The coming years are expected to bring multiple challenges for all actors within the energy sector. For the Swedish utility company Tekniska verken AB, one of the upcoming tasks is to adapt their energy technologies to enable renewable, plannable and efficient heat and power production. At the same time as the share of renewable energy increases, the demand grows for technologies that can cover for the intermittency and align with policies and goals for sustainable energy. Part of Tekniska verken’s work is therefore focused on investigation of potential solutions for their heat and power production, that also agrees with the municipality’s vision to become “the World’s most resource efficient region”. One of the current projects within the area regards installation and tests of a of a biofueled top cycle (BTC) with high electric efficiency. The project is carried out together with the owner of the technology: Phoenix Biopower AB. This thesis is part of the pre-study to the pilot project, which is aimed to examine the feasibility of installing a pilot unit of the Phoenix Biopower BTC technology in Tekniska verken’s combined heat and power plant KV62, Linköping, Sweden. The thesis is meant to examine the site feasibility through evaluation of how the operation of KV62 will be influenced by the pilot unit’s operation. The work consists of a mapping of necessary interfaces between KV62 and the BTC pilot unit, followed by an assessment of the impact of the pilot unit on operation of KV62. The feasibility is evaluated with respect to operational limits of KV62 and the study includes both quantitative and qualitative evaluation of the impact from the interfaces between the two units. The study has special focus on the impact from the pilot´s flue gases on the flue gas handling system in KV62 which appeared to be a critical interface with respect to the operational limits. The resulting operational changes in this work indicate that the pilot unit can be installed and run in connection to KV62, but that normal operation of KV62 cannot be sustained during steady state operation of the BTC pilot. This is mainly due to the pilot unit’s load in terms of steam withdrawal, and additional heat to the heat recovery system, that cannot be fully managed with the current capacity for feedwater in KV62. However, there can still be potential solutions to run test campaigns of the BTC pilot simultaneously as KV62 delivers both heat and power. It should be taken into consideration that the pilot units’ behavior during transients are not investigated in this work and therefore need further investigation before a decision about the feasibility of the pilot unit installation can be made. Furthermore, some interfaces have multiple options for their placements, and therefore a detailed heat-and mass balance over KV62 would be suggested to investigate the effects of the symbiosis between the decided interface locations further. / Framtiden förväntas medföra många utmaningar för aktörer inom energisektorn, och för Tekniska verken i Linköping är en av de framtida utmaningarna att anpassa energisystemet till kraft- och värmetekniker som är förnybara, effektiva och planerbara. Samtidigt som andelen förnybara energikällor ökar, växer även behovet för energi som kan täcka för oregelbundenheten hos vind- och solkraft och samtidigt passa i Linköpings vision om att bli världens mest resurseffektiva region. En del av Tekniska verkens arbete är att utforska möjliga lösningar för deras framtida energisystem, och en gren i arbetet med forskning och utveckling är ett projekt med mål att bygga och testa en pilotanläggning av en biobränslebaserad toppcykel (BTC). Projektet genomförs tillsammans med teknologins ägare: Phoenix Biopower. Detta examensarbete är del av förstudien tillhörande pilotprojektet, som är ämnad att undersöka genomförbarheten i att installera en pilotanläggning av Phoenix Biopowers teknologi med ett av Tekniska verken i Linköpings kraftvärmeverk, KV62 som moderanläggning. Examensarbetet syftar till att undersöka projektets genomförbarhet genom utvärdering av hur driften av KV62 kommer påverkas av pilotenheten. Arbetet består av en kartläggning av nödvändiga gränssnitt mellan KV62 och BTC-piloten, vilket följs av en bedömning av pilotenhetens inverkan på driften av KV62. Genomförbarheten utvärderas med avseende på driftsgränser för KV62 och studien inkluderar både kvantitativ och kvalitativ utvärdering av pilotens påverkan på KV62 till följd av gränssnitten mellan de två enheterna. Studien har särskilt fokus på rökgasens gränssnitt, som visade sig kunna vara kritiskt med avseende på påverkan från pilotens rökgas på processerna i KV62. Resultatet från arbetet visar att det är möjligt att ansluta och driva pilotanläggningen vid KV62, men att normal drift av KV62 inte kan bibehållas vid drift av BTC-piloten, framförallt på grund av pilotanläggningens belastning genom uttag av ånga; som inte kan hanteras fullt ut av befintlig kapacitet för matarvatten, och tillskottet av effekt till rökgasstråket vid överhettarna. Innan en slutgiltig bedömning av BTC-pilotens genomförbarhet med avseende på påverkan på KV62 kan göras vore det lämpligt att genomföra en studie av påverkan på KV62 under pilotens transienter, samt en analys av värme- och massbalanser i KV62 för fastställda placeringar av gränssnitten.

