Electricity generation through solar photovoltaic (PV) technology has been one of the leading renewable energy generation options in the global arena and in many countries that are working to address increasing energy demand and high fuel import dependencies. Due to the feed in tariff (FIT) amendment in 2011 and decreasing costs in global PV sector, the interest in this emerging market is quickly increasing in Turkey. The aim of this thesis is to explore the prospects for development of the solar PV market in Turkey, considering residential, commercial and utility scale PV systems with rooftop or ground mounted installations. The economic situation, the energy profile, regulatory framework for solar energy and the market conditions in the country were researched. The ultimate purpose was to assess the overall conditions to attract investors, and estimate the development of the solar PV market growth in Turkey particularly in the next few years. High irradiation levels, limited domestic energy resources and high interest in license applications suggest a big potential for solar PV electricity in Turkey. However, the regulatory framework is not yet suitable for a fast growth of this emerging solar PV market in the country due to lack of political support and experience in related government functions. Despite the high interest and demand for commercial systems, the solar PV market in Turkey is expected to grow linearly as a start. This contrast with precedents in leading European markets, which experienced exponential growth at the beginning. This study shows that there is a need for performance improvement within the regulative authorities, time for stakeholders to experience the market and more comprehensive and stable legislation. However, in the long term, solar PV technology is expected to gain high competitive advantage due to improving financial conditions in the country, increase in electricity prices (e.g. grid parity has already been reached for residential systems), and cost reductions for PV components around the world.

The aim of the master’s thesis is to assess potential for implementing ICT tools to support smarter regional management of secondary construction materials. It is estimated that about 4.8-15.4 million tons of secondary construction material is generated in Stockholm every year. However the management of the material is not optimal. The methods chosen to complete the aim were based on systems analysis tools for an overview of the environmental effects from the system and a method focusing on interviews of salient stakeholders. Two new management scenarios were proposed and studied. Both scenarios included an ICT tool, where buyers and sellers can exchange secondary material via a website, call center or application. One scenario also included a medium term storage solution to store material before being allocated. The results from the systems’ analysis were mostly positive, showing a significant potential reduction in GHG emissions. Also a high potential economic profit was estimated. Most stakeholders responded positively to the proposed scenarios. However, the stakeholders also pointed out some challenges with the system. Such as the unwillingness of companies to corporate together and that planning is very sensitive to changes. Due to the major potential gain, it is recommended to continue the development of such a project with a key client as owner and large contractors as strategic business partners.

Utifrån Tranarpsbron och den massolycka som inträffade på bron den 15 januari 2013, studeras och analyseras möjligheter till ekonomisk lönsamhet och förebyggande av framtida halkolyckor genom att använda geoenergi för uppvärmning. Faktorer som påverkar energibehovet för uppvärmning av broar studeras också, samt vilka broar i Sverige som kan vara lämpliga för en installation av ett geoenergisystem. De metoder som har använts i detta arbete är: intervjuer, litteraturstudier, samt program för modellering (CoupModel) och design (EED 3). De faktorer som påverkar uppvärmningsbehovet för en bro med syfte att hålla dess yttemperatur över 0°C är, bland andra, omgivande vindar, daggpunkt, yt- och lufttemperatur samt brons energibalans och termiska egenskaper. Genom att ta hänsyn till dessa faktorer vid dimensionering av ett geoenergisystem kan antalet tillfällen då yttemperaturen understiger fryspunkten minimeras. Kostnaden för ett geoenergisystem på Tranarpsbron beräknas till omkring 51 miljoner kronor, utan moms. Endast borrhålslagret kostar omkring 37 miljoner kronor. Om jordmäktigheten