<p>Diplomoppgava fortsetter arbeidet som blei starta i prosjektoppgava høsten 2008. Det er utført laboratorieforsøk på en minirigg der spinn settes opp i et vertikalt rør. Nedstrøms kan vann injiseres tangentielt gjennom ei dyse i motsatt retning av spinnet. Strømningsbildet og trykksvingninger er tidligere undersøkt ved hjelp av pitot og trykkmålinger. Arbeidet i denne oppgava omfatter utbedring av miniriggen for måling med LDV, samt supplerende målinger av hastighet med LDV og trykkmålinger. En rekke målinger av hastighet og trykk er gjort for å undersøke strømningsbildet uten og med vanninjeksjon. De eksperimentelle resultata er sammenligna med numeriske beregninger gjort i ANSYS CFX. Det er funnet at vanninjeksjon dreper spinnet i strømninga, og gir lavere tangentiell hastighet. I flere tilfeller minsker trykkpulsasjonene, men det er også funnet at vanninjiseringa kan ha motsatt effekt. Dette avhenger av swirlnummer og trykk i strømninga. Det er ikke funnet sammenfallende frekvenser for trykkpulsasjona og det turbulente hastighetsleddet. De numeriske simuleringene beskriver strømningsbildet på en tilfredsstillende måte uten vanninjeksjon. Spinnet underpredikerers, i tillegg til at profilformen avviker noe. Ved vanninjeksjon dempes spinnet betraktelig mer i de numeriske simuleringene enn hva som virkelig er målt i lab. Særlig den tangentielle hastigheta og det tangentielle momentet avviker mye i verdi.</p>

<p>I denne oppgaven skulle jeg kartlegge de tekniske konsekvenser ved endringer i design av rør varmeveksler for varmegjenvinning og de teknisk/økonomiske konsekvenser for eventuell fjernvarmeutbygging ved redusert varmetetthet. Spillvarmen som skulle brukes ble hentet fra elektrolysehallen i et aluminiumsverk. Det var 170 ovner i elektrolysehallen. Varmen fra elektrolysehallen gikk ned i rør i kjelleren under hver ovn. For rør varmevekslere var det 2 alternativer kjølekappe rundt hvert rør til ovn og røykkjel der avgassen fra alle ovnene ble samlet i 4 store varmevekslere. Inntemperaturen til avgassen fra elektrolysehallen til varmeveksler var 400 C, og uttemperaturen til avgassen ut varmevekseleren i det første alternativet var 235 C. Innetemperaturen til avgassen fra elektrolysehallen til varmeveksleren var 400 C mens ute temperatur for røykkjelen var 120 C. I begge tilfellene så skulle vannet bli varme opp fra 50 C til 70 C. Røykkjelen egnet seg best til dette med dimensjonene: lengde 25 meter, diameter 0,1 meter. Antall rør er 10. Energien fra varmevekslere ble brukt videre til å dekke energibehovet til byen, både offentlige og private bygg. Det ble sett på 2 tilfeller energibehovet nå og energibehovet i år 2020. Det ble estimert med at energibehovet til byen blir redusert med 30% fra 2008 til 2020 i følge regjeringens soria moria erklæring angående energibruk. I byen er det også installert et pellets verk. Dette kan utnyttes til å samle rest energi og bruke dette for å dekke topplasten. Det totale energibehovet i 2008 var 21692169.2Kilowatt timer, mens det totale energibehovet i 2020 var 15184518.44 Kilowatt timer. Rørnettet ble distribuert på en total lengde på 8 km. Rørene ble lagt ned i en perfekt grunnforhold i sand og omtrent 1 meter under jorden. Maksimale trykk som er tillat i rørnettet er 16 bar. 10 meter stigning i terrenget tilsvarer 1 bar. Det høyeste toppen i terrenget var 70 meter. Det høyeste trykket blir derved 7 bar. Temperaturen til nettet ble på 70 C Rørnettet hadde en optimal diameter på 240 mm og kostnaden per meter ble i 2008 227 kr, mens i 2020 ble kostnaden 248,84 kr per meter. Den totale distribuerte kostnaden ble i 2008 på 1816071.664 kr, mens den i 2020 ble den totale distribuerte kostnaden på 1990779.649 kr. Kostnaden per Kilowatt timer ble i 2008 på 0,08 kr. Mens den i 2020 ble på 0,13 kr per Kilowatt timer. For selve anleggskostnadene så ble det betraktning til at investeringskostnadene var 1,5 kr per Kilowatt time. Det medførte at anleggsinvester ble 32,538,254 kr. For anleggskostnadene ble det antatt at man fikk 30 % støtte av Enova. Totale Anleggskostnad ble da henholdsvis 14223167.5 kr i 2008 og 12588089 kr i 2020. Dette medførte at i 2008 ble det anleggskostnaden 0,66 kr per Kilowatt time, i 2020 ble anleggskostnaden 0,89 kr per Kilowatt time. Dette medførte at de totale kostnadene per Kilowatt time økte med 30 % når varmebehovet sank med 30 %.</p>

