Den stora användningen av fossil energi i världen är en av orsakerna till de höga utsläppen av koldioxid som förstärker växthuseffekten. För att minska människans klimatpåverkan bör därför mer förnyelsebar energi användas. EU har därför som mål att minska utsläppen av koldioxid med 40 % till år 2030. Industrisektorn står för 32 % av världens totala energianvändning och pappers- och massaindustrin använder 6 % av den energin. I denna studie undersöks Stora Enso Skoghalls Bruk som är ett pappers- och massabruk beläget norr om Vänern. De senaste åren har en rad energieffektiviserande åtgärder utförts där som gjort att det tidvis produceras ett överskott av ånga. I dagsläget friblåses överskottsångan för att hålla trycket på deras ångnät på avsedd nivå. Studiens syfte är att undersöka om elproduktion med hjälp av en kondensturbin är ett lönsamt alternativ för att ta till vara på överskottsångan istället för att friblåsa den. Målet är att ta fram ett beslutsunderlag för dimensionering och bedömning av lönsamhet samt miljöpåverkan för en kondensturbin på Skoghalls Bruk. Studien utfördes genom energitekniska beräkningar i Simulink och en lönsamhetsbedömning genom en nuvärdesanalys. Som grund till beräkningarna ligger driftdata och vetenskaplig litteratur. Scenarier har konstruerats för att avgöra hur både elpriser och koldioxidalstring knuten till den nordiska elmarknaden kan se ut i framtiden. Den samlade bedömningen av studien är att Skoghalls Bruk inte bör investera i en kondensturbin i dagsläget. Låga elpriser i kombination med höga bränslepriser gör att vinsten inte blir tillräckligt hög i förhållande till investeringskostnaden. Vid mer gynnsamma förhållanden, alltså med högre elpriser, lägre bränslekostnader och låg ränta är det mer troligt att investeringen blir lönsam. Investeringen är dock lönsam ur ett miljöperspektiv så länge kondensturbinens elproduktion ersätter någon form av fossil elproduktion i Norden. / The high use of fossil energy in the world is one of the causes of the high emissions of carbon dioxide, which increases the greenhouse effect. In order to reduce the anthropogenic climate impact, more renewable energy should be used. The EU aims to reduce carbon dioxide emissions by 40 % by the year 2030. The industrial sector accounts for 32 % of the total world energy consumption of which the pulp and paper industry uses 6 %. This study examines Stora Enso Skoghall Mill which is a pulp and paper mill located north of Vänern. In recent years, a series of energy efficiency measures has been carried out at Skoghall Mill. At times these measures have resulted in a surplus of steam production. Today this excess steam is released to the atmosphere to maintain the pressure on the steam network at the required level. The purpose of this study is to investigate whether electricity production using a condensing turbine is a profitable alternative for recovery of the excess steam which is currently being released to the atmosphere. The aim is to develop a decision basis for the design and assessment of profitability and environmental impact of a condensing turbine at Skoghall Mill. The study was conducted through energy calculations in Simulink and a profitability assessment by a present value analysis. The basis for the calculations is operational data provided by Skoghall Mill and scientific literature. Scenarios have been designed to determine both how electricity prices and generation of carbon dioxide linked to the Nordic electricity market might look in the future. The overall conclusion of the study is that Skoghall Mill should not invest in a condensing turbine at this time. The profit is not high enough compared to the investment cost due to low electricity prices combined with high fuel costs. In more favourable conditions, i.e. with higher electricity prices, lower fuel costs and lower interest rates, it is more likely that the investment will be profitable. The investment, however, is profitable from an environmental perspective, as long as the electricity from the condensing turbine is replacing fossil power generation in the Nordic region.

I takt med en ökande befolkning ökar användningen av energi. Samtidigt som energianvändandet ökar, avvecklas kärnkraftverken och därmed ökar kolkraftverkens användning vilket leder till utsläpp av främst koldioxid. Många industrier släpper ut mängder av överskottsvärme i naturen utan att den återanvänds. Ett sätt att ta tillvara på överskottsvärme, som annars går till spillo, är att lagra den. Om värme kan lagras och användas vid en annan tidpunkt kan den ersätta andra energikällor och onödiga utsläpp kan förhindras. Det finns idag tre olika metoder att lagra värmeenergi. Dessa är sensibelt värme, latent värme och kemisk värme. Inom varje metod finns olika system som beskrivs vidare i denna rapport. Bharat Forge Kilsta Kilsta är ett smidesföretag i Karlskoga. Deras smidesugn avger stora mängder värme som dels går till lokaluppvärmning men en del av värmen går till spillo. Skulle överskottsvärmen, som nu går till spillo, kunna lagras på ett effektivt sätt skulle både miljömässiga och kostnadsmässiga besparingar kunna göras. Syftet med rapporten är att redogöra och jämföra olika värmelagringsmetoder i en litteraturstudie för att se vilken typ som passar för industriell överskottsvärme i fallet med Bharat Forge Kilsta. Målet är att översiktligt redovisa olika lagringsmetoder samt olika system inom dessa med avseende på lagringskapacitet och kostnad. Utifrån simulering och reglering av bergrumslager och ackumulatortankar kan en passande metod, med avseende på energidistribution och energieffektivitet samt kostnad, för det specifika fallet väljas. Den mest utvecklade och kommersiellt använda metoden är sensibelt värme, den latenta och kemiska värmelagringen är fortfarande i forskning- och utvecklingsstadiet då de är mer kostsamma. Val av lagringsmetod avgörs utifrån lagringskapacitet, lagringstemperatur, kostnad, geografisk placering samt lagringslängd. Sensibelt värme passar bäst till långtidslagring, vid lägre temperaturer och där lagringskapaciteten måste vara stor till ett lågt pris. Latent och kemisk värme passar bäst för högre temperaturer då värmeförlusterna är små och energidensiteten är hög, kostnaden för dessa är dock hög och de tillämpas enbart i liten skala än så länge. Ur litteraturstudien kunde vissa system uteslutas, de system som skulle passa en industri som Bharat Forge Kilsta var bergrum och ackumulatortank. Resultatet visade att bergrummen har störst