On the fourth of November 2016, The Paris Agreement entered into force, stating that nations worldwide should pursue efforts to limit the global temperature increase to 1,5 °C. Since then, the Intergovernmental Panel on Climate Change has specified that carbon dioxide removal, such as biochar sequestration, is necessary to achieve this goal. Biochar is a solid and porous material, rich in carbon, produced when biomass undergoes a process called pyrolysis and can, if buried in soil, sequester carbon for hundreds or even thousands of years while at the same time acting as a soil amendment. When biomass is pyrolyzed to produce biochar, a pyrolysis gas is also produced, which can be used to generate both heat and electricity. This thesis investigates if constructing and operating a plant, called a combined pyrolysis and CHP plant, which combines biochar production with heat and electricity generation, could be economically feasible and thus be an effective method for carbon dioxide removal. The findings show that constructing and operating a combined pyrolysis and CHP plant can be economically feasible. However, the economic feasibility is greatly affected by the price of biochar as a soil amendment product. The biochar market is also an undeveloped market, making price estimates of biochar far from accurate. Another factor that could significantly affect the economic feasibility of the plant is the fraction of carbon in biochar, which can be accounted for as sequestered. A higher fraction means that significantly more governmental support can be given to provide financing of the plant as well as potential revenue from carbon credits could increase. The capital cost of constructing the plant is also a factor with high uncertainty, which has a substantial effect on the economic feasibility. From this thesis, it is concluded that more research regarding the biochar market, as well as the capital costs of constructing the plant, is needed. More research could further ascertain whether or not the plant could be economically feasible and thus, an effective method for carbon dioxide removal. / Den fjärde november 2016 trädde Parisavtalet i kraft vilket uppgav att länder över hela världen ska sträva efter att begränsa den globala temperaturökningen till 1,5 grader Celsius. I enlighet med detta mål har FN:s mellanstatliga klimatpanel, IPCC, specificerat att koldioxidavlägsnande åtgärder, såsom kolinlagring genom produktion av biokol, är nödvändigt. Biokol är ett fast och poröst material, rikt på kol, som produceras när biomassa genomgår en process som kallas pyrolys. Om biokol blandas ner i jord kan det binda kol i hundratals eller tusentals år samtidigt som det fungerar som jordförbättrare. När biomassa pyrolyseras produceras också en pyrolysgas som kan användas för att generera värme och elektricitet. Det här examensarbetet undersöker om det kan vara ekonomiskt genomförbart att bygga och driva en anläggning, benämnd en kombinerad pyrolys- och kraftvärmeanläggning, som kombinerar biokolsproduktion med värme- och elproduktion för att avlägsna koldioxid från atmosfären. Resultaten från arbetet visar att det kan vara ekonomiskt genomförbart att bygga och driva en kombinerad pyrolys- och kraftvärmeanläggning. Den ekonomiska genomförbarheten påverkas dock i hög grad av priset på biokol som jordförbättringsprodukt. Marknaden för biokol är dessutom outvecklad vilket gör att priset för biokol osäkert. En annan faktor som i hög grad skulle kunna påverka den ekonomiska genomförbarheten för anläggningen är andelen kol i biokol som kan anses vara lagrad. En högre andel innebär att betydligt mer statligt stöd kan ges för att finansiera anläggningen samt att potentiella intäkter från kolkrediter kan öka. Kapitalkostnaderna för att bygga anläggningen är också en faktor med hög osäkerhet som har stor effekt på den ekonomiska genomförbarheten. Från detta examensarbete dras slutsatsen att mer forskning kring biokolsmarknaden samt kring kapitalkostnaderna för att bygga anläggningen behövs. Detta behövs för att ytterligare fastställa den ekonomiska genomförbarheten hos en sådan anläggning för att avlägsna koldioxid från atmosfären.

