Anna Lim defended her PhD thesis

Anna Lim has successfully defended her PhD thesis at the Department of Geoscience and Petroleum. The title of the academic thesis was: «Subsurface structure and hydrothermal fluid circulation at the Mohns mid-ocean ridge: a multi-geophysical investigation»

The assessment committee consisted of Dr. Vera Schlindwein, AWI, Germany,  Researcher Florent Szitkar, Geological Survey of Norway and Professor Rune Martin Holt, NTNU
Rune Martin Holt was Administrator of the Committee.

Professor Ståle Emil Johansen, Department of Geoscience and Petroleum, has been the candidate’s main supervisor. Associate Professor Kenneth Duffaut, Department of Geoscience and Petroleum, has been the candidate’s co-supervisor.

Congratulations Anna!

Tøffere kjøring skader tunnelene

Tøffere kjøring av vannkraftverk – med hyppigere start/ stopp – vil over tid skade tunnelsystemene, viser forskning ved NTNU i Trondheim.

(Teksten er tidligere publisert i fagbladet Energiteknikk og er skrevet av Stein Arne Bakken)

De siste tiårene er det blitt oppdaget stadig flere blokkfall og kollapser i tunneler i norske kraftverk, eksempelvis i Svandalsfløna i 2008, i Brattset i 2009 og i Marte i 2018.

Blokkene som løsner fra tunnelveggen, kan brytes ned til mindre biter av bevegelsene i vannet og føres inn i turbinene. Norske vannkraft har opplevd stadig flere skader på turbiner den siste tiden. Dette har blant annet skjedd i Sima kraftverk.

Det har vært spekulert i om hyppige start/stopp er hovedårsaken til at blokker løsner fra tunnelveggen. Nå er dette blitt bekreftet gjennom forskning, ifølge professor Krishna Kanta Panthi ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU.

Trykkvariasjoner
Gjennom et FoU-prosjekt i regi av FME-senteret HydroCen er det blitt avdekket at trykkvariasjoner i vannet i tilløpstunnelen som følge av slik variabel kjøring forplanter seg inn i fjellveggen. Over lengre tid, anslagsvis 20-30 år, vil disse trykkreftene gradvis påvirke sprekker i tunnelveggen, slik at blokker av fjellet løsner.

Sommeren 2018 ble tunnelsystemet i Roskrepp kraftverk i Sirdal i Agder tømt for vann i forbindelse med en revisjon. Forskere fra NTNU fikk da bore huller i fjellet i tilløpstunnelen og installere trykksensorer og avansert måleutstyr i poresprekker en storskala feltforsøk.

Banebrytende forskning
Måleverdiene blir kontinuerlig overført til en datalogg og kan hentes ut av forskerne i Trondheim.

Siden da har stipendiat Bibek Neupane ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU kunnet studere trykkreftene i vannet som strømmer gjennom tunnelen og hvordan disse påvirker trykkforholdene i det tilstøtende fjellet under hyppige opp- og nedkjøringer. Målingene viser tydelig at variabel lastkjøring har en betydning påvirkning på sprekkdannelsene i fjellet i vanntunnelen.

Det er første gang det er gjort slike dynamiske målinger og analyser av trykkrefter i vannveiene til kraftverk i drift. Neupane har utviklet en målemetodikk basert på idéer fra professor Krishna Kanta Panthi, og med viktige innspill fra førsteamanuensis Kaspar Vereide ved Institutt for bygg og miljøteknikk.

Neupane har et år igjen av sitt doktorgradsarbeid. Forskningen har gitt svært viktig kunnskap om konsekvenser av et tøffere kjøremønster i vannkraftverk.

Simuleringsverktøy
Resultatene av FoU-prosjektet vil gi kunne gi grunnlag for at kommersielle aktører kan utvikle programvare som kan fortelle hva som vil skje av skader på vannveiene i et kraftverk ved gitt kjøremønster og fjellkvalitet i tunnelsystemet.

Neupane legger til at dette er en svært krevende oppgave. I sitt doktorgradsarbeid fokuserer han på utvikling av en numerisk modell og en metode for å kunne forutsi hendelser der blokker løsner fra fjellet. Dette arbeidet er basert på måleresultatene fra Roskrepp, som han sammenholder og analyserer med data fra andre kraftverk.

