Denna förstudie har utförts ombord på Stena Vision och syftar till att undersöka om en bränslecellskonvertering av fartygets elkraftsproduktion är tekniskt genomförbar. Genom att studera fartygets konstruktion, samt de lagar och förordningar som gäller för installationer på fartyg, har författarna konstruerat ett förslag på ny elnätsstruktur som presenteras i bilaga B2. Författarna lägger även fram ett designförslag på ett bränslesystem, för det nya bränslet vätgas, vilket presenteras i bilaga D. En viktig slutsats är att om en fullständig konvertering, där även nödgeneratorn ersätts, kommer en lagändring vara nödvändig. / This feasibility study has been carried out onboard Stena Vision and it aims to investigate if a fuel cell conversion of the ships electrical power production plant is technically possible. Through studies of the ships construction, as well as laws and regulations regarding ships installations, the authors has constructed a proposal for a new design for the electrical system. The proposal is presented in "bilaga B2". The authors also presents a design proposal for a new fuel system, adapted for the new fuel hydrogen. The new fuel system proposal is presented in "bilaga D". One of the most important conclusions in this thesis is that a full conversion, including the emergency generator, would demand a law amendment.

I Uppsala är elnätet hårt belastat vilket gör att den tillgängliga effekten är begränsad och varierar beroende på om det är höglasttid eller låglasttid. Ett sätt att förhålla sig till situationen är att ta fram energieffektiva lösningar och att bättre utnyttja de resurser som redan finns tillgängliga. Vätgas är en molekyl som har många tillämpningsområden och som därmed spelar en viktig roll i en sådan energiomställning. Projektet undersöker möjligheterna att integrera en elektrolysör, som skapar vätgas från vatten och elektricitet, till metaniseringsprocessen på Kungsängens gård i Uppsala med hjälp av en simulering byggd i Excel. Kungsängens gård är en biogasanläggning där kompost och avfall omvandlas till biogas som i sin tur kan användas som bränsle till Uppsala Regionens bussar. Med en installerad solcellseffekt på 4 200 kW och drygt 3 000 kW installerad effekt av vindkraftverk kan tre extra regionbussar och en extra stadsbuss drivas varje år med en elektrolysör på 2 000 kW. Med enbart en installerad solcellseffekt på 4 200 kW kan två extra regionbussar och en extra stadsbuss drivas varje år med hjälp av en elektrolysör på 1 800 kW. I båda scenarierna skulle det dock krävas en vätgastank för att kompensera för säsongsvariationer i energitillförseln till elektrolysören. Även scenarier där el från elnätet används undersöks i projektet. Att använda vätgasen direkt som bränsle, alternativt omvandla vätgasen till el med en bränslecell och använda denna för att driva elbussar, skulle kunna driva ungefär dubbla antalet bussar men skulle kräva nya investeringar.

This report will investigate and go through the steps required to develop several concepts for afuel cell-powered battery charger to be used in the field by Husqvarna AB. The purpose is togather information about available fuel cell technologies and provide an understanding of howthese concepts could look in both the present and the future. Through an examination ofprevious studies in the field, it has been determined that the most suitable types of fuel cells arePEMFC and DMFC. Additional information has been collected from various sources, such asthe internet, books, and through contact with fuel cell manufacturers and Husqvarna AB.Three different fuel cells were chosen, each of which was assigned a unique concept. Two ofthese concepts are more future-oriented, aiming to provide a better idea of how the productcould look if the requirements are strictly followed. The third concept demonstrates how theproduct would need to appear and the features required to be more suitable for the present.Finally, a comparison was made where the technical characteristics of concepts were pittedagainst each other, and weighted requirements showed that the concept containing EFOY´s12000 pro fuel cell moved forward. / Denna rapport kommer att utreda och gå igenom de moment som krävs för att komma fram tillett flertal koncept för en bränslecellsdriven batteriladdare som ska användas ute på fältet förföretaget Husqvarna AB. Syftet är att samla information om tillgängliga teknologier förbränsleceller och ge en bild av hur dessa koncept skulle kunna se ut både i framtiden och idagsläget. Genom att undersöka tidigare studier inom ämnet har det bestämts att de mestlämpliga typerna av bränsleceller är PEMFC och DMFC. Ytterligare information har samlats infrån olika källor, såsom internet, böcker och genom kontakt med företag som producerarbränsleceller samt Husqvarna AB.Tre olika bränsleceller valdes, (EFOY 12000 pro, IE-LIFT 1T/1U och IE-LIFT 804), där var ochen av dessa fick varsitt unikt koncept. Två av dessa koncept är mer inriktade på framtiden föratt ge en bättre bild av hur produkten skulle kunna se ut om man följer kravspecifikationenstrikt. Det tredje konceptet visar bättre hur produkten skulle behöva se ut och vilka funktionersom skulle behövas för att vara mer lämplig för produktion i dagsläget.Slutligen gjordes en jämförelse där konceptens tekniska egenskaper ställdes mot varandra därviktade krav visade att konceptet som innehöll EFOY’s 12000 pro bränslecell gick vidare.

