This study investigated the relationship between Sweden’s CO2e (Carbon Dioxide Equivalent) emissions and key macroeconomic factors, for the period 2008Q1- 2022Q3. The aim was to enhance the understanding of the link between macroeconomic factors and greenhouse gas emissions in a post-industrial economy, using multiple regression analysis. The study identified several significant macroeconomic factors affecting CO2e emissions and examined the extent to which these variables explain the fluctuations in Sweden’s emissions. Additionally, the study assessed the validity of the Environmental Kuznets Curve and Porter Hypothesis within Sweden’s environmental context. In the study, two multiple regression models were developed. Model 1 had an R^2 of 0.90, using the macroeconomic variables Industry Fuel Consumption, Population, Net Export, and Oil Prices. However, since the first model displayed moderate autocorrelation, a second model was also built by introducing a lagged dependent variable which yielded an R^2 of 0.92. / Denna studie undersökte förhållandet mellan Sveriges CO2e (koldioxidekvivalent) utsläpp och centrala makroekonomiska faktorer för perioden 2008K1-2022K3. Syftet var att öka förståelsen för sambandet mellan makroekonomiska faktorer och växthusgasutsläpp i en postindustriell ekonomi, med användning av multipel regressionsanalys. Studien identifierade flera betydande makroekonomiska faktorer som påverkar CO2e-utsläpp och undersökte i vilken utsträckning dessa variabler förklarar fluktuationerna i Sveriges utsläpp. Dessutom utvärderade studien giltigheten av Miljökuznetskurvan och Porters hypotes inom ramen för Sveriges miljökontext. I studien skapades två multipel regressionsmodeller. Modell 1 hade ett R^2 på 0,90, med de makroekonomiska variablerna Industriell Bränsleförbrukning, Befolkning, Nettoexport och Oljepriser. Eftersom den första modellen visade måttlig autokorrelation byggdes dock även en andra modell genom att införa en fördröjd beroende variabel, vilket resulterade i ett R^2 på 0,92.

Projektet behandlar utvecklingen av ett handledsskydd anpassat för snowboardåkare. Den primäramålsättningen är att med hjälp av optimerad design för komfort och användarvänlighet kunnaerbjuda ett högkvalitativt och funktionellt skydd. Det senare uppnås med hjälp av material som medhänsyn till skadebilden hos utövarna här anses vara den bästa lösningen. Val av material gjordes efteren ingående litteraturstudie över handledsskyddets funktion och mekanismerna bakomhandledsskador. Studien, i kombination med en rad andra metoder för informationsinhämtning, lågäven till grund för designprocessen och den slutgiltiga produkten.Lösningar på befintliga problem hos existerande handledsskydd har applicerats på slutprodukten.Användarvänlighet och passform har tillgodosetts genom att frångå det traditionella systemet medkardborrelås, till produktanpassning av ett etablerat snörsystem. En ökad bekvämlighet tillgodosesgenom hela skyddets form, men även med utvalda material, då dessa tillåter luftgenomströmninggenom skyddet.Inom ramen för projektet besvaras också frågeställningar rörande varför så få utövare använderhandledsskydd, och vad som kan göras för att locka till användning. Handledsskydd är idagimpopulära hos utövarna, trots att frakturer på handled är den vanligaste skadan förknippad medsnowboard. Genom utveckling av bättre skydd kan skadestatistiken kraftigt förbättras. / The project aims to develop customized wrist guards for snowboarders. By using optimized design for comfort and ease of use, the primary aim is to offer the customer a functional and high-quality protection. This is achieved by using materials that, considering the injury status of the practitioners, herein are considered to best meet the demands of such a protection. The choice of materials was made after a comprehensive literature-based study on wrist guard function and mechanisms responsible for wrist injuries. This study, along with other collected data, has formed the basis for the design process and the final product. Solutions to current problems with existing wrist guards have been applied to the final product. Requirements on ease of use and accuracy of fit have been met by abandoning the traditional closure-system of Velcro, in favor for an established lacing system that has been adapted to the current product. The entire shape of the wrist guard, combined with the selected materials breathable qualities, offers the user an increased comfort. The complementary aim of the project is to understand why so few practitioners wear wrist guards, and bring forth solutions that attracts to the usage of such. Wrist guards are currently unpopular amongst snowboarders, despite wrist fracture being the most common injury associated with the sport. Through the development of better wrist guards the injury statistics can be greatly improved.

