The market of wind power as a sustainable energy source is growing, both on large and small scale. Conventional large scale wind turbines normally operate in uniform areas where expected wind speeds and turbulence characteristics are well investigated and the constructional design of the wind turbines is regulated by standard classes for different external conditions. Small scale wind turbines (SWT), on the other hand, are sometimes placed in more complex environments where the turbulence conditions are rougher. A larger amount of turbulence will generate a larger amount of fatigue loadings on the construction, increasing the risk of breakdown. It is therefore of major concern to perform more measurements and further investigate the turbulence characteristics in complex environments and the effect that these will have on small wind turbine construction. Thus, turbulence is measured with sonic anemometers at two sites with complex environments; at an urban site above a rooftop in a medium sized city (Uppsala, Sweden) and above a forest in Norunda (outside Uppsala) at two heights, near the treetops (z = 33 m) defined as complex and further up (z = 97 m) defined as more uniform. The turbulence data is analyzed and the results are compared to the normal turbulence model (NTM) as it is defined for the standard SWT classes by the International Electrotechnical Commission in the International standard 61400-2: Design requirements for small wind turbines (IEC, 2006). Measurements of  minute standard deviations of longitudinal wind speed (σu) and turbulence intensity (TIu) are reported, as well as the distributions of TIu and of 10  minute mean wind speeds (um) for the different sites and stabilities. The results show that the NTM represents the turbulence at 97 m height above the forest only for light wind speeds, smaller than 10 m/s, but underestimates the turbulence for higher wind speeds.  It should also be noted that the data is scattered and contain a number of occasions with extreme values of σu and TIu. For wind speeds higher than 10 m/s the number of observations is limited but the majority of the observations are more extreme than the NTM. At the complex sites (near the treetops and the rooftop) the NTM clearly underestimates both the magnitude and rate of change of σu with increasing wind speed, although the observed wind speeds close to these rough surfaces are low so the conclusions are limited. Average TIu at 97 m height is 19 %, compared to 41 % close above forest and 43 % above rooftop. Mean values of TIu above forest are generally 10 % lower during stable conditions (z/L > 0.05) while above rooftop, the wind material is sparse and 95 % of the observations had stable stratification so no dependence on stability can be seen. From these results it can be concluded that the turbulence characteristics close above treetops is similar to those above rooftop, but that the NTM, as it is defined for the standard SWT classes, is not valid in these complex and urban terrains and need to be modified to correctly estimate the turbulence intensities, and consequently also the loadings, affecting small wind turbines located at these kinds of sites. / Marknaden för vindkraft som en förnyelsebar energikälla växer snabbt, både stor- och småskaligt. Traditionella storskaliga vindkraftverk placeras normalt på homogena platser där vindklimatet och turbulensens karaktär är ganska väl kartlagda och konstruktionsstandarden regleras av standardklasser utifrån olika externa förhållanden. Små vindkraftverk (SWT) å andra sidan placeras ofta i mer komplex eller urban miljö där turbulensen är mer intensiv. En större andel turbulens genererar större utmattningslaster på konstruktionen vilket ökar risken att vindturbinen går sönder. Det är därför av stor vikt att utföra fler mätningar och ytterligare undersöka turbulensen i komplexa miljöer och vilken effekt den kommer ha på de små vindkraftverkens konstruktion. Med anledning av detta så har turbulensdata analyserats från mätningar med sonicanemometrar. Dels på en urban plats, ovanför ett hustak i en medelstor stad (Uppsala, Sverige). Dels vanför en skog i Norunda (utanför Uppsala) på två höjder, nära trädtopparna (33 m) som anses komplex och högre upp (97 m) som anes mer homogen. Resultaten är jämförda med den normala turbulensmodellen (NTM) så som den definieras för standard SWT klasserna av International Electrotechnical Commission i International standard 61400-2: Design requirements for small wind turbines (IEC, 2006). Mätningar av 10  minuters standardavvikelse av den longitudinella vindhastigheten (σu) och turbulensintensiteten (TIu) redovisas, liksom fördelningen av TIu och 10 minuters medelvinden (um) för olika stabilitet för de olika mätplatserna. Resultaten visar att NTM är representativ på 97 m höjd endast för låga vindhastigheter, under 10 m/s, medan modellen underskattar turbulensen för högre vindhastigheter. Det bör också noteras att spridningen är stor i data och att extrema värden av σu och TIu uppmätts vid flertalet tillfällen. För vindhastigheter över 10 m/s så är antalet mätvärden begränsade, men majoriteten av mätvärdena är högre än NTM. På de komplexa mätplatserna (nära trädtopparna och ovan hustaket) så underskattar NTM avsevärt både storleken av σu och dess förändring med ökad vindhastighet på de komplexa platserna (nära trädtopparna och ovan hustaket). Dock är de observerade vindhastigheterna låga såhär nära de skrovliga ytorna så slutsatserna är begränsade. På 97 m höjd är medelvärdet av TIu 19 %, jämfört med 41 % nära trädtopparna och 43 % ovan hustak. De är generellt 10 % lägre under stabila förhållanden (z/L > 0.05)  över skog, medan ovan hustak där vindmaterialet är begränsat och 95 % av observationerna var stabilt skiktade så ses inte något stabilitetsberoende. Från dessa resultat kan slutsatserna dras att turbulensens karaktär nära trädtoppar liknar den ovan hustak, men att NTM, så som den definieras för standard SWT klasserna, inte gäller vid dessa komplexa och urbana platser och behöver modifieras för att korrekt uppskatta turbulensintensiteterna och därmed också de laster som påverkar små vindkraftverk placerade på den här typen av platser.

