’Netto-noll utsläpp’ i EU vid 2050 är ett av målen för att påskynda övergången från fossila bränslen till mer förnyelsebara och hållbara alternativ. Detta har däremot introducerat mer turbulens på elnäten. Ett av verktygen för att reglera och förbättra eldistributionen är stor-skaliga batterier, där litium-jon är den mest förekommande kemin. Men på grund av oro kring resursutbud och hopp om teknologidiversifiering har det påbörjat en sökning efter alternativ som kan användas i stället eller tillsammans med litium-jon batterier. Från en lång lista så har tre alternativ med hög potential identifierats. Dessa är nickel-vätgasbatteri, zink-brom flödesbatteri och järn-luftbatteri. Deras lämplighet undersöktes och diskuterades för flertalet användningsområden och för ett speciellt användarfall av Vattenfall. Slutsatsen var att utav de tre, så är det endast nickel-vätgas som kan förväntas vara ett bra alternativ för specifika fall, att zink-brom har få möjligheter att konkurrera och att järn-luft har väldigt hög potential men också många oklarheter som gör det svårt att förutspå dess utveckling. / With net-zero emissions set to be achieved in the EU by 2050, the transition from fossil-based energy sources to more renewable and green options are ever expanding. This puts a strain on the electricity grids because of the intermittent nature from these energy sources. To mitigate this battery systems are used, of which the lithium-ion battery is the most prevalent, and expected to only increase in use. However, material resource concerns and possible danger of over-reliance on one technology has opened for a search to find other alternatives that could be used instead or in conjunction with the battery. Out of a long list of batteries, the nickel-hydrogen battery, zinc-bromide flow battery and iron-air battery are three alternatives that have been identified to have potential. Their suitability was researched and discussed for various grid-applications. The result show that out of the three, it is only believed that the nickel-hydrogen battery have a definitive competitiveness, that the zinc bromide flow battery has few things going for it, and that the iron-air battery has large potential but just as large uncertainty surrounding its future. Lastly, a specific off-shore wind park case was investigated to see the practicality and competitiveness of the nickel-hydrogen battery compared to a specific lithium-ion chemistry.

Only 10 % of the rural population in Sub-Saharan Africa has access to electricity. At the same time the Sub-Saharan countries are close to the equator and get many sun hours a day, leading to a huge potential for solar energy. This report aims to compare different PV system components for use in Sub-Saharan Africa to facilitate EWB for their work in electrification projects in the areas. The PV system will be compared with the following factors: economic, adoptability, scalability, environmental impact and efficiency, weighed in that order. A case simulation was made for a village around Nairobi were 20 households would be supplied with solar power. Both Polycrystalline silicon cells and thin filmed CIGS were simulated were the Poly c-Si cell was both the cost-efficient and scalable choice. Poly c-Si cells was also concluded to be advantageous of the crystalline cells by the chosen factors. Pb-acid batteries are best suited for off grid PV systems in rural areas. Different types of Pb-acid batteries can be used depending on the area’s typology. Off grid solar powered microgrids could be the solutions for an increased socioeconomic wellbeing for communities in rural areas. / Endast 10% av lantbygdens befolkning i Subsahariska Afrika har tillgång till elektricitet. Samtidigt ligger de Subsahariska länderna nära ekvatorn och får många soltimmar per dygn, vilket leder till en stor potential för solenergi. Den här rapporten syftar till att jämföra olika solcellssystems komponenter för användning i östra Afrika för att främja Ingenjörer Utan Gränsers arbete inom elektrifierings projekt i området. Jämförelsen kommer utföras med följande faktorer, ekonomi, anpassningsförmåga, skalning, miljöpåverkan och effektivitet, viktat i den ordningen. En simulation gjordes för en by i området av Nairobi där 20 hushåll skulle få tillgång till solenergi. Både Poly kristallina celler och tunnfilm CIGS simulerades där Poly kristallina celler var både kostnadseffektivast samt det plats effektivaste valet. Polykristallina celler var även konkluderades vara det fördelaktiga valet av de kristallina cellerna utefter de valda faktorerna. Bly-syra batterier var bäst lämpade för själv stående solcellssystem på landsbygden. Olika typer av bly-syra batterier kan användas beroende på områdets typologi. Fristående solcellssystem kan vara en lösning till ett ökat socioekonomisk välmående för samhällen på landsbygden.

