Search

Using solar energy and waste heat for medium-temperature thermal applications depends on efficient and economical heat storage development. Developing a compact thermal energy storage system is essential to use excess thermal energy from a source in a process or to shift the utilisation time of solar thermal energy or recovered waste heat. Phase change materials are commonly used for energy storage applications globally. In this work, a latent heat thermal energy storage (LHTES) system with 2.37 kg of Erythritol as the phase change material (PCM) has been studied. A shell and tube heat storage system is selected due to its effectiveness in heat transfer. Synthetic silicone oil Hi-Tech Therm-60 was used as heat transfer fluid. Thermal stability tests in a differential scanning calorimeter (DSC) for a small sample mass and a specifically designed experiment for a larger sample mass were performed to assess the stability of the PCM. The time-dependent temperature distribution inside the storage system and the effect of heat transfer fluid (HTF) inlet temperature on the charging behaviour were studied during the charging process. Charging time and melt fraction have been calculated. No significant change in melting temperature and a 10% reduction in latent heat of PCM was observed in the thermal stability test for a small sample mass in DSC. The charging time of the storage device was observed to be 91–97 min and 195 min for 140 °C and 130 °C HTF inlet temperatures, respectively. The total stored energy in the system was 922 kJ with a Stefan number of 0.59. Temperature variation during the charging process inside the storage also suggests a buoyancy effect, leading to increased natural convection during the melting process., QC 20240102

This paper presents the development of accurate map-based models for characterizing a new Dual Source Heat Pump prototype. This unit includes three braze plate heat exchangers and a round tube fin heat exchanger, allowing the unit to select different operating modes such as heat pump, chiller, and domestic hot water production using as source the ground or air. Therefore, due to the hybrid typology of this unit and the possibility of reversing the cycle, this work covers the main heat pump and refrigeration equipment technologies currently available on the market (air source and ground source units). The modeling strategy selected has been to provide several polynomial expressions to predict the performance of these units, i.e., compressor energy consumption and condenser and evaporator capacities. This approach allows obtaining accurate, compact, and easy-to-implement models for developing dynamic models of more complex systems where this type of unit – the heat pump – is an integrated part of the system. Currently, a clear example of this modeling strategy can be found in characterizing one of the main components installed in these machines, the compressor. The AHRI-540 standard specifies a polynomial model as a function of evaporating and condensing temperatures. In this sense, for the characterization of heat pumps, the polynomials developed depend only on the unit's external variables, so they can be useful in many scenarios, obtaining direct feedback on the heat pump performance when developing a dynamic model to optimize system control strategies or to develop techno-economic studies. In this case, the hybrid typology of this unit makes it particularly relevant to optimize the control to manage the type of source to be used (air or ground), allowing the development of a more efficient and sustainable technology by selecting the most adequate source in terms of performance. This study focuses on obtaining the polynomial expressions that minimize the number of, QC 20231031

The potential of hydrogen as a clean energy carrier is hotly debated, but it promises to significantly contribute to a sustainable energy future. Hydrogen can replace fossil fuels in carbon-intensive industries, heavy transport and aviation, and support a renewable energysystem by acting as energy storage to balance intermittent supply. With increasing investment, high demand projections and the promise of hydrogen to reduce carbon emissions, it is becoming increasingly important to include hydrogen in energy models. While some studies include hydrogen in their energy models, they don’t comprehensively analyse the effects of uncertainty, which is significant in the hydrogen sector. This thesis addresses this gap by developing a Nordic energy model that includes hydrogen supply and storage using OSeMOSYS, based on the European OSeMBE model. In addition to a scenario analysis, a global sensitivity analysis is performed to identify the most influential uncertainties and key interactions between the hydrogen and electricity sectors. The study identifies hydrogen demand and carbon pricing as key uncertain drivers of change, affecting system costs and emissions levels. Uncertainty about the efficiency of carbon capture and the potential for biomass technology with carbon capture and storage also significantly impact emissions. While the share of renewables is projected to be robust, the technologies used for hydrogen production are susceptible to uncertainties. Steam reforming dominates in the absence of a strong carbon price. Electricity and hydrogen from biomass can provide negative emissions and have the potential to play an important role in decarbonisation. However, biomass availability is limited and policy support like carbon pricing is needed to make these technologies competitive in the market. A key link between the electricity and the hydrogen system is electrolysers. However, while cheaper electricity makes electrolysers more attractive, the cost and performan, Vätgasens potential som en ren energibärare är omdiskuterad, men den kan bidra avsevärt till en hållbar energiframtid. Vätgas kan ersätta fossila bränslen i koldioxidintensiva industrier, tunga transporter och luftfart, och stödja ett förnybart energisystem genom att fungera som energilagring för att balansera intermittenta leveranser. Med ökande investeringar, prognoser om hög efterfrågan och löftet om att vätgas kan minska koldioxidutsläppen blir det allt viktigare att inkludera vätgas i energimodeller. Vissa studier inkluderar vätgas i sina energimodeller, men de analyserar inte effekterna av osäkerhet på ett heltäckande sätt, vilket är betydande inom vätgassektorn. Den här avhandlingen adresserar detta gap genom att utveckla en nordisk energimodell som inkluderar vätgasförsörjning och lagring med hjälp av OSeMOSYS, baserat på den europeiska OSeMBE-modellen. Förutom en scenarioanalys utförs en global känslighetsanalys för att identifiera de mest inflytelserika osäkerheterna och viktiga interaktioner mellan vätgas- och elsektorerna. Studien identifierar efterfrågan på vätgas och prissättningen på koldioxid som viktiga osäkra drivkrafter för förändring, vilket påverkar systemkostnader och utsläppsnivåer. Osäkerheten kring koldioxidavskiljningens effektivitet och potentialen för biomassateknik med koldioxidavskiljning och lagring påverkar också utsläppen avsevärt. Även om andelen förnybara energikällor förväntas vara robust, är de tekniker som används för vätgasproduktion känsliga för osäkerheter. Ångreformering dominerar i avsaknad av ett starkt koldioxidpris. Elektricitet och vätgas från biomassa kan ge negativa utsläpp och har potential att spela enviktig roll i utfasningen av fossila bränslen. Tillgången på biomassa är dock begränsad och politiskt stöd i form av t.ex. koldioxidpriser behövs för att göra dessa tekniker konkurrenskraftiga på marknaden. En viktig länk mellan el- och vätgassystemet är elektrolysörer. Men även om billigare el gör elektrolysörer mer a

Floating solar technology is relatively new, and it comes with its own set of challenges and opportunities. This master thesis focuses on understanding how Floating Photovoltaic (FPV) projects perform compared to Ground-Based Photovoltaic (GPV) projects, in specific weather conditions. The following work is based on a case study: a floating power plant run by Akuo Energy, where sensors have been installed in order to measure the evolution of relevant physical and weather parameters on-site. Akuo Energy is a French independent renewable energy producer and developer founded in 2007. The company specializes in the development, financing, construction, and operation of renewable energy projects, including wind, solar and storage power plants. It is committed to producing clean, affordable, and reliable energy while promoting sustainable development and supporting local communities. The thesis is conducted within the Solar Technology Team, which centralizes the solar expertise of the company and implements innovative technologies to improve their Photovoltaic (PV) projects’ performances. As the number of FPV projects increases, the team raised the need for better evaluation of their performance compared to a standard GPV project, in terms of output power and energy yield. As it appears in the literature, FPV installations can differ from GPV, due to different operating conditions: power plant designs, module cooling, weather conditions, or degradation rates. These parameters need to be taken into account in the expected energy yield analysis, especially module cooling, since operating temperature has a proved impact on module efficiency. Today, technological and economic considerations on FPV specific design are therefore essential. However, the main solar projects development software PVsyst used at Akuo Energy does not include a default floating solar library. Experimental measurements are a good starting point for understanding how the numerical model needs to evolve, Flytande solteknik är relativt ny och kommer med sina egna utmaningar och möjligheter. Denna masteruppsats fokuserar på att förstå hur FPV-projekt presterar jämfört med GPV-projekt, under specifika väderförhållanden. Följande arbete är baserat på en fallstudie: ett flytande kraftverk som drivs av Akuo Energy, där sensorer har installerats för att mäta utvecklingen av relevanta fysiska parametrar och väderparametrar på plats. Akuo Energy är en fransk oberoende producent och utvecklare av förnybar energi som grundades 2007. Företaget är specialiserat på utveckling, finansiering, konstruktion och drift av projekt för förnybar energi, inklusive vind-, sol- och lagringskraftverk. Det är engagerat i att producera ren, prisvärd och pålitlig energi samtidigt som man främjar hållbar utveckling och stödjer lokala samhällen. Examensarbetet genomförs inom Solar Technology Team, som centraliserar företagets solexpertis och implementerar innovativa teknologier för att förbättraderas PV-projekts prestanda. När antalet FPV-projekt ökar, tog teamet upp behovet av bättre utvärdering av deras prestanda jämfört med ett standard GPV-projekt, vad gäller uteffekt och energiutbyte. Som det framgår av litteraturen kan FPV-installationer skilja sig från GPV på grund av olika driftsförhållanden: kraftverkskonstruktioner, modulkylning, väderförhållanden, eller nedbrytningshastigheter. Dessa parametrar måste beaktas ta hänsyn till den förväntade energiutbytesanalysen, särskilt modulkylning, eftersom driftstemperaturen har en bevisad inverkan på modulens effektivitet. Idag är därför tekniska och ekonomiska överväganden om FPV specifik design viktiga. Emellertid innehåller den huvudsakliga utvecklingsmjukvaran PVsyst för solenergiprojekt som används på Akuo Energy inte ett flytande solcellsbibliotek som standard. Experimentella mätningar är en bra utgångspunkt för att förstå hur den numeriska modellen behöver utvecklas för att anpassa sig till FPV-systemet. Genom att undersöka ett praktiskt fall

In Nordic countries, interest is growing in the use of photovoltaic/thermal (PVT) collectors as sources for borehole regeneration in ground source heat pump systems. A PVT collector is the combination of a photovoltaic (PV) panel and a solar thermal collector. The benefit of this hybrid system is the solar thermal collector’s cooling of the PV panel, allowing for the simultaneous generation of electricity and heat. It is possible to increase the heat gains of the system if the temperature of the working fluid is under that of the ambient temperature. This allows for heat gains even at times of no irradiance, improving the thermal performance of the system. In order to optimise heat exchange between the working fluid and the ambient, fins on the back of the PVT absorber are used to increase the heat exchange surface area. This study compares the thermal performance of two prototype box-channel PVT collectors, assessing the impact of fins in low temperature operating conditions, PVT inlet temperature being lower than ambient. The two PVT collectors are tested simultaneously at an outdoor testing facility at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Sweden. The outdoor testing environment allows for the analysis of a variety of different weather conditions, such as solar irradiance as well as wind speed and wind direction. The impact of different working fluid flow rates and roof installations on the thermal performance are also evaluated. Quantifying the impacts of these different condition will enable the evaluation of if the increased performance of the fins justifies the additional costs they represent. To obtain thermal performance coefficients, a simplified version of the equation for modelled thermal power of a solar thermal collector presented ISO 9806:2017 standard is used. These coefficients are used as key performance indicators to compare the thermal performance of the two PVTs under the different conditions studied. The results show that increasing i

To meet the sustainability goals and comply with low-emission building standards and certification systems, the construction sector has predominantly focused on improving the energy efficiency of buildings to reduce operational carbon emissions. However, minimizing the embodied carbon of constructions can play a crucial role in achieving these aims. One approach to achieve this is monitoring and regulating the inflow and outflow of materials. This thesis specifically examines the embodied carbon through a cradle-to-gate Life cycle assessment (LCA) of a warehouse building, located in Germany. Additionally, it provides a comparative assessment of two LCA tools - Madaster and OneClickLCA, highlighting their opportunities, limitations, and specific applicability. The results of this study aim to determine the materials that contribute most significantly to the building’s net Global warming potential. By conducting a sensitivity analysis, where the environmental performance of concrete and insulation materials is varied, potential strategies of mitigating the negative impacts are identified. Furthermore, due to the comparative nature of this work, the importance of digitalization and methods of Building information modelling implementation into LCA tools and calculations are determined. Upon completion of the investigation, it became clear that the lack of common regulations and project deliverables within European union member states, coupled with lagging of the construction sector’s digitalization, necessitates urgent actions of the sector to meet sustainability goals. The upkeep of robust Material passport, sensible material use, and diligent data recording can facilitate accurate conduction of the often complex embodied carbon evaluation process.

