As wind power expands rapidly worldwide, it is becoming more common to build wind farms in alpine locations where the wind resources often are good and conflicting interests are few. This is evident in Sweden where a substantial portion of the large wind parks planned are to be built in cold climate locations. The fact that icing of turbine blades and sensors can severely impact the production raises the question how large the losses are. In this thesis 10 wind parks comprising 45 turbines, well dispersed throughout Sweden are investigated. Daily production figures are compared to wind data from the MERRA reanalysis data-set in order to see if it is possible to determine the level of losses during the winter period caused by cold climate. A method is suggested where a relationship between daily production and daily average wind speed is established using representative summer days. This relationship is then used to calculate an expected production for the winter period. Losses are concluded as the difference between expected and actual production. The method did not produce a consistent and reliable result for the sites investigated. However, the method captures the overall trend with higher losses in the north of Sweden compared to the sites in the south where little or no icing is likely. At the sites where icing is expected, losses in the range of 10 to 20% of the annual production were calculated.

År 2016 upplevde Öland historiskt låga grundvattennivåer, vilket skapade svårigheter för både allmänheten och jordbruket att tillgodose färskvattenbehovet. Tankbilar med sötvatten kördes från Kalmar till Öland för att stödja vattenförsörjningen. Därefter anlades även en vattenledning över Kalmarsund för att förstärka resurserna ytterligare. Öns begränsade grundvattenresurser är en kombination av geologiska och meteorologiska förutsättningar. Ön har ett tunt jordlager och ett utbrett spricksystem i berggrunden, vilket medför att mycket utav den nederbörd som faller över Öland avdunstar eller rinner ned i dessa sprickor. Årsmedelnederbörden på ca 500 mm är låg jämfört med andra ställen i Sverige. I och med ökningen av permanenta boenden, turism och jordbruk har vattenresurserna blivit än mer ansträngda. Syftet med denna studie var att undersöka om södra Ölands vattenbrist kan avhjälpas genom att på konstgjord väg infiltrera vatten från Kalmarsund till grundvattnet, efter att det avsaltats med hjälp av spillvärme från Cementas fabrik i Degerhamn. Syftet med konstgjord infiltration till grundvattnet är, förutom att använda marken som ett vattenmagasin, även en möjlighet att remineralisera vattnet, bidra till markstabilisering samt motverka saltvatteninträngning. Metoden var främst teoretisk i form av en litteraturstudie, beräkningar av spillenerginivåer samt modellering av grundvattenpåverkan vid infiltration. Inledningsvis genomfördes även ett platsbesök på Cementas fabrik på Öland för att överblicka deras process och kartlägga möjliga placeringsalternativ för spillvärmeuttag ur fabrikens processgaser. Resultaten från studien visade att spillvärmeuttaget bör ske antingen vid fabrikens kyltorn eller vid dess skorsten. Kyltornet erbjuder det maximala potentiella energiuttaget och därmed också högst produktionskapacitet av renat vatten, motsvarande 560 m3/dygn. Dock erbjuder skorstenen en billigare installation och underhåll av avsaltningsutrustningen tack vare mer utrymme och lägre partikelhalt i processgasen. Studien visade att det framställda destillatet skulle ha en positiv inverkan på Ölands grundvattennivåer, även de mängder som är mindre än 560 m3/dygn. Med en infiltration av det potentiellt maximala destillatet, som är möjligt att framställa med tillgänglig energi, skulle uttagen från de befintliga grundvattentäkterna kunna ökas med 200-230 % utan att influensområdet för grundvattennivåer förändras nämnvärt, förutsatt att fler uttagsbrunnar installeras.

