| 1. |
- Boman, Christoffer, et al.
(author)
-
Development of innovative small(micro)-scale biomass-based CHP technologies
- 2017
-
Reports (other academic/artistic)abstract
- To enhance the overall efficiency of the use of biomass in the energy sector in Europe, the large electricity production potential from small-scale biomass heating systems should be utilised. So far, no technologically sound (in terms of efficiency and reliability) and economically affordable micro- and small-scale biomass CHP technologies are, however, available. Therefore, the present ERA-NET project (MiniBioCHP) aimed at the further development and test of new CHP technologies based on small-scale biomass combustion in the electric capacity range between some W and 100 kW. Within the project, an international consortium consisting of 12 partners from 4 countries, including university institutions, institutes and industry (both engineering and manufacturing), collaborated closely to perform high level R&D on three promising micro/small-scale biomass based CHP technologies which are covering a broad range of applications in the residential heating sector. The Austrian engineering company BIOS, coordinated the international project. The project was based on earlier basic research and development work related to these promising new technologies and aimed at the achievement of a technological level which allows a first (commercial) demonstration after the end of the project. The three CHP concepts included in the MiniBioCHP project were;1. Pellet stoves with a thermoelectric generator (TEG)2. Small-scale biomass boilers (10-30 kWth) with a micro-ORC process3. High temperature heat exchanger (HT-HE) for an externally fired gas turbine (EFGT)The Swedish part of the project was focused on the development of the concept of biomass based EFGT with dedicated R&D activities related to the development of the HT-HE system. The Swedish project consisted of the research partners Umeå University (project leader), Luleå University of Technology, Chalmers University of Technology and RISE Research Institutes of Sweden, together with the industrial partners Enertech AB/Osby Parca and Ecergy. The expertise of the Swedish partners regarding ash related problems, grate boiler combustion and modelling, deposit formation and high temperature corrosion, were combined with the know-how of a Polish partner regarding HT-HE design, construction, testing and optimisation.The HT-HE is the most crucial component in EFGT processes significantly influencing the investment costs, availabilities as well as the efficiencies that can be achieved. With a thermal capacity from several hundred kW up to 2-3 MWth) the CHP technology based on a biomass boiler and an EFGT is suitable for district heating systems, or process heat consumers. The electricity produced by the gas turbine (up to some 100 kWel) can be used to cover the own electricity consumption of a company and/or fed into the grid. Even though the concept of biomass based EFGT has been an interesting alternative for small-scale CHP production for some decades, and R&D activities have been undertaken, tackling both economic and technical aspects, only a few pilot-plants have been in operation and no initiative has so far reached the level of commercial implementation. Thus, the concept of EFGT fed with biomass is still considered to be in a rather early development stage and the main technical challenges are related to alkali deposit induced corrosion and thermal stress of the HT-HE material, turbine design/operation and system integration.Within the present project, a HT-HE prototype aimed for an EFGT system was therefore designed, constructed and successfully tested at flue gas temperatures up to 900°C. Thus, appropriate guidelines for a compact design of the HT-HE and recommendations have been worked out to minimize thermal stresses as well as ash related problems regarding ash deposit formation and high temperature corrosion in a biomass boiler system. Furthermore, different concepts for the overall biomass based EFGT system have been worked out and evaluated. The outcome of the project will hopefully be used in the further development work and form the basis for a first testing and demonstration plant within the coming years.
|
|
| 2. |
- Carbone, F., et al.
(author)
-
Statistical study of electron density turbulence and ion-cyclotron waves in the inner heliosphere : Solar Orbiter observations
- 2021
-
In: Astronomy and Astrophysics. - : EDP Sciences. - 0004-6361 .- 1432-0746. ; 656
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Context. The recently released spacecraft potential measured by the RPW instrument on board Solar Orbiter has been used to estimate the solar wind electron density in the inner heliosphere. Aims. The measurement of the solar wind's electron density, taken in June 2020, has been analysed to obtain a thorough characterization of the turbulence and intermittency properties of the fluctuations. Magnetic field data have been used to describe the presence of ion-scale waves. Methods. To study and quantify the properties of turbulence, we extracted selected intervals. We used empirical mode decomposition to obtain the generalized marginal Hilbert spectrum, equivalent to the structure functions analysis, which additionally reduced issues typical of non-stationary, short time series. The presence of waves was quantitatively determined by introducing a parameter describing the time-dependent, frequency-filtered wave power. Results. A well-defined inertial range with power-law scalng was found almost everywhere in the sample studied. However, the Kolmogorov scaling and the typical intermittency effects are only present in fraction of the samples. Other intervals have shallower spectra and more irregular intermittency, which are not described by models of turbulence. These are observed predominantly during intervals of enhanced ion frequency wave activity. Comparisons with compressible magnetic field intermittency (from the MAG instrument) and with an estimate of the solar wind velocity (using electric and magnetic field) are also provided to give general context and help determine the cause of these anomalous fluctuations.
|
|
| 3. |
- Elawa, Sherif, et al.