Ethiopia is the second-most populated country in Africa, with projections indicating continued rapid population growth, paralleled by economic expansion. However, the country faces many challenges hindering its development. First, despite abundant renewable resources, it still relies heavily on traditional biomass use, which has led to extensive deforestation. Then, its population has limited access to fundamental water services, and the number of food-insecure individuals rose over time. Moreover, the scarcity of these essential resources is exacerbated by the significant vulnerability of the country to climate change. The increased rainfall variability threatens water, energy, and food security considering most of the farmers rely on rain-fed agriculture and the electricity mix is dominated by hydropower. Thus, Ethiopia's growing economy and population drive increasing demands for water, food, and energy, whose supply is threatened by climate change. The existing imbalances in these systems require a comprehensive analysis of the climate, land, energy and water (CLEW) nexus to mitigate heightened competition among them in future development strategies. This study investigates the prospects of water, energy, and food security in Ethiopia until 2050 under different development pathways and climate change impacts. A CLEWs model was constructed to assess the interrelated impacts across systems and to analyse the effects of ambitious policies and global warming. This paper intends to present recommendations for the upcoming Nationally Determined Contribution (NDC) update. Moreover, the open-source CLEWs model is to be transferred to local academics and institutionsfor them to enrich and utilize forrobust cross-sectoral policy making. This study builds on an existing model created by (Atarian, 2023) by refining assumptions across all CLEW sectors while also incorporating the livestock sector, LUCF emissions, climate change impacts, additional crops, and non-electric fue, Ethiopien är det näst mest befolkade landet i Afrika, med prognoser som indikerar fortsatt snabb befolkningstillväxt, parallellt med ekonomisk expansion. Landet står dock inför många utmaningar som hindrar dess utveckling. För det första, trots rikliga förnybara resurser, är det fortfarande starkt beroende av traditionell användning av biomassa, vilket har lett till omfattande avskogning. Dessutom har befolkningen begränsad tillgång till grundläggande vattentjänster, och antalet individer med osäker livsmedelsförsörjning har ökat över tid. Bristen på dessa grundläggande resurser förvärras av landets betydande sårbarhet för klimatförändringar. Den ökade variabiliteten i nederbörden hotar vatten-, energi- och livsmedelssäkerheten, med tanke på att de flesta bönder är beroende av regnbaserat jordbruk och elmixen domineras av vattenkraft. Således driver Etiopiens växande ekonomi och befolkning på ett ökande behov av vatten, mat och energi, vars tillgång hotas av klimatförändringar. De existerande obalanserna i dessa system kräver en omfattande analys av CLEWs-nexus (climate, land, energy and water) för att mildra den ökade konkurrensen mellan dem i framtida utvecklingsstrategier. Denna studie undersöker utsikterna för vatten-, energi- och livsmedelssäkerhet i Etiopien fram till 2050 under olika utvecklingsvägar och klimatförändringspåverkan. En CLEWs-modell konstruerades för att bedöma de sammanlänkade effekterna över system och analysera effekterna av ambitiösa policys och global uppvärmning. Denna artikel avser att presentera rekommendationer för den kommande uppdateringen av NDC (Nationally Determined Contribution). Dessutom ska den öppna källkodsCLEWs-modellen överföras till lokala akademiker och institutioner för att de ska kunna berika och använda den för robust tvärsektoriell policyutveckling. Denna studie bygger på en befintlig modell skapad av (Atarian, 2023) genom att förfina antaganden över alla CLEW-sektorer och samtidigt integrera djursektorn, LUCF-utsläpp

This thesis explores the challenges and opportunities associated with the implementation of the Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) within the European Union. Focusing on data collection, reporting, and value creation, the study examines the requirements of the CSRD and its accompanying European Sustainability Reporting Standards (ESRS). Through a comprehensive literature review and expert interviews conducted via the Delphi method, the research identifies key barriers and drivers for compliance. Major challenges include the collection and verification of scope 3 CO2e emissions, the integration of double materiality assessments, and the establishment of effective due diligence processes. The study also discusses the potential long-term benefits of the CSRD, such as enhanced risk management, improved organizational resilience, and competitive advantages in sustainability. The findings suggest that while the directive poses significant short-term implementation challenges, particularly for small and medium-sized enterprises (SMEs), it also offers substantial opportunities for driving corporate sustainability practices. The thesis concludes by recommending strategies for overcoming compliance barriers, including leveraging external expertise and fostering stronger collaborations within the supply chain. Future research should focus on developing practical methodologies for materiality assessments, supporting SMEs in the transition, and exploring the role of emerging technologies in facilitating CSRD compliance., Denna avhandling utforskar de utmaningar och möjligheter som är förknippade med implementeringen av direktivet om företagens hållbarhetsrapportering (CSRD) inom Europeiska unionen. Genom att fokusera på datainsamling, rapportering och värdeskapande undersöker studien kraven i CSRD och dess tillhörande europeiska standarder för hållbarhetsrapportering (ESRS). Genom en omfattande litteraturöversikt och expertintervjuer utförda via Delphi-metoden identifierar forskningen nyckelhinder och drivkrafter för efterlevnad. Stora utmaningar inkluderar insamling och verifiering av scope 3 CO2e-utsläpp, integration av dubbel väsentlighetsanalys och etablering av effektiva due diligence-processer. Studien diskuterar också de potentiella långsiktiga fördelarna med CSRD, såsom förbättrad riskhantering, ökad organisatorisk motståndskraft och konkurrensfördelar inom hållbarhet. Resultaten tyder på att direktivet, trots betydande kortsiktiga implementeringsutmaningar, särskilt för små och medelstora företag (SMF), också erbjuder betydande möjligheter att driva företagens hållbarhetsarbete. Avhandlingen avslutas med att rekommendera strategier för att övervinna efterlevnadshinder, inklusive att utnyttja extern expertis och främja starkare samarbeten inom leveranskedjan. Framtida forskning bör fokusera på att utveckla praktiska metoder för materialitetsbedömningar, stödja SMF i omställningen och utforska rollen för nya teknologier i att underlätta CSRD-efterlevnad.

The micro-mobility sector, with electric scooters and hydrogen scooters, is an encouraging substitute for the passenger cars inside the cities and could help reduce the greenhouse gas emissions in the transportation sector. While passenger cars are currently the largest greenhouse gas emitter within the transportation sector, there is potential for its reduction through the adoption of micro-mobility solutions like electric and hydrogen scooters, particularly inside the cities. By switching from traditional car usage to these alternatives, cities can significantly lower emissions and promote more sustainable modes of transportation. For that purpose, it is important to analyze the economic viability of implementing a fleet of electric scooters and to explore the economic feasibility of deploying a fleet of hydrogen scooters to meet a certain demand, from the rental companies perspective. As of today, several papers have examined the economics behind electric scooters, however the potential of hydrogen scooters remains unexplored. The optimization model performed in this study combines multiple factors including hourly demand expressed in kilometers, technical specifications of scooters such as battery and tank sizes and energy consumption, as well as efficiencies of both electric and hydrogen scooter technologies. Furthermore, it considers parameters such as the hourly wholesale electricity prices and the levelized cost of hydrogen. The model, built in python, is designed to produce optimized results including the investment cost, expressed in the number of scooters and their unit price, the optimized charging strategies alongside the corresponding charging costs, and operational costs for both scooter technologies. The model is applied to a electric scooter pilot program organized by the city of Chicago., See file /Se filen

The absence of environmental information on products is a barrier for industries to pursue more sustainable practices. By applying a life cycle approach throughout their portfolio, industries will be equipped to navigate complex environmental regulations. This study conducts a comprehensive Life Cycle Assessment (LCA) of a hand-held power tool based on a case study using the ISO 14044 framework. The assessment spans the entire life cycle of the tool, from material acquisition to End-of-Life (Eol). The ReCiPe2016 hierachist impact assessment methodology was selected and performed in the LCA software SimaPro. The main goal of the study is to identify the materials, components, or processes with the most significant environmental impact across the product’s life stages. The functional unit is defined as one fully charged 36V battery of an SRB81-4000 nutrunner performing bolt checks; over its lifetime, this battery will perform 3,334 functional units. The results show that the usage of the product has a major contribution due to electricity demand; however, the results are sensible to the country’s electricity mix. The result in the usage stage per functional unit for Particulate Matter Formation Potential (PMFP), Ozone Depletion Potential (ODP), and Global Warming Potential with emissions are 0,00023 kg PM2.5 eq, 1,56 kg CFC11 eq, and 0,066 kg CO2 eq, respectively. Furthermore, steel is a prime driver for the Human Health Toxicity impact category with 0,0109 kg 1,4-DCB, and integrated circuits greatly contribute to Ozone Depletion and Fossil Fuel Potential with 3,33E-09 kg CFC11 eq and 0,0019 kg oil eq, respectively. The assessment is intended to provide initial information and insights for future improvements in hand-held electric tools and serve as a valuable resource for stakeholders in the power tools industry, environmental researchers, and other research where hand-held tools are integral to their value chains., Avsaknaden av miljöinformation om produkter är ett hinder för industrier att sträva efter mer hållbara metoder. Genom att tillämpa en livscykelansats på hela sin portfölj kommer industrier att vara utrustade för att navigera komplexa miljöregleringar. Denna studie genomför en omfattande livscykelanalys (LCA) av ett handhållet elverktyg baserat på en fallstudie enligt ISO 14044- ramverket. Bedömningen omfattar verktygets hela livscykel, från materialanskaffning till slutet av livscykeln (End-of-Life, EoL). ReCiPe2016-hierarkistens påverkansbedömningsmetodik valdes och genomfördes i LCA-programvaran SimaPro. Huvudmålet med studien är att identifiera de material, komponenter eller processer som har den mest betydande miljöpåverkan under produktens livsstadier. Den funktionella enheten definieras som ett fulladdat 36V batteri av en SRB81-4000 mutterdragare som utför bultkontroller; under sin livstid kommer detta batteri att utföra 3 334 funktionella enheter. Resultaten visar att användningen av produkten har ett stort bidrag på grund av elbehovet; dock är resultaten känsliga för landets elmix. Resultatet i användningsstadiet per funktionell enhet för partikelformationspotential (PMFP), ozonnedbrytningspotential (ODP) och global uppvärmningspotential med utsläpp är 0,00023 kg PM2.5 eq, 1,56 kg CFC11 eq och 0,066 kg CO2 eq, respektive. Dessutom är stål en huvuddrivare för kategorin mänsklig hälsotoxicitet med 0,0109 kg 1,4- DCB, och integrerade kretsar bidrar i hög grad till ozonnedbrytning och fossilbränslepotential med 3,33E-09 kg CFC11 eq och 0,0019 kg oljeeq, respektive. Bedömningen syftar till att tillhandahålla initial information och insikter för framtida förbättringar av handhållna elverktyg och fungera som en värdefull resurs för intressenter i elverktygsindustrin, miljöforskare och annan forskning där handhållna verktyg är en integrerad del av deras värdekedjor.

The building sector in Sweden is responsible for 40 % of the final energy use, and space heating largely contributes to the total energy demand. Minimum energy performance standards and building codes are becoming more strict and comprehensive globally. In the European Union there are substantial goals of achieving a higher energy efficiency in the residential building sector. Energy Performance Certificates (EPCs) are a tool that can be used to track and assess building energy in a standardized way, to follow up on the energy efficiency of buildings. Privately owned single-family houses do not need to have a valid EPC, it is only mandatory to perform an assessment when the house is subject to sale, meaning that only about 20 % of single-family houses in Sweden have an EPC. The objective of the study is therefore to develop a data driven model based on existing EPC data, to estimate the annual space heating energy demand of Swedish single family houses that do not have an EPC. Sub-objectives include testing different data-driven machine learning models to identify which algorithm achieves the highest accuracy. Input features such as floor area, construction year, geographical location and heating source were used to make predictions. The results show that out of the investigated models, the Histogram-GBM performed the best when predicting the space heating energy of an individual house, with a RMSE of 24.33 kWh/m2 /year, MAE of 17.50 kWh/m2 /year, MAPE of 24.62 % and R2 -value of 0.736. When evaluating the results of predictions for the entire single-family housing stock, the errors of each individual house are hidden within the entire housing stock, minimizing the error of the total prediction. The best performing model, Histogram GBM, achieved a MBE of 0.59 kWh/prediction, equivalent to an error smaller than 0.005 %., I Sverige står byggnadssektorn för 40 % av den slutliga energianvändningen, och uppvärmning av byggnader är en stor andel av den totala energianvändningen. Minimikrav för energiprestanda och byggregler blir globalt allt mer strikta och omfattande. EU har betydande mål att uppnå högre energieffektivitet för alla typer av bostadshus. Energideklarationer (EPC) är ett verktyg som kan användas för att samla in och bedömma energianvändning i byggnader på ett standardiserat sätt, för att kunna följa upp energieffektivisering av byggnader. Till skillnad från andra byggnadstyper behöver privat ägda småhus inte ha en giltig energideklaration, de är endast obligatoriska att utfärda när huset säljs, vilket betyder att bara 20 % av småhus i Sverige har en energideklaration. Syftet med studien är därför att utveckla en datadriven modell baserat på data från existerande energideklarationer, för att estimera den årliga värmeenergianvändningen i svenska småhus som saknar en energideklaration. Syftet är också att testa olika data-drivna maskininlärningsmodeller för att identifiera vilken som uppnår det lägsta felet. I modellerna har indata såsom golvyta, byggår, geografisk plats och värmekälla använts för att göra estimeringar. Resultaten visar att av de undersökta modellerna var Histogram-GBM den bästa för att estimera värmeanvändning, med ett RMSE på 24.33 kWh/m2 /år, MAE på 17.50 kWh/m2 /år, MAPE på 24.62 % och ett R2 -värde på 0.736. Resultaten visar också att när värmeanvändning estimeras för hela beståndet av småhus, minimeras det totala felet när alla kvarvarande fel summeras. Den bästa modellen, Histogram-GBM uppnådde ett MBE på 0.59 kWh/estimering, vilket motsvarar ett fel mindre än 0.005 %.