Mastic asphalt is a material which in Sweden mainly is used as coating for bridges, parking decks, courtyards and terraces. Mastic asphalt is a material built-up by a combination of bitumen (a type of binder), well-graded aggregate (consists of both coarse and fine ballast), filler, sand and sometimes also fine graded macadam. Mastic asphalt is described as a material which in Sweden have potential to expand further.  At the same time, it is becoming increasingly popular to construct buildings with solid timber frames. In 2019, the Swedish market for forestry and algaculture was analyzed, after which cross-laminated timber proved to be the construction-material that increases most in popularity. In constructions, mastic asphalt and timber may be combined. In Växjö Sweden for example, a parking deck called Limnologen is constructed with both timber frames and mastic asphalt as pavement. Another example were mastic asphalt and timber have been combined is an enormous car park built in Studen, Switzerland, which have 2142 parking lots. The aim of this master thesis was to develop a temperature-dependent thermal conductivity (for mastic asphalt BPGJA-11) which resulted in temperature development curves that correlated well with the results presented in Ellinor Sanned’s bachelor thesis “Insulation of timber with concrete and cast asphalt”. Sanned performed laboratory work were two different samples of mastic asphalt was tested in a cone calorimeter. The cone calorimeter was set to 51 kW/m2 and Sanned measured the temperature development beneath the mastic asphalt. The thermal conductivities for mastic asphalt were, in this master thesis, developed by using inverse calculation in the finite element program TASEF (Temperature Analysis in Structures Exposed to Fire). To form a reliable setup in TASEF, a sensitivity analysis was initially conducted. Information regarding thermal properties of mastic asphalt at elevated temperatures was in general considered challenging to find. Due to this, assumptions of the parameters set in TASEF had to be made. The thermal conductivities were developed at 0 ℃, 300 ℃ and 660 ℃. The results indicates that the thermal conductivity of the mastic asphalt (BPGJA-11) tested by Sanned decreases between 0 ℃ and 300 ℃, and then more or less stabilizes.  The presented thermal conductivities should however be used with great caution. The reason for this is due to uncertainties in the experimental cone calorimeter results, uncertainties within the setup in TASEF as well as within the specific method used. In particular the application on materials which both melts and boils (such as mastic asphalt) should be made with great care. To increase the reliability of the results, more research and laboratory work should therefore be performed within the area.  The method used within this master thesis (inverse calculation using TASEF) is simple and cost effective when determining the thermal conductivity. / Mastic asphalt (som i denna sammanfattning benämns som gjutasfalt) är ett material som i Sverige huvudsakligen används som beläggning för broar, parkeringshus, gårdsplaner och terrasser. Gjutasfalt är ett material som är byggt upp av en kombination av bitumen (en typ av bindemedel), välgraderat stenmaterial (består av både grov och fin ballast), filler, sand och ibland även finmakadam. Gjutasfalt beskrivs som ett material som i Sverige har stor potential att expandera.  Samtidigt blir det alltmer populärt att konstruera byggnader med solida träkonstruktioner. År 2019 analyserades den svenska marknaden för skog och lantbruk, varpå kors-laminerat trä visade sig vara det konstruktionsmaterial som ökar mest i popularitet.  I konstruktioner kan gjutasfalt och trä kombineras. Parkeringshuset Limnologen i Växjö Sverige är ett exempel på en träkonstruktion som kombinerats med gjutasfalt som beläggning. Ett annat exempel är ett enormt parkeringshus i Studen, Schweiz, som har 2142 parkeringsplatser.  Målet med denna masteruppsats var att bestämma den temperaturberoende termiska konduktiviteten (för gjutasfalt BPGJA-11) vilken resulterar i en temperaturutvecklingskurva som korrelerar väl med resultaten presenterade i Ellinor Sanneds examensarbete ”Isolering av trä med betong och gjutasfalt”. Sanned genomförde en laboration där två olika prov av gjutasfalt testades i en konkalorimeter. Konkalorimetern var inställd på 51 kW/m2 och Sanned uppmätte temperaturutvecklingen på undersidan av gjutasfalten.  De termiska konduktiviteterna för gjutasfalt i denna masteruppsats arbetades fram genom ”inversberäkning” i det finita elementprogrammet TASEF (Temperature Analysis in Structures Exposed To Fire). För att bilda en tillförlitlig uppsättning i TASEF, genomfördes inledningsvis en känslighetsanalys. Information gällande termiska egenskaper av gjutasfalt vid förhöjda temperaturer var generellt sätt svåra att finna. För parametrarna som användes i TASEF gjordes därför antaganden.  