i borrhålslagret varit mindre och berggrunden kristallin hade kostnaden sannolikt varit avsevärt lägre. Kostnaden för systemet borde dock kunna reduceras genom att mer energi lagras från den intilliggande Rönneån, färre borrhål skulle då behövas. Ett geoenergisystem för Tranarpsbron är förmodligen ändå inte ekonomiskt försvarbart, dels på grund av den höga investeringskostnaden och dels på grund av att endast en liten kostnadsbesparing görs för utebliven aktiv vägsaltning på bron. Dessutom tillkommer extra kostnader vid brounderhåll. Sannolikheten att investeringskostnaden för systemet ska kunna återbetalas som följd av färre trafikolyckor är också låg eftersom Tranarpsolyckan är den enda vinterrelaterade trafikolyckan som har inträffat på bron. Lämpligare är att anlägga ett geoenergisystem under nybyggnation eller renovering av broar, eftersom kantbalkar och räcken då inte riskerar att bytas ut efterhand, och på befintliga broar där det finns ett stort problem med halt väglag. Detta förutsätter att geologin i området är lämplig och att det inte är alltför tätbebyggt. Olyckan på Tranarpsbron hade förmodligen kunnat undvikas om bron varit uppvärmd med geoenergi vid olyckstidpunkten, eftersom olycksorsaken var plötslig blixthalka och oaktsam körning. Å andra sidan är det inte säkert att ett geoenergisystem alltid kan förhindra att yttemperaturen på en bro understiger noll grader. Antalet trafikolyckor och trafikköer samt de kostnader som de orsakar kan minskas om traditionell halkbekämpning ersätts med uppvärmning av geoenergi. Förmodligen kan ytterligare kostnadsbesparingar uppnås genom en minimering av den miljöpåverkan som traditionell halkbekämpning annars medför. / Based on Tranarpsbron and the mass accident that occurred on the bridge January 15, 2013, the potential for economic viability and the prevention of future winter related traffic accidents by using geothermal energy for heating is studied and analyzed. Factors affecting the energy needed for heating and which bridges in Sweden that may be suitable for an installation of a geothermal energy system are also being studied. The methods used in this work are: literature studies, interviews, and software for modeling (CoupModel) and design (EED 3). Factors affecting the need for heating a bridge with the aim of keeping the surface temperature above 0°C are, among others, its energy balance, thermal characteristics of the bridge, ambient winds, dew point, surface temperature, and air temperature. By taking these factors into account when designing a geothermal energy system, the number of occurences when the surface temperature falls below the freezing point are minimized. The cost of a geothermal energy system on Tranarpsbron is estimated to be around 51 MSEK, excluding VAT. The costs related to the boreholes are approximately 37 MSEK, excluding VAT. If the soil depth for the boreholes had been less and the bedrock crystalline, the cost would probably have been considerably lower. The cost of the system might however be reduced by storing more energy from the Rönne river, less boreholes would then be needed. A geothermal energy system on Tranarpsbron will probably not be economically viable considering the high investment cost and the very small saving of costs related to the reduced need for the deicing of the bridge. In addition, costs for bridge maintenance are increased. The probability for a return of investment for the geothermal energy system as a consequence of avoided traffic accidents is also low considering that only one winter related traffic accident has occurred on the bridge so far. It is more appropriate to install geothermal energy systems during the construction or renovation of bridges, thus avoiding the need for replacement of edge beams and railings, or on existing bridges with problematic winter road conditions. This assumes that the geology of the area is appropriate and that the area is not too urbanized. The accident on Tranarpsbron had probably been avoided if the bridge had been heated with geothermal energy at the time of the accident, given that the cause of the accident was sudden black ice and negligent driving. However, a geothermal energy system is not likely to always prevent surface temperatures below zero. The number of traffic accidents, traffic jams, and related costs can be reduced as a consequence of traditional deicing being replaced with heating by a geothermal energy system. Substantial additional cost savings can probably be made as a consequence of minimized environmental impact of traditional deicing.

