I Sverige pågår det idag en omställning av energisystemet och denna omställning har lett till att det finns effektbrist under vissa perioder av året. Denna effektbrist beror på att det i Sveriges elnät finns vissa kapacitetsbegränsningar, att mycket av elproduktionen sker i norr men att fler bor i söder, nedstängningen av kärnkraftreaktorer samt den elektrifiering som sker av samhället. Effektbristen leder till att Sverige är beroende av att importera el under vissa perioder och i värsta fall skulle Svenska Kraftnät kunna beordra en roterande bortkoppling av vissa elanvändare för att trygga Sveriges elförsörjning. Höganäs AB är en av världens största tillverkare av järn- och stålpulver med huvuddelen av verksamheten förlagd i Höganäs och Halmstad. Produktionen är energiintensiv och i Höganäs finns det ett medelbehov på 8-10 MW med ett maxbehov på 10-12 MW. Vid ett eventuellt elavbrott blir medelbehovet 6-8 MW med befintliga reservkraftsaggregat inräknade. Syftet med examensarbetet är att genomföra en förstudie om potentialen för Höganäs AB i Höganäs att investera i en teknisk lösning som kan säkerställa tillgången på el även vid effektbrist. För att uppnå det uppställda syftet undersöktes: olika tekniska alternativ för elproduktion, potentiella energikällor omkring Höganäs industri, möjligheten för att kombinera elproduktion med eventuellt spetslastbehov i fjärrvärmenätet samt en ekonomisk analys över möjligheten att få en lönsam investering. För att ta beslut om vilka tekniker som är mest lämpade användes en första preliminär värdering där teknikernas egenskaper värderades. Därefter kontaktades ett antal leverantörer som gav underlag till kostnadsbedömningen samt gjorde att ytterligare tekniker kunde uteslutas. Kapaciteten på reservkraftsanläggningen valdes utefter medelbehovet till 6 och 8 MW. I kostnadsbedömningen av teknikerna så framstod det att investeringskostnaden, vid en kapacitet på 6 och 8 MW, för dieselmotorn var det billigaste alternativet (30-47 miljoner kronor) tätt åtföljd av gasmotorn (35-48 miljoner kronor), gasturbinen var det dyraste alternativet som reservkraft (48-65 miljoner kronor). Vid kraftvärmeproduktion utreddes gasmotorn och det bränsle som skulle få den billigaste produktionskostnaden var syntesgas som med värmekreditering (Höganäs Energis kostnad för värmeproduktion) skulle kosta 36-37 öre/kWh. För en drifttid på 1000-3000 timmar och med en kapacitet på 2-3 MWel togs nuvärdet efter 20 år fram som blev 3-5 miljoner kronor beroende på kapacitet. Möjligheten för att komplettera reservkraftsanläggningen med ORC-tekniken utreddes genom en nettonuvärdesanalys där återbetalningstiden blev 8-12 år och nettonuvärdet efter 20 år blev omkring 5 miljoner kronor. Det alternativ som uppvisade mest potential för en framtida investering var gasmotorn då investeringskostnaden var ungefär densamma som för dieselmotorn, men då bränslet redan finns på plats för en gasmotor ansågs denna mer lämplig. Det finns även en viss potential för att kraftvärmeproduktion då det finns ett spetslastbehov i fjärrvärmenätet.