KTH is funding a project whose goal is to send a satellite into space. This project is called MIST (Miniature Student Satellite) which is assembled by a team of students at KTH. On the satellite there are experiments that are invented by other teams, in two of those experiments a power supply is required. This thesis is a technical investigation on how to design the power supply to both of those experiments, which are called SiC and Piezo LEGS. Piezo LEGS will investigate how their nanosized motors will behave and function in a space environment. SiC will investigate how their silicone carbide transistors will be affected by the space environment. A team made of four other students was selected to produce SiC experiments and a PCB in which this work is included. A literature study was done to get a better understanding of how power supplies work and to know how to select a good power supply. When the power supplies were selected they were simulated to meet the requirements. The next step was to do a Printed Circuit Board(PCB) for the SiC experiment and Piezo LEGS to be able to test the power supplies functionality in the physical world. Both of the converters reached the required output and characteristics working on their respective PCB. More time is needed for long time testing and optimization on the PCB layouts. / MIST (Miniature Student Satellite) är ett av KTH subventionerat projekt vilket har som mål att skicka upp en satellit i rymden. Projektet kommer omfatta flera olika experiment. Piezo LEGS ska undersöka en motors funktionalitet i rymdmiljö. SiC ska undersöka hur Silicon carbide halvledare och transistorer påverkas av rymdmiljön. Båda experimenten kräver varsin strömförsörjning för att fungera. Detta projekt ska undersöka kraven på strömförsörjning samt testa prototypen av ett kretskort för densamma. Först genomfördes en förstudie av de två typer av regulatorer som vanligtvis används som strömförsörjning, den linjära regulatorn och switch-mode regulatorn för att förklara olika strömförsörjningsteknologier, samt ta reda på de olika miljökraven. Baserat på förstudiens resultat erhölls kunskap för hur tester ska tas fram för funktionalitet av regulatorerna så att de når kraven för MIST för att sedan kunna producera de båda regulatorerna. Målet är att resultatet av simuleringarna på strömförsörjningen ska stämma överens med utfallet av kretskorten som produceras. Mätningar genomfördes på prototyp kretskort som visade att simuleringarna var korrekta och gav strömförsörjningen rätt resultat på kretskorten. Några av funktionerna på regulatorerna hann ej testas på grund av tidsbrist och mycket framtida arbete kvarstår.

The frequency of the Nordic power system has been increasingly deviating outside the normal frequency band (50 ± 0.1 Hz) in the past two decades. In an effort to counteract this, the Nordic Transmission System Operators (TSOs) have proposed new and stricter requirements on the units participating in Frequency Containment Reserve (FCR) market. The implication of these new requirements is that all units participating in the FCR markets must be re-evaluated and early predictions state that double regulated (DR) hydropower turbines, such as Kaplan and Bulb types, will have problems meeting these new requirements. To limit the amount of work required to re-evaluate all DR turbines, which might ultimately show that the unit will not pass the requirements, it is highly beneficial for power producing companies to be able to simulate the turbine response accurately enough, without full-scale physical testing, to filter out the possible cases from the impossible ones. This thesis is aimed at finding a hydropower turbine model that could accurately predict the FCR prequalification outcome for a DR hydropower turbine in Simulink from only pre-existing testing and design data. Three hydropower turbine models, one single regulated (SR) and two DR, were tested and validated for FCR Normal operation (FCR-N). The validation was performed by comparing the model results to field test data attained from a full-scale FCR-N test performed on one of Fortum’s DR hydropower units. Furthermore, two of these models were simulated and tested with regard to the FCR Disturbance (FCR-D) requirements but not validated as no such data was available. The results showed that simulating DR turbines with SR models can give inaccurate results as the SR model could not capture the more complex dynamics of the DR turbine accurately enough. The SR model underestimated the active power response drastically while at the same time overestimating the dynamic stability. The DR turbine models managed to capture the dynamics better with the most prominent model, DR Model 2, giving less than 3 % overestimation of the FCR-N capacity and a correctly predicting that the unit would fail the dynamic stability for FCR-N. The thesis results further showed that when modelling DR turbines, the calculation of the net head is vital for accurate model response. Finally, both the SR and DR model agreed that the unit would likely not pass the FCR-D requirements and therefore confirm the early predictions that DR hydropower turbines, such as the one