The energy system is today facing a major double issue: the shrinking of easily accessible and cheap fossil resources on the upstream side, and climate change on the downstream side. Energy policies must integrate this double physical constraint, as well as other physical limits, and have a long time and a global horizon, in order to anticipate and avoid a future energy and climate crisis that could be dramatic to society. However, politics tend to focus on other aspects (satisfying immediate social desires for instance).This report hence discusses options available to allow for a better consideration of physical constraints in energy policies design. As they strongly rely on energy scenarios, it appears that energy policy makers need a more transparent and didactic frame for scenario design and analysis. That is why The Shift Project has been developing an original, transparent and pedagogical energy scenario modeling tool, Rogeaulito, which is intended to highlight physical constraints. By developing narratives (quantified stories) and organizing and animating workshops with policy makers, using Rogeaulito, it is possible to convey messages and knowledge about the energy system and issues, and improve the policy making process. Nevertheless, policy makers remain subject to socio-political influences and to self-interest concerns, which can prevent them from making socially optimal choices on the long term. Therefore, the civil society as a whole must be included in a continuous and coherent debate to improve the common understanding of energy issues, of the (physical, cultural and psychological) obstacles to solving them and of concrete consequences of the possible choices. It will then be possible to give a democratic, legitimate and collaborative orientation to long term energy policies. At the end, it appears that a comprehensive and multidisciplinary approach, involving physics, environmental science, economics, technology, sociology, political science and psychology is required to finally produce energy policies appropriate in order to face the issues mentioned above.

Large scale Lithium-ion battery energy storage systems (BESS) for stationary power grid application is a developing field among energy storage technologies. Predictions indicate an increased use of the technology which offers a solution to the challenges that the increasing share of intermittent energy sources causes on the power grid. The non-plannability of intermittent power production requires solutions to maintain a stable and reliable power grid. Further commercialization of BESSes is also seen as use increases for electric vehicles and other mobile use. A distribution grid owner, referred to as the Company, has a power subscription for power that is fed from the regional grid, where additional power peak fees are added when exceeding the subscription limit. This study investigates whether a Lithium-ion BESS can be financially beneficial for the Company by examining two power grid services. The first one is power peak shaving, and the second one is energy arbitrage. Energy arbitrage signifies that the BESS is charged during low electricity prices and discharged during high prices, thus generating profit. This is accomplished by simulating a Lithium-ion BESS in MATLAB (2019) where the studied services are combined. The results show that a Lithium-ion BESS can be used for the purpose of peak shaving and energy arbitrage, although an investment is not profitable for the Company with the current market situation. The sensitivity analysis does however indicate profitability if the current power peak fees and spot prices remain unchanged while the BESS investment cost is reduced by 50%. This decrease in BESS cost is predicted possible within the next decade as BESS demand is expected to increase. The study implies that the main factor effecting the solution to be profitable is the high investment cost.

This thesis examines the possibility to certify a building according to the new certification NollCO2 from Sweden Green Building Council by conducting a case study. The idea behind the certification is to balance the climate impact of a building using climate actions to attain a net zero balance. The focus of this thesis is to examine material choices that can reduce the climate impact and illustrate how solar power production can compensate the climate impact in order to reach net zero. The thesis employs a case study to investigate the different approaches to reach net zero. By replacing the reference building’s frame of concrete with cross-laminated timber (CLT) or more sustainable concrete the climate impact from the product stage can be reduced by 20 %. More climate friendly reinforcement and recycled bricks as facade reduce the climate impact further. The distribution of climate impact on different product groups shows that concrete, reinforcement and CLT account for most of the climate impact. Measures aimed at these product groups, thus, have the greatest impact on the result. Simulations of different solar power system designs show that the roof area covered by solar cells, that depends on roof type and shading effects, is an important measure in order to maximize the solar power production. The optimal design for maximized solar production was a saddle roof in a west-east direction with a slope of 10°. However, the roof surface of the reference building is not large enough to compensate for the building’s climate impact. To reach net zero, a 4–6 larger roof area/solar cell installation is required. Interviews with representatives from six different property owners were also carried out to provide a broader perspective. The interviewees mentioned that there are incentives to build with lower climate impact from e.g. owners, tenants, and municipalities, and that low climate impact enables green financing. Obstacles to working with NollCO2 that were mentioned during the interviews were uncertainties regarding e.g. costs, information gathering and climate compensation. Hopefully, the NollCO2-certification can contribute to more knowledge and challenge the industry to rethink their methods and start to build more sustainable.

