En ny generasjon vedovner tilpasset dagens nye boliger er under utvikling, og i den sammenheng skal vedovner med varmelagring vurderes. Varmelagring bidrar blant annet til en mer stabil varmeavgivelse fra vedovnen ved at varmelageret absorberer effekttoppene. Hensikten med denne oppgaven er å beskrive en første gjennomgang av et konsept for et latent varmelager for vedovner. Latent varmelagring vil si at varmen lagres i et materiale som gjennomgår faseovergang. Fordelen med latent varmelagring, i forhold til tradisjonelle lagringsmetoder med kleberstein og keramikk som lagringsmedium, er at vekt og volum reduseres for samme mengde lagret varme, og at varmen tas opp og avgis ved tilnærmet konstant temperatur. Latent varmelagring for vedovner, er så vidt forfatteren kjenner til, ikke tidligere rapportert om i litteraturen. I dette studiet er ulike faseovergangsmaterialer (Phase Change Material, PCM) for varmelagring undersøkt, og blant dem har salthydratet natriumacetat trihydrat og sukkeralkoholet erythritol vist seg å ha egenskaper som gjør dem egnet for formålet. To utfordringer knyttet til bruk av PCM for vedovner er lav termisk konduktivitet og risiko for overoppheting med påfølgende degradering av materialegenskaper. Metoder for å unngå overoppheting av faseovergangsmaterialene er vurdert i rapporten, og et konsept for et varmelager foreslått. Lageret har konsentrisk geometri med innvendige metallfinner og oppvarmingen skjer hovedsakelig ved stråling. Et luftsjikt mellom lageret og ovnsoverflater gir mulighet for konveksjonskjøling, og luftstrømmen kan stenges og åpnes med spjeld. Det er gjennomført numeriske beregninger av modellen med tre ulike finneløsninger, ved bruk av simuleringsprogrammet COMSOL Multiphysics®, for henholdsvis oppvarmings- og nedkjølingssykluser. Sukkeralkoholet erythitol ble brukt som PCM i simuleringene, og faseovergangen er beregnet ved bruk av ekvivalent varmekapasitetsmetode. Resultatet viser at løsningen med fri luftgjennomstrømning og seks sirkulære finner kan unngå overoppheting i to timer og førtito minutter ved konstant fyring. De numeriske resultatene må imidlertid benyttes med forbehold, på grunn av forenklingene som er forklart i rapporten. Når mer informasjon om samspillet mellom ovnstemperaturer og varmelager etterhvert blir kjent, kan modellen videreutvikles og optimaliseres, og konseptet kan testes eksperimentelt i laboratorium.

Denne masteroppgaven er knyttet til delprosjekt 6, «Kvikkleire» i forskningsprosjektet Naturfare - Infrastruktur, Flom og Skred (NIFS). Dette delprosjektet har som hovedmål å danne et bedre grunnlag for lik praktisering av tolkninger av grunnundersøkelser, beregninger og utredninger i områder med kvikkleire. Det har vist seg at prøver tatt med henholdsvis 54 mm stempelprøvetaker og blokkprøvetaker ikke gir samme målte styrkeparametere ved testing, selv om materialet er det samme. Et av formålet med denne masteroppgaven har vært å se på betydningen av denne forskjellen når en naturlig skråning blir belastet eller endret på. Laboratoriemålt styrkeparametere brukes i stabilitetsberegning og det er derfor viktig å evaluere styrkeparameterne, målt på blokkprøve, med tanke på risiko for sprøbrudd eller svekkelse av materialet på grunn av tidseffekter. Når en naturlig skråning blir belastet eller fysisk endret på vil det være mulig å se på effekten av udrenert skjærkryp. Et annet formål med masteroppgaven har vært å finne gode prosedyrer for alle leddene i prosessen fra prøvetaking fram til og med utført skjærkrypforsøk. Det ble også sett på muligheten for å kunne si noe om mobiliseringsgraden av udrenert skjærstyrke i de tilfellene der en blokkprøve går til krypbrudd. For at et materiale hentet fra et plant område som skal kunne brukes til skjærkrypforsøk, er det nødvendig å finne materialets flyteflate, slik at materialet kan konsolideres til riktig spenningstilstand. Det er derfor utført K0’-forsøk for å finne beliggenheten og formen til flyteflaten for materialet, med K0’=0,4 og 0,6 og trinntid 1 og 