Idag spenderas en stor del av vår tid inomhus, det ställer krav på inomhusluften.  Koldioxid och andra föroreningar, som stannar i luften vid dåligt ventilerade  lokaler, påverkar negativt och är bevisat att påverka prestationen och produktiviteten  hos människor i specifika uppgifter. Idag läggs mycket fokus på miljösmarta  lösningar och effektiviseringar, men ibland glöms inomhusklimatet bort. För att  människor ska få en behaglig upplevelse av inomhusklimatet krävs  kvalité på inomhusluften men också på den termiska komforten. Huvudsyftet med examensarbetet är att förklara hur det går att uppnå  förbättrat inomhusklimat och samtidigt minska energiförbrukningen. Genom att minska energibehovet kan företag bli mer konkurrenskraftiga och samtidigt rusta sig mot de stigande elpriserna. Det finns även en ekonomisk fördel för företag såväl som för privata bostäder. Examensarbetet består utav en fallstudie, där luftenstemperatur och fuktighet kommer at loggas och data genereras. Loggning kommer att  ske vid två tillfällen. Först i början för att få en uppfattning om varför  personalen upplever dåligt inomhusklimat och sedan efter justering av luftflödena  för att se skillnaden i förändringen av inomhusklimatet och energipåverkan.   Genom att justera systemet och sammanställa resultat har forskningsfrågan ”Kan inomhusklimatet förbättras samtidigt och samtidigt minska energiförbrukningen?”  besvarats. Litteraturstudien visar att om alternativa ventilationsprinciper  används, istället för det konventionella omblandande systemet, går det att minska  energiförbrukningen samtidigt som inomhusklimatet förbättras. Detta har gjorts  genom att golvventilation använts där tilluften tillförts lågt och undertempererad för att luften ska stiga genom de termiska krafterna. Resultatet visar att termisk komfort försämrats enligt enkätstudierna, men samtidigt visar det en förbättring av  inneklimatet i enskilda frågor. Mätresultaten indikerar även på förbättrad  ventilation och inomhusklimat. Slutligen presenterades energibesparingsåtgärder som företaget kan göra för att minska energibehovet och samtidigt förbättra den termiska komforten.

On the basis of a legislative amendment that came into force in January 2019, which states that all dams will have to achieve modern environmental conditions, all hydropower dams in  Sweden will need to be licensed. Arvika Kraft has two regulating dams Kivilamp and Rolamp  which they do not believe will achieve the modern environmental conditions. Arvika Kraft  therefore wants to have a feasibility study for an environmental impact assessment carried out  in order to be able to study possible measures for the dams. They wanted a potential  demolition of the two regulatory ponds to be studied in this preliminary study. In an environmental impact statement, several alternatives are to be studied, and in this  feasibility study, the zero alternative is to maintain the regulating dams as they are today, the  main alternative being to demolish the two damsand the third alternative that was chosen to be  studied is the introduction of turbines in the dams along with the construction of fish roads  passing them.  In the report, a literature study is carried out to deepen the knowledge in the area, a modeling of the three alternatives to be able to study how the energy production of the power dam  downstream as Kivilamp and Rolamp acts as a regulator are affected, and finally the actual  collection of information for the preliminary study of the environmental impact assessment.  The result of the study shows that the zero alternatives contribute to regulation that increases energy production of the power dam downstream but that the two ponds Kivilamp and  Rolamp are migratory obstacles to the aquatic animals. The problem with the zero alternative  also remains that there is a great risk that the dams do not meet the modern environmental  goals at present.  The result of the main alternative shows that, according to the models, energy production would be lowered in the event of a demolition of the two regulating dams. The water flow, on  the other hand, would be more natural and the two migratory obstacles would disappear for  the aquatic animals. However, the flow would continue to be dammed downstream, which  would mean that only a small section of the total flow path would be free from migratory  obstacles.  For the third option studied, the result was an increased energy production but not as high as expected because the two regulating dams had a relatively low drop height compared to the  power dam downstream and that the flow was somewhat lower for Kivilamp and Rolamp in  comparison. By way of the constructed fishing roads, on the other hand, free movement would be facilitated and this would be a positive change for the aquatic animals.  The conclusion was that the best alternative where energy production was weighed together with an improved environment for the aquatic animals was the third option. However, this can  be costly and difficult to implement in practice and in such cases the best thing would be to  demolish the regulating dams.

