Search

Det er flere ulike måter å måle nedbør på, både manuelle og automatiske metoder, og de ulike metodene benyttes på ulike målestasjoner. I Norge benyttes norske- og svenske målere på manuelle målestasjoner, mens Geonor T-200B er den mest brukte måleren på automatiske målestasjoner. Ulike målemetoder påvirkes av ulike former for målefeil. Sensorene som benyttes på automatiske målestasjoner kan i tillegg være utsatt for både lavfrekvent og høyfrekvent støy. Dette kan resultere i unøyaktige målinger og kan gjøre sammenligningen av målinger utført med forskjellige metoder vanskelig. Det finnes mange studier som ser på effekten av støy og støyreduserende tiltak, men for automatiske målestasjoner er det fortsatt behov for en algoritme som filtrerer vekk støy fra målingene i etterkant og dermed gir mer nøyaktige resultater. Meteorologisk Institutt har utviklet en ny støyfiltrerende algoritme med mål om å ha pålitelige målinger med en tidsoppløsning helt ned til ti minutter. Ved årsskiftet 2019/2020 ble denne tatt i bruk på et par utvalgte automatiske værstasjoner og planen er at den etter hvert skal erstatte den gamle filtreringsalgoritmen (AlgGML). For å evaluere den nye algoritmen er den blitt testet for avvik mellom implementering i ulike programmeringsspråk, i tillegg til at de to algoritmene (ny og gammel) ble sammenlignet med hverandre. Filtreringsevnen til den nye algoritmen ble testet på et syntetisk datasett tilsatt ti ulike støykarakteristikker. Det syntetiske datasettet er basert på målinger gjort av en Geonor T-200B værstasjon på Haukeliseter i 2019. Støyen som ble lagt til hadde ulikt standardavvik på mellom 0,001 mm og 1,00 mm. Algoritmen ble testet i tre ulike forsøkskonfigurasjoner. Resultatene fra sammenligningen mellom AlgPYTN og AlgGML viser ingen tydelig forbedring ved bruk av den nye algoritmen, men det anbefales å sammenligne ny og gammel algoritme på et lengre datasett med mer støy. I denne studien ble det ikke observert en signifikant forskjell mellom implementering av den nye algoritmen i ulike programmeringsspråk. Støyanalysen indikerer at det ikke er en forskjell mellom de testede konfigurasjonene av algoritmen. Ikke uventet ble det høyest avvik og RMSE-verdier for støytypen med størst standardavvik. Sammenlignet med analysen av de fire ulike algoritmene som ble testet av Environment Canada, er den nye algoritmen fra Meteorologisk Institutt bedre på støyfiltrering av datasett med tilsatt ikke-normalisert støy. There are several different ways to measure precipitation, both manual and automatic methods, and they are both in use at different precipitation stations. In Norway, Norwegian and Swedish gauges, are used at manual precipitation stations, while the Geonor T-200B is most widely used at automatic measuring stations. Different measurement methods are affected by different types of measurement errors. The sensors used at automatic precipitation stations can also be exposed to both low-frequency and high-frequency noise. This can result in inaccurate measurements and can make the comparison of measurements difficult. Many studies examine the effect of noise and noise reduction measures. However, for automatic precipitation stations, there is still a need for an algorithm that filters out noise from the recorded measurements and thus provides more accurate results. The Norwegian Meteorological Institute has developed a new noise filtering algorithm with the aim of having reliable measurements with a time resolution as small as ten minutes. The use of this was initiated at the end of 2019/beginning of 2020, at a couple of selected automatic weather stations. The intention is that this new algorithm eventually shall replace the old filtering algorithm (AlgGML). To evaluate the new algorithm, it has been tested for discrepancies between implementation in different programming languages. In addition, the two algorithms (new and old) has been compared with each other. The filtering ability of the new algorithm was tested on a set of synthetic data to which ten different noise characteristics was added. The synthetic data set is based on measurements made by a Geonor T-200B weather station at Haukeliseter in 2019. The noise that was added had different standard deviations ranging from0.001 mm to 1.00 mm. The algorithm was tested in three different configurations. The results from the comparison between the new (AlgPYTN) and old (AlgGML) algorithms show no particular improvement through use if the new algorithm, but it is recommended to compare the new and old algorithm on a data set covering a longer time period and with more noise. Further, no significant difference was observed between implementation of the new algorithm in different programming languages in this study. The noise analysis indicates that there is no difference between the tested configurations of the algorithm. As could be expected, the highest deviation and RMSE values were found for the noise type with the largest standard deviation. Compared with the analysis of the four different algorithms tested by Environment Canada, the new algorithm from the Norwegian Meteorological Institute is better at filtering noise from data sets with added non-normalized noise. M-MF

Nowcasting, a very short-term weather forecasting, has been more and more used in the later years, due to improved forecast models and more computing power. More frequent weather forecast updates depend on observations that can be collected frequently. An observation that can be collected every hour is the GNSS Zenith Total Delay (ZTD), which is the delay in a satellite signals ray to a receiver due to the composition of the atmosphere, converted to a humidity measurement. This dissertation studies the impact GNSS ZTD observations on a rapid refresh nowcasting system. Two experiments, with, and without GNSS ZTD observations, have been performed. The bias of the GNSS ZTD observations was corrected using a variational approach. Nowasting with seven hour forecasts was updated every third hour. A Rapid Refresh (RR) scheme – a non cycled data assimilation and forecast system – was used as nowcasting approach, using short-range forecasts from a three hour cycling system as initial state. The impact of the GNSS ZTD observations was evaluated by comparing the analyses and forecasts of the two above mentioned experiments against observations. Results from the two experiments showed that there is a difference between the two model runs. The most remarkable differences could be seen in relative and specific humidity, wind speed, wind direction, and one and six hour accumulated precipitation forecasts. Significant difference in root-mean-square error (RMSE) was observed between the two experiments, especially during the first two hours of the forecast at some of the nowcasting times. The bias correction of the observations was successful for some of the stations used to collect GNSS ZTD observations. But, some of the stations showed a clear spin-up observed during the first ten days. All the stations used to collect the GNSS ZTD observations was located in Sweden. A promising positive impact of GNSS ZTD was found, but further development is needed to get a stable improvement from this observation in a RR system. Furthermore, use of more observations from other countries inside the domain and more careful bias correction would be advantageous.

