The district heating system of Gävle will within a few years likely undergo changing routines in production and a rising demand for heat, which will increase the need for flexibility and availability in the production units. It is therefore relevant to study the economic potential of installing a thermal storage at the largest production unit in the system; Bomhus Energi. For storing heat over short time spans in district heating networks it is common to use heat accumulators. A model of the district heating system was created within an existing model structure. The system was simulated in scenarios where electricity price, electricity certificate price and heat demand were varied. For each scenario four different sizes of heat storages were tested. The reduction in production cost was used to calculate the payback time for each accumulator. None of the accumulators received a payback time shorter than the economic lifespan of 20 years. The second largest storage (4000 m3) received the shortest payback times, the best result being 23 years in the scenario of increased heat demand. The results for the largest storage (20000 m3) indicates on a large potential under certain circumstances. The study concludes that a heat accumulator would not be profitable under the investigated circumstances. However, it indicates that there are cases where a heat storage of the right size could be a good investment. For further study it is recommended to investigate the case of greater heat demand and accumulators with a volume between 4000 - 20000 m3.

Detta examensarbetet har utförts på LKAB Wassara, ett dotterbolag till LKAB. Företaget arbetar med att utveckla, tillverka och marknadsföra system för vattenhydraulisk bergborrning. Specifikt så faller Wassaras borrsystem under kategorin slående bergborrning och DTH(Down the hole). DTH innebär att slagverket, som även kallas hammaren placeras längst fram och leder på så vis borrsträngen in i borrhålet. I vissa fall kan även tekniken refereras till som ITH(In The Hole) eftersom borrningen inte nödvändigtvis måste utföras neråt. Wassara-hammarens flödesbehov varierar mycket under en slagcykel och på grund av detta uppstår tryckpulsationer i systemet. Det är sedan tidigare känt att tryckpulsationerna skapar vibrationer i borrsystemet men ytterligare följdeffekter är okända. En utredning angående hur en minskning av tryckpulsationerna i systemet skulle kunna påverka t.ex. borrsjunkshastighet och verkningsgrad har länge varit aktuell att utföra och det är det grundläggande syftet med detta examensarbete. För att kunna utföra en utredning angående hur en minskning av tryckpulsationerna skulle kunna påverka systemet måste först ett fungerande koncept för minskning av tryckpulsationerna tas fram. Några år innan detta examensarbete påbörjades har en ackumulatorprototyp tillverkats och tester av den ska utföras för att se om den kan minska tryckpulsationerna. Under dessa tester så ska även hammarens prestanda mätas. I samband med de praktiska tester som kommer att utföras så finns det även en önskan att mer grundläggande förstå hur tryckpulsationerna uppstår och hur de påverkar systemet varav en teori för hur ackumulatorn kommer att påverka systemet även kommer att härledas under examensarbetet. Både teorin och de praktiska testerna visar på att tryckpulsationerna minskar i systemet om en ackumulator monteras direkt bakom hammaren i borrsträngen. Ingen större förändring för varken verkningsgrad eller borrsjunkshastighet kunde mätas under de praktiska testerna och teorin som tagits fram visar på att det blir en väldigt liten skillnad i dessa storheter.

Idag ser vi mer och mer problem med den miljöovänliga elproduktionen som sker runt om i världen, som skapar en högre jordtemperatur och bidrar till försämrade ekosystem för både djur och människor. Vi ser också problem för människor som bor i avlägsna platser som tillexempel flyktingläger. Därför, behövs en mobil och miljövänlig elproduktionsenhet för att kunna motverka den kommande förödande effekten av den globala uppvärmningen. Samt för att kunna förbättra livskvalitén för de människor som inte har möjligheten till elektricitet. Målet med denna rapport är att dimensionera elsystemet till en mobilsolcellspark som har möjligheten till att producera 25 kW, samt att kunna lagra den producerade energin till batterier. Rapporten kommer dessutom klargöra vilka komponenter som ingår i en solelproduktionsanläggning och hur de kan användas. Det viktigaste vid dimensioneringen kommer också att klargöras. Komponenterna som denna rapport inkluderar är: solpaneler, batteriladdningsregulator, växelriktare och batterier. Detta arbete var utfört tillsammans med Glava Energy Center.

