Norway has great potential for offshore wind power, but the depths just outside the coast probably make floating wind turbines necessary. In order to use today’s technology for offshore wind turbines with foundations on the seabed, water depths cannot be much larger than 60 meters. It is possible to install the wind turbines at such depths, but the distance to these areas make AC cable transmission difficult because of the reactive power production in the cables. VSC HVDC is a technology well suited for offshore wind power, and HVDC Light is now commercially available for rating up to 1174 MW. Theory for VSC HVDC in systems in general is given first in the thesis. The case for this thesis is grid integration of a 1000 MW offshore wind farm into the Norwegian power system.PSS/E was used in simulations of grid integration of the offshore wind power. Two possible connection points in the south of Norway were found based on load flow simulations; Feda and Kårstø. Only a load flow situation with peak load and production in the isolated Norwegian power system was provided. Different load flow situations for the two connection points were established in order to investigate the dynamic response at the connection points for situations with lower load and production.A case with two sets of 100 km AC cables was used for the dynamic simulations as well as a HVDC Light link with a 600 km cable. SVCs were added at the connection point for the case with AC cable connection in order to fulfil the requirement for capacitive and inductive power factor at the connection point to the grid for wind power. No such compensation of reactive power is necessary for HVDC Light, as the converter can adjust the power factor. The voltage at the connection points is 300 kV. Dynamic simulations were done based on the fault ride through requirement from the Norwegian TSO Statnett for power plants connected to voltage level higher than 200 kV.Different disturbances were done in the power system onshore close to the two connection points. The simulations done with AC cables and SVCs for reactive power compensation showed that the power system was not able to return to a stable operating point in all the simulations. With HVDC Light on the other side, simulations showed that the voltage at the connection points recovered to the pre fault value in all the simulations. The voltage recovery was within the voltage profile defined in the fault ride through requirement, and the wind turbines had to stay connected.The wind farm was modelled as one equivalent generator offshore, and a standard PSS/E induction generator model was used. For the case with HVDC Light, the voltage offshore was practically unaffected by the disturbances onshore. The energy produced during the fault was stored as rotational kinetic energy in the wind turbine in order to avoid the DC voltage to increase drastically. This is an approximation done in this thesis. Wind projects planned with HVDC Light will have a DC chopper. A fault onshore will not affect the wind farm, as the power produced during the fault is dissipated in the DC resistance.

This thesis embraces simulations of NOx emissions from a partially premixed 20 kW swirl burner. The simulations were carried out in the commercial computational fluid dynamics software FLUENT. The concept of partial premixing air and fuel before adding additional air for complete combustion has proven promising with a view on the NOx emissions. However, little research has been done on reach premixing of fuel and air and therefore further investigation of this topic is of interest. In most experiments in the literature methane is used as fuel, but due to problems with stability and blow off in the 20 kW swirl burner propane were chosen as fuel.Simulations of eight different air-fuel ratios have been performed, ranging from diffusion flame to a mass based air-fuel ratio of four. The results from these simulations proved satisfactory when comparing with previous experimental and simulated work, except from the calculations of the exact NOx concentration. This difference in the concentration was one the other hand expected since the power of FLUENT and similar software is to predict variation trends and not the exact value itself.The simulations showed that the NOx concentration increased with increasing premixing, reaching a local peak at an air-fuel ratio of two. After this a local minimum in the NOx concentration was observed before a strong increase when further raising the air-fuel ratio. This is the same trends that are observed in the literature when using methane as fuel, but for propane there is no global reduction in the NOx emissions when applying premixing. This increase in the NOx emission was found to be due to an expansion of the high temperature flame zone with increasing premixing, which benefits the thermal NOx formation mechanism. The NOx reducing effect of swirl generation observed to decrease when the air-fuel ratio was increased. For subsequent experimental work it is recommended to perform a high amount of experiments at different air-fuel ratios, especially in the ratio range where the NOx concentrations starts to fluctuate.