In a synchronous electric grid the consumption of electricity must always be met by an equal amount of generation. In the Nordic power system, this balance is first and foremost kept by the balance responsible parties in the electric markets. However, from one hour before delivery, it is the Swedish Transmission System Operator (TSO), Svenska kraftnät (Svk) together with its Nordic counterparts, who take over the responsibility. They achieve this by for example purchasing ancillary services such as Frequency Restoration Reserves (FRR) to compensate for frequency deviations. A way of explaining the frequency deviations that would have occurred without the TSO taking actions, is that they are caused by imbalances. Imbalances are the difference between measured and traded energy volumes in the bidding areas, where volumes equals HVDC-connections, consumption and different kinds of power production. In the future, these imbalances will be one of the dimensioning factors of FRR. The purpose of this thesis is to study the imbalances caused by wind power production and to create a model that can simulate future wind power imbalances. The long term goal is that the model will be part of a larger project whose purpose is predicting the future need of FRR. The model has been designed to use future market data, such as traded volumes and spot prices to make the predictions. The model has been developed using statistical methods in MATLAB together with another master student, who has studied consumption imbalances. Due to lack of deterministic correlations, the final model created was an Autoregressive-Moving-Average (ARMA) model together with a linear correlation between quarterly average traded volumes and quarterly standard deviations of the wind power imbalances. The model can recreate the historical autoregressive behaviour and the historical distribution of the imbalances to a satisfactory degree, as well as scaling up the imbalances with a correlation of 0.92. Applying future market data on the model, imbalances are expected to increase by 50\% to 180\% from today to the year 2023, depending on bidding area. However, there are uncertainties due to yearly variations in the wind power production. One conclusion is therefore that a windy year probably also will increase the required need of FRR. Before applying the model to evaluate the future need for FRR, the reliability used in the traded data for developing the model should be checked. A final validation of the total simulated imbalances, not just wind power imbalances, against historic data should also be performed. To develop the model further, a suggestion is to study possible spatial correlations of the imbalances between bidding areas.

Inom litteraturen för innovationsintermediärer har många studier utförts med syftet att kartlägga intermediärers bidrag till enskilda företag. Däremot finns det ett forskningsgap gällande hur intermediärer bidrar till det system de verkar inom. Den här uppsatsen adresserar detta gap genom att visualisera hur ett regionalt stödsystem är organiserat och förklarar hur aktiviteter inom systemet kan analyseras i relation till litteratur på intermediärer inom innovation. För att åstadkomma detta kombineras en litteraturstudie med empiriska data insamlade från det regionala stödsystemet i Östergötland. Vidare kategoriseras systemiska aktörer och projekt i ett modifierat nätverk för interna nischprocesser med syftet att kunna analysera deras individuella funktioner och kvantifiera deras kollektiva bidrag för att underlätta utvecklingen och spridningen av eko-innovationer.   Studien indikerar att stödsystemet som helhet har gjort mycket för att generera och sprida information om systemförbättringar – ett arbete som underlättas genom det gemensamma målet som stödsystemets ingående aktörer verkar för att uppfylla, samt genom den transparens som råder mellan offentligt förankrade aktörer. Vidare har ett stort genomslag av den europeiska kommissionens reformerade sammanhållningspolitik i regionen resulterat i omfattande åtaganden för att bygga nätverksplattformar utifrån regionala styrkeområden.  Erhållna resultat antyder dessutom att det studerade systemet är koordinerat kring ett centraliserat kluster av aktörer med stora ekonomiska resurser samt med en potential att på ett effektivt sätt förmedla kontakter i nätverket, vilket bedöms vara en följd av systemaktiviteternas höga beroende av strukturfondsmedel från EU som genom sina krav på medfinansiering ”förskjuter” makt åt resursstarka organisationer. I det studerade systemet karaktäriseras dessa framförallt genom sin starka koppling till offentligheten. I Östergötland är det Region Östergötland, regionens motsvarighet till landsting, som har det offentliga ansvaret för tillväxt. Detta går också i linje med organisationens centrala roll och inflytande i nätverket samt övergripande strategiska och koordinerade roll inför resterande aktörer i systemet, vilket bland annat demonstreras genom organisationens förmåga att samla och mobilisera andra aktörer i systemet. Centralt i systemet förekommer även Linköpings Universitet, vars roll i stödsystemet framförallt består i att överföra kunskap från akademin till systemet, vilket bland annat illustreras i nätverkskartorna där universitetets starka inflytande springer ur forskares och studenters frekventa inblandning i olika typer av samverkansprojekt.  