modelled in this thesis, may have problems passing the new FCR prequalification requirements. Ultimately this might impact electrical price or frequency quality negatively. / Frekvenskvaliteten i det nordiska kraftsystemet har stadigt avvikit alltmer från det normala frekvensbandet (50 ± 0,1 Hz) under de två senaste decennierna. I ett försöka att motverka denna trend har de nordiska kraftsystemoperatörerna (TSO) föreslagit nya och striktare krav på aggregat som deltar i frekvensreservsmarknaden (FCR). Dessa nya krav innebär att alla aggregat som redan deltar på FCR-marknaden måste omvärderas och de bedömningar som har gjorts antyder att dubbelreglerade (DR) vattenkraftturbiner, som kaplan- och bulbturbiner, kommer att ha svårt med att uppfylla dessa nya krav. För att begränsa mängden arbete som krävs för att omvärdera alla DR-turbiner, som i slutändan kan visa att aggregatet inte kommer att klara kraven, är det mycket för fördelaktigt för kraftföretag att kunna noggrant simulera turbinresponsen innan de fysiska testerna utförs, för att filtrera bort de omöjliga fallen från de möjliga. Detta examensarbetes syfte var att hitta en turbinmodell som med bra noggrannhet kan förutsäga FCR förkvalificeringsresultatet for en dubbelreglerad vattenkraftturbin, med hjälp av Simulink från endast befintliga driftdata och information om aggregatets konstruktion. Tre turbinmodeller, en enkelreglerade (SR) och två dubbelreglerade, testades och validerades för FCR Normal drift (FCR-N). Valideringen utfördes genom att jämföra modellresultaten med fälttestdata från ett fullskaligt FCR-N-test som utfördes på en av Fortums dubbelreglerade vattenkraftturbiner. Dessutom simulerades även två av dessa modeller och testades med avseende på frekvensreglering vid störd drift (FCR-D) men validerades inte på grund av avsaknad av fälttestdata. Resultaten visade att simulering av dubbelreglerade turbiner med enkelreglerade turbinmodeller kan vara problematisk eftersom enkelreglerade modellen inte kunde fånga dubbelregleringsturbinernas mer komplexa dynamik tillräckligt bra. Enkelreglerade modellerna tydligt underskattade den aktiva effektresponsen samtidigt som de överskattade den dynamiska stabiliteten. De dubbelreglerade turbinmodellerna fångade däremot dynamiken bättre, där den mest framstående modellen, DR model 2, gav mindre än 3 % överskattning av FCR-N-kapaciteten och en korrekt förutsägelse att enheten skulle misslyckas uppfylla den dynamiska stabiliteten för FCR-N. Resultaten visade vidare att beräkningen av nettofallhöjden är avgörande för korrekt modellrespons. Slutligen var både singel- och dubbelreglerade modellerna överens om att aggregatet sannolikt inte skulle klara FCR-D-kraven och bekräftar därmed de tidiga bedömningarna att dubbelreglerade aggregat, som den som modellerades i denna avhandling, kan ha svårt att klara de nya FCR kraven. I slutändan kan det påverka såväl elpris som frekvenskvalitet negativt.

Hydropower is one of the oldest renewable energy (RE) sources and constitutes a major share in the Swedish electricity mix. Though hydropower is renewable, there exist some issues pertaining to the local aquatic conditions. With more environmental laws being implemented, regulating the use and management of water is jeopardizing the flexibility of hydropower plants. The decided national plan for new environmental conditions in Sweden is expected to start being implemented in 2025 and more restrictions are expected. Analysing a battery energy storage system's capabilities plants may improve flexibility in hydropower plant operation. This thesis is focused on the short-term regulation in lower Oreälven river where the hydropower plants Skattungbyn, Unnån and Hansjö are located. The combined hydropower plant and battery system is simulated being employed in the day-ahead market and a techno-economic optimization of the combined system is performed. The combined system's operation is modelled using Mixed Integer Linear Programming. The future electricity market analysis is modelled using Machine Learning techniques. Three different electricity market scenarios were developed based on different Swedish nuclear energy targets for 2040 to capture the future. The first scenario developed complies with the Swedish energy target of 100 % renewable production in 2040. The second scenario has still two nuclear power plants in operation by 2040 and the third scenario has the same nuclear capacity as of 2020. It is observed from the results that with the current battery costs (~3,6 Million SEK/MWh), the implementation of a battery system for the short term regulation of the combined battery/hydropower system is not profitable and the cost of battery needs to be less than 0,5 Million SEK/MWh to make it profitable. The thesis also discusses the possibility of utilizing batteries’ second life and the techno-economic analysis of their performance. / Vattenkraft är en av de allra äldsta förnybara energikällorna och utgör idag en väsentlig del av Sveriges energimix. Trots att vattenkraft är förnybar, har den lett till vissa utmaningar i den lokala vattenmiljön. Som en följd av att fler miljölagar har implementerats för att reglera nyttjandet