Wind power is growing fast all over the world, and in Sweden alone thousands of turbines has been installed the last few decades. Although the number of decommissioned turbines so far is very low, the rapid installation rate indicates that a similar rapid decommissioning rate is to be expected shortly. If the waste material from these turbines is not handled sustainably the whole concept of wind power as a clean energy alternative is challenged. This study aims to present an accurate estimate of the amounts of waste material that will be generated from wind turbines in Sweden during the coming decades, allowing the waste management industry to plan for this and by extension prevent unnecessary energy losses through imperfect waste treatment. It should also present helpful information on how problematic waste can be reduced or avoided. VindStat’s annual report, presenting installation date and other relevant data for most installed turbines in Sweden, has been used as the base for the calculations. Information on material composition in different types and sizes of wind turbines has been extracted from various life cycle assessments, and by using the available parameters in the data base each turbine has been assigned a specific amount of steel, iron, copper, aluminum, blade material and electronics. An average life time of 20 years has been assumed, based on prior research and comparison with empiric data, and the material of each turbine is therefore seen as generated waste 20 years after installation date. To calculate the amount of waste material from replacing faulty components, empiric data over replacement rates in further developed markets has been combined with a prognosis over future development of installed wind capacity in Sweden based on a method described by prior research. As no sufficient way to predict how the future second hand market for turbines and components has been found, three different possible scenarios have been investigated to see how this may affect waste amounts. The results show that annual waste will grow slowly at about 12 % increase per year until around 2026, and then the average increase is 41 % per year until 2034. By then, annual waste amounts are estimated to have reached 237 600 tonne steel and iron (16 % of currently recycled amounts), 2 300 tonne aluminium (4 %), 3 300 tonne copper (5 %), 343 tonne electronics (<1 %) and 28 100 tonne blade material. There is no industrial scale recycling method for commonly used blade materials, and a high strength steel developed by Sandvik is proposed as a fully recyclable material to consider for further research. A well-functioning second hand market is shown to possibly have a major impact on waste amounts, at least in postponing it until better recycling systems are in place. / Vindkraft är en snabbt växande energikälla världen över och enbart i Sverige har tusentals vindkraftverk installerats under senaste decennier. Även om antalet nedmonterade verk än så länge är relativt lågt, indikerar det stora antalet årliga installationer att ett liknande antal nedmonteringar är att vänta inom kort. Om avfallsmaterialet från dessa verk inte hanteras på ett hållbart sätt riskeras att syftet med vindkraft som ett miljövänligt alternativ utmanas. Målet med studien är att presentera en noggrann uppskattning om vilka mängder avfallsmaterial som kommer att genereras från vindkraftverk i Sverige under kommande årtionden, vilken kan användas för att planera avfallshantering och på så vis i förlängningen undvika onödiga energiförluster genom felaktiga processer. Information om hur problematiskt avfall kan undvikas eller minskas ska även presenteras. Vindstats årliga rapport, vilken presenterar installationsdatum och annan relevant information för de flesta installerade vindkraftverk, har använts som bas för beräkningar. Information över materialfördelning i olika typer och storlekar av vindkraftverk har extraherats från ett antal livscykelanalyser och genom att använda tillgängliga parametrar i databasen har varje enskilt vindkraftverk tilldelats en specifik mängd stål, järn, koppar, aluminium, bladmaterial och elektronik. En genomsnittlig livslängd på 20 år har antagits, baserat på tidigare forskning och jämförelse med empirisk data, och materialet i vindkraftverken har därför setts som genererat avfall 20 år efter installationsdatum. För att beräkna mängden avfallsmaterial från utbytta komponenter har empirisk data över utbytningsfrekvenser hos mer utvecklade marknader applicerats på en prognos över över möjlig framtida utbyggnad av vindkraftskapacitet i Sverige som skapats enligt en metod beskriven i tidigare forskning. Eftersom ingen fullständig metod har funnits för att förutse hur framtida andrahandsmarknad för vindkraftverk och komponenter så har tre möjliga scenarion undersökts för att se hur detta