This thesis presents a comprehensive exploration of the impact of EU battery regulations, Regulation (EU) 2023/1542, on end-of-life batteries, focusing on repurposing within the supply chain. We used both surveys and interviews to gather qualitative data from the stakeholders in the battery supply chain. These interviews dug deeper into aspects that the survey couldn´t fully capture, helping us better understand how EU regulations affect the supply chain. Results revealed a nuanced reality where EU regulations offer advantages by defining producer responsibilities, enhancing safety standards, and enabling data sharing. However, unintended consequences include competitive dynamics that may favor recycling over repurposing. Technical and organizational challenges, such as non-standardized battery designs and uncertainties regarding repurposed battery lifespans, also emerged. Various circular business models were explored under this environment, each requiring a functional value network and effective coordination among stakeholders. Overall this research contributes valuable insights as the EU seeks circularity in the battery supply chain. By addressing barriers, seizing opportunities, and fostering collaboration, it supports a sustainable and circular future in the EV battery chain, maximizing the value of initial investment and aligning with the goals of the energy transition. / Detta examensarbete presenterar en undersökning av effekten av EU:s batteriförordningar, förordning (EU) 2023/1542 som reglerar batterier vid livscykelns slut med fokus på återanvändning inom försörjningskedjan. Både enkäter och intervjuer använder för att samla in kvalitativa data från intressenter i batteriförsörjningskedjan. Intervjuerna gick djupare in på aspekter som enkäten inte kunde fånga fullt ut, vilket hjälpte oss att bättre förstå hur EU-förordningar påverkar försörjningskedjan. Resultaten avslöjade en nyanserad verklighet där EU-förordningarna erbjuder fördelar genom att definiera producentansvar, förbättra säkerhetsstandarder och möjliggöra datadelning. Dock uppstår oavsiktliga konsekvenser såsom konkurrensdynamik som kan främja återvinning framför återanvändning. Tekniska och organisatoriska utmaningar, såsom icke-standardiserade batteridesign och osäkerheter angående återanvända batteriers livslängd, framkom också. Olika cirkulära affärsmodeller utforskades i denna kontext, som alla förutsätter ett fungerade värdenätverk och effektiv samordning mellan intressenterna. Sammanfattningsvis bidrar denna forskning med värdefulla insikter i EU:s fortsatta strävan efter cirkularitet i batteriförsörjningskedjan. Genom att uppmärksamma hinder, utnyttja möjligheter och främja samarbete, stödjer forskningen en hållbar och cirkulär framtid i försörjningskedjan för elbilsbatterier. Detta maximerar värdskapandet från de ursprungliga investeringarna och ligger i linje med målen för energiövergången.

Electrification in rural areas of West African countries remain to be a challenge for the growth of the region. The Economic Community of West African States (ECOWAS) has set a target of 2030 to achieve 100% electrification in all member countries. Burkina Faso is one of the least electrified countries in the world, where only 9 % of the rural population has access to electricity. This study presents a conceptualization of techno-economic feasibility of pumped hydro storage (PHS) and electric batteries with solar photovoltaics (PV) in the context of Burkina Faso. The results are explored for an off grid standalone PV plus storage system for a rural setting and a grid connected PV system for an urban setup. The least cost configurations for both the cases are determined using HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables). The results indicate the need of extended solar penetration in Burkina Faso in response to the challenges of low electrification rates in the country. Adding more PV to the present electricity mix of Burkina Faso could drive down the cost of energy by 50 % compared to the present grid electricity prices by making cheap electricity available to the local population. Adding PHS to grid connected PV leads to a cost reduction of 8% over a lifetime of 25 years which does not provide enough motivation for the high investments in storage at present. Policy interventions that allow stacking up of revenues and benefits of storage are needed to make it more competitive. PV plus pumped hydro storage remains the optimal system architecture as compared to PV plus electric batteries for off grid standalone systems provided the geographic availability of lower and upper reservoirs. The capital cost of PV remains to be the most dominating factor in the cost of optimal system for both the urban and the rural cases, and driving down the costs of PV would have the most positive effect for increased electricity access in the country. / Elektrifiering i landsbygdsområden i västafrikanska länder är fortfarande en utmaning för tillväxten i regionen. Ekonomiska gemenskapen i Västafrikanska stater (ECOWAS) har satt upp ett mål 2030 att uppnå 100% elektrifiering i alla medlemsländer. Burkina Faso är ett av de minst elektrifierade länderna i världen där bara 9% av landsbygdsbefolkningen har tillgång till el. Denna studie presenterar en konceptualisering av teknisk ekonomisk genomförbarhet för pumpad vattenkraftlagring (PHS) och elektriska batterier med PV (photovoltaics) paneler i samband med Burkina Faso. Resultaten undersöks med avseende på ett fristående fristående PV plus lagringssystem för landsbygden och ett nätanslutet PV-system för en stadsinstallation. De lägsta kostnadskonfigurationerna för båda fallen bestäms med hjälp av HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables). Resultaten visar på behovet av utökad solpenetrering i Burkina Faso som svar på utmaningarna med låga elektrifieringshastigheter i landet. Att lägga till mer PV till den nuvarande elmixen av Burkina Faso skulle kunna sänka energikostnaderna med 50% jämfört med de nuvarande elpriserna för nätet genom att göra billig el tillgänglig för lokalbefolkningen. Att lägga till PHS till nätansluten PV leder till en kostnadsminskning på 8% under en livslängd på 25 år som inte ger tillräcklig motivation för de stora investeringarna i lagring för närvarande. Politikåtgärder som möjliggör stapling av intäkter och fördelar med lagring behövs för att göra det mer konkurrenskraftigt. PV plus pumpad hydro förblir den optimala systemarkitekturen jämfört med PV plus elektriska batterier för fristående nät utanför nätet förutsatt geografisk tillgänglighet av nedre och övre reservoarer. Kapitalkostnaden för PV är fortfarande den mest dominerande faktorn i det lägsta kostnadssystemet för både stads- och landsbygdsfall och att köra ner PV-kostnaderna skulle ha den mest positiva effekten för ökad elåtkomst i landet.