De termiska konduktiviteterna arbetades fram vid 0 ℃, 300 ℃ and 660 ℃. Resultaten indikerar att den termiska konduktiviteten för den gjutasfalt (BPGJA-11) som testades av Sanned minskar mellan 0 ℃ och 300 ℃, för att därefter mer eller mindre stabiliseras. De termiska konduktiviteterna som har presenteras bör dock användas med stor försiktighet. Anledningen till detta beror på osäkerhet för de resultat som presenterades av Sanned, osäkerheter för uppsättningen i TASEF samt för den specifika metod som används. Speciellt anbefalles försiktighet med att använda metoden för material som både smälter och kokar (såsom gjutasfalt). För att öka resultatens tillförlitlighet bör därför mer forskning och laboratoriearbete utföras inom området. Metoden som har använts inom denna masteruppsats (inversberäkning med TASEF) är enkel och kostnadseffektiv för att bestämma den termiska konduktiviteten.

Inomhusklimatet har en avgörande roll för människans hälsa och välmående då människor befinner sig inomhus i nästan halva sitt liv. Det finns flera aspekter till hur det ska erhållas ett bra inomhusklimat men de mer betydelsefulla aspekterna är både god luftkvalitet och termisk komfort. Samtidigt som innebörden av reducering av energianvändning har en viktig roll i dagens utveckling. Då det ständigt arbetas med att försöka reducera energianvändningen i syfte till att underlätta för miljö- belastningen, väcker det frågor om hur den termiska komforten påverkas av detta. Rapportens syfte kommer därmed ligga i identifikation av uppvärmningssystem för ett givet flerbostadshus i Stockholmsområdet med fokus på termisk komfort och energianvändning. Utvärderingen baseras på olika typer av inverkan från diverse system som har utförts med beräkningssprogrammet IDA ICE. Ett referensfall för ett flerbostadshus användes som underlag och modellerades enligt A- och K-ritningar samt indata enligt Sveby. Det kommer även att inkludera de miljöcertifieringar som används i störst utsträckning här i Sverige och både ange deras krav gällande den termiska komforten samt respektive fokusområde då olika miljöcertifieringar har olika bedömningskriterier.   Under denna studie visade det sig att det sällan tas hänsyn till den termiska komforten på motsvarande sätt som energianvändningen. Det har även visat sig att i de fall där krav gällande den termiska komforten finns, är den otillräckligt definierad för att ge en god uppfattning av komforten. Kraven tar, med andra ord, inte hänsyn till hur bra ett hus presterar under ett helt år utan fokuserar på ett momentant värde. Till simuleringen gjordes en känslighetsanalys som påvisade vikten och behovet av en tydlig standard för odefinierade variabler för att uttrycka människors bedömning av termisk komfort. Efter samtliga simuleringarna, granskades energiberäkningar efter erhållen granskningsmall från WSP Systems i syfte att utföra en egenkontroll samt ge ett underlag för rimlighetsbedömning. Från de erhållna resultaten visade det sig att golvvärme och ökad börvärde till 22 °C gav en ökad termisk komfort men samtidigt en ökning i energianvändningen medan FTX-systemet med radiatorer gav upphov till reducerad energianvändning med cirka en tredjedel samt en liten ökning av den termiska komforten. Det visade sig även vara att vid val av FTX-systemet gav högst årlig energibesparing men att det även bör tas hänsyn till installationskostnaderna för FTX-system och golvvärmesystemet till skillnad från om börvärdet ökas till 22 °C. Det blir då en kostnadsfråga och en avgörande parameter för val bland dessa tre systemen. / The indoor climate plays a crucial role in human health and well-being when people are indoors for nearly half their life. There are several aspects to how one should achieve good indoor climate, but the more significant aspects are both good air quality and thermal comfort. Simultaneously one must regard that the reduction of energy has an important role in today’s development. While trying to reduce energy consumption in order to facilitate the environmental load, it raises the questions whether the thermal comfort is affected by this.  The purpose of the report will lie in the identification of a heating system for a given apartment building in the Stockholm area, with a focus on thermal comfort and energy use. The evaluation is based on various types of impacts from various systems that have been computed in IDA ICE. A reference case for an apartment building was used as a basis and was modeled according to architectural and constructional drawings while input data was used according to Sveby. It will also include the environmental certifications used in Sweden and specify their requirements regarding the thermal comfort, and each focus area as various environmental certifications have different assessment criteria’s. During this study it was found that we rarely take into account the thermal comfort in the same way we do with the energy consumption. It has also been found that in cases where the requirements for the thermal comfort exist, it