<p>Rapporten syftar till att titta på lösningar som kan ge minskade energikostnader i datacenters, med fokus på bladservrar, virtualisering och kylning. Vi undersöker hur man skulle kunna spara in på energin genom användandet av de olika teknikerna. Resultaten pekar på att bladservrar minskar strömförbrukningen jämfört med en motsvarande rackserver, samtidigt som virtualisering radikalt kan minska strömförbrukningen då man får ner antalet fysiska servrar. Även kylningen spelar stor roll när man ser till vad som förbrukar mest energi i datacentret. En hel del åtgärder finns att vidta för att effektivisera kylningen för att både få ner strömförbrukningen men även för att bättre kunna kyla alla servrar. Genomförda tester både vad gäller bladservrar och virtualisering visar på att det finns fördelar att vinna med användandet av dessa båda tekniker.</p>

Rapporten syftar till att titta på lösningar som kan ge minskade energikostnader i datacenters, med fokus på bladservrar, virtualisering och kylning. Vi undersöker hur man skulle kunna spara in på energin genom användandet av de olika teknikerna. Resultaten pekar på att bladservrar minskar strömförbrukningen jämfört med en motsvarande rackserver, samtidigt som virtualisering radikalt kan minska strömförbrukningen då man får ner antalet fysiska servrar. Även kylningen spelar stor roll när man ser till vad som förbrukar mest energi i datacentret. En hel del åtgärder finns att vidta för att effektivisera kylningen för att både få ner strömförbrukningen men även för att bättre kunna kyla alla servrar. Genomförda tester både vad gäller bladservrar och virtualisering visar på att det finns fördelar att vinna med användandet av dessa båda tekniker.

Denna rapport beskriver arbetet med att sammanställa ångförbrukande processer på Norrmejeriers Mejeri i Umeå som skulle kunna konverteras till fjärrvärmedrift. En del arbete har också lagts ner på att hitta förbättringsförslag på mejeriets ångsystem och beräkna nödvändig maxeffekt på en ny biobränsleeldad panna som är planerad att driftsättas före slutet på 2017. Processdata, som till stor del uppmätts av Sweco Systems för en energikartläggning av mejeriet, har använts till att undersöka 23 olika processer med en årlig energianvändning på ca 22 000 MWh. 11 av dessa processer har så låga temperaturkrav att fjärrvärme skulle kunna driva dessa året om, de anses därför vara mer lämpade för fjärrvärmedrift än de övriga. Dessa 11 processer har ett sammanlagt årligt energibehov på ca 15 000 MWh och hit hör bland annat uppvärmning av vatten till processer och tapp, värme till mejeriets ventilationssystem och förvärmning av nytt pannvatten. Resterande processer anses olämpliga att driva med fjärrvärme då kostnaden för att göra detta troligen blir högre än i dagsläget och en del av dessa processer enbart kan drivas med fjärrvärme en begränsad del av året. Till dessa processer hör värmning av mjölk och grädde vid några av mejeriets pastörer och återuppvärmning av diskvatten. I arbetet presenteras 3 olika förslag på hur fjärrvärmen kan kopplas in till undersökta processer. De två första förslagen ger framtida visioner om hur alla 23 undersöka processer kan konverteras till fjärrvärme. Det tredje förslaget visar däremot hur en fjärrvärmeanslutning kan se ut inom en snar framtid och i detta förslag ansluts endast de 11 mest lämpade processerna till fjärrvärmen. Det tredje förslaget användes till att göra en ekonomisk jämförelse mellan att värma processerna med ånga eller fjärrvärme. Det enda som jämfördes i beräkningarna var kostnaden för uppvärmning av processerna och ingen hänsyn togs till installationskostnader av fjärrvärmen eller den nya pannan. Beräkningarna visade att störst ekonomisk vinst kunde göras genom att använda sig av fjärrvärme för basbehovet och sedan toppa på detta med ånga när värmeförbrukningen var hög. Med ångproduktion i de befintliga pannorna skulle Norrmejerier kunna spara 1,8 miljoner kr/år med denna lösning. När den nya biobränslepannan installeras så sjunker däremot den möjliga besparingen till någonstans mellan 420 000- 860 000 kr/år. Förutom de besparingar som skulle kunna göras med en fjärrvärmeinstallation har flera förlustfaktorer identifierats i gångsystemet. Bland annat