(author)
-
Skin perfusion and oxygen saturation after mastectomy and radiation therapy in breast cancer patients
- 2024
-
In: Breast. - : Elsevier. - 0960-9776 .- 1532-3080. ; 75
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- The pathophysiological mechanism behind complications associated with postmastectomy radiotherapy (PMRT) and subsequent implant-based breast reconstruction are not completely understood. The aim of this study was to examine if there is a relationship between PMRT and microvascular perfusion and saturation in the skin after mastectomy and assess if there is impaired responsiveness to a topically applied vasodilator (Methyl nicotinate - MN). Skin microvascular perfusion and oxygenation >2 years after PMRT were measured using white light diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and laser Doppler flowmetry (LDF) in the irradiated chest wall of 31 women with the contralateral breast as a control. In the non-irradiated breast, the perfusion after application of MN (median 0.84, 25th-75th centile 0.59-1.02 % RBC × mm/s) was higher compared to the irradiated chest wall (median 0.51, 25th-75th centile 0.21-0.68 % RBC × mm/s, p < 0.001). The same phenomenon was noted for saturation (median 91 %, 25th-75th centile 89-94 % compared to 89 % 25th-75th centile 77-93 %, p = 0.001). Eight of the women (26%) had a ≥10 % difference in skin oxygenation between the non-irradiated breast and the irradiated chest wall. These results indicate that late microvascular changes caused by radiotherapy of the chest wall significantly affect skin perfusion and oxygenation.
|
|
| 4. |
- Elmasry, Moustafa, 1981-, et al.
(author)
-
Laser speckle contrast imaging in children with scalds : Its influence on timing of intervention, duration of healing and care, and costs
- 2019
-
In: Burns. - : Elsevier. - 0305-4179 .- 1879-1409. ; 45:4, s. 798-804
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- BackgroundScalds are the most common type of burn injury in children, and the initial evaluation of burn depth is a problem. Early identification of deep dermal areas that need excision and grafting would save unnecessary visits and stays in hospital. Laser speckle contrast imaging (LSCI) shows promise for the evaluation of this type of burn. The aim of this study was to find out whether perfusion measured with LSCI has an influence on the decision for operation, duration of healing and care period, and costs, in children with scalds.MethodsWe studied a group of children with scalds whose wounds were evaluated with LSCI on day 3–4 after injury during the period 2012–2015. Regression (adjustment for percentage total body surface area burned (TBSA%), age, and sex) was used to analyse the significance of associations between degree of perfusion and clinical outcome.ResultsWe studied 33 children with a mean TBSA% of 6.0 (95% CI 4.4–7.7)%. Lower perfusion values were associated with operation (area under the receiver-operating characteristic curve 0.86, 95% CI 0.73–1.00). The perfusion cut-off with 100% specificity for not undergoing an operation was ≥191 PU units (66.7% sensitivity and 72.7% accurately classified). Multivariable analyses showed that perfusion was independently associated with duration of healing and care period.ConclusionLower perfusion values, as measured with LSCI, are associated with longer healing time and longer care period. By earlier identification of burns that will be operated, perfusion measurements may further decrease the duration of care of burns in children with scalds.
|
|
| 5. |
- Fagerström, Jonathan, et al.
(author)
-
Alkali transformation during single pellet combustion of soft wood and wheat straw
- 2016
-
In: Fuel processing technology. - : Elsevier BV. - 0378-3820 .- 1873-7188. ; 143, s. 204-212
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Controlling slag and deposit formation during thermochemical fuel conversion requires a fundamental understanding about ash transformation. In this work, a macro-TGA reactor was used to determine the release of ash forming elements during devolatilization and char combustion of single pellets. Soft wood and wheat straw were combusted at two temperatures (700 °C and 1000 °C) and the residual ashes were collected and analyzed for morphology, elemental and phase composition. The results showed that the single pellet combustion exhibit similar release character as in grate boilers. The temporal release was found to be both temperature and fuel dependent. For wood, the release of potassium occurred mostly during char combustion regardless of furnace temperature. Similar results were found for straw at 700 °C, but the temperature increase to 1000 °C implied that the release occurred already during devolatilization. The differences are presumably explained by different fuel phase compositions. The residual ash were composed of three different categories of phases; crystalline compounds, molten ash (glass) and char, and the work concludes that K was captured by crystalline K/Ca-carbonates as well as in amorphous glassy silicates for wood, and by almost fully molten ash of glassy silicates for straw. The fuel conversion processes occurring on a grate influence the fuel combustibility in terms of e.g. burnout, slag formation and release of fine particle and deposit forming matter, and the present work has given novel insights into the specific alkali behavior during biomass fuel conversion.
|
|
| 6. |
|
|
| 7. |
|
|
| 8. |
- Khotyaintsev, Yu, V, et al.