värmeförluster jämfört med den totala energin, däremot är lagringskapaciteten större. För att garanterat tillgodose värmebehovet vid extremdagar är det mest lämpligt att använda bergrummen. Kostnadsmässigt är de befintliga tankarna bäst lämpade, däremot klarar de enbart tillgodose värmebehovet i sex timmar vid extrembelastning. Om de befintliga tankarna används som system och 200 m3 tanken tilläggsisoleras kan omkring 100 000 kr per år sparas, räknat med att förlusterna skulle ersätta inköpt fjärrvärme och att skillnaden i värmeförluster enbart sker vinterhalvåret. Återbetalningstiden var kortast för de befintliga takarna, 1,4 år medan en ny ackumulatortank hade längst återbetalningstid, 3,2 år. / When the population increases also the energy use will rise. At the same time the nuclear power plants is decommissioned and the use of coal-fired power plants increases, which leads to large amount of mainly carbon dioxide emissions. Many industries get a lot of excess heat that is released in the nature instead of being reused. One way to reuse excess heat could be to store the heat in a suitable storage for later use. If the excess heat can be stored and be used at a different time it can replace other energy sources and decrease the emissions. Today there is three ways to storage heat, they are sensible heat, latent heat, and chemical heat. In each method there are different systems, these will be described further in this report. Bharat Fore is a large forging company in Karlskoga, Sweden. From their furnace a lot of heat is emitted, some of the heat is used to heat the buildings, but still a lot of excess heat goes to waste.  The aim of this report is to compare different heat storage systems and see which one is best suited to industrial excess heat. The goal is to investigate if there is any heat storage method that is effective and cost-saving that fits a larger industry. The purpose of this work is to do a literature study to account and compare different heat storage methods to find the best suitable system for the case with Bharat Forge Kilsta. The goal is to present different storage methods and the different system for each method with respect of cost and storage capacity. From simulation and regulation find the best fitting method for the real case with respect of cost, efficient and storage capacity. The most developed and commercially used method is the sensible heat. Latent heat and chemicals are very costly and still in the research and development stage. Geographic location, using area and operating temperature is parameters that need to be considered when choosing heat storage system. Sensible heat is best suited for long-term storage, at lower temperatures and when the storage capacity needs to be large to a small cost. Latent and chemical heat is best suited for higher temperatures because the heat losses are small and the energy density is high and they are only applied in small scale for now. The result of the literature study showed that storage tanks and cavern storage is most fitting for the case with Bharat Forge Kilsta. The cavern has much larger heat loss compared to the total energy, however the storage capacity is much larger. To guarantee that the heat requirements when there are extreme days it is most appropriate to use the cavern as heat storage. From a coast view it is most fitting to use the already existing tanks, however they could only cater the heat requirement for six hours of heat peak when the production is not running. If the existing tanks is used as heat storage, and the 200 m3 tank will be additional insulated, if the heat loss, in the winter, is replaced with purchased district heating as much as 100 000 SEK per year could be spared. The payback time is shortest for the existing tanks, 1.4 years and almost 3.2 years for the new storage tank.

Syftet med examensarbetet är att utreda vilken potential det finns för en samverkan mellan Tekniska Verken och växthus. Målet är att genom industriell symbios skapa en resurseffektiv systemlösning där Tekniska Verkens produktionsanläggningars miljöprestanda förbättras samtidigt som växthusets klimatpåverkan minskas. Tekniska Verken har överskottsvärme i sina produktionsanläggningar. Under 2007 hade Gärstad- och Kraftvärmeverket 54 GWh överskottsvärme. Största delen av överskottsvärmen fanns på sommaren, då värmebehovet i fjärrvärmesystemet var som lägst. Effekten som kyldes bort under sommaren uppgick till 25 MW. Om ett par år kommer Svensk Biogas anläggning i Linköping ha överskottsvärme på 26 GWh per år. Effekten kommer då vara 4 MW på vintern och 2 MW på sommaren. Koldioxidmängden från biogasanläggningen uppgår till 16 000 ton per år vilket ger ett flöde på 1,8 ton i timmen. Biogasanläggningen i Linköping producerar 45 000 ton biogödsel per år. Grönsaker som tomat, gurka, örter och sallat odlas i växthus och trivs bäst vid temperaturer på 15-26 ˚C. Under dagen bör temperaturen vara något högre än nattetid. För att öka tillväxten hos plantorna kan koldioxid tillföras. Vid stark ljusinstrålning och varmt klimat kan koldioxidhalten höjas från 375 ppm till 1 200 ppm. Värmeenergibehovet för en tomatodling ligger mellan 350 till 550 kWh per kvadratmeter och år. Maxeffekten för uppvärmningssystemet varierar mellan 200 och 300 W per kvadratmeter beroende på växthusets placering och isoleringsmaterial. Koldioxidtillförseln är 7-20 gram per kvadratmeter växthus. Överskottsvärmen från Tekniska Verkens produktionsanläggningar räcker till att försörja ett traditionellt växthus på 2 hektar. Växthuset har lägst värmebehov på sommaren vilket gör att endast en liten del av värmen från Gärstad- och Kraftvärmeverket kan tas tillvara. Mängden överskottsvärme från biogasanläggningen är som störst under vintern och något lägre under sommaren, vilket gör den väl lämpad för en matchning med växthus. Mängden koldioxid räcker för att tillgodose en växthusareal på 9 hektar. Eventuellt kan det bli möjligt att använda biogödsel som växtnäring i växthus. Dock bör vidare studier utföras innan detta kan fastställas. Tekniska Verken utreder hur ett samarbete med företaget Plantagon skulle kunna se ut. Plantagon har tillsammans med Sweco tagit fram ett innovativt odlingskoncept där växter odlas på höjden i ett sfärformat växthus. För att verifiera Swecos uppgifter om energi- och effektbehov samt få en uppfattning om vilka parametrar som påverkar växthusklimatet har beräkningar utförts. De faktorer som tagits hänsyn till i beräkningarna är