Most studies that tried to minimize carbon emissions from marine vessels have used the recycled waste heat generated from the propulsion engines to generate heating and minimize the electricity needed for the cooling systems. In this Master Thesis, a collaboration with Saab Kockums was conducted which had a goal to evaluate the possibilities to use waste heat from a cooling machine to create a more energy-efficient, sustainable and cost-efficient system for a surface vessel. The aim was to reduce carbon emissions and energy consumption without compromising the economic costs. But to also evaluate the advantages and disadvantages of using a cooling machine as a heating system for common areas and to examine the functionality and performance of such a system. This system would remove the current existing heating systems on a maritime platform and supplement the heating demand by recycling the waste heat from the cooling machines. The research questions posed were as follows: What structure would a system have that can integrate cooling and heating systems into a sustainable system? How can the functionality and performance of a cooling and heating system, designed with a focus on sustainability and economy, be evaluated both qualitatively and quantitatively? How will the functional flow of the concept operate under different operating conditions? What advantages and disadvantages will the concept have in different operating conditions? The research engineering methods applied in this thesis consists of interviews with system engineers, a design of a new heating battery, and a new concept generation. Furthermore, evaluation and systematic design drawing of the system’s connections to its subsystems and a functional flow diagram of the system are included. The result of this thesis shows that there is a possibility to use the water mixed with 20% glycol from the condenser side of a cooling machine with a temperature at 42℃ to provide heat to the platforms heating demands while maintaining its cooling functionality. The implementation would require some new pipelines and multiple valves between certain components so that the cooling machine would operate as a heat pump and/or as a cooling machine despite the weather conditions. Finally, a new heating battery would be needed and created. An operating year was determined to be 292 days and the system would switch between the two operating cases: summer- and winter-mode, in two geographical areas, the Mediterranean and the Baltic Sea. The new system compared to the current system of a Visby class corvette resulted in a reduction of carbon emissions up to 14%, 9% reduction in weight, and up to and 25% reduction in power usage. The fuel reduction cost is estimated up to 14%, for each operating year. / De flesta studier som har försökt minimera koldioxidutsläppen från marina fartyg har använt den återvunna restvärmen som genereras från framdrivningsmotorerna för att generera värme och minimera den elektricitet som behövs för kylsystemen. I detta arbete har ett samarbete tillsammans med Saab Kockums genomförts med syftet att undersöka möjligheterna att använda restvärmen från en kylmaskin för att skapa ett mer energieffektivt, hållbart och kostnadseffektivt system för ett ytfartyg. Målen var att minska koldioxidutsläppen och energianvändningen utan att kompromissa de ekonomiska kostnaderna, utreda för- och nackdelarna med att använda kylmaskinen som ett värmesystem för gemensamma utrymmen samt undersöka funktionaliteten och systemstrukturen för ett sådant system. Detta system skulle ersätta det existerande värmesystemet och komplettera värmebehovet genom att återvinna restvärmen från kylmaskinen. De forskningsfrågor som ställdes var följande, vilken struktur skulle ett system ha som kan integrera kyl- och värmesystemen till ett hållbart system? Hur kan funktionaliteten och prestandan hos ett kyl- och värmesystem, utformat med fokus på hållbarhet och ekonomi, utvärderas både kvalitativt och kvantitativt? Hur kommer det funktionella flödet i konceptet att fungera under olika driftfall? Vilka för- och nackdelar kommer konceptet att ha i olika driftfall? Metoderna som ingick i detta arbete var intervjuer med systemingenjörer, en design av ett nytt värmebatteri, konceptgenerering, utvärdering och systematisk designritning av systemens kopplingar till dess delsystem samt ett funktionellt flödesschema över systemet. Resultatet av detta arbete var att det är möjligt att använda en vattenblandning med 20 % glykol från kondensorsidan av en kylmaskin med en temperatur på 42 ℃ för att ge värme till plattformens värmebehov samtidigt som dess kylfunktion bibehålls. Det krävdes lite nya rörledningar och flera ventiler mellan vissa komponenter för att kylmaskinen skulle fungera som värmepump och/eller som kylmaskin trots väderförhållandena. Slutligen behövdes ett nytt värmebatteri skapas. Ett verksamhetsår fastställdes till 292 dagar och systemet kunde växla mellan två driftfall, sommar- och vinterläge i två geografiska områden, Medelhavet och Östersjön. Det nya systemet jämfört med det nuvarande systemet på en korvett, Visby-klassen, resulterade i en minskning av koldioxidutsläppen upp till 14 %, 9 % minskning av vikten, en minskning av effektförbrukningen upp till 25 % och en bränslereduktionskostnad upp till 14 % för varje verksamhetsår.