This thesis will investigate possible energy storages in Luleå Energi’s power grid within a five-year period. The transition to a more sustainable and efficient energy system, in response to climate change, creates new challenges for the power grid. Energy storage has, according to many sources, the potential to contribute to meet the challenges that arise from a larger share of intermittent renewables, a growing number of electrical vehicles and increased demands for reliability and stability. Several reports conclude that currently energy storages are most profitable in customer applications, especially in combination with micro-production, e.g. solar cells. Therefore, this report will investigate if battery storages could be installed in three multi-residential properties with solar cells, with the purpose to increase self-use of electricity generated from the solar cells and peak-shaving. Batteries have been chosen as storage technology, since they currently seem to be the technology with the most potential. Possible savings for the customer as well as potential benefits for the grid will be considered. Based on data for the properties’ consumption and solar power production, an analysis has been made to see how much excess electricity the solar cells generate and to identify peak demands. Regarding the solar cells, data has only been available for a few months. For other days, the production has been estimated base on measurements of global radiation over Luleå municipality. A simulation in MATLAB has then been carried out to dimension the battery. When customers connect micro-production to the grid, the voltage may rise above permissible limits, especially in weaker rural grids. As a result, reinforcements of the grid may be necessary, which means expenses for the grid owner. Installation of a battery, that can store energy and keep the voltage within permissible limits, could be an alternative. The report considers such a case and makes a comparison between reinforcements of the grid and installation of a battery.   The results of the report show that energy storages have several potential benefits, both for customers, grid owners and system operators. Forecasts point to a strong growth, as well as lowered battery prices, which could lead to investments that are more profitable. The study of installing a battery in properties with solar cells shows that an increased self-use and peak shaving is possible. However, the economic results show negative net values. This means that currently the investment is not profitable. Approximately, battery prices must be cut in half to reach profitability. The calculation concludes that power tariffs enables most savings for the customers and gives them incentives for peak-shaving. The report also shows that the amount of micro-production in a rural grid can be limited by the strength of the grid. If five customers in the investigated part of the grid each would install 8.6 kW solar power, the voltage rise at the point of common coupling would go above permissible values, and the grid would have to be reinforced. The economical comparison between investing in new cables and installing a battery storage shows that currently, a battery storage is more expensive than a new cable. The overall conclusion from the report is that energy storage has the potential to contribute to the transition of the energy system. However, regulations and battery prices currently limit the possibilities for profitable investments. It is recommended to do an oversight of regulations and new business models to enable more investments in energy storage. Studying alternative tariffs is also important, to create incentives for a more efficient use of the power grid.

Denna studie ämnar att beskriva hur kapacitetsbristen i elnätet påverkar hållbarhetsarbetet och expansionen av centrala Uppsala. Kapacitetsbristen medför att elöverföringskapaciteten begränsas, vilket är en samhällsutmaning vars konsekvenser kan bli svåra om den inte hanteras. Kapacitetsbristens konsekvenser och hur utmaningen hanteras undersöktes med en Mixed Method Research metodik. Syftet var att beskriva hur kapacitetsbristen påverkar hållbarhetsarbetet och expansionen med hjälp av data och de inkluderade aktörerna. Dessutom var ämnade den kvalitativa studien att ge förståelse för  hur aktörerna bildat samarbeten för att hantera kapacitetsbristen och hur det påverkat resiliensen i Uppsala.                       Resultaten visade att expansionen och hållbarhetsarbetet har gått som planerat hittills. På grund av kapacitetsbristen går däremot elektrifieringen långsammare än planerat vilket påverkar i vilken utsträckning framtida hållbarhetsmål kan nås. Det finns även signaler om att en ökad expansion fram till 2030 kan bli problematisk. Vidare har kapacitetsbristen hanterats genom fler initiativ till samarbeten mellan aktörerna vilket har ökat resiliensen i centrala Uppsala. Det innebär att staden som system kan återhämta sig och anpassa sig efter kapacitetsbristen bättre än vad den kunde när kapacitetsbristen uppdagades. Detta är ett resultat av både tekniska åtgärder och mänskliga faktorer som ökad inkludering och kommunikation mellan centrala aktörer.

Uppsala’s population and infrastructure is expanding at a fast rate. This results in problems with supplying sufficient electrical power during peak hours such as early mornings and late evenings. One of the many ways to solve this issue is through peak shaving by using parked electrical vehicles as batteries to discharge into the power grid (vehicle-to-grid). In this report, the possibilies for peak shaving during peak hours in a mobility house called Dansmästaren are presented, as well as the possibilities for the vehicle-to-grid technology in the future. Dansmästaren has 60 available parking slots for electric vehicles, and a large central battery available.Through simulations using MATLAB, the results show that it’s possible to achieve a considarable degree of peak shaving, while battery degradation is kept reasonably low. Conclusions regarding vehicle-to-grid in the future are that there is a large potential for Vehicle-to-grid to become an important part of tomorrow’s energy system. However, continued research and development is necessary, as well as bigger focus on the social and economic aspects of this technology. A succesful implementation will require cooperation between the grid owners, the industry and the customers.

