Anrikningsverket G1A i Boliden analyseras för att undersöka dess möjligheter till en flexiblare elanvändning i syftet att minska effekttoppar och jämna ut last. Detta genom att kartlägga maskiner och utrustningar i olika processavsnitt i verket som använder energi i form av el för att utföra sin uppgift, med slutmålet att presentera vilka möjligheter det finns för att justera energiförbrukningen hos dessa.  Analysverktyget Seeq, vilket är en applikation skapad för processdataanalys, används för att analysera data och dialog med personalen på anrikningsverket för att samla ytterligare information om maskinerna och utrustningen i olika de processavsnitten. Resulterande möjligheter för en flexiblare energianvändning i anrikningsverket är att optimera värmesystemet för att undvika perioder då det både värms upp och kyls av samtidigt, sänka värmen i vissa lokaler tillfälligt för att balansera vid effekttoppar, stänga av eller sänka värmen till mindre områden under kortare tidsperioder eller anpassa värmen efter dygnsrytmen; t.ex. höja värmen under nätter när elen är billigare om man betalar timpris. Eventuellt stoppa tellurverket om bufferttanken där har tillräckligt låg nivå att den kan hantera att varmlakningstanken töms, villkorstyra ångpannan så den inte går då den totala effekten är hög, använda en buffert i sandpumpningen eller att takta in pumparna till dammarna så att de inte går samtidigt. Även att tillfälligt minska varvtalet på kvarnarna i malningen eller inrätta en jämnare reglering av infrakten kan vara möjliga åtgärder.

Region Värmland har satt upp miljömålet att minska sina koldioxidutsläpp och sin energiförbrukning, samtidigt önskas att spara in så mycket pengar som möjligt. Eftersom värme- och kylsystemet på Centralsjukhuset i Karlstad (CSK) står för en stor del av hela regionens energiförbrukning kan det ge god effekt att driftoptimera systemet. Systemet består av fyra bergvärmepumpar, två kylvärmepumpar, frikyla från marklagren, fjärrvärme samt tre kylmaskiner.   Studien syftar till att undersöka hur region Värmland kan komma närmre sina miljömål, minska sina driftskostnader, samt att förstå vilka begränsningar som deras värme- och kylsystem har. Målet var att ta fram driftstrategier utifrån systemets begränsningar för perioden april-september, samt att redovisa hur mycket köpt energi, koldioxidutsläpp samt pengar som kan sparas om systemet körs enligt dessa strategier.   En modell av systemet har byggts i simuleringsprogrammet Simulink och kalibrerats mot mätdata från den studerade perioden. Eftersom ett av målen i studien varit att ta reda på mer om begränsningarna i marklagren har stor vikt lagts på att modellera borrhålen och frikylevärmeväxlaren.   Studiens resultat visar att den begränsande faktorn för frikylan är marklagren och brinevätskans temperatur, det finns därmed inte mycket mer effekt att hämta genom att öka flödet genom värmeväxlaren. Att köra bergvärmepumparna och frikyla samtidigt ger därför bra förutsättningar att få ut mer frikyla och minska frysrisken i borrhålen. Ett alternativ till att köra bergvärme och frikyla samtidigt är att investera i nya kylvärmepumpar som har ett högre COP än de nuvarande, om det är lönsamt beror dock på hur stor investeringskostnaden är.   Båda dessa alternativ har potential att minska driftens koldioxidutsläpp med ca 35 ton och mängden köpt energi med ca 1 GWh, vilket motsvara ca 1,1 % respektive 1,6 % av hela Region Värmlands utsläpp och köpta energi för hela 2021. Dessa två alternativ kommer även minska driftskostnaderna mest (ca 0,3–0,4 Mkr sparat) så länge elpriset inte stiger till ca 2 kr/kWh, då blir det billigast att bara använda fjärrvärme som värmekälla.   Den driftstrategi som rekommenderas är att under hela perioden låta bergvärmepumparna gå maximalt och därmed även få ut maximalt med frikyla, då denna strategi har stor potential att spara driftskostnader och hjälpa Region Värmland att nå sina miljömål utan att behöva investera i nya komponenter. Hur koldioxidutsläpp och energi värderas i miljömålen bör dock utredas inför nya målsättningar, då det kan ge fördel åt att i stället köra fjärrvärme under sommarmånaderna.