Bland de decentraliserade organisationerna i nätverket återfinns i större utsträckning offentligt (via finansiering) förankrade organisationer som operativt tillhandahåller företags- och innovationsstöd, och därmed fyller en viktig roll som ”förlängda armar” ut i näringslivet, samt som ingångsportar till systemet för entreprenörerna som söker stöd. Dessa decentraliserade organisationer arbetar även ofta med nischade fokusområden och erbjudanden, där till exempel Cleantech Östergötland arbetar för att främja samverkan mellan miljöteknikbolag från näringslivet med offentligheten och akademin, samtidigt som organisationen politiskt representerar miljöteknikbolag för uppströms påverkansarbete.  I vetenskaplig litteratur rörande intermediärers roll för att främja nischer presenteras policy- och regimförnyelse vara ett av de viktigaste åtagandena som systemiska intermediärer åtar sig. I uppsatsen redogörs det för hur Region Östergötland och Länsstyrelsen Östergötland är de organisationer i det studerade systemet som arbetar med de tydligaste kanalerna för uppströms påverkansarbete och att utmana existerande samhällsstrukturer, vilket bland annat verkställs genom organisationernas åtagande att artikulera behov för det regionala näringslivet. Som offentliga organisationer präglade av teknologisk och politisk neutralitet finns det däremot en utmaning för dessa organisationer att kunna främja eko-innovation som nisch, vilket för stödsystemet i allmänhet, och Region Östergötland i synnerhet, bör innebära ökade incitament att belysa, vårda och främja de organisationer i systemet som fokuserar på att främja eko-innovation.

Idag står världen inför stora utmaningar när det kommer till tackla problematiken kring utökade miljöproblem och konsekvenserna som dessa medför. Det mest kritiska problemet på global skala har identifierats som utsläpp av växthusgaser som bidrar till en förstärkt växthuseffekt genom förhöjda medeltemperaturer på jorden. Stor del av utsläpp av växthusgaser är idag kopplat till fossilbaserad elproduktion. Inom EU produceras idag nästan hälften av all el genom förbränning av fossila bränslen så som naturgas och kol. Det är därför av stor vikt denna typ av produktion fasas ut, men också att elanvändningen hos konsumenter minskas. Med bakgrund av förstärkta klimathot och ökad konkurrens så pågår en ständig utveckling inom marknaden för hushållsapparater mot att tillverka mer energieffektiva lösningar. Inom området för utveckling av diskmaskiner på ASKO Appliances AB utreds möjligheterna kring att minska elförbrukningen i sina maskiner. En föreslagen lösning till detta är att komplettera maskinerna med en värmepump för uppvärmning av diskvattnet istället för enbart ett konventionellt elelement. Studier har visat att denna metod för vattenuppvärmning kan minska elförbrukningen upp till 24 %. Lösningen innebär att en kondensor formad som en spole placeras i maskinens bottenbrunn för att avge värme till det förbipasserande diskvattnet. I detta arbete läggs fokus på kondensor-enheten i värmepumpsystemet och dess geometri, med syftet att utvärdera möjligheterna kring förbättrad värmeöverföring till vattnet genom att simulera olika geometrier på kondensorn. I arbetet används programvaran COMSOL Multiphysics för att skapa en 3D-modell över problemet och simulera olika geometrier och förutsättningar. Modellen valideras genom jämförelse med experimentellt framtagna data. Genom flödessimuleringar undersöks komponentens effektavgivning vid förändringar av kondensorns diameter, rördiameter samt ökat avstånd mellan varven (pitch) och antal varv i spolen. Resultat presenterade i denna studie visar att det går att förbättra kondensorns effekt med jämfört med grundutförandet om rördiametern ökas. Ett alternativ innebär att antalet varv på kondensorn behålls enligt grundutförandet och att diametern ökas med 3 mm vilket genererar en effektökning motsvarande 22 %. Ett andra alternativ är att ta bort ett varv på kondensorn och öka diametern med 4,5 mm vilket resulterar i 24 % effektökning. Undersökningen om att öka avstånden mellan varven visar att kondensorns effekt avtar när avstånden blir större. Genom analyser av flödesdistributionen runt om kondensorn har det konstaterats att denna effekt uppstår på grund av utloppets karaktär som ger upphov till stora områden med låga hastigheter i brunnen. Diskussion har förts kring hur detta kan förebyggas och det finns god potential till vidarestudier inom frågan. / Today, the world is faced with major challenges when dealing with environmental problems and their consequences. The most critical issue on a global scale has been identified as greenhouse gas (GHG) emissions that contribute to the enhanced greenhouse effect through elevated average temperatures around the globe. A large part of GHG emissions is linked to fossil-based electricity production. Within the EU, almost half of all electricity is produced by combustion of fossil fuels such as natural gas and coal. It is therefore of great importance that this type of production is phased out, but also that the consumption of electricity by consumers is reduced. In the domestic appliances industry, continuous development towards more energy-efficient solutions has been happening in response to climate change threats and stiff competition in the global marketplace. In the field of dishwasher development, ASKO Appliances AB investigates the possibilities of reducing electricity consumption by their machines. A suggested solution is to supplement the machines with a heat pump for heating the wash water instead of only a conventional electrical element. Studies have shown that