<p>Denne oppgaven viser en metodikk for beregning av operasjonell tilgjengelighet av et aminanlegg for separasjon av CO2 fra eksosgass. Det fins foreløpig ikke anlegg som separerer CO2 fra eksosgass i en storskala sammenheng slik at det naturlig nok er veldig lite informasjon å oppdrive om tilgjengelighet til slike systemer. Det er derfor gjort flere antakelser og forenklinger med tanke på tilnærming til feilårsaker og feildata. Det er valgt å bruke en metode utarbeidet av Thangamani G. et al. [1] som grunnlag for oppbygningen av metodikken i denne oppgaven. Årsaken til dette er at man får et veldig oversiktlig og godt bilde av hvordan systemet er bygd opp med feiltrestrukturen som er benyttet i denne metoden. Monte Carlo simulering er videre benyttet til å simulere og beregne ”Tid-til-feil” og operasjonell tilgjengelighet. Man har også gjort et forsøk på å sammenlikne den empiriske fordelingen til de simulerte resultatene med spesifikke statistiske fordelinger. Resultatene viser at en normal-, gamma- eller weibullfordeling passer godt for de simulerte resultatene. Det er derimot ikke grunnlag for å trekke noen konklusjoner ut i fra de resultatene som er vist i denne oppgaven fordi de fleste feildataene er hentet fra annet prosessutstyr enn det som er i et CO2-renseanlegg. Det er ikke utviklet en god modell for simulering og beregning av reparasjonsrater, som nok vil være den største svakheten til metodikken. Det har dessverre vært vanskelig å finne gode løsninger for hvordan reparasjonsratene kunne implementeres med det informasjonsgrunnlaget og datatilgjengeligheten som fins. Det har derfor blitt lagt lite vekt på utarbeidelsen av modell for reparasjonsratene. Man må likevel understreke at det er viktig å kunne modellere gode og realistiske reparasjonsrater med tanke på å få riktige anslag for dødtiden til anlegget og dermed også tilgjengeligheten. På grunn av at det er benyttet mye feildata for utstyr som ikke er tilknyttet et CO2-renseanlegg er det vanskelig å gi noen spesifikke konklusjoner for tilgjengeligheten til et slikt anlegg. Man kan på et generelt grunnlag se at redundans av utstyrskomponenter har en stor effekt på reduksjonen av korrektiv vedlikeholdstid, sammenliknet med et seriekoblet system hvor man har redusert feilraten til enkelte feilhendelser betraktelig. Slik som anlegget er satt opp i denne oppgaven vil ikke den korrektive vedlikeholdstiden ha mye å si for dødtiden til anlegget. Dette er fordi man har implementert en forebyggende vedlikeholdsfase hvert andre år som varer i to måneder og dermed er en dominerende faktor for dødtiden. Arbeidet gjort i denne oppgaven viser at RAM-analyser av CO2-renseprosesser er et område som foreløpig er lite utforsket. Det har vist seg at utarbeidelsen av en praktisk metode for tilgjengelighetsberegninger i CO2-renseprosesser er veldig vanskelig å få til med det materialet som fins i dag. Metodikken utarbeidet i denne oppgaven er langt fra ferdigutviklet, men vil fungere som et fundament og godt utgangspunkt for videre arbeid innenfor området.</p>

