Ovan polcirkeln har klimatet en annan cykel än på sydligare breddgrader. Somrarna är korta, mycket ljusa och fyllda av mänsklig aktivitet. Vintrarna är långa och präglas av mörker. Säsongernas skiftningar är starka och fulla av kontraster. Här återfinns också det norra polarområdets alldeles speciella attribut: norrsken, midnattssol och polarnatt. Det är detta som skapar en stark dragning till norr; de drastiska årstidsväxlingarna, naturfenomenen, en gemensam kulturell referens. Det nordliga livet präglar invånarna både socialt och kulturellt. Därför är det märkligt att den samtida bostaden, på många sätt centrum i vår tillvaro, inte präglas mer av förutsättningarna. Som att det bostadshus som ritas i Stockholm skulle kunna fungera precis lika bra i Kiruna, över 120 mil norrut? Det är trots allt så arkitekturen behandlas idag. I en värld av höga krav på effektivitet och ekonomisk försvarbarhet är det viktigt att inte glömma människans välmående i de miljöer vi skapar. Det är i byggnaden, trädgården och vägen som leder dit som människan finner sitt hem. Detta är ett projekt om nordligt belägna bostäder och om de förutsättningar och möjligheter en sådan plats ger. Jag har valt den svenska gruvstaden Kiruna som plats för mitt projekt och har skapat ett kluster av byggnader att leva i och omkring. Husens relation till varandra, mellanrummen, är en lika viktig del som insidan.

Denna kandidatuppsats syftar till att genom en litteraturstudie redogöra för problematiken med isbildning på vindkraftverkens rotorblad samt redogöra för vilka metoder som finns dels för att förhindra isbildning och dels för att avhjälpa befintlig isbildning på vindkraftverkens rotorblad. Slutligen görs en jämförelse där ekonomiska, tekniska och praktiska aspekter diskuteras och analyseras för att avgöra vad som är mest fördelaktigt; att förebygga eller att avhjälpa isbildning på vindkraftverkens rotorblad. Litteraturstudien visar att de största problemen med isbildning på vindkraftverkens rotorblad är produktionsförluster, ökade ljudnivåer, minskad livslängd på komponenter samt säkerhetsrisker. De metoder som litteraturen nämner för avisning är elektriska värmesystem, värmekanaler, tryckluft, svartmålade rotorblad, kemikalier, flexibla rotorblad, aktiv pitchning, avisning med hjälp av helikopter, elektromagnetiskt inducerade vibrationer och ultraljud. Gällande metoder för att förebygga isbildning anger litteraturstudien elektriska värmesystem, varmluftskanaler, luftskikt, ytbeläggning, kemikalier och mikrovågor. Av dessa är alltså elektriska värmesystem, varmluftskanaler samt kemikalier att ses som både metoder för avisning och som förebyggande mot isbildning. Vad som ur ett ekonomiskt, tekniskt och praktiskt perspektiv är mest fördelaktigt; att förebygga eller avhjälpa isbildning är inte möjlig att svara på ur ett generellt perspektiv. Enligt litteraturstudien är detta beroende av ett flertal parametrar på den aktuella platsen för vindkraftverken. Däribland hur många dagar med nedisning som platsen uppskattas ha per år, vilken svårighetsgrad nedisningen förväntas ha samt vilka vindresurserna på platsen är.