this method of water heating can reduce electricity consumption by up to 24%. The solution means that a coil-shaped condenser is placed in the bottom-well of the machine to deliver heat to the bypassed water. In this work, focus is placed on the condenser unit in the heat pump system and its geometry, with the purpose of evaluating the possibilities for improved heat transfer to the water by simulating different geometries on the condenser. In this work, the COMSOL Multiphysics software is used to create a 3D model over the system and simulate different geometries and conditions. The model is validated by comparison with experimental data. Flow simulations evaluates the emitted power of the component when changing the diameter of the condenser, pipe diameter, and increased distance between the turns (pitch) and number of turns in the coil. Results presented in this study show that it is possible to improve the condenser-performance in comparison to the original design, if the pipe diameter is increased. One alternative means that the number of turns on the condenser is maintained according to the original design and the diameter is increased by 3 mm, which generates a 22 % increase of heat transfer rate. A second option is to remove one turn on the condenser and increase the diameter by 4.5 mm, resulting in a 24% increased heat transfer rate. The analysis of increasing the distance between the turns shows that the condenser’s heat transfer decreases as the distances increase. By analyzing the flow distribution around the condenser, it has been found that this effect occurs due to the nature of the outlet, which causes large areas with low velocities around the condenser. Discussion has been made on how this can be prevented and there is good potential to conduct further studies in the matter.

One initiative to reduce greenhouse gas (GHG) emissions involves developing standards for GHG inventories. Companies and cities (regions) can use GHG inventories to compile and report their GHG emissions. Standards for corporate and city GHG inventories often claim that GHG inventories can be used for identifying emissions opportunities, building reduction strategies and setting, measuring and reporting emissions targets. Attributional emissions factors are generally used in corporate and city GHG inventories. For purchased electricity, heat and steam, this means using average emission factors for regional or national production of each energy carrier. Also contractual emissions factors can be used. Changes in emissions from affected production elsewhere are not included. For purchased electricity and district heating (DH), a GHG inventory can be improved by lowered purchases or by purchasing a different energy carrier. Furthermore, combined heat and power (CHP) technology can help reduce global GHG emissions in the supply and conversion of energy, as CHP production is more efficient than conventional separate production of electricity and heat. In CHP production, excess heat from electricity production is utilised for heating buildings, hot water, industry processes etc., either directly or through DH systems. This thesis analyses how emissions reduction measures based on corporate or city GHG inventories, carried out using GHG Protocol standards, affect global CO2 emissions when electricity or CHP-based DH is affected. The incentive of a GHG inventory to a company purchasing electricity and DH, and to a city regarding purchases and production of electricity and DH in its region, is analysed. This is done for GHG inventories conducted in a nation where electricity produced within the nation is regarded as CO2-lean (Sweden) and in a nation where it is more CO2-rich (Germany). The indirect incentive to the DH company to change its production, in order to improve the GHG inventory of its customers and of the city where the DH system is located, is also analysed. Consequential analyses are used to assess how global CO2 emissions are affected by changes in purchases or production of electricity and DH that are incentivised by the GHG inventories studied. These consequential analyses include changes in emissions from affected electricity production elsewhere. The results show that the strength of incentive to reduce purchase of electricity or CHP-based DH by a company or in a city can differ between GHG inventories and consequential analysis. This is most clear when electricity produced within the nation is regarded as CO2-lean (Sweden) while affected electricity production elsewhere is CO2-rich. For replacing purchases of CHP-based DH with electricity, or vice versa, the incentive in a GHG inventory can be the reverse of that in a consequential analysis. Moreover, the incentive to lower the use of electricity is lost when contractual emissions factors with zero emissions, such as renewable electricity guarantees of origin (RE-GOs), are used. In addition, purchase of electricity RE-GOs, which have a large surplus and no requirement of additionality, is less likely to cause a corresponding increase in production of renewable electricity. Furthermore, when the highest emission reduction per Euro invested is sought (e.g. when investment resources are limited), the investment ranking of a heat-only boiler and a CHP plant can differ depending on whether the focus is on improving a city GHG inventory or lowering global CO2 emissions. Moreover, if the DH company improves (reduces) the average emissions factor for DH, it improves the GHG inventory of its customers