Vindkraften har de senaste åren ökat kraftigt, både i antal verk och i producerad mängd energi. Mycket tyder på att denna utveckling kommer att fortsätta i och med att elcertifikatssystemet och vindpilotstödet förlängts respektive förnyats. Riksdagen har också beslutat efter utredning av Statens Energimyndighet att det i samhällsplaneringen skall skapas förutsättningar för en årlig produktion av 30 TWh el från vindkraft år 2020. Detta kan jämföras med de 6,2 TWh som producerades under 2011. Tidigare studier har visat att en större andel vindkraft tillför ökat reglerbehov hos övriga produktionskällor. Ingen av dessa studier har dock undersökt hur Sveriges produktionskällor kan samverka för att klara detta ökade reglerbehov. Detta är således vad denna studie undersökt. Studien baseras på en steg-för-steg modell som simulerar hur samverkan mellan de tre största produktionskällorna i Sverige, vattenkraft, kärnkraft och värmekraft förändras vid en ökad andel vindkraft. Resultatet från studien bekräftar att en större andel vindkraft ökar regleringarna av samtliga produktionskällor. Studien visar också att vattenkraftens reglerförmåga oftast är tillräcklig för att täcka det primära reglerbehovet. Reglerförmågan inskränks dock med större andel vindkraft till följd av att vattenkraften då oftare producerar nära maximal och minimal produktionsnivå. För värme- och kärnkraft visar resultatet att de nyttjas i större utsträckning för reglering vid ökad vindkraft. Deras totala produktion minskar men full produktionskapacitet kan fortfarande tillfälligt behövas. / In recent years, wind power has significantly increased in prevalence and in production of energy. Indications have been made, that this trend will continue as the funding through the Swedish “elcertifikatssystemet” and “vindpilotstödet” has been extended and renewed respectively. The Swedish parliament has also decided after an investigation by the National Energy Agency (Statens Energimyndighet) that in the urban and regional planning there should be prerequisites made for an annual output of 30 TWh of electricity from wind by 2020. This can be compared to the 6.2 TWh that was produced last year (2011). Previous studies have shown that an increase in wind power penetration increases the need for adjustments in other power generation plants. Of these studies, none have examined how Swedish power generation plants can work together to cope with this change in operation. Therefor this is what this study was chosen to investigate. The study is based on a step-by-step model that simulates the interaction between the three main production sources in Sweden, hydro, nuclear and thermal power generation plants, and how their operation cope with an increased share of wind power. The results from the study confirm that a higher penetration of wind power increases the amount of adjustments in every plant. The study also shows that the hydropower adjustment capability is often sufficient to cover the primary adjustment needed. However the adjustment capability is curtailed with a high penetration of wind power because the water power more often produces near maximal and minimal production levels. For thermal and nuclear power, the results show that they are used more extensively for adjustments with higher penetration of wind power. Their total production decreases, but full production may still be needed temporarily.