is often insufficiently defined to provide one with a good perception of comfort. The requirements do, in other words, not take into account how well a building performs during a whole year but instead focuses on one instantaneous value. For the simulation a sensitivity analysis was made that revealed the importance and necessity of a clear standard for undefined variables to express the people’s assessment of thermal comfort. After the simulation part, the energy calculations were examined according to a review template from WSP Systems. This provided a basis for fair consideration. From the obtained results it was shown that floor heating and increasing the setpoint to 22 °C gave an increased thermal comfort but at the same time an increase in energy use. An HVAC system with a heat exchanger and radiators resulted in reduced energy use by about a third from the reference case and a slight increase in current thermal comfort. It also proved that the choice of an HVAC system with heat exchanger produced the highest annual energy savings. However one must take into account installation costs for different types of systems as opposed to when the setpoint is increased to 22 °C. Thus it becomes a cost issue and a critical parameter for selecting among these three types of solutions.

Idag står bostads- och servicesektorn för närmare 40 % av Sveriges totala slutliga energianvändning. Flerbostadshus utgör ca 30 % av den energianvändningen. Därför är det viktigt att lokalisera energiparametrar och redovisa dess betydelse för energianvändningen. Samtidigt bör relationen mellan energianvändning och inomhusklimat analyseras, så att inte förändringar i energin medför till försämringar för inomhusklimatet. Baserat på identifiering hos energisparpotentialen hos parametrar, parameterbeteende och parameterkänslighet för energianvändning har i studien ett antal parametrar undersökts för ett flerbostadshus. Även parametrarnas betydelse för det termiska klimatet har utifrån de parametrar som visat sig ha störst energisparpotential studerats. Studien är tänkt att komma till nytta för presentation av energisparpotentialer och beaktande hos indataparametrar vid energiberäkningar, samt öka förståelsen för hur termiska komforten påverkas av olika parametrar. En referensbyggnad har modellerats i programmet IDA ICE 4.5 och typisk spridningen för olika parametrar för byggnader från år 1970 till nutid har varierats och jämförts med ett referensfall. För det termiska klimatet har kriterier enligt certifieringsprogrammet Miljöbyggnad utnyttjats. Resultatet visar att ventilationssystem har stor energisparpotential. Vid en övergång från F-system till FTX-system görs betydande energibesparing, samtidigt som det sker en förbättring av den termiska komforten. Inomhustemperaturen har visats sig vara den känsligaste parametern vid beräkning av energianvändning. För den termiska komforten är fönsters g-värde och inomhustemperatur viktiga parametrar att beakta. Resultatet av energi- och komfortsimuleringarna visar också på en tydlig korrelation mellan energianvändning och termisk komfort. / Building stock consumes 40 % of total energy usage in Sweden, dwellings contribute almost 30% of the proportion. With an interest on the parametric analysis and its corresponding energy saving potentials, the investigation on the sensitivity of selected building parameters in a typical Swedish slab house is performed in the study. Based on the identification to the behavior of target sensitive parameters, the upgrading potential of thermal comforts is comparably analyzed with respect to approach the optimization design of further retrofitting scenario and uncertainty guidelines. A slab house built after 1970 is selected as the represented case building with a detailed typology introduction. In the study, IDA ICE 4.5 is applied to perform both the energy simulation and thermal comfort estimation. Based on the local screening analysis and the setting of criterion system, the ranking of the target parameters is rated systematically. The study is meant to be useful for the presentation of energy saving potentials and consideration of input parameters on energy calculations, and increase understanding of how thermal comfort is affected by various parameters. The results show that accomplished with the transformation of F-system to FTX-system, the applicable ventilation system efficiency shows the largest energy saving potential and improved thermal comfort, and the indoor temperature shows the largest sensitivity to the total energy profile. Comparably, along with the indoor temperature, the performance of glazing system in terms of the g-value is recognized as the parameters with the highest consideration. Based on the sensitivity analysis, the correlation between the energy savings and thermal comfort upgrading is verified, which indicate the possibility of providing optimal design scenario for both architectural error guidelines and further building retrofitting.