Detta projekt undersöker sammanlagringskoefficienten av effektanvändning i skolkök på två fastigheter i Uppsala kommun. Utifrån högupplöst data av förbrukningsmönster det senaste året samt diverse information om kökens kapacitet och utrustning kunde sammanlagringen uppskattas.Projektet fann att de effekttoppar som uppstår i köket kan överstiga den vedertagna koefficienten som idag används för sammanlagring i skolkök i branschen. Trotts detta så konstaterades det även att en av skolorna i helhet är översäkrad. Projektet påvisade även att effekttopparna ej innehåller en stor mängd energi och är hanterbara med tekniska lösningar och/eller ändrade förbrukningsvanor i köken. Slutsatsen är att det finns tekniska lösningar som kan spara in stora summor pengar samt att fastighetsägare troligtvis har mer installerad effekt än vad de använder och att det inte behöver installeras lika mycket effekt vid framtida nybyggnationer av samma karaktär.

I samband med en ökad tillväxt och elektrifiering av samhället där andelen grön intermittent elkraft ökar och kärnkraften avvecklas kan efterfrågan på el vid topplasttimmar bli svårhanterliga för elnätsägare. Med en ökad risk för både effekt- och kapacitetsbrist i södra Sverige och långa handläggningstider vid utbyggnation av stam- och regionnät behöver nya åtgärder för att upprätthålla stabila elnät undersökas och analyseras. Energimyndigheten anser att bostadssektorn spelar en viktig roll där både energi- och resurseffektivisering samt en ökad kunskap kring elanvändning är nödvändigt för att uppnå flera samhällsmål. Rapporten ämnar därmed att undersöka och belysa elbehovet för bostäder med olika uppvärmningssystem i Halmstad samt ta reda på hur en effekttariff kan påverka bostäders ekonomiska situation jämfört med dagens säkringstariff. Studien utförs tillsammans med Halmstad Energi och Miljö Nät som driver elnätet i Halmstads tätort med omnejd, varav rapportens undersökta bostäder ligger inom koncessionsområdet. Resultatet påvisar en markant skillnad i elanvändning mellan bostäderna, speciellt under kalla årstider, där valet av uppvärmningssystem kan påverka effektbehovet inom koncessionsområdet avsevärt samt reducera effekttoppar. Resultatet belyser även effekttariffens inverkan på bostädernas månadskostnad där tariffen gynnar bostäder med ett lågt elbehov samt ger ekonomiska incitament för lastförflyttning under höglastperioder. / With an increasing share of green intermittent power and the upcoming discontinuance of nuclear reactors the electricity demand of today’s Swedish society could become hard to purvey for net grid owners. When the risk for capacity and power shortages are growing and the proceedings of new powerlines are long, new strategies are needed to keep stability in the grids. According to the Swedish energy authority the residential sector plays a major part where both energy- and resource efficiency, together with increased knowledge of energy usage, is necessary to reach several societal goals. Therefore, this report aims to investigate the difference in power demand between residential buildings in Halmstad based on their heating systems and the economic effects of a power tariff implementation. The study is carried out together with Halmstad Energi och Miljö Nät, who operates the electricity grid in Halmstad’s urban areas and provides information of their customers for the aim of this study. The results show a significant difference in power demand between residential buildings, where the method of heating could have a major effect on the power grids capacity and be used as means for power peak reductions. An implementation of power tariffs favors residential buildings with a low power demand, where high demands can lead to expensive bills and force owners to reallocate their demands.

The city of Uppsala is suffering from power shortage, which is creating issues for Region Uppsala, which manages the new city bus depot. Gamla Uppsala Buss (GUB), the operator of the city busses, has bought 12 electrical busses and is planning to increase that number up to 60, which is a political goal. Charging of the electrical busses occurs mostly in the nights, but also during lunch time. In this thesis, scenarios of how different number of buses (12, 36 and 60) relates to the power subscription limit at the depot is studied. The study was made through interviews with industry experts and by creating different scenarios in an Excel-model which was produced in this work. One main conclusion from the interview study was that the regulation control of all the technical components of the system, and foremost the regulation control of the charging of the busses, is a vital component to handle the charging properly. Optimal regulation control requires accurate planning and advanced calculations which relies upon access of data, i.e., charging cycles, battery range and electric energy consumption. The simulations in the Excel-model showed that the bus depot could handle 12 electrical buses with the available power subscription that is today. For 36 or 60 electrical busses additional power had to be added behind-the-meter, which could be obtained with energy storage (batteries), a biogas engine linked to a generator or a combination of those two. The simulations showed that either an energy storage or a biogas engine could compensate for the lack of power, with reasonable proportions. The two technical solutions could also be combined in infinite ways, depending on the goal of Region Uppsala, to fulfill the task. The technical solution that is most feasible for Region Uppsala depends on their priorities. The economics of the solution will of course be a big factor, which has not been included in this work. Another feasible priority could be to choose a technical solution that creates utility for the power system of Uppsala, i.e., mitigating power shortage, with a solution that has a high selfproduction of electric energy and a power consumption profile of the bus depot that is inverted to the rest of the city’s.