Bygd for statisk kjøring
De norske vannkraftverkene ble bygd for kjøring med jevn last og svært få stopp i løpet av året. I forbindelse med prosjekteringen av vannveiene ble det gjort beregninger av statisk trykk ved jevn last, men ikke av trykkforhold som følge av dynamiske bevegelser. Det var det ikke behov for. Så lenge trykket fra vannet er konstant, er dette uproblematisk for stabiliteten til vannveien, sier Neupane.

Verre er det når vannet i tunnelen settes i dynamisk bevegelse, slik at det oppstår varierende trykksvingninger, og dette skjer ofte og over lang tid. Resultatene fra målingene i Roskrepp kraftverk viser at vi da får en trykkøkning inne i porer i fjellveggen, med krefter som virker ødeleggende.

Tøffere kjøremønster
Neupane peker på at kraftmarkedet ble liberalisert i 1991, og at det har ført til et langt mer variert kjøremønster i vannkraftverkene. Det er snart gått trett år, og de negative konsekvensene for vannveiene har begynt å vise seg i form av biter av fjellet som har løsnet. Tidligere forskning ved NTNU har vist at slike hendelser øker med en faktor på 3 til 4 i tunneler til kraftverk som har stadige start/stopp, det som også blir kalt hydropeaking.

Det er forventet at kraftverkene vil bli kjørt langt hardere i årene fremover for å kunne tilby effekt og balansekraft til et europeisk energisystem som i større grad vil være basert på uregulert kraft fra sol og vind. Det vil bli en betydelig utfordring for mange norske kraftverk, sier han.

Trykksvingninger
I sin forskning på Roskrepp kraftverk har Neupane konsentrert seg om hva som skjer i periodene kraftverket kjører opp og ned.

Observasjonene viser at trykket fra vannet forplanter seg inn i fjellet og gir store trykksvingninger (hydraulic gradients) i poresprekkene. Det oppstår en forsinket respons på trykket i fjellsprekkene, som gjør at trykket inne i fjellet blir høyere enn i selve tunnelen. Det er ikke lenger likevekt, som under normal kjøring av kraftverket.

Sprekker i fjellet avgjør
Den samlede virkningen av små, men gjentatte, trykksvingninger er betydelig, og dette gjør at blokker løsner over lang tid. I hvor stor grad dette vil skje, er betinget av poretrykkresponsen i fjellet, som igjen er avhengig av sprekkgeometri og fjellkvalitet. Forekomsten av sprekker og deres egenskaper er følgelig avgjørende for hvor mye skader tunnelene kan bli påført, sier stipendiat Bibek Neupane.

Slik kan det se ut i tilløpstunnelen i et kraftverk som over en lang periode har hatt et variert kjøremønster med mange start/stopp. Bildet er fra Bratsberg kraftverk. (Foto: NTNU/Krishna Kanta Panthi)
PhD-stipendiat Bibek Neupane (t.v.) inne i tilløpstunnelen i Roskrepp kraftverk med utstyr som skal installeres for å måle trykket i fjellet, her sammen med hans veileder, professor Krishna Kanta Panthi. (Foto: NTNU/Juliet Landrø)
Figuren viser poretrykk i bergmassen (svarte og blå linjer). Dette poretrykket overstige vanntrykket i tunnelen (rød linje) og gir et ekstra trykk i sprekkeveggen som gjør at bergblokker løsner over lang tid. (Figur: NTNU)

 

Bjørn Brechan defended his PhD thesis

Bjørn Brechan has successfully defended his PhD thesis at the Department of Geoscience and Petroleum. The title of the academic thesis was: «Framework for automated well planning and Digital Well Management»
The assessment committee consisted of Professor Dan Sui, University of Stavanger, Norway, Associate Professor Jerome Schubert, Texas A&M University, USA and Associate Professor Sigve Hovda, NTNU

Sigve Hovda was Administrator of the Committee.

Professor Sigbjørn Sangesland has been the candidate`s main supervisor.
Congratulations Bjørn!