Swerea KIMAB has invested in a new and improved thermal spray technique, High Velocity Air-Fuel (HVAF). This has recently been introduced to the market given that the technical properties, costs and performance of the technique is still not thoroughly investigated and covered. An examination of these areas was therefore necessary to examine appropriate uses for the new technology. The investigation aimed to indicate how the new technology compares with established technologies in some areas in terms of performance and cost but also if there are any entirely new applications that the technology enables. In addition, there is also considerable uncertainty what the market for the new technology looks like today, and what it can be developed into. The market of thermal spraying is limited today. This entails that there is a great interest to investigate the preferences and equirements companies have to consider when choosing this new technology in favour of an ld one. It is also of great interest to investigate what skills and support companies’ requests in order to venture into this new technology. The aim with the work was to answer two research questions What are possible business cases for the HVAF technology from a technical as well as an economical point of view? What initiatives are necessary to get more companies and applications into the thermal spray business? The methods used for the master thesis were empirical studies, benchmarking, interviews, a survey and logical discussions. The report presents an overall knowledge bank for the most commonly used thermal spray technologies, compared with regards to characteristics and cost. As a result of the new features that the HVAF technology offers suitable application areas for the technology were identified through the work, such as high temperature corrosion protection. As a result of the survey the work also identified the general lack of knowledge about thermal spraying as the main obstacle to get more companies into using the technology. / Swerea KIMAB har nyligen investerat i en förbättrad teknik för termisk sprutning, High Velocity Air-Fule (HVAF). HVAF-tekniken har nyligen introducerats på marknaden och de tekniska egenskaperna har därmedinte undersökts grundligt eller jämförts med genskaperna för befintliga termiska spruttekniker. Arbetets syfte var att belysa hur och var den nya HVAFtekniken kan konkurrera med etablerade tekniker på områden i form av prestanda och kostnad. ndersökningen syftade även till att utreda om den nya tekniken kan medföra helt nya applikationsområden. En genomgång av befintliga tekniker var till en början nödvändig för att i slutändan kunna identifiera lämpliga användningsområden för HVAF-tekniken. Det finns en stor osäkerhet kring hur marknaden för HVAF ser ut idag, och hur den kan komma att utvecklas. Själva marknaden för termisk sprutning är i dagsläget begränsad, vilket innebär att det finns ett stort intresse kring att undersöka vilka önskemål och krav företag ställer på HVAF-tekniken för att den skall kunna konkurrera på marknaden. Utöver tidigare nämda delar av arbetet syftade det även till att identifiera vilka kunskaper och vilket stöd företagen önskar vid en eventuell övergång till termisk sprutning generellt. Följande forskningsfrågor har besvarats i arbetet. Vilka nya användningsområden möjliggör HVAF-tekniken för sett ur en teknisk och ekonomisk synvinkel? Vilka initiativ är nödvändiga för att öka användandet av termisk sprutning inom industrin? Empiriska studier, benchmarking, intervjuer och en enkätundersökning var de metoder som användes för arbetet. I rapporten presenteras en övergripande kunskapsbank för de vanligaste termiska sprutteknikerna, vilken omfattar en jämförelse av egenskaper och kostnader. Lämpliga användningsområden för HVAF-tekniken har identifierades och presenteras i rapporten. exempelvis som skydd mot höga temperaturer, korrosion och abrasion. Allmän brist på kunskap om termisk sprutning har identifierats som det främsta hindret mot ökad användning av tekniken i dagsläget.