Denne oppgaven tar for seg hvilke målinger som er nødvendig for å bestemme SFP-faktoren for et typisk nyere kontorbygg med mekanisk ventilasjon. Den tar for seg hvordan disse målingene kan utføres, hva slags måleutstyr som kan benyttes, og hvordan nøyaktigheten til målingene kan bestemmes.Oppgaven tar så for seg gjennomføring av målinger for å bestemme SFP-faktoren for to bygninger. Disse to bygningene er Høyskolen i Oslo (HiO) og PricewaterhouseCoopers-, eller PWC-bygget i Bjørvika i Oslo. Det gis en innføring i de to bygningenes ventilasjonsanlegg og oppbyggingen av disse samt en gjennomgang av styresystemene for ventilasjonsanleggene. Det måles på ett aggregat i hver bygning. For HiO velges aggregat 36.13 som betjener et auditorium med VAV-styring. For PWC-bygget velges aggregat 36.09 som betjener hovedsakelig cellekontorer og styres som CAV. Alle målinger blir utført ved hjelp av differansetrykkmåling over viftene. Aggregatet ved HiO klarer akkurat å komme seg ned på kravet i teknisk forskrift om 2,0 kW/m3/s ved bruk av gjennomsnittlig SFP over driftstiden, men ved personbelastning i lokalet er SFP-verdien 2,66 kW/m3/s. Aggregatet ved PWC-bygget ligger på 2,0 kW/m3/s ved full innregulert drift og klarer dermed fint forskriftskravet. Målingene viser likevel at det ville være mye energi å spare på VAV-styring av anlegget fremfor CAV.Forbedring av ventilasjonsdesign er også en del av oppgaven, og det beregnes hvordan strengere krav til maksimal lufthastighet og alternativ utforming av fordelingskammer kan redusere strømningsmotstanden i et anlegg. Dette viste seg å kunne redusere SFP-faktoren for aggregat 36.09 ved PWC-bygget til 1,52 kW/m3/s ved å ikke tillate hastigheter over 3 m/s samt å benytte en alternativ utforming av fordelingskammeret.Det presenteres forslag til forbedringer i rutiner og programvare for ventilasjonsdesign som kan redusere SFP-fakoren i fremtidige kontorbygninger, og det diskuteres hvorvidt de løsninger som fremkommer i denne oppgaven vil være økonomisk lønnsomme.Til slutt kommer anbefalinger for videre arbeid med problemstillingen.

De seneste år har det vært en økning i forekomsten av blant annet resistent tuberkulose og resistente stafylokokker. For å hindre smittespredning fra sykehusinnlagte pasienter med slike sykdommer til andre personer benyttes det luftsmitteisolater. Statlige sykehus er pålagt av Helsetilsynet og ha tilgjengelig luftsmitteisolater til sine pasienter. Denne oppgaven går ut på å se på ulike tekniske løsninger som finnes ved isolater på norske sykehus. I tillegg ble det utarbeidet teoretiske modeller for luftutveksling gjennom døråpninger og disse modellene ble sammenliknet med målinger som ble gjort ved isolatene på SSHF Kristiansand. Disse målingene ble også gjort for å etterprøve funksjonen til isolatene. Siste delen av oppgaven gikk ut på å foreslå forbedringer på bakgrunn av disse målingene.Isoleringsveilederen nevner ulike sykdommer som kan kreve luftsmitteregime. Disse sykdommene er viral hemmoragisk feber, herpes zoester, meslinger, MRSA infeksjon, lungepest, smitteførende lungetuberkulose og vannkopper. Felles for disse sykdommene er at de er meget smittsomme og kan være potensielt dødelige for personer med nedsatt immunforsvar.Fire forskjellige isolatløsninger ble undersøkt. Det var løsninger fra Rambøll Kristiansand, Klean, ABB og Techno Consult. Isolatene bruker ulike prinsipper for å holde smittestoff unna omgivelsene. Kleans og Rambølls system bruker forsert ventilasjon, mens ABBs system bruker sjokkventilering av sluse. Techno Consults isolat kan også brukes som overtrykksisolat; slike isolater anbefalesikke av isoleringsveilederen. Det er fire mekanismer som forårsaker luftutveksling gjennom en døråpning.Disse er:- tetthetsdifferanser drevet av temperaturdifferanser- trykkdifferanser drevet av mekanisk ventilasjon eller vind- pumpeeffekt ved åpning/lukking av dører- passasje av menneskerDen første mekanismen, strømning forårsaket av tetthetsdifferanser er delt opp i to igjen, en transient og en stasjonær del. De varer i henholdsvis 8 og 2sekunder ved persontransport og 8 og 32 sekunder ved sengetransport. Modellen som brukes for transient strømning er qe = 14 A(g0h)1=2 og for stasjonær strømningqe = 13 A(g0h)1=2. Disse tar også hensyn til trykkdifferanser drevet av mekanisk ventilasjon eller vind. Pumpeeffekten ved åpning/lukking av dører bygger på en antakelse om at dørens endelige posisjon er 90 grader og modelleres ved likningen Vp = 2,3 ud der ud er dørens fart i midten. Shaw og Whyte fant ved hjelp av eksperimenter ut at en person vil dra med seg et luftvolum på mellom 0,087 m3 og 0,29 m3 etter hvor stor personen er og hvor stor fart personen beveger seg med.Målinger som ble utført ved isolatet var trykkmålinger, temperatur- og luftfuktighetsmålinger og sporgassmålinger. Trykkmålingene viste at trykkforholdetmellom slusen og pasientrommet var 4 Pa under minimumskravet til Isoleringsveilederen og derfor ikke helt tilfredsstillende. Ved døråpning og lukking visertrykkmålingene at man får enkelte perioder med overtrykk i pasientrommet i forhold til slusen, når døren står oppe. Dette fører til en luftstrømning som går ”feil“ vei. Trykkforholdet mellom slusen og korridoren var i målingene godt innenfor kravene til Isoleringsveilederen. Temperaturmålingene viser at temperaturforskjellenefor tilstøtende rom i isolatet ligger på mellom 0,3 og 0,6 grader, mens luftfuktighetene ligger på rundt 11-13 %. Dette er en veldig lav luftfuktighet noe som kan tyde på feil på måleinstrumentet. Sporgassmålingene viser at isolatet fungerer etter hensikten, det vil si at svært lite eller ingenting sporgass lekker ut i korridoren.Trykkforholdet mellom slusen og pasientrommet er for lite. Det er flere alternativer til hvordan dette problemet kan løses. Man kan tilføre mer luft i slusen,korridoren eller både slusen og korridoren. Man kan også trekke av mer luft i skyllerommet slik at man får et større ”sug“ gjennom isolatet og dermed et større undertrykk. Andre generelle forbedringer som kan gjøres for å minske sjansen for smittespredning kan være enkle ting som å forlenge oppholdstiden i slusen ellergjøre temperaturforskjellene mindre.