With a considerable demand for renewable energy where PV technology has a high potential for an increase in efficiency, there are continuously immense efforts to improve it. Electroluminescence is one of the promising technologies enabling quantitative degradation analysis of PV devices and could help the efforts to increase system efficiency. The purpose of this thesis is to establish an electroluminescence imaging setup utilizing a modified, commercially available, Nikon D850 camera. In a provisional darkroom are modules exited to emit electroluminescence signals with a computer-controlled power supply. A corresponding imaging procedure is developed, with the aim of quantitative degradation analysis and performance estimation. The procedure utilized publicly available software for image correction in combination with developed algorithms for performance estimation. This thesis attempt to establish a correlation between image intensities and the applied current. However, the results indicated an exponential trend in the correlation, as opposed to the linear correlation derived in the theory. Therefore, the reason for the exponential relationship will require more research. However, a correlation independent, histogram-based, degradation estimation method successfully estimate degradation levels of one module. Comparing the degradation levels to the decrease in short circuit current resulted in a similar trend between the two, as displayed in figure 6.5. The levels of degeneration were marked by overestimation. This estimation error was likely a result of an underdeveloped algorithm. Therefore, estimates can easily be improved with better algorithm development. Med en betydelig etterspørsel etter fornybar energi, der PV-teknologi har et stort potensial for en økning i effektivitet, arbeides det kontinuerlig med enorm instats for å forbedre den. Elektroluminescens er en av de lovende teknologiene som muliggjør degraderingsanalyse av PV-enheter og kan bidra i arbeidet med å øke systemeffektiviteten. Formålet med denne studien er å etablere et elektroluminescensavbildningsoppsett med et modifisert, kommersielt tilgjengelig Nikon D850-kamera. I et provisorisk mørkerom er moduler forspent for å avgi elektroluminescenssignaler med en datastyrt strømforsyning. En tilsvarende bildebehandlingsprosedyre utvikles, med sikte på kvantitativ degraderingsanalyse og ytelsesestimering. Prosedyren benyttet offentlig tilgjengelig programvare for bildekorrigering i kombinasjon med utviklede algoritmer for estimering av ytelse. En korrelasjon mellom bildeintensiter og den påførte strømmen ble forsøkt etablert. Resultatene indikerte imidlertid en eksponell trend i korrelajonen, imotsetning til den linære korrelsjonen utledet teorien. Årsaken til den exponensielle sammenhengen vil derfor kreve mer forskning. Imidlertid ble degraderingsnivåer estimert for en modul, med en korrelasjonsuavhengig, histogrambasert, degraderingsestimeringsmetode. Sammenligning av degraderingsnivåene med reduksjonen i kortslutningsstrøm resulterte i en tilsvarende trend mellom de to, som vist i figur ref fig: morphd-area. Degraderingsnivåene bar tydelig preg av overstimering. Denne feilestimering var antakelig et resultat av en underutviklet algoritme. Estimeringen kan derfor enkelt forbedres med en bedre algoritmeutvikling. Department for Renewable Energy Systems (ENSYS) of the Institute for Energy Technology (IFE) M-MF

Pollen has a vital role in the reproduction of flowering plants by producing genetically diverse offspring via pollination. Environmental effects have strong influence on reproductive structures of plants, including on pollen. Phenotypic plasticity allows plants to adjust trait values to suit specific environmental conditions, and to persist in variable conditions. Plant phenotyping is the comprehensive assessment of complex plant traits related to their morphological, biochemical and physiological features. In order to determine the climate related plant adaptation and acclimation, it is imperative to improve plant phenotyping and monitoring of plant communities. Plant products are at the center of challenges posed by increasing requirements for food, feed and raw materials. Integrating new solutions across all scales, from molecular to field research, is necessary to develop sustainable plant production with higher yield by using limited resources. Therefore, plant phenotyping with a cost efficient and rapid methodology is highly desirable. The main aim of this study was to develop a novel methodology for plant phenotyping by employing vibrational (infrared and Raman) spectroscopic techniques in combination with chemometrics. More specifically, the goal was to correlate pollen biochemical data, obtained by vibrational spectroscopy, with phylogenetic and environmental data by multivariate analyses. Pollen spiller en viktig rolle i reproduksjonen av blomstrende planter ved å produsere avkom via pollinering som er genetisk forskjellige. Det er kjent at miljøeffekter har en sterk innflytelse på reproduktive strukturer hos planter, inkludert pollen. Plantene er i stand til å tilpasse seg spesifikke miljøforhold og for å overleve i varierende forhold, ved å justere egenskapene. Evnen til planter til å tilpasse egenskapene til spesifikke miljøforhold kalles fenotypisk plastisitet. Komplekse planteegenskaper som morfologiske, biokjemiske og fysiologiske funksjoner vurderes i biologi gjennom plantefenotyping. For å bestemme den klimarelaterte tilpasningen og akklimatiseringen hos planter er det derfor viktig å forbedre fenotypingen og overvåkingen av ulike plantesamfunn. Produkter fra planter er av hovedutfordringene knyttet til økt etterspørsel etter mat, fr og råvarer. å integrere nye løsninger på tvers av flere felt, fra molekylre metoder til feltarbeid, er nødvendig for å utvikle en mer brekraftig planteproduksjon med høyere avkastning ved bruk av begrensede ressurser. Derfor er plantefenotyping med en kostnadseffektiv og hurtig metode meget ønskelig. Hovedformålet med denne studien var å utvikle en ny metode for plantefenotyping ved å bruke vibrasjonsspektroskopiske teknikker (infrarød og Raman) i kombinasjon med kjemometri. Mer spesifikt var målet å korrelere biokjemiske data av pollen, innhentet ved vibrasjonsspektroskopi, med fylogenetiske data og miljødata ved hjelp av multivariabel analyse.