förloras ca 9 000 MWh årligen som flashånga eller genom att kondensat inte återförs till pannorna. Förbättringsförslag för att minska förlorade energimängder och effektivisera andra processer tas därför upp. Med nuvarande kostnadsbild på fjärrvärmen anses investeringskostnaden för denna inte väga upp den möjliga årliga besparingen efter att biobränslepannan konstruerats. Fjärrvärmen ses däremot som ett bättre miljömässigt alternativ och genom att installera fjärrvärme skulle maxeffekten på den nya biobränslepannan kunna minskas. Hur maxeffekten på den nya pannan bör dimensioneras vid en möjlig fjärrvärmeinkoppling och vid olika effektiviseringsförslag diskuteras därför också. / This report describes the work of compiling steam consuming processes that could be converted to district heating in the dairy plant Norrmejerier in Umeå. Some work has also been put into finding possible improvement for the dairy's steam system and calculating the necessary maximum output of a new biofuel boiler that is to be built before the end of 2017.   Process data, which has been gathered by Sweco systems for an energy audit of the dairy, has been used to further investigate 23 different processes with an annual energy consumption of approximately 22 000 MWh. 11 of these processes have such low temperature requirements that district heating could be utilized to power them throughout the whole year. These 11 processes are those considered most suitable for a district heating installation and they have an annual energy consumption of about 15 000 MWh. The processes include heat to process- and tap-water, preheating new boiler water and heat to the dairy’s ventilation. The remaining processes are considered less suitable for a district heating installation since the cost of using district heating to power these probably would be more expensive than using self-produced steam. Some of these processes also have such high temperatures that district heating only could power them for a short period of the year. These processes include heating of milk and cream at some of the dairy's pasteurs and reheating dish water in the dairy’s dish system. Three different proposals for connecting the dairy to the district heating network have been suggested. Two of these proposals provide a futuristic vision for how Norrmejerier could connect district heating in the future to access all 23 investigated processes. The last proposal shows how a district heating installation could be utilized in the near future and in this suggestion only the 11 most suitable processes are connected.   The basic data from the last connection suggestion was used to make a financial comparison between district heating and self-generated steam for heating. The only thing compared in the calculations are the energy costs for heating and no consideration was taken to the installation costs of district heating or the new boiler. The calculations showed that the largest economical gain could be achieved by using district heating for the base load and then adding self-produced steam for peak loads. With steam productions in the current boilers Norrmejerier could save 1.8 million SEK annually with this solution. However, with the installation of a new biofuel boiler the possible savings drops to somewhere between 420 000 to 860 000 SEK/year. In addition to the savings that could be made with a district heating installation, several loss factors have been identified in the steam system. Among other things, about 9,000 MWh are annually lost as flash steam or condensate that disappears from the system. Suggestions to reduce losses in the system and improving energy use in different processes are therefore presented.   The possible savings that can be achived by installing district heating are not considered to be worth the big investment cost once the new steam boiler is installed. District heating is however seen as a better environmental option and by installing district heating the new boiler would be able to be constructed with a smaller maximum output, which would lower the installation costs. How suggested improvements to the steam system and a possible district heating installation would affect the new boiler is therefor also discussed.