kan komma att påverka avfallsmängder. Resultaten visar att de årliga avfallsmängderna förväntas växa med ca 12 % per år fram till 2026, och därefter i genomsnitt 41 % per år fram till 2034. Då förväntas avfallsmängderna uppnått 237 600 ton stål och järn (16 % av nuvarande återvunnen mängd), 2 300 ton aluminium (4 %), 3 300 ton koppar (5 %), 343 ton elektronik (<1 %) och 28 100 ton bladmaterial. Det finns ingen metod för att återvinna vanligen använda bladmaterial på industriell skala, och ett extra starkt stål utvecklat av Sandvik föreslås som fullt återvinningsbart alternativ att undersöka. En väl fungerande andrahandsmarknad visar sig kunna ha en betydande inverkan på framtida avfallsmängder, åtminstone genom att skjuta upp behovet av hantering tills ett mer effektivt system finns på plats.

Användandet av betong som ersättare för stål vid produktionen av vindkraftverkstorn har ökat den senaste tiden. Betongtorn är betydligt billigare än ståltorn men problem som sprickbildningar, frostsprängningar och följaktligen armeringskorrosion har uppstått bl a på grund av vibrationer från rotorn. I fundamentet i vindkraftverk kan ovan nämnda problem också uppstå och det uppfyller således inte alltid funktionskraven. Det här examensarbetet undersöker möjligheten att eliminera dessa problem genom att använda en sorts högpresterande betong kallad UHPC 2.2 med syntetfiberarmeringen, STRUX. Jämförelser mellan tidigare empiri om högpresterande betong och laborativa tester på UHPC 2.2 visar att den senare är beständigare och ger möjligheter till en större sprickfrihet. Sammanfattningsvis har den högpresterande betongen med fiberarmeringen STRUX visat sig vara en konkurrenskraftig möjlighet på marknaden. / The use of concrete has recently increased as a replacement to steel for the construction of towers for wind power plants. However there are problems such as cracking or frost scaling and finally corrosion of reinforcement, partly due to vibrations caused by the power plants' blades. In the foundation of power plants, the above problems also occur and do not always fulfill the functional requirements. This thesis investigates the possibility to eliminate these problems by using a special kind of high-performance concrete called UHPC 2.2 with synthetic fiber reinforcement, STRUX. When comparing previous empirics about regular concrete with laboratory tests on this high-performance concrete, we find that the later is more durable. In summary, the high-performance concrete with fiber reinforcement STRUX is shown to be a competitive market opportunity.

The aim of the master’s work is to assess the wind-power development prospects andproceeding therefrom assume scenarios of the wind-power development in Belarus until 2020 reasoning from the situations and tendencies common to both the national and world powerindustry. In my master’s work I have referred to ХХI-century current problems: procuring energypreparedness of the Republic of Belarus and reducing the anthropogenic impact on thebiosphere and reducing impact on the climate. For Belarus characteristic is a variety ofenvironmental challenges. For instance, one of the most urgent problems is Chernobyldisaster aftermath which affected Belarus to a very great extent. In my opinion some of these global problems may be partially solved by way of usingalternative energy sources, specifically the wind-power engineering. Such a narrow enough notion as the prediction of the wind-power engineering development inBelarus is described in my work by way of so deep and wide analysis of issues dealing withthe wind-power engineering development and prediction: the encyclical analysis of the stateand development of the power industry in its entirety in Belarus and how to reach energypreparedness at the time when effects of the finance-and-economic crisis are currently addedto other negative factors. It has been done specially for the purpose of making such an accurate prediction as possiblehaving analyzed the whole range of interrelated problems. I pitched upon the prediction of the development of the wind-power engineering preciselyuntil 2020 since I’d like to be tied to the basic document: “the National Strategy ofSustainable Social-and-Economic Development of the Republic of Belarus for a Period until2020”. In my work I have analyzed a possibility and horizons of developing the power industry inBelarus based on sustainable development principles. I have proved a capability andprofitability of developing renewable energy sources in Belarus. And the main emphasis wason considering the wind-power engineering. For Belarusian conditions there has beenproposed an optimum alternative of the integrated approach to developing the wind-powerengineering, i.e. joint using the wind-power engineering with other renewable and exhaustibleenergy sources. In this manner