The future electricity market will have a higher share of generation from unregulated renewable energy sources because of binding targets for reducing CO2 emissions. Energy reserves for regulating the power production will be needed, and there will be an increased flow of power across country borders. As a result, electricity prices are expected to become more volatile. Electricity price forecasting models will thus need a higher level of detail and temporal resolution to capture the increased variation in the market. With increased resolution and complexity, the computational times will increase. This thesis investigates how the complexity of a prototype hydrothermal scheduling model named PriMod under development at SINTEF Energy Research can be reduced, and thus saving computational times, by exploiting patterns in the input data. The potential for reducing the problem size has been assessed by removing constraints with a dual value of zero in the optimal solution of the linear programming (LP) problems produced by PriMod. Findings show that the number of constraints in the current implementation of the prototype model on two different datasets can be reduced with 77% and 93%, respectively. A genetic algorithm was able to further reduce the number of constraints, while having an insignificant impact on the modeled total costs. An algorithm for reducing the number of constraints by combining water balances is presented. The algorithm was used with an LP problem from PriMod and proved effective in reducing the number of water balances while having an insigniffcant impact on the total system cost. After combining the water balances, the number of water balances were reduced by 64%. Finally, a framework for reducing the problem sizes is presented. In this framework, constraints that can be removed are identified and used as target data to train a machine learning model. The framework was tested using an artificial neural network to predict which constraints can be removed, based on data on inflow, wind power production and load. The mean computation time of 1092 LP problems generated by PriMod was reduced by 55%, while the mean percentage error in total system cost was 0.14%. The machine learning task is a multi-label classification problem, which is complex and requires more training data and models with more parameters than the one presented in thesis, to achieve higher prediction accuracies. Fremtidens elektrisitetsmarked vil ha en større andel uregulerbar fornybar energi som følge av krav om lavere CO2-utslipp. Det vil være økt behov for energireserver, og det vil være økt lastflyt på tvers av landegrense. Elektrisitetspriser er forventet å være mer flyktige. Modeller brukt for å gi prisprognoser på elektrisitet vil trenge høyere detaljnivå og tidsoppløsning for fange opp de økende variasjonene i markedet. Beregningstider øker med oppløsningen og kompleksiteten til modellene. I denne avhandlingen undersøkes hvordan beregningstidene til den hydrotermiske driftsmodellen PriMod under utvikling ved SINTEF Energi kan reduseres ved å utnytte mønstre i inngangsdataene. Det er vurdert hvor mye problemer basert på lineærprogrammering (LP) fra PriMod kan reduseres ved å fjerne restriksjoner som har en dualverdi lik null i de optimale løsningene. I den nåværende implementeringen av modellen kan antall restriksjoner reduseres med henholdsvis 77% og 93 % benyttet på to forskjellige datasett. En genetisk algoritme kunne redusere problemstørrelsen ytterligere uten at de beregnede systemkostnadene ble påvirket i betydelig grad. En algoritme for å redusere antall restriksjoner gjennom å slå sammen vannbalanser er vist frem. Algoritmen ble benyttet på et LP-problem fra PriMod, og kunne redusere antall vannbalanser i problemet med 64%. Et rammeverk for å redusere størrelsene til problemene er presentert. I dette rammeverket identifiseres restriksjoner som kan fjernes. Disse brukes som måldata til å trene en maskinlæringsmodell til å kunne forutsi hvilke restriksjoner som kan fjernes. Rammeverket ble benyttet med et nevralt nettverk som ga prediksjoner basert på data for tilsig, vindkraftproduksjon og last. Den gjennomsnittlige beregningstiden til 1092 LP-problemer fra PriMod ble redusert med 55% med en feil i total systemkostnad på 0.14%. Maskinlæringsproblemet er et klassifiseringsproblem hvor hver instans kan knyttes til flere klasser. Dette er et komplekst problem og det er behov for mer treningsdata og modeller med flere parametere enn det som vises i denne avhandlingen for å kunne gi mer nøyaktige prediksjoner. M-MF

According to the last assessment report from the Intergovernmental Panel on Climate Change, due to human-induced climate changes, alterations in future temperature and precipitation are expected, and we will have a higher likelihood of more extreme weather. As internal processes often dominate over global processes, the daily and seasonal weather on a local scale will not necessarily reflect the observed globally averaged changes. For example, regions in high latitudes such as the Arctic and Scandinavia are very vulnerable and experiences more rapid rises in surface air temperature due to processes such as Arctic amplification. Further, adding together anthropogenic changes with the underlying natural variability can amplify or reduce the total climatic impact. Understanding each component as well as how they influence weather and climate, is therefore of utmost importance. By utilising the CESM1 Large Ensemble (30 ensemble members) and probability density functions, this thesis has analysed the Scandinavian day-to-day variability of temperature and precipitation, how it correlates to Arctic sea ice extent and how the variability changes with increasing global temperature. The model simulations were run with historical observations and the RCP 8.5 radiative forcing scenario, which corresponds to a high greenhouse gas emission pathway, for the period 1920 to 2100. We have separated Scandinavia into three regions; North, Central and South. With increasing global warming, we found a shift towards higher and more extreme temperatures in all regions. Northern Scandinavia, in particular, is projected to experience a substantial reduction in cold extremes. We also found less future temperature variability in all regions except for southern Scandinavian summer, which is projected to have an increase. Overall, we found a net precipitation rise and an escalation in the likelihood of extreme precipitation in Scandinavia, except for southern Scandinavia during the boreal summer, which have no change in future projection. We found no particular correlation between sea ice variability in the day-to-day weather variability in Scandinavia. However, the Scandinavian winter (January, February and March) temperatures correlate with and influence the following March sea ice extent. Low temperatures give increased sea ice extent, and higher temperatures give reduced sea ice extent. Further, we validated the model result by using the ERA5 reanalysis and found an acceptable agreement for the central and southern region, but not as good for the northern region.