This thesis explores the feasibility of integrating variable renewable energy sources, such as wind and solar, with existing hydropower plants in Sweden. An optimisation model was created to maximise the economic value of hybrid renewable energy systems by efficiently managing the scheduling of hydropower and reducing excess wind and solar power production when necessary. The model was utilised to examine the advantages of hybridisation in three case studies of Swedish hydropower plants, including both run-of-river and reservoir-based systems. The findings demonstrate that co-locating wind and solar power with both run-of-river and reservoirbased hydropower plants in Sweden has significant potential for increasing renewable energy production and utilise grid connection points to a higher degree. By optimising the installation sizes of wind and solar power and the operations of a hydropower plant, it is possible to maximise the economic benefit of colocated installations and avoid the need for curtailment. The study showed that hydropower characteristics such as capacity factor, reservoir size, and water permits impact the hydropower plant’s ability to accommodate wind and solar production. The optimisation model indicated increased energy output, revenue, and decreased levelized cost of electricity in all scenarios. Finally, hydropower operations can be adjusted without decreasing their ability to respond to changes in electricity market prices., I detta examensarbete har samlokalisering av vind och solkraft med vattenkraft i Sverige undersökts. För detta utvecklades en optimeringsmodell för anpassning av vattenkraftsproduktion för att maximera vinst och minska överproduktion av vind och solkraft. Modellen applicerades på tre vattenkraftverk i Sverige, ett strömkraftverk och två kraftverk med magasin. Resultaten tyder på att samlokalisering av vind och solkraft med befintliga vattenkraftverk har stor potential för att kraftigt öka produktionen av förnybar energi och öka utnyttjningsgraden av nätanslutningspunkter. Kapacitetsfaktorn, magasinstorlek och vattendomar inverkar på ett vattenkraftverks möjlighet att integrera vind och solkraft. Det är möjligt att maximera den ekonomiska nyttan och minska överproduktion genom att optimera installationsstorlekarna för vind och solkraft samt anpassa vattenkraftsproduktionen. Optimeringsmodellen bidrog med ökad energiproduktion och inkomst för alla undersökta scenarion. Resultaten demonstrerade att det är möjligt att anpassa vattenkraftproduktion utan att förlora möjligheten att följa variationer i priset på elektricitet.

Datacenters are increasing in number and size continuously as a result of escalating use of internet and data across all sectors. A major share of the power used to power the IT equipment is converted into heat energy that needs to be removed from the datacenter to maintain ambient conditions inside required for the healthy functioning of the IT servers. Different methods of cooling have been used in datacenters to efficiently remove excess heat inside. There are many studies conducted in datacenter cooling systems to increase the Power Usage Effectiveness (PUE) of the datacenter which acts as a measure of how effectively energy is used by the datacenter. In this project, an absorption chiller datacenter cooling system integrated with solar thermal collectors is studied to learn about its feasibility for five locations and to check how it compares with a free cooling electrical chiller system. The coefficient of performance of an absorption chiller is low compared to that of an electrical chiller but it does not require a compressor unlike electrical chiller systems. Moreover, the feasibility of integrating solar thermal collectors to assist the absorption chiller is studied for five locations across the globe. The absorption chiller system is compared with the free cooling system in terms of electrical consumption, cost and PUE. Kuwait City is the best location out of the five selected cities for the installation of an absorption chiller cooling system because of the availability of solar irradiation throughout the year and a fossil dominant electricity mix. This gives considerable reduction in the emissions compared to an electrical chiller-based system. Even though the PUE of the free cooling-system is lower than an absorption chiller system operated by electricity and solar thermal energy, by replacing of a portion of the electrical heating demand required by the storage tank with a renewable thermal source will reduce the PUE of the absorption chiller system eq, Datacenter ökar kontinuerligt i antal och storlek som ett resultat av den ökande användningen av internet och data i alla sektorer. En stor del av energin som används för att driva IT-utrustningen omvandlas till värmeenergi som måste avlägsnas från datacentret för att upprätthålla de omgivningsförhållanden som krävs för att IT-servrarna ska fungera korrekt. Olika kylmetoder har använts i datacenter för att effektivt avlägsna överskottsvärme. Många studier har genomförts om kylsystem i datacenter för att öka Power Usage Effectiveness (PUE) för datacentret, vilket fungerar som ett mått på hur effektivt energi används av datacentret. I detta projekt studeras ett kylsystem för datacenter baserat på absorptionskylare, integrerat med solvärmekollektorer, för att undersöka dess genomförbarhet på fem platser och för att jämföra det med ett eldrivet kylsystem baserat på fri kylning. Prestandakoefficienten för en absorptionskylare är låg jämfört med en eldriven kylare, men den kräver ingen kompressor till skillnad från eldrivna kylsystem. Systemet baserat på absorptionskylare jämförs med systemet baserat på fri kylning när det gäller elförbrukning, kostnad och PUE. Kuwait City är den bästa platsen av de fem utvalda städerna för installation av ett kylsystem baserat på absorptionskylare på grund av tillgängligheten av solstrålning året runt och en fossildominerad elmix. Detta ger en betydande minskning av utsläppen jämfört med ett eldrivet kylsystem. Även om PUE för systemet baserat på fri kylning är lägre än ett absorptionskylsystem som drivs av el och solvärme, kan ersättning av en del av elvärmebehovet med en förnybar värmekälla minska PUE för absorptionskylsystemet till samma nivå som ett system baserat på fri kylning eller ännu lägre. Kostnaden för systemet baserat på absorptionskylare kommer dock att vara minst 4 gånger högre än för systemet baserat på fri kylning. Det designade systemet, om det integreras med förnybar energi baserad uppvärmning, kan bidra till hållbar d

Climate change is one of the most complex and urgent challenges facing the world, incurring financial losses. In response, the European Commission has developed frameworks such as the European Green Deal (EGD) and the European Climate Law to reduce greenhouse gas emissions and achieve climate neutrality by 2050. Sustainable finance, which integrates environmental, social, and governance (ESG) factors into investment decisions, plays a pivotal role in achieving these goals. The EU's Action Plan on Financing Sustainable Growth led to the creation of the Taxonomy Regulation (TR) and the EU Taxonomy (ET) to standardize definitions of sustainability and increase sustainable investments. However, there is a need for clearer guidance on the practical application of the ET. This paper aims to explore the practical application of the ET, comparing it with ESG ratings and focusing on its implementation in the building sector through the BREEAM-SE certification system, to enhance understanding and identify areas for improvement. This study employs a qualitative research method involving document analysis and expert insights from a webinar. The document analysis, divided into two parts, explores the ET in relation to ESG in general and within the construction and real estate sector, and the ET and BREEAM-SE. This approach synthesizes diverse perspectives to understand the ET's practical application. Complementing this, a webinar at AFRY provided practical insights from industry experts on integrating the ET with BREEAM-SE, enhancing the study's comprehensiveness. This study addresses two key research questions related to the ET and its practical application. First, it explores how the ET compares to ESG ratings and which of them is the most suitable for the construction and real estate sector. Conclusion to this research question is that the ET emerges as a more appropriate framework. Due to the significant divergence in the definition, design, scope, and utilization of various, Klimatförändringarna är en av de mest komplexa och akuta utmaningar som världen står inför, och de medför betydande finansiella förluster. Som svar på detta har Europeiska kommissionen utvecklat ramverk såsom den Europeiska gröna given (EGD) och den Europeiska klimatlagen för att minska växthusgasutsläppen och uppnå klimatneutralitet till 2050. Hållbar finans, som integrerar miljömässiga, sociala och styrningsmässiga (ESG) faktorer i investeringsbeslut, spelar en avgörande roll för att uppnå dessa mål. EUs handlingsplan för att finansiera en hållbar tillväxt resulterade i skapandet av taxonomiförordningen (TR) och EU-taxonomin (ET) med syftet att standardisera definitioner av hållbarhet och öka hållbara investeringar. Det finns dock ett behov av tydligare vägledning om den praktiska tillämpningen av ET. Denna rapport syftar därför till att utforska den praktiska tillämpningen av ET, jämföra den med ESG och fokusera på dess implementering inom byggsektorn genom certifieringssystemet BREEAM-SE. Detta för att öka förståelsen för ET samt identifiera förbättringsområden. Studien använder en kvalitativ forskningsmetod som involverar dokumentanalys och expertinsikter från ett webbinarium. Dokumentanalysen, som är uppdelad i två delar, utforskar ET i förhållande till ESG i allmänhet och inom bygg- och fastighetssektorn, samt ET i jämförelse med BREEAM-SE. Denna metod syntetiserar olika perspektiv för att förstå ETns praktiska tillämpning. För att komplettera denna analys har praktiska insikter från ett webbinarium på AFRY om hur man integrerar ET med BREEAM-SE använts, vilket breddade studiens omfattning. Studien adresserar två viktiga forskningsfrågor relaterade till ET och dess praktiska tillämpning. Först undersöks hur ET jämförs med ESG och vilket av dessa verktyg som är mest lämpligt för bygg- och fastighetssektorn. Slutsatsen är att ET framstår som ett mer lämpligt ramverk. Detta på grund av den betydande skillnaden i definition, design, omfattning och användning mell

With the need to reduce greenhouse gas emissions in the building sector, this thesis analyzes two common heating solutions: radiator and underfloor heating. As systems with the same purpose, but with diverse installation components, it was of interest to study the climate impact of different materials. Moreover, the energy performance of the systems was investigated for two different modes of heat supply: with district heating or heat pumps. By coupling the heating systems with modes of heat supply, four models were studied. The thesis aimed at analyzing the climate impact of the models by combining the embodied and operational carbon generated during the life cycle of the heating systems, thus conducting a life cycle assessment. The operational carbon was determined by making an energy analysis in IDA ICE combined with energy carrier emission rates. With an analysis of the material and production stage of the heating systems, the embodied carbon is estimated with the software One Click LCA. The results showed that the embodied carbon had a much smaller influence on the total emissions of the building compared to the operational carbon. It was also concluded that the coupling with a heat pump was more energy efficient than having heat supplied from a district heating network. Regarding the heating systems, the underfloor heating system was slightly more efficient than the radiator heating system when coupled with the heat pump, but required more top-up heating. Throughout the study, several different aspects of the systems were encountered. Changing the district heating supplier resulted in drastic changes in the operational carbon. The electricity mix also heavily influenced the emissions produced by the heat pump. These are factors that vary greatly with the location of the project and one combination of heating and supply systems is far from obvious to be a universal solution., Med behovet av att minska utsläppen av växthusgaser inom byggsektorn så analyserar detta examensarbete två vanliga värmelösningar: radiatorer och golvvärme. De båda systemen fyller samma syfte, men med olika installationskomponenter, vilket gör det intressant att studera klimatpåverkan av de olika materialen som systemen bygger på. Dessutom undersöktes energiprestandan hos systemen för två olika typer av värmekällor: fjärrvärme eller värmepump. Genom att kombinera värmesystemen med värmekällorna undersöktes fyra olika modeller. Examensarbetet syftade till att analysera modellernas klimatpåverkan genom att kombinera den inbyggda och operativa klimatpåverkan som genererades under värmesystemens livscykel, och följaktligen genomföra en livscykelanalys. De utsläpp som genereras från systemens driftskeden fastställdes genom att göra en energianalys i IDA ICE kombinerat med utsläpp från de olika värmekällorna. Med en analys av material- och produktionsstadiet för värmesystemen så uppskattades den inbyggda klimatpåverkan i programvaran One Click LCA. Resultaten visade att den inbyggda klimatpåverkan hade en mycket mindre effekt på byggnadens totala utsläpp jämfört med den under driftskedet. Det konstaterades också att driva värmesystemet med en värmepump var mer energieffektivt än att få det levererat från ett fjärrvärmenät. Gällande de olika värmesystemen så presterade golvvärmesystemet bättre än radiatorsystemet när det drevs med en värmepump, men det krävdes mer spetsvärme. Under studien stötte man på flera olika variationer av systemens uppbyggnad och funktion, vilket ledde till att val behövde göras för att anpassa till studiens begränsningar. Att byta fjärrvärme distributör resulterade i drastiska skillnader för driftskedets klimatpåverkan. Elmixen påverkade också kraftigt utsläppen som genererades av att driva värmepumpen. Dessa är faktorer som varierar kraftigt beroende på vart byggnaden är placerad och det gick inte att konstatera att ett värmesystem är den univer

Increased energy efficiency is one of the most important strategies to decrease the energy consumption and the emissions from the industrial sector. Scania is aiming to be a world leader in the green transition and as a part of that they are addressing energy efficiency in new investments. However, in practical examples Scania have seen that some systems installed are demanding more energy than what was estimated in the investment project and therefore want to correct those but also understand why such deviations occur. The current research in the field of industrial energy efficiency focuses on energy efficiency measures in existing systems as well as finding success factors for increasing the energy efficiency in industry in general. To explain the deviations at Scania and to fill the gap in the literature there is a need to fully understand the entire process from investment to production which is why this thesis presents a model explaining success factors for achieving and maintaining high energy efficiency systems. Eight success factors are identified for the projecting phase of the investment while another ten are identified for the production phase, to maintain the energy efficiency potential gained in the investment project. The model developed is used to analyse three cases at Scania´s foundry, with potential for increased energy efficiency, to explain why the low energy efficiency occurred. Moreover, the general processes at Scania are analysed with the model to identify room for improvement in the general processes. The conclusion is that, with the help of the model, the low energy efficiency in the three systems can be explained and improvements in Scania ́s process can be found, giving Scania insights into how energy efficiency can be increased in the future. In a bigger context, the model is developed in a way which enables its use in other industries making it possible to perform similar analysis in other systems or companies., Ökad energieffektivitet är en av de viktigaste strategierna för att minska energikonsumtion och utsläpp från industrin. Scania har som mål att vara ledande i den gröna omställningen och som en del i det arbetet adresserar man numera energieffektivitet vid investering i nya produktionsutrustningar. Trots det har Scania sett praktiska exempel där energieffektiviteten som beräknades i investeringsprojekten inte uppnås när utrustningen implementerats i den dagliga verksamheten och man vill därför ha hjälp att hitta system med potential för högre energieffektivitet men också förstå varför avvikelser i energieffektivitet uppkommer. Forskningen på området fokuserar huvudsakligen på hur energieffektiviteten kan ökas i redan implementerade system men också på olika framgångsfaktorer som leder till högre energieffektivitet i industrin. För att förklara varför Scanias system kräver mer energi än projekterat när de implementeras, samt för att öka kunskapen kring energieffektivitet i industrin, finns det ett behov av att förstå hela processen från investering till produktion. Syftet med detta examensarbete var att skapa en modell med framgångsfaktorer som förklarar hur hög energieffektivitet kan skapas och bibehållas i industriella investeringar. Åtta framgångsfaktorer identifierades kunna bidra till att skapa system med hög energieffektivitet i projektfasen medan ytterligare tio framgångsfaktorer identifierades kunna bidra till att bibehålla den höga energieffektiviteten efter att systemet implementerats i produktionen. Modellen användes för att analysera tre fallstudier på Scania, där potential för högre energieffektivitet hade identifierats, i syfte att förklara varför låg energieffektivitet hade uppkommit. Utöver det, användes modellen också för att analysera Scanias generella processer för att förstå hur Scania kan säkerställa att liknande avvikelser inte uppkommer i framtida investeringar. Slutsatsen från arbetet var att det med hjälp av modellen var möjligt att förklara a