av vattendrag och sjöar, minskar flexibiliteten i vattenkraftproduktionen. Den av den svenska regeringen i juni 2020 beslutade nationella planen för miljöanpassning av vattenkraften i Sverige, förväntas börja genomföras med start 2025 och tros då resultera i fler flexibilitetsbegränsningar. Genom att analysera driften av batteriers energilagringssystem kombinerade med vattenkraftverk, bedöms flexibiliteten i sådana kombinerade system kunna ökas. Denna studie fokuserar på den kortsiktiga regleringen av nedre Oreälven med vattenkraftverken Skattungbyn, Unnån och Hansjö. En kombination av vattenkraftverken med batterisystem simuleras mot spot-marknaden och en teknisk-ekonomisk optimering av det kombinerade systemet utförs. Driften av det kombinerade systemet modelleras med linjärprogrammering och den framtida analysen av elmarknaden modelleras med maskininlärningstekniker. Tre olika scenarier för elmarknaden utvecklades baserade på målen för den svenska kärnkraften år 2040. Det första scenariot som utvecklades är i linje med det svenska energimålet om 100 % förnybar produktion till 2040. Det andra scenariot utvecklades med två kärnkraftverk fortfarande i drift 2040 och det tredje scenariot med samma kärnkraftskapacitet som 2020. Från resultaten kan särskilt noteras att med nuvarande batterikostnader (~3,6 miljoner SEK/MWh) kommer införandet av batterier för att kortsiktigt reglera vattenkraftverken inte att vara lönsamt om inte batterikostnaden reduceras till som högst 0,5 miljoner SEK/MWh. Denna studie diskuterar även möjligheterna att använda andrahandsbatterier samt en teknisk-ekonomisk analys för dess prestanda.

To reduce the emissions from the transport sector, the electric vehicle (EV) is a promising alternative to the internal combustion engine vehicle (ICEV). An important aspect of implementing new transport systems in terms of EVs is the charging strategy, as many energy sources with different limitations can be utilized. Although various studies have investigated charging strategies for electric cars, there is a lack of optimized charging strategies for electric boats with specific considerations for these cases. In Colombia, the river transport sector plays an important role in areas with lack of access to other transport alternatives. This study presents an optimization of the charging strategy for an electric boat that is planned to traffic the Magdalena River in the region of Magangué, Colombia. The objective of the optimization model is to minimize the electricity bill while maintaining a desired transport service. The study considers solar photovoltaics (PV), the electric grid and battery storage for charging, and compares different battery sizes in a scenario analysis. Furthermore, the impact of the instability of the grid is included in terms of a sensitivity analysis of grid blackouts, together with varying battery investment costs. The results show that PV is a recommended investment as it lowers the charging cost and gives positive results in terms of economic feasibility. To further increase the economic feasibility, lower the charging costs and improve the reliability of the system, it is suggested to invest in energy storage. The techno-economic feasibility of storage is heavily affected by battery investment costs and number of grid blackouts affecting the boat charging. If the investment cost is low and the number of blackouts is high, a large storage is a suggested solution. / För att minska utsläppen från transportsektorn är elfordon (EV) ett lovande alternativ till förbränningsmotorfordon (ICEV). En viktig aspekt vid implementering av nya transportsystem för EV:s är val av laddningsstrategi, eftersom många energikällor med olika begränsningar kan användas. Även om flertalet studier har undersökt laddningsstrategier för elbilar, saknas optimerade laddningsstrategier för elbåtar och som beaktar de specifika förhållandena för dessa fall. I Colombia spelar flodtransportsektorn en viktig roll i områden med brist på tillgång till andra transportalternativ. Denna studie presenterar en optimering av laddningsstrategin för en elbåt som är planerad att trafikera floden Magdalena i regionen Magangué, Colombia. Syftet med optimeringsmodellen är att minimera elräkningen samtidigt som en önskad transporttjänst bibehålls. Studien omfattar solceller (PV), elnätet och batterilagring för laddning, och jämför olika batteristorlekar i en scenarioanalys. Vidare inkluderas effekterna av elnätets instabilitet genom en känslighetsanalys av strömavbrott, tillsammans med varierande kostnader för batteriinvesteringar. Resultaten visar att PV är en rekommenderad investering eftersom den sänker laddningskostnaden och ger positiva resultat när det gäller ekonomisk lönsamhet. För att ytterligare öka den ekonomiska lönsamheten, sänka laddningskostnaderna och förbättra systemets tillförlitlighet föreslås det att investera i energilagring. Den teknisk-ekonomiska genomförbarheten för lagring påverkas starkt av kostnader för batteriinvesteringar och antalet strömavbrott som påverkar båtladdningen. Om investeringskostnaden är låg och antalet strömavbrott är högt är energilagring med stor kapacitet en föreslagen lösning.