I dagsläget när intresset för miljövänlig energi ökar, ses den småskaliga vattenkraften som ett sätt att minska Sveriges import av energi. I Sverige finns det tusentals nedlagda kvarnar och små vattenkraftstationer som med små medel skulle kunna börja leverera energi. I Björkefall i Olofströms kommun finns en privatägd och övergiven kvarn. Detta arbete undersöker möjligheterna till en småskalig vattenkraftstation i denna åt Olofströms Kraft AB. Småskalig, vattenkraft, elkraft, generator, turbin / At present when the interest of environmentally friendly energy increases, small scaled water power is seen as an option to decrease Sweden's import of energy. In Sweden there are thousands of abandoned mills and small water power stations, these could with small means be restored and start to deliver energy again. In Björkefall, Olofströms municipality, there is a individually owned and abandoned mill. This rapport explores the possibilities for a small scale water power station there, for Olofströms Kraft AB. Small scaled, water power, power electronics, generator, turbine

<p>Syftet med arbetet är att få kunskaper om hur energibehovet löstes inom gruvbrytningen från 1200-1300 talen fram till början av 1900 talet. Jag har studerat tekniken som användes vid gruvorna runt Åtvidaberg. Anledningen till detta är att här finns flera olika energikällor representerade. Dessutom startade gruvbrytningen tidigt, kanske redan på 1200 talet och har därför satt sin prägel på det samhälle som växte fram runt gruvhanteringen. </p><p>Energibehovet har hela tiden ökat inom gruvbrytningen. Främst beroende på, att då schakten blev djupare, ökade vattentillrinningen. Detta krävde allt effektivare pumpar för vattenuppfordringen. Utvecklingen har gått från att muskelkraft varit den största energikällan till att vattenkraft, ångkraft, turbiner och elektricitet utnyttjats för det ökade behovet av energi.</p>

<p>I denna studie har tillrinning till världens största bräckvattenhav, Östersjön, studerats. Östersjöns avrinningsområde inkluderar tillrinningsområden från 14 olika nationer och den totala befolkningen i området uppgår till ca 85 miljoner. Flera stora floder mynnar ut i Östersjön där Neva är den största med ett årligt medelflöde på 2500 m³/s. </p><p>En stor del av de vattendrag som mynnar ut i Östersjön är påverkade av vattenregleringar främst för vattenkraftsändamål. Syftet med vattenkraftsregleringar är att lagra vatten från vår sommar och höst för att använda detta vintertid då behovet av elkraft är stort. Regleringar för vattenkraftsändamål leder till förändrade hydrologiska förhållanden i de utbyggda vattendragen. Effekten av vattenregleringar innebär att de flesta flödestopparna blir utjämnade och att flödet vintertid ökar. </p><p>I denna studie har tillrinning till Östersjön vid reglerade förhållanden samt vid naturliga oreglerade förhållanden studerats. Studien har fokuserats på de tillrinningsområden som mynnar ut i Bottniska viken längs den Svenska kuststräckan. Studien baseras på rekonstruktionsberäkningar av naturliga flöden samt uppmätta flöden som tillhandahållits av SMHI och av Vattenregleringsföretagen. Den studerade perioden är 1979-2000. Vidare har regleringar för övriga länder inom östersjöområdet kvantifierats. </p><p>Resultaten från studien visar att den totala tillrinningen till Östersjön är kraftigt påverkad av regleringar. Studien visar att regleringar medför en kraftigt förändrad årsdynamik i de reglerade vattendragen med en utjämnad vattenföring över året där vårfloden i flera fall nästintill försvinner. Vidare visar resultaten ett ökat flöde vintertid samt att effekten under sensommar och höst är mindre. Effekter på den årliga tillrinningen är dock minimal. Studien fann även att effekten av regleringar ökar med egleringsgraden och är därmed mer tydlig i fjällområden till följd av att de flesta större regleringsmagasin är lokaliserade inom detta område och att regleringsgraden därmed ökar. Inom östersjöområdet som helhet står Sverige för den största andelen regleringar med en total magasineringskapacitet på 28 miljarder m³ för de vattendrag som mynnar ut i Östersjön, följt av Finland på ca 19 miljarder m³ och Ryssland på ca 17,5 miljarder m³.</p>

Uddevalla Energi AB äger fem vattenkraftstationer uppförda från 1920 och framåt. De är lokaliserade i Bäveån i Uddevalla kommun. Den totala installerade effekten i vattenkraftstationerna uppgår till omkring 2 MW. Vattenkraftstationen K4 Fossumsberg,vars installerade effekt uppgår till 1 MW, är den största utav anläggningarna ur denna aspekt. Utöver energiproduktion ska anläggningarna även svara för reglering av vattenståndet i Öresjö och i Bäveån. På uppdrag av Uddevalla Energi Elnät AB utförs detta examensarbete för att fastställa vilken utrustning som rekommenderas till kontrollanläggningarna för vattenkraftstationerna. De huvudområden som undersöks är generatorskydd, reglering, kommunikation och HMI. Krav från Uddevalla Energi Elnät AB ställs på olika skyddsfunktioner som exempelvi söverströmsskydd, jordfelsskydd, över- och underspänningsskydd, samt bakeffektskydd.Vidare