The rise in green-house gases emissions is an overall problem nowadays, in order to achieve the European goals by 2030, several changes are needed. Supermarkets are responsible of 3% of the emissions in Sweden, which makes them a clear target to reduce emissions. By using heat recovery systems, supermarkets can recover part of the heat excesses and use it for ambient or water heating. This can generate a reduction in heat demand, however, to be able to recover heat excess, more electricity is consumed. In the case study conducted, the heat recovery system of a supermarket in Matorp, Sweden has been analyzed. Studying the performance of the system, it has been seen that the COP values are around 2, low values compared with other case studies. The reason for this low performance is because of low discharge pressure, that also leads to a low amount of heat recovered. In the techno economic analysis, the operational costs of the heat recovery system are compared to the ones that a floating condensations system would have had. In the operational costs, both the electricity and the heating costs are considered. The results show that the overall floating condensation costs are only 1.86% higher than the heat recovery costs. This is a small value, but it has to be taken into account that the performance of the system and the heat recovered is low. Finally, in the environmental analysis the CO2 emissions savings by using a HR instead of a FC one is calculated, showing a reduction of 2.3 tons of CO2 per year., Ökningen av utsläpp av växthusgaser är ett övergripande problem nuförtiden, och för att uppnå de europeiska målen till 2030 behövs flera förändringar. Supermarkets står för 3% av utsläppen i Sverige, vilket gör dem till en tydlig målgrupp för att minska utsläppen. Genom att använda värmeåtervinningssystem kan livsmedelsbutiker återvinna en del av överskottsvärmen och använda den för uppvärmning av lokaler eller vatten. Detta kan minska värmebehovet, men för att kunna återvinna överskottsvärme förbrukas mer elektricitet. I den genomförda fallstudien har värmeåtervinningssystemet i en livsmedelsbutik i Matorp, Sverige analyserats. Genom att studera systemets prestanda har man sett att COP-värdena ligger runt 2, vilket är låga värden jämfört med andra fallstudier. Anledningen till denna låga prestanda är det låga avluftningstrycket, vilket också leder till en låg mängd återvunnen värme. I den tekno-ekonomiska analysen jämförs driftskostnaderna för värmeåtervinningssystemet med de som ett flytande kondensationssystem skulle ha haft. I driftskostnaderna beaktas både el- och uppvärmningskostnader. Resultaten visar att de totala kostnaderna för flytande kondensation endast är 1,86% högre än kostnaderna för värmeåtervinning. Detta är ett litet värde, men det måste beaktas att systemets prestanda och den återvunna värmen är låg. Slutligen, i den miljömässiga analysen beräknas minskningen av CO2-utsläpp genom att använda ett HR istället för ett FCsystem, vilket visar en minskning med 2,3 ton CO2 per år.

The aim of this study, carried out within EDF R&D’s Foresight and Energy Policies team, is to analyze how climate change and related adaptation measures are taken into account in current and future government policies, to provide a relevant categorization of climate change adaptation measures and to estimate their impact on energy demand by 2050 in France. The urgent need to adapt our societies to a world that is ineluctably warming up is essential, and poorly addressed by public policy in France. The study provides a summary of knowledge on adaptation to climate change, based on a broad literature review from the global scale down to France. In addition, a categorization of 117 adaptation measures, across all sectors and environments, applicable to France is proposed according to a relevant framework. Finally, this study is completed with the modelling of a few carefully selected measures. The impacts of four adaptation measures on energy demand in France are estimated: relocation of buildings on the coast exposed to rising sea levels, green roofs and high-albedo roofs as a solution to heat in buildings, reduced heating in winter and increased air conditioning in summer. The findings reveal the significant impact of these adaptation solutions on energy demand in France, particularly in the residential sector. The results open up several opportunities for discussion regarding adaptation needs, and the necessity to adopt inclusive, crosssectoral strategies with transversal approaches., Syftet med denna studie, som utförts inom EDF R&D:s team för prognoser och energipolitik, är att analysera hur klimatförändringar och relaterade anpassningsåtgärder beaktas i nuvarande och framtida regeringspolitik, att tillhandahålla en relevant kategorisering av anpassningsåtgärder för klimatförändringar och att uppskatta deras inverkan på energiefterfrågan fram till 2050 i Frankrike. Det akuta behovet av att anpassa våra samhällen till en värld som ofrånkomligen blir varmare är mycket stort, men den offentliga politiken i Frankrike tar inte tillräcklig hänsyn till det. Studien ger en sammanfattning av kunskapen om anpassning till klimatförändringar, baserat på en bred litteraturgenomgång från den globala skalan ner till Frankrike. Dessutom föreslås en kategorisering av 117 anpassningsåtgärder, inom alla sektorer och miljöer, som är tillämpliga på Frankrike enligt ett relevant ramverk. Slutligen kompletteras denna studie med modellering av några noggrant utvalda åtgärder. Effekterna av fyra anpassningsåtgärder på energiefterfrågan i Frankrike uppskattas: omlokalisering av byggnader vid kusten som utsätts för stigande havsnivåer, gröna tak och tak med hög albedo som en lösning på värme i byggnader, minskad uppvärmning på vintern och ökad luftkonditionering på sommaren. Resultaten visar att dessa anpassningslösningar har en betydande inverkan på energiefterfrågan i Frankrike, särskilt i bostadssektorn. Resultaten öppnar upp för flera möjligheter till diskussion om anpassningsbehov och nödvändigheten av att anta inkluderande, sektorsövergripande strategier med tvärgående tillvägagångssätt.

The loss of senior expertise in power line design poses a critical challenge to the sustainable energy transition. Current methods of knowledge transfer fail to prevent the loss of invaluable knowledge necessary for future junior power line designers. Additionally, the rise of informal deployment of generative language models may also threaten to bury hand-written knowledge documents before this knowledge can be extracted, structured, and preserved for future guidance. This thesis proposes a framework where large language models are integrated into knowledge transfer and decision-making guidance for an engineering enterprise. Using this framework, this thesis further explores how data-driven knowledge tools can assist junior design engineers by supporting information retrieval and directing to knowledge sources. The ability of a large language model to retrieve relevant knowledge from an engineering design document was validated by comparing the process of human designers manually completing a similar task. In this evaluation involving six participants and the large language model, responses to questions on mechanical dimensioning of stays for utility poles were ranked by experts. The results showed that the large language model responses were ranked similarly to the junior designers on average. Additionally, a small-scale demonstrative knowledge tool, insights from interviews, literature studies as well as the results from the validation study lead to the conclusion that large language models can assist power line designers via a knowledge tool. Beyond power line design, this thesis contributes to the understanding of how data-driven language models can assist knowledge retrieval and decision-making across other engineering design domains. This work utilizes a professional education document on the mechanical dimensioning of wooden power line poles including an analysis on the wind and weight span’s affect on the dimension of the pole, developed parallel to this wo, Förlusten av senior expertis inom kraftledningskonstruktion utgör en kritisk utmaning för den hållbara energiomställningen. Nuvarande metoder för kunskapsöverföring är otillräcklig för att förhindra förlusten av ovärderlig kunskap som är nödvändig för framtida juniora kraftledningsprojektörer. Dessutom kan den ökade informella användingen av generativa språkmodeller hota att begrava mänskligt skrivna kunskapsdokument. Detta arbete presenterar ett ramverk d¨ar storskaliga språkmodeller används för att underlätta kunskapsöverföring och tillhandahålla vägledning vid beslutsfattande inom ingenjörsföretag. Med hjälp av detta ramverk utforskar arbetet ytterligare hur datadrivna kunskapsverktyg kan hjälpa juniora kraftledningskonstrukt¨orer genom att stödja informationsinhämtning med hänvisning till kunskapskällorna. En storskalig språkmodells förmåga att hämta relevant kunskap från ett tekniskt designdokument validerades genom att jämföra processen för mänskliga designers som manuellt slutförde en liknande uppgift. I denna utv¨ardering, som involverade sex deltagare och den storskaliga spr˚akmodellen, rankades svaren på frågor om mekanisk dimensionering av stag för kraftledningsstolpar av experter. Resultaten visade att den storskaliga språkmodellens svar i genomsnitt rankades på liknade nivå som de juniora ingenjörerna. Tillsammans med ett småskaligt demonstrativt kunskapsverktyg, insikter från intervjuer med kraftledningskonstruktörer, litteraturstudier samt resultat från valideringsstudien dras slutsatsen att storskaliga språkmodeller kan stödja kraftledningskonstruktörer via ett kunskapsverktyg. Utöver kraftledningskonstruktion bidrar detta arbete till förståelsen av hur datadrivna språkmodeller kan hjälpa till med kunskapsinhämtning och beslutsfattande inom andra tekniska designområden. Arbetet använder ett professionellt utbildningsunderlag om mekanisk dimensionering av kraftledningsstolpar i träkonstruktion, inklusive en analys av vertikala- och horistontella lin

Thermal energy Storage has received widespread attention for its role in integrating variable solar energy. Latent heat thermal energy storage with phase change materials (PCMs) is regarded as a promising technology. In this study, two novel metal-based microencapsulated PCMs with melting temperatures of 577 °C and 520 °C are analysed for their application in the 650 °C next-generation solar power plant. Five storage units with different Al-Si to Al-Cu-Sivolume ratios (1:0, 0:1, 1:1, 2:1) and height/diameter ratios (3:2, 2:3) are designed and benchmarked under the actual operating conditions, with the charge and discharge cut-off temperatures set for the return loop at 376 °C and 456 °C.The results show that the case with single Al-Si PCM leads to higher average outlet temperature, which is good for steam generation, while the case with single Al-Cu-Si PCM shows higher storage capacity. The thermal performance of the cascaded models with two PCMs exhibit a compromise between high outlet temperature and high storage capacity. The height/diameter ratio of 3:2 shows the best performance considering outlet temperature and stored heat capacity., Part of ISBN 978-2-9595978-0-0QC 20240925

Hydrogen is envisioned to become a fundamental energy vector for the decarbonization of energy systems. Two key factors that will define the success of hydrogen are its sustainability and competitiveness with alternative solutions. One of the many challenges for the proliferation of hydrogen is the creation of a sustainable supply chain. In this study, a methodology aimed at assessing the economic feasibility of holistic hydrogen supply chains is developed. Based on the designed methodology, a tool which calculates the levelized cost of hydrogen for the different stages of its supply chain: production, transmission & distribution, storage and conversion is proposed. Each stage is evaluated individually, combining relevant technical and economic notions such as learning curves and scaling factors. Subsequently, the findings from each stage are combined to assess the entire supply chain as a whole. The tool is then applied to evaluate case studies of various supply chains, including large-scale remote and small-scale distributed green hydrogen supply chains, as well as conventional steam methane reforming coupled with carbon capture and storage technologies. The results show that both green hydrogen supply chains and conventional methods can achieve a competitive LCOH of around €4/kg in 2030. However, the key contribution of this study is the development of the tool, which provides a foundation for a comprehensive evaluation of hydrogen supply chains that can be continuously improved through the inputs of additional users and further research on one or more of the interconnected stages., QC 20240531

The adoption of electric boats faces challenges due to range anxiety. This study addresses this challenge by optimizing the allocation of slow and fast chargers for public electric boat charging stations. A mixed-integer linear programming model was developed to minimize charging infrastructure and electricity costs while meeting the demand of each participating marina in Stockholm, Sweden. The model identified three distinct categories of stations based on the optimal charger allocation: stations prioritizing fast chargers (e.g., Sickla station with 13 fast and 8 slow chargers for 208 boats), stations prioritizing slow chargers (e.g., Kungsholmen station with 2 slow and 3 fast chargers for 50 boats), and stations with an equal number of both charger types (Äppelviken station with 2 each for 25 boats). This study found out that all stations will achieve financial viability within seven years, indicating a promising return on investment. This study also proposes a novel way for optimizing charger allocation in electric boat charging infrastructure, promoting wider electric boat adoption., QC 20240719

Latent heat thermal energy storage (LHTES) implemented in residential heating systems has attracted attention for its role in peak/load shifting. A novel layout integrating LHTES with a heat pump is proposed to store low grade heat during off-peak demand period, later used as heat source for the heat pump during on-peak demand period. This novel layout is assessed according to different seasons, LHTES height-to-diameter (H/D) ratios, mass ratios of inflow water to radiator return water, and levelized cost of energy (LCOE). The results show that an overall increased amount of power input is required when utilizing LHTES, while it can shift 2.8–3.6 kW electricity from on-peak to off-peak. The case with an H/D ratio of 1.7 shows slight reductions in heating costs and LCOE as compared to a H/D ratio of 0.6. Considering heating costs, a mass ratio of 50 % performs better in December 2022 and a mass ratio of 10 % performs better in January 2023 due to different operating conditions. The heating costs of the integrated system are 1.0 %–2.1 % higher than those of the typical system due to limitations in the rated capacity of the heat pump and lower effectiveness of the shell-and-tube heat exchanger., QC 20240506