Det pågår en ökande trend i världen där fler flyttar in i tätorter. Det påverkar tätorterna i många dimensioner och en av dessa är den kommunala avfallshanteringen. När fler flyttar in mot städerna så blir det en påtryckning på befintlig hantering och är den dessutom bristfällig blir situation snabbt försämrad. Avfallshanteringen är ett känsligt område då det kan påverka människors hälsa och välmående. I utvecklingsländer är det allt för vanligt att lägga sitt avfall på öppna deponier eller låta avfallet ligga kvar längs gatorna. Detta avger farliga bakterier som ger smittsamma sjukdomar samt att tungmetaller tar sig ner i grundvattnet. FN förutspår att ungefär hälften av Afrikas befolkning kommer bo i tätorter till 2030. Denna studie handlar om avfallshanteringen i Burundi. Burundi är ett av Afrikas mest tätbefolkade länder och majoriteten lever i extrem fattigdom. Studien undersöker möjligheten för den största staden, Bujumbura, att energi återvinna sitt kommunala avfall i ett kraftvärmeverk. Det skulle vara en lösning på avfallsproblematiken samt generera el till staden. Bujumbura har idag (2022) en nästintill obefintlig avfallshantering och detta skulle vara en gynnsam lösning. I Bujumbura slängs approximativt 450 tusen ton avfall vilket har ett energiinnehåll på 5,3 PJ. Studien visar att potential för ett kraftvärmeverk med effekt på cirka 150 MW som kan omvandlas till 0,4 TWh el. Syftet med studien är att undersöka om Bujumbura kan förbättra sin avfallshantering och om det skulle vara möjligt för staden att förbränna sitt avfall i ett kraftvärmeverk. För att få underlag till vår studie har vi gjort en litteraturstudie, haft möten med berörda chefer i Bujumbura samt studiebesök på deponi och ställverk i Bujumbura. Resultatet visar att det finns möjligheter för Bujumbura att etablera ett kraftvärmeverk. För att detta ska kunna ske måste kommunen göra en omfattande satsning på hantering av avfall. / There is an ongoing trend in the world where more people are moving to urban areas. It affects in several dimensions and one of which is the municipal solid waste management. When more people move to the cities, there is a pressure on existing management and if also deficient, the situation quickly deteriorates. Waste management is a sensitive subject because it can affect people’s health and their wellbeing. In developing countries, it is common to put waste in open-air landfills. This releases dangerous bacteria that causes infectious diseases and heavy metals get into the groundwater. UN predicts that about half of Africa´s population will live in urban areas by 2030. The aim of this study is to minimize the environmental impact of municipal solid waste by establishing a combined heat and power plant in Bujumbura, Burundi, to generate electricity and heat from municipal solid waste for the city of Bujumbura as a solution to waste management challenges. Annually 450-thousand-ton waste with energy value of 5,3 PJ lays on open-air landfills. The study shows the potential for a power plant with a capacity of 150 MW. The CHP plant could generate approximately 0,4 TWh of electricity annually. This will reduce the development of unsorted waste that is otherwise dumped in open landfills. The electricity produced will be sold to the power grid to generate revenue. Furthermore, it will improve the management of solid waste and other departments who work for the development of sustainable environmental management for Bujumbura. For our study we have done a literature study, had meetings with relevant managers in Bujumbura and study visits to landfills and switchgears in Bujumbura. The results show that there are opportunities for Bujumbura to establish a combined heat and power plant. For this to happen, the municipality must make a comprehensive investment in waste management.