Detta arbete innefattar ett bostadsområde bestående av fem tegelbyggnader på Vallhallavägen 38 i Örnsköldsvik. Arbetet utfördes eftersom det fanns ett intresse av att se vilka olika typer av energibesparingar det fanns möjlighet att göra på byggnaderna och hur mycket energi som kunde sparas genom att utföra dem. Energibesparingarna som undersöktes var tilläggsisolering av ytterväggar, byten till bättre fönster, byte av ventilationssystem och implementering av solceller och solfångare på byggnaderna.   Alla beräkningar av energibesparingar utfördes i IDA ICE 4.8, som är ett simuleringsprogram utvecklat av det svenska företaget EQUA Simulation AB för studier av inomhusklimat och energikonsumtion i byggnader. Efter att alla energiberäkningar var gjorda utfördes även ekonomiska beräkningar för varje energiåtgärd som hjälp för att bedöma om en investering av energibesparingsåtgärden är rimlig att utföra eller inte. Resultatet visade att samtliga åtgärder för energibesparingar skulle sänka byggnadernas energianvändning till en viss mån, men att det troligtvis inte är klokt att investera i dem alla då vissa av dem sparade alldeles för lite energi jämfört med hur omfattande det skulle vara att installera dem i verkligheten. Den största besparingen, som var 34,5%, erhölls genom att byta ventilationssystemet och den lägsta besparingen, som var 3,6%, erhölls genom att tilläggsisolera vissa delar av byggnadernas ytterväggar. / This work is about a residential area consisting of five buildings on Vallhallavägen 38 in Örnsköldsvik, Sweden. The work was done because there was an interest in seeing what types of energy savings you could do on the buildings and how much energy you could save by doing them. The energy savings that where examined where additional insulation on the exterior walls, exchange of current windows to better ones, modification of the ventilation systems, and implementation of solar cells and solar collectors on the buildings. All calculations of the building's energy savings were done by IDA ICE 4.8, a simulation software developed by the Swedish company EQUA Simulation AB for studies of indoor climate and energy use in buildings. After all the calculations of the building's energy use were done, economic calculations were made for each type of energy saving to find out if an investment should be done or not. The results showed that all energy savings would reduce the energy use of the buildings to a certain extent, but that it probably would be wise to not invest in them all, as some of them saved very little energy compared to how comprehensive it would be to install them in the buildings. The biggest saving that resulted in a 34,5% reduction of energy use was gained by replacing the ventilation systems, while the smallest saving that resulted in a 3,6% reduction of energy was gained from additionally isolating certain parts of the building’s exterior walls.

Future environmental challenges impose higher demands on energy efficiency of the existing building stock, and require that historically valuable buildings undergo changes to reduce energy use. New materials such as aerogel and eco-fiber can advance the energy efficiency of the existing building stock. Simulations of 16 different exterior wall constructions have been conducted in VIP Energy and WUFI to investigate energy savings and moisture levels. The results show that aerogel Paroc–Spaceloft 10mm lowers U-values in exterior walls by 0,27 W/m2K. The 40mm eco-fiber insulation lowers the U-value by 0,2 and 0,32 W/m2K, respectively. This means that they have the potential to energy efficiently renovate historically valuable buildings. By using the materials for exterior insulation, it is possible to improve the U-value without harming the exterior wall. The use of KC plaster as an exterior plaster has also been simulated. The use of KC plaster resulted in a greatly increased moisture level in the outer walls, as well as an extension of the drying period for the wall itself. However, the simulations show that KC plaster can protect against heavy rain better than the traditional lime plaster as it has a tighter structure.

Because of the harsh climate of Saudi Arabia, residential buildings on average, consume more than half of the total consumed energy. A substantial share of energy goes to the air-conditioning of buildings. Cooling buildings during summer is a major environmental problem in many Middle Eastern countries, especially since the electricity is highly dependent on fossil fuels. The aim of this study is to obtain a clearer picture of how various measures on the building envelope affects the buildings energy consumption, which can be used as a tool to save energy for buildings in the Middle East. In this study, different energy efficiency measures are evaluated using energy simulations in IDA ICE 4.7 to investigate how much energy can be saved by modifying the building envelope. A two-storey residential building with 247 m2 floor area is used for the simulations. The measures considered are; modifications of the external walls, modification of the roof, window type, window area/distribution, modification of the foundation, shading, exterior surface colour, infiltration rate and thermal bridges. All measures are compared against a base case where the building envelope is set to resemble a typical Saudi Arabian residential. First, all measures are investigated one by one. Thereafter, combinations