24 timer. Disse parameterne er valgt for å kunne si noe om formen på flyteflaten for materialet i det aktuelle spenningsområdet. Ulike prosedyrer for utførelse av K0’-forsøk har blitt testet ut. Flyteflatene er deretter skissert ut fra punktene funnet K0’-forsøk, og sammenlignet med teoretiske beregnede flyteflater.Det har vært utfordrende å gjennomføre høyt mobiliserte K0’-forsøk på kvikkleiremateriale med lang trinntid, ettersom forsøkene har enten har gått til brudd eller begynt å pådra seg kryp som følge av prosedyren. Det har med de testede prosedyrene ikke vært mulig å gjennomføre slike forsøk. Materialet og utstyret brukt i denne masteroppgaven viser seg egnet til å gi riktig grunnlag for besvarelse av problemstillingen. For å kunne si noe om udrenert skjærkryp på kvikkleire er det avgjørende at utgangspunktet for forsøkene er riktig i forhold til problemstillingen. Det er viktig å konsolidere prøvene til riktig spenningstilstand, ettersom materialet som brukes til forsøkene er hentet fra et plant område, men skal simulere en naturlig skråning. Ved å kjøre nok forsøk med likt utgangspunkt er det mulig å si noe om et stabilt område for udrenert skjærkryp. Usikkerhetene knyttet til K0’-forsøkene er mange, og det er behov for å gjennomføre flere K0’-forsøk med måling av poretrykk inne i prøvene, for å minske usikkerheten rundt effektivspenningsforholdene og trinntiden. På grunn av problemene med gjennomføring av høyt mobiliserte K0’-forsøk og tidsaspektet på denne masteroppgaven, fikk forfatter ikke utført udrenerte skjærkrypforsøk. En anbefalt prosedyre for gjennomføring av udrenerte skjærkrypforsøk er likevel beskrevet i masteroppgaven, til hjelp for utførelse av relevante skjærkrypforsøk ved en eventuell videreføring av arbeidet i denne masteroppgaven.

This Master’s thesis proposes a method for implementing an enhanced hydropower planning formulation in a long-term expansion planning model. The motivation for this work is the important role that hydropower plays in a generation investment environment. In a time where penetration of intermittent renewable energy sources like wind and solar power is heavily increasing, new challenges in the continuous balancing of supply and demand are also introduced. Hydropower and its use of reservoirs as power batteries can respond more or less immediately to such fluctuations. As such, a detailed framework for hydropower scheduling is highly relevant.The presented implementation is carried out in an already-existing expansion planning model for Europe called EMPIRE, which is written in Mosel Xpress. This is a two-stage stochastic optimization model whose objective function is to minimize the total net present value of expected operational costs and investment costs for generation and transmission capacities.The main feature of the proposed framework involves penalization of hydropower through water values. This necessitates a complete hydropower scheduling representation where each reservoir is divided into segments which are assigned a fictitious marginal cost. The inclusion of water values enables comparability with the short-run marginal cost for competitive technologies and introduces the important aspect of conserving water for other periods of the year. Data from SINTEF Energy Research has been used for this purpose.Results from optimization runs in the time span from 2010 to 2060 for an EU 20-20-20 like policy scenario show that the original hydropower availability is too relaxed, thereby causing an overvaluation of this technology. The revamped cost representation by means of water values leads to a lower utilization of hydropower relative to the original model. An earlier deployment of solar power is carried out to replace the lower generation, with a capacity difference between the final and original models peaking at 45% in 2040. Total costs in the system are therefore increased. For both models extensive investments in intermittent renewables are taking place, amounting to 47% of the total capacity in 2060.

