På grunn av den gode reguleringsevnen til norske vannkraftverk blir turbinene i dag kjørt oftere utenfor bestpunkt. Turbinene er opprinnelig designet for å kjøres ved bestpunkt, og kan ta stor skade av å kjøres ved andre driftspunkt over lang tid. I denne oppgaven er det utført laboratorietester på en modell av Tokke kraftverk installert ved Vannkraftlaboratoriet ved NTNU. Trykkpulsasjonsmålingene er blitt utført både ved innløpet av spiraltromma, i omdreiningshulrommet, i sugerørskonusen og i utløpet av sugerøret for hele driftsområde til turbinen. Av frekvensanalysen ble det i hovedsak funnet tre dominerende frekvenser forårsaket av hydrauliske påvirkninger; Rheingans-, bladplasserings- og løpeskovlfrekvensen. I tillegg ble frekvenser forårsaket av elastiske svingninger mellom trykktank og turbin og mellom turbin og sugerørstank observert. Rheingans-frekvensen ble observert ved alle trykktransduserne på riggen. Størst trykkamplitude hadde trykktransduser nr.5 på sugerørskonusen. Dette stemmer godt overens med teorien om at det er sugerørsvirvelen som setter opp trykksvingningen. Trykkamplituden var økende rundt 50-60 % last ved alle trykktransduserne. Bladplasseringsfrekvensen ble observert i omdreiningshulrommet og i sugerørskonusen. Målingene fra omdreiningshulrommet bekrefter teorien om at trykkamplituden øker når avstanden mellom ledeapparat og løpehjulsskovl minker. Løpeskovlfrekvensen ble observert med en svært høy trykkamplitude i omdreiningshulrommet. Den høye amplituden antas å komme av plasseringen av trykktransduseren i omdreiningshulrommet. I tillegg til trykkpulsasjonsmålingene på modellturbinen ble det utført en pumpetest. Resultatene fra pumpetesten viste at trykkpulsasjonene satt opp av pumpen ble dempet helt ut gjennom trykktanken, og har ikke innvirkning på turbintestene.

Menneskene tilbringer mesteparten av livet innendørs, og inneklimaet har innvirkning på vår helse, trivsel og prestasjonsevne. Tilfredsstillende ventilasjon og klimatisering av bygninger er derfor av stor betydning. Ved hjelp av avanserte tekniske installasjoner kan et godt inneklima oppnås. Ulempen er imidlertid at slike løsninger er svært energikrevende og gjør at bygningssektoren står for en stor del av den totale energibruken. I et samfunn som retter stadig større fokus mot energisparing og effektiv energibruk, er det derfor viktig å undersøke hvorvidt tekniske installasjoner for klimatisering av rom kan gjøres mer energiøkonomiske, uten at det går utover deres funksjon. Behovsstyrt ventilasjon gir en mulighet til å redusere energien som brukes til drift av ventilasjonsanlegg. Ved å tilpasse mengder tilført luft til forurensningskonsentrasjonen i et rom, kan det unngås å ventilere for mye når forurensningsbelastningen er liten, og på denne måten reduser energibehovet til behandling og transport av ventilasjonsluften. For å få fullt utbytte av et slikt system er det svært viktig å velge ut passende styringsstrategi og plassere sensoren som skal styre anlegget slik at den gir et representativt bilde av inneklimaet i rommet. Gjennom dette arbeidet blir forurensningsspredningen i et klasserom med omrøringsventilasjon og bakkantsinnblåsning undersøkt ved hjelp av laboratorieforsøk, for å finne en passende plass for montering av en CO2 sensor. Målet var å finne en et sted hvor forurensningskonsentrasjonen varierte i samme takt som forurensningskonsentrasjonen i oppholdssonen. Resultatene viste at en god løsning for den gitte forsøksoppstillingen vil være å montere sensoren på et sted som ikke ligger i veien for brukere, men nærme oppholdssonen og forurensningskildene. Et mer konkret forslag til plasseringen krever ytterligere undersøkelser og målinger. Det er viktig å nevne at konklusjonene som her er blitt trukket mest sannsynlig ikke gjelder for rom med andre typer ventilasjon. Ved valg av plassering må det tas hensyn til at forurensningsspredningen vil påvirkes av kildestyrke, kildens plassering, varme og kalde flater, bevegelser, samt luftstrømninger generert av ventilasjonen. Derfor er det behov for å gjennomføre flere forsøk med ulike typer ventilasjonssystemer.