This study empirically investigates the optimal design features of photovoltaic-thermal (PVT) collectors for integration with ground source heat pump (GSHP) systems, considering technical and economic factors. Outdoor experiments are conducted in Stockholm, Sweden, comparing five unglazed and uninsulated PVT collector designs a) Reference Sheet & Tube b) Sheet & Tube with a narrow air gap between PV and absorber plate c) Box-channel polypropylene d) Finned tube and e) Box-channel aluminum with fins at operating temperatures below ambient. The findings indicate that the box-channel aluminum design with fins, characterized by a superior combination of high zero-loss efficiency and a high U-value, emerges as the ideal PVT design for integration with ground source heat pumps, taking into account both technical and economic considerations. Despite having a relative specific thermal cost 9% higher than the reference collector, this design demonstrates the capability to generate 2,096 kWh/(m2a) of thermal energy, marking an 83.3% increase compared to the reference, with a 136% higher energy-to-mass ratio., QC 20240617

An analytical method has been developed to quickly evaluate structure materials' performances in sCO2 power cycle applications. This analytical method combines a conjugate heat transfer model for a tube with constant heat flux boundary conditions with its corresponding mechanical model to obtain the allowable working fluid temperatures and minimum required wall thickness. Three refractory alloys, Inconel 617, Haynes 230, and SS 253 MA, have been selected for implementing this analytical method by comparing their allowable working fluid temperatures and minimum required wall thicknesses under various boundary conditions. The allowable working fluid temperature has been observed not to change with the external surface temperature of the tube monotonically but with a peak. In general, Nickel based alloys (Inconel 617 and Haynes 230) have better performances than the SS 253 MA, but the difference becomes insignificant for low working fluid temperature and low heat flux applications. Besides, Inconel 617 can offer slightly higher allowable working fluid temperature than Haynes 230 in most work conditions, but the minimum required wall thickness is also significantly larger than that of Haynes 230. In addition, the minimum required wall thickness can be significantly reduced when the allowable working fluid temperature is set slightly lower than its peak value due to the rapid decrease of the maximum allowable stresses at high temperatures, which will be useful in potential techno-economic optimization for heat exchanger designs., QC 20231123

International Energy Agency predicts that the global number of installed heat pumps (HP) will increase from 180 million in 2020 to approximately 600 million by 2030, covering 20% of buildings heating needs. Electric power consumption is one of the main key performance indicators for the heat pump systems from techno-economic perspective. However a common issue prevalent in many existing heat pumps is the lack of electric power measurement. The modern installations might be equipped with electric power measurement sensors but this comes at a higher system cost for the manufacturers and end-users. The primary objective of this work is to propose a virtual measurement for estimating power consumption, thereby eliminating the need for field measurement of power for heat pumps. To achieve the objective, a data-driven approach is proposed. Firstly, the in-situ data is preprocessed through data merging, cleaning, and normalization. Then, input features are pre-selected using Spearman correlation coefficients, and further refined by addressing multicollinearity problem. Following this, Extreme Gradient Boosting (XGBoost) models and polynomial models are developed by considering different features as inputs. All models are finally validated against the in-situ data from multi-units of ground source heat pump (GSHP) and air source heat pump (ASHP) installations. The results showed that the electric power consumption of GSHP can be estimated with high accuracy (99% for R2, 10 W for MAE, and 1% for MAPE) through generic data-driven models using only four easy-to-measure input features. Taking three input features as inputs for ASHP generic model, the accuracy can be reached to 83% for R2, 125 W for MAE, and 9% for MAPE. The method presented in this paper can be applied to estimate power consumption of millions of heat pumps and consequently add a significant value as well as provide different types of services, such as cost-saving benefits for manufacturers and end-users, flexi, QC 20231115

The global Sustainable Development Goals highlight the necessity for affordable and clean energy, designated as SDG7. A sustainable and feasible biorefinery concept is proposed for the carbon-negative utilization of biomass waste for affordable H2 and battery anode material production. Specifically, an innovative tandem biocarbon + NiAlO + biocarbon catalyst strategy is constructed to realize a complete reforming of biomass pyro-vapors into H2+CO (as a mixture). The solid residues from pyrolysis are upgraded into high-quality hard carbon (HCs), demonstrating potential as sodium ion battery (SIBs) anodes. The product, HC-1600-6h, exhibited great electrochemical performance when employed as (SIBs) anodes (full cell: 263 Wh/kg with ICE of 89%). Ultimately, a comprehensive process is designed, simulated, and evaluated. The process yields 75 kg H2, 169 kg HCs, and 891 kg captured CO2 per ton of biomass achieving approx. 100% carbon and hydrogen utilization efficiencies. A life cycle assessment estimates a biomass valorization process with negative-emissions (−0.81 kg CO2/kg-biomass, reliant on Sweden wind electricity). A techno-economic assessment forecasts a notably profitable process capable of co-producing affordable H2 and hard carbon battery anodes. The payback period of the process is projected to fall within two years, assuming reference prices of 13.7 €/kg for HCs and 5 €/kg for H2. The process contributes to a novel business paradigm for sustainable and commercially viable biorefinery process, achieving carbon-negative valorization of biomass waste into affordable energy and materials., QC 20231106

Electricity prices have increased significantly in Europe and other regions due to the recent energy crisis. Latent heat thermal energy storage (LHTES) implemented in residential heating systems has attracted attention for its role in peak/load shifting to reduce heating costs. A new layout with LHTES integrated with a heat pump (HP) is proposed here to store low grade heat during off-peak demand periods, later used as heat source for the heat pump during peak demand periods. This novel layout is assessed for its heat capacity variation and levelized cost of energy (LCOE). The results show that increased amount of power input is required when a storage component is integrated into the heating system, while it can be compensated by shifting to off-peak electricity usage., Part of ISBN 9781713874928QC 20231106

Access to modern energy services is a pre-requisite for sustainable development. As such, Sustainable Development Goal (SDG) 7 aims to ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all. However, as of 2021, 675 million people lack access to electricity, and 2.3 billion people lack access to clean cooking fuels. Electricity in particular can bring benefits to many sectors of society, including households, health facilities, educational facilities, agricultural activities and businesses. Providing such access in currently underserved areas at the lowest cost requires an integrated approach, utilizing a combination of extension of the centralized grid networks, deployment of mini-grids and stand-alone technologies. Given the need for an integrated approach to increase access to electricity, geospatial electrification tools have been developed and used to inform policy- and decision-making. These tools are a category of energy system tools that draws on geospatial information to understand which technology to use where, depending on the local characteristics of each settlement in a country or region as well as the existing energy infrastructure. The number of geospatial electrification tools and analyses have seen a steep increase since the start of the millennia, particularly since the 2010’s. Some of these tools and analyses use simpler analytical expressions to estimate the least-cost technology in each location, whereas others provide detailed design of transmission, distribution and generation systems. Geospatial electrification tools and analyses are increasingly used for decision-making and planning purposes towards the achievement of universal access to electricity. This dissertation aims to advance the state of the art in geospatial electrification modelling to support electrification efforts. In particular, the thesis examines the dynamics between the three types of electricity supply technologies (grid-extension, mini-grids and st, Tillgång till moderna energitjänster är en förutsättning för hållbar utveckling. Av den anledningen syftar mål 7 av de globala målen för hållbar utveckling (SDG 7) till att säkerställa tillgång till ekonomiskt överkomlig, tillförlitlig, hållbar och modern energi för alla. 2021 saknade dock 675 miljoner människor tillgång till elektricitet och 2.3 miljarder människor tillgång till rena matlagningsbränslen. I synnerhet elektricitet kan medföra fördelar för många samhällssektorer, inklusive hushåll, hälso- och sjukvård, utbildning, jordbruksverksamheter och företag. Att öka tillgången till elektricitet till lägsta möjliga kostnad i områden som för närvarande är underförsörjda kräver ett integrerat tillvägagångssätt som utnyttjar en kombination av expansion av nationella elnät, implementering av småskaliga elnät samt fristående teknologier. Geospatiala elektrifieringsverktyg har utvecklats utifrån behovet av ett integrerat tillvägagångssätt för att öka tillgången till elektricitet, och används för att informera policy och beslutsfattande. Dessa verktyg är en kategori av energisystemverktyg, som använder geospatial information för att förstå vilken teknik som ska användas var, beroende på både lokala förutsättningar för varje bosättning i ett land eller en region och den befintliga energiinfrastrukturen. Antalet geospatiala elektrifieringsverktyg och analyser har ökat kraftigt sedan millennieskiftet, i synnerhet sedan början av 2010-talet. Vissa av dessa verktyg och analyser använder enklare analytiska uttryck för att identifiera den teknik som är mest kostnadseffektiv på varje plats, medan andra ger mer detaljerad information kring utformningen av transmissions-, distributions- och elproduktionssystem för varje plats. Geospatiala elektrifieringsverktyg och analyser används i allt större grad för beslutsfattande och planering i syfte att uppnå SDG 7. Denna avhandling syftar till att avancera state-of-the-art inom geospatial elektrifieringsmodellering, för att informera e

This master's thesis explores the role of bespoke air handling units in enhancing energy efficiency in existing buildings. The context for the study is set against the backdrop of global initiatives, including the United Nations' Sustainable Development Goals, specifically Goal 7, which emphasizes the need to improve energy efficiency to combat climate change. The significance of enhancing energy efficiency is well-established, evident both at the EU level and in national policies and regulations. Buildings represent a significant portion of the energy utilization puzzle, with substantial potential for enhancing energy efficiency, although it is often underutilized. One of the contributing factors to inefficiency is outdated ventilation systems, which lead to high thermal losses. This challenge can be addressed by retrofitting these systems with modern, efficient air handling units, thus contributing to energy conservation and cost savings. This study focuses on the adoption of bespoke air handling units adjusted to the site and capable of accommodating constraints related to factors such as space limitations in machine rooms, existing ductwork layouts, and the location of shafts. The primary goal is to empower engineers to move beyond conventional approaches, enabling them to optimize technology choices based on local conditions, specific system performance requirements, and the economic viability of each project. The aim of this study is twofold: first, to develop a methodology for designing bespoke air handling units; and second, to demonstrate the practical application of this methodology in the context of two distinct renovation projects. In line with the aim of the thesis, a design methodology for site-tailored units equipped with a two stage flat crossflow heat exchanger and an indirect evaporative cooling system was developed. The methodology delves into different aspects of data analysis, 3D modeling, and the conduct of performance calculations.The establis

By means of a literature review, critical parameters in the context of thermal energy storage systems, particularly packed bed thermal energy storage systems are identified. The goals of this thesis project are to come up with an optimized design for a PBSTES and to evaluate the thermal performance of alternative storage materials derived from byproducts of industrial processes and natural rocks in order to reduce the environmental impact of the designed system. Several CFD simulations have been performed in order to test these materials and optimize the system designusing COMSOL Multiphysics. In order to optimize the design of the packed bed TES system, given the boundary conditions provided, the dimension and arrangements of the two packed bed layers and the dimension of the pellets contained in each layer has been varied, and different system configurations with different pressure drops and thermal performance have been obtained. Through sensitivity analyses, an optimized design consisting of larger pellets (12.41 mm) in a slightly thinner inner layer (0.219 m) and smaller pellets (4.85 mm) in a larger outer layer (0.256m) is obtained. This optimized design is then tested using the alternative materials that have been identified as potential alternative filler materials which are copper slag, steel slag, aluminum dross, ceramic waste, and basalt. Granite is also tested as it has been identified as a common choice of filler material in literature and it is therefore used as a benchmark for the other materials to be compared against. The performance of these materials is then evaluated based on the identified KPIs: thermal efficiency of the systems, energy capacity of the materials, and thermocline thickness. Based on the outcomes of the KPI, copper slag, steel slag, aluminum dross, and ceramic wastes displayed better performance than granite. Among natural rocks, basalt showed better thermal performance and improved efficiency compared to granite making it a viabl, Genom en litteraturöversikt identifieras kritiska parametrar i sammanhanget av termiskt energilagringssystem, särskilt packbäddar för termiskt energilagringssystem. Målen för detta avhandlingsprojekt är att utveckla en optimerad design för en PBSTES och att utvärdera den termiska prestandan hos alternativa lagringsmaterial som härstammar från biprodukter av industriella processer och naturliga bergarter för att minska den miljömässiga påverkan av det designade systemet. Flera CFD-simuleringar har utförts för att testa dessa material och optimera systemdesignen med hjälp av COMSOL Multiphysics. För att optimera designen av packbädd TES-systemet har dimensionen och arrangemangen av de två packbäddslagren och storleken på pelletsen i varje lager varierats, och olika systemkonfigurationer med olika tryckfall och termisk prestanda har erhållits. Genom känslighetsanalyser erhålls en optimerad design bestående av större pellets (12,41 mm) i ett något tunnare inre lager (0,219 m) och mindre pellets (4,85 mm) i ett större yttre lager (0,256 m). Denna optimerade design testas sedan med de alternativa material som har identifierats som potentiella fyllnadsalternativ, vilka är kopparslagg, Stålslagg, aluminiumslagg, keramiskt avfall och basalt. Granit testas också eftersom det har identifierats som ett vanligt val av fyllnadsmaterial i litteraturen och används därför som en referenspunkt för de andra materialen att jämföras med. Prestandan hos dessa material utvärderas sedan baserat på de identifierade KPI:termisk verkningsgrad hos systemen, energikapacitet hos materialen och termoklinens tjocklek. Baserat på resultaten av KPI visade kopparslagg, Stålslagg, aluminiumslagg och keramiska avfall bättre prestanda än granit. Bland naturliga bergarter visade basalt bättre termisk prestanda och förbättrad effektivitet jämfört med granit, vilket gör det till ett livskraftigt alternativ i tillämpningar som kräver användning av naturliga bergarter som fyllnadsmaterial. Detta projekt visa