there has been refuted an opinion generally held that the windpower engineering development in Belarus is prospectless. In so doing the author, prior to turning to a major issue of the work: the prospects ofdeveloping the wind-power engineering in the Republic of Belarus, has given an estimate ofworld reserves of fuel resources and drawn up the following conclusions: deposits of fossilfuels are depleting and, consequently, the cost of mining operations will grow. Due to the factthat the main extraction of power resources is shifted to extreme regions the cost of conveying energy products is growing. Belarus has to import deficient power resources. Recently the price for Russian energy products for Belarus has grown dramatically. I have also approached the issue of expediency of building an atomic power station in Belarus. The prospects and consequences of using unconventional renewable energy sources in theRepublic of Belarus (with no wind-power engineering) are considered in all their aspectsfollowed by a detailed consideration of the prospects of developing the wind-powerengineering in the Republic of Belarus. Based on the above data there have been proposed two scenarios of developing the wind power engineering in Belarus: Scenario 1 «Unsustainable» and Scenario 2, which I called «Middle way to sustainable energy engineering». / Syftet med magister-arbetet är att bedöma vindkraftverkens utvecklingsmöjligheter och därifrån anta scenarier för vindkraftutvecklingen i Vitryssland till 2020, genom resonemang från de situationer och tendenser som är gemensamma för både nationella och internationella kraftindustrin. I mitt magister-arbete har jag hänvisat till 2000-talets nuvarande problem: att skaffa energisäkerhet i Republiken Vitryssland, minska effekterna av mänsklighetens påverkan på biosfären och minska påverkan på klimatet. Vitryssland kännetecknas av en rad olika utmaningar på miljöområdet. Till exempel är en av de mest akuta problemen Tjernobylkatastrofens efterdyningar som påverkade Vitryssland i mycket stor utsträckning. Min åsikt är att en del av dessa globala problem kan delvis lösas genom att använda alternativa energikällor, särskilt vindkraft-tekniken. Ett sådant specifierat begrepp som förutsägelsen av vindkraftteknikens utveckling i Vitryssland beskrivs i mitt arbete i form av en djup och bred analys av frågor som handlar om vindkraftteknikens utveckling och prognoser: Analysen av läget och utvecklingen av kraftindustrin i sin helhet i Vitryssland och hur man når energi-säkerhet när effekterna av finanskrisen för närvarande läggs till andra negativa faktorer. Det har gjorts speciellt för att göra en sådan precis förutsägelse som möjligt genom att ha analyserat hela raden av sammanhängande problem. Jag fokuserade på prognoser om utvecklingen av vindkraft-teknik innan 2020 eftersom jag vill vara bunden till det grundläggande dokument: ”den nationella strategin för hållbar socialoch ekonomisk utveckling i Vitryssland under en period fram till 2020”. I mitt arbete har jag analyserat en mängd olika möjlighet för att utveckla kraftindustrin i Vitryssland som bygger på principerna för hållbar utveckling. Jag har visat att det går att utveckla förnybara energikällor i Vitryssland, som är både kapabla och lönsamma. Med sikte på att använda sig av vindkraft-tekniken. För de vitryska förhållandena har det föreslagits ett optimalt alternativ för den integrerade strategin för att utveckla vindkraft-tekniken, dvs gemensamt med hjälp av vindkraft-teknik och med andra förnybara och icke förnybara energikällor. På detta sätt har det finns det en allmän åsikt angående vindkraft-teknikens utveckling i Vitryssland, som säger att det inte finns några direkta förutsättningar för denna typ av energi. Därigenom har författaren, innan upptagandet av huvud frågan i arbetet:,utsikterna att utveckla vindkraft teknik i Republiken Vitryssland, gjort en beräkning av världens reserver av bränsle-resurser och kommit fram till följande slutsatser: depåerna av fossila bränslen håller på att ta slut och därmed kommer kostnaderna för utvinning att växa. På grund av det faktum att huvuddelen av utvinningen av bränsle flyttas till extrema regioner så kommer kostnaden för att tillhandahålla energiprodukter växa. Vitryssland måste importera bristfälligt bränsle. Nyligen har priset för ryska energiprodukter för Vitryssland ökat dramatiskt. Jag har också tagit upp frågan om lämpligheten av att bygga ett kärnkraftverk i Vitryssland. Förutsättningarna och konsekvenserna av att använda okonventionella förnybara energikällor bedömning av möjligheterna att utveckla vindkraft tekniken i Vitryssland. Baserat på ovanstående data har det lagts fram två scenarier för utvecklandet av vindkrafttekniken i Vitryssland: Scenario 1 «Ohållbart» och Scenario 2, som jag kallade «Vägen mellan hållbar energi-teknologi».