För att nå klimatmålet och minska koldioxidutsläppen har elektrifiering av transport och försäljning av laddbara fordon ökat snabbt de senaste åren. För att möta utvecklingen måste en tillgänglig laddinfrastruktur förberedas. Rapporten undersöker principer för installation av publika laddstationer vid en stormarknad och ger förslag på laddstationer som kan användas. 19 Semisnabbladdare med dubbla uttag och en effekt på 22 kW placeras tillsammans med fyra snabbladdare med dubbla uttag och 50 kW effekt i en parkering som tillhör Bäckebols köpcentrum som ligger på Hisingen i Göteborg. Anläggningen dimensioneras för både den maximala effekten (alternativ 1) som beräknas till 1236 kW och även för en reducerad effekt med hjälp av lastbalansering (alternativ 2) som sammanlagras till 741 kW. Lastbalansering används för olika anledningar men främst för att skydda systemet från överbelastning och minimera kostnader för nätanslutning genom att minska på säkringsbehovet. Högspänning samt lågspänningskablar av PEX isolering och aluminium ledare, dimensioneras med tillhörande säkringar och kontrolleras med hänsyn till belastningsförmåga och utlösningsvillkoret utifrån lämpliga standarder. En 4x50 mm² kabel valts till semisnabbladdarna och avsäkras med en 63 A säkring. Matning av snabbladdstationer genomförs med en 4x95 mm² och säkras med en 125 A. Nätstationen placeras så nära laddstationer så möjligt för att undvika höga kostnader vid schaktning och kabelförläggning. Kostnaden för investeringen redovisas för båda alternativen och omfattar både laddstationerna och elnätet. Alternativ 1 har en total investeringskostnad på 3,mkr och en återbetalningstid på 6,6 år. För alternativ 2 med en total grundinvestering på 2,3 mkr blir återbetalningstiden 5 år. Kostnaderna redovisas med hänsyn till investeringsstödet från Naturvårdsverket som begränsas till 15000 kr/uttag. Intäkterna kan variera beroende på antal besökare medan kostnaderna kan omfatta andra tjänster såsom debitering och underhåll. Undersökningen bygger på olika antaganden och enligt författarna så bör dimensioneringen utföras med lastbalansering för att minska på kostnader för investeringen samt för att skydda anläggningen mot överlast. En lönsam och effektiv laddlösning för kunderna kräver en övergripande analys av kundflödet i köpcentrumet samt en utvärdering av olika leverantörer som finns på marknaden. / To achieve the climate goal and reduce carbon dioxide emissions, electrification of transport and sales of rechargeable vehicles has increased rapidly in recent years. To meet the development, an available charging infrastructure must be prepared. The report examines the principles for installing public charging stations at a supermarket and provides suggestions for charging stations that can be used. 19 Semi-fast chargers with double sockets and an output of 22 kW are placed together with four quick chargers with double sockets and 50 kW power in a car park belonging to the Bäckebol’s shopping center on Hisingen in Gothenburg. The installation is dimensioned for both the maximum power (alternative 1) which is calculated at 1236 kW and also for a reduced power with the help of load balancing (alternative 2) which is combined to 741 kW. Load balancing is used for various reasons but mainly to protect the system from congestion and minimize costs for network connection by reducing the need for security. High and low voltage cables made of PEX insulation and aluminum conductor, dimensioned with associated fuses, and checked with regards to load capacity and tripping condition based on suitable standards. The power station is placed as close to charging stations as possible to avoid high costs during excavation and cable laying. The station contains a transformer whose size varies depending on the power it needs to be dimensioned for. The cost of the investment is presented for both alternatives and includes both the charging stations and the electricity grid. Alternative 1 has a total investment cost of SEK 3 million and a repayment period of 6.6 years. For alternative 2 with a total basic investment of SEK 2.3 million, the repayment period will be 5 years. The costs are reported with regards