Føremålet med denne oppgåva har vore å setje seg inn i modellering av turbulent forbrenning og nytte teori i praksis ved simulering med dataprogrammet SPIDER. Rett modellering er viktig sidan både turbulens og forbrenning har innverknad på danninga av NOx.Saman utgjer dei eit komplisert fagfelt. Det har lenge voreforska på desse emna, og i dag eksisterer det fleire modellar.Turbulensen påverkar forbrenninga sidan den står for mykjeav blandinga.Det vert presentert fleire grunnlikningar som er nytta i modelleringa. Teorien presentert omhandlar hovudsakleg k-e-modellen og Magnussen sin EDC-modell for turbulent forbrenning.Likningane som inngår i modellane er diskretisert ogimplementert i programmet SPIDER, som vert presentert i oppgåva. CFD-koda nyttar kurvelineære, ikkje-ortogonale koordinatar og kan rekne på komplekse geometriar. Dei viktigaste NOx-mekanismane er presentert, og nokre metodar for å redusere utslepp er nemnde i rapporten.Det er gjort simuleringar av to turbulente diffusjonsflammer, og resultata er samanlikna med måledata. Den eine er omtala som ``H3-flamma'', og har ei brenselblanding med 50-50% hydrogen og nitrogen. Den andre har ei blanding med CH4, H2 og N2 i brenslet. Fleire variantar av k-e-modellen er samanlikna. Magnussen sin EDC-modell er nytta som forbrenningsmodell. Det ertesta ulike grid for å få ei tilnærma nettverk-uavhengig løysing. Målingar, og metodar på korleis dette har vorte gjort for metan-flamma, er og snakka om i siste kapitlet.For begge flammane er det gjort simuleringar med detaljert kjemi. Dette er naudsynt for å få informasjon om danninga av NOx. Resultata synte at metan-flamma ga større avvik frå målingar.Det vart freista å betre modellen ved å justere blandingsraten iEDC-modellen. Resultat synte at simulering med detaljert kjemi stiller høgare krav til oppløysing på nettverket.NO-verdiar frå simuleringane er samanlikna med måledata formetan-flamma. Resultata er utførleg drøfta.