Hensikten med masteroppgaven er å energiattestere utvalgte yrkesbygg, som på grunnlag av dette skal sammenlignes. Utfordringer man støter på under arbeidet skal dokumenteres, og eventuelle avvik mellom planlagt og reelt medgått tidsbruk skal diskuteres. Retningslinjer for arbeidet er nedfelt i EU-direktivet ”Energy Performance Building Directive” (EPBD). Ved praktisk utførelse har man tatt utgangspunkt i standarder og lovverk som enten har blitt endret, eller fortsatt er under endring som følge av innføringen av EPBD. Alle relevante standarder og retningslinjer var ikke klare per juni 2007, derfor valgte man å ta utgangspunkt i det som gjøres ved dagens enøkanalyser. For å få innsikt i praktiske forhold deltok man på befaring i forbindelse med enøkanalyse. Det ble utarbeidet en foreløpig mal for beskrivelse av tekniske data, og denne ble brukt aktivt ved utførelse av energiattestering av byggene Vøyenenga Ungdomsskole og kontorbygningen Lilleakerveien 2c, som begge ligger i Oslo. Data ble innhentet ved befaringer, målinger og samtaler og skriftlig korrespondanse med relevante aktører. Valgt beregningsverktøy er Energi i Bygninger 3.65 (EiB). Innhenting av informasjon er den mest arbeidskrevende delen av energiattesteringen, og man har konkludert med at tidsbruken kan reduseres ved innføring av et skjema fylt ut på forhånd av driftspersonale. Viktigheten av riktig informasjon er diskutert. Simuleringer i EiB er blitt utført, og man har konkludert med at EiB ikke er et egnet verktøy for beregning av vektet tilført energi og spesifikk varmetapskoeffisient. Man opplevde problemer i forhold til natt- og helgesenkning og fikk uventet lave verdier for varmetapstall. Beregnet varmetapstall i EiB er derfor ikke brukt videre i vurdering av byggene. Vøyenenga Ungdomsskole anbefales å bli tildelt et primærmerke for vektet tilført energi i energiklasse C. Kontorbygningen Lilleakerveien 2c anbefales å bli tildelt et primærmerke for vektet tilført energi i energiklasse D.

Vedrørende sammendrag henvises til diplomen.

Hensikten med denne masteroppgaven har vært å studere energiforbruket på Kårstø gass- prosesseringsanlegg. Økende energipriser og strengere miljøkrav fører til et økende fokus på energibesparende tiltak. Denne rapporten betrakter muligheter for slike tiltak i kraft- og varmeforsyningssystemet på anlegget. Hele kraft- og varmeforsyningssystemet er analysert. Dette består av seks gassturbiner med tilhørende kjeler, samt to direktefyrte kjeler. Det eksisterende anlegget har blitt sammenlignet med to mulige scenario for kraft- og dampproduksjon. Første scenario forutsetter at en kjel av typen Foster Wheeler er ute av drift til enhver tid. Andre scenario ser på virkningen av å la de to direktefyrte kjelene utnytte røykgass fra hver sin nye gassturbin for dampproduksjon. Energiutnyttelsen på anlegget ved disse scenarioene er også sammenlignet med energi- utnyttelsen på et nytt anlegg, der all produksjon av kraft og damp skjer ved kogenerering. Analyser for årene 2010 og 2017 er utført. I tillegg er en mindre del av anlegget studert i nærmere detalj; Avon-Foster Wheeler-anlegget. Avon-turbinene driver tre salgsgasskompressorer i Statpipe-anlegget direkte, mens Foster Wheeler-kjelene produserer damp. Denne delen av kraft- og varmeforsynings- systemet har vært i drift siden Kårstø ble bygget tidlig på 1980-tallet, og bærer derfor preg av slitasje. I tillegg er nyere teknologi nå tilgjengelig, og det har vært av interesse å finne ut hvordan kraften og dampen fra denne delen av anlegget kan produseres