ABSTRACT Dollar spot is a fungal disease that affects grass, and is caused by the fungus Sclerotinia homoeocarpa. It was discovered for the first time in Scandinavia in 2013. Dollar spot is a very serious disease of grass in the United States and a lot of money is spent to control the fungus. In the present study, dollar spot development in potted turfgrass, caused by four geographically distinct, Scandinavian isolates of S. homoeocarpa, was investigated at three different temperatures; 6 °C, 15 °C and 21 °C. The objective was to identify the lowest temperature of development of disease, and to establish possible differences among the isolates with regard to disease development. The isolates used originated from Denmark, Norway and Sweden. The grass samples that were inoculated with S. homoeocarpa came from two golf courses in Sweden, located in Uppsala and in Gävle, respectively. Turf grass was dug out and placed in pots, and subsequently inoculated with fungal hyphae from cultures of S. homoeocarpa. These pots were individually covered with plastic bags and placed in different climate chambers at set temperatures. At three time points (day 7, 14 and 21), the ratio of area infected grass to total grass-covered area was estimated. After all the results had been analysed, it was concluded that dollar spot had the most severe disease development at 6 °C. Differences in disease development of dollar spot were also observed among the four isolates at different temperatures. There was a link between geographical origin of an isolate and its optimum temperature for disease development, which may suggest that the isolates can have adapted to the environment in which they have established themselves. S. homoeocarpa is apparently able to proliferate at low temperatures. The present study demonstrates it should be able to infect grass and establish in turf grass even in a colder climate, and thus it is very likely that dollar spot has gained a foothold in Scandinavia, and that it is here to stay. With climate change taking place, i.e. increasing temperatures and precipitation, which in turn results in elevated humidity, the disease will be able to establish and spread yet more, because the fungus thrives in humid conditions. If the climate zones will continue to move northward in the Nordic countries, it will increase the potential for continued establishment and spread of dollar spot. / SAMMANFATTNING Dollar spot är en svampsjukdom som drabbar gräs och som orsakas av svampen Sclerotinia homoeocarpa. Under 2013 upptäcktes dollar spot för första gången i Norden. Dollar spot är en mycket allvarlig grässjukdom i USA och man spenderar massor med pengar för att bekämpa svampen. I denna uppsats har sjukdomsutvecklingen av dollar spot, från fyra geografiskt skilda isolat, undersökts vid olika temperaturer; 6 °C, 15 °C och 21°C. Detta för att hitta den lägsta tillväxttemperaturen hos svampen som orsakar sjukdomen och även för att upptäcka eventuell skillnad mellan de olika isolatens sjukdomsutveckling i gräs. Isolaten som använts i experimenten kom ifrån Danmark, Norge och Sverige. Gräsproverna som svampen S. homoeocarpa odlades på kom ifrån två golfbanor, från Uppsala respektive Gävle. Krukor med gräs inokulerades med S. homoeocarpa och dessa krukor placerades i klimatskåp som höll olika temperatur. Vid tre tidpunkter (dag 7, 14 och 21) lästes den infekterade gräsarean av. Efter att alla resultat hade sammanställts visade det sig att dollar spot hade den snabbaste och mest aggressiva sjukdomsutvecklingen vid 6 °C. Det fanns även skillnader i sjukdomsutveckling av dollar spot mellan de fyra isolaten vid olika temperaturer. Det fanns en viss koppling mellan geografisk härkomst och optimumtemperatur för sjukdomsutveckling hos isolaten, vilket kan tyda på att de kan ha anpassat sig till den omgivning som de etablerat sig i. Med de låga tillväxttemperaturer som svampen S. homoeocarpa klarar för infektion och etablering i grönytor är det mycket troligt att sjukdomen dollar spot fått fäste i Norden, och kommit för att stanna. Med de klimatförändringar som sker, dvs. ökade temperaturer och ökad nederbörd, som i sin tur medför förhöjd luftfuktighet, kommer sjukdomen att kunna breda ut sig ännu mer, eftersom svampen trivs vid hög luftfuktighet. Flyttas klimatzonerna högre upp i Norden kommer det att bidra till att utbredningen av dollar spot ökar.

