Diss. (sammanfattning) Stockholm : Stockholms universitet, 2005. / Härtill 5 uppsatser.

With the Paris agreement calling to limit global warming to 2°C below pre-industrial levels, with further efforts to ensure it stays below 1.5°C, the Finnish government passed the Lakihiilen energiakäytön kieltämisestä (416/2019), i.e., Act of Prohibition of Coal Energy,which stipulates that the use of coal as a fuel for heat/electricity production to be bannedfrom 1 May 2029. This affects Helsinki’s energy industry and a key concern to this work is the Salmisaari Combined Heat and Power plant, which is set to be decommissioned. This plant currently generates heat and electricity by using wood pellets and coal to cater toaround 25-45% of the District Heating consumption of the city of Helsinki. To compensate for this decommissioning, there arises a need for more heat production,around 300-500MW of capacity. One alternative is the heat recovery of seawater by utilising the phase change heat of freezing. The present project investigates a technical feasibility study of a system to generate ice slurry, which is then used to extract heat fromseawater at ~0°C via a heat pump. The competitiveness of an ice-slurry based system to state-of-the-art water or ice-based storage is analysed as well. The proposed system is then modelled in Aspen Plus, and the pressure drop characteristics of the generated ice slurry are studied. Finally, a sensitivity analysis of the pressure ratio of the compressor on the performance of the system is studied. Based on prior works, level of commercialisation and technical feasibility, it was found that a vacuum ice generation method, in combination with heat pumps, is a viable solution to cater to the district heating demand of the city. Further, it is concluded that the pressure drop occurring during transport of the ice slurry is quite minimal – less than 0.5% of the total power consumed whilst producing 300MW of district heat. The COP of the system varies between 2.6-2.8 depending on the pressure ratio of the compressor and thus is energy efficient. Overall, the proposed solution seems to be promising and with further socio-techno-economic analysis, this could be the potential alternative to bridge the deficit. / Med Parisavtalet som kräver att den globala uppvärmningen ska begränsas till 2 °C under förindustriella nivåer, med ytterligare ansträngningar för att säkerställa att den håller sigunder 1,5 °C, antog den finska regeringen Laki hiilen energiakäytön kieltämisestä (416/2019), dvs. Förbud mot kolenergi, som föreskriver att användningen av kol som bränsle för värme-/elproduktion ska förbjudas från och med den 1 maj 2029. Detta påverkar Helsingfors energiindustri och en central fråga för detta arbete är Salmisaarikraftvärmeverk, som är planlagt på att avvecklas. Denna anläggning genererar för närvarande värme och elektricitet genom att använda träpellets och kol för att tillgodosecirka 25–45 % av Helsingfors stads fjärrvärmeförbrukning. För att kompensera för denna avveckling uppstår ett behov av mer värmeproduktion, cirka 300-500MW kapacitet. Ett alternativ är värmeåtervinning från havsvatten genom att utnyttja fasförändringsvärmen från frysning. Detta projekt skall undersöka genom en teknisk förstudie olika system för att generera isslurry (en blandning av is och vatten), som sedan används för att utvinna värme från havsvatten vid ~0°C med hjälp av en värmepump. Konkurrenskraften hos ett isslurrybaserat system jämfört mot toppmoderna vatten- eller isbaserad lagrings system analyseras också. Det föreslagna systemet modelleras sedan i Aspen Plus, och tryckfallsegenskaperna hos den genererade isslurryn studeras. Slutligengörs en känslighetsanalys av kompressorns tryckförhållande och dess påverkan på systemets prestanda. Baserat på tidigare arbeten, kommersialiseringsnivå och teknisk genomförbarhet fann denna rapport att genom en metod för att generera vakuumis, i kombination med värmepumpar att en hållbar lösning för att tillgodose stadens fjärrvärmebehov finns. Vidare dras slutsatsen att tryckfallet som inträffar under transport av isslurryn är minimalt- mindre än 0,5 % av den totala energiförbrukningen samtidigt som den producerar 300MW fjärrvärme. Systemets COP varierar mellan 2,6–2,8 beroende på kompressorns tryckförhållande och är därmed energieffektivt. Sammantaget verkar den föreslagna lösningen vara lovande och med ytterligare socio-teknoekonomisk analys kan detta vara ett potentiellt alternati för att brygga underskottet av fjärrvärme.