of the measures are investigated, based on the results from single measure simulations. All simulations are carried out for two cities in Saudi Arabia, both with arid desert climate. Riyadh (midlands) with moderately cold winters and Jeddah (west coast) with mild winter. The results from simulations of single measures show the highest energy savings when changing the window type from single clear glass to double glass with reflective surface saving 27 % energy (heating &amp; cooling) in Riyadh and 21 % in Jeddah. Adding insulation to an uninsulated roof saved up to 23 % and 21 % energy for Riyadh respectively Jeddah. Improvements of the thermal resistance of the exterior walls show 21 % energy savings in Riyadh and only 11 % in Jeddah. Lowering the window to wall ratio from 28 % to 10 % and changing the window distribution results in 19 % (Riyadh) and 17 % (Jeddah) energy savings. Adding fixed shades saves up to 8 % (Riyadh) and 13 % energy (Jeddah) when dimensioned for the peak cooling load. Using bright/reflective surface colour on the roof saves up to 9% (Riyadh) and 17 % (Jeddah) when the roof is uninsulated. For the exterior walls, bright/reflective surface saves up to 5 % (Riyadh) and 10 % (Jeddah) when the walls are uninsulated. The other single measures investigated show less than 7 % energy savings. The results for combined measures show the highest energy savings for two combined measures when improving the thermal resistance of the exterior walls and changing window area/distribution saving up to 52 % (Riyadh) and 39 % (Jeddah). When performing three measures the addition of improved thermal resistance and reflectance of the windows resulted in the highest energy savings, saving up to 62 % (Riyadh) and 48 % (Jeddah). When adding a fourth measure, improving the thermal resistance of the slab shows the highest energy savings, 71 % (Riyadh) and 54 % (Jeddah). Applying all measures on the building envelope results in 78 % (Riyadh) and 62 % (Jeddah) energy savings. Significant energy savings can be achieved with measures on the building envelope. Major savings can be made by adding only 50-100 mm of insulation to the exterior walls and roof. Decreased window area and improvements on the thermal resistance and reflectance on the windows result in significant energy savings. Energy savings achieved with shadings and reflective surface colours decrease significantly when the thermal resistance of the roof and external walls are improved. All measures concerning thermal resistance have a higher impact in Riyadh than in Jeddah due to that a large part of the total heating and cooling is air handling unit (AHU) cooling in Jeddah. AHU cooling is not affected significantly by measures on the building envelope. To optimise energy savings, measures on the building envelope should be considered in combination with measures concerning the AHU. / På grund av det hårda klimatet i Saudiarabien, konsumerar bostadshus mer än hälften av den totala energi som förbrukas. En stor del av den förbrukade energin går till luftkonditionering. Kylningen av byggnader är ett stort miljöproblem i många länder i Mellanöstern, särskilt eftersom elektriciteten till stor del är helt beroende av förbränning av fossila bränslen. Syftet med denna studie är att få en tydligare bild av hur olika åtgärder på klimatskalet påverkar byggnaders energiförbrukning. Tanken är att resultaten ska kunna användas som ett hjälpmedel vid design av mer energieffektiva byggnader i Mellanöstern. I denna studie är olika energieffektivitetsåtgärder utvärderade med hjälp av energisimuleringar i IDA ICE 4.7 för att undersöka hur mycket energi som kan sparas genom att modifiera klimatskalet. Ett bostadshus med 247 m2 golvyta i två våningar används för simuleringarna. De åtgärder som övervägs är; modifieringar av ytterväggar, modifiering av tak, fönstertyp, fönster area/ distribution, modifiering av fundamentet, skuggning, ytskikt, infiltration och köldbryggor. Alla åtgärder jämförs mot ett Base Case där klimatskalet är inställt för att likna en typisk bostad i Saudiarabiens. Först undersöks alla åtgärder en åt gången. Därefter undersöks kombinationer av de studerade åtgärderna, baserat på resultat från simuleringar av enskilda åtgärder. Alla simuleringar utförs för två städer i Saudiarabien, både med torrt ökenklimat. Riyadh (inlandet) med måttligt kalla vintrar och Jeddah (västkusten) med mild vinter. Resultatet från simuleringar av enskilda åtgärder visar högst energibesparing när fönstertypen byts ut från enkelt klarglas till dubbelt reflekterande glas. Med byte av fönstertyp sparas upp till 27 % energi (uppvärmning och kylning) i Riyadh och 21 % i Jeddah. Att isolera taket sparar upp till 23 % och 21 % för Riyadh respektive Jeddah. Förbättrat värmemotstånd i ytterväggarna resulterar i upp till 21 % energibesparing i Riyadh och endast 11 % i Jeddah. Minskning av fönsterarean från 28 % av väggytan till 10 % och omplacering av fönsterna ger19 % (Riyadh) och 17 % (Jeddah) energibesparingar. Solavskärmning med hjälp av fasta skärmtak och fenor sparar 8 % (Riyadh) och 13 % energi (Jeddah) när de är dimensionerad för maximalt kylbehovet. Använda ljus/reflekterande yta på taket sparar upp till 9 % (Riyadh) och 17 % (Jeddah) när taket är oisolerad. För ytterväggar, sparar ljust/reflekterande ytskikt upp till 5 % (Riyadh) och 10 % (Jeddah) när väggarna är oisolerad. De övriga enskilda åtgärderna som undersökts visar