I detta arbete undersöks om det finns möjligheter att etablera vågkraft inom Sveriges ekonomiska zon och hur det påverkar svensk sjöfartsnäring. Arbetet analyserar hur vågkraftparker kan påverka sjöfarten i svenska farvatten. Studien ser till möjliga framtida platser för vågkraftsparker genom att ha undersökt vågbilden runt den svenska kusten. Arbetet baseras på data från två huvudkällor Sjöfartsverkets AIS-databas och SMHI. Dessa data analyseras kvalitativt. Hänsyn har även tagits till andra källor för att få en bra överblick i resultatet, där ibland sjömärkning och regler för att etablera vågkraftsparker. Vågkraftsparken utanför Smögen i Sotenäs kommun används i undersökningen eftersom det är Sveriges enda vågkraftpark och den första kommersiella vågkraftsparken i världen. Slutsatsen är att det kan vara svårt att hitta passande områden som fungerar för både sjöfart och vågkraft eftersom Östersjön, Skagerak och Kattegatt är hårt trafikerade hav.

The aim of this project is to find a concept solution for a wireless transmitting system, installed to transmit data from a hydrophone of the ocean floor down by a wave power generator to the office on shore. The project is a literature review in which previous observations and tests are analyzed and put together to find a solution. The result was a comprehensive solution that includes an acoustic modem to transfer captured information from the bottom to the surface, wirelessly through the water. The information is then sent fron the surface on radio waves through the GSM network to the office on land. Between under and over water there are components to convert information between acoustic waves and radio waves, but also various types of modulation, such as amplitude and frequency modulation is required.

Vågenergi är en nära helt oanvänd förnybar energiresurs med enorm potential och många fördelar jämfört med andra förnybara energikällor. Men havsmiljön är hård och krafterna kan bli mycket stora vilket ställer höga krav på vågkraftverkets konstruktion. Detta har förhindrat ett kommersiellt genombrott för vågkraften. Waves4Power har utvecklat ett vågkraftverk, WaveEL, som består av en flytboj och en vertikal cylinder med vattenkolv. Vattenpelaren i cylindern oscillerar i takt med vågorna och driver vattenkolven. Ett hydraulsystem bromsar vattenkolvens rörelser och utvinner energi ur vågorna. Mellanrummet mellan vattenkolv och cylindervägg kallas läckspalt och varierar i storlek över kolvens slaglängd. Hur kraftverkan på kolven ser ut vid olika flöden i cylinder och läckspalt är mindre känt. Om läckspalten är för stor förlorar kraftverket i effektivitet medan kraftverkan på kolven minskar. Är läckspalten istället för liten medför detta att geometrisk orundhet kan leda till skador. Det är också möjligt att kavitation uppstår runt kolven vilket innebär påfrestningar för konstruktionen. Simulering av kraftverkan genomfördes i COMSOL Multiphysics för att kartlägga kraftverkan och finna ett samband mellan kraftverkan på vattenkolven och andra variabler samt undersöka kavitationsrisken. Ett linjärt, dimensionslöst samband mellan kraftverkan på vattenkolven och en funktion beroende av flödeshastighet, kolvradie, periodtid och läckspaltens storlek togs fram. De områden som under vissa givna förutsättningar kan utsättas för kaviterande ångblåsor har sammanställts och resultatet visar hög risk för kavitation då kolven befinner sig i övre bypass-sektionen. / Wave energy is a nearly unused renewable energy resource with great potential and many advantages compared to other renewable energy sources. But the marine environment is harsh and the forces in the waves can be very large, which is very demanding to the wave energy converters construction. To this date, these factors has prevented a commercial breakthrough for wave power. Waves4Power has developed a wave energy converter, WaveEL, consisting of a buoy and a vertical cylinder with a water piston. The water column in the cylinder oscillates with the waves and drives the water piston. A hydraulic system brakes the water pistons movements and extract energy from the waves. The spacing between the water piston and cylinder wall is called leakage channel and varies in size over the piston stroke. How the forces on the water piston vary with the flow rate in the cylinder and the leakage gap is less known. If the leakage gap is too big the wave energy converter loses efficiency while the forces on the piston decreases. If the leakage gap is to small, this means that the lack of geometric roundness can lead to damage. It is also possible that cavitation occurs around the piston which could damage the construction. Simulation of the forces acting on the water piston was done in COMSOL Multiphysics. The objective was to map the forces acting on the water piston and ultimately to find a connection between the forces on the water piston and other variables. Lastly, the risk of cavitation was examined. A linear, dimensionless correlation between the forces on the water piston and a function dependent on flow rate, the piston radius, the wave period and the size of the leakage gap was developed. The areas that under certain given conditions can be exposed to cavitation have been compiled and the results show a high risk of cavitation when the piston is in the upper bypass section of the stroke.

