Examensarbetet har genomförts på uppdrag åt Vattenfall Eldistribution AB nedan kallat Vattenfall. När Vattenfall idag bygger nya 40/10 kV stationer installeras normalt brytare i ledningsfacken i stället för frånskiljare. Dessa bestyckas dock inte med reläskydd utan används enbart som kopplingsorgan vid driftomläggningar. Arbetet är en teknisk ekonomisk jämförelse över den samhällsekonomiska nyttan av att installera reläskydd i de nya 40 kV ledningsfacken. Genom dessa installationer förkortas avbrottstiderna i 40 kV distributionsnäten då en mer selektiv bortkoppling kan ske av felbehäftad del. I arbetet har även ingått att undersöka nyttan av att driva 40 kV näten maskade i stället för som idag radiellt. Den ekonomiska värderingen som sträcker sig över 30 år baseras på tre delar; a) samhällsekonomiska avbrottskostnader och hur de påverkas vid de olika driftsätten, b) nätförlusternas förändring vid radiell eller maskad drift och dess resulterande förlustkostnader samt c) skyddsutrustningskostnader. Analysen baseras på tre typfall; fall 1: befintligt radiellt drivet nät, fall 2: radiellt drivet nät + utökad skyddsutrustning och fall 3: maskning av nät + mer avancerade skydd. Beräkningarna av avbrottskostnader, skyddsutrustningskostnader och kostnader för nätförluster har genomförts i Excel, lastflödesberäkningar över nätförluster i PSS/E och figurer har ritats i AutoCad. Resultatet visar att den ekonomiska nyttan alltid förbättras i fall 2. Det lönar sig således att investera i utökad skyddsutrustning eftersom den ekonomiska värderingen av avbrottskostnader ger en ekonomisk vinning. Maskningen av näten resulterar alltid i en minskning av avbrottskostnaderna medan nätförlusterna kan både öka och minska beroende på nätets utformning och förhållanden i överliggande nät. Någon generell slutsats går därför inte att dra utan det bör undersökas från fall till fall. / The bachelor’s thesis has been performed for Vattenfall Eldistribution AB, below called Vattenfall. When Vattenfall is building new 40/10 kV stations they normally install circuit-breakers instead of disconnectors in the new 40 kV cable bays. However they aren’t armed with protection, so they’re only used as a coupling tool for switching operations. The work is a technic economic comparison of the socioeconomic benefits of installing protection in the new 40 kV cable bays. The interruption times will be reduced with this installation in the 40 kV distribution grids because of the more selective fault clearance of the malfunction part. The work has also involved an investigation of the benefits of powering the grids meshed instead of radial. The socioeconomic analysis is ranging over 30 years and it’s based on three parts; a) society-based interruption time costs and how it is effected by the different cases, b) the economic difference for power losses between the meshed grid and the radial grid and c) costs for protection equipment. The analysis is based on three cases, case 1: existing radial grid, case 2: radial grid + extended protection equipment and case 3: meshed grid + more advanced protection equipment. The economic calculations for interruption-times, power losses and protection equipment have been performed in Excel, load flow calculations of power losses in the program PSS/E and figures has been drawn in AutoCad. The result has shown that the financial benefit always improves in case 2, i.e. it's profitable to extend the protection equipment because of the economic value of improved costs of interruption time. The meshed system always results in a reduction of the interruption-time cost but the power losses can either decrease or increase and it depends on the configuration and the circumstances in the supplying network. Therefore, it’s not possible to make a general statement on the meshed examples. Different grids need to be investigated separately