mindre än 7 % energibesparing. Resultaten för kombinerade åtgärder visar högst energibesparingar för två kombinerade åtgärder när ytterväggens värmemotstånd förbättras tillsammans med mindre fönsterarea och ändrad fönsterplacering. De två åtgärderna sparar upp till 52 % energi i Riyadh och 39 % i Jeddah. När tre åtgärder utförs, fås den högsta energibesparingen med de två åtgärderna ovan med tillägg av förbättrade fönster med lägre u-värde och högre reflektants. Tillsammans resulterar de tre åtgärderna i en energibesparing upp till 62 % för Riyadh och 48 % för Jeddah. När man lägger till en fjärde åtgärd, fås den högsta besparingen med tillägg av förbättrat u-värde på grunden till de tre tidigare åtgärderna. De fyra åtgärderna sparar upp till 71 % energi i Riyadh och 54 % i Jeddah. Tillämpning av alla åtgärder på klimatskalet resulterar i 78 % (Riyadh) och 62 % (Jeddah) energibesparing. Betydlig reducering av energianvändningen kan uppnås med åtgärder på byggnadens klimatskal. Stora besparingar fås med endast 50 – 100 mm isolering i ytterväggar och tak. Att minska fönsterarean och förbättra fönsternas u-värde och reflektivitet bidrar till stora energibesparingar.  Besparingarna som fås vid solavskärmning och reflektiva ytor på tak och väggar minskar signifikant när taket och ytterväggarna isoleras. Alla åtgärder som förbättrar u-värdet på klimatskalet har en större inverkan i Riyadh än i Jeddah på grund av att en större andel av total uppvärmning och kylning upptas av kylning av inkommande luft i ventilationen. Energin som behövs för att kyla inkommande luft påverkas inte nämnvärt av åtgärderna på klimatskalet. För att optimera energibesparingarna ytterligare, bör åtgärder på klimatskalets övervägas tillsammans med energieffektivitetsåtgärder av ventilationen.

Windows has been always considered as heat sinks and they can account more than 25% of a building envelope. For this reason, its design and performance in dwellings play a major role in regulating the indoor environment. The construction sector has been investing in better insulation envelope systems for the last decades to reduce the heat transmissions losses and energy consumption in households. LOWTE is a Swedish firm specialized in low energy building components and due to all these facts, it has recently developed a double slot energy active envelope window (EAW) for improving energy-saving in buildings. EAW is a window prototype that integrates low-temperature heating and energy active systems, and it is planned to be installed at Testbed KTH in Stockholm (Sweden). Waste heat from the current heating systems will be used during its whole operation. Then, a life cycle assessment (LCA) will be accomplished for evaluating EAW feasibility and costeffectiveness before its implementation. Furthermore, an LCA comparison with other two passive window systems will be made. A double-glazed and a triple-glazed window will represent the reference system and a competent alternative solution, respectively. A sensitivity analysis for each model will be developed in order to consider multiples scenarios and obtain which variables affect the most EAW profitability. Thus, the feasibility of the EAW would be studied from an economic and environmental perspective. The simulations of both models show the potential that EAW can represent for the current heating system in KTH Live-In-Lab apartments. Since EAW is quite subjected to the thermal conditions of the room, the ambience, and the internal flowing air; costs savings and avoided environmental impacts will depend mainly on the thermal performance of the whole system. / Fönster har alltid betraktats som kylflänsar och de kan stå för mer än 25% av byggnadens kuvert. Av denna anledning spelar deras design och prestanda i bostäder en viktig roll för att reglera inomhusmiljön. Byggsektorn har investerat i bättre isoleringshölje system under de senaste decennierna för att minska värmeöverförings förlusterna och energiförbrukningen i hushållen. LOWTE är ett svenskt företag som är specialiserat på byggnadskomponenter med låg energi och på grund av alla dessa fakta har det nyligen utvecklat ett fönster med dubbelspalt och energi aktivt kuvert (EAW) för att förbättra energibesparing i byggnader. EAW är en fönster prototyp som integrerar låg temperatur värme och energi aktiva system som kommer att installeras på Testbed KTH i Stockholm (Sverige). Avfallsvärme från de nuvarande värmesystemen kommer att användas under hela driften. Sedan kommer en livscykelanalys (LCA) att genomföras för att utvärdera EAW med avseende pågenomförbarhet och kostnadseffektivitet innan denna implementering. Dessutom kommer en LCAjämförelse med andra två passiva fönstersystem att göras. Ett dubbelglasat och ett tredubbelt fönster representerar referenssystemet respektive en kompetent alternativ lösning. En känslighetsanalys för varje modell kommer att utvecklas för att ta hänsyn till flera scenarier och utvärdera vilka variabler som mest påverkar EAW-lönsamhet. Således skulle genomförbarheten för EAW studeras ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv. Simuleringarna av båda modellerna visar potentialen som EAW kan representera för det nuvarande värmesystemet i KTHs Live-In-Lab-lägenheter. Eftersom EAW är helt utsatt för de termiska förhållandena i rummet, atmosfären och den inre flödande luften; beror kostnadsbesparingar och minskad miljöpåverkan främst på värmeprestandan för hela systemet.