The present study demonstrates and visualizes the two modes of constrained melting and close-contact melting in a rectangular cavity enhanced with fins. Three configurations of fin with different lengths and numbers are tested in different horizontal, inclined, and vertical orientations. N-eicosane is used as the phase change material, and the experiments are performed with water as the heat transfer fluid at the inlet conditions of 50 degrees C, 55 degrees C, and 60 degrees C. In general, the close-contact melting time is shorter by 42-50%, compared to the convection dominated constrained melting in the unenhanced cavity without fins. By using fins to enhance the process, the melting time is reduced by 49% and 35% in the constrained and the close-contact modes, respectively, compared to the unfinned cavity in each mode. The thermal performance is observed to be superior in the horizontal and the inclined orientations. In these orientations, the buoyancy-driven structures are not blocked by fins in the con-strained mode. In the close-contact mode, the solid specimens attain more consistent contact with the base of the cavity and with the extended heat transfer area at the inclined and horizontal conditions. In the vertical orientation, the asymmetrical melting by the fins results in a rotational movement of the solid PCM and close -contact perturbations. The variations in the number of fins are found to have minor effects on the overall close-contact-induced melting. On the other hand, increasing the length of the fins is a more promising measure, providing consistent and prolonged contact., QC 20230109

Favorable thermal conditions within buildings are a necessity. Mechanical air conditioning, although effective, contributes a significant percentage of the world's total energy use, which contributes to global warming. In addition, the refrigerants used in air conditioning also contribute to global warming. Passive means to provide thermal comfort have therefore been considered as alternative solutions. Phase-change materials (PCMs) have been considered as one passive cooling option. Although this option achieves a certain degree of effectiveness, especially in warm and dry climatic conditions, its effectiveness in warm humid climates is subdued due to its inability to handle humidity. In the present study, the suitability of a novel passive comfort provision strategy that combines a PCM and a desiccant is assessed. The passive system operates in a cycle of two phases: the moderating phase and the regenerating phase. For the proposed strategy, the regeneration process first involves the external desiccant bed, then night air drying using the regenerated external bed; the dried air subsequently regenerates the internal wall surface. The study involves the modeling of the proposed strategy and simulation of its performance. The simulation results indicate the significant potential for providing satisfactory comfort and health conditions through application of a combination of a desiccant and a PCM., QC 20230810

As Europe transitions away from coal-fired power plants, there is indecision regarding the fate of the retiring sites. This paper tests the feasibility of an alternative to consider: Carnot Batteries. Refurbishing existing power plants has several advantages. Components can be put to a new purpose. The locations are connected to the electricity and district-heating grids. Both reduce the costs of a Carnot Battery. The literature regarding retrofit operating power plants with thermal energy storage focuses on improving an existing power plant. This paper determines the technoeconomic feasibility of replacing the boiler as the source of heat with a direct heater and thermal energy storage. Carnot Batteries can contribute to mitigating the variability of renewable energy and increase its proportion of the energy production mix. The first step is a deterministic analysis of dispatch and then genetic optimization for the sizing. The optimization relies on open-source software for replicability and further development. The results point to feasible arrangements for the European electricity market if the assumptions regarding the possibility to reutilize the power block is true. For the electricity markets analyzed in detail here, it is possible to find a solution with a market competitive Internal Rate of Return, positive Net Present Value, and comparable Levelized Costs of Storage, particularly for the Romanian electricity market. Analysis of technical parameters highlights the importance of round-trip efficiency and shows a possible reduction in carbon emissions. This broad analysis argues for further investigating Carnot Batteries as an alternativewhen determining howa retired coal-fired power plant can be repurposed., Part of ISBN 978-94-6463-156-2QC 20231122

Proper sizing of energy systems is a key aspect that allows avoiding overestimated installation costs or failures in operation and dispatch. However, most of the available sizing tools focus on systems dedicated only to electrical loads, omitting combined energy systems with simultaneous supply of various thermal demands. This study presents an adaptation of an existing open access techno-economic optimization model for broadening the design tool for small-scale energy systems supplying both, electrical and thermal needs. For this, a new typology of an energy system was proposed considering the use of biogas, solar energy and adding thermal components. This was followed by modifying the model framework, constraints equations and objective function, which is the net present cost of the system. Once the design tool was verified a model was constructed to analyse the feasibility of a polygeneration plant for an association of 30 small dairy farms. The developed model was able to optimize the sizing of the main system components for different proposed scenarios, encompassing supply of electricity, refrigeration, biogas for cooking and fertilizers. For the selected application it was found that the aggregated cost of producing electricity and heat ranges from 0.044 to 0.070 USD/kWh; the penetration of solar energy can reach up to 32%; while the annual potential savings of CO2 emissions of applying the solution ranges from 109 to 127 ton of CO2., QC 20230707

The results of the measurement of the thermal conductivity and the relative volume of two crude oil samples at pressures up to 1 GPa are presented. It is shown that the dependence of thermal conductivity on pressure is a linear function, depends on isothermal compressibility of the liquid, and always increases with rise of pressure., QC 20230707

With increasing heating and cooling demands, decarbonisation of the heating and cooling sectors is key to achieving a carbon-neutral energy system. Using industrial excess heat in heating systems helps offset emissions by reducing the use of fossil fuels. While several studies have analysed the temperature of heat availability, the cost of extending or constructing the heating network and techno-economic feasibility, it is important to consider all aspects together to achieve a comprehensive design of industrial excess heat recovery. This study proposes a method to link an energy system optimisation tool with a spatial analysis tool and an exergy analysis tool to achieve a comprehensive design. An iterative soft link is implemented between the energy system model and the spatial analysis tool for high spatial and temporal resolution. The developed method is applied to a case study of an industrial park in Greece. Scenarios are developed to assess the robustness of the developed method and the system profitability of excess heat recovery. The scenarios indicated that the profitability of excess heat depends heavily on the price of natural gas with the share of excess heat increasing from 10% to 45% with a 20% increase in natural gas prices in cases where heat pumps are needed for temperature boosting. In cases where heat pumps are not needed, excess heat indicates higher system profitability with a share of around 40% and reduces the emissions by around 50 times. The method provides robust results in considered scenarios with convergence within four iterations., QC 20230620

The cement industry is one of the most energy and emission-intensive sectors, accounting for approximately 7% of total-industrial energy use and 7% of global CO2 emissions. This study investigates the potential energy savings and CO2 abatement in the cement plants of Ethiopia. A Benchmarking and Energy Saving Tool for Cement is used to compare the energy use performance of the individual cement plants to best practices. The study reveals that all the surveyed plants are less efficient, with an average energy saving potential of 36% indicating a significant potential for energy efficiency improvement. Then, twenty-eight energy efficiency measures are identified and analyzed using a bottom-up energy conservation supply curve model. The results show that the cost-effective electrical energy and fuel-saving potentials of these measures are estimated to be 99 Gigawatt hours per year which is about 11.5% of the plants' annual electrical energy consumption and, 2.7 Petajoules per year which is to be 12.5% of the plants' annual fuel consumption, respectively. The cost-effective fuel measures have an annual average CO2 emission reduction potential of 254 kilo-tonnes per year which covers about 5% of the total CO2 emission. Sensitivity analysis is conducted using the key parameters that show some discrepancy in the base case results. This study could be used as a reference for policymakers to understand the potential for energy savings and CO2 abatement. It could also be used to design policies in improving energy efficiency in the cement sector., QC 20230626

In addition to the progressive movement of countries towards the use of renewable energy sources, efficient energy consumption is another important goal set by the International Energy Agency. In heat pump technology, the use of mechanical subcooling system has a high potential for this purpose. In this experimental study, the impact of using a mechanical subcooling cycle on the performance of a heat pump system is investigated. The system is designed to supply heat at condensing temperatures of 50, 60 and 70 degrees C. Propane and isobutane are used as low GWP refrigerants in the main and secondary cycles, respectively. The results revealed that both the COP and heating capacity of the system are increased by adding the mechanical subcooling cycle up to 15.1% and 34%, respectively. To express the improvement of the system performance by means of the TEWI index, a reduction of 9-13% is calculated when the mechanical subcooling cycle is included. It is also of interest that the cooling coefficient of performance (COP2) is improved by adjoining a secondary cycle as a liquid subcooler. An optimal power ratio between the basic cycle and the secondary cycle was obtained, which is consistent with the simulation results., QC 20230529

The development of smart sensors, low cost communication, and computation technologies enables continuous monitoring and accumulation of tremendous amounts of data for heat pump systems. But the measurements, especially for domestic heat pump, usually suffer from incompleteness given technical and/or economic barriers, which prevents database of measurements from being exploited to its full potential. To this end, this work proposes a data-driven soft sensor approach for compensating multiple missing information. The soft sensors are developed based on an ANN model, an integrated multivariate polynomial regression model and empirical model by considering different constrains like data and information availability during model establishing process. All the three models have been validated against the data from a field test installation, and showed good performance for all the compensated variables. Of the three models, the ANN model shows the best performance for all soft sensors, but it has the highest requirement for additional resources to collect training data. While the integrated multivariate polynomial regression model demonstrates excellent accuracy for the majority of soft sensors with manufacturers' subcomponent data which needs no extra cost. Even though empirical model is not as accurate as the other two models, it still performs good accuracy with limited information from performance map. The methods developed in the present study paves the way for available measured data in thousands of installations to be fully utilized for innovative services including but not limited to: improved heat pump control strategies, fault detection and diagnosis, and communication with local energy grids., QC 20230309

This paper deals with heat transfer in plate evaporators, with a focus on the effects caused by carried-over compressor oil ending up in the heat exchanger. A common standpoint in literature regarding the effect of immiscible oil contamination, in for example an ammonia PHE evaporator, is that the oil can accumulate as a layer on the plate surface causing an additional thermal conduction resistance. However, it is questionable whether this simplistic reasoning is sufficient to fully describe the effect of the oil in the evaporator. In any case, the often severe heat transfer degradation experienced with immiscible oil contamination should be worth analyzing thoroughly from different perspectives. Validated knowledge of what really happens to the boiling and the heat transfer in theunit under the influence of the lubricant can obviously be valuable. Let it be as a potential tool in designing or improving systems that avoid negative oileffects, or just to further validate current knowledge. The work presented in this report aims to emphasize that immiscible oil in a PHE plate gap not only affects the heat transfer in terms of an insulating layer, but can also show as changed appearance and characteristics of the boiling. A special flooded PSHE evaporator with a transparent end-wall was used inthe experimental part, tested in a thermosiphon-type of loop. Differences between an oil-free reference case and an oil-contaminated situation were revealed visually by using high-speed video capture. The boiling tests were limited to water as refrigerant as a first step. Similar studies with ammonia as refrigerant would be natural to aim for in a next step. Based on the visual study of the surface, some possible connections to the heat transfer were hypothesized. Observed phenomena were related to bubble nucleation, vapor/liquid movements, and flow patterns. Effects on heat transfer were mainly discussed in terms of changed surface characteristics, such as liquid repellency and, Detta arbete behandlar värmeöverföring i plattförångare, med fokus på hurdenna påverkas när olja från systemets kompressor hamnar i värmeväxlaren. En vanlig utgångspunkt i litteraturen gällande effekten av oblandbar olja i förångaren, exempelvis i en plattvärmeväxlare för förångning av ammoniak, är att oljan ansamlas som ett skikt på platt-ytorna och att detta orsakar ett ytterligare värmeledningsmotstånd. Frågan är om detta förenklade resonemang är tillräckligt för att beskriva oljans påverkan i förångaren. I vilket fall som helst bör den ofta avsevärda försämringen av värmeöverföringen till följd av kontamination med oblandbar olja vara värd att analysera grundligt ur olika synvinklar. Validerad kunskap om hur kokningen och värmeöverföringen egentligen påverkas av oljan kan utgöra ett verktyg för att designa eller förbättra system som undviker negativa oljeeffekter, eller bara för att ytterligare bekräfta nuvarande kunskap. Arbetet som presenteras i denna rapport belyser att oblandbar kompressor olja inte bara påverkar värmeöverföringen i form av ett isolerande skikt, utan även kan visa sig som förändrat utseende och egenskaper hos kokningen. I den experimentella delen av arbetet användes en testrigg av termosifontyp med en speciell flödande plattförångare av PSHE-typ utrustad med transparentsidovägg för observation av kokningen. Skillnader mellan ett oljefritt referensfall och en oljekontaminerad situation uppdagades visuellt med hjälp av höghastighetskamera. Som ett första steg var testerna begränsade till vatten som köldmedium. Liknande tester med ammoniak som köldmedium vore ett naturligt nästa steg för vidare studier. Baserat på den visuella undersökningen av ytan diskuteras några möjliga kopplingar till värmeöverföringen. Observerade fenomen relateras till bubbelbildning, ång-/vätskerörelser och flödesmönster. Effekter på värmeöverföringen diskuteras främst i termer av förändrade ytegenskaper, såsom vätskeavstötning och vätbarhet. Tolkningarna här tyder på a, For Finnish see document