önskas även att ny utrustning ska vara kompatibel med protokoll som stödjer MicroSCADA och har möjligheter för framtida användning av protokollet IEC 60870-5 för kommunikation mellan stationsutrustning och SCADA-systemet i driftcentralen. En rad produkter, varav ett flertal skulle kunna lämpa sig väl för ändamålen, undersöks från leverantörerna Schneider Electric, ABB och DEIF. Slutsatser dras bland annat om att Uddevalla Energi Elnät AB bör investera i separata enheter för reglering och för generatorskydd och inte kombinerade lösningar. Detta för att uppnå större säkerhet i händelse av fel i anläggningarna. Vidare konstateras att för att få ett komplett underlag att luta sig mot vid val av utrustning bör priser undersökas ytterligare, för att kunna väga in denna aspekt. / Five small hydroelectric power plants, constructed 1920 and later, are owned by UddevallaEnergi AB. The hydroelectric power plants are located in Bäveån in Uddevalla. The total installed power is approximately 2 MW. K4 Fossumsberg is the largest hydroelectric powerplant and has a production capacity of 1 MW. The hydroelectric power plants is not only used for energy production but also for regulation of the water levels in Bäveån and Öresjö. On behalf of Uddevalla Energi Elnät AB this bachelor thesis has been done to specify which equipment is preferable as the station monitoring and control equipment. The key areas ofthe report is generator protection, control and regulation, communication and HMI in the plants. There are demands from Uddevalla Energi Elnät AB regarding for instance overcurrent protection, earth fault protection, over- and under voltage protection and reversepower protection. Furthermore it is requested that the new station monitoring and controlequipment is compatible with MicroSCADA and has further options for using the protocol IEC 60870-5 for communication between station and the SCADA system used in the operating centre. Numerous products has been studied and many of them fulfil the requirements stated by Uddevalla Energi Elnät AB. The manufactures mentioned in this report are Schneider Electric, ABB and DEIF. Conclusions are made that Uddevalla Energi Elnät AB should invest in separate units for control and generator protection to achieve a higher level of safety in case of a fault in either generator protection or control equipment. Furthermore it is concluded that to obtain a more complete specification to use when choosing equipment one should consider the cost. More research is needed to take this into account.

In 1990 Flödeskommittén released new guidelines which redefined the method used to determine design flows. The method, combined with more complete measurements of flow variations, has resulted in higher design flows which in turn call for increases in the discharge capacity of hydropower plants. This work is still in progress. Since many Swedish hydropower stations were constructed in the 1950's and 60's they require modernization. Today Statkraft owns and operates 55 hydropower stations in Sweden several of which have a discharge capacity below the design flow. For this reason, the dam safety of these hydropower stations is reduced. According to current guidelines the turbine flow is not added to the discharge capacity since the availability of the electrical grid is not guaranteed during extreme flows. When the electric grid is unavailable the generator has no load and cannot produce an electric torque. Without the electric torque the turbine accelerates which may result in equipment failure. This thesis considers the introduction of an alternative local load where the generator power can be dumped as heat, hence termed dump load. The dump load has the potential to increase the discharge capacity by adding the turbine flow. However, operation of the dump load requires the availability of the generator and turbine, making the discharge capacity dependent on the status of the plant. In turn, achieving a sufficient discharge capacity is of primary concern to dam operators since it determines dam safety. Consequently, this thesis evaluates the effects on dam safety when utilizing a local load to increase the discharge capacity. Three different designs were evaluated; a medium to high voltage electrode water boiler, electrodes submerged in the river and a low voltage electric water boiler. The evaluation shows that all three designs are feasible and can be used to increase the discharge capacity provided the generator and turbine have high availability. The complexity and number of components constituting the dump load should be minimized to reduce the risk of malfunctions and redundancy should be introduced for key components when feasible. The dump load power should be controlled using voltage regulation but further work is required to determine the specifics of this governor. The results also show that the cost of the dump load is a fraction of the cost of a new spillway. However, the topic is controversial and the dump load requires practical testing in order to evaluate operational reliability.