mer energieffektivt. Følgene alternativer for dampproduksjon og drift av salgsgasskompressorene er betraktet: - Alternativ 1: Bytte ut Avon-turbinene med tre nye gassturbiner. Salgsgasskompressorene drives fortsatt direkte. - Alternativ 2:Bygge et nytt CHP-anlegg for produksjon av damp og elektrisitet. Elektrifisering av salgsgasskompressorene. Tre ulike muligheter er betraktet for kraft- og varmeproduksjon er betraktet. - Alternativ 3: Elektrifisere salgsgasskompressorene med elektrisitet fra nett. Direktefyrte kjeler for dampproduksjon. Ulike mengder resirkulering av røykgassgass fra kjelens utløp til kjelens innløp er betraktet og nummerert fra 3a-e. Analysen av kraft- og varmeforsyningssystemet tar for seg omsetning av masse, energi og eksergi i tillegg til enkle overslag av CO2-utslipp. For analysen av hele kraft- og varmesystemet viste resultatene at det eksisterende anlegget, bestående av kjeler og gassturbiner, har en total eksergivirkningsgrad på 41,4% i 2010 dersom en Foster Wheeler-kjel er ute av drift. Dersom alle kjelene er i drift øker eksergivirkningsgraden til 43,6%. Dersom man i tillegg kobler gassturbiner til KEP- og Sleipner-kjelen øker eksergivirkningsgraden ytterligere til 47,3%. Dette kan igjen sammenlignes med et helt nytt anlegg med nye gassturbiner og kjeler. Et slikt anlegg er modellert med en resulterende eksergivirkningsgrad på 51,1%. For Avon-Foster Wheeler-anlegget er det vist at nyere teknologi utnytter innfyrt eksergi bedre enn det eksisterende anlegget. Alternativ 3 resulterer derimot i at eksergiutnyttelsen blir dårligere. Når det gjelder total eksergivirkningsgrad for alle anleggene viser resultatene at alternativ 2b er det alternativet som har den høyeste totale eksergivirkningsgraden med 53,6% tett etterfulgt av alternativ 2a med 53,5%. Dette kan sammenlignes med Avon-Foster Wheeler-anlegget som har en total eksergivirkningsgrad på 46,7%. I tillegg er alternativ 2b det alternativet med det laveste CO2-utslippet på 356,44 kg/MWh eksergi levert fra anlegget. Dette tilsvarer 14,4% lavere spesifikke utslipp enn Avon-Foster Wheeler-anlegget.

På Tomasjordnes i Tromsø bygges det nå et boligfelt der varmebehovet til romoppvarming og varmtvann blir dekket av et nærvarmeanlegg. Varmesentralen har installert én gasskjel og én elektrokjel. I forbindelse med bygging av et nytt renseanlegg 500 meter sør for boligfeltet planlegges det å utnytte varmen avløpsvannet som grunnlastkilde i nærvarmeanlegget ved hjelp av en varmepumpe. I denne rapporten er fire ulike varmepumpe-løsninger sammenlignet ut fra årsanalyser i simulerings-programmet FrigoSim. For det planlagte varmepumpesystemet på Tomasjord med tur-/returtemperatur på 80/50 ºC vises det at et totrinns anlegg med NH3 kommer best ut energimessig, økonomisk og miljømessig i forhold til de andre alternativene. Varmeytelsen for anlegget er 1500 kW ved 5/70 ºC og årsvarmefaktoren er 3,5 inkludert spisslastkjel og kloakkpumper. Anlegget gir under halvparten av CO2-utslippene fra en gassfyrt varmesentral, selv med strøm gasskraftverk. Et alternativ med ytelse på 1150 kW gir årlige kostnader som er 300 000 kr høyere på grunn av stor økning i energikostnader til spisslastkjelen og liten reduksjon i investeringskostnader. Det ble også analysert hvordan temperaturen i varmedistribusjonssystemet påvirker de forskjellige varmepumpeløsningene. Simuleringene viser at ved å ha tur-/returtemperatur på 60/40 ºC, kan varmepumpens årsvarmefaktor økes med 15–20 % og årlig energibehov reduseres med 10–20 % i forhold til et 80/50 