In an engine component the repeated start-stop cycles cause temporal and local inhomogeneous temperatures, which in turn lead to a type of low-frequency loading, plastic deformation and eventually failure due to thermo-mechanical fatigue. Simultaneously, high-frequency mechanical loading arises from the cyclic combustion pressure and from road induced vibrations. These types of loadings that mainly are in the elastic region are usually denoted high cycle fatigue (HCF). In order to improve efficiency, power density and to reduce emissions, future truck engines will be subjected to higher temperatures and higher combustion pressures which will affect the service life of the different engine components. As a consequence, there is a need to determine the limitations of the used alloys under these service conditions as exactly as possible. In this master thesis work the fatigue properties of one grey iron (EN-GJL 250) and one compacted graphite iron (EN-GJV 400) has been investigated under realistic loading conditions. The results show that a change from the grey iron to the compacted graphite iron will result in a significant increase of the fatigue life. The investigation also reveal that the life will increase significantly if the maximum temperature can be decreased tens of degrees. Further, the results indicate that addition of a relatively small HCF load may give a large decrease of the fatigue life. / Motorkomponenter utsätts för upprepade start och stopp, vilka skapar tillfälliga och lokala temperaturvariationer. Dessa resulterar i lågfrekventa lastväxlingar, plastiska deformationer och eventuella brott i form av termodynamisk utmattning (TMF). Det sker dessutom en högfrekvent mekanisk last, genererad av förbränningen och från vägvibrationer. Dessa laster är mestadels elastiska och benämns högcykelutmattning (HCF). För att kunna förbättra verkningsgrad och minska emissioner kommer framtida lastbilsmotorer att utsättas för högre förbränningstryck och högre temperaturer, vilket kommer påverka motorernas livslängd. För detta krävs det att materialens begränsningar utreds under ett verklighetstroget förhållande. I detta exjobb kommer utmattningsegenskaperna för ett gråjärn (EN-GJL 250) och ett kompaktgrafikjärn (EN-GJV 400) utredas under realistiska lastförhållanden. Resultatet påvisar att ett byte från gråjärn till kompaktgrafitjärn ger en signifikant ökad livslängd. Det framkommer också att livslängden kan ökas genom att sänka den maximala temperaturen ett tiotal grader. Analysen påvisar även att en relativt liten HCF last kan ge kraftigt förkortad livslängd.