The favorable wind recourses in many cold climate regions make them interesting for development of wind farms. However, with the cold climate come drawbacks due to icing. Production losses, fatigue loadings, ice throws and increased noise are some of the more severe issues that have to be addressed. Thus, wind power in cold climaterequires ice detectors both during the prospecting phase in the site assessment and during production for controlling of the turbines. This study aimed to evaluate six ice detector systems and their ability to detect time periods with ice and ice growth. The usability of the detector data for site assessment or controlling of the turbine was also discussed. The tested detectors were: the T 40 series from HoloOptics (HoloOptics), 0872F1 Ice Detector from Goodrich (Goodrich), LID-3300IP from Labkotec (LID), IceMonitor from SAAB Combitech (IceMonitor) and IGUS BLADcontrol from Rexroth Bosch Group (IGUS). Also a combination of the three anemometers Thies 4.3350.00.0000 from Adolf Thies GmbH & Co.KG (Thies), Vaisala WAA252 from Vaisala Oyj (Vaisala) and NRG Icefree3 from NRG Systems (NRG), used for wind measurements, has been analyzed for ice detection purposes. Data from field tests in Åsele municipality in the northern part of Sweden has been processed in MATLAB. Indications of ice and ice growth have been compared between the detectors to see how often they indicate concurrently. The measurements showed that the IceMonitor and the three anemometers indicated the occurrence of ice at the same time most of the time. The detectors with the ability to detect ice growth (Goodrich, LID, T44 and T41, IceMonitor) had a lot fewer concurrent indications. The correspondence between production loss time periods and the IGUS and T41 ice and ice growth indications were also low. Thus it was concluded that periods with ice were possible to find with a decent precision while ice growth and production loss periods were hard to find with any accuracy. The biggest limitation to the detectors’ functionality was the severe icing events that either hindered the detectors from working properly or broke them completely. None of the detectors were recommended for controlling of the wind turbines. If the reliability of the detectors during the more sever icing events could be increase they could however be used for site assessment to give a rough idea of the icing climate. / De gynnsamma vindar som finns i många regioner med kallt klimat gör dem intressanta för utveckling av vindkraftparker. Men med det kalla klimatet kommer nackdelar på grund av isbildning. Produktionsförluster, utmattningslaster, iskast och ökat buller är några av de mer allvarliga problem som måste åtgärdas. Således kräver vindkraft i kallt klimat isdetektorer både under prospekteringsfasen av området och under produktion, för styrning av turbinerna. Denna studie hade som syfte att utvärdera sex isdetektorsystem och deras förmåga att upptäcka tidsperioder med is och istillväxt. Detektorernas användbarhet vid projektering eller kontroll av vindturbiner diskuterades också. De testade detektorerna var: T 40-serien från HoloOptics (HoloOptics), 0872F1 Ice Detector från Goodrich (Goodrich), LID-3300IP från Labkotec (LID), IceMonitor från SAAB Combitech (IceMonitor) och IGUS BLADcontrol från Rexroth Bosch Group (IGUS). Även en kombination av de tre anemometrarna Thies 4.3350.00.0000 från Adolf Thies GmbH & Co.KG (Thies), Vaisala WAA252 från Vaisala Oyj (Vaisala) och NRG Icefree3 från NRG Systems (NRG), som används för vindmätningar, har analyserats för isdetektionsändamål. Data från fältstudier i Åsele kommun i norra delen av Sverige har behandlats i MATLAB. Indikationer på is och istillväxt har jämförts mellan detektorerna för att se hur ofta de visar samtidigt. Mätningarna visade att IceMonitor och de tre anemometrarna för det mesta indikerade förekomst av is samtidigt. Detektorerna med förmåga att detektera istillväxt (Goodrich, LID, T44 och T41, IceMonitor) hade mycket färre samtidiga indikationer. Överensstämmelsen mellan tidsperioder med produktionsbortfall, is (IGUS) och istillväxt (T41) var också låg. Således drogs slutsatsen att perioder med is var möjligt att hitta med en anständig precision emedan istillväxt och produktionsförlustperioder var svåra att hitta med någon större exakthet. Den största begränsningen av detektorernas funktionalitet var de svåra nedisningseventen som antingen hindrade detektorerna från att fungera ordentligt eller förstörde dem helt. Ingen av detektorerna rekommenderas för styrning av vindkraftverk. Om tillförlitligheten på detektorerna under de svårare nedisningseventen förbättras skulle detektorerna dock kunna användas vid projektering för att ge en ungefärlig uppfattning av isklimatet. / Vindforsk III: V-363 project

Wind turbines are becoming a more common sight and a more important part in the power grid. The benefits are mainly that wind energy is a renewable energy source and a single wind turbine can produce enough electricity to cover several households’ annual electricity need and not producing carbon dioxide as a rest product. Drawbacks are fluctuation in wind speed, which makes it difficult to regulate. The turbines need to be placed far from cities which cause losses in transmission in the national power grid.  In cold areas with long winters there is a risk of high energy losses due to iced blades. If there is ice accretion on the wind turbine blades it can cause a production loss and in extension economical losses by not selling the electricity. Finding those events is of high interest and there are methods to prevent and remove ice. However, there are occasions when there is ice on the blades, but no sensors signal this, and the production loss is a fact. There is a presumed production loss of 5-25 % annually due to icing on wind turbines in Sweden, depending on where the site is located. There is no general method for detecting ice in the industry but there are several methods available developed by different parties.  In this master’s thesis, a software has been developed in cooperation with Siemens Gamesa Renewable Energy to identify production losses on wind turbines due to icing using historical SCADA data. The software filters the raw data to construct a reference curve, to which data during cold weather is compared. It was found that low temperature causes ice losses, and the risk of an ice loss increases as temperature decreases. The annual losses at investigated wind farms were 4-10 % of the expected annual production. / Vindkraftverk blir en allt vanligare syn och en viktigare del i kraftnätet. Fördelarna är framförallt att det är en förnybar energykälla, det blir inga koldioxidutsläpp när vindkraftverken har installerats och ett vindkraftverk kan täcka flera hushålls årliga elbehov. Nackdelar är att vinden inte går att kontrollera och elproduktionen inte är garanterad eller konstant. Vindkraftverk placeras långt ifrån tätorter, vilket leder till förluster under distribution.  I kalla regioner med långa vintrar uppstår en risk för energiförluster på grund av nedisade turbinblad. Om det finns ispåbyggnad på turbinbladen kan det orsaka produktionsförluster och följaktligen en ekonomisk förlust. Det är av stort intresse i att upptäcka dessa och det finns flera metoder för att förbygga is och även avisning. Det antas vara produktionsförluster på 5-25 % årligen på grund av is i Sverige, beroende på vindparkens placering. Det finns ingen generell metod för att upptäcka is inom industrin, men det finns flera metoder utvecklade av olika parter.  I det här examensarbetet har en mjukvara utvecklats i samarbete med Siemens Gamesa Renewable Energy för att upptäcka produktionsförluster hos vindkraftverk orsakade av nedisade turbinblad genom att använda SCADA-data. Mjukvaran filtrerar rådata för att beräkna en referenskurva, mot vilken data för kallt väder kan jämföras. Den visar att det finns korrelation mellan låg temperatur och produktionsförluster samt att risken för produktionsförlust ökar då temperaturen sjunker. De årliga produktionsförlusterna hos de undersökta vindparkerna var 4-10 % av den förväntade årliga produktionen.