Detta examensarbete är tillägnad att undersöka hur affärsmodellsinnovation kan skapa förutsättningar för att underlätta återanvändandet av elbilsbatterier samt analysering av möjliga värdeskapande utfall. Arbetet fokuserar på att samla data från större aktörer som hanterar begagnade elbilsbatterier. Kartläggning av deras affärsmodeller genom kvalitativa intervjuer ger läsaren och författarna en större inblick kring hur cirkulära affärsmodeller fungerar och vart de behöver innovation.  Elbilar har det senaste decenniet en större andel av nybilsförsäljningen och med direktiv från både EU och den svenska staten, kommer det ebdast vara möjligt att köpa eldrivna samt vissa gasdrivna fordon från 2035. Detta medför en större batteriproduktion vilket även leder till en större grad av exploatering av nuvarande litium- och molybden reserver. Dessa reserver kommer att räcka i ca 70 år om inte nya tillgångar upptäcks och större fokus på att kunna återanvända blir aktuellt.  Denna omfattande gröna omställning av bilindustrin sätter även press på batteri producenter till en mer hållbar tillverkning som tar hänsyn till behovet av att kunna återvinna/återanvända. Denna eftertraktade designförslag är däremot något nytt hos många producenter och resterande verkar inte kunna nå en optimal grad av återvinningsberhet. Kvar blir alternativet att kunna återanvända batterierna från den befintliga elbilsmarknaden. Denna studie inspireras av cirkulär ekonomi och cirkulära affärsmodeller som kan effektivt handskas med problemen dem begagnade elbilsbatterierna för med sig. Studiens forskningsfrågor grundar sig först och främst hur befintliga affärsmodeller ser ut, vad för innovation det krävs samt hur denna innovation kan skapa förutsättningar för återanvändning.  Kartlägning av affärsmodeller från större återanvändning/återvinnings aktörer såsom Northvolts dotterföretag Revolt samt Stena Recycling, BatteryLoop, visar på ett behov av en mer intergrerad spårning och distrubering av själva elbilsbatterierna. Studien visar att affärsmodellsinnovation behövs inom uppsamling av begagande elbilsbatterier där en digital plattform möjliggör interaktion mellan köpare och säljare. Dessutom kontrolleras varje begagnat batteri innan den når marknaden vilket skapar fler förutsättningar för cirkularitet och främjar återvinning. / This thesis is dedicated to investigating how business model innovation can create the conditions to facilitate the reuse of electric car batteries as well as analyzing possible value-creating outcomes. The work focuses on gathering data from major players who handle used electric car batteries. Mapping their business models through qualitative interviews gives the reader and the authors a greater insight into how circular business models work.  In the last decade, electric cars have taken larger share of the new car sale och with directives from both the EU and the Swedish state, it will only be possible to buy electric-powered abd sin gas-powered vehicles from 2035. This entails a greater battery production, which also leads to a greater degree of exploitation of current lithium and molybdenum reserves. These reserves will last for about 70 years unless new assets are discovered and a greater focus on being able to reuse and recycle becomes relevant.  This comprehensive green transformation of the car industry also puts pressure on battery producers to a more sustainable production that considers the need to be able to be recycled/reused.However, this sought-after design proposal is something new for many producers and the rest do not seem to be able to reach an optimal degree of recyclability. What remains is the option of being able to reuse the batteriers from the existing electric car market. This study is inspired by circular economy and circular business models that can effectively deal with the problems that used electric car batteries bring with them. The study's resarch questions are first and foremost based on what existing business models look like, what kind of innovation is required and how this innovation can create conditions for reuse. Mapping of business models from major reuse/recycling actors such as North Volts's subsidiary Revolt and Stena Recycling, Battery Loop, shows a need for more intergrated tracking and distribution of the electric car batteriers themselves.  This study shows that business model innovation is needed in the collection of used electric car batteries where a digital plattform enables interaction between buyers and sellers. In addition, every used battery is checked before it reaches the market, which creates more conditions for circularity and promotes recycling.