(author)
-
Density fluctuations associated with turbulence and waves First observations by Solar Orbiter
- 2021
-
In: Astronomy and Astrophysics. - : EDP Sciences. - 0004-6361 .- 1432-0746. ; 656
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Aims. The aim of this work is to demonstrate that the probe-to-spacecraft potential measured by RPW on Solar Orbiter can be used to derive the plasma (electron) density measurement, which exhibits both a high temporal resolution and a high level of accuracy. To investigate the physical nature of the solar wind turbulence and waves, we analyze the density and magnetic field fluctuations around the proton cyclotron frequency observed by Solar Orbiter during the first perihelion encounter (similar to 0.5AU away from the Sun). Methods. We used the plasma density based on measurements of the probe-to-spacecraft potential in combination with magnetic field measurements by MAG to study the fields and density fluctuations in the solar wind. In particular, we used the polarization of the wave magnetic field, the phase between the compressible magnetic field and density fluctuations, and the compressibility ratio (the ratio of the normalized density fluctuations to the normalized compressible fluctuations of B) to characterize the observed waves and turbulence. Results. We find that the density fluctuations are 180 degrees out of phase (anticorrelated) with the compressible component of magnetic fluctuations for intervals of turbulence, whereas they are in phase for the circular-polarized waves. We analyze, in detail, two specific events with a simultaneous presence of left- and right-handed waves at di fferent frequencies. We compare the observed wave properties to a prediction of the three-fluid (electrons, protons, and alphas) model. We find a limit on the observed wavenumbers, 10(-6) < k < 7 > 10(-6) m(-1), which corresponds to a wavelength of 7 x 10(6) > lambda > 10(6) m. We conclude that it is most likely that both the leftand right-handed waves correspond to the low-wavenumber part (close to the cut-o ff at Omega(cHe++)) of the proton-band electromagnetic ion cyclotron (left-handed wave in the plasma frame confined to the frequency range Omega(cHe++) < omega < Omega(cp)) waves propagating in the outwards and inwards directions, respectively. The fact that both wave polarizations are observed at the same time and the identified wave mode has a low group velocity suggests that the double-banded events occur in the source regions of the waves.
|
|
| 9. |
- Maksimovic, M., et al.
(author)
-
First observations and performance of the RPW instrument on board the Solar Orbiter mission
- 2021
-
In: Astronomy and Astrophysics. - : EDP Sciences. - 0004-6361 .- 1432-0746. ; 656
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- The Radio and Plasma Waves (RPW) instrument on the ESA Solar Orbiter mission is designed to measure in situ magnetic and electric fields and waves from the continuum up to several hundred kHz. The RPW also observes solar and heliospheric radio emissions up to 16 MHz. It was switched on and its antennae were successfully deployed two days after the launch of Solar Orbiter on February 10, 2020. Since then, the instrument has acquired enough data to make it possible to assess its performance and the electromagnetic disturbances it experiences. In this article, we assess its scientific performance and present the first RPW observations. In particular, we focus on a statistical analysis of the first observations of interplanetary dust by the instrument's Thermal Noise Receiver. We also review the electro-magnetic disturbances that RPW suffers, especially those which potential users of the instrument data should be aware of before starting their research work.
|
|
| 10. |
- Olsson, Håkan, et al.