Wind energy is one of the most promising sources of renewable energy. Unfortunately, therapid growth in wind turbine technology is not equally at par with the improvement in itsreliability. Wind turbine systems tend to fail before their design life and hence result in asizeable amount of failure cost. A lack of reliable data has plagued the reliability and risk assessment of wind turbines in the scientific community. Many efforts have been made to estimate the failure probability of these systems and highlight the critical failure modes. However, there is a knowledge gap in quantifying the effect of the root cause of failure. This thesis work bridges this gap by developing a reliability analysis tool that quantifes the impact of a root failure cause, based on the resultant cost of failure. Furthermore, an attempt to quantify the importance of tribology in wind turbines is made. The model uses two independent reliability estimation methods - Fault Tree Analysis and Failure Mode and Effect Analysis. The two resulting approaches are used to prove the model's versatility and ease of adaptation of the model in the industry. Furthermore, with the inclusion of 'Reliability Influencing Factors', this model can calculate the overall potential economic gain from improving one or multiple properties of a component. The report then illustrates one of the industrial use cases of the model. With wind turbine gearbox as a representative assembly, tribology's quantitative importance is depicted against the Levelised Cost of Energy. It is concluded that a 2.5% decrease in energy cost can be achieved with just a 5% improvement in wind turbine gearbox tribology. / Vindenergi är en av de mest lovande källorna för förnybar energi. Tyvärr matchas inte den hastiga utvecklingen i vindturbinteknologi med en likvärding utveckling i dess pålitlighet. Vindturbinsystem tenderar att fallera tidigare än designats för, vilket resulterar i en betydande falleringskostnad. En avsaknad av tillförlitlig data har hindrat utvärderingen av påalitlighet och risk för vindturbiner. Många ansträngningar har gjorts för att estimera sannolikheten att dessa system ska fallera och att lyfta fram de kritiska fellägena. Däremot finns det en kunskapsbrist när det kommer till att kvantifiera effekten av den grundläggandeorsaken till fallering. Denna avhandling minskar denna brist genom att utveckla ett verktyg för pålitlighetsanalys som kvantifierar effekten av en falleringsorsak baserat på den resulterande kostnaden för fallering. Vidare görs ett försök att kvantifiera vikten av tribologi i vindturbiner. Modellen använde två oberoende metoder för estimering av pålitlighet - Fault Tree Analysis and Failure ode and Effect Analysis. De två resulterande angreppssätten används för att påvisa hur anpassbar modellen är och hur lätt modellen kan användas i industrin. Vidare, med inklusionen av 'Reliability Influencing Factors' kan modellen beräkna den övergripande potentiella ekonomiska vinningen från att förbättra en eller flera delar av en komponent. Rapporten illustrerar sedan en av de industriella användningsområdena av modellen. Med en vindturbins växellåda som representativt exempel påvisas den kvantitativa vikten av tribologi mot 'the Levelised Cost of Energy'. Slutsatsen dras sedan att en 2.5% minskning i energiförbrukning för konsumenten kan nås med endast en 5% förbättring av tribologin i en vindurbins växellåda.