to the investment support from the Swedish Environmental Protection Agency, which is limited to SEK 15,000/Charging point. Revenue may vary depending on the number of visitors while costs may include other services such as billing and maintenance. The study is based on various assumptions and according to the authors, the project should be performed with load balancing to reduce costs for the investment and to protect the plant against overload. A profitable and efficient charging solution for customers requires an overall analysis of the customer flow in the shopping center as well as an evaluation of various suppliers inthe market

This thesis uses a model-based approach to finding optimal positions of flow datasensors in a water distribution network (WDN). Flow data sensors can be used toidentify and localize leaks in a network that lead to significant losses of both water and energy. A simple hydraulic model of a WDN was constructed as well as a graph theoreticdescription of the network. A framework for describing the information gained by aspecific sensor position was developed and used to formulate the sensor placement asan optimization problem.Two algorithms were constructed for finding the optimal placements under differentassumptions of the network. Three smaller networks of different complexity wereconstructed and on which the two algorithms were tested.The results show that a model-based approach indeed can be used to find optimalsensor placement under different assumptions of the system at hand and that theframework can be used not only for placement, but also for localization of leakspresent in the network.

Samhällets omställning till en hållbar bioekonomi ställer krav på de industrier som idag nyttjar stora mängder av skogsråvara. Av det virke som idag avverkas i Sverige använder pappers- och massaindustrin ungefär hälften av den mängden. Hos ett sulfatmassabruk nyttjas ungefär hälften av vedråvaran till produktionen av pappersmassa och den resterande restströmmen förbränns för att producera ånga och el. Pappers- och massaindustrin är en energikrävande industri och står för ungefär 50% av den svenska tillverkningsindustrins energianvändning. Effektivisering av energikrävande processer som till exempel indunstningen är nödvändigt för att reducera energianvändningen och att förbättra resurseffektiviteten av biomassa. Målet med studien är att skapa en simuleringsmodell som behandlar energi- och massflöden hos en indunstning för att undersöka energianvändningen vid en applicerad förvärmning av lut, samt utreda den potentiella energibesparingen vid reducerat värmemotstånd. Sedan har ytterligare ett mål med studien vart att skapa en överblick av forskningsläget och utvecklingen gällande en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin. I arbetet skapades en beräkningsmodell som hanterar energi- och massflöden hos indunstningen. Därefter undersöktes hur en eventuell förvärmning av lut genom spillvärme skulle påverka energianvändningen genom att reducera uppvärmningsbehovet hos luten. Ytterligare analyserades värmemotståndets variation under ett år och tre olika fall för effekt 1A-1D genomfördes för att undersöka vilken inverkan de olika fallen har på energianvändningen. För att undersöka utvecklingen gällande en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin granskades litteratur som täckte området i fråga. Resultaten visar att en förvärmning av lut kan potentiellt reducera energibehovet av ånga med 40–50 GWh per år om spillvärmen kan värma luten till 50% av temperaturdifferensen mellan föregående och nästkommande effekt. Reduceringen av värmemotståndet visade sig vara mest nödvändigt i effekt 1A.  Energibesparingen varierade beroende på vilket fall och vilken effekt som undersöktes. Energibesparingen för fall 1 varierade mellan 0,2–0,4 GWh per år, för fall 2 varierade det mellan 1,5–5 GWh per år och för fall 3 varierade det mellan 6–13 GWh per år. Gällande litteraturstudien var det tydligt att en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin innebär en stor omställning, där produktutbudet behöver diversifieras genom att integrera bruken med ett bioraffinaderi som kan producera samhällsviktiga produkter.