This work aims and is based on a desire by Euromekanik AB and PowerCell AB to design a calculation model for energy optimization and dimensioning of hydrogen storage. For this, a simulation tool has been created, which in this work is evaluated based on a project Euromekanik and PowerCell have with the brewery ÅBRO. ÅBRO requests the results of 10 trucks that are to be refueled with self-produced hydrogen, the hydrogen is also to be converted and support the own electricity consumption. The hydrogen system broadly consists of an electrolyser, fuel cell and hydrogen storage.  The questions that were asked and answered was: How should the components be dimensioned? How should the warehouse be dimensioned? Which scenario is the most energetically and financially profitable? What could further expansion of energy production look like? The scenarios were divided into three different ones with different sizes of electrolyser. After that, they were divided into a and b scenarios, which had different sizes of fuel cell. When the analysis was completed, the two best scenarios with the optimal storage size was selected, then an analysis is made of how the installation of a wind turbine would have worked in combination with these systems in comparison to expanding the solar cell plant. The result obtained is that the method part answers how a calculation model for energy optimization and dimensioning of hydrogen storage can look like. Scenario 2a with storage size of 1 ton is best from an economic and energy perspective. However, if energy production were to be expanded further, scenario 3a with a storage size of 1.5 tones would be best from an energy perspective.

Syfte: Dagens samhälle blir mer och mer energimedvetet och regeringen sätter upp riktlinjer för bland annat byggsektorn i form av nya regler från Boverket. Ett av den svenska regeringens mål för klimat- och energipolitiken är att till år 2020 minska klimatutsläppen med 40 % och energianvändningen ska vara 20 % effektivare än i dagsläget. Ett led i detta är att bygga byggnader som är mer energieffektiva eller till och med tillverkar sin egen energi. Byggbranschen i Sverige står i dagsläget för cirka 40 % av koldioxidutsläppen, majoriteten av utsläppen sker vid producering av energi som tillförs byggnaderna under brukningsskedet. Målet för arbetet är att granska lönsamheten hos off-grid-förskolor i en mindre kommun i Mellansverige ur ett ekonomiskt perspektiv. Metod: Arbetet är en fallstudie som undersöker projektering av förskolor som planerar byggas i en mindre kommun i Mellansverige. Förskolan ska vara självförsörjande på energi genom att ha solceller på taket tillsammans med vätgasbränsleceller. Med det systemet ska hela byggnadens energibehov kunna tillgodoses. Intervjuer genomförs med de aktörer som ska bygga förskolan, både från beställarsidan och utförarsidan. Dokumentanalys av bygghandlingar används för att göra en LCC-analys som jämför den planerade energikällan mot bergvärme och passivhus. Resultat: Det är inte ekonomiskt lönsamt att använda vätgasbränslecell med solceller som energikälla. LCC-analysen indikerar att det inte är lönsamt att investera i vätgasbränsleceller som energikälla eftersom initialkostnaden är så hög att den inte går att ta igen ekonomiskt under byggnadens livstid jämfört med de andra två alternativ som undersökts. Formfaktorn är bra men det finns utrymme för förbättringar främst i minskad fönsterarea och en mer kvadratisk byggnad som leder till minskad väggarea och därmed lägre byggpris. Både LCC-analysen och intervjuerna indikerar att vätgasbränsleceller är en dyr teknik i dagsläget. Det behövs fler