Vattenfall Vattenkraft AB äger 57 storskaliga vattenkraftanläggningar där den installerade effekten överstiger 10 MW. Detta arbete berör larm och dess hantering i de fyra anläggningarna längs Göta älv. Rapporten analyserar larm och utryckningar från åren 2014– 2017 samt även själva larm- och kontrollsystemen, i syfte att identifiera möjliga förbättringsområden. Larmen sorteras efter feltyp, åtgärd, anläggning och säsong. De flesta larmen utgår från turbin och generatoranläggningar och handlar om onormala nivåer eller temperaturer. Sommar- och vintertid orsakar flest larm beroende på älvens varierande vattentemperatur och flöde. De fyra anläggningarna har ungefär samma antal utryckningar vilket är intressant då de varierar stort i ålder. Analysen identifierar inga återkommande fel som inte redan är kända av företaget men författarna rekommenderar att en utredning görs om installation av ålfilter till Lilla Edets kylvattenpumpar. Larmen genereras i anläggningarna och skickas till driftcentralen i Bispgården utanför Sundsvall där operatören ringer upp vakthavande maskinist. Denne måste sedan åka till anläggningen för att på stationsdatorn få detaljerad information om larmets orsak. Rapporten undersöker möjligheten att ge vakthavande tillgång till information från stationsdatorn via VPN, vilket är möjligt att implementera men skulle kräva en noggrann genomgång av vad en sådan funktionalitet skulle innebära för säkerheten. Vidare har larmens beskaffenhet undersökts, dessa är om- och utbyggda efter hand och det saknas en bra överblick. Författarna rekommenderar här en genomgång av larmlistorna och larmens prioritet. Slutligen föreslås en mer kvalitativ inriktning på framtida studier av larmhanteringen. / Vattenfall Vattenkraft AB owns 57 large scale hydro power plants in Sweden with installed power exceeding 10 MW. The study relates to four of the plants located along Göta river. This report analyzes incidents and the related remedial actions that have occurred during the period 2014 – 2017 as well as the alarm and control systems with the aim to identify potential improvements. The incidents are categorized by error, what actions have been undertaken to correct the issue, plant and season. The incidents have predominately originated in the turbine and generator facilities and have been caused by abnormal levels or temperatures. During summer and winter time, this is mainly due to variation in temperature and flow in the river. The four plants have caused a similar amount of alarms, which is interesting as there is a large variation in age. The analysis does not identify any reoccurring issues which were previously unknown to the company, but the authors recommends that an investigation is conducted to assess if eel screens should be installed for the cooling pumps of Lilla Edet. The alarms are generated in the plants and are sent to the control facility in Bispgården near Sundsvall, where the operator calls the local engineer on duty in Trollhättan. The engineer subsequently goes to the plant to access detailed information on the incidents from the local computers. This report examines the possibility to provide the engineer on duty with detailed information from the plant computer via VPN. This would be possible to implement but would require a detailed assessment of the security implications. The status of the alarm system have also been assessed as it have been modified and extended retroactively, and there is currently no comprehensive overview. The conclusion is that a review of the list of incident codes and their priority is recommended.

Spelplanen för energiproducenter kommer inom de kommande årtionden förändras och företagen kommer ställas inför stora utmaningar. Kärnkraften kommer att fasas bort till 2040 enligt ett Regeringsbeslut, något som kommer kräva en utbyggnad av de förnyelsebara energikällorna som vind- och solkraft. Det är energikällor som har betydligt större variation där väder påverkar produktionen samtidigt som det är svårt att planera och prognostisera. Det kan således tillkomma och falla bort elproduktion på nätet under kort tid om det som exempel skulle sluta blåsa under en timme. Ett fungerande elsystem bygger på att det alltid ska finnas en balans mellan elproduktion och elanvändning. Denna balans mäts i frekvens på elnätet och Norden har en nominell frekvens på 50,0Hz, något som påverkas av ett underskott eller överskott av antingen produktion eller konsumtion. En utbyggnad i vind- och solkraft kan således ställa högre krav på vattenkraften som med sin goda planeringsförmåga fungerar utmärkt som frekvensreglerande kraftkälla. Inom vattenkraftsproduktion finns det två produktkategorier som energiproducenter kan sälja sin producerade el som normal drift och frekvensreglering, där den förstnämna är den som majoriteten av intäkterna står för. Eftersom det finns stora kostnader relaterade till slitage som uppstår i en turbin vid drift är det i Skellefteå Krafts intresse att studera de kostnader som är orsakade av frekvensreglering. För detta har olika utjämningsfunktioner utnyttjats för att klassificera data som antingen normal drift eller frekvensreglering, för att sedan beräkna vad frekvensregleringen motsvarar i slitage på ett aggregat. Skellefteå Kraft har i Augusti 2019 implementerat ett system som lagrar driftdata. Då en förväntad livslängd av en kaplanturbin är mellan 40 och 50 år krävdes det då mer data för att kunna dra rimliga slutsatser. Eftersom en begränsning finns gällande mängden av data, används omsamplinstekniken Block bootstrap för simulering av driftdata, vilket är nödvändigt för att kunna utföra en livslängdsanalys. Slutsatsen var att trots att frekvensreglering stod för drygt 95% av slitaget stod det endast för 8-9% av intäkterna, men att det ändå hade en vinstmarginal på 2-3 gånger kostnaden. En livslängdssimulering på 40 år medförde ett slitage på drygt 420 mikrometer för det Yttre löpskoveltappslagret (det lager som slits mest), vilket ligger inom rimligt slitage med hänsyn till designvärdet.