Designing winter cities after the conditions of the winter weather entails unique challenges that require urban planning that is adapted to the specific conditions. One challenge is enabling transportation and accessibility despite heavy snowfall and slippery road surfaces. Understanding these challenges that may arise during the planning and designing of winter cities is crucial for achieving sustainable urban development. As the population increases and climate changes become increasingly unpredictable, winter cities must be planned to optimize land use and create comfortable living spaces. This is essential for preserving important values of nature and cultural values, as well as creating livable environments regardless of the climate. The purpose of this study is to compile and map the challenges of designing winter cities and identify strategies and solutions for sustainable urban planning in cold climates. Through a literature review as a method, a thematization of research and studies in the subject area was compiled and conducted. The thematization resulted in three main themes: Urban design and layout, Operations and maintenance, and Transportation and street space. Thus, the results consist of these themes and associated subheading for each theme. The study shows that winter cities must actively consider multiple aspects, including the need for microclimates, efficient snow clearing, prioritization of soft mobility, and innovative alternatives such as winter trails. Weighing different interests against and considering both practical and aesthetic aspects is crucial in the planning process. The study also highlights the importance of managing conflicts between different modes of transportation and the potential role of winter trails in promoting sustainable mobility. The study suggests exploring alternative solutions for winter trails and how snow management can be made more efficient through further research. This way, urban planners can create sustainable and inviting winter cities for both residents and visitors / Utformningen av vinterstäder efter vinterförhållanden medför unika utmaningar som kräver en stadsplanering som är väl anpassad till de specifika förutsättningarna. En utmaning är att möjliggöra transport och tillgänglighet trots stora snömängder och halt underlag. Förståelsen kring utmaningar som kan uppkomma vid planering och utformning av vinterstäder är avgörande för att uppnå en hållbar stadsutveckling. I takt med att befolkningen ökar och klimatförändringar blir alltmer oförutsägbara måste vinterstäder planeras för effektivisering av markanvändning och behaglig livsmiljö. Detta är viktigt för att bevara värdefulla natur-och kulturvärden, men även för att skapa miljöer som går att bo på oavsett klimat. Syftet med denna studie är att sammanställa och kartlägga utmaningarna med att utforma vinterstäder och identifiera möjliga strategier och lösningar för hållbar stadsplanering i kallt klimat. Genom en litteraturöversikt som metod sammanställdes och utfördes en tematisering av forskning och studier inom ämnesområdet. Tematiseringen mynnade ut i tre huvudteman; Urban design och utformning, Drift och underhåll och Transport och gaturum. Således utgörs resultatet av dessa teman samt tillhörande underrubriker för respektive tema. Studien visar att vinterstäder aktivt måste beakta flera aspekter, bland annat behovet av mikroklimat, effektiv snöröjning, prioritering av mjuk mobilitet samt nytänkande alternativ såsom vinterleder. Att väga olika intressen mot varandra och samtidigt beakta både praktiska och estetiska aspekter är avgörande i planeringsprocessen. Studien framhäver också vikten av att hantera konflikter mellan olika transportmedel samt rollen som vinterleder skulle kunna spela för att främja hållbar mobilitet. Studien föreslår att man utforskar alternativa lösningar för vinterleder samt hur snöhanteringen skulle kunna effektiviseras, detta genom vidare forskning. På så sätt kan stadsplanerare skapa hållbara och inbjudande vinterstäder för både boende och besökare.