Denna rapport sammanställer vattenhydraulikens möjligheter samt fördelar och nackdelar vid konvertering av befintliga hydraulsystem, eller nya anpassade system inom vattenkraften. Dessutom ska en jämförelse mellan miljöpåverkan av olja jämfört med vatten som behandlats för att passa i olika hydraulsystem redovisas. En stor fråga är om vattenhydrauliken har samma hållbarhet som oljehydrauliken och ifall man får accelererad nötning ifall man konverterar ett befintligt system från oljehydraulik till vattenhydraulik. Vattenhydraulik i vattenkraft används redan till luckservon. För ledkransservo ställs högre krav på driftsäkerhet men vatten bör kunna användas där med. Pitchkontroll för kaplannav är under utveckling, det som saknas just nu är sviveln som sitter längst upp på turbinaxeln. Om man ska konvertera ett nav behöver man också byta ventilerna som sitter i navet för att få tillförlitlighet. För att kunna konvertera ett oljehydrauliksystem till vattenhydraulik behöver man byta vissa komponenter: ventiler, filter och pumpar då dessa behöver vara anpassade för att kunna få en anständig livslängd. Livslängden är garanterad till 8000-10000h för ett nyinstallerat vattenhydrauliksystem, detta är med avseende på pumpen som normalt sett är den detalj med kortast livslängd i systemet. Jämfört med oljehydraulik så är detta i stort sett samma livslängd, vilket har varit målet för leverantören Danfoss utveckling av vattenhydraulik. Ett vattenhydrauliksystem med rent vatten som hydraulmedium påverkar miljön minimalt om ett läckage sker, ett system med monopropylenglykol i vattnet ger väldigt liten påverkan då detta oftast är nedbrutet efter 24h i naturen enligt Dowcal som producerar glykolen. Monopropylenglykol är dessutom giftfri samt har inga påvisade fall av allergi, vilket gör arbetsmiljön och hanteringskostnader betydligt lägre än för hydraulolja. Olja behöver förhöjd temperatur i jord för en acceptabel nedbrytning, och även då tar det förhållandevis lång tid. Livslängden på glidbussningar förekommande i Älvkarleby luckcylindrar har utretts genom en laboration där friktion och nötning studerats med hydraulolja respektive monopropylenglykol med vatten (50/50). Kontakten var glidande rulle mot plan. Dessa tester visar att nötningen är desamma för kompositmaterial mot kromat stål, som testats i de båda medierna. Friktionsvärdet var lägre när man hade monopropylenglykol med vatten som smörjmedel. I fallet med brons mot kromat stål var resultatet detsamma, monopropylenglykol med vatten gav lägre friktionsvärde och återigen gavs samma slitage vid jämförelse av provbitarna som gått i hydraulolja respektive monopropylenglykol med vatten. Slutsatsen är att vattenhydraulik är ett bra alternativ till oljehydraulik, men ingående kunskap om hydraulikens systemkomponenter vid vätskekonvertering är nödvändig. Till exempel om materialen i systemet lämpar sig för konvertering eller behöver bytas ut. / This report puts together the possibilities of water hydraulics. It also compare pros and cons of new adapted systems or when converting existing oil hydraulic systems to water hydraulics. A small comparison of environmental effects from oil and water treated for use in hydraulic systems will be made. A large question concerning water hydraulics is if it has the same durability as oil hydraulics. Another is if you get accelerated wear when you convert an oil hydraulic system to water hydraulics. For hydropower, Water hydraulics is already used for sluice gates. For the operating ring you need very high reliability but water hydraulics should be suiting for this application as well. Pitchcontrol for kaplanrunners is under development, at the moment the swivel on top of the turbineshaft is missing. If you want to convert a kaplanrunner you will also need to change the valves in the hub to get a good reliability. To be able to convert an oil hydraulic system you need to change some components: valves, filters and pumps, these needs to be adapted for water to have a reasonable lifetime. The lifetime is guaranteed to be 8000-10000h for a recently installed water hydraulics system. This is regarding to the pump, which is the part of both water- and oil- hydraulics with the shortest lifetime. If you compare water- with oil- hydraulics they have about the same lifetime. That has always been the goal for the supplier Danfoss development of water hydraulics. A water hydraulic system with pure tap water as pressure media will not affect the environment at all. Systems with monopropylen