Enligt EU:s klimatlag ska regionen till år 2050 vara klimatneutral, och som en del i det arbetet har Sveriges riksdag upprättat ett nationellt mål om att Sverige år 2040 ska ha enbart förnybar elproduktion. Därför har Energimyndigheten i samarbete med Naturvårdsverket tagit fram en strategi för en hållbar utbyggnad av vindkraften. Större vindkraftsetableringar för med sig ingrepp i miljön som kan påverka såväl djur och natur som människor. I media och andra forum, såsom på hemsidor för olika organisationer mot vindkraft, pågår en debatt kring vindkraftens för- och nackdelar, och syftet med den här studien var att undersöka huruvida de farhågor rörande miljö och hälsa som uttrycks inför landbaserade vindkraftsetableringar stämmer överens med forskning och upplevelsen hos människor som lever med vindkraft i sin närhet.  Argument mot vindkraft identifierades genom sökning i dagspress, och information om vindkraftens konsekvenser samlades in genom en enkätundersökning med personer som bodde i närheten av vindkraft och med hjälp av vetenskapliga artiklar och rapporter från statliga myndigheter. Argumenten avgränsades till negativa effekter på människors hälsa med avseende på ljus, buller (inklusive infraljud) och utsläpp av mikroplaster och kemikalier; påverkan på naturen inklusive djurlivet, samt förändring av människors närmiljö. Respondenterna i enkätundersökningen var generellt sett positiva till vindkraft, och det som störde var främst ljudet, vilket för alla utom en endast upplevdes i begränsad omfattning. De vetenskapliga artiklar som studerades visade ett liknande resultat. De hälsorelaterade effekter som visades ha ett samband med vindkraft handlade om irritation och sömnstörningar på grund av ljudet. Sambandet konstaterades dock som komplext då andra faktorer såsom attityd också kunde ha en påverkan, vid sidan av ljudet som sådant. Vindkraften tycktes inte stå för några betydande utsläpp av mikroplaster, bisfenol-A eller PFAS, i jämförelse med andra källor. Kunskapsläget kring påverkan på natur och djurliv visades vara bristfälligt ur ett vetenskapligt perspektiv. Enkätstudien visade inte på någon omfattande påverkan av närmiljön, utan förändringar i landskapet upplevdes som något man vande sig vid. / According to the European Climate Law the region should be climate neutral by 2050, and as a part of that effort the Swedish parliament has set up a national goal that by the year 2040 Sweden should have only renewable electricity production. Therefore, the Swedish Energy Agency together with the Swedish Environmental Protection Agency has developed a strategy for a sustainable expansion of wind power. Larger installations of wind turbines entail interventions in the environment which can affect animals and nature as well as human beings. In media and other forums, like web sites for different organizations against wind power, there is an ongoing debate about the pros and cons of wind power, and the purpose of this study was to investigate if the concerns about the environment and health that comes up ahead of land-based wind power installations corresponds with science and the experience of people who live nearby wind turbines.  Argument against wind power wad identified through searching in daily newspaper, and information about the consequences of wind power was gathered through a survey with people living near wind turbines, and reports from government agencies. The arguments were limited to negative as well as through scientific articles effects on human health regarding to light, noise (including infrasound) and release of microplastics and chemicals; impact on nature including wildlife, and changes in people’s immediate environment. The respondents in the survey were generally positive towards wind power, and the main disturbance was the noise, which for all but one was experienced only to a limited extent. The scientific articles studied showed a similar result. The health-related effects associated with wind power were related to irritation and sleep disturbances due to the noise. However, the relationship was considered complex as other factors such as attitude also could have an impact beside the actual noise. Wind power did not seem to contribute to any significant emissions of microplastics, bisphenol-A or PFAS, compared to other sources. The state of knowledge regarding the impact on nature and wildlife was shown to be inadequate from a scientific perspective. The survey did not indicate any significant impact on the immediate environment, but changes in the landscape were perceived as something one got used to.

The trend of offshore wind power is bigger and bigger wind turbines. Turbines are now becoming so big that existing installation vessels no longer are feasible and new bigger installation vessels are needed. Ship owners hesitate to order new vessels worried that the rapid turbine growth will continue and make also the new vessels obsolete in a few years. This can create a bottleneck in the offshore wind market.   This thesis assignment attempts to develop a telescopic tower as an alternative way of installing offshore wind turbines. A telescopic tower can decrease overall height and COG during marine installation, giving opportunity to install the largest wind turbines also with existing vessel fleet.   The method for developing the telescopic tower is to first find the main problems and functions of the concept. A design basis based on a 12 MW reference wind turbine is developed. Based on this reference turbine different solutions to the main problems and functions are developed by creative thinking, literature research, modelling, calculations and analysis. A cost/benefit analysis is performed to investigate if there is any economic potential in the developed solution. To complete the study other installation methods and telescopic tower concepts are investigated for benchmark comparison.   The telescopic tower will have two sections. Shoulders are welded to the inner wall of the lower tower. The upper tower fit inside the lower tower and a telescopic mechanism is installed below to lift the assembly as the mechanism climb the shoulders of the lower tower. The telescopic mechanism works much like a pin and hole mechanism used for jack-up rigs. The pins engage/disengage with the shoulders by the movement of linear actuators. The vertical climbing motion is provided by hydraulic cylinders. The power source is an HPU placed on the wind turbine external platform.   To connect the upper and lower tower permanently a friction connection with long slotted holes is used. This connection is developed for assembly of onshore towers in an EU-sponsored project called Histwin. The walls of the lower and the upper tower overlap at the connection and are pressed together by pretensioned bolts to create a friction surface that hold the loads from the upper tower.   The conclusion is that the telescopic tower is technically feasible and can be installed by the existing installation vessel fleet. The economic feasibility is dependent on the specific project characteristics, but there are scenarios where the telescopic tower can have great economical upside.

