district-heating ventilation demand, by 40.9 %. The work delivers the first hourly-calibrated post-retrofit model of this building and a transferable, air-quality-bounded procedure for deriving energy-efficient ventilation control.
  • Spatial Suitability Mapping for Nature-Based Solutions (NbS) to Enhance Urban Flood Resilience : A Case Study of the Hanumante Watershed, Kathmandu Valley, with a Complementary Case Study in Naples. Vaasa 2026
    Himalaya, Bibek (2026-08-24)
    Lisensiaatintutkimus
    Rapid urbanisation, increasing impervious surfaces, and pressure on natural drainage systems are intensifying urban flood risk. Nature-Based Solutions (NbS) offer a complementary approach to con-ventional drainage, but their effectiveness depends on local hydrological, spatial, and socio-environ-mental conditions. This dissertation develops a context-specific GIS-based Multi-Criteria Decision Analysis (GIS-MCDA) framework to identify and prioritise suitable NbS, using the Hanumante Water-shed in Kathmandu Valley as the primary case study and Naples as a complementary dense-urban case. The framework links flood processes with spatial suitability, implementation feasibility, and indige-nous knowledge. Land use, terrain, hydrology, drainage, and flood-related criteria to assess opportu-nities for infiltration, retention, detention, conveyance, and hillslope runoff-management measures. Prioritisation then distinguished broadly suitable areas from locations with greater flood-manage-ment relevance. Results indicate substantial NbS potential across the Hanumante Watershed, although priority areas are considerably more limited. Detention showed the widest spatial applicability, while retention and infiltration were more dependent on local conditions. The analysis also identified opportunities to integrate existing landscape features and indigenous water-management practices. In Naples, urban density, groundwater conditions, and sinkhole susceptibility shifted priorities towards controlled in-filtration, attenuation, conveyance, and distributed multifunctional interventions. The study concludes that effective NbS planning requires a context-sensitive, landscape-wide ap-proach linking flood processes, spatial suitability, implementation priorities, and local knowledge. The proposed GIS-MCDA framework provides a transferable planning-level method adaptable to dif-ferent urban contexts. Future work should integrate hydrological modelling, field validation, and stakeholder assessment to evaluate performance and support implementation.
  • Urban Digital Twins as Decision-Support Tools for Decarbonization Strategies in Energy-Vulnerable Island Territories: A Methodological Framework Integrating Open Data, Urban Energy Modeling and Scenario Analysis.
    Pinedo Cobos, Maria Carolina (2026-08-20)
    Pro gradu -tutkielma
    Island territories face a distinct set of structural constraints within the European energy transition: dependence on imported fossil fuels, limited grid interconnections, high energy costs, seasonal demand peaks, and spatial restrictions on new infrastructure. These conditions raise energy vulnerability while also making islands well-suited environments for testing local decarbonization strategies. Despite a growing body of work on Urban Digital Twins (UDTs) and Urban Building Energy Modeling (UBEM), their use as integrated decision-support tools for local decarbonization planning in island energy systems is still limited and rarely validated. This work develops and tests a structured, replicable methodological framework that integrates open geospatial data, urban energy modeling, and scenario simulation within a UDT environment, in order to support the design and evaluation of local decarbonization strategies. The framework is applied to three island pilot sites of the Horizon Europe project ICONIC (Innovative Climate Neutral and Circular Communities): La Graciosa (Spain), Berchidda in Sardinia (Italy), and Inis Mór (Ireland). The three cases are treated in parallel to keep the method consistent. The workflow was first developed and verified on Berchidda, where complete results are reported; the La Graciosa results are reported as exploratory outcomes still under testing; and Inis Mór is presented at its scenario-definition stage to show how the framework transfers to a new context. The methodology combines GIS-based spatial processing, building-stock characterization from open datasets (OpenStreetMap, GHS-OBAT, and the Global Building Atlas), baseline energy modeling through TABULA archetypes, and scenario simulation in the IES iCD platform. Data availability, quality, and openness are treated as core methodological conditions rather than as given inputs. Scenario packages (photovoltaic deployment, battery storage, demand flexibility, and renewable-energy-community configurations) are evaluated through a KPI framework covering energy, economic, environmental, and regulatory dimensions. The results show that a UDT-based approach grounded in open data and standardized assumptions can produce consistent baselines and structured scenario assessments across very different island contexts. In Berchidda, community photovoltaics raised the renewable energy share to 14.4 % and reduced CO2 emissions by 7.4 % (PV) and 10.0 % (PV+BESS), with payback periods below five years once national incentives are applied. In La Graciosa, where the modeled community system is small relative to island-wide demand, the direct CO2 reduction is modest (about 2.2 %), but adding storage increases the virtual renewable energy share, which rises from 20.7 % to 62.8 %. The work also identifies clear limitations linked to data resolution, building-scale calibration, and regulatory differences between jurisdictions. Overall, it contributes methodological evidence on both the potential and the present limits of Urban Digital Twins as decision-support tools for local decarbonization planning in energy-vulnerable island territories.