Coincidence factors have been researched since the late 1800s, as they displays the ratio between the maximum coincidencental power usage of a system, and the sum of the maximum individual loads of the system. Accurate estimations of the highest coincidental power usage allow for minimal material usage when constructing substations, transformers, overhead lines, and cables for power transmission. Scania is large bus and truck production industry in Sweden, and has realised that it over-estimate the largest coincidental power usage of production facilities, which leads to unnecessary investment costs and power subscription with the power distribution utility. This study is special, as the area of coincidence factors for industrial purposes are rarely investigated. In combination with modelling of BESS for power supply, this study aims to investigate established methods of calculating coincidence factors for industrial purposes and their relevance, as the results will be compared to actual values from measurements. The results of the study showed that Velander ́s method, used by utilities in Sweden and a few other countries, is not very relevant for estimating highest coincidental power usage, as this requires accurate estimation of yearly energy usage, and two other parameters, k1 & k2 . The normal distribution is better for this purpose but also requires accurate data. This study proposed a method based on the normal distribution, that requires follow-up in order to guarantee that it is accurate in multiple cases. In addition, a BESS was modelled using Matlab, with the initial aim of peak-shaving. Since this did not prove profitable with Scania ́s standards, the modelling simply aimed at being profitable using Net Present Value as economical tool for evaluating profitability. The results displayed a lot of profitable sizes of the BESS where the battery became profitable after five years minimum. / Sammanlagringsfaktorer har studerats sedan slutet på 1800-talet. De visar kvoten mellan den högsta sammanfallande effekten och summan av de högsta individuella effekterna per last i ett system. En mer träffsäker uppskattning av sammanfallande effekt, reducerar materialanvändning vid byggande av ställverk, transformatorer och elkablar som ska användas vid strömöverföring. Scania är en stor produktionsindustri i Sverige som tillverkar bussar och lastbilar. De har insett att de överdimensionerar sina effektbehov hos olika produktionsfabriker, vilket leder till onödigt höga investeringskostnader och höga effektabonnemang gentemot eldistributören. Studien är ovanlig, då sammanlagringsfaktorer inom industrin är väldigt lite forskat kring. Studien undersöker redan etablerade metoder för att beräkna sammanlagringsfaktorer och hur relevanta de är för området. Dessutom studeras batterier för energilagring. Detta görs genom jämförelse av mätningar av strömmar i en av Scanias lokaler. Resultaten av studien visar att Velanders metod är olämplig för användning då den kräver kunskap om årlig energiförbrukning, samt korrekta konstanter k1 & k2. Normaldistribution som är ett statistikt verktyg, gav mer liknande värden av de uppmätta strömmarna i B178, men hade sin svaghet i att metoden också krävde kunskaper om effektanvändning, vilket blir problematiskt när en ny fabrik ska byggas, samt uppskatta effektbehovet för denna. Studien föreslår en modell som baseras på normaldistribution, men som kräver uppföljning för att säkerställa relevans. Utöver detta, används Matlab för att modellera ett batteri, vars primära syfte är att kapa effekttoppar. När detta visade sig vara icke lönsamt med Scanias standarder blev målet att istället modellera ett batteri vars enda mål att vara lönsamt. Där visade det sig finnas flera storlekar på batterier som var lönsamma efter minst fem år.