The production of model Francis runner to be used in the Waterpower laboratory at NTNU is a length and costly process. Due to the production cost there are years between each time a new Francis model is bought. The Tokke Francis model at Waterpower laboratory, was given from the industry after they had run model tests in the laboratory when design- ing the Tokke prototype.In order to give the students at the Waterpower laboratory an opportunity to design their own turbines and test, the production cost must be significantly reduced. To be able to do that, new designs need to be developed and new production method used.The objective of this thesis is to carry out a new mechanical design of a Francis model runner and evaluate different mechanical designs of guide vanes and stay vanes. The new alternative designs were made with a combination of standard production methods and material, and new plastic materials from rapid prototyping such as selective laser sintering (SLS) and rapid CNC machining.To carry out the new mechanical runner design, the MATLAB design software Khoj was used. From Khoj two sets of streamlines were generated, one set for the sucction side and one for the pressure side. Then the streamlines were imported into the CAD program PTC Creo Parametric and a 3D-model of the design was made.Two test pieces in a polyamide material was made using selective laser sintering. One of the test pieces was tested for pull-out strength using some self tapping thread inserts, the results showed that the pull-out strength was more than good enough. The threaded insert could be used to attach the runner vanes to the hub and ring.The main focus of this thesis has been the new mechanical design of a model runner and runner vanes. The model design was not produced and tested in the laboratory due to lack of time and money.

On the way to meet the internationally sanctioned climate targets, zero emission buildings / zero energy buildings (ZEB) will be an important step. Research is ongoing on what a reasonable definition of ZEB will contain. In Norway, it is decided that the building code should be nearly zero energy buildings from the year 2020. In this master’s thesis, an optimization model for finding cost-optimal investment and operational strategies for ZEB is developed. The building modelled, is a passive school with a hydronic heat distribution system. Possible investments include photovoltaic solar cells (PV), solar collectors, heat pumps, biomass boilers, electric boiler, heat storage and connection to the district heating grid. The model is designed as a dynamic mixed integer programming model, and implemented in Mosel Xpress. The model minimizes the total discounted costs of operations and investments over the lifetime of the building. Different restrictions of zero CO2 emissions, zero primary energy consumption and level of grid burden can be applied. The analysis shows that if a zero CO2 restriction with Norwegian CO2 factors are applied, the least expensive way to reach ZEB is by investing in PV in combination with pellet biomass boiler as base load and district heating to cover peak demand. To reach the zero balance for the school with Norwegian CO2 factors, the highest hourly value for export of electricity per hour exceeds the maximum hourly value of imports by about 120%. If European factors for CO2 is applied, it will be more reasonable to reach ZEB than with Norwegian factors. If asymmetric primary energy factors are used instead of symmetric factors, investment in PV becomes higher, and the peak export values increases. The model is developed as a deterministic model, and does not take into account uncertainties in input data. To compensate for this, various sensitivity analyses are conducted. Future work includes testing the model with load profiles for other types of buildings.

This master thesis studies the possible pathways to support military vehicles and ground troops with electrical power a more efficient way, than the present solution. Present energy solution is based on generation of electrical power from internal combustion engines and/or stored energy in batteries. The usage of the vehicles engine for generation of electricity in static positions, results in several disadvantages on a modern battlefield. The batteries specific energy increase every year, but the soldier’s energy need has increased even faster, resulting in a problematic weight load for the dismounted soldier. In the thesis several new or improved solutions are investigated. The solutions are based on technology available today or within the next decade (2020) and selected on the basis of military criteria. A flexible model has been made in an energy simulating program capable to simulate a number of different energy configurations based on future electrical power consumption. Modelling and simulation of the soldiers power system has been recommended by earlier studies [10], but similar models have not been found by the author. The simulation results reveal that improvements of soldiers’ energy solution are feasible. By implementing new or better batteries in the current energy system, considerable improvement can be achieved. Introduction of fuel cells based on methanol fuel starts to become mature, and can result in several advantages on the battlefield. Solar harvesting can give an additional energy supply, but depend highly on insolation and available time for harvesting.