and of the city where they are located. In a DH system based on bio-fuelled CHP production, the average emissions factor for DH improves when CHP electricity production is lowered to the extent that production of heat at the oil-fuelled heat-only boiler (used for peak heat production) is minimised. However, according to consequential analysis, this would lead to an increase in global CO2 emissions. Based on the results of this thesis, it is concluded that measures which include changes in purchases or production of electricity or CHP-based DH can increase global CO2 emissions when based on how corporate or city GHG inventories in general value CO2 emissions of electricity and DH. It is therefore unfortunate that GHG Protocol standards for corporate and city GHG inventories advocate basing emissions reduction decisions on GHG inventories. There is nonetheless an obvious risk of reported and communicated GHG inventories being used as a basis for emissions reductions decisions. If the aim is actual reduction of global CO2 emissions, average or purchased emissions factors should not be used for purchased electricity and CHP-based DH when assessing, reporting or communicating the impact of companies and cities (regions) on CO2 emissions. Instead, a consequential approach should be used for climate evaluation of purchased electricity and DH. / Ett av många initiativ för att minska utsläpp av klimatpåverkande gaser är framtagandet av regelverk för klimatredovisningar. Klimatredovisningarna kan användas av företag och städer (regioner) för att sammanställa och rapportera om företagets eller stadens utsläpp av klimatpåverkande gaser. I regelverken för framtagande av klimatredovisningarna betonas ofta att klimatredovisningen kan användas för att identifiera var utsläppsminskningar kan göras, att utveckla strategier för att minska klimatpåverkande utsläpp samt för att sätta, mäta och följa upp mål för klimatpåverkande utsläpp. En klimatredovisning innehåller vanligtvis bokföringsvärden, vilket innebär att lokala genomsnittliga utsläppsfaktorer används för köpt el och värme. Även köpta utsläppsfaktorer kan användas. Klimatredovisningen inkluderar inte ändringar i utsläpp från produktion som påverkas någon annanstans. En klimatredovisning kan förbättras t ex genom att mindre energi köps eller genom byte av energibärare. För el- och värmeförsörjning kan kraftvärmeteknik bidra till minskade globala utsläpp av koldioxid (CO2), eftersom kraftvärmeproduktion är mer effektivt än separat produktion av el och värme. Vid kraftvärmeproduktion tas överskottsvärmen från elproduktionen tillvara för att värma byggnader, varmvatten, industriprocesser mm, antingen direkt eller via fjärrvärmesystem. I denna avhandling analyseras hur globala utsläpp av CO2 påverkas av åtgärder som påverkar förbrukning eller produktion av el och fjärrvärme, när beslut om sådana åtgärder baseras på ett företags eller en stads klimatredovisning, gjorda enligt Greenhouse Gas Protocols regelverk. Incitamenten i ett el- och fjärrvärmeköpande företags klimatredovisning och i en stads klimatredovisning analyseras. Detta görs för klimatredovisningar utförda i ett land där elproduktionen inom landet är CO2-mager (Sverige) och ett land med mer CO2-rik elproduktion (Tyskland). Dessutom analyseras de indirekta incitament som dessa klimatredovisningar ger till det lokala fjärrvärmeföretaget att ändra sin produktion för att förbättra sina kunders klimatredovisningar och klimatredovisningen för staden där fjärrvärmeverksamheten finns. Konsekvensanalyser görs för att beräkna hur olika åtgärder som stödjs av klimatredovisningarna påverkar globala CO2-utsläpp. I konsekvensanalyserna inkluderas också förändringar i utsläpp från påverkad elproduktion, även om den förändringen sker någon annan stans. Resultaten visar att styrkan i incitamentet att minska ett företags eller en stads inköp av el eller fjärrvärme kan skilja sig mellan en klimatredovisning och en konsekvensanalys. Detta är särskilt tydligt när klimatredovisningen görs i ett land där elproduktionen inom landet är CO2-mager (Sverige) medan den påverkade elproduktionen är CO2-rik. När det gäller utbyte av fjärrvärme mot el eller tvärtom kan en klimatredovisning ge motsatta incitament jämfört med den ledningen en konsekvensanalys ger. När köpta emissionsfaktorer med nollutsläpp för el används, t ex förnybara ursprungsgarantier, försvinner incitamentet att minska elanvändningen. Det är dessutom mindre sannolikt att ett köp av förnybara ursprungsgarantier för el medför motsvarande ökning av produktion av förnybar el, då överskottet av förnybara ursprungsgarantier för el är stort och additionalitetskrav saknas. När investeringsresurser är begränsade kan det vara av intresse att utvärdera vilken investering som ger mest reduktion av klimatpåverkande gaser per investering. Avhandlingens resultat visar att investering i hetvattenproduktion och kraftvärmeproduktion då kan komma att sinsemellan rangordnas olika, beroende på om målet är att förbättra stadens klimatbokslut eller om målet är att minska globala utsläpp av CO2. Om fjärrvärmeföretaget förbättrar (minskar) genomsnittlig emissionsfaktor för sin fjärrvärme, förbättras klimatbokslutet för deras kunder och för staden där fjärrvärmesystemet är beläget. Resultaten visar också att i ett fjärrvärmesystem, som baseras på ett bioeldat kraftvärmeverk och där olja används för efterfrågetoppar när det är som allra kallast, förbättras fjärrvärmens emissionsfaktor när elproduktionen i kraftvärmeverket