<p>Den sannsynlige utviklingen med hensyn til bygningers energiforsyning frem mot 2020 viser at bruken av elektrisitet til oppvarming vil se en utflatende tendens etter hvert som alternative oppvarmingssystemer får tildelt mer og mer plass i lovverket. Myndighetenes ønske om økt bruk av alternative energibærere til oppvarming vil utvikle seg fra stimulans til regulering. Bygningers oppvarmingsbehov vil i tiden frem mot 2020 reduseres. Nye bygninger vil bli bygd etter strengere forskrifter, og lavenergi- og passivhus vil bli mer og mer brukt. Samtidig vil forbruket av teknisk utstyr øke, noe som vil gi et økt behov for elektrisitet. Dermed vil bygningers faktiske energibehov kun ha en utflatende tendens. Energiforbruket til oppvarming vil reduseres men energiforbruket til tekniske utstyr vil øke slik at det totale bildet vil kun ha en utflatende tendens. Myndighetenes intensjon for de tekniske forskriftene må få bedre oppfølging. Samtidig som det er krav fra bygningsenergidirektivet om oftere revisjon, må utviklingen av kompetanse for bygningens alle berørte parter bli bedre. En strengere kontrollordning, hvor virkelig energiforbruk blir målt og sammenlignet med beregnet, vil føre til at energiforbruket i nye bygninger med tiden reduseres. Implementering av bygningsenergidirektivet og det kommende fornybardirektivet gir et økende fokus på bruk av primærenergi og CO2-utslipp fra bygninger. Innføringen av energimerkeordningen vil gi økt fokus på bygningers energiytelse og forhåpentligvis føre med seg positive resultater.</p>

<p>Formålet med denne masteroppgaven har vært oppfølging av driften av behovsstyrt ventilasjon, lys og varme på Kaffehuset Friele i Bergen over en begrenset periode, og dokumentere den oppnådde energiytelsen i praksis. I utarbeidelsen av prosedyre for kontinuerlig funksjonskontroll er det innhentet byggteknisk data, driftsinformasjon samt utførelse av egne feltmålinger. Prosedyren ser ut til å fungere bra i praksis, da det er gjort en del ”funn” på bygget ved bruk av prosedyren: Det kommer frem at arbeidsområdet til noen av spjeldene er for lav i forhold til minluftmengde. Avgitt effekt fra lysarmatur er vesentlig høyere enn anbefalt. Skal-verdien til CO2 føleren er satt til 1250 ppm i kontorene er for høy. Det er registrert store avvik på trykkføler i aggregatet da det viser seg å være store avvik mellom målte og prosjekterte verdier, henholdsvis 160 Pa og 120 Pa på tilluft og 332 Pa og 160 Pa på avtrekk. Målte parametre for inneklima er generelt innenfor anbefalte grenseverdier, men de største avvikene finnes i målinger av belysningstyrken og temperatur. Temperaturen i kontor 507 er målt opp mot 30°C, analysene tyder på at det er installert effekt til belysning som er årsaken. Det er registrert støy fra spjeldmotorene, noe som er uakseptabelt og leverandør anbefaler utskiftning av de spjeldmotorene det gjelder. Målt energibehov for etasjen på 189kWh/m2 er høyere enn reelt forventet og reelt beregnet som er henholdsvis 130kWh/m2 og 151kWh/m2. Imidlertid er verdier fra Enøk Normtall 196kWh/m2. Energibehov til installert belysning på bygget er gjennomsnittlig 28kWh/m2, en verdi som er vesentlig høye enn krav i teknisk veiledning på 8kWh/m2 og prosjektert energibehov på 12kWh/m2.</p>