This bachelor thesis consists of a field study conducted in the canton of Machacamarca close to La Paz in Bolivia. The global climate change has affected the weather in the area which has caused higher temperatures, irregularity in precipitation and unexpected frost. This has complicated the traditional cultivation methods and affected the harvest yield. One of the more important sources of income in the canton is the local diary that is processing milk from the local farmers. The main purpose of the thesis was to investigate the economic improvements that could be achieved in the canton with the implementation of an irrigation system driven by photovoltaic power, and to evaluate if it would be feasible. The simulation program Decision support system for agrotechnology transfer, DSSAT, has been used to simulate the cultivation and harvest of the two main crops for forage, alfalfa and barley. The required input data has been collected from the canton of Machacamarca and used to simulate the harvest yield for three scenarios, business as usual, ideal irrigation and limited irrigation calculated from the local conditions. A Matlab code based on numbers and parameters collected during the field study is used to create economical simulations from the different harvest results to receive economical results from several steps in the process. The final economical outcomes are compared to each other and to the cost for the chosen pump and irrigation system. Both scenarios considering irrigation show a stabilized and improved harvest yield, but only the third scenario is possible to implement in Machacamarca due to water restrictions in the area. This makes it possible to feed 0.47 more cows per hectare which will improve the farmers and the diary ́s income with 94.57 %. The water use for irrigation is 1.33 litres per square meter which makes the Shurflo 8000 water pump the most suitable option to provide water to the irrigation system powered by a 130 W solar panel and a battery. The investment cost for the system would go up to 6114 BOB equal to 883 USD and the system has a maintenance cost of 200 BOB every second year. This would make it economically feasible for the farmers to buy a system, but it would require investors or funding. With a payment plan the farmers would be able to pay off the investment without any problem. / Detta kandidatexamensarbete utgörs av en fältstudie i samhället Machacamarca utanför La Paz, Bolivia. De globala klimatförändringarna har påverkat vädret i området med högre temperaturer, oregelbunden nederbörd och oväntad frost. Detta har komplicerat det traditionella jordbruket och påverkat skörden. En av de viktigaste inkomstkällorna i samhället är det lokala mejeriet som producerar mejerivaror av mjölken från de lokala bönderna. Huvudsyftet med denna rapport är att undersöka den ekonomiska förbättringen samhället skulle få vid en implementering av ett bevattningssystem drivet av solenergi och ifall det skulle vara genomförbart. Simuleringsprogrammet, Decision support system for agrotechnology transfer, DSSAT, har använts för att simulera jordbruket och skörden för de två grödorna alfalfa och korn som i första hand används till foder. Nödvändiga data har hämtats ifrån Machacamarca och används för att simulera skörden för de tre scenariona, business as usual, ideal bevattning och begränsad bevattning bestämd från de lokala förhållandena. En Matlab kod baserad på nummer och parametrar funna under fältstudien används för att skapa ekonomiska simulationer för de olika skördarna för att få ekonomiska resultat från flera steg i processen. De slutgiltiga ekonomiska resultaten jämförs mot varandra samt mot kostnaderna för det valda pump- och bevattningssystemet. De båda bevattnade scenariona visar på en stabiliserad och förbättrad skörd, men endast det tredje scenariot är genomförbart i Machacamarca på grund av vattenbegränsningar. Detta gör det möjligt att föda upp 0.47 fler kor per hektar vilket förbättrar böndernas och mejeriets inkomst med 94,57 %. Vattenanvändningen när bevattning är nödvändigt är 1.33 liter per kvadratmeter vilket gör att Shurflo 8000 är det lämpligaste alternativet drivet av en 130 W solpanel och ett batteri. Investeringskostnaden för systemet skulle uppgå till 6114 BOB med en underhållskostnad på 200 BOB vartannat år. Detta skulle innebära att det är ekonomiskt möjligt för bönderna att köpa ett sådant system, men det skulle krävas investerare eller någon typ av finansiering. Med en avbetalningsplan så skulle bönderna kunna betala av hela kostnaden utan problem.