Recent studies have shown that there are currently more than 1.08 billion of Smartphones in the world, with around 89% of them used throughout the day. On average each of these users transfers more than 450 Mbytes per month via either a cellular network or a Wi-Fi network. So far it has been up to the user to decide which one of these two networks to use at each particular moment. In this master’s thesis, the potential energy savings that could be achieved by means of automating the choice of network interface are explored. This way, the user equipment itself would be able to initiate handovers from one radio access technology to another depending on each particular service and on the environmental conditions, and hence it could extend its battery life. The work has focused in energy efficient vertical handovers (VHOs) between Long-Term Evolution (LTE) and Wi-Fi networks. The rapid growth and increasing interest in LTE networks have been the main reasons why these networks have been chosen over Third Generation Mobile Networks. Nevertheless this work can be easily extended to other radio access technologies such as WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) or UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). During the thesis project, the potential energy savings via VHOs depending on the type of service have been studied, as well as the different processes involved in a handover decision process. In order to do so, an energy consumption profile of each interface has been built, the different services have been modeled, and a heterogeneous scenario with Wi-Fi and LTE networks has been simulated. The thesis presents how these savings change within each service and with the environmental conditions (network load, interferences). The results show that large energy savings can be achieved. Nevertheless, the potential savings for each different user device can significantly differ. The VHO decision process includes two main aspects that need further study: investigating energy efficient ways of discovering accessible Wi-Fi access points and measuring the available throughput in each network at the moment of the decision. In addition, within LTE-Advanced and HetNets (Heterogeneous Networks), a lot of research regarding how LTE operators can offload traffic to smaller networks is being performed. These smaller networks consist basically of LTE micro cells and Wi-Fi. Both the energy savings and the potential energy expenses of offloading different kinds of traffic to a Wi-Fi network were also studied in this master’s thesis project, using the same approach described in the previous two paragraphs. / Enligt beräkningar så finns det nu mer än 1.08 miljarder smarta telefoner i världen, och ungefär 89% av dem används varje dag. Varje användare överför mer än 450 megabyte per månad i genomsnitt, antingen via cellulära mobilnät eller Wi-Fi. För närvarande är det användaren som avgör vilket av dessa interface som ska användas vid varje tidpunkt. I detta examensarbete utvärderas vilka energibesparingar som kan uppnås genom att automatisera valet av nätverksinterface. På detta vis skulle den mobila enheten själv utföra handover från en radioaccessteknik till en annan beroende på aktiva tjänster och på radioomgivningen, och därmed utöka batteriets livstid. Detta examensarbete fokuserar på vertikal handover mellan LTE och Wi-Fi nätverk. Den snabba tillväxten och det ökande intresset för LTE är den främsta anledningen till att LTE har valts istället för 3G. Det är dock möjligt att med små förändringar generalisera arbetet till andra radioaccesstekniker, till exempel WiMAX eller UMTS. De potentiella energibesparingarna genom vertikala handovers för olika typer av tjänster har studerats, liksom de olika stegen i handover-beslutsprocessen. För detta syfte har en energikonsumtionsprofil skapats för varje interface, de olika tjänsterna har modellerats och ett scenario med Wi-Fi- och LTE-nätverk har simulerats. Denna rapport beskriver hur dessa energibesparingar ändras för varje tjänstetyp och med ändringar av omgivningen (nätverkslast och interferens). Resultaten har visat att stora energibesparingar kan uppnås, även om dessa besparingar kan variera mycket för olika UEs. Beslutet om vertikal handover inkluderar två huvudsakliga aspekter som kräver fortsatta studier: energieffektiva metoder för att upptäcka tillgängliga WiFi-accesspunkter som går att ansluta sig till och mätning av den upplevda datahastigheten i varje nätverk före beslutet om vertikal handover tas. Parallelt med detta examensarbete pågår omfattande studier om hur mobiloperatörer kan avlasta datatrafik till basstationer med kortare räckvidd. Dessa småskaliga nätverk förväntas bestå av LTE mikro/pico celler och/eller Wi-Fi nätverk. Detta examensarbete inkluderar även studier av de potentiella energibesparingar eller energikostnader för att avlasta olika slags trafik till Wi-Fi nätverk.