värmeledning, konvektion, solstrålning, ventilation, avfuktning och vattenanvändning. För att se hur effektbehovet varierar över året har beräkningarna upprepats för varje månad. Överskottsvärmen från Tekniska Verken räcker gott och väl för att täcka Plantagons växthus värmebehov. För att uppskatta hur mycket Tekniska Verkens resurser skulle kunna reducera en växthusodlings klimatpåverkan har sex olika scenarier ställts upp. Med hjälp av en befintlig livscykelanalys för svensk tomatodling har koldioxidekvivalenterna per kilogram producerade tomater för de olika scenarierna beräknats och jämförts. Två av scenarierna är kopplade till Tekniska Verken. Det ena scenariot är en traditionell växthusodling och den andra är Plantagons växthus. En traditionell växthusodling som förses med Tekniska Verkens resurser samt producerar närproducerade grönsaker visade sig få en väsentligt mycket lägre klimatpåverkan än en genomsnittlig växthusodling. Produktion av 78 kilogram tomater i det växthuset motsvarar samma klimatpåverkan som 1 kilogram tomater från en genomsnittlig svensk växthusodling.  Plantagons växthus kan på samma sätt producera 7 kilogram tomater för samma klimatpåverkan som 1 kilogram tomater från en genomsnittlig växthusodling. Genom att använda överskottsvärme, koldioxid och biogödsel från Tekniska Verken till att driva växthus kan en systemlösning med låg miljöpåverkan skapas. Resurser som tidigare inte utnyttjats kan få ett användningsområde, vilket ökar miljöprestandan för produktionsanläggningarna. Grönsakerna som produceras får en låg miljöpåverkan vilket gör att de exempelvis kan klimatcertifieras samt säljas som närproducerade i Linköpingstrakten. Genom att undvika långa och kostsamma transporter samt kunna sälja grönsaker till ett högre pris ökar förtjänsten för odlingsföretaget. / The purpose of this master thesis is to assess the potential from a joint venture between Tekniska Verken and greenhouses. The goal is to, through industrial symbiosis, create a resource-efficient solution in which Tekniska Verken’s facilities can improve their environmental performance while the greenhouse’s climate impact is reduced. Tekniska Verken has excess heat in their facilities. In 2007 Gärstad- and Kraftvärmeverket had 54 GWh excess heat. The largest quantity of excess heat occur during the summer when the demand for heat in the district heating system is the lowest. The excess heat during the summer reached a high level as 25MW. In a few years, Swedish Biogas’s plant in Linköping will have an excess heat of about 26 GWh per year. The effect will then be 4 MW during the winter and 2 MW during the summer. The amount of carbon dioxide released from the biogas plant is 16 000 tons a year resulting in a flow of 1.8 tons per hour. The biogas plant in Linköping produces 45 000 tons of bio-fertilizer a year. Vegetables like tomatoes, cucumbers, herbs and lettuces are grown in greenhouses thrives best at temperatures of 15-26 ˚ C. During the day, the temperature should be slightly higher than during the night. In order to enhance growth of the plants, carbon dioxide can be added. In strong light and warm climates, carbon dioxide concentration can be increased from 375 ppm to 1200 ppm. The energy demand for tomato cultivation is somewhere between 350-550 kWh per square meter and year. The power requirement varies between 200 and 300 W per square meter depending on plant location and the house insulation. The carbon dioxide supply is 7-20 grams per square meter greenhouse. The excess heat from Tekniska Verken’s facilities is enough to support a traditional greenhouse with the size of two hectares. The greenhouse has its lowest heat demand in the summer, which has the effect that only a small portion of excess heat from Gärstad- and Kraftvärmeverket can be used. The amount of excess heat from the biogas plant is highest in the winter and slightly lower in the summer, making it well suited for a match with the greenhouse. The amount of carbon dioxide is enough to meet the demand of a greenhouse with an area of 9 hectares. It could potentially be possible to use bio-manure as fertilizer in the greenhouse. However, further studies should be conducted before this can be assured. Tekniska Verken is investigating how a joint venture with the company Plantagon could be set up. Plantagon together with Sweco has developed an innovative cultivation concept in which plants are grown in levels in a sphere-shaped greenhouse. To verify the data on energy and power needs given by Sweco, and to get an idea of the parameters that affect greenhouse climate, calculations have been performed. The factors taken into account in the calculations are the heat conduction, convection, solar radiation, ventilation, dehumidification and the use of water. To see how the power requirements vary throughout the year, the calculations have been repeated for every month. The excess heat from Tekniska Verken is more than enough to cover the greenhouse’s heat demand. In order to estimate how much Tekniska Verken could reduce a greenhouse cultivation’s climate impact, six different scenarios is set. Using an existing life cycle analysis of Swedish tomato cultivation the carbon dioxide emission per kilogram of tomatoes for the different scenarios were calculated and compared. Two of the scenarios are linked to Tekniska Verken. One scenario is traditional greenhouse cultivation and the other is Plantagon greenhouse. A traditional greenhouse cultivation which is provided with resources from Tekniska Verken and is locally producing vegetables has a smaller carbon footprint than average greenhouse cultivation. The production of 78 kg of tomatoes in that greenhouse corresponds to the same carbon footprint as 1 kilogram tomatoes from average greenhouse cultivation. Plantagon greenhouse can similarly produce 7 kilograms of tomatoes in the same climate impact as 1 kilogram of tomatoes from average greenhouse cultivation. By using excess heat, carbon dioxide and bio-manure from Tekniska Verken to power the greenhouse, a system solution with low environmental impact is created. Previously not used resources will have a sector of application, which increases the environmental performance of the production facilities. The produced vegetables will get a lower environmental impact and could, for example be climate certified and sold as locally produced in the Linköping area. By avoiding long and expensive transports and to be able to sell vegetables at a higher price increases the profits for cultivation company.