Batteries account for 50% of the overall cost of solar home systems (SHS). The battery packs degrade over time and when they reach 70% state of health (SOH), the whole SHS is discarded. In the predominantly rural off-grid context, battery replacements are expensive and impractical. The customers are often dozens of km away from any sales point. Furthermore, recycling schemes are often limited in the developing world, meaning that old batteries are sometimes discarded in unsafe ways. As the market grows, the environmental impact of this will only get larger. Solaris Offgrid, a premier name in the Solar Offgrid industry, is innovating two solutions designed to tackle this issue; a smart multi-battery packmanager and an easy to recycle battery pack design with cell by cell management. The current study is based on a lossless cell balancing design, where in the charge and discharge cycles of each cell in the string are monitored and to efficiently avoid overcharge and over-discharge. Implementing this strategy reduces the degradation of these batteries which extends the battery life of SHS. A sensitivity analysis is performed to analyze the environmental benefit gained by implementing lossless cell balancing. The thesis provides a literature study on the different battery terminologies, types of batteries used in SHS and, various cell-balancing techniques used today. This is followed by the design of a lossless cell balancing technique with minimal losses. / Batterierna står för 50 % av den totala kostnaden för solcellsanläggningar (SHS). Batteripaketen försämras med tiden och när de når 70 % av sitt hälsotillstånd kasseras hela solcellssystemet. På den övervägande landsbygden utanför elnätet är det dyrt och opraktiskt att byta ut batterierna. Kunderna befinner sig ofta tiotals kilometer från varje försäljningsställe. Dessutom är återvinningssystemen ofta begränsade i utvecklingsländerna, vilket innebär att gamla batterier ibland kasseras på ett osäkert sätt. I takt med att marknaden växer kommer miljöeffekterna av detta att bli allt större. Solaris Offgrid, som är ett ledande företag inom industrin för solcellsanläggningar, utvecklar två lösningar för att lösa detta problem: en smart batteripackförvaltare för flera batterier och en lätt återvinningsbar batteripackkonstruktion med cellvis hantering. Den aktuella studien bygger på en “förlustfri” cellbalanseringskonstruktion, där laddnings- och urladdningscyklerna för varje cell i strängen övervakas och effektivt undviker överladdning och överladdning. Genom att tillämpa denna strategi minskas degraderingen av dessa batterier, vilket förlänger batteritiden för SHS. En känslighetsanalys utförs för att analysera den miljöfördel som uppnås genom att införa förlustfri cellbalansering. Avhandlingen innehåller en litteraturstudie om olika batteriterminologier, typer av batterier som används i SHS och olika tekniker för cellbalansering som används idag. Detta följs av utformningen av en teknik för förlustfricellbalansering med minimala förluster.

Hydropower is one of the oldest renewable energy (RE) sources and constitutes a major share in the Swedish electricity mix. Though hydropower is renewable, there exist some issues pertaining to the local aquatic conditions. With more environmental laws being implemented, regulating the use and management of water is jeopardizing the flexibility of hydropower plants. The decided national plan for new environmental conditions in Sweden is expected to start being implemented in 2025 and more restrictions are expected. Analysing a battery energy storage system's capabilities plants may improve flexibility in hydropower plant operation. This thesis is focused on the short-term regulation in lower Oreälven river where the hydropower plants Skattungbyn, Unnån and Hansjö are located. The combined hydropower plant and battery system is simulated being employed in the day-ahead market and a techno-economic optimization of the combined system is performed. The combined system's operation is modelled using Mixed Integer Linear Programming. The future electricity market analysis is modelled using Machine Learning techniques. Three different electricity market scenarios were developed based on different Swedish nuclear energy targets for 2040 to capture the future. The first scenario developed complies with the Swedish energy target of 100 % renewable production in 2040. The second scenario has still two nuclear power plants in operation by 2040 and the third scenario has the same nuclear capacity as of 2020. It is observed from the results that with the current battery costs (~3,6 Million SEK/MWh), the implementation of a battery system for the short term regulation of the combined battery/hydropower system is not profitable and the cost of battery needs to be less than 0,5 Million SEK/MWh to make it profitable. The thesis also discusses the possibility of utilizing batteries’ second life and the techno-economic analysis of their performance. / Vattenkraft är en av de allra äldsta förnybara energikällorna och utgör idag en väsentlig del av Sveriges energimix. Trots att vattenkraft är förnybar, har den lett till vissa utmaningar i den lokala vattenmiljön. Som en följd av att fler miljölagar har implementerats för att reglera nyttjandet av vattendrag och sjöar, minskar flexibiliteten i vattenkraftproduktionen. Den av den svenska regeringen i juni 2020 beslutade nationella planen för miljöanpassning av vattenkraften i Sverige, förväntas börja genomföras med start 2025 och tros då resultera i fler flexibilitetsbegränsningar. Genom att analysera driften av batteriers energilagringssystem kombinerade med vattenkraftverk, bedöms flexibiliteten i sådana kombinerade system kunna ökas. Denna studie fokuserar på den kortsiktiga regleringen av nedre Oreälven med vattenkraftverken Skattungbyn, Unnån och Hansjö. En kombination av vattenkraftverken med batterisystem simuleras mot spot-marknaden och en teknisk-ekonomisk optimering av det kombinerade systemet utförs. Driften av det kombinerade systemet modelleras med linjärprogrammering och den framtida analysen av elmarknaden modelleras med maskininlärningstekniker. Tre olika scenarier för elmarknaden utvecklades baserade på målen för den svenska kärnkraften år 2040. Det första scenariot som utvecklades är i linje med det svenska energimålet om 100 % förnybar produktion till 2040. Det andra scenariot utvecklades med två kärnkraftverk fortfarande i drift 2040 och det tredje scenariot med samma kärnkraftskapacitet som 2020. Från resultaten kan särskilt noteras att med nuvarande batterikostnader (~3,6 miljoner SEK/MWh) kommer införandet av batterier för att kortsiktigt reglera vattenkraftverken inte att vara lönsamt om inte batterikostnaden reduceras till som högst 0,5 miljoner SEK/MWh. Denna studie diskuterar även möjligheterna att använda andrahandsbatterier samt en teknisk-ekonomisk analys för dess prestanda.