ºC- system. For en NH3-varmepumpe vil antall kompressortrinn kunne reduseres fra to til ett, noe som nær halverer aggregatkostnadene. En av de analyserte varmepumpeløsningene benytter fire små turbokompressorer. Resultatene viser at i et 60/40 ºC- system, vil en slik løsning egne seg meget godt. Et slikt anlegg vil da kun ha 3 % høyere total energibruk enn et ettrinns anlegg med ammoniakk. På grunn av lavere investerings- og vedlikeholdskostnader vil alternativet med turbokompressor gi svakt lavere årlige kostnader. Kompressorene egner seg ikke i varmepumpeanlegg for nærvarme med høyere tur-/returtemperatur fordi de ikke kan levere høyere vanntemperaturer enn 57-58 ºC. Det konkluderes med at hvis R134a skal brukes og tur-/retur-temperaturen er 60/40 ºC eller lavere, er små turbo-kompressorer det beste alternativet. Årssimuleringer med overhetingsvarmeveksler koblet i serie med kondensatoren på vannsiden viser en økning i årsvarmefaktor for både ett- og totrinns NH3-varmepumpe. Reduksjonen i totalt energiforbruk er størst når varmepumpens ytelse i utgangspunktet blir begrenset deler av året av høye temperaturer i sekundærsystemet. Overhetingsvarmeveksleren kan øke varmeytelsen disse dagene med opptil 15% og dermed reduseres behovet for å bruke spisslastkjelen. For NH3- varmepumpen på Tomasjord kan installasjon av overhetingsvarmeveksler gi årlige energibesparelse på over 85 000 kWh og gi kostnads-besparelser på 15 000 kr i året. Hvis varmepumpen må begrense ytelsen deler av året på grunn av begrensninger i kondenseringstemperaturen, er det svært sannsynlig at installasjon av overhetingsvarmeveksler vil være lønnsomt, også ved ettermontering i eksisterende anlegg. Resultatene viser at det ikke er vesentlig forskjell i årlige kostnader mellom rørkjel- og platevarmeveksler brukt som overhetingsvarmeveksler. Dette forutsetter imidlertid at vannstrømmen splittes slik at kun halv-parten av turvannet går gjennom varmeveksleren ved bruk av platevarmeveksler.

Gauldal Energi AS fikk i 2006 konsesjon av NVE til å oppgradere Gaula kraftverk i Holtålen kommune. Kraftverket fra 1923 ligger i Gaulavassdraget, som er vernet. De miljømessige konsekvensene for vassdraget ved en oppgradering ble vurdert til å være små, og konsesjon til å utnytte 64 % av midlere vannføring ble gitt. Dette tilsvarer en økning på 400 % i forhold til slukeevnen i det eksisterende kraftverket. Dam, inntak samt øvre del av rørgata i eksisterende Gaula kraftverk er oppgradert i den senere tid, og ble da dimensjonert med tanke på fremtidig økt vannføring. Disse komponentene beholdes derfor ved oppgraderingen av resten av kraftverket. Masteroppgaven tar utgangspunkt i egne beregninger av nedbørsfelt. Basert på disse resultatene er det gjort beregninger for dimensjonering og valg av rør til nedre del av vannveien. Det ble også gjort vurderinger av antall turbiner i kraftverket og plassering av beste driftspunkt for disse. Hoveddimensjoner for turbinene ble også regnet ut. Vurderingene er basert på resultater fra beregninger av energiproduksjonen i kraftverket, og alternativene ble rangert etter enkle økonomiske beregninger. Beregningene ble gjort i egenutviklede regneark. I oppgaven ble det konkludert med at rørgaten i Gaula kraftverk bør være av glassfiberarmert umettet polyester (GUP), og med en diameter på 1560 mm. Det anbefales at det installeres to Francisturbiner på 2,19 og 0,59 MW. Spjeldventil og synkrongeneratorer ble også anbefalt. Programvaren som ble utviklet for beregningene bør videreutvikles slik at den fungerer optimalt.