Energianvändningen i världen ökar vilket medför en ökad belastning på miljön. Många industrier har idag ett överskott av värme som vid ett ökat nyttjande skulle kunna reducera andelen primärenergi och således belastningen på miljön samtidigt som ekonomiska besparingar kan erhållas. DIBO Produktionspartner AB är en verkstadsindustri i Katrineholm som bearbetar metall‐ och plastkomponenter i CNC‐maskiner. Maskinparken består av 14 CNC‐maskiner och en kompressor som förser maskinerna med tryckluft. Ventilationssystemet består av två delar, ett till‐ och frånluftssystem kopplat till verkstaden samt ett FTX‐system kopplat till den intilliggande kontorsbyggnaden. Företaget har idag ett värmeöverskott på grund av aktiviteten från de olika CNC‐ maskinerna och tryckluftskompressorn vilket medför höga temperaturer i verkstaden. I dagsläget öppnas en ytterport för att ventilera ut värmeöverskottet så att en lägre temperatur erhålls. Arbetet syftade till att kvantifiera mängden överskottsvärme tillgänglig i verkstaden för att därefter undersöka möjliga externa och interna användningsområden. Värmeöverskottet uppskattades genom att ställa upp en energibalans för verkstaden där tillskott och förluster av värmeenergi jämfördes. Både tillskotten och förlusterna av värmeenergin beräknades genom inventering av verkstadslokalerna, mätningar av el, temperatur och ventilation samt genom simuleringar av verkstadens inomhusklimat. Värmeöverskott i verkstaden förekommer under årets alla månader, även om det är starkt beroende av utomhustemperaturen och aktiviteten i verkstaden, och uppgår årligen till 137 MWh. Beträffande externa användningsområden studerades faktorer som påverkar ett spillvärmesamarbete, den teknik som skulle behövas för att leverera värme externt och möjligheten för DIBO att leverera värme till Katrineholms fjärrvärmenät. Det finns många faktorer som man bör ha i åtanke vid ett samarbete varav några är förtroendet mellan de båda parterna, investeringsuppdelning samt värdering av spillvärmen. För externa värmeleveranser varierar den utrustning som krävs beroende på de aktuella förhållandena, men generellt gäller att anslutningspunkter, en anslutningsledning och i en del fall en cirkulationspump samt en värmepump för uppgradering av värmen behövs. Som ett resultat av att tryckluftskompressorns effekt är förhållandevis låg och värmen luftburen har en värmepump av lämplig storlek ej hittats. Efter kontakt med Tekniska verken i Katrineholm framgick även att energimängden som skulle kunna levereras är för liten för att ett samarbete ska vara av intresse vilket medför att en leverans till fjärrvärmenätet inte är aktuellt i dagsläget. De interna åtgärderna som studerats finns listade i Tabell 1 där även besparingspotential och återbetalningstid framgår. / The Energy use is increasing throughout the world, which causes an increased load on the environment. Today, a lot of industries have unused waste heat, which by extended use would reduce the amount of primary energy sources and thus the environmental load together with economical savings that would apply for the industry. DIBO Produktionspartner AB is a manufacturing industry that processes metal‐ and plastic components in CNC‐machines. The machinery consists of 14 CNC‐machines and one compressor that provide the machines with compressed air. The ventilation system consists of two systems, one supply and exhaust air system for the workshop and one heat exchange system for the adjacent office building. Due to activity from the machines and compressor, the company has excess heat which causes high temperatures in the workshop. Today, a gate is opened in order to vent the excess heat and lower the temperature. This project’s aim was to quantify the amount of excess heat available in the workshop and afterwards investigate possible internal and external uses. The excess heat was estimated by setting up an energy balance for the workshop where heat energy contributions and losses were compared. Both the contributions and losses of heat energy were calculated by a workshop inventory, electricity, temperature and ventilation measurements and through simulations of the workshop’s indoor climate. Results show that excess heat occurs in the workshop every month of the year, largely dependent on the outdoor temperature and activity level in the workshop, and amounts to 137 MWh yearly. Regarding the external uses, factors that affect waste heat cooperation, technology to deliver heat and the possibility for DIBO to deliver heat to the district heating system in Katrineholm, was evaluated. Among all the factors to keep in mind in cooperation, trust between the parties, investment division and valuation of waste heat, are some. The technology needed to deliver heat varies, but common equipment includes connecting points and lines and in some cases a circulation pump as well as a heat pump for upgrading the heat. As a result of an air compressor with relatively low power and airborne heat, a suiting heat pump has not been found. Contact with Tekniska verken in Katrineholm showed that the potential amount of heat energy deliverable to the district heating system is too small to be of interest and therefor a delivery to the district heating network is today not relevant. The internal measures are listed in Table 1 along with their potential savings and payback time.