Intresset för småskaliga vindkraftverk på byggnader har ökat under de senaste åren. Allt fler människor blir mer energi- och miljömedvetna samt ser fördelarna med att elektriciteten produceras där den konsumeras; i den bebyggda miljön. Det är dock en större utmaning att installera ett vindkraftverk i urban miljö, jämfört med i öppet landskap, då det finns många faktorer som skall beaktas. Stadens komplexa uppbyggnad gör att vindens hastighet och riktning varierar och ger upphov till turbulenta strukturer i den omgivande luften. Många av dagens vindkraftverk kan ej operera effektivt vid turbulens, därför måste dessa vindkraftverken placeras på höga höjder för att nå den laminärt strömmande vinden över staden, vilket ger orealistiska längder på de master som krävs, även om vindkraftverket monteras på en byggnad. För att kunna utnyttja de vindar som uppkommer i urbana miljöer bör vertikalaxlade vindkraftverk med en helixformad geometri på rotorn användas. Dessa har visat sig vara både de effektivaste och de vindkraftverk som utsätter omgivningen för lägst nivå av störningar. Att placera ett vindkraftverk på en byggnad i urban miljö, där många människor vistas, kräver god kunskap om säkert montage samt vilka störningar som vindkraftverket kan generera. Ett vindkraftverk som monteras felaktigt kan bidra till hälso- och säkerhetsrisker, och om dessa risker blir för stora kan vindkraftverket tvingas att tas ur drift. För att vara säker på att vindkraftsanläggningen är tillförlitligt bör vindkraftverket och montaget vara stadardiserat och certifierat, något som i dagsläget saknas i Sverige. I dag finns inga direkta stöd för småskaliga vindkraftverk i Sverige, vilket är en bidragande faktor till att ekonomin kring dessa vindkraftverk är bristfällig. Elcertifikatsystemet som skall ge stöd åt förnyelsebar energi är inte utformat för småskalig elproduktion. Men i takt med att detta användningsområde för vindkraft utvecklas samt att priset för energi förväntas stiga kommer troligtvis byggnadsmonterade vindkraftverk bli en lönsam investering i framtiden. / The interest for small-scale wind turbines mounted on buildings has increased during the last couple of years. More and more people are giving more consideration to energy and environmental questions and are appreciative of the benefits of producing electricity where it is consumed; in the urban environment. However it is a greater challenge to install a wind turbine in the urban environment, compared to an open landscape, because of the many factors that needs to be taken in consideration. The complex structure of the city has an effect on the speed and direction of the wind and causes turbulent structures in the surrounding air. Many of today’s wind turbines cannot operate effectively in turbulence, this is why these turbines need to be placed on high heights to reach the laminar wind flow over the city, which gives unrealistic lengths of the towers that are required, even if the turbine is mounted on a building. To be able to utilize the existing wind in urban environments a vertical axis wind turbine with a helix shaped rotor should be used. These turbines have shown themselves to not only be the most effective but also the turbines that expose the surroundings to the lowest level of disturbances. To place a wind turbine on a building in an urban environment, where a lot of people reside, requires a good knowledge of how to securely mount the turbine but also what kind of disturbances that a turbine can emit. A turbine that is mounted incorrectly can contribute to health and safety hazards, and if these risks become to great the turbine may be forced to be taken out of operation. To be certain that the wind turbine and its components are trustworthy the turbine and mounting should be standardized and certified, a feature that don’t exist today in Sweden.  Currently there is no direct support scheme for small-scale wind turbines in Sweden, which is a contributing factor to the inadequate economics surrounding these wind turbines. The Swedish system with certificates is meant to give support renewable energy but the system is not suited for small-scale production of electricity.  But the more this field of application for wind turbines develops, together with the assumption of rising cost of energy will most likely make building mounted wind turbines a profitable investment in the future.