Sedan etableringen 2017 har en drastisk ökning av elscootrar skett i Sverige och framförallt i Stockholms innerstad. Denna radikala förändring inom färdmedel har skakat om den rådande trafikmiljön. Olyckor och parkeringsproblematik har stått i fokus för medias rapportering kring fenomenet. Syftet med denna rapport är att undersöka hur företagen som utvecklar elscootrar arbetar med säkerhet för användarna och anpassar sin produktutveckling efter svenska lagar och trafikregler. Studien behandlar även hur man på ett säkert sätt kan integrera nya färdmedel i samhället. För att lägga en grund för arbetet har en litteraturstudie genomförts och en teoretisk referensram tagits fram. Informationsinsamlingen har skett genom kvalitativa semistrukturerade intervjuer med tre företag som utvecklar eller hanterar elscootrar, ansvarig för elscootrar på Stockholms Stad samt respondenter från Transportstyrelsen med regeringsuppdraget Att utreda behov av förenklade regler av eldrivna enpersonsfordon. Intervjuerna har transkriberats, kodats, delats upp i teman och analyserats. Idag är de flesta elscootrar som finns i Stockholm klassificerade som cyklar. Detta innebär utöver krav på bland annat broms och ringklocka att maxhastigheten ej får överstiga 20 km/h och motoreffekten max får vara 250 W. Flera aktörer ser en problematik i detta och en gemensam önskan hos alla respondenter är att hitta en klassificering som ger tydlighet för vad som gäller, reder ut oklarheter och främjar utvecklingen av färdmedlet. Resultatet av studien har visat att ett stort fokus ligger på säkerhet i utvecklingsprocessen och en stor del av arbetet med säkerheten sker i utvärderingsfasen. Utvecklingen sker inkrementellt för att ständigt förbättra säkerheten hos elscootrarna och förhindra att olyckor sker. Idag arbetar företag med en mer linjär process men för att hantera framtida utmaningar skulle en mer agil process kunna främja produktutvecklingen. Då att fenomenet med elscootrar fortfarande är nytt så är olycksstatistiken som finns ytterst begränsad. Den som finns pekar dock på att olycksgraden med elscootrar involverade inte är högre än för traditionella cyklar. Studien visar också att det sker en dialog mellan Stockholms Stad och de ledande scooter-företagen i Stockholm för att på ett säkert sätt integrera färdmedlet i stadstrafiken. / Since its establishment in 2017, there has been a dramatic increase of e-scooters in Sweden and especially in Stockholm city. This radical change in transport has shaken the current traffic environment. Accidents and parking problems have been the focus of media reporting of the phenomenon. The purpose of this report is to investigate how the companies that develop e-scooters work with safety for the users and adapt their product development to Swedish laws and traffic rules. The study also deals with how to safely integrate new means of transport into society. In order to lay a foundation, a literature study has been conducted and a theoretical frame of reference has been developed. Information was gathered through qualitative semi-structured interviews with three companies that develop e-scooters, responsible for e-scooters in Stockholms Stad and respondents from the Swedish Transport Agency with a government assignment to clarify the situation. The interviews have been transcribed, coded, subdivided into themes and analyzed. Today, most e-scooters in Stockholm are classified as bicycles. This means, in addition to requirements for brake and bell, that the speed must not exceed 20 km/h and the engine power must be no more than 250 W. Several affecting parties consider this classification problematic and a common wish among all interviewed respondents is to find a classification or approach to the e-scooters that gives clarity for which rules that applies, clarifies ambiguities and promotes future development of the e-scooters. The results of the study have shown that a large focus in the development process is on safety and a large part of the work to enhance safety takes place during the evaluation phase. The development is incremental in order to constantly improve the safety for the users of the e-scooters and prevent accidents from happening. Today, companies are working with a relatively linear development process, but in order to handle future challenges, a more agile work process could promote product development. Since the phenomenon of e-scooters is still new, the accident statistics are very limited. However, the statistics that exist point out that the accident rates with e-scooters involved is not higher than for traditional bicycles. The study also shows that there is a dialogue between Stockholms Stad and the leading scooter companies in Stockholm in order to safely integrate the means of transport into city traffic.