minskas. Dock visar konsekvensanalysen att ett sådant agerande kan medföra ökade globala utsläpp av CO2. Baserat på resultaten dras slutsatsen att beslut om åtgärder, som påverkar köp eller produktion av el eller kraftvärmebaserad fjärrvärme, kan orsaka ökning av globala CO2-utsläpp om de baseras på de incitament ett klimatbokslut ger. Det är därför olyckligt att GHG Protocols regelverk för företags och städers klimatbokslut rekommenderar att klimatboksluten används för beslut som avser att minska utsläpp av CO2. Även om de inte rekommenderade detta, finns ändå en uppenbar risk att rapporterade och kommunicerade klimatbokslut används som bas för beslut om åtgärder som syftar till minskade utsläpp av CO2. Om syftet är minskade globala CO2-utsläpp bör genomsnittliga och köpta emissionsfaktorer inte användas för klimatvärdering av köpt el och kraftvärmebaserad fjärrvärme när ett företags eller en stads (regions) klimatpåverkan beräknas, rapporteras eller kommuniceras. För klimatvärdering av köpt el och fjärrvärme bör i stället en konsekvensbaserad metod användas.

An ‘energy hub’ is composed of an interaction of energy loads and energy sources that will include different technologies for power generation, energy storage, and energy conversion. These technologies could include transformers, wind turbines, electrolyzers, solar panels, and fuel cells. Hydrogen is an ideal energy vector for use in energy hubs where energy can be produced from multiple energy resources like nuclear and renewable energy sources. It is easily stored and distributed, and it can be used for multiple end-uses such as electrical load levelling or in transportation applications. Nuclear power provides a greenhouse gas free, reliable and stable supply of electricity to an energy hub in an efficient and economic manner and as a result is the preferred base load source of power. In this work a model of a clean energy hub comprising of a nuclear plant, wind turbines, solar panels, and biomass reactors was developed using Matlab/Simulink. The model was used to develop a conceptual design of an energy hub with Nanticoke, Ontario, serving as the case study region. The hub was designed to replace existing coal-based power generating facilities and meet electricity demands, as well as current and future hydrogen demands for local industry and transportation as projected in 2030. Conceptual equipment sizing and costing for solar panels, nuclear plants, wind turbines, biomass reactors, fuel cells, and electrolyzers are considered. The cost for hydrogen storage was considered while phasing in revenue generated, and environmental pollution avoided by using clean electricity and hydrogen powered vehicles. It was observed that nuclear reactors, followed by biomass reactors, followed by off-shore wind turbines, followed by on-shore wind turbines, and finally followed by solar panels represent the sequence of technology adoption in order to maximize environmental and economic benefits, as this represents the cost and energy effectiveness hierarchy for electricity generation as observed while analyzing hub costs for meeting electricity demand. It can also be concluded that the hub for electricity generation is most economical if the nuclear reactor capacity installed is very close to the average yearly electricity demand required by the grid, and the nuclear reactor is operated at full capacity throughout the year while augmented with other renewable technologies. During periods of excess power hydrogen is produced and stored onsite, and hydrogen fuel cells are subsequently used to meet peak electricity demand. Underground hydrogen storage is the most economical option for all energy hubs analyzed. In some scenarios a small amount of coal generation capacity was maintained to assist with peak power demand through a very limited time of the year. The analysis concluded that at this time fuel cells are a more costly option for generating electricity even after considering emissions revenue with the cogeneration of hydrogen for industry and transportation, as well as for electricity. It is more economical to convert excess power into hydrogen using electrolyzers and sell it to industrial sectors and transportation sectors in the early years of an energy hub. A number of scenarios were analyzed that comprise of different combinations of technology in various hub designs. In an ‘electricity cost effective’ scenario the hub was found to meet the electrical demand at a cost of 10.23 cents per KWh, while reducing CO2 emissions by 11.6 million tonnes per year. In a ‘hydrogen economy’ scenario 67 million kilograms of hydrogen were sold to the hydrogen economy per year at $4.82 per kg, while the electrical demand of the hub was met a cost of 11.09 cents per KWh, while reducing CO2 emissions by 13.5 million tonnes per year. In an ‘emission reduction’ scenario 14.9 million tonnes of CO2 emissions where reduced, 197 million kg of hydrogen was sold to the hydrogen economy per year at $4.82 per kg, while the electrical demand of the hub was met a cost of 15.64 cents per KWh. Most of the hub design configuration and operational scenarios considered in the analysis become economically viable if electricity prices are approximately $65 per MWh, if gasoline prices average approximately $1.50 per litre over the next 20 years, and if the price of carbon credits or CO2 per tonne goes up to around $ 35 – 40 per tonne. Therefore, these parameters must be closely monitored to determine energy hub profitability.