satsningar från politiskt håll för att få igång debatt om bränsleceller och skapa förutsättningar för att företag och privatpersoner ska kunna satsa på tekniken. Det kan dock vara lönsamt för en kommun på andra sätt, till exempel genom att ny industri och fler jobb lockas till kommunen. Konsekvenser: Slutsatsen är att det i dagsläget inte verkar vara lönsamt med vätgasbränslecell som energikälla. Ämnet behöver studeras i större perspektiv där den nya industrin som genereras av kommunens satsning på vätgasbränsleceller tas i beaktning. Begränsningar: Studien utgår från det planerade projektet i Mariestads kommun och har inte jämförts med några andra liknande projekt. Studien tittar på initial- och driftkostnader och tar inte med miljöaspekten i värderingen om lönsamhet. / Purpose: Today’s society is becoming more and more energy conscious and the government sets guidelines for, inter alia, the construction sector in the form of new regulations by the Boverket. One of the Swedish government´s goals for climate and energy policy is to reduce climate emissions by 40% and 20% more efficient energy use than now. A part of this is to build buildings that are more energy efficient or even produce their own energy. The construction industry is Sweden currently accounts for about 40% of the carbon dioxide emissons, the majority of emissions occur in the production of energy supplied to buildings during the use phase. The aim of the work is to review the profitability of off-grid preschools in a small municipality in central Sweden from an economic perspective. Method: This study is a case study that investigates the planned project of kindergartens in a smaller municipality in mid-Sweden. The kindergarten is supposed to be off-grid, self-sustained, in energy using photo voltaic cells on the roof together with hydrogen fuel cells. With this system the entire energy need of the building will be provided. Interviews are performed with participants of the project, both client and contractor. A document analysis is used to make an LCC analysis that compares the intended energy source with a geothermal one and zero energy building. Findings: It is not economically profitable to use hydrogen fuel cell in conjunction with photo voltaic cells as an energy source. The LCC analysis indicates that it is not profitable to invest in hydrogen fuel cells as an energy source since the initial cost is so high that it can´t be recouped within the life span of the building compared to the two other options investigated. The form factor is good but there is room for improvements especially in cut window area and a square shaped building that leads to smaller wall area and therefore less expensive building. Both the LCC analysis and the interviews indicate that hydrogen fuel cells as of today is an expensive technique. More political engagement is required to start debate about fuel cells and to create conditions for companies and individuals to be able to invest in the technique. It can however be profitable for a municipality in other ways, i.e. new industries and more jobs in the municipality. Implications: The conclusion is that it is not economically profitable to use hydrogen fuel cells as an energy source. The subject needs to be studied in a greater context considering the new industries generated by the municipality’s investment in hydrogen fuel cells. Limitations: The study generates from the planned project in Mariestads municipality and has not compared with other similar projects. The study investigates initial costs and maintenance costs and does not consider the environmental aspect in profitability.