I projektet kartläggs elanvändningen i Uppsala kommun baserat på data från kommunens egna fastigheter. Syftet var att öka kunskapen och informationen kring hur kommunens elanvändning ser ut; dels totalt sett och dels på mer detaljerad nivå. För att få tillgång till en mer detaljerad bild över elanvändningen och se olika konsumtionsmönster kategoriserades datan utifrån verksamhet och geografi. Vidare har även projekt haft som avsikt att resulterande eldata ska kunna ligga som grund för klimat- och energisimuleringar, samt vidare forskning och arbeten inom området. Fastigheterna vars elanvändning har kartlagts ägs av olika kommunala bolag, vilka har Vattenfall AB och Eon som elleverantörer. Från elleverantörerna har eldata, i den mån den funnits tillgänglig, hämtats ut från respektive elabonnemang. Den resulterande kartläggning består av 799 olika elabonnemang, från 13 kommunala bolag av totalt sett cirka 3000 aktiva elabonnemang som existerar. Att endast 799 kunde ingå i denna kartläggning beror på sekretess- och tillgänglighetsproblematik med leverantörer. I och med detta har även en projektstruktur utvecklats med intention att underlätta för framtida, vidare, kartläggning. Projektstrukturen består av instruktioner och styrdokument för guidning. Utifrån sammanställd eldata skapades flertalet lastprofiler som exemplifierar kommunens elanvändning, både totalt sett och för olika verksamhetsindelningar. Slutligen konstateras att, trots det låga antalet tillgängliga elabonnemang, kan trender och konsumtionsmönster identifieras. Men för att få en helhetsbild och fullständig kartläggning över elanvändningen behövs register över kommunens verksamheter samt ett bättre samarbete med elleverantörer.

Global warming is one of our time’s most pressing issues and the energy industry is the leading cause. In the current Swedish electricity systems, individual consumers hold little to no power as the system is inherently centralized, with large incumbent actors. The Swedish electricity grid is prognosticated to encounter a troublesome situation with grid capacity as society enjoys and evergrowing electrification. The climate issueshave however given renewable energy a more predominant role in the Swedish energy sector. Through the directives of the European Union’s Clean Energy Package, each member state now has to enact laws enabling for individuals to cooperatively engage in selfproduction of energy as a joint entity, which in turn enables for new niche technologies to become market actors. Energy communities is such an entity with a promising outlook to become both a considerable market actor, and an actor that can help alleviate grid tensions. The purpose of this study is to: 1) investigate how the internal business model for energy communities could be constructed in order to maximize societal outreach and promote the creation of new energy communities, and 2) to investigate how the business models could be constructed in order to coexist with the incumbent structures, while contributing to the developments in the sociotechnical regime. The study utilizes an abductive approach through the form of a single case study and qualitative data collection methods. The results are presented and analyzed using the business model canvas framework and its potential is analyzed through the MultiLevel Perspective. The prospects of energy communities in Sweden using photovoltaic (PV) production units are overall positive. The value propositions that lie at the core of the proposed business model are constituted of environmental benefits, autarky, social values and economic costs savings. The most prosperous developmental path for energy communities in order to in the future be recognized in the sociotechnical regime is through a relationship characterized by cooperation with the incumbent structures. / Global uppvärming är en av vår tids största problem, och energiindustrin är den största bidgrande faktorn. I det nuvarande energisystemet har individen lite kontroll, eftersom systemet är till hög grad centraliserat med stora aktörer. Effektbrist och kapacitetsbrist är växande problem i det svenska elnätet, vilket späds på av ökad elektrifiering. Klimatförändringarna har dock givits en större roll i den svenska energisektorn. Genom ett direktiv på EU nivå, Ren Energi paketet, kan nu varje medlemsstat etablera lagar för hur individer kan engagera sig och samarbeta i elproduktion för att själva bli marknadsaktörer. Ett samlingsnamn för sådana aktörer är energigemenskaper. Energigemenskaper kan bidra till att motverka både klimatkrisen men också problemen i elnäten. Syftet med denna studie är att: 1) undersöka hur affärsmodellen för energigemenskaper kan utformas så att man maximerar samhällsspridning och promoterar skapandet av nya energisamhällen, och 2) undersöka hur affärsmodellen can konstrueras så att de kan samexistera med nuvarande aktörer i energisystemet och dessutom utveckla det vidare. Denna studie har ett abduktivt tillvägagångssätt, genom en fallstudie med kvalitativ datainsamling. Resultaten presenteras och analyseras med business model canvas och dess potential undersöks med hjälp av MultiLevel Perspective ramverket. Utsikterna för energigemenskaperna, med fokus på solcellsproduktion, är överlag goda. Energigemenskapens affärsmodells främsta värderbjudanden var klimatmedvetenhet, autarki, sociala attribut och kostnadsbesparingar. Den mest lovande utvecklingsbanan för energigemenskaper inkluderar karaktäriseras av inkludering och samarbeta med de stora och nuvarande aktörerna i energisystemet.