The research looks at the advantages and disadvantages of a hydraulic auxiliary drive (HAD) system which is installed on a 25 meter long timber transport vehicle. The purpose is to investigate the performance with regard to energy, economy and environment of the system due to the added components, the hydraulic accumulators. The auxiliary system that is used on the vehicle is simply a hydrostatic transmission system. Ideally, the fuel consumption and cost can be reduced by using accumulators. To verify this hypothesis, model-based simulations were performed in a software environment and the result was analyzed for a linear and repeatedly accelerating and decelerating driving cycle. Additionally, comparisons were made between the HAD system with and without the assistance of accumulators. From the simulation results, the system assisted by accumulators consumes approximately 14% less fuel than the other. And it produces 15% more tractive effort when the vehicle is accelerating. The paper also includes the determination of the size of accumulators, both theoretically and with simulations. By comparison, there is a small difference between the results from the theoretical calculation and the simulations, which might be caused by a neglecting the volumetric losses in the simulation process. Ideally, an accumulator with a size of 57 L was found to be the most efficient size for the studied driving cycle. Beyond that speed, the efficiency will decrease to some extent. Physical tests are not presented in this paper, but they will be done in the future. / Den presenterade forskningen studerade fördelar och nackdelar med ett hydraulisk hjälpsystem för fordonsdrift (HAD) för en 25 meter lång timmerlastbil. Syftet var att undersöka hur drivlinans prestanda med avseende på energy, ekonomi och miljöpåverkan, påverkas av de adderade komponenterna, de hydrauliska ackumulatorerna. Hjälpsystemet är helt enkelt ett hydrostatiskt transmissionssystem. Idealt, kan bränsleförbrukning och kostnad reduceras genom att använda ackumulatorer i systemet. För att verifiera denna hypotes, har modell-baserade simuleringar utförts och resultaten har analyserats för konstantfartskörning och en körcykel med upprepade accelerationer och inbromsningar. Dessutom, har ett HAD-system med och utan ackumulator jämförts. Simuleringsresultaten visar att ett system med ackumulatorer förbrukar ca 14% mindre bränsle än ett system utan ackumulatorer. Ett ackumulatorstött system ger också 15% högre framdrivningseffekt vid accelereration. I avhandlingen dimensionera också storleken på ackumulatorerna, både teoretiskt och med simuleringar. Det finns en liten skillnad mellan resultaten från den teoretiska beräkningen och simuleringarna, som kan bero på att volymetriska förlusterna inte har tagits med i simuleringarna. En ackumulator med en storlek på 57 L visar sig ha den mest effektiva storleken för den studerade körcykeln. Vid högre körhastigheter, kommer verkningsgraden att minska till viss del. Inga fysiska tester har gjorts, men de kommer att utföras i framtiden.

Målet med detta arbete var att ta fram ett nytt trådmagasin till Sund Birstas α-kompaktor som är bättre ur ett säkerhets- samt ekonomiskt perspektiv. En kompaktor är en bindmaskin som komprimerar och binder samman valstrådrullar för att förhindra trassel samt underlätta förvararing och fraktning. Trådmagasinets huvudsakliga uppgift är att hålla kompaktorns bindtråd konstant sträckt för att förhindra att trassel uppstår bakom kompaktorn. Under arbetets konceptgenereringsfas togs delkoncept fram för ackumulering av tråd, lyftmekanismer samt förflyttningsmekanisker. Därefter togs 12 helhetskoncept fram som utvärderades först vid ett seminarium med Sund Birsta för att få värdefulla insikter kring koncepten. Därefter utvärderades koncepten med en Pughs-matris där koncepten jämfördes utifrån kriterier från Sund Birsta samt krav från kravspecifikationen. Det koncept som valdes ut från utvärderingen är en konstruktion som tillåter att användaren trär tråden igenom magasinet från golvnivå samt bidrar till en sänkning med 33% på kraften kompaktorns matarverk matar tråden med. En elmotor hjälper till att hålla tråden sträckt samt ladda magasinet genom att lyfta upp två rörliga brythjul. Det slutgiltiga konceptet utvecklades ytterligare för att kunna möjliggöra att allt arbete ska ske från golvnivå och därmed öka säkerheten. En CAD-modell togs slutligen fram för att illustrera konceptets utformning och funktion. / The goal of this project was to develop a new wire magazine for Sund Birsta´s α-compactor that is better from a safety and economical perspective. A coil compactor is a binding machine that compresses and binds together rod wire coils to prevent tangling and facilitate storage and transportation. The wire magazines main task is to keep the compactor’s binding wire constantly tense to prevent tangling from occuring behind the compactor. During the projects concept generation phase, subconcepts for lifting mechanisms, accumulation of wire and movement mechanisms was sketched. Thereafter 12 overall concepts was developed which was evaluated first at a seminar with Sund Birsta to gain valueble knowledge regarding the concepts. The concepts was thereafter evaluated with a Pughs-matrix where the concepts was compared with each other regarding to how well they met the demands set by Sund Birsta and from the requirements specification. The concept which was chosen from the evaluation is a construction which lets the user pull the wire through the magazine from ground level, and it lowers the force required for the compactor´s feeding unit with 33%. A electric motor helps keeping the wire tense and load the magazine by lifting up two movable wire wheels.