Ett vattenvårdsprojekt samlar ofta många intressenter som drivs av åtskilda intressen som kan behöva samverka för att nå gemensamma målbilder och acceptans i samhället. Ekonomiska, miljömässiga, sociala och politiska dimensioner har identifierats av Stockholm Water Institute för att nå en hållbar vattenförvaltning och ett ökat fokus på samverkan kring vattenvårdsprojekt riktas idag av myndigheter och aktörer. Rapporten visar att en strategisk samordning genom kartläggning av intressenter och systematisk tillämpning av analysverktyg på ett tidigt stadium kan identifiera och utveckla prioriterade åtgärder och samverkanspotential för att nå effektiva åtgärder för ett vattenvårdsprojekt. / A watercare project often brings several stakeholders who are driven by separate interests an need to collaborate to achieve common goals and assure acceptance in society. Economic, environmental, social and political dimensions have been identified by Stockholm Water Institute as dimentions to achieve a sustainable water management. An increased focus on collaboration for watercare projects is today asked by authorities and actors. The report shows that a strategic coordination through mapping stakeholders and systematic use of analysis tools in an early stage can identify and develop priority measures and identify the potential of collaboration to achieve effective measures for a watercare project. / <p>Redovisningen genomfördes på zoom</p>

Vattenkraft står idag för ungefär fyrtiofem procent av Sveriges samlade elproduktion. Det är landets enskilt största förnybara energikällan och den möjliggörs tack vare välbyggda dammar i svenska älvar och vattendrag. Dammar är således en viktig del av den svenska infrastrukturen vilket ställer höga krav på dammsäkerheten i både drift och projektering.   Syftet med följande rapport är att:   redovisa allmän teori kring olika dammars utformning, funktion och statiska verkningssätt studera gällande standard rörande dammsäkerhet, RIDAS utarbeta beräkningsprogram för: lamelldammar massivdammar utskov kombinerad dammonolit redovisa kontrollberäkningar mot befintliga dammkonstruktioner   Resultaten från de utförda kontrollberäkningarna visar att beräkningsprogrammens svar erhålls på den säkra sidan, anledningarna till detta analyseras och diskuteras i slutet av rapporten. För de program där kontrollberäkning ej möjliggjorts har diskussion och handberäkningar visat att dokumenten fungerar som de ska och går att använda. / Hydropower accounts for approximately forty-five percent of Sweden’s overall energy production. It’s the country’s single largest source of renewable energy and is made possible through well built and maintained dams in the countless rivers and streams throughout Sweden. Dams are thus an important part of the Swedish infrastructure which therefore creates a demand for high standards on dam safety.   The purpose of this following report is:   present general theoretical knowledge about different types of dams, their applications and static systems study current safety standard on dams, RIDAS compose calculations programs regarding: buttress dams concrete gravity dams spillways combined dam monolith present control calculations for existing dams   The results from the performed control calculations show that our programs obtained answers on the safer side. The reasons for this are analyzed and discussed in the end of this report. For some of the programs control calculations were not made possible, through discussion and handmade calculations we’ve concluded that these programs are functioning properly.

Sverige är beroende av vattenkraften då det är vår viktigaste förnyelsebara energikälla. Många vattenkraftverksanläggningar börjar dock nå sin förväntade livslängd och måste på sikt repareras eller byggas om. Hur reparationerna ska ske är inte alltid givet då en reparationsinsats är en komplicerad process där både hänsyn till den befintliga konstruktionen som till reparationsmaterialet måste tas. Ny forskning visar även på att det är önskvärt om reparations-materialet är kompatibelt med underlaget, då det förbättrar sannolikheten för en lyckad insats. Lyckade reparationsinsatser måste vara av högsta prioritet, då det i slutändan blir en fråga om säkerhet för anläggningen. Vattenbyggnads-betongens sammansättning och proportionering i kraftverken är därför en viktig parameter att studera i samband med förvaltningsprocessen av anläggningarna. Denna studie utreder hur vattenbyggnadsbetongens sammansättning och proportionering i kraftverken kan påverka den fortsatta förvaltningsprocessen av anläggningarna. Utifrån en observationsstudie av fyra vattenkraftverk i Vattenfalls ägo, samt en sammanställning av de rekommendationer som Vattenfall under 1900-talet har utgivit för betongkontroller ämnade för internt bruk, visar denna studie att betongen i de studerade kraftverken till viss del kan relateras till de rekommendationerna aktuella för sitt byggnadsår. Resultaten visar även på att tillgänglig anläggningsdata för den befintliga betongen finns, det krävs bara en del arbete att hitta den. Problem kan dock uppstå i framtiden, då betong vid nybyggnation och reparation saknar fullständig dokumentation. Bristen på ny anläggningsdata blir därför uppenbar. Att ta till vara på ny såväl som befintlig data i borde vara ett sätt för att garantera en ännu säkrare förvaltningsprocess.