Denne masteroppgaven omhandler betydningen av demningsmagasin og av klimaendringer for energiproduksjonen i småkraftverk. Formålet er å undersøke hvordan energiproduksjonen i norske småkraftverk endres, dersom det forutsettes innstallering av et tenkt demningsmagasin i vannkraftverk som per dags dato ikke har noen demning, og dersom det antas at dagens klimaprognoser vil inntreffe i fremtiden. Analysene utføres på tjue småkraftverk som er valgt ut basert på visse kriterier. Når utvalget av småkraftverkene er bestemt, hentes målte tilsigsserier med døgnoppløsning for å undersøke effekten av demningsmagasin på vannkraftproduksjonen. Tilsigsseriene som benyttes i forbindelse med klimaendringers innvirkning på energiproduksjonen, er ikke basert på observerte data. Vannføringsverdiene i disse seriene vil avhenge av det utslippsscenario og den klimamodell som legges til grunn for framskrivingen av tilsigene. Tilsigsserier basert på tre forskjellige scenarioer (CNRM-CCLM-RCP4.5, CNRM-CCLM-RCP8.5 og EC-EARTH-CCLM-RCP4.5) brukes som datagrunnlag i denne oppgaven. Målte og modellerte tilsigsserier settes inn i en modell i Excel, slik at energiproduksjonen for hvert småkraftverk kan beregnes. For de tjue småkraftverkene vil det være lønnsomt å installere et demningsmagasin, da gjennomsnittlig endring i energiproduksjonen ble beregnet å være 26,8 % med dam. Det konkluderes med at klimaendringene vil påvirke energiproduksjonen, men resultatene fra denne studien peker ikke entydig mot høyere vannkraftproduksjon, slik som tidligere forskning. Enkelte småkraftverk vil oppleve reduksjon i energiproduksjonen, eller lite endring, avhengig av hvilket scenario tilsigsseriene baserer seg på, samt hvilken fremtidig periode som analyseres. Sannsynligvis er det mange årsaker til at få småkraftverk opplever relativt stor økning i energiproduksjonen, når det tas hensyn til klimaeffekter. Den mest åpenbare årsaken er den begrensede reguleringsevnen til de fleste småkraftverkene, slik at få av disse har muligheten til å nyttiggjøre seg det ekstra tilsiget som kommer som følge av klimaendringer. En annen årsak er betydningen av hvor i landet det enkelte småkraftverket befinner seg. Variasjonene i resultatene mellom scenariene antas å ha sammenheng med modellenes forenklinger og begrensninger. Det fremheves at resultatene i denne studien kun gjelder for dens utvalg, altså de tjue småkraftverkene. Det vil være nødvendig å øke utvalget, og eventuelt å utvikle bedre klimamodeller, for å kunne heve kvaliteten på analysene og kunne trekke mer vidtgående konklusjoner. This thesis focuses on the significance of dam reservoirs and of climate change on power generation in small hydro power plants. The purpose of this paper is to examine eventual changes in power generated by small Norwegian hydro power plants, supposing the installation of a fictive dam reservoir, as well as climate change scenarios occurring in the future. M-MF

Vedlegg B-G er klausulert og ikke med i den publiserte utgaven. M-IØ

In the Arctic, the temperature increase has been more than double of the global increase. The archipelago of Svalbard is among the regions in the Arctic where the observed climate change is at its biggest. Future climate simulations predict a continued warming and increase of precipitation in the Arctic. In this master thesis a precipitation time series from Ny-Ålesund (Svalbard) was analysed. It was studied how the precipitation data related to classified weather types above Spitsbergen (Svalbard). Data was included from the periods 1974 – 2000 and 2001 – 2017. Overall, a net increase in precipitation amounts was found in Ny-Ålesund. Most of the increase in precipitation amounts has happened during autumn and winter, primarily during the months of January (33 %), September (18 %) and October (12 %). Eight weather types explain most of the changes in the precipitation totals. These weather types occur 32 % of the days each year, and they explain 77 % of the change in the precipitation totals. Changes in air mass characteristics have driven most of this increase. This applies to most of the months with the exception of November and December. On the contrary, changes in frequency of different weather types explain little of the observed increases in precipitation. The only exception is the month of December. Further, it was found that extreme precipitation events explain 82 % of the change in precipitation amounts. Orographic effects caused by nearby mountains seem to play a vital role. The mountains have especially an effect on the air masses from southwestern and southern directions. A reasonable cause for the increase in the precipitation amounts seem to be an increase of the ambient temperature which have augmented the amount of water vapour in the air from local and remote locations in the ocean, and thus serving as sources for precipitable water in the atmosphere. Oppvarmingen i Arktis har vært over det dobbelte av den globale. Øygruppen Svalbard er blant de områdene i Arktis hvor de observerte klimaendringene er størst. Ifølge klimaframskrivninger beregnes det fortsatt økning i temperatur og nedbør i Arktis. Denne masteroppgaven har analysert en nedbørstidsserie fra Ny-Ålesund (Svalbard). Nedbørstidsserien er analysert sammen med klassifiserte værtyper over Spitsbergen. Analysen har tatt for seg periodene 1974 – 2000 og 2001 – 2017. Målet med oppgaven har vært å finne ut om og eventuelt hvordan nedbørsendringer i Ny-Ålesund kan knyttes til forandringer i hyppighet av værtyper og egenskaper til luftmasser over Spitsbergen (Svalbard). Det ble funnet at en vesentlig del av økningen i nedbør i Ny-Ålesund har skjedd om høsten og vinteren, først og fremst i månedene januar (33 %), september (18 %) og oktober (12 %). Åtte værtyper står bak det meste av nedbørsendringen. Disse værtypene forekommer 32 % av dagene i året, og har medført 77 % av den årlige nedbørsendringen. Endringer i luftmassenes egenskaper, har bidratt til mesteparten av økningen. Dette gjelder for de fleste måneder unntatt november og desember. Til sammenligning kan nedbørsøkningen som følge av forandringer i hyppigheten til de forskjellige værtypene, mesteparten av nedbørsendringene kun i desember. Videre ble det funnet ut at ekstreme daglige nedbørshendelser står bak 82 % av nedbørsendringen. Orografiske effekter fra nærliggende fjell synes å spille en viktig rolle. Fjellene påvirker spesielt luftmasser som kommer fra sørvestlig og sørlig retning. Økningen i nedbør kommer trolig som følge av økt lufttemperatur som har bidratt til høyere fuktighetsinnhold i luftmassene, sammen med større transport av vanndamp fra fordampning lokalt og i havet lengre unna, i kildeområdene for nedbøren. M-MF

