Short term regulation, or hydropeaking, provides useful grid services and can be economically beneficial. However, hydropeaking is also associated with environmental impacts concerning flows and water levels. In the south of Sweden, where the electricity demand is greater than the supply, balance regulation from small hydropower plants can contribute to local grid stability. The objective of this report is to evaluate the possibilities for hydropeaking within Mälarenergi’s hydropower plants, with regards to possible power increase and environmental consequences. The report aims to conclude whether there is potential to optimize the operation of the power plants for production of balancing power. A literature study was conducted, as well as a survey of Mälarenergi’s hydropower plants and regulation dams. To describe potential flow regimes, three scenarios for hydropeaking in Kolbäcksån were created in joint consulation with Mälarenergi. The results show that the total increase in available power will vary from around 5 – 11 MW. It is indicated that the largest environmental impact will occur in the scenario with the greatest difference between base flow and peak flow. It can be concluded that several forms of hydropeaking are possible to utilize in Kolbäcksån. The available balancing power is enough to be able to contribute secondary frequency control for Svenska kraftnät. Flow parameters indicate that environmental and ecological impacts will be relatively mild, although this needs to be investigated further. To complement the findings in this report, an evaluation of the economic conditions for the proposed hydropeaking scenarios is proposed as a future project.

Producing power on a small scale has become increasingly popular in recent times. New concepts that are designed for smaller applications are emerging within different power systems. One such concept has been developed for hydro power by prof. Urban Lundin at Uppsala University. The core of the concept is the integrated turbine/generator unit called Turbo. Testing of the concept is crucial to be able to draw conclusions as to its properties. Two thesises have been assigned for the testing of Turbo and a total amount of 103.000 SEK was recieved toward the project. This thesis aims to design and constuct water ways and supporting structures necessary to test Turbo. It also tackles the problem of starting and stopping of the water flow through the system as well as estimation of the flow rate and hydraulic head. The other thesis, written by Jakob Blücher, deals with the electronic control of the variable speed generator. The results show that the waterways, supporting structures as well as the flow start/stop and measurement for the concept could be achieved with a simple and relatively cheap design within budget. Starting the flow takes approximately 10 minutes and stopping takes 4 seconds. The estimated flow through Turbo is about 250 l/s and the hydraulic head is 6,9 m. The payback-time for the presented system implementation is about 13 years. The result also shows that there is a design flaw to the concept rendering further evaluation of the unit impossible without design modification.

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.