Combined cycle gas turbine power plants (CCGT), as part of the electricity generation fleet, are required to improve their flexibility to help balance the power system under new scenarios with high shares of variable renewable sources. Among the different possibilities to enhance the power plant performance, an inlet air conditioning unit offers the benefit of power augmentation and “minimum environmental load” reduction by controlling the gas turbine intake temperature using cold thermal energy storage and a heat pump. In this thesis, an evaluation of the conditioning unit impact over a power-oriented CCGT under a day-ahead optimized operation strategy is presented. To establish the hourly dispatch of the power plant and the right operation mode of the inlet condition unit bringing the desired benefits, a mixed-integer linear optimization was formulated aiming to maximize the operational profit of the plant within a 24 hours horizon. To assess the impact of the proposed unit operating under this control strategy, annual simulations of a reference power plant were developed with and without the unit, allowing to a comparison of their performance by means of technical and economic indicators. Furthermore, a case study changing equipment sizes was performed in order to identify trends of the power plant performance related to such parameters; and lastly, a sensitivity analysis on market conditions to test the control strategy response was included. The results indicate that the inlet conditioning unit together with the dispatch optimization increase the power plant operational profit trough the gain of power variation over peak and off-peak periods. For the specific case study in northern Italy, it is shown that a power plant integrated with the conditioning unit is more profitable in terms of net present value based on the undertaken investment figures. Related to the technical performance, it also shows that the unit reduces by 1,34% the minimal environmental load when part-load operations are required and that it can increase the net power output by 0.17% annually. All in all, this study presents the benefits of a dispatch optimization strategy when couple to a novel solution to increase CCGT flexibility. / Elproducerande kombikraftverk (CCGT) förväntas förbättra sin flexibilitet för att kunna bidra till stabilisering av elnätet i framtida scenarier med ökande andel variabla, förnybara energikällor. Av de diverse metoder som finns att tillgå för att förbättra ett kraftverks prestanda, erbjuder en inluftsbehandlingsenhet både fördelar med kraftförbättring samt minskning av “minimun environmental load”; genom att med hjälp av kall termisk energilagring och en värmepump kontrollera gasens inluftstemperatur till gasturbinen. I den här uppsatsen undersöks hur en sådan inluftsbehandlingsenhet påverkar prestandan hos en kraftproduktionsfokuserad CCGT när en optimerad driftsstrategi introduceras. För att bestämma kraftverkets elproduktion vid varje timme och det korrekta driftläget för luftbehandlingsenheten (för att uppnå tidigare nämnda eftersökta fördelar) formulerades ett linjärt optimeringsproblem med syfte att maximera kraftverkets driftsförtjänst under ett 24-timmars tidsspann. För att bedöma den föreslagna inluftsbehandlingsenhetens inverkan under den optimerade driftsstrategin genomfördes simuleringar av ett referenskraftverk med och utan nämnda enhet, varpå en jämförelse med avseende på teknisk prestanda och ekonomi genomfördes. Vidare genomfördes en fallstudie där storlek på diverse utrustning varierades för att kunna identifiera trender i kraftverksprestanda baserat på dessa parametrar; slutligen genomfördes en känslighetsanalys rörande hur luftbehandlingsenheten och kontrollstrategin reagerar vid olika marknader.. Resultaten indikerar att en inluftsbehandlingsenhet tillsammans med en optimerad driftsstrategi ökar kraftverkets driftsvinning genom en ökad variation i kraftuttag över peak och off-peak timmar. För fallstudien i norra Italien fanns att ett kraftverk med integrerad luftbehandlingsenhet är mer lönsamt sett till nuvärdesanalys. Gällande teknisk prestanda visade resultaten att enheten minskar den minsta miljöbelastningen med 1,34 % när delbelastningsdrift fordras, och att det kan öka nettokraftuttag med 0,17% årligen. Sammanfattningsvis presenterar denna studie fördelarna med ett driftsoptimerat kraftverk kopplat till en ny lösning för att öka flexibilitet hos CCGT:er.