No description available.

In this project, the wave energy converter (WEC) designed at Seabased AB and Uppsala University was modelled in the program MATLAB. In order to increase the average output power, the WEC should be controlled. Therefore, the simulation tool was used to investigate damping strategies where the damping coefficient was changed at different times of the wave period. The tests showed that a suitable damping strategy, matched to the sea state at the specific location of the site and the overall WEC design, increases the average output power, as well as may protect the WEC from damages. This can lead to a more sustainable WEC system, which may contribute to the increasing demand of renewable energy solutions.

Increasing attention to climate change in combination with ever-growing energy consumption worldwide has boosted the demand for new green energy sources. Wave power is developing in many different branches to become part of the new era of electricity production. This thesis deals with a wave power system in its primary stages of development. The system was investigated in order to estimate its potential to produce electric power from sea waves. It is a system consisting of a moored buoy to which the energy is transferred when the wave tilts the buoy in the pitch direction. Due to the increased pitch angle, an amount of liquid contained inside the buoy is allowed to flow via ramps to an upper container, from where it flows down through a hydroelectric turbine. A computer program was used to calculate the properties of the buoy in sea waves. Another program was written in MATLAB to simulate the movements in sea waves and from a set of given parameters calculate the power output. A brief economic study was made to determine if the power output was large enough for the concept to be of financial interest to any future investors. The results show that the wave power system produced 0.9 kW in a wave climate equal to that off the coast of Hanstholm, Denmark, and 1.6 kW in a wave climate off the coast of San Diego, USA. The economic study shows that the power output needed to be improved by a factor of at least five to have a chance of being economically viable. A number of enhancements were suggested to increase the power output of the system, and further investigation could be of use to improve the concept. The created computer simulation model, as well as the results in this thesis could be valuable in any future research on the concept.

Den största delen av all energi på jorden utvinns idag från fossila bränslen. Detta innebär stora faror för miljön såsom utsläpp av växthusgaser. För att uppnå en hållbar utveckling behöver vi miljövänliga och förnybara energikällor. Vågkraft är därför en bra lösning för framtidens energiförsörjning med många fördelar. På avdelning för Elektricitetslära i Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet jobbar man med utvecklingen av ett vågkraftkoncept där en boj som flyter på havsytan kopplas till en generator på havets botten. Arbetet sker inom det så kallade Lysekilsprojektet och systemet testas på en anläggning i Lysekil på västkusten. I den befintliga konstruktionen kopplas bojen med hjälp av tre kättingar till en vajer som går till generatorn. På grund av vågornas rörelse uppstår nötningar där de tre kättingarna kopplas till bojen och till varandra. Det finns också stor risk för korrosion. Syftet med detta examensarbete är att komma på ett nytt koncept för infästningen mellan bojen och vajern till generatorn. Målet är att minska nötningen och på så sätt minska behovet av underhållsarbete. Det första steget i arbetet var att generera flera koncept på möjliga konstruktionslösningar. Ett koncept som baseras på att fyra balkar placeras ovanpå bojen med en platta i mitten där vajern fästes med hjälp av en fästanordning valdes som det lämpligaste konceptet. Konceptet vidareutvecklades med hjälp av CAD-programmet SolidWorks. Konstruktionen som arbetades fram motsvarar till största delen den kraftspecifikation som arbetades fram i början av projektet. Den kan klara av en kraft på 500 kN, som kan uppstå vid de största vågorna. Den har inga rörliga delar, så det kommer inte att ske någon nötning. Istället för kättingar används en vajer som är väl skyddad mot korrosion. Konstruktionen behöver inte lika mycket underhåll som den befintliga konstruktionen med kättingar. Den är också lätt att montera, förutsatt att rätt verktyg konstrueras. / Today most of all energy on earth is produced from fossil fuels. This presents a danger to the environment such asemission of greenhouse gases. In order to achieve sustainable development we need clean and renewable energy sources. Wavepower is a good solution for future energy supply, with many advantages. The Department of Electricity in the Ångström Laboratory at Uppsala University works with the development of a wave power concept where a buoy floating on the sea surface is connected to a generator on the sea floor. The work is performed within the so-called Lysekilproject and the system is tested at a facility in Lysekil on the Swedish west coast. In the existing design, a buoy is connected to the wire that goes from the generator by means of three chains. Due to wave movement wear occurs where the three chains are coupled to the buoy and to each other. There is also a risk of corrosion. The purpose of this thesis is to come up with a new concept of attachment between the buoy and wire to the generator. The objective is to reduce wear, thus reducing the need for maintenance work. The first stage of this work was to generate several concepts of possible design solutions. A concept which is based on four beams placed on top of the buoy and a plate in the middle where the wire is secured by a fastener was selected as the preferred concept. This concept was further developed using the CAD-program SolidWorks. The final structure corresponds to a large extent to the requirement specification which was developed in the beginning of the project. It can withstand a force of 500 kN, which may arise due to the biggest wave during a storm. It has no moving parts, so there will be no wear. Instead of chains a wire is used, which is well protected against corrosion. The proposed design does not need as much maintenance as the existing structure with chains. It is also easy to assemble, provided that the right tool is constructed.