This master thesis is investigating environmental performance of different alternatives for Combined Heat and Power (CHP) production from Natural Gas (NG) at Mongstad oil refinery. An important objective is to evaluate CHP plants with Carbon Capture and Storage (CCS), and the performance of these compared to a conventional CHP without such application. Life Cycle Assessment (LCA) is the applied methodology for environmental assessment. The LCA results are used to inspect changes in eco-efficiency at the refinery with introduction of a CHP plant.Three CHP configurations have been assessed: 1.Conventional CHP2.Conventional CHP with Post-Combustion (PC) CCS3.Autothermal Reforming (ATR) plant; CHP with pre-combustion CCSThe three alternatives are denoted Conventional, PC and ATR in the following.Global Warming Potential (GWP) emissions per MWh exergy produced from the three CHP’s are 56, 100 and 337 kg CO2-equvivalents for the PC, ATR and Conventional respectively. It is concluded that up-and downstream emissions do not undermine the environmental benefit of applying CCS regarding GWP impacts.The CCS systems have significantly higher impacts of Human Toxicity (HTP), Acidification (AP) and Eutrophication Potentials (EP). HTP impacts are over 50% higher for CCS systems compared to Conventional. Increased NH3 and NOx emissions make up much of the 100-150% rise in AP and EP impacts. It is considered possible that flue gas handling can mitigate a substantial fraction of the increased AP and EP impacts. The system expansion reveal that building a Conventional CHP at Mongstad will not lead to global CO2 reductions if it substitutes renewable electricity production. The CCS systems unreservedly give net global CO2 reductions, disregarding alternative electricity production technology.The GWP eco-efficiency at Mongstad is defined as total LCA emissions from refinery output products divided by the economic value of the products. Introducing a CHP with CCS would significantly improve the eco-efficiency. Installing a Conventional plant, however, would deteriorate eco-efficiency. Installing a CHP with CCS is hence considered a significant step towards a sustainable development at Mongstad refinery. Given improved flue gas handling of NOx and NH3, additional environmental effects are not considered to have potential of jeopardizing this conclusion.

Denne rapporten undersøker muligheten for å introdusere fornybar energiproduksjon i det autonome energisystemet på forskningsstasjonen Troll i Antarktis. Per i dag er stasjonen forsynt med energi fra en dieselgenerator. Denne er overdimensjonert for lasten på Troll, og sliter allerede med driftsproblemer av den årsak. Ønsket om å introdusere fornybar energi kommer fra Miljøverndepartementet og Norsk Polarinstitutt, og springer ut av både energiøkonomiske og miljømessige hensyn.I rapporten simuleres energisystemet på Troll for flere konfigurasjoner med fornybart energitilskudd fra sol og vindenergi, både enkeltvis og i kombinasjon. Modellene er bygget opp, og simuleringen utført med energisimuleringsprogrammet TRNSYS. Modellene er størst mulig grad bygget opp av komponenter med spesifikke data for konkrete, anbefalte teknologier som er vurdert som relevante for Troll. Modellene er også basert på målte data for vindhastighet og solinnstråling fra Troll. Målte data for energiforbruket for stasjonen foreligger i svært liten grad, og det har derfor blitt gjennomført en lastestimering på bakgrunn av Norsk Standard, samt kunnskap om bygningsmassen på Troll. Slik systemet på Troll er i dag, er det nødvendig å skifte ut dieselgeneratoren for å kunne dra nytte av et tilskudd fra fornybar energi. I simuleringene brukes en Low Load Diesel (LLD) generator, som kan kjøre på belastninger ned mot 5 % over lengre tid, uten driftsproblemer. På den måten er det mulig å utnytte en svært høy andel fornybar energi når denne er tilgjengelig.Resultatene viser at de gjennomsnittelige vindhastigheten på Troll er noe lav i forhold til det man anbefaler for å investere i vindturbiner. Likevel gir en konfigurasjon med flere små vindturbiner et jevnt bidrag over året. For solenergi er den innstrålte effekten svært god over store deler av året. Unntaket er tre måneder med mørketid, hvor det ikke er noe solenergi tilgjengelig. Likevel gir solenergi et betraktelig større energibidrag totalt enn det man får fra tilsvarende mengde installert effekt for vindturbiner. En kombinasjon av de to kildene gir nødvendigvis det største bidraget. Denne løsningen anbefales likevel ikke, ettersom det vil komplisere energisystemet ytterligere. Det er svært viktig å velge enkle, solide løsninger for å begrense driftsproblemer i et svært isolert område.De økonomiske beregningene viser at alle konfigurasjonene som har blitt studert er økonomisk lønnsomme. Også der viser det seg at solenergi er den beste løsningen, som vil generere den største besparelsen i dieselutgifter. Sannsynligvis vil dessuten lønnsomheten av en investering i fornybar energi bare øke ettersom verden for tiden opplever en sterk økning i oljeprisen. I tillegg til å være en god investering fra et økonomisk standpunkt, gir en investering i fornybar energi betydelige miljøbesparelser i form av reduserte CO2-utslipp, samt en positiv miljøprofil utad for NPI.