Concentrated solar power (CSP) is a fast-growing technology for electricity production. With mirrors (heliostats) irradiation of the sun is concentrated onto a receiver run through by a heat transfer fluid (HTF). The fluid by that reaches high temperatures and is used to drive a steam turbine for electricity production. A CSP power plant is most often coupled with an energy storage unit, where the HTF is stored before it is dispatched and used to generate electricity. Electricity is most often sold at an open market with a fluctuating spot-prices. It is therefore of high importance to generate and sell the electricity at the highest paid hours, increasingly important also since the governmental support mechanisms aimed to support renewable energy production is faded out since the technology is starting to be seen as mature enough to compete by itself on the market. A solar power plant thus has an operational protocol determining when energy is dispatched, and electricity is sold. These protocols are often pre-defined which means an optimal production is not achieved since irradiation and electricity selling price vary. In this master thesis, an optimization algorithm for electricity sales is designed (in MATLAB). The optimization algorithm is designed by for a given timeframe solve an optimization problem where the objective is maximized revenue from electricity sales from the solar power plant. The function takes into consideration hourly varying electricity spot price, hourly varying solar field efficiency, energy flows in the solar power plant, start-up costs (from on to off) plus conditions for the logic governing the operational modes. Two regular pre-defined protocols were designed to be able to compare performance in a solar power plant with the optimized dispatch protocol. These three operational protocols were evaluated in three different markets; one with fluctuating spot price, one regulated market of three fixed price levels and one in spot market but with zero-prices during sunny hours. It was found that the optimized dispatch protocol gave both bigger electricity production and revenue in all markets, but with biggest differences in the spot markets. To evaluate in what type of powerplant the optimizer performs best, a parametric analysis was made where size of storage and power block, the time-horizon of optimizer and the cost of start-up were varied. For size of storage and power block it was found that revenue increased with increased size, but only up to the level where the optimizer can dispatch at optimal hours. After that there is no increase in revenue. Increased time horizon gives increased revenue since it then has more information. With a 24-hour time horizon, morning price-peaks will be missed for example. To change start-up costs makes the power plant less flexible and with fewer cycles, without affect income much. / Koncentrerad solkraft (CSP) är en snabbt växande teknologi för elektricitets-produktion. Med speglar (heliostater) koncentreras solstrålar på en mottagare som genomflödas av en värmetransporteringsvätska. Denna uppnår därmed höga temperaturer vilket används för att driva en ångturbin för att generera el. Ett CSP kraftverk är oftast kopplat till en energilagringstank, där värmelagringsvätskan lagras innan den används för att generera el. El säljs i de flesta fall på en öppen elmarknad, där spotpriset fluktuerar. Det är därför av stor vikt att generera elen och sälja den vid de timmar med högst elpris, vilket också är av ökande betydelse då supportmekanismerna för att finansiellt stödja förnybar energiproduktion används i allt mindre grad för denna teknologi då den börjar anses mogen att konkurrera utan. Ett solkraftverk har således ett driftsprotokoll som bestämmer när el ska genereras. Dessa protokoll är oftast förutbestämda, vilket innebär att en optimal produktion inte fås då exempelvis elspotpriset och solinstrålningen varierar. I detta examensarbete har en optimeringsalgoritm för elförsäljning designats (i MATLAB). Optimeringsscriptet är designat genom att för en given tidsperiod lösa ett optimeringsproblem där objektivet är maximerad vinst från såld elektricitet från solkraftverket. Funktionen tar hänsyn till timvist varierande elpris, timvist varierande solfältseffektivitet, energiflöden i solkraftverket, kostnader för uppstart (on till off) samt villkor för att logiskt styra de olika driftlägena. För att jämföra prestanda hos ett solkraftverk med det optimerade driftsprotokollet skapades även två traditionella förutbestämda driftprotokoll. Dessa tre driftsstrategier utvärderades i tre olika marknader, en med ett varierande el-spotpris, en i en reglerad elmarknad med tre prisnivåer och en i en marknad med spotpris men noll-pris under de soliga timmarna. Det fanns att det optimerade driftsprotokollet gav både större elproduktion och högre vinst i alla marknader, men störst skillnad fanns i de öppna spotprismarknaderna. För att undersöka i vilket slags kraftverk som protokollet levererar mest förbättring i gjordes en parametrisk analys där storlek på lagringstank och generator varierades, samt optimerarens tidshorisont och kostnad för uppstart. För lagringstank och generator fanns att vinst ökar med ökande storlek upp tills den storlek optimeraren har möjlighet att fördela produktion på dyrast timmar. Ökande storlek efter det ger inte ökad vinst. Ökande tidshorisont ger ökande vinst eftersom optimeraren då har mer information. Att ändra uppstartkostnaden gör att solkraftverket uppträder mindre flexibelt och har färre cykler, dock utan så stor påverkan på inkomst.