Detta examensarbete utreder den tekniska och ekonomiska passbarheten av batterilagringssystem (BESS) inom den svenska el infrastrukturen. Syftet är att konstruera tre olika affärsfall för att representera den tekniska och den ekonomiska passbarheten av BESS inom den svenska el infrastrukturen, specifikt med uppkoppling mot distributionsnätverket på den regionala nivån, 6 kilovolt till 132 kilovolt (kV). Affärsfallen adresserar dem tekniska funktioner och kunder inom infrastrukturen som utifrån en litteraturstudie anses vara dem mest attraktiva att bygga ett affärsfall utifrån. Litteraturstudien utreder den svenska el infrastrukturens struktur samt dess existerande och uppkommande utmaningar. Studien utforskar även hela spektrumet energilagringssystem (ESS) för att rättfärdiga valet av litium-jon BESS. Litium-jon BESS är närmare undersökt, där systemets operativa parametrar samt komponenter är kartlagda. Vidare undersöks dem tekniska funktionernas tekniska krav och ekonomiska incitament i en marknadsanalys. Slutligen utforskas regler och lagar omkring BESS implementering i den svenska el infrastrukturen samt placeringen och de kostnader för att bygga en BESS anläggning. De tre affärfallen som är konstruerade i denna studie är: Kombinationen av frekvensrelaterade nätverksstödtjänster för en fristående BESS-tillgångsoperatör. Avbrottsfri strömtillförsel för ett datacenter. Skala effekttoppar och kombination av frekvensrelaterade nätverksstöddtjänster för en industri. Litium-jon BESS anses vara den mest tillämpliga tekniken på grund av dess snabba responstid, höga effekt- och energidensitet samt skalbarheten för att passa majoriteten av de tekniska funktioner som undersökts inom studien. Affärsfallens ekonomiska passbarhet utvärderas efter två ekonomiska indikatorer, nuvärdesberäkning (NPV) samt återbetalningstiden. Affärsfall nummer tvås tekniska funktion erbjuder ingen möjlighet att generera en inkomst vilket gör att den kommer bli utvärderad efter kostnad för service, där utgifterna är uppdelade utöver projektets livstid genom linjär amortering. Vidare används linjär amortering för att räkna ut kostnaden per kilo sparat CO2 utöver livstiden på projektet. Både affärsfall 1 (NPV= 231,0 MSEK, återbetalningstid= 7,8 år) samt affärsfall 3 (NPV= 17,3 MSEK, återbetalningstid= 8,8 år) visar en lönsamhet där affärsfall 2 ger en kostnad för service mellan 5,4 och 5,8 MSEK/år och där kostnaden per sparat kilo CO2 mellan 20,9 och 22,7 SEK/kg CO2. Denna studie fokuserar på de tre största distributionsnätverksoperatorerna (DNO) inom distributionsnätverket på en regional nivå: Vattenfall, Eon och Ellevio. Lönsamheten av de undersökta affärsfallen är starkt kopplade till placeringsområde inom nätverket, spänningsnivån och typ av DNO. Möjlighet att koppla upp BESS till en existerande transformatorstation på anläggningen för affärsfall två och tre minskar investeringskostnaden samt driftkostnaderna vilket vidare förbättrar dess lönsamhet. Affärsfall ett behöver gå igenom en noggrann bedömning för att försäkra sig om lönsamheten. NPV samt återbetalningstiden kan påverkas i affärsfall ett och tre på grund av den ständigt förändrande frekvensregleringsmarknaden där priserna är volatila på grund av nya marknadsinitiativ. Att konstruera ett BESS affärsfall medför att flertalet osäkerheter bör räknas in, såsom de ekonomiska incitamenten som inte visar någon garanti på att vara fortsatt lönsamt. Det höga priset på litium-jon batterier saktar ner attraktiviteten av affärsfallen och måste vidare sjunka för att främja ett lönsamt affärsfall. Andra ESS som flödesbatterier och vätgaslagringssystem visar god passbarhet att bli implementerad i den svenska el infrastrukturen men måste vidare utveckla sin tekniska och kommersiella mognadsgrad innan dem kan vara konkurrenskraftiga med litium-jon BESS.  Examensarbetet är utfört i samarbete med Omexom Infratek Sverige AB med målet att bidra till en större förståelse av BESS roll i den svenska el infrastrukturen och vidare bidra till att konstruera ett tekniskt erbjudande för Omexom Infratek Sverige AB. / This master thesis investigates the technical and economic feasibility of battery energy storage systems (BESS) in the Swedish electrical infrastructure. The aim is to construct three business cases to represent the technical and economic feasibility of BESS implementation in the Swedish electrical infrastructure in the distribution network on the regional level, 6 kilovolts to 132 kilovolts (kV). The business cases address the technical functions and customers within the infrastructure that is recognized through a literature study to build the most attractive and incentivized business cases from. The literature study investigates the Swedish electrical infrastructure’s structure and its existing and upcoming challenges. It investigates the spectrum of energy storage systems (ESS) to justify the choice of the lithium-ion (Li-ion) BESS. The Li-ion BESS is closer examined, where the systems operational parameters and components are mapped out. Furthermore, the technical functions technical requirements and economic incentives are investigated in a market analysis. Lastly, considerations regarding regulations and permits, the placement of BESS within the infrastructure and its surrounding costs is evaluated. The three business cases that are constructed within the thesis are:  Combination of frequency related grid support services for a standalone BESS asset operator. Uninterruptable power supply for a data center. Peak shaving and a combination of frequency related grid support services for an industrial plant.  