På grund av ökad brist och ökad efterfrågan efter vatten på Gotland undersöks möjligheten att genom pumpning av salt grundvatten, lokalt sänka gränsen mellan salt och sött grundvatten som ligger under ön samt öka grundvattenbildningen. Med saltvattengränsen längre ner i marken skulle djupare brunnar kunna borras och större uttag skulle kunna ske vid upprättande av en grundvattentäkt. För att undersöka konceptet skapades en grundvattenmodell över delar av Sudret, ett område på södra delen av ön Gotland. För att kunna simulera förhållanden med pumpning i ett grundvattensystem där blandning sker mellan salt och sött grundvatten av olika densitet, utvecklades modellen i grundvattenmodelleringsprogrammet GMS i kombination med modulerna MODFLOW, MT3DMS samt SEAWAT. Tillsammans med modulerna kunde modellen hantera densitetsskillnader, förändring av saltkoncentrationer och påverkan av pumpar. Som grund vid utvecklingen av modellen användes en geologisk tredimensionell modell framtagen av SGU. Då inga platsspecifika undersökningar vad gäller grundvattennivåer och flödes/spridningsparametrar fanns att tillgå valdes modellparametrar utifrån litteraturvärden och tidigare undersökningar från liknande förhållanden. Först skapades en modell utan pumpning för att simulera fram ett stabilt läge för saltvattengränsen och en stabil tjocklek på språngskiktet. Modellens parametrar anpassades till dess att grundvattennivån låg nära markytan och språngskiktet låg runt övergången från kalksten till sandsten. När en relativt stabil saltvattengräns simulerats fram utvecklades modellen vidare med pumpning från det salta grundvattnet.  Resultaten från arbetet visar att det med pumpning går att sänka saltvattengränsen och att en ökning av grundvattenbildningen sker motsvarande 55 % av den bortpumpade volymen saltvatten. På grund av avsaknad av lokala materialparametrar bör resultaten inte ses som mer än en indikation på att konceptet fungerar.  Vidare föreslås att lokala geohydrologiska undersökningar genomförs för att i framtiden kunna skapa en modell som bygger på lokalt uppmätta flödes- och spridningsparametrar vilket skulle generera mer pålitliga resultat. I en framtida modell bör även pumpning från den söta delen av grundvattnet adderas till modellen för att se hur utvinnande av färskvatten skulle påverka språngskiktets utbredning  samt ge svar på hur stora uttag som skulle vara möjliga. / Because of an increased shortage and an increased demand of fresh water on Gotland, the possibility to pump saline groundwater and thereby locally lower the saltwater interface and increase recharge was investigated. With the saltwater interface further down in the bedrock, deeper wells could be drilled and extraction of more fresh water would therefore be possible. To examine the concept, a groundwater model was created to simulate the idea on a region of the peninsula Sudret on the southern part of the island of Gotland, Sweden. To be able to simulate the idea of pumping groundwater in an aquifer with a mix of saline and fresh groundwater of variable density, a model was built using the groundwater modelling program GMS in combination with the modules/program codes MODFLOW, MT3DMS and SEAWAT. With these modules, the model can handle the complex situation with extraction by pumping from groundwater of variable density and changes of salt concentration over time. A three dimensional geological model over the area produced by SGU was used as a foundation for building the model. Since no site specific surveys considering groundwater levels and flow/dispersion parameters have been previously undertaken in the study area, the parameters of the model were chosen according to literature and findings from similar projects conducted in the past. First, a model was developed to simulate a stable saltwater interface without pumps. Parameters were changed until a groundwater level close to the surface of the model was given and the saltwater interface ended up around the transition between limestone and sandstone. When the model generated desirable results, it was further developed to include the extraction of saltwater by pumping.  Results from the project showed that the concept of lowering the saltwater interface by pumping works, with an increased recharge corresponding to 55 % of the extracted saltwater volume. Because of a lack of site specific parameters, the results should not be seen as more than an indication that the concept works.  Furthermore, geohydrological measures should be made to provide local parameters regarding flow and dispersion for more reliable future models. To gain a greater understanding of how well the concept would work in reality, further development should be undertaken to include fresh groundwater extraction to assess how that would affect the position of the saltwater interface.

Wave ocean energy is a source of renewable energy which is gaining interest in the modern world. In contrast to other well-researched renewable energy sources such as wind energy, wave ocean energy is under the development phase. Governments around the world are encouraging the research of harnessing wave energy. As of now, there are different concepts to harness energy from waves. Tribological components are one of the main aspects that need attention in these wave energy converters. The moving components such as bearings can be the life-determining component of the entire device. This thesis provides conceptual solutions to adapt an existing start-stop bearing test rig to the conditions of wave energy converters. The test rig can test different bearing sused in the wave energy converters. The new design intends to provide scaled wave energy conditions. These conditions are mainly influenced by the oscillating movement of the bearings, the complex load condition and the salty environment. Since the testing of bearings in wave energy converters is in the initial stage, modular designs are implemented to test different types of bearings. / Se filen