Hydrofoiling technology has existed for over a hundred years but has seen a significant acceleration in development lately. The lower water resistance significantly increases the propulsion energy efficiency, giving the technology the potential to contribute to global goals of reducing emissions. Fully submerged hydrofoils, in general, and single-strut hydrofoils, in particular, need a control system to maintain stability in flight. It makes for an interesting control system design challenge, with dynamics resembling an inverted pendulum with six degrees of freedom. In this study, two control systems were designed and tested to stabilize a simulated model of the FoilCart prototype while performing turning maneuvers at different velocities and handling changes in altitude and speed. The first controller was a static Linear-Quadratic Integral (LQI) controller with some additions, including anti-windup mechanisms, setpoint step smoothing, symmetric linearization, and error cascading. The second controller was a modified, adaptive version of the LQI controller that used gain scheduling to combine multiple LQI controllers, each designed for coordinated banking turns at different roll angles, interpolating between them at every time step based on the current roll angle setpoint. With one exception, both controllers successfully performed turning maneuvers with 10 and 20° roll angles at 7 and 8 m/s. While the adaptive controller did, in some cases, improve the system’s speed, reducing rise time and overshoot, it was also less reliable and made the boat crash in one case (20° roll angle at 7 m/s). The static controller, however, exceeded all expectations and could perform stable turning maneuvers with roll angles up to 40°. Adding anti-windup measures and setpoint step smoothing improved stability, while error cascading and symmetric linearization had only minor, yet positive, effects. In conclusion, with the mentioned enhancements, LQI control systems have great potential for stabilizing single-strut hydrofoiling vessels. Several openings for future work remain, from validating these results in actual prototype tests to robustness and disturbance rejection studies and exploring other ways of combining LQI control and gain scheduling. / Bärplan har funnits i över hundra år, men dess utveckling och spridning har accelerat ordentligt den senaste tiden. Det minskade vattenmotståndet ökar energieffektiviteten avsevärt och ger tekniken potential att bidra till de globala målen att minska utsläppen. Dränkta bärplan i stort, men speciellt de som bara har en vertikal koppling till skrovet, behöver styrsystem för att bibehålla stabiliteten när de flyger. Utvecklingen av styrsystem för dem är därför en intressant utmaning, med dynamik liknande en inverterad pendel med sex frihetsgrader. I denna studie utvecklades och testades två styrsystem för att stabilisera en simulerad modell av FoilCart-prototypen under svängar i olika hastigheter och förändringar i höjdled. Det första styrsystemet var ett statiskt linjär-kvadratiskt integrerande system med vissa tilläggsfunktioner: anti-windup-mekanismer, utjämning av referenssteg, symmetrisk linjärisering och kaskadkoppling av felet. Det andra styrsystemet var en modifierad, adaptiv version av det första systemet. Det använde gain scheduling för att kombinera flera LQI-kontrollenheter designade för koordinerade svängar med en viss rollvinkel vardera, och interpolerade mellan dem vid varje tidssteg baserat på det aktuella referensvärdet för rollvinkeln. Med ett undantag lyckades båda styrsystemen genomföra koordinerade svängar med rollvinklar på 10 och 20° i 7 och 8 m/s. Medan det adaptiva styrsystemet i vissa fall gav ett snabbare svar med kortare stigtid och mindre översläng, var det även mindre pålitligt och fick båten att välta i ett fall (20° rollvinkel i 7 m/s). Det statiska styrsystemet överträffade dock alla förväntningar, och klarade att genomföra stabila svängar med upp till 40° rollvinkel. Tilläggsfunktionerna med anti-windup-mekanismer och utjämning av referenssteg förbättrade stabiliteten, medan kaskadkoppling av felet och symmetrisk linjärisering hade endast små, men positiva, effekter. Sammanfattningsvis har linjär-kvadratiska integrerande styrsystem med de nämnda tilläggsfunktionerna stor potential inom stabilisering av bärplansbåtar. Flera möjligheter för fortsatt arbete återstår, från validering av resultaten i faktiska prototyptester till utvärdering av robusthet och störningstålighet, samt utforskande av andra kombinationer av linjär-kvadratisk integrerande reglering och gain scheduling.