glycol and water as media will have only a small environmental influence. Monopropylen glycol that has leaked out will be broken down in 24h if it is taken care of in a cleaning plant. In the nature it will take slightly longer according to dowcal who produces the glycol. Monopropylen glycol has no cases of allergy reported, which makes the working environment and handling better than for hydraulic oil. Oil needs elevated temperature and the presence of earth to be able to break down, and still it takes considerable time. The lifetime on sliding bushings existing in the hydraulic cylinders for Älvkarleby hydropowerstation sluice gates have been investigated by laboratory work. Friction and wear was compared with hydraulic oil or monopropylen glycol with water (50/50). The contact was a sliding wheel against a sheet. These tests shows that the wear is equal if you test a composite against chromed steel, with the two different hydraulic medias. The friction was however lower when you tested it with monopropylen glycol and water as lubricant. In the case bronze against steel the results were the same. Monopropylen glycol with water gave lower friction, though the wear was equal between the two medias. The conclusion is that water hydraulics is a good alternative to oil hydraulics, thorough knowledge of the hydraulic components is necessary though. For instance if the materials in the system is suitable for use in water hydraulics, or needs to be changed.

This paper examines the power producing dams along the Ume-river as an integral part of and a result from the urbanization process in Sweden during industrial capitalism. The aim of the paper is to contribute to the knowledge of the urbanization process in Sweden in general and of its traces along the Ume river in the county of Västerbotten in particular. The paper applies the theory of concentrated urbanization and extended urbanization put forward by Neil Brenner and Christian Schmid (2015) and argues that the building of power producing dams along the Ume-river is part of an extended urbanization process. This becomes particularly evident when examining the vast physical structures that is the dams, situated in an otherwise remote and sparsely populated area. These vast physical structures are also very well connected to a nation wide electric grid that has connections to bordering countries as well. Due to neo-liberal developments in Sweden the former state governed electrical market is now deregularized and exposed to corporate competition and capitalist speculation. This paper mainly contributes to the understanding of the urbanization process as a process not only taking place in large urban agglomerations but also affects and shapes by remote areas in physical, social and economic terms.

I oktober 2013 publicerade Vattenverksamhetsutredningen delbetänkandet SOU 2013:69 med förslag på förnyade vattenrättsliga regler. Förslaget är att genomföra en nyprövning av alla de vattenverksamheter som inte har tillstånd enligt miljöbalken för att på så sätt uppdatera miljökraven i deras äldre tillstånd till dagens nivå. Enligt utredningen är detta nödvändigt för att Sverige ska uppnå de miljömål som satts enligt EU:s ramdirektiv för vatten. Enligt förslaget i delbetänkandet skulle ca 98 % av de svenska vattenkraftverken genomgå en nyprövning och det finns en oro över hur de nya miljökraven kan komma att minska den förnybara energiproduktionen. Syftet med detta examensarbete var att utreda vilka konsekvenser den småskaliga vattenkraften står inför om Vattenverksamhetsutredningens förslag skulle bli verklighet. Fokus har lagts på anläggningar med en installerad effekt under 1,5 MW, så kallad minkraft, och tre exempelfall har valts ut och utretts. Det har antagits att de nya miljökraven skulle innebära att anläggningarna ska anlägga fiskpassager, upp- och nedströms, och att de fall där det finns torrlagda åfåror skulle införa en minimitappning av vattendragets medellågvattenföring (MLQ). Inom de tre exempelfallen finns även de tre ägargrupperna privat, kommunal och elbolag representerade av en vardera. Kostnader har beräknats för flera olika åtgärdsalternativ som antingen innefattar en nyprövning och anläggandet av fiskvägar, en utrivning av anläggningen eller en effektivisering av befintlig anläggning i samband med en nyprövning. I och med bortledda flöden till fiskväg och minimitappning påverkas anläggningen av ett produktionsbortfall vilket har beräknats för vardera anläggning och berörda