Vid strömavbrott på fartyg krävs enligt SOLAS regelverk att en nödkraftkälla startar automatiskt. Världshandelsflottan använder sig idag till största delen av generatorer drivna av en fossildriven förbränningsmotor för detta. Här undersöktes möjligheten att istället använda sig av en UPS. Studien har fokuserat på frågan om det är möjligt enligt gällande regelverk, om det finns produkter på marknaden som uppfyller regelkraven samt hur kostnaderna för de två alternativen skiljer sig vad gäller inköp och underhåll i 25 år. Resultatet för kostnaderna redovisades i en livscykelkostnadskalkyl. Sett till regelverk ifrån Transportstyrelsens författningssamling samt klassificeringssällskapet DNV-GL är det tillåtet att använda ackumulatorer eller generatorer.    För att ha möjlighet att undersöka frågeställningen genom kostnadsförslag, sammanställdes en teoretisk fartygsmodell med svensk flagg. De företag som kontaktades var svenska tillverkare. Resultatet av den LCC som gjordes visade att det idag är billigare att investera i en konventionell nödgenerator. / The SOLAS regulations for merchant vessels states that in the event of loss of power, a backup power supply will start automatically. This paper investigated the possibility to replace the widely-used generator driven by a fossil-fuel powered internal combustion engine, with a UPS. Focus of the investigation included regulations concerning the use of accumulators onboard, market product range fulfilling the legal requirements and price difference based on purchase price and maintenance costs for 25 years. The cost results where compared as a Life Cycle Cost calculation. Regulations by the Swedish transport agency and the Classification DNV-GL allow the use of emergency power from accumulators or generator.   For the possibility to investigate through cost estimations, a theoretical model of a merchant vessel with Swedish flag, was set up. All companies contacted were Swedish manufacturer. The results in the LCC show the situation of today and lets us know that the most cost efficient investment is the conventional emergency generator.

I denna rapport utreds hur systemdesignen av lågspänningsfördelningen för järnvägen kan kostnadseffektiviseras. I dagsläget har det utarbetats en norm kring systemdesignen som tenderar att efterbildas från år till år vilket har medfört brist på innovation inom området. Syftet med arbetet var att designa två typstationer med signalställverken M11 respektive M95, där placering samt nominell storlek av UPS:er skulle fastställas för att tillhandahålla en kostnadseffektiv lösning. Dessutom skulle kablage dimensioneras för typstationerna samt se över möjligheten att ersätta UPS:er med likriktarsystem. Stationerna baserades på två redan existerande driftplatser, Fagersta C (M11) och Skänninge (M95). Slutligen skulle olika energilagringsalternativ för UPS-system jämföras för att tillhandahålla det lämpligaste alternativet. Genom simuleringar och beräkningar i bland annat datorprogrammet El-Vis har lågspänningsfördelningen dimensionerats för typstationerna. Arbetet visar på att ett distribuerat UPS-system är att föredra ur ett ekonomiskt perspektiv gentemot ett centraliserat UPS-system. Vidare har det konstaterats att likriktarsystemet Rectiverter kan ersätta UPS:er samt att ackumulatorer är det mest passande energilagringsalternativet. / This report identifies how the system design of low voltage power distribution of the railway can be more cost effective. In the current situation there is a norm on the system design that tends to be replicated each year. This has brought a lack of innovation in the field. The purpose of the thesis was to come up with two model stations with the interlocking system M11 respectively M95, where the positioning and nominal size of the UPS:s would be determined to provide a cost effective solution. Furthermore, the cable dimensioning of the model stations was computed as well as the possibility of replacing UPS-systems with rectifier-systems. The model stations were based on two already existing operating sites, Fagersta C (M11) and Skänninge (M95). Lastly, different energy storage alternatives for UPS-systems were compared to acquire the most appropriate choice. Through simulations and calculations in, inter alia, the computer program El-Vis, the low voltage power distribution was dimensioned for the model stations. The thesis shows that a distributed UPS-system is preferred in an economical point of view compared to a centralized UPS-system. Furthermore, the thesis establishes that the rectifier system Rectiverter can replace UPS:s. It also states that accumulators are the most suitable alternative for energy storage.