This thesis applies the framework of input-output analysis to the transportation of goods driven by the consumption of French household.It was found that transportation of goods amounts to 7 % of the average 22,4 tons of CO2 emitted by French households and that78 % of the emissions occured inside the EU 15, France included.In fact, 92 % of the tons consumed by French households are produced inside the EU 15 and are mainly transported via roadwhereas the remaining tons, coming from other countries, are mainly transported by ships.Consequently, the carbon efficiency of the transportation inside the EU15 is low compared to imports from other countriessince road transportation emits 40 times more carbon dioxide per tonne-kilometer transported.This demonstrates the need for an ambitious policy of transfer from road to rail, water or maritime ways via the development of the appropriate infrastructure and the combination of theadvantages of the different modes, flexibility of the road transporation associated with mass and environmentally friendly transportation of rail, waterway and maritime mode.Furthermore, the study gives some knowledge on the indirect emissions associated with French households, which correspond to the combination of the emissions driven by the transportation of goods withthe emissions associated with the production of these goods. It was found that petroleum products, food related sectors and the coal sector are the main contributor of the indirect emissions associated with French households representing as much as 57 % of them. As a result, future studies should focus on those sectors in order to isolate path of improvement both in production, consumption and transportation patterns.

Liquid-liquid coalescers are devices used for increasing the droplet size of the dispersed phase in continuous phase flow, such as oil droplets in water flow. The efficiency of separation technologies is strongly dependent on the droplet size, which is desirable to shift into larger droplet diameters. Theory behind coalescence and its modeling is studied in this Maser’s thesis. Aker Process Systems AS, Division of Advanced Separation Technology, provided the assignment proposal.The scope of this work is a literature study on the coalescence phenomenon and the closely related break-up phenomenon and CFD modeling in general. Further a mathematical model for simulating coalescence of oil droplets in continuous water flow is developed by the use of the commercial CFD-code FLUENT. The basis for the model is a swirl-based coalescer called Compact Tubular Coalescer (CTC), developed by Aker Process Systems AS.The validity of the model is evaluated before different aspects of the performance of the coalescer are studied. Several validation criteria were tested and were acceptable, but some weaknesses regarding lack of test cases were detected. The performance testing showed good performance of the CTC, it was able to increase the Sauter Mean Diameter (SMD) of the droplet with up to 250% for the smallest droplets (20 μm) and highest volume fractions (7%). Remarkable differences of the performance were observed as the physical properties were changed. Higher viscosity and droplet surface tension lead to increased coalescence rate and decreased break-up rate.Future work is recommended to concentrate on improving the present model and to investigate more aspects of the model. An effort should also be made to use a Eulerian approach to model the dispersed phase with the use of population balances, in order to be able to simulate flows with larger dispersed phase volume fractions.

The floating production unit HLNG FPSO-1 has been evaluated with respect to its energy consumption and emissions to air, and improvement potentials within the same context have been suggested. The thesis describes theory of combustion of natural gas, emission calculations, energy consumption of compressors and theory of fuel gas consumption for gas turbines. A literature study of LNG processes suitable for offshore applications has also been included. The CO2 emissions from the HLNG FPSO-1 add up to about 6% of the CO2 emissions from the Norwegian oil and gas industry (2005), which is a noticeable amount. However the energy content in the LNG produced over one year from the FPSO-1 count for ca 35% of the yearly energy consumed related to oil and gas extraction on the Norwegian continental shelf. This illustrates that even though floating LNG production is energy intensive and the resulting amounts of greenhouse gas emissions (as CO2) are substantial, the LNG holds significant amounts of energy, which is a result of the 600-fold reduction in volume when the natural gas is liquefied. Two different availabilities of the topside processes FPSO-1 exist and are calculated by Det Norske Veritas. The lower availability is based on a no-flare philosophy, which is considered not to be relevant for the project in the further development. The reason for this is that a strict no-flaring philosophy is not desirable from an operational point of view, and that duplication of every equipment item which handles hydrocarbon streams is not a realistic design alternative. Therefore the higher availability which allows some flaring during normal production is used for all the suggested improvement potentials. Based on two different future oil prices (a high and low scenario), the value of the LNG produced, as well as the value of the additional LNG produced as a result of higher availability of the FPSO-1 are calculated. Two design changes of the LNG liquefaction process as a result of a lighter feed gas composition are described and discussed in the context of energy consumption and emissions to air. Both design changes have the possibility of saving more than 10 MW power in total. Also, the implications of eventual necessary compliance with the Equator Principles are discussed. The project may find that certain guidelines or philosophies given by institutions financing parts of the project must be followed (such as use of Best Available Technology), and should evaluate these eventual restrictions when financial institutions are selected for the project. The further development of the project with the goal of making the topside processes on the FPSO-1 as energy efficient as possible (thereby saving operational costs and reducing the impact on the environment), should evaluate the feasibility of implementing the design changes suggested in the thesis from a more extensive technical and economical point of view.