Det här projektet har varit på uppdrag av Kalmar Energi AB och har utförts på kraftvärmeanläggningen Moskogen. Projektet syftade till att undersöka om återvinning av rökgaskondensat till spädvatten var möjlig och ekonomiskt försvarbart. Denna åtgärd skulle potentiellt kunna minska anläggningens råvattenkonsumtion och det skulle leda till en ekonomisk besparing. Åtgärden skulle även bidra till att anläggningen blev mer självförsörjande och mindre känslig vid störningar på det lokala råvattennätet. Mätningar av flöden på rökgaskondensatsproduktionen, halter av föroreningar och råvattenkonsumtionen gav viktiga parametrar för kontakt med leverantör av reningssystem. Samarbete upprättades med Eurowater AB där två olika reningsanläggningar togs fram och delgavs Kalmar Energi AB. Kostnaden för de två olika förslagen och respektive råvattenbesparing gav två avskrivningstider för investeringarna. Slutsatsen som drogs av projektet var att en installation av en reningsanläggning för återvinning av rökgaskondensatet var möjlig. / This project has been commissioned by Kalmar Energi AB and has been carried out at the CHP plant Moskogen. The project aimed to investigate whether recycling of flue gas condensate was possible and economically justifiable. This measure could potentially reduce the plant´s raw water consumption and would result in economic savings. The measure would also help the plant become more self-sufficient and less sensitive to disturbances on the local raw water distribution net.  Measurements of the flow of flue gas condensate, levels of pollution and raw water consumption gave important parameters for contact with the purification supplier. We entered a collaboration with Eurowater AB where two different purification plants were presented to Kalmar Energi AB. The cost of the two different proposals and their respective raw water savings gave two different payback periods in which the initial investment would be recouped by the client. The conclusion drawn from the project is that the installation of a purification plant for recycling of flue gas condensate was possible.

Dagens uppvärming av hus kan ske med fjärrvärme och bakom leveransen av fjärrvärme finns det oftast en anläggning med en panna och operatörer som ska säkerställa driften så att hushållen får möjlighettill uppvärming. Vid eventuella störningar i anläggningen är det viktigt att operatörerna får möjlighet att felsöka problemet och därmed säkerställa driften av pannan, vilket ställer krav på felsökningen som operatörerna utför. Det här examensarbetet var i samarbete med Värmevärden i Nynäshamn AB och utfördes från juli 2020 till januari 2021. Syftet med projektet var att undersöka om det gick att identifiera vilka områden företaget behövde arbeta med för att förbättra den mekaniska felsökningen. Målet var att presentera ett förbättringsförslagför att ge operatörerna bättre förutsättningar vid felsökning av anläggningen. Projektprocessen som användes var projektcirkeln med två iterativa faser. För att planera projektet användes ett Gantt-schema och metoderna som användes för att samla information från operatörerna var observationer, intervjuer och information från företagets interna dokumentation. Inledningsvis genomfördes en kontextundersökning som var utgångspunkten i det här projektet. Ostrukturerade intervjuer med operatörerna och informationssamling från företagets interna dokumentation visade att företaget har utvecklingspotential gällande felsökning, grundorsaksanalyser och ensamarbete. Utifrån den kunskapen inhämtades därefter lämplig teori som grundorsaksanalys, ensamarbete, inlärning och kompetensutveckling, människans handlingsbeteenden, avvikelser i verksamheten, ta fram en metodstandard samt incidentrapportering. Kunskapen bidrog med ökad förståelse kring situationen och en djupare förståelse för ämnena. Därefter utfördes en datainsamling med hjälp av åtta intervjuer som pågick under tre dagar samt treobservationer i samband med besöken för intervjuerna. Denna datainsamling låg till grund för beskrivning av nuläget. Observation användes för att se hur tavlan med daglig styrning nyttjades men även för att studera hur personalen hanterade ett oplanerat strömavbrott. Slutligen analyserades även ”flippkortstavlan” som fanns inne i kontrollrummet som har fasta arbetsuppgifter, fördelade på jämna och ojämnaveckor. En intervju genomfördes med underhållsledaren men personen var ensam och därför kunde svaret inte skrivas ut i rapporten, med hänsyn till anonymiteten. Utifrån ovanstående datainsamling behövdes ytterligare information och teori för att komplettera kunskapen där ämnena var framtidens operatörer, systematiskt arbetsmiljöarbete, säkerhet och