Measures to mitigate climate change has never been a more pressing matter thanit is today and the global debate over energy security, environmental decline andlimited resources is heated, which motivates decision makers and leaders to searchfor alternative energy sources, renewable sources. The Swedish government has seta goal to make its entire domestic electricity production 100 % renewable and phaseout energy production based on fossil fuels entirely by year 2040, where wind powerwill contribute largely to that goal. This study aimed to generally analyse where itwas suitable and not suitable to establish wind turbines with respect to ecological,social and economical values to achieve sustainable development.To do this, a multi-criteria analysis was conducted based on the analytical hierarchyprocess method with the extension of combining it with fuzzy triangular numbersand then comparing the two methods. Ecological values were set as protected areasand not suitable for wind turbine placement. Relevance of social and economicalvalues in relation to each other were differentiated by asking five experts in the fieldof wind power as renewable energy to perform a pairwise comparison between eightdifferent factors. This resulted in relative weights illustrating the importance ofeach factor. These weights were then brought into a GIS environment where theywere modelled for suitability along with areas subjected to formal protection andother land use acting as constraints in Ragunda municipality and Västernorrlandcounty. Different scenarios were modelled that did or did not include areas forreindeer husbandry as a constraint. The final suitability maps were then comparedto existing wind turbines as well as areas of national interest for wind power inSweden.Results showed that good wind conditions was the most prominent factor to consider when siting wind turbines. No significant difference was observed when fuzzyanalytical hierarchy process was used instead of the classic analytical hierarchy process when modelling suitable wind turbine placement in a GIS environment. Ananalytical methodology combined with multi-criteria analysis applied in this studyshow that potential suitable areas that has not yet been exploited by wind powerexists both in Ragunda and Västernorrland that takes into account ecological, socialand economic criteria to support sustainable development. / Åtgärder för att förhindra klimatförändring har aldrig varit en mer angelägen frågaän den är idag och den globala debatten om energisäkerhet, miljöförstöring och begränsade resurser har väckt intresset hos många världen runt att påverka beslutsfattareoch ledare att titta på alternativa energikällor, förnybara källor. Svenska regeringenhar som mål att göra hela sin inhemska elproduktion till 100 % återförnybar ochfasa ut energiproduktion baserad på fossila bränslen helt till år 2040, där vindkrafttill stor del kommer att bidra till det målet. Denna studie syftade till att översiktligtanalysera var vindkraft är lämplig och inte lämplig att lokalisera med avseende påekologiska, sociala och ekonomiska värden för hållbar utveckling.För att göra detta genomfördes en multikriterieanalys baserad på metoden ’analytical hierarchy process’ med förlängningen av att kombinera den med ’fuzzy triangularnumbers’. Ekologiska värden sattes som skyddade områden ej lämpliga för etableringav vindkraft. Relevans av ekonomiska och sociala värden i förhållande till varandradifferentierades genom att tillfråga fem sakkuniga yrkesutövare inom vindkraftsområdet att göra en parvis jämförelse mellan åtta olika faktorer. Denna jämförelseresulterade i relativa viktningar som illustrerar vikten av varje faktor. Dessa vikter fördes sedan in i en GIS-miljö där de modellerades för lämplighet tillsammansmed områden som har formellt skydd och annan markanvändning vilket fungeradesom begränsade områden i Ragunda kommun och Västernorrlands län. Olika scenarier modellerades som inkluderade eller inte inkluderade områden för renskötselsom ett begränsningsområde. De slutliga lämplighetskartorna jämfördes sedan medbefintliga vindkraftverk samt områden av riksintresse för vindkraft i Sverige.Resultaten visade att goda vindförhållanden var den mest framträdande faktorn attta hänsyn till vid placering av vindkraftverk. Ingen större skillnad observerades nären ’fuzzy analytical hierarchy process’ användes istället för den klassiska ’analyticalhierarchy process’ när lämplig lokalisering av vindkraftverk modellerades i en GISmiljö. En analytisk metodik med hjälp av multikriterieanalys som applicerades i denhär studien visar på potentiellt lämpliga områden som ännu inte har utnyttjats avvindkraft finns både i Ragunda och Västernorrland som tar hänsyn till ekologiska,sociala och ekonomiska kriterier för att stödja hållbar utveckling. / Vindval

The world’s energy structure today relies 80 % on fossil fuels, contributing to rising temperatures and a changing climate. Society is built upon heavy energy usage and consumption is forecasted to increase rather than decrease. This implies that today’s energy mix needs thorough reconstruction where renewable energy sources must be a bigger part of the mix. There are well-known and developed green energy solutions that are not being fully exploited by society, where one explanation is the lack of funding possibilities. Therefore, this paper aims to investigate green energy projects to present further insight, integrate the private sector, and increase investments. This is done by interviewing Swedish economic associations investing in wind power to learn about concepts and experiences that can be applied by new investors when entering the green energy market. Our findings revealed that the permit process was the biggest obstacle in establishing wind turbines leading to fewer investing opportunities for private investors. Wind power in Sweden is self-sufficient with various returns hence are in no vital need for support schemes to be economically sustainable. This concludes that the government should focus on improving the permit process rather than promoting renewable energy support schemes to reach their climate goals.