Press Release: Cooperation between German and Norwegian industry on marine minerals

23. November 2020 DeepSea Mining Alliance (DSMA) and Norwegian Forum for Marine Minerals (NMM) signed an agreement to cooperate on developing a cost-effective and environmentally responsible industry pursuing marine minerals. These raw materials are essential to reach the goals specified by the European Union in the “Green Deal”. New industrial technologies are required to minimize the environmental impact and at the same time offer a reliable and affordable supply chain.

NMM and DSMA is now forging a cooperation building on established connections between Norway and Germany. The goal for the cooperation agreement between NMM and DSMA is to form an industrial, technological and scientific cooperation that extends all disciplines and phases needed for sustainable extraction of marine minerals.

One of the major next goals of this agreement is the preparation of a joint road map of activities and projects to foster not only the cooperation between the NMM and the DSMA but also between the industrial, scientific and political stakeholders in both countries, pointed out by Leonhard Weixler, President of the DSMA.

The members from NMM and DSMA have a unique and coherent set of resources, skills and expertise valuable for realization of marine minerals operations. Although some key components of these technologies have reached maturity, there are still critical research and development topics to be solved.

NMM and DSMA can be important premise providers for the future development of marine minerals.Leveraging competencies within existing German and Norwegian clusters, NMM and DSMA cooperation can be an important instrument to development of knowledge, methods and tools needed to make seabed minerals extraction a vital part of the solution in the energy transition, says Dr. Kjetil Skaugset, Chairman, NMM

Combined, DSMA and NMM have 59 members from industry and academia. Upon signing the cooperation agreement, the organizations will facilitate cooperation projects across the marine minerals value chain.

For more information contact:

Leonard Weixler, President of DSMA info@deepsea-mining-alliance.com

Egil Tjåland, Secretary, NMM egil.tjaland@ntnu.no

Lena Selen defended her PhD thesis

PhD fellow Lena Selen successfully completed her PhD defense the 24th of November. The evaluation committee was very satisfied with her thesis work, her trial lecture and PhD defense presentations and the discussions she had with the committee. The committee has announced that her PhD work was very successful.

Her PhD research title was: “Assessment on the swelling and disintegration potential of weak and weathered rocks in water tunnels of hydropower projects – a contribution based on use of laboratory testing methods”

Professor Krishna Kanta Panthi, Department of Geoscience and Petroleum, has been the candidate’s main supervisor, and Associate Professor Siri Stokseth, Department of Civil and Environmental Engineering, has been the candidate’s co-supervisor.

Professor Bjørn Frengstad, Department of Geoscience and Petroleum (NTNU) administrated the PhD committee.
The Assessment Committee consisted of Professor Massimo Coli, Universita Degli Studi di Firenze, Italy, Dr. Guro Grøneng, Norwegian Geotechnical Institute and Professor Bjørn Frengstad, Department of Geoscience and Petroleum (NTNU).

Many congratulations to Dr. Lena Selen!

Veronica Torres – BRU21 research

Verónica Torres is a PhD student in BRU21 – NTNU’s Research and Innovation Program in Digital and Automation Solutions for the Oil and Gas Industry. She develops digital tools to efficiently organize and automatically analyze well log data. The objective is to increase data analysis efficiency in exploration workflows through modern computational methods, e.g. machine learning and artificial intelligence, combined with cross-disciplinary subsurface expertise.

This BRU21 project is sponsored by Aker BP ASA. Read more about BRU21 and Veronicas research here https://www.ntnu.edu/bru21/

Rystad Energy lanserte rapport om potensialet i offshore mineralutvinning

Norsk olje og gass, Aker, GCE Ocean Technology, Blue Maritime Cluster, GCE Node, Aker, Loke Marine Minerals og Norsk Forum for Marine Mineraler (NMM) inviterte i dag til digital lansering av den første rapporten om mulighetene havbunnsmineralene kan gi for ny industri i Norge. Rapporten er utarbeidet av Rystad Energy og ble overrakt til Olje og energiminister Tina Bru.

Startskuddet har gått for en ny næring i Norge, en som står på skuldrene av oljenæringen og som blir viktig for utviklingen av lauvutslippssamfunnet: utvinning av mineraler på havbunnen. Myndighetene har i flere år kartlagt slike forekomster, og en samlet industri står nå klar til å skape verdier av disse naturressursene.

Les rapporten her

Og les mer om Norsk forum for marine mineraler her