Energy infrastructure and appropriate energy policies are crucial for sustainable development and to meet Sustainable Development Goals (SDGs). Limiting global warming potential below 1.5oC would require “rapid and far-reaching” transitions and unprecedented changes in all aspects of society. Several factors influence investment decisions on energy conversion technologies and their specific locations. The choice, timing, and location of energy investments affect the total system cost, socio-economic development, the environment (e.g., emissions, water use), and a nation's energy security. However, existing national energy modelling initiatives only investigate a subset of these pillars for achieving sustainability. This thesis examines the challenges associated with the energy transition of low-and middle-income countries (Paraguay, Ethiopia, Africa). This work considers national and global policies, focusing on achieving SDG7 and SDG13. The dissertation includes a cover essay and four appended papers. The research conducted in this Thesis examines how energy-systems models can assist in understanding an energy system's complex interactions for sustainable development. Specifically, the results highlight hydropower and solar PV as key technologies to achieve climate change targets, energy security and energy access goals. Hydropower and other renewable electricity can be exported to bolster energy security for the exporting country, although export revenues are eroded by local demand growth and low export prices. The benefits of low-cost electricity provided by cross-border hydropower should be balanced against energy security concerns for the importing country. The research demonstrates the benefits of regional coordination, with trade enabling renewable resources to be harnessed and the electricity transmitted to demand centres. Although RET decreases carbon dioxide emissions and water use compared to fossil-fuel plants and creates more jobs, they require high up, Energiinfrastruktur och lämplig energipolitik är avgörande för att uppnå de globala målen för hållbar utveckling (SDG). Att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5 ᵒC kräver "snabba och långtgående" övergångar och förändringar utan motstycke i alla aspekter av samhället. Flera faktorer påverkar investeringsbeslut och val av plats för olika energiomvandlingsteknologier. Energiinvesteringar, deras tidpunkt och plats påverkar den totala systemkostnaden, socioekonomisk utveckling, miljön (t.ex. utsläpp, vattenanvändning) och en nations energisäkerhet. Befintliga nationella initiativ för energimodellering undersöker dock bara en delmängd av dessa aspekter.Denna avhandling undersöker utmaningarna i samband med energiomställningen i låg- och medelinkomstländer (mer specifikt Paraguay, Etiopien och övriga länder i Afrika). Detta arbete tar hänsyn till nationell och global policy, med fokus på att uppnå SDG7 och SDG13. Avhandlingen innehåller en omslagsuppsats och fyra bifogade artiklar. Forskningen i denna avhandling undersöker hur energisystemmodeller kan hjälpa till för att öka förståelsen av ett energisystems komplexa interaktioner för hållbar utveckling. Specifikt lyfter resultaten fram vattenkraft och solenergi som nyckelteknologier för att uppnå målen gällande klimatförändringar, energisäkerhet och energitillgång. Vattenkraft och annan förnybar el kan exporteras för att stärka energitryggheten för exportlandet, även i fallen då exportintäkterna urholkas av lokal efterfrågetillväxt och låga exportpriser. Fördelarna med lågprisel från gränsöverskridande ledningar bör vägas mot energisäkerhetsproblem för importlandet. Forskningen visar fördelarna med regional samordning, handel som möjliggör att förnybara resurser kan utnyttjas och elen överföras till områden med hög efterfrågan av energi. Även om förnybar teknologi kräver höga initiala investeringar, minskar de koldioxidutsläppen och vattenanvändningen jämfört med fossilbränsleanläggningar, samt skapar fler jobbtill

Supermarkets have a high energy demand where almost half of the energy is used within the refrigeration system. The refrigeration system utilises a cycle where heat is taken and rejected. The rejected heat could be recovered and utilised for other purposes, such as covering internal heating demand or be exported to other facilities. Implementation of heat recovery could create business opportunities between the supermarket and other actors involved. The aim of this thesis was to investigate the potential for heat export from the refrigeration system insupermarkets to neighbours. Case studies were conducted on three different supermarkets in Sweden. This project evaluated field measurements for the current heat recovery within the systems, investigated heat recovery during optimal operation conditions as well as a techno-economic analysis of the heatrecovery system. All three supermarkets within the study recovered heat in the current configuration. In both CG Ytterby and CG Eskilstuna, the recovered heat covered the majority of the internal heating demand. Nevertheless, there was a great potential to recover more heat, since most of the heat was rejected through the gas cooler. The system was also limited by the discharge pressure and the return temperature in the heat recovery unit. The techno-economic analyses indicated that all supermarkets had the potential to cover both internal heating demand with the recovered heat, as well as produce excess to export. It was observed to be more profitable to disconnect from the DHN and become self-sufficient. Heat export from supermarkets would create new innovative business models which can be profitable for both the supermarket and the heat consumer. To produce excess heat, the system had to operate at optimal conditions, increasing electricity usage and hence associated operational costs. This demonstrated the importance of revenues to make it an economically feasible solution., Livsmedelsbutiker har ett högt energibehov där nästan hälften av energin används i kylsystemet. Kylsystemen använder sig av en cykel där värme tas upp och avges. Den värme som avges kan återvinnas och användas för andra ändamål, till exempel för att täcka internt värmebehov eller exporteras till andra fastigheter och därmed skapa affärsmöjligheter för livsmedelsbutiken. Syftet med examensarbetet var att undersöka potentialen för export av värme från kylsystemet i livsmedelsbutiker. Fallstudier genomfördes för tre olika livsmedelsbutiker i Sverige. Projektet utvärderade fältmätningar för aktuell värmeåtervinning inom systemen, undersökte värmeåtervinning under optimala driftförhållanden samt utförde en teknisk-ekonomisk analys av värmeåtervinningsystemet. Livsmedelsbutikerna i studien återvann värme i den nuvarande konfigurationen. I både CG Ytterby och CG Eskilstuna täckte den återvunna värmen större delen av det interna värmebehovet och det fanns en stor potential att återvinna mer värme, eftersom majoriteten av värmen släpps ut genom gaskylaren. Systemet begränsades även av trycket efter kompressorerna och returtemperaturen i värmeåtervinningsenheten. De teknoekonomiska analyserna visade att alla livsmedelsbutiker hade potential att täcka internt värmebehov med den återvunna värmen, samt producera överskott för export. Det var även observerat att vara mer lönsamt att koppla från fjärrvärmenätverket och bli självförsörjande. Export av värme från livsmedelsbutiker skapar nya innovativa affärsmodeller som kan vara lönsamma för både livsmedelsbutiker och värmekonsumenter. För att producera överskottsvärme var systemet tvunget att drivas under optimala förhållanden, vilket ökade elanvändningen och därmed tillhörande driftskostnader. Detta visade på vikten av intäkter för att göra det till en ekonomiskt genomförbar lösning.

In view of the potential threat climate change poses around the globe, countries are pledging to emission reductions to alleviate its consequences. As part of the Paris Agreement, Indonesia set sustainability targets for the energy sector, where one of the biggest emitters is the national power system. Although the country set an ambitious strategy for reducing emissions from electricity generation, it is still dominated by coal consumption and is currently not on track towards meeting its sustainability targets. Policy measures and financial schemes stand as one of the most powerful ways to rapidly reduce emissions in the power system. This paper aims to propose policy measures and financial schemes for the Indonesian decarbonisation scene by analysing its key inefficiencies, the available international policy options and the national power system’s future projections.International examples prove to be useful implementations of the myriad of options when it comes to measures for the power sector. In terms of policy measures, Indonesia could make use of a liberalisation process to induce more competitiveness in the sector and drive down prices, while allowing easier access for private entities to enter the market. A CO2 tax or cap-and-trade system stand as the most effective standalone way to rapidly reduce emissions in the country, as it targets the most emitting sectors of the power system. Incentivising schemes like Feed-in-Tariff or net-metering foster generation technologies which may not be cost-competitive yet and do not have a sizeable role in the power mix now, but could play a big role in lowering emissions in the power system. These measures, however, pose the threat of raising the retail electricity price and ultimately hinder Indonesia’s ability to further develop economically.Financial schemes have the ultimate goal of facilitating access to finance for sustainable generation technologies and lowering risk for project developers. Attracting private and, Med tanke på det potentiella hot som klimatförändringen utgör runt om i världen, lovar länder att minska utsläppen för att mildra konsekvenserna. Som en del av Parisavtalet satte Indonesien upp hållbarhetsmål för energisektorn, där en av de största utsläpparna är det nationella kraftsystemet. Trots att landet satte upp en ambitiös strategi för att minska utsläppen från elproduktion domineras det fortfarande av kolkonsumtion och är för närvarande inte på väg att nå sina hållbarhetsmål. Politiska åtgärder och finansiella system är ett av de mest kraftfulla sätten att snabbt minska utsläppen i kraftsystemet. Det här dokumentet syftar till att föreslå politiska åtgärder och finansiella system för den indonesiska avkarboniseringsscenen genom att analysera dess viktigaste ineffektivitet, de tillgängliga internationella politiska alternativen och det nationella kraftsystemets framtida prognoser.Internationella exempel visar sig vara användbara implementeringar av de otaliga alternativen när det gäller åtgärder för kraftsektorn. När det gäller politiska åtgärder skulle Indonesien kunna använda sig av en liberaliseringsprocess för att skapa mer konkurrenskraft inom sektorn och pressa ner priserna, samtidigt som privata enheter lättare kan komma in på marknaden. En CO2-skatt eller ’cap-and-trade’-system är det mest effektiva fristående sättet att snabbt minska utsläppen i landet, eftersom det är inriktat på de mest utsläppande sektorerna i kraftsystemet. Incitamentsystem som ’Feed-in-Tariff’ eller ’net-metering’ främja generationstekniker som kanske inte är kostnadskonkurrenskraftiga ännu och som inte spelar en betydande roll i kraftmixen nu, men som kan spela en stor roll för att minska utsläppen i kraftsystemet. Dessa åtgärder utgör dock ett hot om att höja detaljhandelns elpris och i slutändan hindra Indonesiens förmåga att utvecklas ekonomiskt.Finansiella system har det yttersta målet att underlätta tillgången till finansiering för hållbara generationsteknologier och mins

Electrification of the transport sector is an important step in reducing the global greenhouse gas (GHG) emissions. Compared to traditional internal combustion engine vehicles (ICEVs), electric vehicles (EVs) produce no tail-pipe emissions and could be coupled with responsible energy production from renewable energy sources to reduce coupled emissions of their operation. One particularly interesting segment of the transport sector is the light-duty trucks (LDTs) commonly utilized in last-mile distribution. These vehicles are responsible for the third largest GHG-emissions in the road transportation sector in Sweden and is not as detailly covered in existing research compared to heavy-duty and passenger vehicles. At the same time usage of these vehicles is increasing due to the rapid increase of e-commerce. The objective of this thesis therefore is to investigate the potential of electrification for LDTs in last-mile distribution, operating in Stockholm, Sweden. The study is conducted through a techno economical optimization along with a business model innovation coupled to the current last mile operation of three collaborating partner companies. In this way, real world cases are included in the study to reflect on the feasibility of electrification of these vehicles. Conclusions of the study shows that electrification of the LDTs in last-mile operation in Stockholm, Sweden is possible. However, it would require value-adding measures to gain economic profit when transitioning from ICEVs. In addition, there also exists practical challenges as there is a significant need for route charging for several vehicles in the analyzed company fleets. This implies that operational driving behavior is required to be reviewed to reduce the requirement of route charging. Additionally, there is a need for investigating how route charging could be supplied to the companies., Elektrifiering av transportsektorn är ett viktigt steg för att minska de globala utsläppen av växthusgaser (GHG). Jämfört med traditionella fordon med förbränningsmotorer (ICEVs) ger elfordon (EVs) inga direkta avgasutsläpp och skulle kunna kopplas till ansvarsfull energiproduktion från förnybara energikällor för att minska de kopplade utsläppen från deras drift. Ett särskilt intressant segment av transportsektorn är de lätta lastbilarna (LDTs) som vanligtvis används i last-mile distribution. Dessa fordon är ansvariga för de tredje största utsläppen av växthusgaser inom vägtransportsektorn i Sverige och täcks inte lika ingående i befintlig forskning jämfört med tunga fordon och personbilar. Samtidigt ökar användningen av dessa fordon på grund av den snabba ökningen av e-handel. Syftet med denna avhandling är därför att undersöka potentialen för elektrifiering för LDTs i last-mile distribution, verksamma i Stockholm, Sverige. Studien genomförs genom en tekno-ekonomisk optimering tillsammans med en affärsmodellinnovation kopplad till den nuvarande verksamheten hos tre deltagande partnerföretag. På så sätt inkluderas verkliga fall i studien för att reflektera över genomförbarheten av elektrifiering av dessa fordon. Slutsatser av studien visar att elektrifiering av LDTs inom last-mile distribution i Stockholm, Sverige är möjlig. Det skulle dock kräva värdeskapande åtgärder för att få ekonomisk vinst vid övergången från ICEVs. Dessutom finns det praktiska utmaningar i och med ett stort behov av ruttladdning för flera fordon i de analyserade företagsflottan. Detta innebär att det operativa körbeteendet måste ses över för att minska kravet på ruttladdning. Dessutom finns ett behov av att undersöka hur ruttladdning på bästa sätt skulle kunna tillföras företagen.