risk och förbättringsarbete. Därefter genomfördes en analys av nuläget där den teoretiska referensramen kopplades ihop med nuläget, som förklarade vilken möjlighet till förändring som fanns inom respektive område. Resultatet bestod av områden som företaget har möjlighet att förbättra. Operatörernas situation och säkerhet vid ensamarbete behövde förbättras för att kunna skapa en tryggare arbetsmiljö, exempelvisgenom att utföra riskanalyser och förbättra säkerhetsutrustningen i anläggningen. För att genomföra en felsökning fanns det möjlighet att använda en checklista med korta och enkla frågor som togs fram underprojektet. En förklaring till varför grundorsaken var så pass viktig att genomföra och förslag på vem som är ansvarig för att en grundorsaksanalys utfördes förklarades i resultatet. Det föreslogs även att ta fram en handlingsplan för grundorsaksanalyserna för att kunna genomföra dessa. För att möjliggöra lärande av felsökning var det viktigt att ha ordentlig dokumentation. För att skapa en lärande organisation föreslogs det att företaget kunde använda en iterativ process samt att se de anställda till individer som har olika förutsättningar. Värmevärden i Nynäshamn borde även ta fram en handlingsplan för att uppnå organisatoriskt lärande men även möjliggöra kunskapsöverföring för operatörerna. Vid störningar var det viktigt att skapa kontinuitet för arbetsuppgifter inte ska falla mellan stolarna. För att möjliggöra hanteringenav avvikelser gavs det även förslag på hjälpmedel att använda sig av i processen, som iterativa processer, tavlor för att kunna överblicka arbetsuppgifterna och verktygstavlor kunde placeras ut i anläggningen. Företagets dokumentation hade förbättringspotential gällande vokabulär och hur termer användes där även flödesschemat vid händelser hade utvecklingspotential. Till sist lyftes även hur företaget kunde gör aför att möjliggöra bättre kontinuitet vid händelser som sträcker sig under en längre tid. Diskussionskapitlet syftade till att diskutera och besvara relevans, reflektion och slutsatser och till sists vara på projektets sex frågeställningar. Rekommendationerna poängterade vad som skulle förändras först och förslagen presenterades i en prioriteringslista. Punkterna baserades på operatörernas intervjuer och den teoretiska referensramen. Första förändringen som rekommenderades att genomföra var att undersöka och genomföra en riskanalys på ensamarbetet. Det rekommenderades även att gå igenom säkerhetsutrustningen i anläggningen och hantera tidsbristen genom att tidsinventera arbetsuppgifterna, även de oförutsedda händelserna för att se hur mycket tid som lades på dessa. I rekommendationen förklarades även hur en förändringsplan implementerades för att kunna realisera förändringar. Till sist handlade vidarearbete om punkter som hade uppmärksammats under projektet, där det fanns potential att göra en förändring men punkterna behövde undersökas ytterligare för att se hur förändringen skulle genomföras. / Today’s heating of houses can take place with district heating and behind the delivery of district heating is there are often a facility with a boiler and operators that will ensure heating of the households. In the event of disturbances of the plant it is important that the operators are given the opportunity to troubleshoot the problem and thereby ensure that the boiler and the plant is working, which places demands on the troubleshooting that the operators perform. This master thesis was a collaboration with Värmevärden in Nynäshamn AB and was conducted from July 2020 to January 2021. The purpose of this project was to investigate whether it is possible to identify which areas the company needed to work with to improve the mechanical troubleshooting. The goal was to present an improvement proposal to give the operators better conditions when troubleshooting the facility. The process of the project was the project circle with two iterative phases. A Gantt-chart was used to plan the project and the methods used to gather information from the operators were observations, interviews, and information from the company’s internal documentation. Initially in the project, a context study was conducted which was the starting point for this project. Unstructured interviews with the operators and information gathering from the company’s internal documentation showed that the company had a development potential regarding troubleshooting, root cause analysis and working alone. Based on that knowledge, useful theory was then obtained such as root cause analysis, solo work, learning and competence development, human action behaviours, deviation in the business, developing a method standard and reporting incidents. The