<p>CFD-vertøy er i dagens industri et mye brukt redskap for analyse av komplekse strømningsdynamiske problemstillinger. Dette gjelder også hos Rolls-Royce Marine Deckmachinery i Brattvåg. Her blir CFD brukt på hydrauliske komponenter som ventiler og motorer. Målet med denne oppgaven er å studere muligheten for å modellere og analysere motorene til nettopp Rolls-Royce med CFD. Motoren som blir brukt i denne oppgaven er av typen MX6300, som er en hydraulisk vingemotor. Dette arbeidet bestod i å bearbeide en CAD-modell av motoren slik at den ble hensiktsmessig for CFD-analyse i programmet Fluent 6.3.26. Denne bearbeidingen gikk i å forenkle modellen på en slik måte at de viktigste strømningsegenskapene til motoren ikke gikk tapt. En ny metode for spaltesimulering ble testet ut. Denne gikk ut på å erstatte tynne spalter med en porøs sone, som har en definert strømningsmotstand som gir samme trykktap som over den tynne spalten. Dette vil gi en forenklet geometri, og dermed redusere antall celler i meshet. For å kunne verifisere resultatene fra CFD-analysen, har det blitt utført eksperimentelle virkningsgradsmålinger på den virkelige motoren. Målingene ble utført ved en teststand hos Rolls-Royce i Brattvåg. Resultatene fra CFD-analysen var lovende. En fikk gode indikasjoner på at implementering av en porøs sone i stedet for spalter i en avansert modell, fungerer på en god måte. Det totale strømningsbildet viste imidlertid avvik fra et realistisk bilde. Det er forventet at en stor forbedring vil skje dersom et finere mesh benyttes. Dette vil også kreve mer dataressurser.</p>

<p>Denne rapporten beskriver utviklingen av et beregningsprogram for den termisk-hydrauliske oppførselen til et varmerør. Programmet har spesielt blitt utviklet for å kunne håndtere alkalimetaller som arbeidsmedium. Konseptet for varmerør er blitt gjennomgått. Komponenter sin virkemåte,prosesser og begrensninger som påvirker varmetransporten er blitt belyst. Av begrensninger er kapillærbegrensning, viskøs begrensning, sonisk begrensning og kokebegrensning identifisert som de mest aktuelle. Tre ulike modeller for damptransport i varmerøret er blitt presentert. Videre er et litteraturstudium med fokus på termisk-hydrauliske forhold i veker blitt gjennomført. Behovet for å kunne beregne transiente forhold er blitt vurdert. Aktuelle forhold med hensyn på alkalimetaller er blitt tatt i betraktning. To typer veker, veker av metallnetting og veker av sintret metallpulver er blitt vurdert og presentert. Med basis i dette er det blitt utviklet et beregningsprogram i Java for beregning av ytelse og begrensninger for et varmerør ved ulike stasjonære driftssituasjoner. Datalisting for beregningsdelen av programmet er lagt ved og algoritmer er blitt presentert og gjennomgått. Programmet benytter seg av en dampmodell som ikke tar hensyn til kompressibilitet. Implementering av dampmodell for kompressibel strømning anbefales i eventuelt videre arbeid. Ved hjelp av programmet er det blitt utført to beregninger. Den første beregningen forsøker ved hjelp av programmet å reprodusere resultater for tre ulike stasjonære driftssituasjoner presentert av Faghri . I den andre beregningen er den minste mulige radius i varmerør blitt beregnet ved ulike temperaturer og varmeflukser. Resultatene fra programmet stemmer godt overens med teori og beregninger presentert av Faghri. Hoveddelen av programlistingen og egenskaper for arbeidsmedium brukt i beregninger er lagt ved. Til slutt i rapporten er et forslag til videre arbeid.</p>