(author)
-
Flygburen laser och digitala bilder för kartering och övervakning av akvatisk och terrester miljö
- 2014
-
Reports (other academic/artistic)abstract
- Det finns ett växande behov av effektiva metoder för kartering av såväl land- som vattenmiljöer. Sådana behövs för grundläggande naturresursinventeringar, som underlag för bland annat beslut om olika former av skyddade områden samt för hållbar naturresursförvaltning i ett ekosystem- och landskapsperspektiv. Sådana metoder behövs också för uppföljning inom såväl naturresursförvaltning som på en mer strategisk nivå inom miljöövervakningen, för uppföljningen av miljömålen och för internationell rapportering. Två för dessa uppgifter viktiga teknologier som utvecklats starkt på senare tid är flygburen laserskanning och digital fotogrammetri. Med laserskanning kan mark och vegetation avbildas som ett tredimensionellt punktmoln. Det finns även system som med laser avbildar grunda havsbottnar. Syftet med forskningsprogrammet EMMA (Environmental Mapping and Monitoring with Airborne laser and digital images; http://emma.slu.se/) har varit att utveckla metoder för att tillvarata data från i första hand flygburen laserskanning för miljöövervakningens och naturvårdens behov av kartläggning av vegetation såväl på land som på grunda havsbottnar. Tolkning och fotogrammetrisk mätning av flygbilder är välkända tekniker och har därför inte varit en del av forskningen i EMMA. Däremot har användningen av färginformation från digitala flygbilder tillsammans med laserdata undersökts i EMMA-programmets akvatiska del och i den terrestra delen har automatiserad användning av tredimensionella punktmoln som kan erhållas genom matchning av flygbilder undersökts. Sammanfattning av resultat inom programmets akvatiska delar För akvatisk miljö har programmet utvecklat och visat ett antal tillämpningar som direkt kan omsättas i ett operativt sammanhang. Vi har visat att det med laserdata går att kartera ytsubstrat med hög noggrannhet (> 80 %), så att en heltäckande karta genereras som anger täckningen i procent av hårda respektive mjuka substrat ned till laserns djupräckvidd (ca 2–3 gånger siktdjupet). Utifrån dessa data kan metoden användas som stöd för att finna värdefulla marina områden och för uppföljning av marina skyddade områden (t.ex. naturtyperna Rev och Sandbankar enligt Art- och habitatdirektivet). Information om utbredningen av hård- och mjukbottnar är ett grundläggande underlag för att beskriva utbredningen av biotoper enligt det europeiska habitatklassificeringssystemet EUNIS, och HELCOM:s vidareutveckling av detta system för Östersjön (HELCOM Underwater Biotopes/Habitats, HUB). Här har laserdata en viktig funktion att fylla, eftersom detaljerade kartor över ytsubstrat i stort sett saknas för grunda havsområden. Resultaten från EMMA visar att batymetrisk laser kan vara en bra metod att samla in sammanhängande botteninformation som kan gå in som ett underlag i översiktsplanering. Djup- och bottensubstratkartor från lasermätningar är även viktiga underlag för att ta fram kartor över livsmiljöer på havsbottnen med hjälp av rumslig modellering. Heltäckande kartor över livsmiljöer är i sin tur ett viktigt delunderlag som tillsammans med annan information kan skapa underlag i det politiska arbetet som till exempel leder till en kustzonsplan eller en kommunal översiktsplan. Utöver dessa operativa tillämpningar har programmet även tagit fram resultat som ger en grund för fortsatt metodutveckling inom området. Vi har visat att det med laserdata (utöver ytsubstrat och naturtyper) går att kartera högväxt vegetation. En metod som skulle kunna möjliggöra yttäckande övervakning eller detektion av förändringar till en lägre kostnad per ytenhet är användning av satellitbilder, flygbilder eller bilder från mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle) som kombineras med laserdjupdata insamlade vid ett tillfälle. Kombinationen av laser- och bilddata medför att bilddata kan djupkorrigeras och att flygbildernas användbarhet för bottenkartering därmed ökar. Denna flygbildsövervakning skulle kunna genomföras ned till optiska siktdjupet i området. En möjlig datakälla kan vara bilder från Lantmäteriets nationella flygfotografering. Vi har sett att det finns potential att detektera blåstång och smaltång på hårda substrat genom att kombinera data från flygburen laser och flygbilder. Vi bedömer också att det finns stora möjligheter till fortsatt utveckling inom området dels tack vare ny teknik (kameror eller lasersystem med högre spatial och spektral upplösning, t.ex. laser med flera våglängder eller fluorescenskanaler) och dels tack vare nya algoritmer för bearbetning av laser- och bilddata. De akvatiska studierna i EMMA har genomförts i samverkan med ett antal externa projekt (ULTRA, SUPERB och HISPARES). Förutom kunskapsutbyte har det medfört utökade