Denne oppgaven omhandler utvikling av et kompendium for faget "TBA 4130 Produksjonsteknikk i BA". Faget er utviklet og undervist av representanter fra bransjen. Oppgaven tar for seg 2/5 av fagets pensum, som er grunnarbeider og plasstøpt betong. I tillegg er det skrevet et mindre kapittel om Norsk standard.• Norsk standard tar for seg utvikling og bruk av standarder mot byggebransjen.• Grunnarbeider omhandler arbeider for forbredelse for grunnmasser før en konstruksjonkan føres opp på en tomt.• Plasstøpt betong er når man monterer en form, armerer den, og støper den ut. Resultatetblir en konstruksjon i betong.Til innhentning av informasjon har metodene litteratursøk/dokumentgjennomgang, intervju med fagpersoner, spørreundersøkelse, observasjoner og deltagelse på konferanse og forelesninger blitt brukt. Det mest effektive har vært intervjuer med fagpersoner.Kompendiumet har blitt produsert i tråd med fagets forelesninger og øvinger, i tillegg til anbefalinger fra intervjuobjektene. Det har blitt tatt utgangspunkt i teori, som har blitt rettet mot utførelse og produksjonsplanlegging.Det konkluderes med at det har blitt produsert er kompendium med god kvalitet. Det bør derimot leses gjennom av en eller flere fagkyndige, før det eventuelt brukes i undervisningssammenheng.

The objectives of this master thesis have been to model and simulate oxy-combustion CO2 capture in a cement plant. The model developed is a process simulation of the calcination process with varying degree of air in-leakage, where heat is supplied by combustion in an oxygen rich environment, followed by capture of the CO2. The further gas separation after H2O condensation to achieve the required CO2 quality was evaluated. In addition to the process simulations, a review of literature related to oxy-combustion CO2 capture and cement production was performed, and an engineering evaluation of the necessary modifications to the cement plant conducted.A simulation model was built in Aspen HYSYS, and student Jelmer de Winter’s project work was utilized as a starting point. The model was developed with the aim to achieve results comparable to a process model constructed by the European Cement Research Academy (ECRA) in 2009. The goal was to capture as much of the CO2 as possible, and to achieve a CO2 purity of minimum 95 mol-% after the CO2 Compression and Purification Unit (CPU).CO2 purity in the dry flue gas of ~85 mol % was achieved, with a CO2 capture rate up to 96.4 %. Five different air in-leakages (2, 4, 6, 8 and 10 % of total flue gas flow) were tested. The results showed that the CO2 concentration in the flue gas decreased with increasing degree of air in-leakage. The decrease in CO2 concentration causes an increase of the power consumption of the CO2 CPU of ~2.6 % per percentage point of air in-leakage, and the CO2 capture rate was also reduced when the air in-leakage increased. These results agree well with results from previous oxy-combustion studies, and show the importance of minimizing air in-leakages in the cement plant.If oxy-combustion capture is to be utilized at a cement plant, some process modifications and additional equipment is required. An Air Separation Unit (ASU) is needed to provide almost pure oxygen for the combustion process. A Compression and Purification Unit (CPU) is also required, in order achieve the necessary CO2 purity and transport conditions. When using oxy-combustion technology, both the material conversion in the cement kiln system and the operational specifications of the overall process are different from those in conventional kiln operation. However, research made by ECRA in 2012 showed that the negative impacts of oxy-combustion on the product quality seem to be negligible.Other necessary process modifications when retrofitting with oxy-combustion are news design of the kiln burner and the clinker cooler in the cement plant. In addition, prevention of excessive air in-leakage by improving sealing locations at the cement plant is necessary, as the simulation results show. This is possible e.g. by waste gas flushed systems, or by an improved maintenance of inspection doors and similar devices. The CPU is up to a certain point capable of handling changes in the flue gas composition at short-term inspections; however it limits its efficiency.