knowledge contributed with and increased understanding for the situation and deeper understanding for the topics. Subsequently, a data collection was made with help of eight interviews for three days, as well as three observations in connection with the visits for the interviews. This data collection was the basis for describing the current situation. Observation was used to see how the board with daily control was used but also to study how the staff handled an unplanned power outage. Finally, the ”flip cardboard” that was inside the control room, which has fixed tasks even and uneven weeks, was also analysed. An interview was conducted with the maintenance manager, but the person was alone and therefore the answer could not be printed in the report with regard to anonymity. Based on the data collection, additional information and theory were needed to supplement the knowledge where the subjects were the operators of the future, systematic work environment work, safety and risk and improvement work. The current situation was then analysed with the help of the theoretical framework, which explained the possibility of change in each area. An analysis of the current situation was then performed where the theoretical framework was linked to the current situation. The result consisted of areas that the company had the opportunity to improve. The operators’ situation and safety in working alone needed to be improved to be able to create a safer work environment, for example by carrying out risk analyses and improving the safety equipment in the facility. To perform a troubleshooting, it was possible to use a checklist with short and simple questions that was provided during this project. An explanation of why the root cause was so important to perform and suggestions on who is responsible for a root cause analysis was given in the result. It was also proposed to develop an action plan for the root cause analyses in order to be able to implement them. To enable to learn from the troubleshooting, it was important to have proper documentation. To create a learning organisation, it was suggested that the company used an iterative process and to saw the employees as individuals who had different conditions. Värmevärden in Nynäshamn should also develop an action plan to achieve organisational learning but also enable knowledge transfer for the operators. In the event of disturbances, it was important to create continuity so that work tasks do not fall between the chairs. To enable the handling of deviations, suggestions was also given for aids to use in the process, such as iterative processes, boards to be able to overview the work tasks and tool boards can be placed in the facility. The company’s documentation had potential for improvement regarding vocabulary and how terms were used, where the flow charts for events also had development potential. Finally, it also highlighted what the company could do to enable better continuity in the event of events that extend for a longer period.  The discussion chapter aimed to discuss and answer relevance, reflection and conclusions and finally answer the project’s six questions. The recommendations were intended to point out what should be changed first, and the proposals was presented in a priority list. The areas were based on the operators’ interview and the theoretical framework of this project. The first change that was recommended to be implemented was to investigate and perform a risk analysis of the work done alone. It was also recommended to go through the safety equipment in the facility and manage the lack of time by time-inventorying the work tasks, including the unforeseen events to see how much time that was spent on these events. The recommendation also explained how a change plan should be implemented in order to be able to realise changes. Finally, the further work highlighted areas that had been noticed during the project, where there was potential to make a change but the areas needed to be investigated further to see how the change would be implemented.