Fjärrvärme i dagens Sverige är ett väletablerat sätt att leverera värme för både industriell och privat användning. Med nästa generations fjärrvärmesystem vid horisonten kan förändringar av existerande fjärrvärmenät komma att bli vanligt förekommande. Trots att det inte är fullt aktuellt med den typen av renoveringar ännu så måste fjärrvärmenät ibland byggas ut för att hantera nya situationer som kan uppstå. För att få en god uppskattning om vad de nya situationerna kommer kräva, och potentiellt kosta, så är simuleringsmodeller ett användbart verktyg. Den här studien har granskat en kommande ökning av effektbehovet och en konsekvent ökning av den producerade värmen angående fjärrvärmesystemet lokaliserat i Malå. Granskningen genomfördes via etablering av en simuleringsmodell som baserats på metoder från tillgänglig litteratur. Empiriska värden användes både som indata till modellen och för feluppskattning. Två hypotetiska scenarier undersöktes där effektbehovet hos en industrikund antas dubbleras, ett som systemet ser ut idag och det andra med ett termiskt energilager i form av en ackumulatortank inkluderat. Simuleringssvaren gav en uppskattning av hur mycket effekt en ny produktionsenhet behöver kunna producera för att nå ett eftersökt mål. Dessa visade på att en ny produktionsenhet med en effekt av minst 10.50 MW är nödvändigt. Vidare så indikerade resultaten att installation av ett sådant energilager med den valda styrningen inte reducerar effektmagnituden hos en ny produktionsenhet. De visade dock på att införande av energilagret kan medföra en reduktion i antalet effektsvängningar som förekommer i systemet. Beroende på övrig konfiguration så minskades förekomsten av antalet effektsvängningar mellan 0.2 till 25.5 procent med ett energilager av den minsta undersökta volymen infört. / District heating in Sweden is a well established way of delivering heat for both industrial and private applications. With the next generation of district heating on the doorstep, changes of existing district heating networks may become a regular occurrence. Despite the fact that these kinds of reconstructions are not quite applicable yet, refurbishments of existing district heating networks are still sometimes necessary in order to deal with new prerequisites that may appear. In order to achieve a good estimation of what these new prerequisites will require and possibly cost, the usage of tools such as models for simulation are valuable. This study has evaluated a future increase of power demand and the subsequent expansion of the produced heat concerning the district heating network located in the city of Malå. The evaluation was carried forth by establishment of a simulation model which was based on present literature. Empirical data was used both as input and for error estimation. Two hypothetical scenarios were examined in which the power demand of an industrial customer is assumed to be doubled. The first represented the system as it is defined presently, while the other introduced a tank thermal energy storage to the system. The results of the simulation yielded an estimate of how much heat a new plant needs to produce in order to attain a set goal. These suggested that the necessary heat production in the new plant needs to be at least 10.50 MW. Furthermore, the results indicated that the inclusion of a thermal energy storage of this kind and with the defined priorities will not reduce the required size of a new production plant. However, they did indicate that the defined thermal energy storage may contribute to a reduction in the number of power fluctuations occurring in the system. Depending on other configurations, the frequency of the power fluctuations were reduced between 0.2 to 25.5 percent with the inlcusion of the smallest examined thermal energy storage.