When ice is accumulated on a wind turbine's rotor blade its aerodynamics are altered, leading to reduced efficiency and sometimes altered pressure oscillations around the blade. These pressure oscillations can be detected as sound. With sound level measurements over a long time, combined with known ice conditions in the same period, the measured sound data can be used to classify the ice conditions. This master's thesis aims to investigate the possibilities of using sound level measurements at 36 frequency bands in the range 6.3–20 000 Hz along with machine learning and wind speed to detect icing on wind turbine blades. Four k-NN models have been trained and evaluated using two different data configurations that each treat two different means of normalization: one uses the raw sound level data in dBA which has been standardized using z-score. The other uses the wind power density Iwind = 0.5ρU3 instead of the reference sound intensity I0 = 10-12 W/m2 in the decibel formula L = 10log10(I/I0) to reduce the influence of wind speed on the data. The sound/wind speed hybrid data was also z-score standardized. Available data was from February 21st to March 3rd in 2023 and March 1st to April 3rd in 2024. In the summer of 2023, the leading edges of the rotor blades on the investigated wind turbine were renovated which might have altered the sound. Therefore, what is denoted as Data configuration A used 2024 data as training data while 2023 data was used solely for testing. Data configuration B on the other hand used data from March 1st to March 17th 2024 for training and data from April 1st to April 3rd 2024 for testing as the rotor blades were identical between those data sets. Wind conditions were also more similar between training and testing data for Data configuration B. The models were optimized using grid search, varying k, distance metrics and feature combinations of the 36 frequency bands, while maximizing the balanced accuracy, BA, of the model using 5-fold cross-validation. For Data configuration A, this resulted in a balanced accuracy in the testing stage at BAtesting = 0.535 using the dBA sound level data, and BAtesting = 0.601 using the data normalized with wind power density. For Data configuration B, balanced accuracy was BAtesting = 0.845 using the dBA sound level data, and BAtesting = 0.773 using the data normalized with wind power density. The main conclusion is that icing can be detected using sound level measurements, wind speed and machine learning although the models in this project generalize poorly partly due to limited data and partly due to how the models were constructed. The models perform better with wind speeds similar to the training data. / När is ackumuleras på vindturbinblad ändras aerodynamiken vilket leder till lägre verkningsgrad och ibland förändrade tryckoscillationer kring bladet. Dessa tryckoscillationer kan detekteras i form av ljud. Med hjälp av ljudmätningar över en längre tid, kombinerat med kända isförhållanden under tidsperioden, kan ljuddatan användas för att klassificera isförhållandena. Målet med detta examensarbete är att undersöka möjligheterna att använda ljudnivåmätningar vid 36 frekvensspann mellan 6,3–20 000 Hz tillsammans med maskininlärning och vindhastighet för att detektera isbildning på vindkraftverk. Fyra modeller baserade på algoritmen k-NN har tränats och utvärderats med två olika datakonfigurationer som vardera behandlar två olika metoder för normalisering: en använder obehandlad ljudnivådata i enheten dBA som har standardiserats med z-poäng. Den andra använder vindenergidensiteten Iwind = 0.5ρU3 istället för referensintensiteten I0 = 10-12 W/m2 i formeln för decibel L = 10log10(I/I0) för att begränsa vindhastighetens inverkan på datan. Ljud-/vindhybriddatan standardiserades också med z-poäng. Den tillgängliga datan var mellan 21 februari och 3 mars 2023 samt 1 mars till 3 april 2024. Sommaren 2023 renoverades bladen på det undersökta vindkraftverket vilket kan ha påverkat ljudet. Därför användes data från 2024 som träningsdata och data från 2023 som testdata i vad som benämns som Data configuration A. Data configuration B använde istället data från 1-17 mars 2024 för träning och data från 1-3 april 2024 för testning eftersom rotorbladen var identiska mellan de datamängderna. Vindförhållandena var också mer lika inom Data configuration B. Modellerna optimerades med grid search genom att variera k, avståndsmått, och vilken kombination av de 36 frekvensspannen som ingår i modellen. Balanserad träffsäkerhet, BA, är resultatet som maximerades genom 5-delad korsvalidering. För Data configuration A resulterade detta under teststadiet i BAtesting = 0,535 med omodifierad ljuddata och BAtesting = 0,601 då vindenergidensiteten användes som ljudets referensnivå. För Data configuration B var den balanserade träffsäkerheten BAtesting = 0,845 med omodifierad ljuddata och BAtesting = 0,773 då vindenergidensiteten användes som ljudets referensnivå. Den främsta slutsatsen är att isbildning kan detekteras med ljudnivåmätningar, vindhastighet och maskininlärning men modellerna som har tagits fram i detta projekt presterar relativt dåligt, delvis på grund av en begränsad datamängd och delvis på grund av hur modellerna har konstruerats. Modellerna presterade bättre för testdata med liknande vindförhållanden.