Battery electric vehicles and fuel cell vehicles, i.e. hydrogen vehicles, are promising alternatives to internal combustion engine vehicles to reduce GHG emissions from the transport sector. EV charging and hydrogen refuelling infrastructure is crucial to the deployment of alternative fuels in transport. Although several studies have analyzed electric public buses infrastructure, fuel cell buses have not been the target of such extensive analyses. Additionally, there is a gap in the literature regarding the comparison of infrastructure for these two types of vehicles and their cost and refuelling schedule differences. The study aims to conduct a techno-economic analysis of electricity versus hydrogen refuelling infrastructure to decarbonize public buses, using renewable sources to produce renewable electricity and green hydrogen. The outcome is a proposed system design regarding the size of the refuelling station, storage system capacity, renewable energy capacity, on-site hydrogen production system size, and the optimized refuelling schedule. The system is modelled to minimize the overall system cost while maintaining the current bus service level. The impact of electricity market prices, demand charges and varying bus energy demand in the optimal system configuration and schedule is also addressed. Scenarios are developed to study different levels of new installed renewable capacity integration and how these affect the cost, bus refuelling schedules and infrastructure design. The mixed-integer linear programming problem was modelled using Python. The model is applied to the case study of one bus line in Umeå. One terminal station was chosen to place the refuelling stations. The results show that the most economical option is electrifying the line with electricity supply only from the grid. For scenarios with additional renewable energy capacity installed, the option with 50% integration of new installed capacity is the most economically viable. In both these cases, Batterielektriska fordon och bränslecellsfordon, dvs. vätgasfordon, är lovande alternativ till fordon med förbränningsmotorer för att minska växthusgasutsläppen från transportsektorn. Infrastruktur för laddning av elfordon och tankning av vätgas är avgörande för att alternativa bränslen ska kunna användas inom transportsektorn. Även om flera studier har analyserat infrastrukturen för offentliga elbussar har bränslecellsbussar inte varit föremål för sådana omfattande analyser. Dessutom finns det en lucka i litteraturen när det gäller jämförelsen av infrastruktur för dessa två typer av fordon och deras skillnader i fråga om kostnader och tankningsschema. Syftet med studien är att genomföra en teknisk-ekonomisk analys av infrastruktur för tankning av el respektive vätgas för att avkarbonisera offentliga bussar, med hjälp av förnybara källor för att producera förnybar el och grön vätgas. Resultatet är ett förslag till systemutformning med avseende på tankstationens storlek, lagringssystemets kapacitet, kapaciteten för förnybar energi, storleken på systemet för vätgasproduktion på plats och det optimerade tankningsschemat. Systemet modelleras för att minimera den totala systemkostnaden samtidigt som den nuvarande service nivån förbussarna bibehålls. Effekten av elmarknadspriser, efterfrågeavgifter och varierande energiefterfrågan från bussarna på den optimala systemkonfigurationen och schemat behandlas också. Scenarier utvecklas för att studera olika nivåer av nyinstallerad förnybar kapacitet och hur dessa påverkar kostnaden, bussarnas tankningsscheman och infrastrukturens utformning. Det linjära programmeringsproblemet med blandade heltal modellerades med hjälp av Python. Modellen tillämpas på fallstudien av en busslinje i Umeå. En ändstation valdes ut för att placera tankstationerna. Resultaten visar att det mest ekonomiska alternativet är att elektrifiera linjen med elförsörjning endast från nätet. För scenarier med ytterligare installerad kapacitet för förnybar ener

This thesis is part of a joint thermochemical heat storage (TCS) research project named Neutrons for Heat Storage (NHS), involving three Nordic research institutes. The project isfunded by Nordforsk and KTH Royal Institute of Technology for the project partner KTH. KTH´s objective in the NHS project is to design, build and operate a bench-scale TCS system using strontium chloride (SrCl2) and ammonia (NH3) as a solid-gas reaction system for low temperature heat storage (40-100 ℃). Here, absorption of NH3 into SrCl2⋅NH3 (monoammine) to form SrCl2⋅8NH3 (octaammine) is used for heat release, and desorption (of NH3 from SrCl2⋅8NH3 to form SrCl2⋅NH3) for heat storage. This thesis initially aimed to conduct commissioning, operation and experimental data acquisition, and performance evaluation of the bench-scale TCS system. However, due to various delays in equipment delivery and shortcomings discovered during the project timeline, its objectives were then redefined to partially commission the system with NH3 and carry out the first absorption cycle in one of the reactors. This thesis project was partly a joint project, where Hjörtur Brynjarsson performed various tasks in the overarching NHS project as part of his thesis project, alongside the work described in this report. Brynjarsson’s work involved reviewing and adapting the design of this bench-scale TCS system. For further details about the shortcomings discovered and corresponding design adaptations, readers are referred to Brynjarsson’s report. In this thesis project, to understand the design of the TCS system, background research on the current project and the SrCl2-NH3 reaction pair was conducted. This includes comprehending the evolution of the project carried out by the previous students and project researchers to the current thesis project. Following this, the maximum theoretical volume of composites in the reactor-heat exchanger (R-HEX) was determined. This was found to be 5262 cm3, and the corresponding SrCl2, Detta exjobbsprojekt är en del av ett forskningsprojekt Neutrons for Heat Storage (NHS), som handlar om termokemisk energilagring (TCS) och genomfördes med hjälp av tre nordiska forskningsinstitut. Projektet finansieras av Nordforsk och KTH Kungliga Tekniska Högskolan för KTH. I NHS-projektet, KTH:s mål är att utforma, bygga och driva ett TCS-system i bänkskala med ett fast-gasreaktionssystem som använder reaktionsparet strontiumklorid (SrCl2) och ammoniak (NH3), för värmelagring vid låg temperatur (t.ex. 40-100 ℃). Här används specifikt absorption av NH3 i SrCl2⋅NH3 (monoammin) till SrCl2⋅8NH3 (oktaammin) för värmeavgivning och desorption av NH3 från SrCl2⋅8NH3 till SrCl2⋅NH3 för värmelagring. Detta projekt syftade inledningsvis till att genomföra driftsättning, drift och insamling av experimentella data samt utvärdering av prestanda för TCS-systemet i bänkskala. På grund av olika förseningar i leveransen av flertal utrustningar och brister som upptäcktes under projektets gång, omdefinierades målen till att ta en partiell driftsättning av systemet med NH3 och genomföra den första absorptionscykeln i en av reaktorerna. Detta exjobbsprojekt var delvis ett gemensamt projekt, där Hjörtur Brynjarsson utförde olika uppgifter i det övergripande NHS-projektet som en del av sitt exjobbsprojekt, parallelt med arbetet som beskrivs i denna rapport. Brynjarsson’s arbete bestod i att granska och anpassa utformningen av denna bänkskala i TCS-system. För ytterligare detaljer om de brister som upptäcktes och motsvarande anpassningar av utformningen hänvisas läsarna till Brynjarsson’s rapport. I detta exjobbsprojekt, för att förstå TCS-systemets utformning, genomfördes bakgrundsforskning om det aktuella NHS projektet och reaktionsparet SrCl2-NH3. Detta innefattar att förstå utvecklingen av NHS projektet från tidigare projekt utförda av studenter och projektforskare för att sammanställa detta exjobbsprojekt. Därefter fastställdes i detta projekt den maximala teoretiska volymen kompos

Africa's economic and population growth prospects are likely to increase energy and water demands. This quantitative study shows that energy decarbonisation pathways reduce water withdrawals (WWs) and water consumption (WC) relative to the baseline scenario. However, the more aggressive decarbonisation pathway (1.5 degrees C) leads to higher overall WWs than the 2.0 degrees C scenario but lower WC levels by 2065. By 2065, investments in low-carbon energy infrastructure increase annual WWs from 1% (52 bcm) in the 2.0 degrees C to 2% (85 bcm) in the 1.5 degrees C scenarios of total renewable water resources in Africa compared to 3% (159 bcm) in the baseline scenario with lower final energy demands in the mitigation scenarios. WC decreases from 1.2 bcm in the 2.0 degrees C to 1 bcm in the 1.5 degrees C scenario, compared to 2.2 bcm in the baseline scenario by 2065, due to the lower water intensity of the low-carbon energy systems. To meet the 1.5 degrees C pathway, the energy sector requires a higher WW than the 2.0 degrees C scenario, both in total and per unit of final energy. Overall, these findings demonstrate the crucial role of integrated water-energy planning, and the need for joined-up carbon policy and water resources management for the continent to achieve climate-compatible growth., QC 20220420

District heating (DH) systems have been commonplace in Europe for over a century. These systems have undergone an evolution since their conceiving, and today we are at the precipice of the next major transition from the third-generation district heating system (3GDH) to the fourth generation (4GDH). Current 3GDH systems operate at a supply temperature in-between 80 °C - 100 °C and a return temperature of around 45 °C. Future 4GDH systems will operate at a supply temperature below 70 °C and return temperature as low as 25 °C, and therefore, will integrate waste heat available at low temperatures, and renewable heat sources.The literature review performed here shows that low temperature DH (LTDH) systems have several benefits over their conventional temperature DH (CTDH) predecessor and achieve lower operating costs for some technologies when compared to the CTDH alternative. Therefore, in this thesis, a TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) model is used to simulate the operation of a DH system. The learnings from the literature review were incorporated into the model so that certain operational differences between CTDH and LTDH systems could be compared.In this context, the aim of this project is to analyse the effects of flexibility options on the operation of a DH system, and to compare these effects between CTDH and LTDH systems. Flexibility options in DH systems are technologies and concepts that work towards balancing heat generation and demand in thermal grids and can also help balance power generation and demand in electrical grids. Examples of flexibility options are thermal energy storage (TES) tanks, and seasonal energy storages (e.g., borehole TES (BTES), caverns (CTES), and pits (PTES)). These flexibility options have already been implemented in varying amounts in today’s CTDH systems and will therefore have to provide the same service with LTDH systems in the future.As part of the REWARDHeat project (grant agreement No. 857811), the Swedish city of, Fjärrvärmesystem har varit vanliga i Europa i över hundra år. Dessa system har utvecklats sedan de utformades, och idag står vi inför nästa stora övergång från tredje generationens fjärrvärmesystem (3GDH) till fjärde generationen (4GDH). Dagens 3GDH-nät fungerar med en framledningstemperatur mellan 80 °C och 100 °C och en returtemperatur på cirka 45 °C. Framtida 4GDH-nät kommer att fungera vid en framledningstemperatur under 70 °C och en returtemperatur så låg som 25 °C, och kommer därför att integrera spillvärme som är framkomlig vid låga temperaturer och förnybara värmekällor.Litteraturstudien som gjorts i den här studien visar att fjärrvärmenät med låg temperatur har flera fördelar jämfört med deras föregångare med konventionell temperatur och att driftskostnaderna för vissa tekniska system är lägre än för alternativet med konventionell temperatur. I denna avhandling används därför en TIMES-modell (The Integrated MARKAL-EFOM System) för att simulera driften av ett fjärrvärmesystem. Lärdomarna från litteraturstudien användes i modellen för att vissa driftskillnader mellan dessa två system så att de kunde jämföras. I detta sammanhang är syftet med detta projekt att analysera effekterna av flexibilitetsalternativ på driften av ett fjärrvärmesystem och att jämföra dessa effekter mellan konventionella temperaturer och lågtemperaturssystem. Flexibilitetsalternativ i fjärrvärmenät är teknologi och koncept som arbetar för att balansera värmeproduktionen och efterfrågan i termiska nät och som också kan bidra till att balansera elproduktionen och efterfrågan i elnätet. Exempel på flexibilitetsalternativ är lagringstankar av värmeenergi och säsongsbundna energilägen (till exempel lagring av värmeenergi i borrhål, grottor och gropar). Dessa flexibilitetsalternativ har redan införts i varierande omfattning i dagens fjärrvärmenät och kommer därför att användas med lågtemperaturnät i framtiden.Som en del av REWARDHeat-projektet (bidragsavtal nr 857811) användes den svenska stad

Greywater includes domestic wastewater from sinks, showers, and laundry. Today, most of the greywater that leaves the building contains water and energy that could be re-circulated in the building. There is therefore a potential to recycle the greywater on property, which can lead reduction in water consumption at the building level. There are also gains to be made by recirculating the energy in the form of heat which is found in greywater. This thesis explores greywater recovery taking an actor perspective. When it comes to new water technologies, it is important to analyze the actors involved and their strategies. Both those who support it and those who oppose it. New technologies may produce benefits for some actors but can also be disruptive to other actors. Conflict can emerge between regulators (water laws, health and safety laws, etc) and technology developers. An actor analysis is performed for greywater recycling by a case study of the HSB Living Labs greywater project. HSB Living Lab is located in Gothenburg and has been studied as part of the project hosted at KTH titled “Ensuring sustainability and equality of water and energy systems during actor-driven disruptive innovation” (in short SEQWENS). The case study aims to map the different strategies of actors involved and affected by greywater recycling. Interviews with actors and a literature study are performed for the study. The projects shall be seen as a research experiment. The report concludes from the analysis that the price of water still is too cheap to make greywater recycling a priority for property owners. Further, the study shows that the regulation regarding warm water is not yet updated for on-property greywater technology to operate optimally., Gråvatten (BDT-vatten) är avloppsvattnet från handfat, duschar och tvättstuga. Idag lämnar gråvattnet byggnaden med avloppssystemen. Det finns en potential att återvinna gråvattnet i fastigheter, vilket skulle minska byggnadens vattenförbrukning. Varje svensk förbrukar i genomsnitt 90 liter vatten som blir till gråvatten.När det kommer till ny teknik är det alltid nödvändigt att kartlägga de inblandade aktörerna och deras strategier. Både de som stöder teknikutvecklingen och de som är emot det. Ny teknik kan vara störande och vissa delar eller aktörer i systemet kan förlora sina positioner på marknaden. Återvinning av gråvatten är kanske inte nödvändigtvis ett acceptabelt alternativ för alla inblandade aktörer. Till viss del är återvinning av gråvatten inte nödvändigtvis ett acceptabelt alternativ för alla inblandade aktörer. Vissa aktörer kan vara för återanvändning av vatten (främst byggnadsägarna) medan andra kan vara misstroende. Andra typer av konflikter kan uppstå mellan tillsynsmyndigheter (vattenlagar, hälso- och säkerhetslagar etc) och teknikutvecklare. En aktörsanalys kommer att göras för återvinning av gråvatten genom en fallstudie av HSB Living Labs gråvattenprojekt. HSB Living Lab ligger i Göteborg. Fallstudien syftar till att kartlägga de olika strategierna för aktörer som är involverade och påverkade av gråvattenåtervinningen. Intervjuer med aktörer och enlitteraturstudie genomförs för studien. Rapporten drar slutsatsen från fallstudien att priset på vatten fortfarande är för billigt för att göra återvinning av gråvatten till en prioritet för fastighetsägare. Studien visar vidare att lagstiftningen kring varmvatten ännu inte är uppdaterad för att gråvattentekniken implementering i fastigheter ska fungera optimalt.