Det nye Sparebankkvartalet i Trondheim ble tatt i bruk høsten 2010 og er satt opp av Sparebank 1 SMN (Sparebank Midt-Norge). I tillegg til å ha et energisparende bygg, var målet å oppnå meget godt inneklima i lokalene for å fremme trivsel og helse blant de ansatte. HR-avdeling har hatt løpende kontakt med brukerne av bygget for å registrere hvordan opplevelsen i nytt bygg har vært. Mange av brukerne er fornøyde med de nye omgivelsene, men en del har problemer med at temperaturen er for lav, som arbeidsdagen negativt. NTNU har i samarbeid med Sparebank 1 SMN foretatt beregninger og bekreftet at løsningen med eksponert betong, datagulv og fortrengningsventilasjon var mer energieffektiv enn en konvensjonell ventilasjonsløsning i himling med omrøring. Denne masteroppgaven dokumenterer inneklimaet og kartlegger hvordor brukerne synes det er for kjølig, i tillegg til at et uttrykk for den termiske massens påvirkning av lufttemperaturen er funnet. Mye av arbeidet ligger i valg av måleparameter, måleutstyr,samt finne ut hvilke parameter som er representative for evaluering av inneklimaet. Måleparametrene som ble valgt ut som representative for inneklima, var operativ temperatur, lufthastighet, lufttemperatur, luftmenge og CO2-nivå.På grunn av manglende måleutstyr ble det ikke gjennomført målinger av den operative temperaturen. Det ble heller ikke gjennomført målinger av luftmengden. Det ble besluttet å bruke verdier på luftmengden fra sentral driftskontroll(SD)-anlegget ved evaluering av inneklimaet.Første måling bidro til etablering av et uttrykk for den termiske massens påvirkning på lufttemperaturen pr. meter. Termoelementer ble benyttetfor å måle overflatetemperaturen til betongen i plenumet, samtidig som lufttemperaturen inn og ut av plenumet ble registrert med utstyr fra TinyTag. Differansen mellom temperaturen inn i plenumet og temperturen ut av plenumet ble estimert til 3,5°C, og temperaturøkningen på tilluften i plenumet pr. meter ble estimert til 0,22 °C /m. Den store temperaturdifferansen kan føre til variasjoner av tilluftstemperaturen over kontorlandskapet.En sammenligning av CO2-nivået fra SD-anlegget ble gjort med resultat fra målinger gjennomført med en datalogger fra Kimo, tatt i arbeidssone E3. Deretter ble plassering av givere i landskapet undersøkt, for å se om de var representative for CO2-konsentrasjonen i kontorlandskapene. Plasseringen viste seg å være tilfredstillende og giverne er ikke i veien for brukerne. De måler rett verdi på CO2-konsentrasjonen i rommet, og de får med seg variasjonene i løpet av dagen. Evalueringen av inneklimaet ble basert på lufttemperaturen istedetfor den operative temperaturen, hvor det ble antatt at overflatetemperaturene i landskapet var normale.Gjennomsnittsverdien på lufttemperaturen i kontorlandskapet er innenfor akseptabelt område, 21-23,5°C, i løpet av dagen. Resultater fra spørreundersøkelsen viser at brukerne er mer fornøyde med temperaturen etter lunsj, men det er likevel et ønske om økt temperatur i lokalet gjennom hele dagen. Mindre nattkjøling av den termiske massen, kan gi en høyere tilluftstemperatur til kontoret på begynnelsen av dagen og dermed imøtekomme ønsket om en høyere tempertur i landskapet.Den maksimale lufthastigheten målt under første måling under et skrivebord i landskapet, var til tider helt oppe i 0,25 m/s i høyden 0,6 m. Det maksimalt forventede antall misfornøyde på 14,25 %, ved målinger i høyden 0,6 m over gulvet under et skrivebord. Turbulensintensiteten var ikke målt, men ble satt til 40 %. For en fullverdig konklusjon burde man måle strålingen fra overflater i landskapene, for å se om det er noe mer enn trekk som kan resultere i at brukerne synes at det er kaldt. Noen av ventilene er plassert relativt nærtbrukerne, og en ny plassering av ventilene bør vurderes. Kommentarer om trekk fra avvtrekksventilen ovenfra og ned på brukerne har ikke blitt undersøkt nærmere, men dette kan være en faktor som øker ubehaget hos brukerne. Luftmengden er innenfor tillatt grense gitt av tek10, det samme gjelder CO2-konsentrasjonen, som holder seg under 900 ppm.