Med bakgrunn i de økte problemene med global oppvarming og de store klimagassutslippene fra transportsektoren, har det i det siste blitt rettet søkelys på klimavennlige alternativer for fossile brennstoff. Transportsektoren står i dag for 22 % av CO2-utslippene i Norge. Biodiesel laget av brukt frityrolje er et mulig alternativ som kan være med å redusere klimagassutslippene fra transportsektoren. Ved at man tar i bruk det som opprinnelig var et avfallsprodukt og gjør det om til drivstoff vil bruk ikke bidra til noen netto økning av klimagassutslipp. Denne oppgaven retter søkelyset på muligheten for å ta i bruk brukt frityrolje til drivstoff med tanke på ressurser, framstilling og bruk. I laboratoriet ble en bestemt mengde biodiesel fremstilt fra brukt frityrolje innhentet fra en restaurant i Trondheim. Det ble så utført en rekke analysetester som viste at det var biodiesel som var tillaget, selv om ikke den oppfylte standarden EN14214 på alle punkter. Biodieselen ble så testet på en Scania DC11 02 motor, som er lik en bussmotor. Testene viste at motoren fungerte fint på dette drivstoffet. Resultatene på ytelse og utslipp fra denne biodieselen ble vurder opp mot kommersiell biodiesel og konvensjonell petroleumsdiesel. Resultatene viste at drivstofforbruket økte med 10 % ved bruk av biodiesel fra brukt frityrolje i forhold til petroleumsdiesel, men var det samme som for kommersiell biodiesel. Resultatene viste også at NOx-utslippene av biodiesel fra brukt frityrolje var ca. 13 % høyere enn fra petroleumsdiesel, dette er uheldig pågrunn av forpliktelsene i Gøteborg konvensjonen. Imidlertid var det en klar reduksjon i både partikkelutslipp 90 %, hydrokarboner nesten 80 % og karbonmonoksid 75 %. En slik reduksjon i de lokale utslippene vil gi et betydelig positiv bidrag til lokalmiljøet i Trondheim. I oppgaven er det vurdert hvorvidt det kan være lønnsomt å opprette en bedrift som samler inn brukt frityrolje fra byens restauranter prosesserer det og selger det som biodiesel. Det ble funnet at en slik bedrift vil kunne være lønnsom og ha ca. 400 000 kroner i årlig overskudd når ikke lønnskostnader er medregnet. Likevel vil det i et slikt selskap være forholdsvis dårlig økonomi og det må vurderes om andre utviklingsmuligheter må vurderes for å øke omsetningen.

Hensikten med oppgaven var å redegjøre for mulighetene til å benytte seg av spillvarme fra holdeovnene i støperiet til forvarming av omsmeltemetall som ett ledd i å ta bruk spillvarmen ved bedriften. I den sammenheng ble det også gjennomgått hvilke andre kunder som kan tenkes å benytte seg av varme fra prosessene ved bedriften. Arbeidet med oppgaven har bestått av innhenting av data om oppvarmings- og effektbehov hos eventuelle avtakere og tilgjengelig effekt og energimengde fra nevnte varmekilde. Det har også blitt innhentet informasjon om liknende prosjekter andre steder. Spillvarmen fra prosessene er så stor at ethvert varmebehov i nærmiljøet som det kan lønne seg å dekke, vil det være mulig å dekke. Dette behovet internt er det som i dag blir dekket av elektrisk fyrte kjeler og blir distribuert med ett vannbårent varmenett. I 2005 forløp denne posten seg på 2529 MWh med en maksimal avgitt effekt på 2,2 MW. Primærenergiforbruket dette tilsvarer er 10 000 MWh og et CO2-utslipp på 3400 tonn årlig. Innsparingspotensial i den sammenheng er 1 000 000 kroner årlig når det kun tas hensyn til innkjøp av elektrisitet. Hydro Høyanger Metallverk har ett forvarmekammer som varmes opp på samme måte som det som er tiltenkt her. Erfaringen derfra gav grunnlag for å foreslå en bevegelig syklus for metallet ved opphold i forvarmekammeret, hvor det beveger seg mot innblåsningen av varmluft. Dette vil være gunstig med tanke på oppvarmingstid til ønskede 250 ºC og jevne forhold for innsatt aluminium. Forvarmekammeret vurderes også varmet opp med gassbrennere. Spillvarmeutnyttelse kan i så måte anses som et enøk-tiltak som årlig medfører redusert primærenergiforbruk på 2300 MWh og reduserte CO2-utslipp på 465 tonn. Større investeringskostnad tjenes inn på ca 2,5 år ut fra en årlig besparelse på 400 000 NOK.