Nästan 80 procent av den globala energitillförseln kommer från fossila källor, och behöver drastiskt minska. Industriell spillvärme är en energitillgång som blir allt attraktivare men är ofta lågtempererad, vanligtvis mellan 30°C och 100°C, genom att tillsätta en värmepump och låta värmen gå till fjärrvärmenätet blir ofta återbetalningstiden låg. Uddeholms AB använder idag fjärrvärme och en naturgasbaserad spetsvärme för att möta sitt energibehov. Uddeholm AB har stora mängder lågtempererad spillenergi i form av kylvatten från processtegen Electro slag remelting (ESR) och ljusbågsugnen (LBU) som i nuläget inte utnyttjas. Syftet är därför att skapa ett underlag för rekommendation om hur energi som genereras inom industrin kan utvinnas för att möta energibehovet och för att minska användandet av naturgasbaserad spetsvärme. Genom simuleringsprogrammet Simulink har en dynamisk modell byggts upp för att simulera 6 olika system över ett år med en timmes tidssteg. Systemen består av olika kombinationer av värmepumpar, värmeväxlare och ackumulatortank och använder kylvattenflödet från ESR och LBU. Referenssystemet är systemet som används idag, och det första systemet består av en värmepump som använder ESRs kylvattenflöde på värmepumpens kalla sida för att leverera energi till fjärrvärmereturen (VPESR). Det andra systemet består av en värmeväxlare på ljusbågsugnens kylvatten som återvinner energin från ljusbågsugnens kylvatten till fjärrvärmereturen (VVX). Det tredje systemet är en kombination av de två första systemen (VVX + VPESR). I det fjärde systemet tillsätts en extra värmepump efter värmeväxlaren på det tredje systemet (VVX + VPLBU + VPESR). Det femte systemet innebär en värmepump på ljusbågsugnens kylvatten och en värmepump på ESRs kylvatten (VPLBU + VPESR). Det sjätte systemet är samma som det femte men med undantaget att en ackumulatortank tillsätts på ljusbågsugnens kylvatten innan det går in i värmepumpen (VPLBU + Ack + VPESR). Studiens resultat visar att behovet av den naturgasbaserade spetsvärmen försvinner för samtliga fall och miljöpåverkan är lägre än vid referensfallet för samtliga system eftersom den naturgasbaserade spetsvärmen inte längre behöver användas. Vilken miljöpåverkan systemen har beror till stor del på vilken indata som används, och behöver därför tas i beaktning. Ekonomiskt så är samtliga system lönsamma över 20 år med en återbetalningstid på under 5 år. I framtiden bör möjligheten till att sälja energi som produceras till fjärrvärmeföretaget för att maximera lönsamheten ytterligare. Resultaten följer trenden att fler och större värmepumpar resulterar i en högre elförbrukning, lägre fjärrvärmebehov och högre miljöpåverkan. En ackumulatortank bidrar till ett jämnare COP och ett högre årsmedel COP men anses vara en mindre fördelaktig investering eftersom den inte genererar tillräckligt höga resultat för att täcka sin höga initiala kostnad. Det är av största grad viktigt att höja temperaturen på ljusbågsugnens kylvatten eftersom en höjd temperatur minskar energibehovet med ungefär 20%, och miljöpåverkan i form av koldioxidalstring sänks då med ungefär 20%. Systemet uppnår även ungefär 90% större lönsamhet med ökade temperaturer och ett år kortare återbetalningstid utan ackumulatortank och 5 år kortare med ackumulatortank. Det fjärde systemet (VVX + VPLBU + VPESR) har lägst energibehov på ungefär 2 000MWh och uppnår störst lönsamhet över 20 år på nästan 400 Mkr. System två (VVX) har lägst miljöpåverkan i form av koldioxidalstring med en minskning på ungefär 90% jämfört med referenssystemet och kortast återbetalningstid på under 2 år. Därav rekommenderas det andra systemet (VVX) om miljö och återbetalningstid prioriteras och det fjärde systemet (VVX + VPLBU + VPESR) om lönsamhet och ett minskat energibehov prioriteras. / Almost 80% of global energy supply comes from fossil sources and needs to be drastically reduced. Industrial waste heat is an increasingly attractive energy resource but is often low temperature, usually between 30°C and 100°C, and by adding a heat pump and letting the heat go to the district heating network, the payback time is often low. Uddeholm AB currently uses district heating and a natural gas-based peak heating to meet its energy needs. Uddeholm AB has large amounts of low-temperature waste energy in the form of cooling water from the process steps Electro slag remelting (ESR) and the electric arc furnace (LBU) that are currently not utilized. The purpose is therefore to create a basis for recommendations on how energy generated in industry can be recovered to meet the energy demand and to reduce the use of natural gas-based peak heat. Through the simulation program Simulink, a dynamic model has been built to simulate 6 different systems over a year with one hour time steps. The systems consist of different combinations of heat pumps, heat exchangers and storage tanks and use the cooling water flow from ESR and LBU. The reference system is the system used today, and the first system consists of a heat pump that uses the ESR cooling water flow on the cold side of the heat pump to supply energy to the district heating network (VPESR). The second system consists of a heat exchanger on the arc furnace cooling water that recovers the energy from the arc furnace cooling water to the district heating network (VVX). The third system is a combination of the first two systems (VVX + VPESR). The fourth system adds an additional heat pump after the heat exchanger of the third system (VVX + VPLBU + VPESR). The fifth system involves a heat pump on the arc furnace cooling water and a heat pump on the ESR cooling water (VPLBU + VPESR). The sixth system is the same as the fifth but with the exception that an accumulator tank is added to the arc furnace cooling water before it enters the heat pump (VPLBU + Ack + VPESR). The results of the study show that the need for the natural gas-based peak heat disappears for all cases and the environmental impact is lower than in the reference case for all systems because the natural gas-based peak heat no longer needs to be used. The environmental impact of the systems depends largely on the input data used, and therefore needs to be taken into account. Economically, all systems are profitable over 20 years with a payback period of less than 5 years. In the future, the possibility of selling the energy produced to the district heating company should be considered to further maximize profitability. The results follow the trend that more and larger heat pumps result in higher electricity consumption, lower district heating demand and higher environmental impact. An accumulator tank contributes to a more even COP and a higher annual average COP but is considered a less beneficial investment as it does not generate high enough results to cover its high initial cost. It is of utmost importance to increase the temperature of the cooling water of the electric arc furnace because an increased temperature reduces the energy demand by about 20%, and the environmental impact in terms of carbon dioxide generation is then reduced by about 20%. The system also achieves about 90% greater profitability with increased temperatures and a one year shorter payback period without a storage tank and 5 years shorter with a storage tank. The fourth system (VVX + VPLBU + VPESR) has the lowest energy demand of about 2 000 MWh and achieves the highest profitability over 20 years of almost 400 MSEK. System two (VVX) has the lowest environmental impact in terms of CO2 generation with a reduction of about 90% compared to the reference system and the shortest payback period of less than 2 years. Hence, the second system (VVX) is recommended if environment and payback time are prioritized and the fourth system (VVX + VPLBU + VPESR) if profitability and reduced energy demand are prioritized.