Gjennom Lean produktutvikling (LPU) kan produktutviklingsprosesser i bedrifter effektiviseres. Ved å skape produkter som tilfredsstiller kundens behov ved bruk av mindre ressurser vil LPU kunne gi bedrifter som mestrer dette et konkurransefortrinn. LPU handler om å sette kunden i fokus gjennom hele utviklingsprosessen og kontinuerlig forbedre utviklingsprosessene ved eliminering av prosesser som krever ressurser uten å tilføre verdi for kunden (waste).I denne oppgaven har jeg kartlagt dagens praksis, identifisert forbedringspotensialet og undersøkt forskjeller mellom bedrifter med hensyn på LPU-praksis i norsk vareproduserende industri. Oppgaven tar utgangspunkt i en kvantitativ spørreundersøkelse utarbeidet av SFI Norman, der bedrifter kan rangere sin produktutviklingspraksis i forhold til beste LPU-praksis. Undersøkelsen tar for seg seks kategorier innen LPU-praksis. Dette er kategoriene Kundeverdi, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring, Stabilisering, Standardisering og Kultur. I undersøkelsen er det også en sjuende kategori som omhandler Prestasjoner i produktutvikling. Undersøkelsen er nettbasert og består av til sammen 88 spørsmål der flertallet av disse er formulert som påstander om beste LPU-praksis. Den enkelte respondent blir bedt om å angi på en skala fra 1 (helt uenig) til 5 (veldig enig) hvor godt påstanden om beste LPU-praksis passer for bedriften.Arbeidet med oppgaven har bestått av å sette seg inn i teori innen LPU og teori innen enkelte statistiske metoder for å analysere dataene fra undersøkelsen. I tillegg er egnede bedrifter for undersøkelsen identifisert og kontaktet med en forespørsel om deltakelse. For de bedriftene som kunne delta er en invitasjon til undersøkelsen sendt til de personene i bedriften som kunne delta.Arbeidet har resultert i at 30 bedrifter med til sammen 102 respondenter har deltatt i undersøkelsen. Fra før hadde allerede 25 bedrifter deltatt. Totalt har dermed 55 bedrifter med til sammen 306 respondenter deltatt i undersøkelsen. Resultatene av analysene av alle 306 besvarelsene uavhengig av bedrift viser at snittet av respondentene scorer høyere på skalaen (1-5) i kategoriene Kundeverdi, Kunnskap og Kultur enn for kategoriene Kontinuerlig Forbedring Stabilisering og Standardisering. Gjennomsnittet for kategoriene varierte fra 3,01 til 3,53 og for kategoriene Kundeverdi, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring, Kultur og Prestasjoner i produktutvikling var gjennomsnittet signifikant over 3 på skalaen. Alle korrelasjoner mellom kategorien Prestasjoner i produktutvikling og de øvrige kategoriene er positive og ligger på mellom 0,37 og 0,45, der kategoriene Kundeverdi, Kunnskap og Kultur er de som korrelerer mest med Prestasjoner i produktutvikling. Lignende resultater ble funnet da de 55 bedriftene ble sammenlignet på samme måte. For å se om det er forskjeller mellom bedrifter ble bedriftene som produserer bildeler, mat og drikkvarer og forbrukervarer sammenlignet med alle bedriftene. Bedrifter som produserer forbrukervare har et høyere gjennomsnitt i kategorien Kundeverdi enn gjennomsnittet for alle bedrifter og bedrifter som produserer mat og drikkevarer har et lavere gjennomsnitt i kategorien Stabilisering enn gjennomsnittet for alle bedrifter.Oppgaven konkluderer med at det i snitt kan identifiseres LPU-praksis i kategoriene Kundeverdier, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring og Kultur for bedriftene som har deltatt, og at forbedringspotensialet er størst i kategoriene Kontinuerlig Forbedring, Stabilisering og Standardisering. Forhold som styrer forskjeller mellom bedriftene kan være ulike markeder og ulike produkter.