The idea of snow cooling in this case is to save snow from winter to summer and to use it for air conditioning and for saving energy in the production of ice in hockey arenas. Today in Sweden, snow power on a large scale is used only on one place, the hospital in Sundsvall. There you’ll find a pond with 70 000 m3 of snow. The melt water in the pond is heated up while cooling down warm air from the hospital, before circulating back to the pond where it regains a low temperature passing through the snow. The idea was to examine the possibility to use such a system in Västerås, at the multiple sports arenas at Rocklunda, partly for air conditioning and partly for ice production. This work was made possible through gathering information on snow storage and on the Sundsvall snow cooling plant, by interviewing people with insight in the Sundsvall hospital and Rocklunda sports arenas and by calculating the electricity consumption, necessary amount of snow and making an LCC-analysis. For air conditioning the melt water would be used like in Sundsvall but for ice production the melt water would be used for condensing the cooling media in the heat pump at a lower temperature then it would do while cooling with air or river water during summer. Annual electricity savings of 120 and 154 MWh for the arenas were made for 2016 and 2017 when using the snow for ice production. For the air conditioning the saving were estimated to around 55 MWh per year. A snow dispatch hatch in one of the hockey arenas made an alternative to a full-scale snow cooling system. Using this hatch for temporal snow power could save up to 62 MWh per year when used for ice production and 38 MWh when used for air conditioning. The estimated costs for construction of said system proved to be too expensive for making a full-scale snow power system a reality. For ice production a storage of 103 000 m3 of snow was needed which made for a result of -57 MSEK in the LCC-analysis. For the air conditioning alone, a storage of 6 000 m3 was needed which made for a result of -4.2 MSEK. The snow dispose hatch, even without the need of snow storage, resulted in -5.9 MSEK for ice production and -1.6 MSEK for air conditioning. With more thoroughly estimations of the investment costs, together with global warming and thus bigger potential for saving energy, this might be a promising investment in the future.

Given the coinciding growth-trend in the production of consumer electronics and generation of data, the increase in server halls and data centers, as a means for hosting storage capacity for the generated data, has been prominent over the last decades. The establishment of data centers in already existing infrastructure can entail major changes in terms of energy system design. The activity of data processing and storage is power intensive and as the centers demonstrate substantial heat generation, one of the most important fractions of the energy use comes from the need to provide cooling. The study is a techno-economic analysis purposed for determining the feasibility of different cooling systems for a data center in Sweden. The investigated building currently hosts an industrial printing press hall in which paper printing has been conducted for the several decades. This press hall is subject to a refurbishment process to eventually be converted into a data center. In order to achieve the objectives, a data center building model is developed, designated for the estimation of the internal heat generation and demand for cooling. The design and energy requirements of a number of cooling solutions are then investigated and evaluated using a number of performance metrics: Power Usage Effectiveness (PUE), Capital Expenditure (CapEx), Operational Expenditure (OpEx) and Life Cycle Cost (LCC). More specifically the systems incorporate technologies for utilizing air-based free cooling, ground-source free cooling through borehole ground source heat exchangers (GHEs), mechanical cooling through compressor-driven machines as well as District Cooling (DC). The results of the study show that free cooling is a viable solution for covering the vast majority of the yearly cooling requirements, during sufficiently low outdoor temperatures. Free cooling, provided through borehole GHE’s, is feasible as a partial solution from a technical point of view, to provide cooling capacity during warmer periods. However, it can not alone act to provide a major part of the relatively high and constant cooling capacity requirements throughout the year. All of the investigated scenarios display a similar energy performance in terms of total PUE, at values well below the national average of 1.37. It is also seen, that the scenario that displays the lowest LCC includes