The data centre industry is becoming more and more important due to the rapid increase of digitalisation in our society. However, data centres are large electricity consumers since electricity is needed for both the Information Technology (IT) equipment and the cooling systems, as a certain temperature must be maintained in the server rooms in order to guarantee service operations. Thus, it is important to make data centres less energy intensive and implement a circular economy approach in the sector. One possible way to implement circularity is to reuse the waste heat generated in data centres in district heating networks. However, the potential of using waste heat from low-temperature sources, such as data centres, is mainly unexploited; therefore, more studies are needed in order to inform such use. In particular, it is essential to understand how this potential could be assessed.  The main purpose of this study is to identify the barriers to more heat recovery utilisation and the opportunities that heat recovery contracts can bring from the perspective of key stakeholders linked to DCs’ systems operation and service use, such as DC operators, DH operators, and municipalities. The study also aims at understanding how municipalities can enhance a greater integration of waste heat from data centres in district heating systems. To reach the objectives, this study is constructed as an explorative case study on the use of excess heat from data centres in the Stockholm district heating system. Eight stakeholders belonging to those categories were interviewed and the data collected were analysed with a Strengths – Weaknesses – Opportunities and Threats (SWOT) analysis.   The study concludes that the main barriers preventing the implementation of heat recovery investments, in the explorative analysis for the Stockholm county, seem to be more business related than technical. For example, not having a clear business model in place. In terms of main opportunities, these are related to an improvement in sustainability, such as saving resources by replacing them with excess heat and exploiting an inevitable product instead of wasting it. Moreover, this study also concludes that municipalities can help find suitable places for data centres near the district heating grids both through initiatives like Stockholm Data Parks and city planning. / Datacenterbranschen blir allt viktigare på grund av den snabba ökningen av digitaliseringen i vårt samhälle. Datacenter är dock stora elkonsumenter eftersom el behövs både för IT-utrustningen och för kylsystemen, eftersom en viss temperatur måste hållas i serverrummen för att garantera serviceverksamheten. Det är därför viktigt att göra datacenter mindre energikrävande och införa en cirkulär ekonomi inom sektorn. Ett möjligt sätt att genomföra cirkulär ekonomi är att återanvända den spillvärme som genereras i datacentren i fjärrvärmenäten. Potentialen för att använda spillvärme från källor med låg temperatur, t.ex. datacenter, är dock i huvudsak outnyttjad, och därför behövs fler studier för att informera om sådan användning. I synnerhet är det viktigt att förstå hur denna potential kan bedömas.  Huvudsyftet med den här studien är att identifiera hindren för ett ökat utnyttjande av värmeåtervinning och de möjligheter som avtal om värmeåtervinning kan ge ur de viktigaste intressenternas perspektiv när det gäller drift av DC-system och användning av tjänster, t.ex. DC-operatörer, DH-operatörer och kommuner. Studien syftar också till att förstå hur kommunerna kan främja en ökad integrering av spillvärme från datacenter i fjärrvärmesystemen. För att nå målen är denna studie uppbyggd som en explorativ fallstudie om användningen av överskottsvärme från datacenter i Stockholms fjärrvärmesystem. Åtta intressenter som tillhörde dessa kategorier intervjuades och de insamlade uppgifterna analyserades med en SWOT-analys (Strengths - Weaknesses - Opportunities and Threats).  I studien dras slutsatsen att de främsta hindren för investeringar i värmeåtervinning, i den explorativa analysen för Stockholms län, verkar vara mer affärsrelaterade än tekniska. Till exempel att man inte har en tydlig affärsmodell på plats. När det gäller de viktigaste möjligheterna är dessa relaterade till en förbättring av hållbarheten, t.ex. att spara resurser genom att ersätta dem med överskottsvärme och utnyttja en oundviklig produkt i stället för att slösa bort den. I studien dras dessutom slutsatsen att kommunerna kan hjälpa till att hitta lämpliga platser för datacenter nära fjärrvärmenäten, både genom initiativ som Stockholm Data Parks och stadsplanering.