In current carrying cables with multiple electrical conductors, there will be interactions between the conductors due to electromagnetic fields. Not all of these conductors are excited by an external voltage source, but unintended voltages and currents can arise through electromagnetic induction. Nexans, as one of the worlds leading cable manufacturers, produce what is called power umbilicals. These power umbilicals contain a variety of different conductors, such as high-voltage power phases, steel tubes, low-voltage electrical elements and armour surrounding fiber optic elements. In addition, a steel armour is placed around the power umbilical for mechanical protection. Due to a large number of tightly packed conductors, where some carries substantial currents at high voltage, it is crucial to be able to predict the magnitude of the voltage and currents that may be induced in the different conductors. A complicating matter is that the existence of power electronics placed at one or both ends of the power umbilical, can heavily distort the voltages and currents due to injection of harmonic content. The problem at hand for this thesis, conducted at the Technical Analysis Center at Nexans in Halden, is therefore to develop a computer program where a user can calculate currents and voltages in every conducting element inside an arbitrary power umbilical. Additionally, a user should be able to conduct harmonic analysis. The underlying model of the computer program can be viewed as having two main parts; The first constituent is the analytical solution to the multiconductor transmission line telegrapher's equations. The second constituent is a classic formulation of the impedance- and admittance matrices for cables. The accompanying computer program is written in Python. As of now, a user can model a power umbilical with user specified power phases, metal tubes and surroundings, and with arbitrary terminations at each end. The computer program and the model is validated against analytical methods, simulations in the finite element software Flux2D, and lastly, against comparisons with measurements conducted on a power umbilical. The two former methods are in good agreement with the simulations in the computer program, even though some deviations are observed in comparison to Flux2D, due to the proposed model not being aware of proximity effects. No formulation for the armour of power umbilicals is implemented, which is prominent when comparing simulations with measurements. Best fit parameters are found to yield lower deviations. I strømførende kabler med flere elektriske ledende materialer vil disse lederne påvirke hverandre gjennom elektromagnetiske felt. Dette kan føre til at ledere som i utgangspunktet ikke er tiltenkt å være spenningssatt kan få induserte spenninger og strømmer. Nexans, som er en verdensledende aktør innen produksjon av kraftkabler, produserer det som kalles kraft-navlestrengskabler. Disse kraft-navlestrengskabelene består av mange typer ledende elementer, slik som kraftfaser (høyspent), stålrør, elektriske elementer (lavspent) og armering rundt fiberoptiske elementer. I tillegg ligger det beskyttende stålarmering snodd rundt hele navlestrengskabelen. Grunnet dette store antallet ledende elementer som ligger svært tett pakket, der noen ledere fører store strømmer ved høye spenninger, er det viktig å kunne forutsi nivået på eventuelle spenninger og strømmer som blir indusert. En kompliserende faktor er også at kraftelektronikk, eller andre ulineære komponenter plassert før eller etter kraft-navlestrengskabelen, kan føre til at overharmoniske spenninger og strømmer introduseres i kraftsystemet. Problemstillingen for denne masteroppgaven, gjennomført ved Teknisk Analysesenter ved Nexans i Halden, er derfor å utvikle et dataprogram der en bruker kan beregne strømmer og spenninger i et hvert ledende element i en vilkårlig kraft-navlestrengskabel, med mulighet for å utføre overharmonisk analyse. Den bakenforliggende modellen som presenteres i denne oppgaven består av to deler; den første bestanddelen er den analytiske løsningen til telegraflikningene for flerledere; den andre bestanddelen er en klassisk formulering av impedans- og admittansmatriser for kabler. Det tilhørende dataprogrammet er skrevet i Python. Slik det er idag kan en bruker modellere en kraft-navlestrengskabel med brukerspesifiserte kraftfaser, metallrør og omgivelser, og med vilkårlige termineringer i hver ende. Dataprogrammet er validert ved sammenlikning med analytiske beregninger, simuleringer i elementmetode-programmet Flux2D og med målinger utført på en navlestrengskabel. De to første valideringsmetodene er i svært god overensstemmelse med programpakken, selv om noen avvik observeres mot Flux2D, grunnet at modellen fremlagt i oppgaven ikke modellerer nærhetseffekter. Det er ikke implementert noen fysisk riktig formulering av armeringen til kraft-navlestrengskabelene, noe som er utslagsgivende i sammenlikninger med målinger. Parametertilpasning øker her overensstemmelsen. M-MF

Campus Evenstad is a university campus and a pilot area in The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities (FME ZEN). FME ZEN aims to optimize the energy management of energy production, energy demand and energy storage at campus. This thesis presents a load match analysis of photovoltaic (PV) energy production and the demand of electric vehicles charging at Campus Evenstad. Studying load match is necessary to decide possibilities on future interaction between PV production and charging demand at campus. There are two charging stations at campus and this study denotes one station as slow charging station and one station as fast charging station. The demand at the slow charging station occurred in the morning according to charging data covering 01.04.2017 – 31.05.2017, while the demand at the fast charging station was distributed throughout the day with most charging events in the afternoon according to charging data covering 7.11.2016 – 3.09.2017. This suggests that the charging demand at campus is mainly by employees and visitors at campus. The PV plant at Campus Evenstad is oriented towards the south and the rated power is 70 kWp. The PV production on five selected clear days in March through June was compared to three charging profiles which were selected according to different characteristics of the demand at the slow charging station. The hourly demand of the selected charging profiles covered up to 30 – 40 % of the hourly morning PV production, and less than 10 % of the hourly production around PV production peak hours. The daily PV production exceeds the energy demand of the selected charging profiles for about 98 % of the days in March through September according to PVsyst simulated production of a typical year. When studying load match between PV production and the demand at the fast charging station, it is evident that instantaneous PV coverage depends on peak hour production around 12:00 – 13:00 on clear days. Based on scenario assumptions, the energy demand of 7, 14 and 21 vehicles charging at campus is set to 85 kWh, 170 kWh and 255 kWh and the energy demand is distributed throughout eight hours between 08:00 and 16:00. The production on every selected clear day was sufficient to supply the whole hourly demand except between 08:00 – 09:00 if 21 vehicles charge daily. The scenario demands covered up to 55 % of the production during production peak hour on selected clear days. The daily PV production exceeds the scenario demand of 21 vehicles charging daily for about 47 % of the days in March through September according to PVsyst simulated production of a typical year. The load match between PV production and charging demand on cloudy days depends on the amount of cloud cover during demand hours. A charging system which adjusts the charging power to the PV production is in some cases necessary to ensure full hourly PV coverage of charging demand. Load match analysis shows that the PV production coincides with found charging demand during work hours at Campus Evenstad. Campus Evenstad er ein høgskule-campus og eit pilotområde i Forskningssenter for nullutslippsområder i smarte byer (FME ZEN). FME ZEN har som mål å optimalisere energistyringa av energiproduksjon, energibehov og energilager. Denne masteroppgåva samanliknar fotovoltaisk (PV) energiproduksjon med ladeetterspurnad til elbilar som ladar på Campus Evenstad. Samanlikning av produksjon og ladebehov er nødvendig for å finne mogleg framtidig interaksjon mellom PV-produksjon og elbil-lading på campus. Det er to ladestasjonar på campus, og i denne oppgåva blir den eine stasjonen kalla sakteladestasjon og den andre stasjonen blir kalla hurtigladestasjon. Ladeetterspurnaden på sakteladestasjonen var hovudsakleg på morgonen ifølge ladedata frå tidsrommet 01.04.2017 - 31.05.2017, medan ladeetterspurnaden på hurtigladestasjonen var fordelt utover heile dagen med størst etterspurnad på ettermiddagen ifølge ladedata frå tidsrommet 07.11.2016 - 03.09.2017. Dette tydar på at ladebehovet på campus er hovudsakleg blant tilsette og besøkande på campus. M-MF