An ‘energy hub’ is composed of an interaction of energy loads and energy sources that will include different technologies for power generation, energy storage, and energy conversion. These technologies could include transformers, wind turbines, electrolyzers, solar panels, and fuel cells. Hydrogen is an ideal energy vector for use in energy hubs where energy can be produced from multiple energy resources like nuclear and renewable energy sources. It is easily stored and distributed, and it can be used for multiple end-uses such as electrical load levelling or in transportation applications. Nuclear power provides a greenhouse gas free, reliable and stable supply of electricity to an energy hub in an efficient and economic manner and as a result is the preferred base load source of power. In this work a model of a clean energy hub comprising of a nuclear plant, wind turbines, solar panels, and biomass reactors was developed using Matlab/Simulink. The model was used to develop a conceptual design of an energy hub with Nanticoke, Ontario, serving as the case study region. The hub was designed to replace existing coal-based power generating facilities and meet electricity demands, as well as current and future hydrogen demands for local industry and transportation as projected in 2030. Conceptual equipment sizing and costing for solar panels, nuclear plants, wind turbines, biomass reactors, fuel cells, and electrolyzers are considered. The cost for hydrogen storage was considered while phasing in revenue generated, and environmental pollution avoided by using clean electricity and hydrogen powered vehicles. It was observed that nuclear reactors, followed by biomass reactors, followed by off-shore wind turbines, followed by on-shore wind turbines, and finally followed by solar panels represent the sequence of technology adoption in order to maximize environmental and economic benefits, as this represents the cost and energy effectiveness hierarchy for electricity generation as observed while analyzing hub costs for meeting electricity demand. It can also be concluded that the hub for electricity generation is most economical if the nuclear reactor capacity installed is very close to the average yearly electricity demand required by the grid, and the nuclear reactor is operated at full capacity throughout the year while augmented with other renewable technologies. During periods of excess power hydrogen is produced and stored onsite, and hydrogen fuel cells are subsequently used to meet peak electricity demand. Underground hydrogen storage is the most economical option for all energy hubs analyzed. In some scenarios a small amount of coal generation capacity was maintained to assist with peak power demand through a very limited time of the year. The analysis concluded that at this time fuel cells are a more costly option for generating electricity even after considering emissions revenue with the cogeneration of hydrogen for industry and transportation, as well as for electricity. It is more economical to convert excess power into hydrogen using electrolyzers and sell it to industrial sectors and transportation sectors in the early years of an energy hub. A number of scenarios were analyzed that comprise of different combinations of technology in various hub designs. In an ‘electricity cost effective’ scenario the hub was found to meet the electrical demand at a cost of 10.23 cents per KWh, while reducing CO2 emissions by 11.6 million tonnes per year. In a ‘hydrogen economy’ scenario 67 million kilograms of hydrogen were sold to the hydrogen economy per year at $4.82 per kg, while the electrical demand of the hub was met a cost of 11.09 cents per KWh, while reducing CO2 emissions by 13.5 million tonnes per year. In an ‘emission reduction’ scenario 14.9 million tonnes of CO2 emissions where reduced, 197 million kg of hydrogen was sold to the hydrogen economy per year at $4.82 per kg, while the electrical demand of the hub was met a cost of 15.64 cents per KWh. Most of the hub design configuration and operational scenarios considered in the analysis become economically viable if electricity prices are approximately $65 per MWh, if gasoline prices average approximately $1.50 per litre over the next 20 years, and if the price of carbon credits or CO2 per tonne goes up to around $ 35 – 40 per tonne. Therefore, these parameters must be closely monitored to determine energy hub profitability.