Energieffektivisering är intressant för alla industrier, eftersom det handlar om minskning av både energianvändning och kostnad. Syftet med detta examensarbete är att analysera potentiell energiåtervinning av spillvärme från en mangel vid Limatvätten AB. Limatvätten AB är en stor och modern tvätterianläggning. Limatvätten tvättar åt främst hotell- och restaurangkunder. Limatvätten AB har egna textilier som hyrs ut till hotell, konferenser m.m. Största kunderna finns i Sälenfjällen och Siljansregionen. Då inga processdata fanns tillgängliga för detta arbete krävdes mätningar för att få basinformationen. Utifrån mätningar beräknas mängden av energi som kan återvinnas. Systemförslag för värmeåtervinning ges även i rapporten. Aquavent är en värmeväxlare som använder ventilationsvärme från manglar. Vattnet som värms upp i aquavent leds in i tvättrören, vilket leder till minskning av ångförbrukning i tvättprocesser. Temperaturförändring är beroende av värmeväxlarens verkningsgrad, ju högre temperaturförändring det är desto mer mängd av energiåtervinning fås. Efter identifiering av problemet kartlades tidsplan, lämpliga instrument samt intressanta parametrar. Fukthalten, temperaturen och dynamiska trycket har mätts. Formlerna som beskrivs i teoriavsnittet har använts till de flesta beräkningarna med hjälp av Excel. Av resultatet framkommer att maximala energibesparingen blir 184 MWh/år om all överskottsvärme från manglarna återanvänds. Utifrån resultatet blir den totala besparingspotentialen på 57 000 SEK/år. Ytterligare kompletterande mätningar och analyser behövs för att få tillräckligt bra beslutsunderlag. Men detta arbete tyder på att ytterligare analys är intressant. Resultaten visar det att finns potential att använda överskottsvärme från Limatvättens manglar. Förutom besparingen av energin så minskas också klimatpåverkan eftersom överskottsenergin återanvänds igen som annars skulle försvinna ut i atmosfären. Om två av manglarna kopplas med ett värmeåtervinningssystem, resulterar det en dubblering på besparingspotentialen. För att få ett mera noggrant resultat kunde man logga en längre tid för mätningarna för att se förändring kring de mätande storheterna t.ex. genom att installera mätare som loggar till en dag eller till med en vecka. Övervakning och tolererande givare behövs dock. / Energy efficiency is in the interest of all industries, as it involves the reduction of both energy and cost. The purpose of this project for a bachelor’s degree is to analyse potential energy recovery of waste heat from an ironer. The work was carried out at Limatvätten AB, which is a large and modern laundry facility. Limatvätten AB is a textile service company that has been in existence for 50 years. The Lima laundry’s main customers are from the hotel and restaurant business. Limatvätten AB has its own textiles that are rented to hotels, conferences, etc. The largest customers are in Sälenfjällen and in the Siljan region. The work is done by identifying moisture, temperature and dynamic pressure in an ironer Based on measurements, the amount of energy that can be recycled is calculated. Heat recovery system proposals are also given in the report. Aquavent is a heat exchanger that uses ventilation heat from the ironers. The water that is heated in the aquavent is led into the washing pipes, which leads to the reduction of steam consumption in washing processes. Temperature change depends on the heat exchanger's efficiency, the higher the temperature change, the more amount of energy recovery is obtained. After identification of the problem, a timetable was mapped, and appropriate instruments and interesting parameters were chosen. The moisture content, temperature and dynamic pressure have been measured. The equations described in the theory section are used for most of the calculations with the help of Excel. According to the result, the energy saving will be 184 MWh/year if all excess heat from a mangle is reused. Based on the result, the total savings potential is SEK 57 000 /year. According to the results, it is shown that there is the potential to use excess heat from the Lima wash ironers. In addition to the saving of energy, climate impact is also reduced, as the excess energy is again reused which would otherwise disappear into the atmosphere. If two of the ironers are coupled with a heat recovery system, it results in a doubling on the savings potential.

Region Uppsala manages the buildings at the hospital area in Uppsala and has in recent years worked intensively with energy efficiency measures affecting the buildings, which have also yielded successful results. To continue Region Uppsala’s energy efficiency effort, Region Uppsala intends to install a local heating and cooling network for the hospital area. The intent of the local heating and cooling network is to enable the transfer of excess heat and cooling. Region Uppsala also plans to install a larger refrigerator (>1,000 kW cooling) that will provide the hospital area with cold and heat.  This project is divided into three major parts, the first part of which involves examining how much residual heat is used from the existing refrigerators in the hospital area today, and what difference the introduction of local heating and cooling networks could make regarding the use of residual heat. The second part of the project consists of investigating the impact a larger refrigerator with 4.4 MW of cooling capacity could have on the hospital area's need for district heating and district cooling. Both the difference in energy and power are investigated. The third and final part of the project consists of examining two different operating strategies for the larger refrigerator to expand its use rate. Then the dimensioning of the cooling capacity of the refrigerator is analysed for the different operating strategies.  The results of the project show that the introduction of a local heating and cooling network in the hospital area could contribute to the use of significantly more residual heat from today's existing refrigerators. Calculations show that the larger refrigerator could reduce the energy demand from both district heating and district cooling by 2,820 MWh and 7,050 MWh respectively, as well as reduce the subscribed power only from the district cooling by 3,830 kW. In addition, the analysis of the dimensioning of the larger cooling machine shows that the cooling capacity would be oversized to the cooling needs in the hospital area.