a combination of free cooling and compressor-driven cooling. This holds for the studied sensitivity cases. It is found that a combined system incorporating borehole GHE’s and compressor cooling machines perform the best in terms of a low PUE. However, the relative difference in energy performance turns out to be lesser than the relative difference in LCC, when substituting the borehole GHE’s for additional cooling machine capacity. / I takt med digitaliseringen och en ökad global användningen- och produktionen av hemelektronik, vilket föranlett en ökad generering av data, har antalet datahallar blivit allt fler de senaste decennierna. Datahallens syfte är att hantera och bereda lagringskapacitet för den data som genereras vilket involverar en rad energikrävande processer. Upprättandet av datahallar i redan befintlig infrastruktur kan medföra förändringar när det kommer till utformningen av byggnadens energisystem. Att bedriva datalagring och informationsbehandling kräver påtagliga mängder elektricitet vilket medför stor intern värmealstring och därtill behov av aktiv kylning.  Denna studie, som valt att benämnas som en tekno-ekonomisk fallstudie, undersöker lämpligheten i implementeringen av olika kylsystem för ett byggnadskomplex i Stockholm. I byggnadens lokaler återfinns idag en industrihall där det sedan flera decennier bedrivits tryckeriverksamhet. Industrihallen är föremål för en konverteringsprocess för att på sikt bli en datahall. Studien är centrerad kring denna konverteringsprocess. För att utvärdera kylbehoven för den framtida datahallen har en modell utvecklats som uppskattar interna värmelaster samt reglerar inomhusklimatet efter rådande krav på inomhuskomfort. Därefter studeras utformning och energibehov för flera olika typer av kylsystemlösningar där en utvärdering av dessa system görs utifrån indikatorerna Power Usage Effectiveness (PUE), Capital Expenditure (CapEx),Operational Expenditure (OpEx) and Life Cycle Cost (LCC). Mer konkret undersöks kombinerade kylsystem som utnyttjar luftburen frikyla, geotermisk frikyla via bergvärmeväxlare (GHEs), mekanisk kyla via kompressordriven kylmaskin samt regional fjärrkyla. Resultaten från studien visar att frikyla från kylmedelskylare är en lämplig lösning för att täcka majoriteten av datahallens kylbehov över ett år, med undantag för årets varmare perioder. Geotermisk frikyla via borrhål är möjlig som partiell lösning ur ett tekniskt perspektiv, men kan inte enskild leverera en majoritet av effekt- eller energibehovet av kyla. Resultatet visar också att alla undersökta scenarier uppvisar en liknande energiprestanda i termer av total PUE, med värden som underskrider det nationella genomsnittet 1,37. Lägst LCC påvisades för ett system som kombinerar luftburen frikyla via kylmedleskylare och mekanisk kyla via kompressordrivna kylmaskiner. Denna låga LCC är signifikant vilket påvisas i utförd känslighetsanalys. Slutligen konstateras att ett system innefattande luftburen och geotermisk frikyla i kombination med kompressordrivna kylmaskiner resulterar i lägst PUE bland de undersökta scenarierna. Den relativa skillnaden i energiprestanda visar sig vara mindre än den relativa skillnaden i LCC, när geotermisk frikyla ersätts med ytterligare kapacitet från kylmaskiner.

<p>Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år.</p><p>Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II.</p><p>Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning.</p><p>Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning.</p><p>Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el.</p><p>Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla.</p> / <p>This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually.</p><p>This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II.</p><p>The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use.</p><p>The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity.</p><p>An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity.</p><p>My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.</p>

Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år. Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II. Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning. Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning. Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el. Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla. / This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually. This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II. The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use. The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity. An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity. My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.