The, Li-ion BESS is considered to most applicable technology due its fast response time, high power and energy density and scalability to suit the majority of technical functions investigated in the thesis. The business cases economic feasibility is evaluated after two economic indicators, the net present value (NPV) and the payback period. Business case two’s technical function offers no possible revenues and is evaluated as a cost for service where the expenses is divided throughout the project lifetime through linear amortization and the cost per saved kg CO2 is calculated over the lifetime of the BESS. Both business case 1 (NPV= 231.0 MSEK, payback period= 7.8 years) and case 3 (NPV=17.3 MSEK, payback period= 8.8 years) show profitability where business case 2 gives a cost per service between 5.4 and 5.8 MSEK/year and cost per saved kg CO2 between 20.9 and 22.7 SEK/kg CO2.  This thesis focuses on the three largest distribution network operators (DNO) in the distribution network on a regional level: Vattenfall, Eon, and Ellevio. The profitability of the business cases investigated are strongly connected to the location in the network, the voltage connection level, and the type of DNO. Being able to connect to an existing substation on site as for business cases 2 and 3 will lower the capital and operational costs and further improve the profitability. Business case 1 needs a thorough assessment of placement in the electrical infrastructure in Sweden to assure profitability. The NPV and payback period in business cases 1 and 3 could conflict with the interchanging frequency regulation market where prices are rather volatile due to new market initiatives. Therefore, looking forward, building a BESS business case to be implemented comes with lots of uncertainties as the economic incentives shows no guarantee to continuously be profitable. The high price of Li-ion batteries is slowing down the attractiveness of the business cases and need to further decrease to promote profitable business cases. Other ESS technologies as flow batteries and hydrogen storage systems show good applicability to be implemented in the Swedish electrical infrastructure but needs to develop its technical and commercial maturity until it can become competitive with Li-ion BESS.  The master thesis is performed in conjunction with Omexom Infratek Sverige AB with the aim to contribute to a broader understanding of the role of BESS in the Swedish electrical infrastructure and to help building BESS technical offers for Omexom Infratek Sverige AB.

Roslagsbanans signalanläggningar har flera olika lösningar för dess strömförsörjning i form av standarder för batterier och likriktare. Denna lösningsvariation har försvårat för underhållspersonalen att åtgärda de fel som uppstått och därmed fördröjt trafiken, dvs trafikstörningar. Roslagsbanan försörjs delvis av lokala elnät där avbrott emellanåt förekommer. Dessa avbrott inträffar ofta när elnätsleverantörerna underhåller sitt ortnät vilket kan ske även under rusningstrafik. Avbrotten kan även orsakas inom signalanläggningarna när stora spänningsvariationer förekommer, t.ex. när stora induktiva- eller kapacitiva laster slås av. Dessa problem analyseras och åtgärdsförslag tas fram i denna rapport. De befintliga likriktarna och batterierna samt förslag till ersättningsprodukter som behövs för detta säkerhetssystem har sammanställts i denna rapport. För att skapa en hållbar, robust och miljövänlig strömförsörjning till Roslagsbanans signalanläggningar undersöktes i detta arbete strömspikar, avbrottsfri kraftförsörjning samt dessutom möjligheten att ansluta solceller som kompletterande åtgärd. I signalutrustningen vid Roslags Näsby stationsområde detekterades och undersöktes förekomsten av strömspikar. Två åtgärdsförslag för att komma till rätta med dessa strömspikar togs fram. Förslagen var ett lågpassfilter och en metalloxidvaristor som båda var för sig reducerar strömspikarna. Lågpassfiltret dämpar insignalernas spänning och strömförsörjning vid kraftiga förändringar i frekvensen och metalloxidvaristorn reducerar strömflödet vid överspänningar. Ytterligare undersökningar av transienterna i Roslags Näsbys och de övriga signalanläggningarna på Roslagsbanan bör utföras. Resultaten av de genomförda undersökningarna om avbrottsfri kraftförsörjning och solceller visade däremot att utrustningarna inte bör installeras i de nuvarande signalanläggningarna. Solceller var