Världen står inför utmaningen att minska sin klimatpåverkan som till en del beror på utsläpp av växthusgaser såsom koldioxid. Detta samtidigt som behovet av energi spås öka markant. Förnybara källor, företrädesvis vind- och solkraft, spås öka sin andel av den globala energiförsörjningen. Förnybar elkraftgenerering är dock inte oproblematisk då produktionen är svår att förutspå. När solen lyser eller vinden blåser sammanfaller dessutom inte alltid med när behovet av elektricitet finns vilket skapar stabilitetsproblem i elnätet. Att lagra energi för att sedan kunna återföra är ett sätt att både lösa stabilitetsproblem i elnätet och säkerställa att energi finns när den behövs. I den här studien undersöks möjligheten att, med el från vindkraft, genom elektrolys framställa vätgas som sedan lagras för att senare återföras som el via bränslecell eller säljas som råvara. Avsikten är att motverka negativa ekonomiska konsekvenser vid försäljning av intermittent vindkraft. I studien används modeller som gör simuleringar utifrån historiska data för 2019 från en vindpark. Detta för att undersöka om regleravgifter vid prognosavvikelser går att undvika eller delvis motverka samt om det går att flytta elproduktion i tid med en vätgasanläggning för att förbättra det ekonomiska utfallet för en vindkraftsproducent. Resultaten visar att detta i dagsläget inte är lönsamt utifrån de antaganden som gjorts. Detta främst för att alltför få drifttimmar uppnås i båda fallen. Studien visar att det dock kan vara lönsamt om syftet är att producera vätgas istället för att vara ett stöd för en vindkraftsproducent. / The world faces the challenge of reducing the emissions of greenhouse gases in order to mitigate climate change. At the same time, global energy demand is predicted to increase significantly. Renewable power generation like wind and solar power are believed to dominate the increase of needed power generation. These renewables power sources do not come without problems. Power fluctuations, due to their variable production causes grid stability problems and does not necessarily correspond to the demand for energy. Energy storage is a possible solution for both grid stability as well as for non-corresponding production/demand situations. This study investigates the feasability of hydrogen production by water electrolysis with electricity from a wind park. The produced hydrogen could either be sold or stored and used in a fuel cell to generate electricity at a later point in time. The aim is to mitigate negative economic consequenses from selling intermittent wind power. In the study simulations are made with historic data from 2019 from a wind park. Two models were created to investigate if imbalance costs due to forecast errors could be avoided or partially avioded and to investigate the possibility to move production of electricity in time and avoid unfavourable spot market prices. This in order to enhance the finacial results. The results from the study shows that at the present moment this is not a profitable approach with the assumptions made. The foremost reason for this is that too few system operating hours is obtained in each case. However, the results also shows that if the objective shifts from supporting wind power to producing hydrogen, the outcome could be profitable.

This report aims to analyse how an electrolyser would benefit Region Uppsala in the transition to a more sustainable society and where it would be most beneficial to place it. The studied locations for placement werein Uppsala, Storvreta andKnivsta. The possibilities of how the residual products oxygen and residual heat could be utilized from the electrolysis process is investigated. The economic calculation includes incomes and expenses of all components in the electrolysis process on a yearly basis and on a 15-years period. The climate calculation includes the reduction of CO2-equivalent emissions when using the waste heat from the electrolyser into the district heating network. Since Uppsala got the bus storage in Kungsängen which makes it possible to utilize the hydrogen, the solar park which makes the electricity cheaper and a district heating network that can utilize the residual heat, it seems like Uppsala is the most beneficial place to build a hydrogen fuel station.

The overall goal with this master’s thesis is to describe the institutionalization process of the organizational field of Hydrogen Refuelling Stations (HRS) with green hydrogen produced via electrolysis for the heavy-duty truck sector in Sweden. Hydrogen mobility is a recent technology, which makes its organizational field formation and development processes interesting to examine. As society is becoming more concerned about sustainable transitions from fossil-based fuels to renewable carbon-free sources of fuels, it was deemed relevant to make a thesis regarding the topic. We recognized that there was a need to further investigate the institutional process of an organizational field that may not yet be established and working with recent technologies. By studying an organizational field in its early phases, one might be able to get a deeper understanding of the underlying processes behind the formation and development of an organizational field. As the purpose of this study was to get a deeper understanding of the institutionalization process of HRS infrastructure for fuel cell heavy duty trucks in Sweden, interviews with people from the organizational field were made.As little was known about the given organizational field, stakeholder theory was used toidentify the four stakeholder groups of Customers, Suppliers, Interest Groups and Governmentwere selected in order to understand the roles different stakeholders play in the formation and development processes of organizational fields. In addition, some external trigger events from institutionalization theory were added which were “technical discontinuities” and “shocks”that likely sparks change will be further explaining factors. Furthermore, the commitment-trust theory is utilized to understand activities in cross-organizational projects that build commitment and trust that in turn strengthens the legitimacy of the collaboration. By combining these additional theories with institutional theory, we expect to contribute to the understanding of field formation and development. An analysis was made, comparing our empirical findings with literature from the theoretical framework. From that it was possible to conclude that the selected organizational field is currently in the first stage of the new institutionalization process and hold a discussion of trigger events and the role the different stakeholder currently inhabits and if there is more to be done from each stakeholder in the future. We are also establishing which actions the stakeholders commonly take when it comes to build commitment and trust in cross organizational projects. Lastly, recommendations and practical/theoretical contributions are provided.