Ångström Laboratory at Uppsala University has been researching and developed a wave energy converter, WEC, since 2006. The WEC is based on a linear generator that is grounded on the seabed, in the generator the translator is linked with a large buoy on the sea surface via a wire. When the buoy follows the wave motion up and down, the translator also follows the same path, which generates energy. Thus using the energy of the waves to extract electricity.  However, for the WEC to operate at an optimal level the wire need to be at a specific length, thus the WEC needs to be compensated against the tide. Therefore, a system for tensioning and unloading the wire connecting the buoy with the translator has been developed. The system is equipped with a battery that needs to be charged, this thesis is a part of the development of a small WEC that can deliver energy for the battery. The task is to develop and construct a smaller WEC which is to be placed on the big buoy to generate energy without affecting the larger WEC´s functionality.  The purpose of the project is to design a CAD model for a small WEC based on a theoretically tested model by Camilla Tumlin. In order to provide a basis for the design of the small WEC a preliminary study of different WEC´s from a number of manufacturers was carried out, as well as an analysis of the wave pattern at the planned location for the WEC.  Concepts for the WEC's main parts were developed and evaluated using Concept Selection Matrices in addition to discussions with the supervisor and clients. Some of the details were developed in collaboration with manufacturers. The thesis resulted in a design proposal for the WEC. CAD files and drawings were given to the client for manufacturing of a prototype.  The design solution meets all product requirements, apart from the weight of the moving parts. However, the requirement for the weight was approved by the client. Further development can investigate whether the weight can be reduced. The next step of the project is to produce a prototype of the WEC, the prototype can then be performance tested in order to assure its functionality.