möjligheter att utveckla och testa metoderna i flera geografiska områden och få återkoppling från användare av data. I EMMA har vi arbetat med akvatiska testområden på den svenska ostkusten, från Norra Kvarken till Skåne, men liknande resultat har även uppnåtts på den spanska Atlantkusten och metoderna bör därmed vara lika applicerbara på den svenska västkusten. Vi har generellt uppnått bra resultat i alla områden där vattnet inte varit för grumligt. Dagens operativa lasersystem kräver ett siktdjup på minst 3 m för att kunna ge bra djupdata. Det begränsar teknikens användbarhet i vissa kustnära områden av Bottniska viken, speciellt i områden med stort utflöde av humusrikt älvvatten, och i en del områden med dåligt siktdjup i andra havsområden. Sammanfattning av resultat inom programmets terrestra delar Data från flygburen laserskanning ger information om markens form, samt vegetationens höjd, slutenhet och i viss utsträckning även dess vertikala skiktning och fördelning. Vid tät skanning (mer än 5–10 returer / m2) så framträder även de flesta enskilda trädkronorna, samt många objekt på marken, som liggande trädstammar, större stenar etc. Laserdata kan relativt enkelt bearbetas i dator eftersom det utgörs av diskreta 3D-punkter. Exempelvis kan objekt nära marken bli lättare att tolka visuellt om punkterna som returnerats från krontaket tas bort och de underliggande punkterna ges olika färg beroende på höjd över marken. Relationen mellan laserdata och fältmätta mått på vegetationens egenskaper (t.ex. genomsnittlig trädhöjd eller kronslutenhet) kan dock variera något, beroende på bl.a. sensortyp och inställningar vid skanningen såsom pulsfrekvens, flyghöjd, och årstid. För att automatiskt översätta laserdata till kända storheter så behövs därför en statistisk analys där mått från laserdata kalibreras med hjälp av fältmätta provytor. Vanligen används provytor med ca 10 m radie. De skattade sambanden ellan mått i laserdata (t.ex. höjden över marken för 90 % av alla returer från trädkronorna inom en fältmätt provyta) och fältmätta mått för samma yta (t.ex. trädens medelhöjd) kan sedan användas för att göra rumsligt heltäckande rasterkartor för hela det område som laserskannats under jämförbara förhållanden. Denna teknik har utvecklats inom skogsbruket och kallas då areabaserad skattning. Inom EMMA-programmet har vi visat att den även fungerar väl för fjällbjörkskog, trots att träden där är lägre och mer oregelbundna i sin form och utbredning. Vi har också visat att lantmäteriets förhållandevis glesa skanning med ca 1 retur / m2 ger nästan lika bra areabaserade skattningar av fjällbjörkskog som betydligt tätare skanning från helikopter. Vi har även visat att laserdata från olika registreringstillfällen kan göras jämförbara med en teknik som kallas histogrammatchning, samt att etablering av nya träd i trädgränsen eller på gräsmarker kan upptäckas med laserskanning även på ett tidigt stadium. Sistnämnda försök gjordes dock då träden fortfarande hade löv och det är därför osäkert hur användbara laserdata som registrerats utanför vegetationssäsongen kommer att vara för att upptäcka små lövträd. En del lasersystem kan spara laserljusets hela returnerade vågform. Om vågformsdatat analyseras istället för de diskreta punkter som systemet genererar från vågformen, så kan ytterligare information erhållas från lasermätningarna. Denna möjlighet är särskilt intressant då syftet är att analysera trädskiktets vertikala struktur. Bearbetningar av vågformsdata är dock mycket mer komplicerade och stöds sällan av färdiga programvaror för analys av laserdata. Dagens lasersystem stödjer sällan användning av spektral information. Det är endast ett våglängdsband som används för avståndsmätningen, och skalningen för det mått på den returnerade pulsens styrka som registreras (kallat intensitet) kan ibland ändras beroende på hur ljusa objekt sensorn ser. För att skilja olika vegetationstyper åt (t.ex. lövskog kontra barrskog) utöver vad som kan åstadkommas genom analys av deras 3D-former, så behövs spektrala data från någon annan källa. Laserdata och satellitbilder från t.ex. SPOT- eller Landsat-satelliterna är två olika datakällor som kompletterar varandra på ett utmärkt sätt. För vegetationskartering med den klassindelning som använts för skogsmarken enligt Lantmäteriets databas GSD-Marktäcke förbättras den totala klassningsnoggrannheten med ca 10 procentenheter när satellitbilderna kompletteras med laserdata. För vegetationsklassning på kalfjället så är det främst områden med något högre vegetation, såsom videbuskar, som klassas bättre då laserdata används. Då det gäller klassning av fjällvegetation så har det också visat sig att bearbetningar av data från en markmodell kan förbättra vegetationsklassningar från satellitdata väsentligt. Den nationella laserskanning som Lantmäteriet nu genomför är än så l
|
|
