Detta kandidatexamensarbete behandlar vågkraftverket “NoviOcean” och syftar till att skapa en rekommendation för de mätstorheter som bör övervakas, vilka mätprinciper som är lämpliga, samt eventuellt var sensorerna för dessa bör placeras. Först gjordes en informationssökning, för att förbättra förståelsen för hur vågkraftverket fungerar och vilka komponenter som ingår i konstruktionen. Detta gjordes dels genom att söka igenom företagets officiella dokument och dels med en genomgång med en tekniskt ansvarig från företaget, med en prototyp i mindre skala. Utöver detta undersöktes de förhållanden vågkraftverket kommer användas i, även här genom möten med ansvariga från företaget, för att öka förståelsen för vad produkten kommer utsättas för. När en komplett bild av vågkraftverkets funktion hade genererats påbörjades arbetet med att föreslå mätstorheter. Det första steget var att dela upp produkten i delsystem, för att strukturera upp arbetet. Detta gjorde det möjligt att sedan för respektive delsystem föreslå mätstorheter, som kan ge information om systemets prestanda, hälsa och miljön runtomkring. När de önskade mätstorheterna etablerats gjordes sedan ytterligare en informationssökning, för att undersöka vilka mätprinciper som ansågs vara lämpliga för produkten. Av dessa valdes en eller fler sensortyper ut, om det ansågs finnas mer än en lämplig lösning. Vissa sensorer kunde även placeras ut på enheten, då tillräckligt med information om det relevanta delsystemet ansågs finnas.' I stort anses den slutgiltiga rekommendationen av mätstorheter och mätprinciper uppfylla de krav som ställdes från företaget. En lista för respektive delsystem detaljerar de storheter och principer som anses lämpliga, med bilder och skisser för placering om detta bedömdes genomförbart. I bilagorna återfinns även mer specifika förslag för vidare arbete, för några av delsystemen. / This bachelor thesis report focuses on the Wave Energy Converter (WEC) “NoviOcean” and aims to recommend the physical quantities that should be measured aboard the unit, as well as the appropriate measuring principle for each quantity. An approximate position of each sensor was also recommended, if deemed possible. The first step was to complete a literature study, to form a better understanding of the product and its components. This was done in part by going through the company’s official documents and in part by interviewing the head of mechatronics, with a walk-through of a miniature prototype. Additional meetings with the company were also held, to better understand how and where the product is intended to be used and what conditions it will be exposed to. When the product and its function had been sufficiently understood, the work of suggesting measuring quantities began. The entire system was first divided into smaller sub-systems, to organize and simplify the process. A list of recommended quantities was then generated, that could provide information about the system’s performance, health and surroundings. Once finished, an additional literature study was performed, to understand what measuring principles would be appropriate for each quantity. The most suitable principle was then chosen from this list, unless there was more than one solution, in which case all options were included. Sensor placement could also be determined in some cases, provided that the relevant sub-system was sufficiently well defined. In conclusion, the final recommendation for measured quantities and measuring principles fulfills the demands placed by the commissioner of this report. A list of quantities and measuring principles was generated for each sub-system, with images and sketches detailing sensor placement, if applicable. For some systems, more specific sensor recommendations could be made, the results of which can be found in the appendix.

European Commission (2011) aims to reduce the greenhouse gas emission sby 85-95% by 2050 in comparison to 1990’s levels. Wave energy could be an important step to archiving this goal. This report aims to develop a quantitative risk assessment for the Uppsala University's wave energy converter. Failure rates have been collected from various databases and reports and have been processed accordingly in order to implement them in the risk analysis. CAPEX, OPEX and possible downtime windows have been estimated. A fault tree analysis (FTA) has estimated the total unavailability, unreliability and downtime. Furthermore an economical assessment model using Monte Carlo and the unreliability data from the FTA has been developed, estimating the expected LCOE and OPEX/WEC for parks consisting of 20, 100, and 200 WECs (wave energy converters). The result show that the O-ring seal has the largest impact on both the unavailability, and the economy of the OPEX/WEC. Second biggest contributor is the translator bearing failure. The study also shows that the CAPEX cost has to be reduced to make the LCOE competitive in comparison to other renewable sources. A comparison between the system unavailability and unreliability has also been done in terms of different component parameters.