Detta arbete visar på olika metoder att hantera den el som genereras i vågkraftverket av företaget Waves4Power. Denna rapport är baserad på Waves4Powers punktabsorberande vågkraftverk som är uppbyggt i form av en boj. Det finns flera möjliga strategier över hur generering och uppsamlingsnät kan se ut och därför är det av intresse att presentera olika alternativ och undersöka det mest lämpliga. Olika typer av generatorer samt omriktare presenteras. Vindkraftsparker offshore har flertalet likheter och liknande förutsättningar som vågkraftsparker, därför sammanförs information om vindkraft för att bidra med kunskap för valet av generator och omriktare. Valet av generator och omriktare är en central del för att leveransen av el ska vara pålitlig och för att relevanta beräkningar ska kunna genomföras. Uppsamlingsnätets design baseras på den tänkta vågkraftsparkens avstånd till land. Tre olika avstånd presenteras; kustnära, medellångt och avstånd långt ute till havs. Kustnära avstånd är aktuellt vid ett litet antal bojar och ett avstånd till land på några få kilometer. Om placering av vågkraftsparken sker långt ute till havs, med ett avstånd över ~50 km måste högspänd likström användas och blir relevant först vid ett stort antal bojar (ca 250 st.). En medellång överföring definieras som 20 – 40 km och detta fall är mest relevant för gällande förutsättningar. Uppsamlingsnätets föreslagna design består av maximalt tio bojar med en total maximal effekt på 2 MW sammankopplade till en gemensam transformator. Överföringen undersöks med tre nominella standardiserade överföringsspänningar som är baserade på den effekt som ska överföras; 11, 22 samt 33 kV. Vid 33 kV överföringsspänning, 2 MW producerad aktiv effekt och en överföringslängd på 40 km är spänningsfallet 0,013 p.u, vid 22 kV överföringsspänning är spänningsfallet 0,024 p.u och vid 11 kV överföringsspänning är spänningsfallet 0,073 p.u. Vid samma förutsättningar är de aktiva effektförlusterna vid 33 kV 37 kW, vid 22 kV 72 kW samt vid 11 kV är förlusterna 215 kW. Även olika variationer på överföringseffekter och kablar undersöks och resultat presenteras. För 11 kV överföringsspänning visar sig ha oacceptabla nivåer på spänningsfall för de flesta undersökta förutsättningarna, därför bör 22 eller 33 kV överföringsspänning väljas. Valet av spänningsnivå och kabel baseras till stor del på ekonomiska faktorer, vilket denna rapport inte omfattar. Däremot visas skillnader mellan olika designer relativt varandra och underlättar därmed valet avsevärt.

This report covers a bachelor thesis project to design a concept for a levelling system to a point absorbing wave energy converter that uses a winch with a chain, which has restricted capabilities to bending and thus requires a system which compensates for this. First of all, a literature study was made to see if there were any technologies that could be used, and also a wide search for information about the wave conditions in the Baltic sea were performed to find what requirements would be necessary for the concept to be able to withstand the conditions faced there. Following this, several brainstorming sessions were had to get ideas for different types of constructions that could solve the problem. After multiple ideas had been conceptualized, they were rated in a Pugh matrix with five different criteria which were: 1. mechanical complexity 2. complexity of required motion control 3. complexity of the structure 4. amount of potential critical weak points 5. mass of the system and lastly 6. how symmetrical it could be made. The concept that was deemed most viable out of all them is a cradle that holds the winch-drum and is controlled by a motor to compensate for one angular shift, and this is paired with a mooring system that limits the yawing motion of the entire buoy and thus removes the need for the compensation of that angle. This concept was then modelled in Solid Edge and following this; a stress analysis was made to determine the forces that would act upon the system. These were then used to determine whether the system would live up to the requirements or not with fatigue calculations. Lastly a list of recommended future work is presented. / Denna rapport täcker ett kandidatarbetsprojekt för att utforma ett koncept för ett nivelleringssystem till ett punktabsorberande vågkraftverk som använder en kedjevinsch med begränsad kapacitet till böjning och därmed kräver ett system som kompenserar för detta. Först gjordes en litteraturstudie för att se om det fanns teknik som kunde användas, och även en bred sökning efter information om vågförhållandena i Östersjön gjordes för att hitta vilka krav som skulle vara nödvändiga för att konceptet skulle kunna motstå dessa förhållanden. Efter detta hölls flera brainstormingssessioner för att få idéer för olika typer av konstruktioner som kunde lösa problemet. Efter att flera idéer hade konceptualiserats, bedömdes de i en Pugh-matris med fem olika kriterier som var: 1. mekanisk komplexitet 2. komplexitet för krävd rörelsekontroll 3. Strukturellkomplexitet 4. Antalet potentiella svaga punkter 5. Massan på systemet och slutligen 6. Hur symmetriskt systemet kunde göras. Det koncept som bedömdes vara mest genomförbart av dem alla var en vagga som håller vinschtrumman och styrs av en motor för att kompensera för en vinkelförskjutning, och detta är kombinerat med ett förtöjningssystem som begränsar girrörelsen för hela bojen och tar således bort behovet av kompensation av den vinkeln. Detta koncept modellerades sedan med Solid Edge och efter detta gjordes en kraftanalys för att bestämma krafterna som skulle agera på systemet. Dessa användes sedan för att bestämma om systemet skulle uppfylla kraven eller inte med utmattningsberäkningar. Till sist presenteras en lista med framtida arbete som rekommenderar.