I värme- och kraftvärmeverk förbränns olika typer av bränslen för produktion av el och fjärrvärme. Vid förbränningen bildas rökgaser som innehåller föroreningar, till exempel tungmetaller, från bränslet. Anläggningarna har ofta krav på utsläpp både via rökgaserna och avloppsvatten. Rökgaserna renas därmed genom olika tekniker var av en vanlig teknik är rökgaskondensering. Vid rökgaskondenseringen bildas en vätska, kallad rökgaskondensat, som delvis innehåller tungmetaller från bränslet. Rökgaskondensatet måste renas innan det kan lämna anläggningen och det görs bland annat med tungmetalljonbytare. Jonbytarmassan i tungmetalljonbytarkolonnerna behöver bytas ungefär två gånger per driftsäsong då den inte längre kan binda mer tungmetaller. Detta är en kostnad för värme- och kraftvärmeverken som de vill minimera. I denna studie undersöktes om lokal provtagning och analys på ett kraftvärmeverk av ett antal utvalda tungmetaller i rökgaskondensat är en bra metod för att optimering av reningssteget med tungmetalljonbytare. Samt om detta kan säkerställa att miljökraven för tungmetaller i det renade rökgaskondensatet uppfylls. Med optimering avses att jonbytarmassornas fulla kapacitet utnyttjas, d.v.s. att byten av jonbytarmassor kan reduceras utan att riskera otillåtna halter av tungmetaller i de renade rökgaskondensatet till följd av att jonbytarmassorna använts för länge. Även tiden som behöver avsättas för lokal provtagning och analys dokumenterades. I dagsläget sker analyser hos ackrediterade laboratorium där det tar drygt två veckor att få resultatet och under väntetiden kan mycket på anläggningen förändras. En verifiering av resultaten från studien gjordes mot resultat från ett sådant. I denna studie undersöktes lokal provtagning och analys med mätinstrumentet FREEDD som bygger på tekniken kvartskristall mikrobalans (QCM-teknik). Andra alternativ för lokal analys har inte undersökts här.  Resultatet visade att det i dagsläget är svårt att med lokal provtagning optimera reningssteget med jonbytarmassor samt kontrollera utsläppen av tungmetaller via det renade rökgaskondensatet. Korrigeringar hos mätinstrumentet och provpunkterna behöver göras för att få pålitligt resultat. Tiden som behöver avsättas för provtagning och analys beror på vilken metall som ska analyseras då tiden för preparering av prov varierar. Men om det kan möjliggöra att anläggningarna kan använda jonbytarmassorna längre samt får kontroll på utsläppen via det renade rökgaskondensatet kan det vara lönsamt att avvara den tiden. / In heating and combined heat and power plants, different types of fuels are burned to produce electricity and district heating. During the combustion flue gases containing pollutants, such as heavy metals, are formed from the flue. The plants have requirements for low emissions, both from the flue gases and the wastewater. The flue gases are purified by various techniques and a common technique is flue gas condensation. During the flue gas condensation, a liquid called flue gas condensate, is formed, which partly contains heavy metals from the flue. The flue gas condensate must be cleaned before it can leave the plant. A step in the purification of the flue gas condensate is usually heavy metal ion-exchanger. The ion-exchange mass in the heavy metal ion-exchange columns needs to be changed approximately twice per operating season as it no longer has room to bind more heavy metals. This is an expensive cost for the heating and combined heat and power plants that they want to minimize. This study investigated whether local sampling and analysis at a cogeneration plant of a number selected heavy metals in flue gas condensate is a good method for optimizing the purifications step with heavy metal ion-exchangers. And if this can ensure that the environmental requirements for the heavy metals in the purified flue gas condensate are met. Optimization means that the full capacity of the ion-exchange masses is utilized, i.e. that the exchange of ion-exchange masses can be reduced without risking unauthorized levels of heavy metals in the purified flue gas condensate as a result of the ion exchange masses being used for too long.  The time needed for local sampling and analysis was also documented. At present, analyzes are done at accredited laboratories where it takes over two weeks to get the result and during that time much can be changes at the plant. A verification of the result of the study was also made against the result of an accredited laboratory. In this study, local analysis was made with the measuring instrument FREEDD which is based on quartz crystal microbalance (QCM-technology). Other options for local sampling and analysis have not been investigated. The result showed that, in the present, it is difficult to optimize the purification step with ion-exchange masses and check emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate. To obtain reliable result, corrections to the measuring instrument and test points need to be made. The time that needs to be set aside for sampling and analysis depends on the metal, as the time for sample preparation varies.  But if it can enable the plants to use the ion-exchange masses longer and gain control of the emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate, it can be profitable to save that time.