The growing demand for our most valuable resources; land, energy, and water, due to population growth and increased living standards, put the security of these resources at risk. The complexity of climate change, with the interdependencies between the aforementioned resources and potential feedback loops, makes the issue even more inextricable. This makes an integrated sectorial approach and sensible resource management crucial for decision making and policy development. To address these issues, a study of the agriculture sector of Ghana has been performed, by using GAEZ outputs in the OSeMOSYS framework. This enables the assessment to be done with multiple regions, in comparison to national data only. The results of this study show that coordination of agricultural practices on a national level, for the different regions, does not only reduce the necessary land use significantly, it also enables a growing demand to be met, and resources to be used more efficiently. It also provides guidance on where financial investments for irrigation and increased input levels are best placed. Finally, the results from this study highlight the importance of intersectoral assessments for policy developing. It should be stated that the integration with a climate, energy and water model, is essential to reach the full potential of this model. / En växande världsbefolkning och en ökad levnadsstandard resulterar i en allt större efterfrågan på våra mest värdefulla resurser nämligen: land, energi och vatten. Vilket i sin tur resulterar i att tillgången till dessa resurser hotas. Komplexiteten associerad med klimatförändringar på grund av sammanlänkningen mellan dessa resurser och de potentiell återkopplings-effekterna, gör det hela än mer svåröverskådligt. Detta betonar vikten av gränsöverskridande tillvägagångssätt och effektiv resurs-hantering, vid utformande av policy. För att adressera detta, har en studie av Ghanas jordbrukssektor utförts, med hjälp av data från GAEZ som sedermera legat till grund för inputs i OSeMOSYS. Detta har i möjliggjort att analysen kunde utföras på fler regioner än bara en nationell nivå. Resultaten av denna studie visar dels att nationell koordinering av jordbrukssektorn, resulterar i både att jordbruksarealen kan reduceras avsevärt, det medför även att landet har möjlighet att tillgodose en växande efterfrågan och effektivisera resursanvändningen. Dessutom ger den underlag för optimala investerings-allokeringar, avseende bevattningssystem och insats. Slutligen understryker resultaten från denna studien betydelsen av beslutsunderlag baserade på gränsöverbryggande studier. För framtida studier, bör denna jordbruksmodell integreras med klimat-, energi och vattenmodell för att nå bästa möjliga resultat.

No description available.

This thesis describes the modifications made to the Cal Poly Thermal Science Laboratory’s steam turbine experiment. While the use of superheating or reheating is commonly used to increase efficiency in a Rankine cycle the methods prove unfeasible in a small scale project. For this reason, a mathematical model and proof of concept design using hydrostatic head generated by elevation and venturi ejection for use by the condenser is developed along with the equations needed to predict the changes to the system. These equations were used to create software to predict efficiency as well as lay down the foundation for future improvements of the system.

Many utility-scale solar farms use horizontal single axis tracking to follow the sun throughout the day and produce more energy. Solar farms on skewed topography produce complex shading patterns that require precise modeling techniques to determine the energy output. To accomplish this, MATLAB was used in conjunction with NREL weather predictions to predict shading shapes and energy outputs. The MATLAB models effectively predicted the sun’s position in the sky, panel tilt angle throughout the day, irradiance, cell temperature, and shading size. The Cal Poly Gold Tree Solar Farm was used to validate these models for various lengths of time. First, the models predicted the shading and power output for a single point in time. Four points of time measurements were taken; resulting in 6 to 32 percent difference in shade height, 5 to 60 percent difference for shade length, and 29 to 59 percent difference for power output. This shows the difficulty of predicting a point in time and suggests the sensitivity of numerous variables like solar position, torque tube position, panel tilt, and time itself. When predicting the power over an entire day, the power output curves for a single inverter matched almost exactly except for in the middle of the day due to possible inaccurate cell temperature modeling or the lack of considering degradation and soiling. Since the backtracking region of the power curve is modeled accurately, the optimization routine could be used to reduce interrow shading and maximize the energy output for a single zone of the solar field. By assuming every day is sunny, the optimization routine adjusted the onset of backtracking to improve the energy output by 117,695 kilowatt hours for the year or 8.14 percent compared to the nominal settings. The actual solar farm will likely never see this increase in energy due to cloudy days but should improve by a similar percentage. Further optimization of other zones can be analyzed to optimize the entire solar field.