Denna undersökning behandlar relationerna mellan högmodernism, rasbiologi och industrialiseringen av Norrland under tidigt 1900-tal. Syftet är att analysera de samband som fanns mellan teknikutbredningen, främst i form av vattenkraft, i traditionellt samiska områden och rasbiologins väg till att bli ett etablerat forskningsfält. Herman Lundborg, som var drivande i processen för ett statligt institut för rasbiologi i Sverige, hade särskilt fokus på samerna vilket gör det intressant att studera hans idéers påverkan på industrialiseringen i Norrland. De källor som används är främst riksdagstryck gällande samer, vattenkraft och avvittring och kompletteras av annat tryckt material från intressenter för och emot industrialiseringen samt tryckt material om rashygien och rasbiologi. Genom att använda Scotts teorier om högmodernism, Adas teori om kolonial vetenskap och Headricks teori om teknik som verktyg för kolonisering nåddes slutsatserna att tekniken fungerat både som verktyg och motiv för Norrlands kolonisering. Rasbiologin gav legitimitet till idéer om rasers olika värde bidrog till det osynlighetsgörande av samerna som var nödvändigt för att kunna exploatera naturresurser inom renbeteslandet.

I denna uppsats är syftet att skapa en djupare förståelse över hur Sverige ska kunna övergå till hållbar energiutvinning samt hur Sverige ska uppnå målet om 100% förnybar energi vid 2040. Jag ska även i denna uppsats redogöra om de olika för- och nackdelar som finns för solenergi, vindkraft, biokraft, vattenkraft och kärnkraft för att sedan kunna problematisera kring de framtida scenarierna för Sveriges elproduktion. Detta görs via en kvalitativ textanalys av sekundär litteratur från främst myndigheter och de olika scenarierna som lyfts i kungliga ingenjörsvetenskapsakademiens delrapport. Dessa scenarierna ska även uppfylla de olika kriterierna som lyfts av Durance &amp; Godet för om ett scenario ska klassas som användbart, dessa kriterierna är: relevans, sannolikhet, sammanhang, betydelse och transparens. Dessa förklaras mer djupgående vid underrubriken: Val av scenarier. Resultatet för denna uppsats är att det finns för- och nackdelar med alla de olika scenarierna samt att de har olika förutsättningar för att expandera sin elproduktion. Tre av de fyra scenarierna kan expandera sin produktion i tillräckligt hög utsträckning för att säkra Sveriges elproduktion medan två av dessa tre bygger på 100% förnybar energi. Scenario 1 “mer sol och vin och scenario 2 “mer biokraft” uppfyller bäst Durance och Godets fem kriterier för ett användbart scenario och är därför de scenarier som kan anses centrala för en möjlig väg framåt. Men även scenario 3 “ny kärnkraft” för in i diskussionen på grund av dess starka koppling till vissa av Durance och Godets kriterier.