The global energy demand supplies mainly from fossil fuels, which is neither sustainable nor environmentally friendly and aims to global warming. Therefore, both more investments in renewable energy sources such as bioenergy are required, as well as new technologies such as carbon capture and storage (CCS) to handle the emissions from existing combined heat and power (CHP) plants. In this degree project, the focus is to determine the moisture content, ash content, heating value, and elemental compositions of solid biofuel mixtures in real-time by utilizing the optical technique of near-infrared (NIR) spectroscopy. A total number of 150 samples of solid biofuel mixtures were prepared and illuminated by NIR light. All spectra of the samples were recorded in a wavenumber range of 12000 cm-1 – 400 cm-1 in a dish on a turn table which was in a moving mode with a speed of 0.5 m/s. Each sample was scanned three times to avoid, or at least minimize the deviation of the spectra and the samples were mixed between each scan to get more reliable representative spectra data. Partial least square regression models were created to analyze the spectra data. A data split was done randomly, 100 for calibration and 50 for validation. Then the data was pre-processed with different methods including multiplicative scatter correction (MSC), standard normal variate (SNV), Savitzky-Golay 1st derivative (SG 1st), Savitzky-Golay 2nd derivative (SG 2nd), and orthogonal signal correction (OSC) to reduce noise and scatter effect. The results of NIR spectra treated by OSC method obtained  , RMSE and SE of 0.900, 2.241 and 2.204, respectively for prediction of moisture content, 0.424, 0.913 and 0.922 for prediction of ash content, 0.640, 0.370 and 0.368 for prediction of heating value, respectively. The obtained prediction of  , RMSE and SE were 0.687, 0.066 and 0.058 for nitrogen, 0.636, 0.361 and 0.364 for carbon, 0.483, 0.269 and 0.270 for hydrogen, respectively. As the results shows, these models to predict the ash content and hydrogen content has a lower accuracy than what is expected in process modeling while the prediction of moisture content has the highest accuracy.

HETA utbildningar i Härnösand har ett ångkraftverk för undervisningssyfte som kyls ner med vatten från en underjordisk bassäng på cirka 329 m³. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka hur bassängen med spillvärmen från kraftverket kan användas som ett säsongslager i kombination med en befintlig 7,8 kW värmepump för att värma upp maskinhallen i deras laboratoriebyggnad. Ett kalkylark skapades i Microsoft Excel för att kunna genomföra beräkningarna. Då mätdata saknades skapades ett simulerat scenario baserat på temperaturstatistik och körschema för kraftverket från år 2017. Transmissionsförluster beräknades för bassängen och maskinhallen. För bassängen användes mestadels observationsdata och kännedom hos personalen, medan maskinhallens isolering i huvudsak fick uppskattas efter byggår. Resultatet blev att värmepumpen med aktuellt körschema kunde täcka cirka 45 % av maskinhallens årliga uppvärmningsbehov. Av de 276 GJ som tillfördes genom kylning av ångkraftverket under ett år beräknades endast 2,7 % kunna utnyttjas till uppvärmning av maskinhallen, på grund av för lite isolering i bassängen. De största begränsningarna för högre täckning och större nyttjande av spillvärmen bedömdes vara placeringen i tid av kraftverkets körningar, och värmepumpens effekt. Om körningarna skulle förläggas i huvudsak till november–april och värmepumpen ersättas med en på 10 kW, skulle 74 % av värmebehovet kunna täckas och över 18 % av spillvärmen utnyttjas. Andra saker som förbättrad isolering i bassängen och större vattenvolym bedömdes också kunna förbättra bassängens kapacitet som energilager. / HETA Education in Härnösand has a steam power plant for educational purposes which is cooled with water from a 329 m³ underground basin. The purpose of this thesis has been to examine how the basin with the waste heat can be used as seasonal thermal energy storage with an existing 7.8 kW heat pump in order to heat the machine room of their lab building. A spreadsheet was created in Microsoft Excel in order to carry out the calculations. As no measurement data was available, a simulated scenario was created based on temperature statistics and the operating schedule for the power plant from the year 2017. Transmission losses were calculated for the basin and the machine room. For the basin, mostly observational data and knowledge among the staff were used, while the insulation for the machine room mainly had to be estimated based on the construction year. The result was that the heat pump, with the current operating schedule, could cover around 45% of the yearly heating demand of the machine room. Of the 276 GJ that were added through cooling of the power plant during a year, according to calculations, only 2,7% could be used for heating the machine hall, due to lacking insulation in the basin. The greatest limitations for achieving a higher heating coverage and a greater usage of the waste heat were assessed to be the placement in time of the power plant runs, and the effect of the heat pump. If the runs would be placed mainly in November–April, and the heat pump replaced with a 10 kW one, around 74% of the heating demand could be covered and 18 % of the waste heat used. Other things, such as increased insulation in the basin and larger water volume were also assessed to be able to increase the capacity of the basin as heat storage.