IPCC reported in its climate change report 2013 that the atmospheric concentrations of the greenhouse gases (GHG) carbon dioxide (CO2), methane, and nitrous oxide now have reached the highest levels in the past 800,000 years. CO2 concentration has increased by 40% since pre-industrial times and the primary source is fossil fuel combustion. It is vital to reduce anthropogenic emissions of GHGs in order to combat climate change. Industry accounts for 20% of global anthropogenic CO2 emissions and the iron and steel industry accounts for 30% of industrial emissions. The iron and steel industry is at date highly dependent on fossil fuels and electricity. Energy efficiency measures and substitution of fossil fuels with renewable energy would make an important contribution to the efforts to reduce emissions of GHGs. This thesis studies energy efficiency measures and fuel substitution in the iron and steel industry and focuses on recovery and utilisation of excess energy and substitution of fossil fuels with biomass. Energy systems analysis has been used to investigate how changes in the iron and steel industry’s energy system would affect the steel plant’s economy and global CO2 emissions. The thesis also studies energy management practices in the Swedish iron and steel industry with the focus on how energy managers think about why energy efficiency measures are implemented or why they are not implemented. In-depth interviews with energy managers at eleven Swedish steel plants were conducted to analyse energy management practices. In order to show some of the large untapped heat flows in industry, excess heat recovery potential in the industrial sector in Gävleborg County in Sweden was analysed. Under the assumptions made in this thesis, the recovery output would be more than three times higher if the excess heat is used in a district heating system than if electricity is generated. An economic evaluation was performed for three electricity generation technologies for the conversion of low-temperature industrial excess heat. The results show that electricity generation with organic Rankine cycles and phase change material engines could be profitable, but that thermoelectric generation of electricity from low-temperature industrial excess heat would not be profitable at the present stage of technology development. With regard to fossil fuels substituted with biomass, there are opportunities to substitute fossil coal with charcoal in the blast furnace and to substitute liquefied petroleum gas (LPG) with bio-syngas or bio synthetic natural gas (bio-SNG) as fuel in the steel industry’s reheating furnaces. However, in the energy market scenarios studied, substituting LPG with bio-SNG as fuel in reheating furnaces at the studied scrap-based steel plant would not be profitable without economic policy support. The development of the energy market is shown to play a vital role for the outcome of how different measures would affect global CO2 emissions. Results from the interviews show that Swedish steel companies regard improved energy efficiency as important. However, the majority of the interviewed energy managers only worked part-time with energy issues and they experienced that lack of time often was a barrier for successful energy management. More efforts could also be put into engaging and educating employees in order to introduce a common practice of improving energy efficiency at the company. / Halterna av växthusgaserna koldioxid (CO2), metan och kväveoxider har under de senaste 800 000 åren aldrig varit högre i atmosfären än vad de är idag. Detta resultat redovisades i IPCCs klimatrapport år 2013. CO2-koncentrationen har ökat med 40 % sedan förindustriell tid och denna ökning beror till största delen på förbränning av fossila bränslen. Ökade koncentrationer av växthusgaser leder till högre global medeltemperatur vilket i sin tur resulterar i klimatförändringar.  För att bromsa klimatförändringarna är det viktigt att vi arbetar för att minska utsläppen av växthusgaser. Industrin står för 20 % av de globala utsläppen av CO2 och järn- och stålindustrin står för 30 % av industrins utsläpp. Järn- och stålindustrin är i dag till stor del beroende av fossila bränslen och el för sin energiförsörjning. Energieffektiviseringsåtgärder och byte av fossila bränslen mot förnybar energi i järn- och stålindustrin skulle kunna bidra till minskade utsläpp av växthusgaser. Denna avhandling studerar åtgärder för effektivare energianvändning och möjligheter för bränslebyte i järn- och stålindustrin. Avhandlingen fokuserar på återvinning och utnyttjande av överskottsenergier och ersättning av fossila bränslen med biomassa. Energisystemanalys har använts för att undersöka hur förändringar i järn- och stålindustrins energisystem skulle påverka ekonomin och de globala utsläppen av CO2. Avhandlingen studerar också betydelsen av energiledning och nätverkande för att uppnå en effektivare energianvändning. Fokus har här varit på att studera hur energiansvariga resonerar kring varför energieffektiviseringsåtgärder genomförs eller varför de inte genomförs. Djupintervjuer med energiansvariga vid elva svenska stålverk genomfördes för att analysera denna fråga. För att ge ett exempel på den stora outnyttjade potentialen av överskottsvärme från industrin analyserades potentialen i Gävleborgs län. Möjligheterna att använda överskottsvärmen som fjärrvärme eller för att producera el analyserades. Här visar resultaten att fjärrvärmeproduktionen skulle bli mer än tre gånger så stor som elproduktionen. En ekonomisk utvärdering gjordes där tre tekniker för produktion av el från lågtempererad industriell överskottsvärme jämfördes. Resultaten visar att elproduktion med organisk Rankine-cykel eller en så kallad fasändringsmaterialmotor kan vara lönsam, men att termoelektrisk elproduktion inte är lönsam med dagens teknik och prisnivåer. Det är möjligt att ersätta en del av det fossila kolet i masugnen med träkol och på detta sätt introducera förnybar energi i stålindustrin. Man kan också ersätta gasol som används som bränsle i stålindustrins värmningsugnar med syntesgas eller syntetisk naturgas (SNG) som produceras genom förgasning av biomassa. Under de antaganden som gjorts i avhandlingen skulle det dock inte vara lönsamt för det skrotbaserade stålverk som studerats att ersätta gasolen med bio-SNG. För att uppnå lönsamhet behövs i detta fall ekonomiska styrmedel. Hur olika åtgärder påverkar de globala utsläppen av CO2 beror till stor del på hur framtidens energimarknad ser ut. Elproduktion från industriell överskottsvärme skulle minska de globala CO2-utsläppen i alla scenarier som studerats, men för de andra åtgärderna varierar resultaten beroende på vilka antaganden som gjorts. Resultaten från intervjustudien visar att svensk stålindustri anser att energifrågan är viktig, men det finns fortfarande mycket att göra för att effektivisera energianvändningen i denna sektor. Flera av de intervjuade arbetade bara deltid med energifrågor och de upplevde att tidsbrist hindrade dem från ett effektivt energiledningsarbete. En rekommendation till företagen är därför att anställa en energiansvarig på heltid och/eller fler personer som kan arbeta med energifrågor. Det bör också läggas mer resurser på att engagera och utbilda anställda för att på så sätt introducera en företagskultur som främjar effektiv energianvändning.