En stor del av samhällets miljöpåverkan har ursprung hos bostaden, p.g.a. ineffektiva byggnader/energisystem och de boendes attityd mot energianvändningen. PEF är en förkortning för primärenergifaktor, vilket berättar hur mycket primära energiresurser som används för en källa. Examensarbetet undersökte uppvärmningssystem kombinerat med värmelagringssystem till en villa, med fokusering att finna den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning samt uppfylla komforttemperatur och varmvattenbehov. Syftet med arbetet var att utöka kunskapen om bostäders uppvärmning integrerad med värmelagring, för att kunna minska användningen av primärenergi till framtida byggnader. Målet med arbetet var att besvara två frågeställningar:   Frågeställning 1: Vilken systemlösning ger den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning och samtidigt uppfyller värmebehovet? Frågeställning 2: Hur mycket reducering av miljöpåverkan ger det optimerade systemet jämfört med en vanlig villas uppvärmningssystem?  De studerande uppvärmningssystemen var solfångare och värmepump. Värmelagringssystemen var fasomvandlingsmaterial, ackumulatortank och borrhålslagring. En vanlig villas uppvärmningssystem bestämdes till en luftvärmepump, en mindre ackumulatortank och ett kompletterande el-element.   Arbetet genomfördes i en litteraturstudie där information hämtades via akademiska böcker, vetenskapliga rapporter, myndigheter och lämpliga webbplatser. För att besvara frågeställningarna byggdes en teoretisk beräkningsmodell i Simulink.  Resultatet av undersökningen redovisade att systemkombinationen solfångare, ackumulatortank (med el-patron) och fasomvandlingsmaterial gav den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning. Med en beslutsamhet att systemlösningen kan tillämpas på alla geografiska platser där uppvärmningsbehov förekommer och solinstrålningen är minst lika hög som Mellansverige, övrig geografi bör också tillämpa ackumulatortank och fasomvandlingsmaterial, men ersätta solfångaren. / A large part of society's environmental impact originates from the housing, due to inefficient buildings/energy systems and the attitude of the residents energy use. PEF is an abbreviation for primary energy factor, which tells you how much primary energy resources are used for a source. This degree project investigated heating systems combined with heat storage system for a villa, focusing on finding the highest efficiency of primary energy and simultaneously fulfill comfort temperature and hot water needs. The purpose of the work was to expand the knowledge of heating systems integrated with heat storage, in order to reduce the use of primary energy for future buildings. The aim of the work was to answer two questions: Question 1: Which system solution gives the highest efficiency of primary energy use and simultaneously satisfy the heating needs? Question 2: How much reduction of environmental impact provides the optimized system compared to a standard villa heating system?  The investigative heating systems were solar collectors and heat pumps. The heat storage systems were phase change materials, storage tank and borehole storage. A common villa heating system was determined as an air heat pump, a smaller storage tank and a supplementary electrical element.  The work was conducted in a literature study where information was obtained through academic books, scientific reports, authorities and appropriate websites. To answer the questions a theoretical calculation model was built in Simulink.  The result showed that the system combination solar collector, storage tank (with electric cartridge) and phase change materials gave the highest efficiency of primary energy use. With determination the system solution can be applied to all geographic locations where heating needs are present and solar radiation is at least as high as Central Sweden, other geography should also apply storage tank and phase change materials, but replace the solar collector.

Energy simulation in building sector was an important issue which can eliminate energy use and improve energy efficiency. The building, which is located at Ringvägen 18 in Ljusdal community in Sweden, was chosen to be the main mission of this research and it was one of eleven objects which were involved in EKG project. First step was to create the model and simulate it to reach heating value of 117 MWh which was reached by EKG project. After getting validation value, many renovations were implemented and the heating value was reduced by 58.7% and the heating demand by 55.2%. Improving of energy use through prefabrication gave reduction of heating value of 70.4% and heating demand of 65.8% The LCC part was important issue because it gave clear vision and judgment about the economic and investment issue. The acceptability of the investment decision was decided by 198 answers which were responsible to judge if the investments were good or not. There were 22 types of different renovation and every type included 9 cases which depended on interesting rate and energy price factors. The result was 198 answers which were divided to 100 answers as “YES” for good investment and 98 answers as “NO” for good investment.