Det finns stora utmaningar i dagens samhälle för att uppnå målet att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser senast 2045. Därför undersöks snökylesystem i en öppen bassäng i denna rapport då detta är en metod som bidrar både till hållbar utveckling och även billigare elanvändning. Systemet tillåter även föroreningar från snön att hanteras på ett miljövänligt sätt. Syftet med arbetet är att Akademiska Hus i Luleå under en längre period har varit intresserad av att undersöka om snökyla skulle kunna täcka kylbehovet för Luleå tekniska universitet (LTU) under årets varma säsong, samt undersöka möjligheten att koppla in andra potentiella företag i närheten till samma system för att fler byggnader ska kunna utvinna snökyla. Arbetet är inspirerat från den fungerande snökyleanläggningen i Sundsvall, där denna metod har lett till en minskning på 90 % av både elanvändning och växthusgasutsläpp och som även lett till ekonomiska fördelar för Sundsvalls sjukhus. Fördelen med snökyla är att både snö och is har sin frys- och smältpunkt vid 0 °C vilket resulterar i att snö har en utmärkt egenskap vid lagring och utvinning av kyla. Under åren 1991-2020 skiljde årsmedeltemperaturen mellan Luleå och Sundsvall med 1,4 °C och klimatet i Luleå förväntas i framtiden att bli blötare och varmare. Marken som snökyleanläggningen är tänkt att placeras på är en befintlig snödeponi cirka 1,5 km bort från LTU och troligtvis består den av jordarten morän och lera-silt där den förstnämnda möjligen kan bestå av grövre material. Det är fördelaktigt att bygga på mark med grövre material för att undvika tjällyftning. Utformning av optimala bassängdimensioner är okänt däremot är det känt att en kompakt lagring är fördelaktigt för att minska naturliga snösmältningar då snösmältningen är proportionerlig mot bottenarean. De naturliga snösmältningarna kan delas upp i faktorerna luft, regn och mark. Den naturliga snösmältningen domineras av värmeöverföringen från luften och därmed spelar värmeisoleringen ovanpå snön en stor roll. I arbetet har beräkningar av naturliga snösmältningar orsakade av värmeledning från marken, värmeöverföring från luft och regn genomförts. Även generella uppskattningar och jämförelser av investeringskostnader samt olika potentiella kylbehov hos kunder har sammanställts. I den ekonomiska kalkylen testades olika potentiella genomsnittliga flöden för driftsäsongen och även olika delfall för investeringskostnader för att se påverkan på den ekonomiska lönsamheten. Driftkostnader för snökylesystemets cirkulationspump jämfördes med kylmaskiner med antagandet att intäkten för mängden snö som tas emot är ekvivalent med snökylesystemets resterande underhålls- och driftkostnader som kan uppstå för snöhantering etcetera. Ytterligare ett antagande vid driften är att elanvändningen och flödet följde ett linjärt samband. Resultatet visade att driftkostnaden för snökylesystemets cirkulationspump hade en avsevärt mindre driftkostnad än kylmaskiner. Den ekonomiska kalkylen visade på att investering av snökyleanläggningen var lönsam för driftsäsongens höga medelflöden för alla delfall som testades och att återbetalningstiden kan minskas med bättre utredning och fördelning på investeringskostnaden. Resultatet visade även att störst påverkan av naturlig snösmältning kommer från värmeöverföringen från luften, cirka 81 %. Resterande faktorer till naturlig snösmältning bestod av cirka 4 % respektive 14 % av värmeöverföring och värmeledning från regn och mark. Resultatet påvisade att en större volym ger minskade snöförluster. Slutsatsen från denna rapport är att det är fullt möjligt att implementera stora snökyleanläggningar och att Luleå har ett gynnsamt klimat för denna typ av anläggning. I förlängningen kan utvinning av snökyla bidra till både ekonomisk och ekologisk lönsamhet.