inte implementerbara eftersom effektbehovet av signalanläggningarna var större än den takyta som fanns tillgänglig för solcellerna. Arbete och investeringar för ett avbrottsfritt kraftförsörjningsunderhåll och installation av denna utrustning var mer krävande i jämförelse med dess nytta för signalanläggningarnas tillförlitlighet, dvs ingen åtgärd i nuläget. Förslag på ersättningsprodukter i form av likriktare och batterier lades fram till arbetsgivarna för att skapa en standard för Roslagbanans kraftförsörjning framåt. / Roslagsbanan's signal systems have several different solutions for its power supply in the form of several standards for batteries and rectifiers. This solution variation has made it difficult for maintenance staff to correct the errors that occurred and thus delayed traffic, i.e. traffic disturbances. Roslagsbanan is partly supplied by local power grids where interruptions occur occasionally. These interruptions often occur when the network service providers maintain their home network, which may also occur during rush hour traffic. The interruptions can also be caused by the signal systems them self when large voltage variations occur, e.g. when large inductive or capacitive loads are switched off. These problems are analysed, and action proposals are presented in this report. The existing rectifiers and batteries as well as proposals for replacement products that are needed for this safety system have been compiled in this report. To create a sustainable, robust and environmentally friendly power supply to Roslagsbanan’s signal systems, this work investigated transients, uninterruptible power supply, as well as the possibility of connecting solar cells as a complementary arrangement. An investigation of the signal equipment at Roslags Näsby station area showed presence of transients. Two proposals to reduce these transients were presented. The proposals were a low pass filter and a metal oxide varistor, both individually reduces transients. The low pass filter attenuates the voltage and current of the signal when the strong frequency changes occurs and the metal oxide varistor reduces the current flow at overvoltages. Further investigations of the transients in Roslags Näsbys and the other signal facilities on the Roslagsbanan should be performed. On the other hand, the results of the investigations on uninterruptible power and solar cells showed that the equipment should not be installed in the current signal systems. Solar cells were not implementable because the power requirement of the signal systems was greater than the current ceiling area for the solar cells. The work and investment for uninterruptible power supply maintenance and installation were more demanding in comparison to its usefulness for the reliability of the signal systems. Proposals for replacement products were submitted to employers to create a standard for Roslagbanan's power supply onwards. / Сигнални систем на железници која се зове Рослагсбана садржи више различитих решења за своје напајање у облику неколико стандарда за батерије и исправљаче. Варијација различитих решења проузроковала je потешкоће у отклањању новонасталих грешака служби које се баве одржавањем и изазвала је застој у железничком саобраћају. Рослагсбана се напаја електричном енергијом из локалних мрежа на којима може доћи до прекида. Прекид напајања електричном енергијом може бити изазван наглим променама напона у сигналним системима и уколико локални дистрибутер изводи радове на одржавању електричне мреже. Проблеми који могу настати променама напона се анализирају и испитују у овом извештају. Попис исправљача и батерија као и њихова стандардна решења су обрађени и представљени у циљу стварања одрживог и дугорочног решења за системску сигнализацију. Анализирани су високонапонски шпицеви, системи за непрекидно напајање електричном енергијом (УПС) и могућност прикључивања соларних панела. У сигналном систему на станици Рослас Насби измерени су високонапонски шпицеви. Како би се дошло до најбољег и најповољнијег решења анализирана су два предлога за њихово уклањање. Један предлог за уклањање био је ниско пропусни филтер док је за редукцију предложен метал- оксидни одводник пре напона (МОВ). Ниско пропусни филтер смањује јачину струје и напона уколико фреквенција пређе одређену претходно утврђену границу, док МОВ редукује ток струје уколико дође до скока напона. Пре имплементације било ког од наведених решења треба извршити накнадна испитивања у вези са напонским шпицевима. Резултати указују да имплементација УПС-а и соларних панела није могућа. Могућност соларних панела да произведу довољну количину енергије која је потребна за одређени систем није сразмерна површини система која би могла да се прекрије соларним панелима. Трошкови одржавања и прикључивања УПС система су већи у поређењу са значајем које би систем имао од самог УПС система. Предлог стандардних батерија и исправљача који је представљен послодавцу коригован је како би се дошло до стандардног решења за све предстојеће пројекте.