Denna rapport ämnar undersöka de vanligast förekommande typerna av teknologier för vågkraftverk (eng. Wave Energy Converter, WEC) teknologier för att jämföra de olika konceptens förmåga att absorbera vågenergi. Koncept som undersöks är punktabsorbatorer och oscillerande vattenkolumner. I denna rapport används de vanligt använda engelska översättningarna point absorber och oscillating water column (OWC). Beräkningar görs för de olika koncepten i liknande vågförhållanden för att kunna jämföra den energi som kan utvinnas. I rapporten sker beräkningar under optimala vågförhållanden. Vågorna antas vara linjära och vågkraftverken antas vara i fas med vågens svängningsrörelse. Den vågdata som använts är uppmätt utanför Belmullet i Irland. Beräkningar görs på vågor med en signifikant våghöjd på 1,25 m och en periodtid på 7,5 s. Det görs även beräkningar på den största uppmätta förekommande vågen. I huvudsak används effektberäkningar enligt en modell som Kjell Budal. Syftet är att grafiskt och numeriskt jämföra den teoretiska och faktiska maxeffekt som kan utvinnas ur respektive våg. Resultatet från undersökningen visar att den största bidragande faktorn till en hög energiutvinning beror på bojens volym. Volymen måste anpassas för de vågförhållanden som finns där bojen ska placeras.Vid beräkningar av en OWC med tvärsnittsarea på 19 m2 visar det sig att den effekt som kan utvinnas av en luftkammare med tillhörande turbin är ungefär 10 kW, 1/30 av de 300kW som kan utvinnas av en point absorber. En OWC består dock sällan utav en ensam luftkammare utan ofta i en array med ett flertal luftkammare med separata turbiner för att öka effekten. / This report intends to examine the most common types of wave energy converter technologies to compare the different concepts' ability to absorb wave energy. Concepts being investigated are point absorbers and oscillating water columns (OWC). Calculations are made for the different concepts in the same wave conditions to be able to compare the energy that can be extracted. In the report, calculations are made under optimal wave conditions. The waves are assumed to be linear and the wave energy converter is assumed to be in phase with the oscillating motion of the wave. The wave data used is measured outside Belmullet in Ireland. Calculations are made on waves with a significant wave height of 1.25 m and a period time of 7.5 s. Calculations are also made on the largest measured wave present. In essence, power calculations are used according to a model developed by Kjell Budal and with the help of this be able to graphically and numerically compare the theoretical and actual maximum power that can be extracted from each scale. The results from the survey show that the largest contributing factor to high energy recovery is due to the volume of the buoy. The volume must be adapted to the wave conditions that exist where the buoy is to be placed.When calculating an OWC with a cross sectional area of 19 m2, it turns out that the power that can be extracted from an air chamber with an associated turbine is approximately 10 kW, 1/30 of the 300 kW that can be extracted by one point absorber. However, an OWC rarely consists of a single air chamber but often in a construction with several air chambers with separate turbines to increase the power.

Previous research has displayed that multi-source farms provide an opportunity to reduce the cost of energy and improve the energy output quality. This thesis assesses the cost competitiveness of co-located wind-wave farms, specifically floating offshore wind (FLOW) turbines and CorPower’s wave energy converters (WEC). This research was conducted in collaboration with CorPower, a Swedish WEC developer. A cost model is generated, which calculates the levelized cost of energy (LCOE) utilizing a life-cycle cost analysis. The model is developed by combining CorPower’s existing cost model with an agglomeration of FLOW cost models from previous studies. An in depth literature research informs about synergies, which are translated into shared costs within the model. The cost model is applied to a site on the Northern coast of Portugal; the location of a FLOW farm project under development. Including wave energy, improves the annual energy production of the farm by up to 10%. However, the effects on power smoothing are negligible, due to the high seasonal variability of the wave resource and the minimal complementarity of the two energy sources. The LCOE of a 1GW 50% wind - 50% wave farm is 63€/MWh. The high initial investment costs of the wind farm results in the standalone wind LCOE of 73€/MWh. The strong capacity factor of the WECs cause the LCOE to reduce to 55€/MWh, when evaluating a standalone wave farm. In all co-location configurations, savings for FLOW and wave farm developers are exhibited. The highest savings are identified for small wind/wave arrays co-located in large farms. This results in an LCOE reduction of up to 4.5% for both wind and wave farm developers. The largest relative savings are found in the DEVEX costs and the electrical transmission installation costs. The identified cost calculations and savings are inline with previous studies. The savings are in the lower range compared to other studies, due to the conservative estimations of the degree of shared costs. The cost model provides a tool, that can be continuously updated with the most recent findings of cost inputs and wind-wave synergies, i.e. shared cost opportunities. This thesis’ results reflect how co-locating wind and wave farms can improve the cost-competitiveness of both technologies. Nevertheless, more in depth research is