åtgärdsalternativ. Produktionsbortfallen som beräknats för exempelfallen är i storleksordningen 2-40 % av anläggningarnas årsproduktion och påverkas främst av om anläggningen har minimitappning eller inte. Vid en effektivisering av befintlig anläggning bör det vid dimensioneringen av turbinen tas hänsyn till volymen på det bortledda flödet till fiskväg och minimitappning för att minimera produktionsbortfallet från detta. Den tid som anläggningen tas ur drift på grund av för låga flöden ökar nämligen när ett flöde leds bort och denna tid kan minimeras. Resultaten visar även att de investeringskostnader som kan komma att krävas i samband med en nyprövning är höga sett till anläggningarnas årliga omsättning och risken är därför stor att verksamhetsägare inte kommer ha de ekonomiska förutsättningar som krävs. Detta särskilt i dagsläget då elpriset är lågt och flera av anläggningars elcertifikat nyligen gått ut, vilket innebär minskade marginaler och mindre utrymme för investeringar. Vidare visar fallstudien att en utrivning av anläggning ofta innebär en större kostnad än den för en nyprövning. Det finns alltså en stor risk att de verksamhetsägare som inte har möjlighet att genomföra en nyprövning inte heller kan bekosta den utrivning som de kommer åläggas om nyprövningen inte genomförs. I dessa fall kan en konkurs vara den enda utvägen och det är då oklart vad som sker med anläggningen vilket bör utredas vidare. / In October 2013 a proposition was made that all hydropower plants with permits made out before the incorporation of Miljöbalken (1999) should be forced to apply for a renewal of their permits and in this way give way to an update of their environmental standards. The aim of this report is to present the consequences that could be expected for small hydropower in Sweden as a result of the proposition and focus has been set on stations with an installed effect of less than 1.5 MW. It has been assumed that an update of environmental standards will include construction of fish ways and also a set minimum discharge in the dry riverbeds that exist as a result of the construction of the power plant. A case-study was made with three hydropower plants and costs as well as production losses were calculated. The results show that 2 to 40 % of the stations yearly production would be lost because of the spillage in fish ways and as minimum discharge. The cost of fish ways will amount to an average of 5 million SEK for each station which is high related to the stations’ turnover that varies between 350 thousand and 4 million SEK for the investigated cases. There is a risk that many owners will not have sufficient funds to apply for a new permit as well as constructing fish ways. If a new permit is not granted or sought the station will be declared illegal and a removal of it will be demanded by the environmental court (Mark- och miljödomstolen). However, the costs investigated for removal of station and dams tend to be higher than the ones connected to a renewal of permit and will therefore not prove a solution to owners who lacked sufficient funds for a renewal of permits. What to be done in these cases remains to be investigated and is suggested for further studies.

This master thesis was made to investigate the possibilities of using the Matlab-basedsoftware Basegrain to determine grain size distributions of erosion protections onhydropower dams. Basegrain is a photogrammetric tool developed to generate grainsize distributions and other information about coarse flood sediments by analyzing adigital photo of the stone bed. The investigation was made by validating the ability forBasegrain to assess grain size distributions of various materials smaller than the blocksused in an erosion protection by comparing sieving results or manual measurementswith the results obtained by the program. A statistical comparison was then made bycomparing the results from sieving and the program. The possibilities of using thesame method on existing hydropower dams were then investigated by determiningwhether the method was practically viable or not.The results showed that Basegrain generated grain size distributions for coarse gravelthat were very close to the sieving results. It also provided grain size distributions forlarger fractions of stones quite close to the results made by measuring the diameterof the stones by hand. The results also showed it was possible to use the samemethod on existing erosion protections on hydropower dams and obtain grain sizedistributions.