In an engine component the repeated start-stop cycles cause temporal and local inhomogeneous temperatures, which in turn lead to a type of low-frequency loading, plastic deformation and eventually failure due to thermo-mechanical fatigue. Simultaneously, high-frequency mechanical loading arises from the cyclic combustion pressure and from road induced vibrations. These types of loadings that mainly are in the elastic region are usually denoted high cycle fatigue (HCF). In order to improve efficiency, power density and to reduce emissions, future truck engines will be subjected to higher temperatures and higher combustion pressures which will affect the service life of the different engine components. As a consequence, there is a need to determine the limitations of the used alloys under these service conditions as exactly as possible. In this master thesis work the fatigue properties of one grey iron (EN-GJL 250) and one compacted graphite iron (EN-GJV 400) has been investigated under realistic loading conditions. The results show that a change from the grey iron to the compacted graphite iron will result in a significant increase of the fatigue life. The investigation also reveal that the life will increase significantly if the maximum temperature can be decreased tens of degrees. Further, the results indicate that addition of a relatively small HCF load may give a large decrease of the fatigue life. Keywords:Thermo-mechanical fatigue, TMF, CGI, LGI, fatigue, thermal strain. / Motorkomponenter utsätts för upprepade start och stopp, vilka skapar tillfälliga och lokala temperaturvariationer. Dessa resulterar i lågfrekventa lastväxlingar, plastiska deformationer och eventuella brott i form av termomekanisk utmattning (TMF). Det sker dessutom en högfrekvent mekanisk last, genererad av förbränningen och från vägvibrationer. Dessa laster är mestadels elastiska och benämns högcykelutmattning (HCF). För att kunna förbättra verkningsgrad och minska emissioner kommer framtida lastbilsmotorer att utsättas för högre förbränningstryck och högre temperaturer, vilket kommer påverka motorernas livslängd. För detta krävs det att materialens begränsningar utreds under ett verklighetstroget förhållande. I detta exjobb kommer utmattningsegenskaperna för ett gråjärn (EN-GJL 250) och ett kompaktgrafikjärn (EN-GJV 400) utredas under realistiska lastförhållanden. Resultatet påvisar att ett byte från gråjärn till kompaktgrafitjärn ger en signifikant ökad livslängd. Det framkommer också att livslängden kan ökas genom att sänka den maximala temperaturen ett tiotal grader. Analysen påvisar även att en relativt liten HCF last kan ge kraftigt förkortad livslängd. Nyckelord: Termomekanisk utmattning, TMF, CGI, LGI, termisk töjning.

Artificial neural networks (ANNs) are commonly considered as "black boxes": they can approximate any function without giving any interpretation. Novel research has observed that the laws of physics, which govern everything around us, can supplement the implementation of a neural network. For this purpose, we have physics-informed neural networks (PINNs): they are networks trained to consider the physics outlined in nonlinear partial differential equations (PDEs).  This thesis focuses on the thermal modelling of power transformers applying PINNs constrained to the heat diffusion equation. The aim is to estimate the top-oil temperature and the thermal distribution of a transformer. A solution of the equation will be provided by the Finite Volume Method (FVM), which will constitute a benchmark for the PINNs predictions. Differently from other works on PINNs, an additional challenge in this problem is the availability of field measurements. The results obtained show good accuracy in estimating the distribution and the top-oil temperature with PINN almost mimicking exactly FVM. Further improvements could be attained by rearranging the equation using more specific parameters to model the thermal behaviour of transformers and scaling the equation to dimensionless form. / Artificiella neurala nätverk (ANN) betraktas vanligtvis som "svarta lådor": de kan approximera vilken funktion som helst utan att tillhandahålla någon tolkning. Inom ny forskning har man sett att fysikens lagar, som styr allt runt omkring oss, kan komplettera implementeringen av ett neuralt nätverk. För detta ändamål har formulerats fysikinformerade neurala nätverk (PINN): de är nätverk som har tränats att ta hänsyn till den fysik som beskrivs i ickelinjära partiella differentialekvationer (PDE). Denna avhandling fokuserar på termisk modellering av transformatorer med tillämpning av PINN begränsat till värmeledningsekvationen. Syftet är att uppskatta en toppoljetemperatur och en transformators värmefördelning. Lösningen till ekvationen erhålls med finita volymmetoden (FVM), som används som en referenslösning för att utvärdera förutsägelserna från PINN. Implementeringen av PINN-algoritmen medförde en extra utmaning eftersom källtermen innefattade uppmätta värden. En metod att kringgå denna svårighet genom att approximera värdena på mätningarna i det neurala nätverket genom träning på motsvarande data presenteras. De erhållna resultaten visar god noggrannhet vid uppskattning av fördelningen och toppoljetemperaturen med PINN i jämförelse med FVM-lösningen. Ytterligare förbättringar kan uppnås genom att arrangera om ekvationen med mer specifika parametrar för att modellera transformatorernas termiska beteende och skalning av ekvationen till dimensionslös form.