A detailed study of the fatigue life of wooden wind turbine blades for a new 10 kilowatt system was undertaken. A numerical model of the blades was created using the technical software package MATLAB in order to estimate the maximum stress occurring within the blade in response to changes in wind velocities based on a wind profile approximating the location where these turbines are expected to operate. The material properties of the wooden laminate were measured using an Instron tensile test machine and were found to be in line with published values. In parallel with this effort, a three dimensional part scanner was utilized to compare the as-built blade to the theoretical profile and large differences between these two profiles were observed. These studies were then used to guide the creation of a full scale fatigue test which subjected two blades to accelerated fatigue loads in order to monitor the damage accumulation within each blade. It was ultimately determined that this new blade design has a fatigue life greater than 20 years.

Structural engineering has progressed from design for life safety limit states to performance based engineering, in which energy dissipation systems in structural frameworks assume prime importance. A visco-hyperelastic device is a completely new type of passive energy dissipation system that not only combines the energy dissipation properties of velocity and displacement dependent devices but also provides additional stability to the structure precluding overall collapse. The device consists of a viscoelastic material placed between two steel rings. The energy dissipation in the device is due to a combination of viscoelastic dissipation from rubber and plastic dissipation due to inelastic behavior of the steel elements. The device performs well under various levels of excitation, providing an excellent means of energy dissipation. The device properties are fully controlled through modifiable parameters. An initial study was conducted on motorcycle tires to evaluate the hyperelastic behavior and energy dissipation potential of circular rubber elements, which was preceded by preliminary finite element modeling. The rubber tires provided considerable energy dissipation while displaying a nonlinear stiffening behavior. The proposed device was then developed to provide additional stiffness that was found lacking in rubber tires. Detailed finite element analyses were conducted on the proposed device using the finite element software package ABAQUS, including parametric studies to determine the effect of the various parameters of device performance. This was followed by a nonlinear dynamic response history analysis of a single-story steel frame with and without the device to study the effects of the device in controlling structural response to ground excitations. Static analyses were also done to verify the stabilizing effects of the proposed device. Results from these analyses revealed considerable energy dissipation from the device due to both viscoelastic as well as plastic energy dissipation. Detailed experimental analyses on the proposed device, finite element analyses of the device on multistory structures have been put forth as the areas of future research. It may also be worthwhile to conduct further research, as suggested, in order to evaluate the use of scrap tires which is potentially a very valuable structural engineering material. / Master of Science

The purpose of the project was to carry out a study of a potential solar cell facility at Västergårdsgymnasiet. Previous studies have established that there is the greatest potential for electricity production during the summer period, which coincides with the load at its lowest. The aim of the project was therefore to investigate a solar cell plant with energy storage and how the surplus of the electricity produced can be stored.The modeling was performed with an installed capacity of 1231 kW solar panels and evaluated with the software Homer Pro, which is designed to simulate and optimize local energy systems. The execution of the project was divided into four main steps, the first being to check the solar-power plant's potential by calculating the theoretical electricity production against the property load. From this, the theoretical surplus could also be calculated, which is the cornerstone of the other main elements. The simulation resulted in the annual electricity production level being approximately 1.2 GWh and the theoretical surplus was estimated to be 0.5 GWh. The surplus in the system is sold to the electricity grid with a financial compensation based on Nordpool's spot prices. The financial result showed that it was not profitable with the conditions that the facility has and sensitivity analysis depending on the spot price was performed. The remaining three main steps are based on different types of energy storage methods, these are storage with lithium-ion batteries, flow batteries and hydrogen storage. The purpose of these energy storage methods was to reduce the proportion of electricity sold to increase the economic profitability and contribute to a higher degree of self-sufficiency.The systems with battery storage resulted in an increased degree of self-sufficiency but did not contribute to any increased economic profitability. The last storage method that was investigated was hydrogen storage, this was done with three different applications. The first application was based on the surplus of the produced solar energy being used to produce hydrogen. The produced hydrogen gas was then stored until the system has a shortage of energy and was then supplied to the fuel cell that produces both electricity and heat that were used in the property. The study showed that the method would not contribute to any economic profitability. The second application that was investigated was of the same basic structure as before but has been supplemented with a flow battery. The simulation of the system showed an increased degree of self-sufficiency but with a higher cost. The last method of application that was investigated was that the surplus energy is used to produce hydrogen, which was then used for an internal vehicle fleet or alternatively sold. The application gave promising results with the possibility of financial profitability.