The expansion of the Swedish hydro power has contributed positively to the reduction of the environmental impacts from the fossil fueled power production. In the same time the extensive expansion has been proved to cause negative ecological and local environment impacts of a stream. This, in turn, has been affecting the biodiversity and fish stock negatively, which has been reduced. One of the underlying problems is the lack of possibility for the fish to pass the plants, but it is also directly correlated to the mortality rate of the fish passing through the turbine, which this study is investigating. The mortality rate has been computed for three different locations in Sweden, Untra, Tännfallet and a third one whose location is confidential, and is denoted as Case 1, 2 and 3. The model used to calculate the mortality rate in this investigation is based by existing blade strike models and knowledge and are investigating the death due to mechanical injuries from collision with a runner blade in the turbine. The model is valid for Kaplan- and Francisturbines and is taking technical design, physiological and behavioral parameters, in consideration. In the first case, Untra, the mortality rate is lower for the Kaplan turbines than for the Francis turbine that has been under investigation. However the Francis turbine has lower mortality rate at low loads and the result also indicates that a Kaplan turbine with greater diameter has lower mortality rate than a smaller one. In case 2, Tännfallet, the Kaplan turbine would give 50 % lower mortality rate than a Francis turbine with a corresponding drop and water intake and at full load. At part load the mortality rate is 42 % less. Case 1 and 2 indicates that a Kaplan turbine is more fish friendly than a Francis turbine, but Case 3, indicates the opposite. The mortality rate in the old Francis turbine was 0 % according to the calculations. This could be explained to the low relative velocity, which is partly a result of the small scale turbine. The relative velocity is in this case is well below 10 m/s and a collision with the runner blades has not necessary a deadly outcome.    In all cases the trash rack is of great importance to prevent a fish with high probability to die in the turbine to pass. In Untra a rack with a gap width of 20 mm is recommended. This would prevent 25 cm long fish and 80 cm long eels to pass. In Tännfallet the current rack that has a gap of 25 mm is considered to be sufficient and will prevent a 30 cm long fish and 90 cm long eels. In Case 3 an 18 mm wide rack is recommended and if choosing that the mortality rate in Case 3 will be at most 26 % if a fish is passing and 70 % for the eel, these with a length of 25 and 70 cm respectively. The results from the case study and the analysis indicates that the mortality rate due to fish passing through the turbine can be reduced. Partly by choosing a turbine that is more fish friendly designed, but also by using optimally designed diverters as trash racks. In general the mortality rate increases with the length of the fish and with a reduction in the turbine dimensions, but at relative velocities below 10 m/s the mortality rate are reduced. This occurs in more extent in Francis turbines, but in general the Kaplan turbine has a lower mortality rate. Also to be mentioned, there are a lot of uncertainties when calculating the mortality and the technical parameter that has the most influence to the mortality rate is the relative flow angle (runner blade angle). Another uncertainty is the behavior of the fish. For example, the mortality rate is much greater for a fish passing at the top of the impeller in a Francis turbine than one passing at the bottom. Hopefully, the knowledge given in this report will contribute to future investigations where the best possible technique to reduce the mortality of a fish passing through the turbine is to be done, and thereby promote both the environmental and economic sustainability of the hydro power.

Forskare är eniga om att jorden utsätts för ständiga klimatförändringar. Detta har lett till att FN tagit fram 17 globala mål som Sverige sedan har formulerat egna miljömål ifrån. En del av den omställning som behöver göras för att nå målen är att byta till en förnybar elproduktion. Det inspirerade till ämnet för examensarbetet, flytande solceller i kombination med vattenkraftverk. Syftet var att ta fram ett underlag för beslutsfattare på energiföretag, vilket innefattar att samla de regelverk som berör hybridtekniken, samt göra en sammanställning av för- och nackdelar med tekniken. Arbetet genomfördes i samarbete med Sydkraft Hydropower AB (SHAB). En av SHABs anläggningar, Edensforsens vattenkraftverk, undersöktes för att beräkna den potentiella solelproduktionen på en del av vattenreservoaren vid vattenkraftverket. För att uppnå resultatet gjordes en fallstudie bestående av en litteraturstudie samt simuleringar i Winsun, för att göra en beräkning av solelpotentialen för den specifika vattenytan vid Edensforsen. Resultatet visade att solcellsanläggningen vid Edensforsen skulle kunna nå en årlig elproduktion på 2,15 GWh i oskuggat läge med en utnyttjad yta på 15 000 m2 och 5412 solcellsmoduler. Det finns inte några specifika regelverk för flytande solceller eller hybridtekniken. Författarna har antagit att flytande solceller klassas som vattenverksamhet och därav berörs av de regelverken. Det innebär att en miljöpåverkansbedömning måste göras och en anmälan till mark- och miljödomstolen krävs då den föreslagna verksamheten kommer vara större än 3000 m2. Tidigare studier har visat att tekniken är ny och outforskad och att det därför är svårt att säga exakt vilken miljöpåverkan de flytande solcellsanläggningarna skulle ha. Hybridtekniken har fördelar som till exempel en minskad kostnad eftersom det redan finns en nätanslutning vid vattenkraften samt att solcellernas effekt kommer vara högre eftersom de får en kylande effekt från vattnet. De nackdelar som identifierats är bland annat att förankringen av de flytande solcellerna kan bli problematisk eftersom vattennivån kan variera i reservoaren. Även att det kan krävas avancerad teknik för att vattenkraften ska kunna regleras snabbt för att kunna justeras efter solelens produktion. Om SHAB skulle välja att implementera flytande solceller vid Edensforsens vatten- kraftverk med den föreslagna ytan skulle den kunna uppnå samma energieffektivitet som den till ytan mest energieffektiva solcellsparken som finns idag i Sverige. Som förslag för fortsatta studier skulle en kostnadsanalys kunna göras för att bredda beslutsunderlaget.