required to comprehend the full potential of co-located wind-wave farms. There is a necessity of collaboration between wind and wave industry members to ensure that the synergies and shared cost-opportunities identified, are fully exploited. / Tidigare forskning har visat att parker med flera källor ger möjlighet att minska energikostnaderna och förbättra energiproduktionens kvalitet. I den här avhandlingen utvärderas kostnadskonkurrenskraften hos samlokaliserade vind- och vågkraftsparker, särskilt flytande havsbaserade vindkraftverk (FLOW) och CorPowers vågenergiomvandlare (WEC). Denna forskning genomfördes i samarbete med CorPower, en svensk WEC-utvecklare. En kostnadsmodell genereras, som beräknar den nivellerade energikostnaden (LCOE) med hjälp av en livscykelkostnadsanalys. Modellen är utvecklad genom att kombinera CorPowers befintliga kostnadsmodell med en agglomeration av FLOW-kostnadsmodeller från tidigare studier. En djupgående litteraturstudie ger information om synergier, som översätts till delade kostnader i modellen. Kostnadsmodellen tillämpas på en plats på Portugals norra kust, där ett FLOW-anläggningsprojekt är under utveckling. Genom att inkludera vågenergi förbättras parkens årliga energiproduktion med upp till 10%. Effekterna på effektutjämningen är dock försumbara, på grund av vågresursens stora säsongsvariationer och de två energikällornas minimala komplementaritet. LCOE för en 1GW 50% vind - 50% vågkraftspark är 63€/MWh. De höga initiala investeringskostnaderna för vindkraftsparken resulterar i en LCOE för fristående vindkraft på 73 €/MWh. Den starka kapacitetsfaktorn för WECs gör att LCOE minskar till 55€/MWh, vid utvärdering av en fristående vågkraftspark. I alla samlokaliseringskonfigurationer uppvisas besparingar för FLOW och vågparksutvecklare. De största besparingarna identifieras för små vind-/vågkraftsparker som samlokaliseras i stora parker. Detta resulterar i en minskning av LCOE med upp till 4,5% för både vind- och vågparksutvecklare. De största relativa besparingarna finns i DEVEX-kostnaderna och installationskostnaderna för elektrisk överföring. De identifierade kostnadsberäkningarna och besparingarna är i linje med tidigare studier. Besparingarna ligger i det lägre intervallet jämfört med andra studier, på grund av de konservativa uppskattningarna av graden av delade kostnader. Kostnadsmodellen är ett verktyg som kontinuerligt kan uppdateras med de senaste rönen om kostnadsingångar och synergier mellan vind och våg, dvs. möjligheter till delade kostnader. Resultaten i denna avhandling visar hur samlokalisering av vind- och vågkraftsparker kan förbättra kostnadskonkurrenskraften för båda teknikerna. Det krävs dock mer djupgående forskning för att förstå den fulla potentialen hossamlokaliserade vind- och vågparker. Det finns ett behov av samarbete mellanvind- och vågkraftsindustrin för att säkerställa att de identifierade synergierna ochgemensamma kostnadsmöjligheterna utnyttjas fullt ut.

Wave energy has the potential to provide an energy resource in this challenging energyenvironment. Wave energy converters are devices used to extract this energy and convertit into electricity. Wave Carpet is an example of such a novel wave energy converters andin its final form, it consists of a submerged membrane which covers an arbitrarily largearea above the sea floor. Incident waves create a pressure difference between the upper andlower surfaces, which triggers an up-and-down movement. The power take-off attached tothe surfaces serve to restrict this movement and thereby extract hydraulic power which isconverted to electricity.The Wave Carpet, is a type of wave energy converter that is beingdeveloped at University of California Berkeley′s Theoretical and Applied Fluid DynamicsLaboratory (TAFLab).The thesis aims at modeling and designing the different power conversion chainof the entire wave energy converter device. The process of energy conversion that yieldsthe required electrical energy for connecting a wave energy converter to an electricalnetwork is termed as the power conversion chain. A detailed electro-mechanical modelof the wave energy converter system connected to power grid is developed in theMatlab/SIMULINK environment and its corresponding generator and hydraulic controlstructure is implemented. The simulation response of the wave energy converter alongwith the power conversion chain is investigated. / Vågenergi har potential att bli en energiresurs i en utmanande energimiljö. Vågkraftverkär maskiner som används till att utvinna denna energi och omvandla den till elektricitet.Wave Carpet är ett exempel på ett vågkraftverk som i sitt slutglitiga stadie bestårav ett nedsänkt membran som täcker ett godtyckligt stort område ovanför sjöbotten.Inkommande vågor skapar en tryckskillnad mellan den övre och nedre ytan som gerupphov till en lodrätt rörelse. De mekaniska armarna kopplade till membranet bromsardenna rörelse och kan genom hydraulik omvandla bromsenergin till elektricitet. The WaveCarpet är en typ av vågkraftverk som utvecklas vid University of California Berkeley′sTheoretical and Applied Fluid Dynamics Laboratory (TAFLab).Uppsatsen syftar till att modellera och designa effektomvandlingskedjan i ett sådantvågkraftverk. Energiomvandlings processen som ger upphov till elektriciteten via ettvågkraftverk är benämnt som effektomvandlingskedjan. En detaljerad elektro-mekaniskmodell över ett vågkraftverksystem kopplat till ett elnät med motsvarande generator ochhydraliska regulatorer är utvecklad i Matlab/Simulink miljön. Simuleringsresultaten fråndet modellerade vågkraftverket undersöks tillsammans med effektomvandlingskedjan.