Målet med denna studie var att studera olika aspekter av den prioritetsordning som används för att prioritera elanvändare i svenska elnät i händelse av nationell-, regional eller lokal elbrist. Studien redogör för hur prioriteringar av olika elanvändare går till och hur nyttan av olika elnät förändras utifrån en beslutsfattares egna preferenser, vidare redovisas hur samverkan mellan olika elnät påverkar den totala nyttan som varje invånare i ett samhäller erbjuds. Objekten i ett samhälle som förekommer på ett elnät delas in i åtta prioriteringsklasser beroende av objektets funktion. Området för denna studie har varit beslutsanalys. Studien har genomförts med hjälp av resultat från tidigare studier och teorier kring beslutsanalys, med detta som grund har en simulering genomförts för att påvisa hur nyttan av ett elnät ändras då förutsättningarna ändras. Förutsättningarna har varit; total kapacitet av elektricitet till samhället, avstånd mellan samhällen och de olika objektens efterfrågan av elektricitet. Studiens resultat har påvisat att ellinjer med objekt av hög prioriteringsklass ska prioriteras före ellinjer med objekt av låg prioriteringsklass. Vidare har studien visat att det kan finnas elnät i ett samhälle vars nytta skulle kunna vara större än de elnät som förespråkas av prioritetsordningen, och att dessa kan vara disjunkta. Detta för att prioriteringsordningen ska prioritera det elnät med högprioriterade objekt, inte nödvändigtvis det elnät med störst nytta. Studie har därmed resulterat i att elnät bör prioriteras efter dess nytta och att en beslutsfattare bör vara medveten om elbristens storlek, avstånd mellan samhällen och varje objekts efterfrågan av kapacitet för att kunna fatta ett bra beslut. Gällande samverkan mellan elnät visade studien på att detta kan genomföras om avståndet mellan samhällena inte var för stort. / The aim of this study was to study the Styrel concept as an approach to identify electricity users and prioritize them in the event of a power shortage on a power grid. The study has examined and investigated how the priorities of different electricity users go to, how the benefits of manual disconnection change according to the decision makers' different priorities and how interaction between different local networks affects total utility. The features of a community on a local area, also called objects, are divided into eight priority classes depending on the function of the objects. The area for this study has been decision management. The study has been conducted using results from previous studies and theories on decision analysis as the basis for constructing a simulator that simulates how the power of a power failure changes for a local area dependent on the extent of the electricity supply (capacity). The study's findings have shown that prioritization of electricity supply line with higher priority classes should be prioritized than an electricity supply line with lower priority classes. This is also the result of previous studies. On the other hand, the study has shown that the fixed asset for an electricity supply line with lower priority objects is higher than an electricity supply line with higher priority objects, but with less benefit, priority should be given to the electricity supply line of higher priority objects. This study has thus resulted in the fact that electricity supply lines should be prioritized after the benefit if a decision maker is aware of the extent of the deficiency. Current collaboration between local networks showed that this could be dependent on the factors: distance, risk profile of decision makers and change of benefit through collaboration.