I detta examensarbete utforskas påverkan av partikelstorleken hos Pt-katalysatorer på kolbärare på syrereduktionen i polymerelektrolytmembran (PEM)-bränsleceller. Den elektrokemiskt aktiva ytarean, aktiviteten för syrereduktion och tillhörande degraderingshastigheter för de undersökta katalysatorerna beräknas och jämförs. Experimenten utfördes med hjälp av en metod som kallas ”roterande skivelektrod med tunn film” i en syra-vatten-lösning. Den katalytiska aktiviteten beräknades med Koutecky-Levichs ekvation. Resultaten visar att filmkvaliteten är avgörande för att kunna göra en bedömning av syrereduktionssaktiviteten. En homogen distribution av Pt-nanopartiklar är nödvändig för att få en korrekt och pålitlig katalytisk aktivitet. Vidare utvecklas en metodik för utvärdering av filmkvaliteten baserad på den diffusionsbegränsade strömtätheten och på potentialen vid halva topphöjden. Mätningen av syrereduktionsaktiviteten genomfördes enbart med prov vars filmkvalitet godkändes med avseende på denna metodik och den erhållna aktiviteten jämfördes vid 0.9 V vs. RHE. De undersökta katalysatorerna uppvisar snarlik aktivitet för syrereduktionsreaktionen, vilket överensstämmer med att också de uppmätta elektrokemiskt aktiva ytareorna för de olika katalysatorerna är snarlika. Förlusten av elektrokemiskt aktiv ytarea visar sig vara beroende av partikelstorleken och mindre partiklar uppvisar en högre degraderingshastighet. Rapporten avslutas med en diskussion om avvikelserna från tidigare studier och möjligheter för vidare studier. / In this thesis, the particle size effect of carbon-supported Pt catalysts on the oxygen reduction reaction in polymer electrolyte membrane fuel cells is studied. The electrochemically active surface area and the oxygen reduction reaction activities and the associated degradation rate of the investigated carbon-supported Pt catalysts are computed and compared. The experiments were conducted by a method called thin-film rotating disk electrode in an aqueous acid solution, and the catalytic activity was computed using the Koutecky-Levich equation. The results show that thin-film quality is crucial in the oxygen reduction reaction activity measurement. A homogeneous distribution of Pt nanoparticles is necessary for obtaining correct and reliable catalytic activities. Furthermore, in this thesis, a methodology based on the diffusion-limited current density and the half-wave potential for thin-film quality evaluation is developed. The oxygen reduction reaction activity measurement was only applied to samples with good film quality, and the obtained activity results were compared at 0.9 V vs. RHE. The investigated carbon-supported Pt catalysts display similar oxygen reduction reaction activities, due to the fact that the measured electrochemically active surface area results for the particle sizes are similar. The degradation rate was studied in a platinum dissolution test and the results show a particle size-dependent electrochemically active surface area loss. Smaller particles show a faster and larger degradation rate. At the end of the thesis, deviations in this work from existing work are discussed, and possibilities for future work are presented.