<p>I oppgaven har karakteristikkene for en pumpeturbin blitt simulert. Verktøyet for simuleringene har vært OpenFOAM. Griddene til simuleringene ble laget i Gambit og ble importert til OpenFOAM via fluent gridformat. Geometrien til pumpeturbinen som er benyttet i simuleringene ble stilt til rådighet av Rainpower. Det ble simulert for 28 driftspunkt fordelt på tre forskjellige ledeskovlåpninger. For å begrense simuleringstiden ble kun en av turbinens skovler ble tatt med i beregningsområdet. Resultatene viser god overensstemmelse med måledata for den aktuelle pumpeturbinen, se Figur 1. For å kunne sammenligne resultatene bedre ble det korrigert for tap som er med i måleverdiene, men som ikke omfattes av CFD simuleringene. Konvergens for simuleringer langt fra bestpunkt er problematiske på grunn av områder med tilbakestrømning eller sirkulerende strømning. OpenFOAM versjonene brukt i oppgaven er versjonene 1.5 og 1.5_dev. Versjonen ble byttet underveis fordi de periodiske grensebetingelsene ikke fungerte med versjon 1.5. Figur 1 Volumstrømskarakteristikker</p>

<p>Formålet med denne masteroppgaven er å utvikle, implementere og teste en algoritme for optimale bud i Elspot for en gitt vindkraftpark. Bakgrunnen for dette er innføring av nytt prissystem for balanseavregning i regulerkraftmarkedet (RKM). Denne regelendringen fjerner merinntektsleddet for ubalanser og har som hensikt å gi Statnett bedre oversikt over forventet produksjon i driftsdøgnet. Dette forventes å få særskilt innvirkning for passive produsenter da disse vanligvis har de største ubalansene mellom meldt og faktisk levert effekt. RKM blir dermed bestående av to forskjellige prissystemer, 1-pris og 2-pris. I 1-pris blir ubalanser gjort opp til regulerkraftpris, såfremt det har vært foretatt en aktiv regulering fra Statnett. For å bli beregnet i 1-pris må produsenten være aktivt regulert. Forbrukere får alltid 1-pris. I 2-pris kan ubalansen bli gjort opp til enten spotpris eller regulerkraftpris. Dersom produsentens balanse støtter systemets reguleringstilstand blir ubalansen gjort opp til spotpris. Er ubalansen i mot systemets reguleringstilstand blir regulerkraftpris gjeldene, hvilket vil føre til en merkostnad i forhold til om ubalansen hadde vært gjort opp i Elspot. 2-pris blir kun gjeldende for passive ubalanser. Med dette menes ubalanser som ikke er meldt inn til Statnett. Produsenter med uregulerbar produksjon kan overføre ubalansen sin fra 2-pris til 1-pris ved å oppdatere produksjonsbalansen sin. For å finne optimale bud må RKM og effekten fra vindparken modelleres. I modelleringen av RKM opprettes en rekke scenarioer med regulerkraftpris. For vindkraftmodellen blir vindeffekten beregnet som en funksjon av vindprognosen og utfallsrommet til effekten blir representert med scenarioer. Volumet til det optimale budet blir beregnet ved hjelp av en optimeringsalgoritme. Denne algoritmen er forskjellig for hvert prissystem. De resulterende optimale volumene er avhengige av hvilket prissystem eventuelle ubalanser avregnes i. Optimale bud for 1-pris vil finnes på ytterpunktene, 0 % og 100 %, av tilgjengelig kapasitet. Optimale bud for 2-pris vil være i samme størrelsesorden som prognosert vind. Modellerte priser i RKM viser seg å spille en stor rolle for nivået til det optimale budet, både for 1-pris og for 2-pris. Ut ifra resultatene av optimale bud kan det konkluderes med at det nye regulerkraftregimet til Statnett fungerer etter hensikten. For et utvalg av dager vil det optimale budet prestere bedre netto kontantstrøm en et referansebud, når faktiske data tas hensyn til.</p>

<p>Samandrag</p>