This report is a thesis for BTH in collaboration with the company Saab Kockums AB. In order to meet future environmental and economical demands, a vessel must reduce its fuel consumption to have a smaller climate impact and save money. Waste heat recovery systems (WHRS) captures the thermal energy generated from a process that is not used but dumped into the environment and transfers it back to the system. Thermal energy storage (TES) is the method of storing thermal energy which allows heat to be used whenever necessary. Some applications of TES are seasonal storage, where summer heat is stored for use in the winter or when ice is produced during off-peak periods and used for cooling later. The purpose of this study is to investigate the possibilities of utilising a vessel’s waste heat by converting thermal energy into electrical energy. This thesis also aims to investigate conditions for SaltX Technology’s nano-coated salt as a potential solution for thermal energy storage. Initially, the expectations and requirements a future WHRS were investigated in a function analysis. Continuously, the method consisted of a combination of a literature review and dialogue with stakeholders. The literature review was used as a tool to identify, select and study concepts of interest built on scientifically proven facts. Dialogues with stake holders were held as a complement to the literature study to find information. The study showed that an organic Rankine cycle has the highest efficiency for low-medium temperature heat and is therefore most suitable to recover thermal energy from the cooling water. The concept of a steam Rankine cycle is most suitable for recovering thermal energy from the exhaust gases for direct use.The study obtained conditions and important properties for storing thermal energy in salt for later use. Finally, the result showed that a Stirling engine is the most efficient concept for conversion of stored energy into electrical energy. The conclusions are that there are great possibilities for waste heat recovery on marine defence platforms. A Stirling engine for energy conversion in combinations with thermal energy storage shows most promise as a future waste heat recovery system on this type of marine platform. / Denna rapport är ett examensarbete för BTH i samarbete med företaget Saab Kockums AB. Arbetet utforskar möjligheterna att möta framtida miljömässiga och ekonomiska krav genom att låta fartyg minska sin bränsleförbrukning. System för återvinning av spillvärme (WHRS) fångar upp värmeenergi som vanligtvis kyls ner eller släpps ut i naturen och för den tillbaka till systemet. Termisk energilagring (TES) är metoder för lagring av värme som gör det möjligt att använda termisk energi när det behövs. Vissa applikationer av TES är säsongslagring, där sommarvärme lagras för användning på vintern eller när is produceras under vintern och används för kylning senare. Syftet med denna studie är att undersöka möjligheterna att utnyttja ett fartygs spillvärme genom att omvandla termisk energi till elektrisk energi. Detta examensarbete syftar också till att undersöka förhållandena för hur SaltX Technology’s nanobelagda salt kan användas som en potentiell lösning för lagring av termisk energi. Inledningsvis undersöktes WHRS:s förväntningar och krav i en funktionsanalys. Fortsättningsvis bestod metoden av en kombination av en litteraturstudie och dialoger med intressenter. Litteraturstudien användes som ett verktyg för att identifiera, välja och studera intressanta koncept baserade på vetenskapligt beprövade fakta. Dialoger hölls som ett komplement till litteraturstudien för att hitta information. Studien visade att en organisk Rankine-cykel har den högsta verkningsgraden för låg-medelhög temperatur och därför är bäst lämpad för att återvinna energi buren i kylvattnet samt att en ång-Rankine-cykel är bäst lämpad för att utnyttja energin från avgaserna för direkt användning. Studien erhöll förhållanden för termisk energilagring i salt samt viktiga parametrar för systemet. Slutligen visade resultatet att en Stirlingmotor är det mest effektiva konceptet för omvandling av lagrad energi till elektrisk energi. Slutsatserna är att det finns stora möjligheter för återvinning av restvärme på marina försvarsplattformar. En Stirlingmotor för energiomvandling i kombination med termisk energilagring visar störst potential som ett framtida system för återvinning av spillvärme på denna typen av plattformar.