The interaction between the Earths magnetic field and interplanetary magnetic field (IMF), originating from the Sun, is the driving force behind the aurora. Due to the phenomena of polar night, the optical signatures of dayside aurora can be investigated over Svalbard. In order to ease the examination of All-sky camera (ASC) images, an algorithm is used to quantify the observed auroral forms in terms of an “arciness” index (A, ranging from 0 to 1) describing how arc-like the shape of the green emission lines (557.7 nm) in the image is. This algorithm was applied to ASC images from Longyearbyen and Ny-Ålesund between 2000 and 2012, in combination with solar wind parameters (IMF Bz and By components and solar wind velocity) to obtain a general temporal distribution of day- side auroral structures. The temporal distribution as well as the arciness index permits the identification of the type of dayside aurora and their originating precipitation region. The analysis has been done for both polarities of IMF Bz, taking into account the contribution from the IMF By component. Auroral types, earlier defined by Sandholt et al.(2002), were identified by their corresponding arciness: arcs (A=1) or complex structures (A

Silicon (Si) is one of the most promising anode materials for the next generation lithium ion batteries, as it can store up to ten times the capacity compared to the conventional graphite anode. However, with its alloying capacity follows great volume expansions resulting in capacity fade during the early cycles. In this study, prelithiation was studied as a possible solution to reduce the irreversible capacity loss seen during the first cycle, and to potentially increase cycle life. Two methods for prelithiation of silicon nanoparticles (SiNPs) were developed: electrochemical prelithiation (EP) and mechanical prelithiation (MP). In the EP process the half-cells were electrochemically cycled one cycle with a rate of C/20, before disassembled, washed, and reassembled into new, now prelithiated, half-cells. In the MP process a Si electrode with electrolyte was sandwiched with a piece of Li foil between two glass dishes. Both methods were shown to successfully prelithiate the Si electrodes, and a degree of prelithiation close to 100 % was obtained with both EP and MP. Through a time-dependent study it was seen that the degree of prelithiation increases with prelithiation time, and that prelithiation potentially can be regulated by time and mass measurements. The results showed that a degree of prelithiation > 90 % could be reached in just 60 min of MP. Both reference and prelithiated Si electrodes were assembled into coin cells with lithium metal as the counter electrode, and electrochemically cycled. The results showed no significant change in electrochemical cycling signature, and scanning electron microscopy (SEM) measurements showed that the structure of the SiNPs was maintained during prelithiation. Even though the discharge capacity decay was seen reduced for the prelithiated cells during the first cycles, they retained as poor cycle life as the reference cells of ca. 50 cycles. Two of the MP cells with the highest degree of prelithiation showed however slightly increased cycle lives up to ca. 60 cycles. Additionally, prelithiated cells were cycled on two different limited capacity cycling programs, one limiting the lithiation process, the other limiting the delithiation process. Both were limited by the capacity of 372 mAh/gSi, similar to the theoretical value of the graphite anode. All cells cycled 500 cycles with no significant decrease in discharge capacity. Silisium (Si) har vist seg å vere eit av dei mest lovande anodemateriala for neste generasjons litium-ionbatteri. Silisium har ei høg legeringsevne med litium, og kan i teorien levere opp til ti gongar så mykje kapasitet som den meir tradisjonelle grafittanoden. Men, med denne legeringsevna følgjer ei enorm volumendring som resulterer i degresjon av kapasitet i tideleg sykling. Lang nok levetid for batteria til å bli kommersielle er endå ikkje nådd. I denne studia har prelitiering blitt undersøkt som ei mogeleg løysing for å redusere det irreversible kapasitetstapet sett i tideleg sykling, samt potensielt sett forlenge levetida til cellene. To prelitieringsmetodar har blitt utvikla: elektrokjemisk prelitiering (EP) og mekanisk prelitiering (MP). I EP prosessen blei kvar celle sykla ein gong i ein batteritestar med ein rate på C/20, før dei blei demonterte, vaska og remonterte til nye, no prelitierte, halvceller. I MP prosessen blei litiumfolie lagt direkte oppå Si elektrodane med berre elektrolytt imellom, og klemt saman mellom to glasskåler. Begge metodane viste suksessfull prelitiering, og ein litieringsgrad på omlag 100 % blei nådd med både EP og MP. Gjennom ei tidsavhengig studie, blei det sett at litieringsgraden aukar med prelitieringstid, og det blei vist at prelitiering potensielt sett kan bli regulert ved hjelp av tids- og massemålingar. Resultata viste òg at ein litieringsgrad > 90 % kan bli nådd med berre 60 min MP. Både referanse- og prelitierte Si elektrodar blei monterte i halvceller med litium-metall som referanse-elektrode, og elektromeisk sykla i ein batteritestar. Resultata viste ingen forskjell i elektrokjemisk syklingsignatur mellom dei prelitierte og ikkje-prelitierte cellene. Dette blei vidare forklart av elektronmikroskopi (SEM) som viste at Si nanopartiklane overlevde prelitiering utan betydelige endringar i nanostruktur. Sjølv om degraderinga av kapasiteten i dei første syklusane blei redusert for dei prelitierte cellene, oppnådde dei same levetid som referansecellene på ca. 50 syklusar. To av MP cellene med høgast litieringsgrad blei vist å nå ein noko lenger levetid opp mot 60 syklusar. I tillegg blei dei prelitierte cellene sykla på to forskjellige program med avgrensa kapasitet. Det eine programmet avgrensa litieringskapasiteten, mens det andre programmet avgrensa delitieringskapasiteten. Begge programma var avgrensa av kapasiteten 372 mAh/gSi, som er den teoretiske kapasiteten til grafittanoden. Alle cellene sykla med neglisjerbar kapasitetsdegresjon for 500 syklusar. M-MF