För att uppnå de globala målen för hållbar utveckling krävs en omställning i dagensenergisystem, där fossila resurser bör ersättas med förnybara energikällor såsom soloch vindkraft. Då dessa energikällor har en intermittent energiproduktion, krävsenergilager för att de ska kunna ta över som huvudsakliga energikällor. Vätgas harvisat sig vara ett bra alternativ till fossila resurser, då det är en lovande energibärareför energilagring, har hög energitäthet liksom att produktionen av vätgas kan skeutan skadliga utsläpp. Genom användandet av överskottsenergi från förnybaraenergikällor – såsom sol- och vindkraft – kan vätgas utvinnas genomvattenelektrolys. Stigande elpriser har resulterat i att såväl privatpersoner somföretag får betala ett högt pris för sin elförbrukning, samtidigt som det finns en riskatt elförsörjningen vid vissa tidpunkter inte klarar av elbehovet. Av den anledningenhar egenproduktion av elkraft – partiellt eller helt självförsörjande – blivit allt meraktuellt. Detta examensarbete utfördes som en energi- och systemanalys, där syftetvar att undersöka hur ett bränslecellsfordon med vätgas som energibärare kundeimplementeras och användas för lokal elproduktion på ett mikrobryggeri föröltillverkning i Mellansverige. Detta genom att genomföra en övergripandeenergikartläggning och beräkning av bryggeriets energianvändning i MicrosoftExcel. Ett vätgassystem modellerades för att därefter analyseras avseende totalsystemkostnad och systemverkningsgrad, och jämföras med en solcellsanläggningsom dimensionerades med mjukvaran Winsun.Det kunde konstateras att bryggeriets befintliga system medförde ett totaltenergibehov av 35 417 kWh och en total elkostnad på 110 179 kr/år, med ensystemverkningsgrad för elleverans via elnätet på 100%. Genom att integrera ettbränslecellsfordon till bryggeriet kunde 6043 kWh elektricitet och 4029 kWhvärme genereras per år. Då den totala kostnaden för inköpt el och vätgasberäknades, uppgick systemkostnaden för vätgassystemet till 139 635 kr/år, därsystemverkningsgraden varierade mellan 25–34%. Den dimensioneradesolcellsanläggningen medförde en systemkostnad på 78 758 kr/år och ensystemverkningsgrad på 92%, då en rak avskrivningstid på tio år antogs. Då dessasystem jämfördes avseende total systemkostnad och systemverkningsgrad, kundeslutsatsen dras att solcellsanläggningen var det mest ekonomiskt lönsammaalternativet vad gäller egenproduktion av elektricitet för denna tillämpning.Vätgassystemet konstaterades vara det dyraste alternativet och blev cirka 30 000 krdyrare per år än referenssystemet, men det bör dock tas i beaktande attvätgassystemet även medför en säkrad eltillgänglighet då det fungerar somreservkraft för eventuella avbrott på elnätet. / A transition in today’s energy system is required to achieve the global goals forsustainable development, where fossil resources should be replaced by renewableenergy sources such as solar and wind energy. As these energy sources have anintermittent energy production, energy storage is required for these to work asmain energy sources. Hydrogen has proven to be a good alternative to fossilresources as it is a promising energy carrier for energy storage, has a high energydensity as well as the production of hydrogen can take place without harmfulemissions. By using the surplus energy produced from renewable energy sources –such as solar and wind power – hydrogen can be extracted through waterelectrolysis. Rising electricity prices has resulted that both individuals andcompanies are paying a high price for their electricity consumption, while there is arisk that the electricity supply at certain times can not cope with the electricitydemand. For this reason, self-production of electric power – partially or completelyself-sufficient – has become increasingly relevant. The thesis was carried out as anenergy and systems analysis, where the purpose was to investigate how hydrogencan be used for electricity production at a microbrewery for beer production incentral Sweden. An overall energy audit and calculation of the breweries energy usewas carried out in Microsoft Excel. A hydrogen system was modeled, and thenanalyzed in terms of total cost and system efficiency. The hydrogen system was thencompared with a photovoltaic system dimensioned with the software Winsun.It could be stated that the breweries existing system entails a total energy demand of35 417 kWh and a total electricity cost of 110 179 SEK/year, with a systemefficiency for electricity supply via the electricity grid of 100%. By integrating a fuelcell vehicle into the brewery 6043 kWh of electricity and 4029 kWh of heat couldbe generated per year. When the total cost of purchased electricity and hydrogenwas calculated, the cost for the hydrogen system amounted to 139 635 SEK/year,where the system efficiency varied between 25–34%. The dimensioned photovoltaicsystem resulted in a cost of 78 758 SEK/year and a system efficiency of 92%, whena straight depreciation period of ten years was assumed. When these systems werecompared regarding total cost and system efficiency, it could be concluded that thephotocoltaic system was the most economically viable alternative for electricityproduction. The hydrogen system was the most expensive alternative and will beabout 30 000 SEK more expensive per year than the reference system, but it shouldbe taken into account that the hydrogensystem also provides a secured electricityavailability as it serves as backup power for any interruptions in the electricity grid.