Hovedmålet med denne Masteroppgaven har vært å gjøre en detaljert analyse av et utvalgt kompaktaggregat med luft/vann-varmepumpe, samt analysere bruken av jord/luft-varmeveksler for forvarming og forkjøling av utelufta, i lavenergiboliger/passivhus med kompaktaggregat. Den detaljerte analysen av kompaktaggregatet er utført ved hjelp av målinger i laboratoriet og vurdering og analysering av ulike forbedinger av kompaktaggregatet. Analysen av bruken av en jord/luft-varmeveksler er gjort ved å sette opp modeller for beregning av ytelsen og trykktapet. I tillegg er det også sett på ulike problemstillinger ved bruk av varmeveksleren i boliger. Ved bruk av en jord/luft-varmeveksler for forvarming og forkjøling av tillufta til boligen er det viktig at tillufta har god kvalitet. Det bør derfor benyttes et luftfilter på inntaket i tillegg til at rørene bør legges med en helning på minst 2 % for drenering av kondensert fuktighet. Temperaturendringen over røret er svært avhengig av temperaturforskjellen mellom utelufta og grunnen. Temperatur-endringen og effekt tilført lufta vil være størst i klimasoner hvor utetemperaturen varierer mye over året. Snittet fra de fem klimasonene det er gjort beregninger for, viste at temperaturendringen over kollektorrøret var på 4,1 ˚C, ved en utetemperatur på -10 ˚C. For å sørge for en stor temperaturendring og et lavt trykktap over røret, bør lufthastigheten holdes lav, typisk 1 m/s. Målingene på kompaktaggregatet var utført ved en utetemperatur på mellom 3,5 og 5 ˚C. Ved en utetemperatur på 3,5 ˚C og en romtemperatur på 26 ˚C, ble tilluftstemperaturen på 22,5 ˚C. Over måleperioden hadde varmepumpa en varmefaktor på 2,06, mens kompaktaggregatets varmefaktor var på 1,3. Temperaturvirkningsgraden på varmegjenvinneren lå i snitt på 0,833 i perioden med oppvarming av tappevannet. På starten av oppvarmingsperioden leverte aggregatet maksimal varmeytelse. Når avviket mellom målt og ønsket temperatur i berederen ble mindre, leverte varmepumpa effekt i tillegg til at det elektriske varmeelementet leverte laveste eller ingen effekt. Når det gjelder tiltak for å forbedre kompaktaggregatet, vil bruk av suggassvarmeveksler, CO2 som arbeidsmedium og økt luftmengde til fordamperen kunne bidra til bedre effektfaktor. Det bør også benyttes en systemløsnings som gir mulighet for å levere kjøling og oppvarming samtidig. Bruk av en jord/luft-varmeveksler vil gjøre aggregatet bedre egnet for norske forhold. Bruk av underkjølings-varmeveksler for forvarming av utelufta bør ikke benyttes. Hvilke systemløsninger som er best egnet og som bør benyttes vil bli et optimaliseringsspørsmål, hvor en bedre og mer effektivt systemløsning veies opp mot pris, driftssikkerhet og plassen det krever.