In this thesis, the challenges associated with monitoring of BAPV systems in Norway are investigated. Monitoring of PV systems can give valuable information of the performance of the system and notify when failures occur in the PV system. The main challenge with monitoring of BAPV is the lack of meteorological data measured at the PV site. This thesis focuses on irradiation data and investigates the possibility of using irradiation data measured at other locations for use in analytical monitoring of PV systems. A selection of the available sources for irradiance data near Oslo are examined. The selected sources are the PV system with meteorological equipment at Økern nursing home, the meteorological measurement station at Blindern and the meteorological measurement station at Ås. Data from two different databases are examined and compared with the measured values for the irradiation. The databases used in this thesis are PVGIS and NASA SSE. The databases are derived from satellite data over a given period. The different sources for irradiance data is compared for the reference year August 2015 to August 2016. The purpose of the comparison is to investigate the opportunity of using irradiance data from other sources when irradiation data is missing at the PV site. The challenges of comparing irradiance data was discovered along the way. Especially the different methods for measuring irradiation, the use of a pyranometer or a reference cell, is discussed. Irradiation measured horizontally with a pyranometer is easier to compare than irradiation measured in the module plane. Irradiation measured in the module plane with a reference cell can differ both in the slope, the orientation and the material of the reference cell, which make the data hard to compare. A PV system located at Kjeller, that does not have equipment for measuring meteorological factors at the PV site, is investigated. This system consists of modules of two different technologies, CIS and silicon. The research done for the two systems in this thesis has shown that the CIS modules has a higher specific yield than the silicon modules, even though the silicon modules are specified with a higher module efficiency than the CIS modules. This thesis is concluding that meteorological measurements parallel with the inverter data are necessary for analytic monitoring. The irradiation from other sources can be difficult to use as a replacement, due to the distance between the sources and different methods for measure irradiation. When choosing between using a pyranometer or a reference cell, it is important to considered the intended use of the resulting irradiance data. If the yield of the PV system is to be compared with other systems is pyranometer the best option. If the use of the irradiation data only is for monitoring of the PV system, then a reference cell is a good choice. Sammendrag Hovedtemaet for denne masteroppgaven er overvåkning av bygningsmonterte solcellesystemer i Norge. Overvåkning av solcellesystemer kan gi verdifull informasjon om ytelsen til et system og varsle om det oppstår feil på systemet. Hovedutfordringen med overvåkning av solcelleanlegg er at mange anlegg mangler målinger av metrologiske data. Denne oppgaven fokuserer på innstrålingsdata og undersøker muligheten for å bruke innstrålingsdata fra andre nærliggende datakilder til bruk i analytisk overvåkning av solcellesystemer. Et utvalg av tilgjengelige kilder for innstrålingsdata i Osloområdet er undersøkt. De utvalgte kildene er et solcellesystem instrumentert for metrologiske målinger på Økern sykehjem, en meteorologisk målestasjon på Blindern og en meteorologisk målestasjon på Ås. Data fra to forskjellige databaser er undersøkt og sammenlignet med de målte verdiene for innstråling. Databasene undersøkt i denne oppgaven er PVGIS og NASA SSE. Databasene er basert på satellittdata midlet over en gitt periode. De forskjellige kildene for innstrålingsdata er sammenligner for referanseåret august 2015 til august 2916. Formålet med sammenligningen er å undersøke muligheten for å bruke innstrålingsdata fra andre kilder når innstrålingsdata mangler for solcellesystemet. Utfordringene med å sammenligne innstrålingsdata viste seg underveis i oppgaven. Spesielt de forskjellige metodene for å måle innstråling er diskutert. I denne oppgaven er innstråling fra pyranometer og referansecelle vurdert. Horisontal innstråling målt med et pyranometer er gir et bedre sammenlikningsgrunnlag enn innstråling målt i modulplanet. Innstråling målt i modulplanet med en referansecelle kan variere med viklingen på referansecellen, hvilken himmelretning referansecellen har og hva slags materiale den er laget av. Oppgaven undersøker et anlegg på Kjeller, som ikke er instrumentert for måling av meteorologiske data. Dette systemet består av moduler av to forskjellige solcelleteknologier, CIS og silisium. Undersøkelsene gjort i denne oppgaven viser at CIS-modulene har en høyere spesifikk ytelse enn silisiummodulene, selv om silisiummodulene er spesifisert med høyere virkningsgrad enn CIS-modulene. Denne oppgaven konkluderer med at måling av meteorologiske faktorer er nødvendig for analytisk overvåkning. Innstråling fra andre kilder kan være vanskelig å bruke grunnet avstand mellom kildene og ulike måter å måle innstråling på. Ved valg av metode for å måle innstråling er det viktig a vurdere hensikten med målingene. Skal solcellesystemets ytelse sammenlignes med andre systemer er pyranometer det beste alternativet. Om innstrålingsdataene kun skal brukes til overvåkning, er referansecelle et godt alternativ. M-MF

The influence of iron on the crystalline structure and hydrogen sorption properties of a metal hydride system based upon Ti0.70V0.30 have been studied. The aim is to determine whether the expensive vanadium could be substituted by the much cheaper ferrovanadium in such titanium-rich metal hydrides. Six alloys of (Ti0.70V0.30)1-zFez with z ∈{0,0.03,0.06,0.10,0.20,0.30} where successfully synthesised by arc melting and the crystalline phases were determined by synchrotron-radiation powder diffraction. The thermodynamic properties of the alloys were studied in Sieverts apparatus and by differential scanning calorimetry. Changes in the phase composition during hydrogen sorption were for selected systems followed by in-situ synchrotronradiation powder diffraction. The alloys form body-centred cubic crystal structures for all the considered compositions. The addition of iron cause the unit cell of the bcc phase to contract, and the lattice parameter is observed to decrease linearly with increasing iron content. The bcc phase is obtained alongside a small fraction of an hexagonal impurity phase which seem to be a solid solution of Ti,V and Fe that participate in the hydrogenation. The bcc alloys form face-centred-cubic related dihydrides when exposed to low pressures of hydrogen if the content of iron is less than 10 at.%. Within this range the hydrogen capacities are not significantly influenced by the addition of iron and reach ∼ 3.5 wt.%. Beyond these values the capacity rapidly decrease. The absorption kinetics are fast, and the reaction is complete within minutes when exposed to modest hydrogen pressures of ∼ 20 bar. The resultant dihydrides seem to contain defects such as stacking faults and twin boundaries that prohibit structural refinement to be conducted. Pressure-composition isotherms have been measured at temperatures below 120 ◦C. These reveal that there is a single plateau with a plateau-pressure below the sensitivity of the measurements. The iron does not seem to influence the plateau-pressure, but the increased content of iron lower the enthalpy, onset temperature and activation energies for desorption. M-MR

Med høy solinnstråling, vidstrakte landområder som er lite utnyttet på grunn av tørt klima, og gode økonomiske og politiske forhold for investeringer i fornybar energi, har Sør-Afrika et stort potensiale for utnyttelse av solenergi. En ulempe med områder hvor det er tørt klima og lite regn, er at lyset som treffer solcellene kan bli redusert på grunn av støv som samler seg på moduloverflaten. Om det innkommende lyset blir redusert, vil også den leverte effekten bli mindre. Formålet med denne oppgaven er å undersøke i hvor stor grad tilsmussing av overflaten på fotovoltaiske moduler reduserer generert effekt i et område i Northern Cape-regionen i Sør-Afrika. Effekten av støv på overflaten av modulene er estimert gjennom analyse av måledata fra et testanlegg ved Scatec Solars solpark i Kalkbult. Ytelsen til regelmessig vaskede og uvaskede solcellemoduler er sammenlignet, og påvirkningen av støv er undersøkt for både polykrystallinske silisumsolceller og kadmium tellurid tynnfilmsolceller. Forskjellige vasketeknikker og virkningen av et anti-støvprodukt er også testet. Dataanalysen er supplementert med en eksperimentell del utført ved testanlegget, hvor det ble gjort målinger for å kvantifisere støvmengden på modulene og endringene i transmittans gjennom modulglassene som følge av tilsmussing. I tidsperioden dekket av dataanalysen (04.05.2016 – 04.11.2016) var effekttap som kan forklares med tilsmussing av moduloverflaten bare signifikant i vintermånedene mai-juli. Tynnfilmmodulene opplevde større tap enn silisiummodulene, og modulene med anti-støvproduktet samlet mot forventning mer støv enn modulene uten. I juli, når tapene på grunn av tilsmussing var på sitt høyeste, var det gjennomsnittlige effekttapet på grunn av støv 1 % for silisummodulene uten anti-støvprodukt, 2 % for silisiummodulene med anti-støvprodukt, og 4 % for tynnfilm-modulene med anti-støvprodukt. For silisiummodulene ble det vist at kraftig nedbør vasket moduloverflaten godt nok til at ytelsen til modulene gikk tilbake til det nivået den var på når modulene var rene. For tynnfilmmodulene ble ytelsen også økt etter regn. Det kan derimot virke som overflaten til tynnfilmmodulene ikke ble vasket godt nok, og fortsatt opplevde støvrelaterte tap etter kraftig nedbør. Kvantifiseringen av støvmengden på modulene antydet en daglig støvakkumulering på 13 – 22 mg/m2 i oktober. Dette er lavt sammenlignet med resultater fra andre studier, og bekrefter at oppsamling av støv på moduloverflaten skjer langsomt i vårmånedene. Dette kan forklare at det ikke ble påvist noen signifikante tap på grunn av støv i perioden fra august til oktober. Transmittansmålingene bekrefter at to og en halv dag med naturlig oppsamling av støv i Kalkbult i oktober ikke er nok til å signifikant redusere det innkommende lyset som treffer solcellene. With high irradiance, widespread semi-dry, unexploited areas of land, and fortunate economic and political conditions for investments in renewable energy, the potential for utilizing solar energy in South Africa is large. However, in semi-dry areas with little precipitation, dust may accumulate on the module surface, reducing the light reaching the solar cell, and the performance of photovoltaic modules may be reduced. The purpose of this study is to investigate the effect of soiling on the power output from photovoltaic modules for an area in the Northern Cape region in South Africa. The effect of soiling is estimated through analysis of data from a test station at Scatec Solar’s solar park in Kalbult, where the performance of regularly cleaned and uncleaned polycrystalline silicon and CdTe thin film modules is compared. Different cleaning techniques and the effect of an anti-soiling product are also investigated. The data analysis is supplemented by experiments conducted at the test station, including quantification of dust accumulation and measurements of changes in the transmittance through module glass. In the time period considered in this analysis (04.05.2016 – 04.11.2016), it may seem like the losses due to soiling are only significant in the winter months May – July, and that thin film modules are more affected by soiling than polycrystalline silicon modules. The applied anti-soiling product seemed to work against its purpose and increase the dust accumulation on the module surface. In July, when the losses for the recorded data were at their highest, the average power loss due to soiling was 1 % for poly Si-modules without anti-soiling treatment, 2 % for poly Si-modules with anti-soiling treatment, and 4 % for thin film modules with anti-soiling treatment. For the poly Si-modules, it was shown that heavy rainfall cleaned the module surface to the extent that the performance was recovered. For the thin film modules, the performance also increased after heavy rain, although it may seem like the module surface was not completely cleaned. The measurements of the soiling levels suggest a daily dust accumulation of 13 – 22 mg/m2 in October. Compared with results from other studies, this confirms that the soiling levels in the spring months are low, and is an explanation for why there was not observed any significant reduction in performance in the period from August to October. The transmittance measurements confirm that two and a half days with soiling in October is not enough to significant reduce the incoming light on the solar cells. OREEC, IFE M-MF