Emerging machine learning (ML) techniques are showing great potential in prediction performance. However, research and development is often conducted in an environment with extensive computational resources and blinded by prediction performance. In reality, computational resources might be contained on constrained hardware where energy and memory consumption must be restrained. Furthermore, shortages of sufficiently large datasets for ML is a frequent problem, combined with the cost of data retention. This generates a significant demand for sustainable ML. With sustainable ML, practitioners can train ML models on less data, which reduces memory and energy consumption during the training process. To explore solutions to these problems, this thesis dives into several techniques that have been introduced in the literature to achieve energy-savings when training machine learning models. These techniques include Quantization-Aware Training, Model Distillation, Quantized Distillation, Continual Learning and a deeper dive into Siamese Neural Networks (SNNs), one of the most promising techniques for sustainability. Empirical evaluations are conducted using several datasets to illustrate the potential of these techniques and their contribution to sustainable ML. The findings of this thesis show that the energy-saving techniques could be leveraged in some cases to make machine learning models more manageable and sustainable whilst not compromising significant model prediction performance. In addition, the deeper dive into SNNs shows that SNNs can outperform standard classification networks, under both the standard multi-class classification case and the Continual Learning case, whilst being trained on significantly less data. / Maskininlärning har i den senaste tidens forskning visat stor potential och hög precision inom klassificering. Forskning, som ofta bedrivs i en miljö med omfattande beräkningsresurser, kan lätt bli förblindad av precision. I verkligheten är ofta beräkningsresurser lokaliserade på hårdvara där energi- och minneskapacitet är begränsad. Ytterligare ett vanligt problem är att uppnå en tillräckligt stor datamängd för att uppnå önskvärd precision vid träning av maskininlärningsmodeller. Dessa problem skapar en betydande efterfrågan av hållbar maskininlärning. Hållbar maskininlärning har kapaciteten att träna modeller på en mindre datamängd, vilket minskar minne- och energiförbrukning under träningsprocessen. För att utforska hållbar maskininlärning analyserar denna avhandling Quantization-Aware Training, Model Distillation, Quantized Distillation, Continual Learning och en djupare evaluering av Siamesiska Neurala Nätverk (SNN), en av de mest lovande teknikerna inom hållbar maskininlärning. Empiriska utvärderingar utfördes med hjälp av flera olika datamängder för att illustrera potentialen hos dessa tekniker. Resultaten visar att energibesparingsteknikerna kan utnyttjas för att göra maskininlärningsmodeller mer hållbara utan att kompromissa för precision. Dessutom visar undersökningen av SNNs att de kan överträffa vanliga neurala nätverk, med och utan Continual Learning, även om de tränas på betydligt mindre data.

The recent climate actions to reduce greenhouse gas (GHG) emissions have set the stage for decarbonizing the transportation sector through electrification, which has led to a surge in the deployment of battery electric vehicles (BEV). Trucks are no exception, which has led automakers to shift their focus toward producing Battery Electric Trucks (BET). While tail-pipe emissions are reduced drastically, certain aspects of BET prevent its widespread deployment, prominent of which is the range anxiety. The range of a BET is heavily impacted in cold weather as energy from traction batteries is also used to warm the battery pack and cabin, where 70% of cabin airflow at minimum is continually expelled through exhaust vents for proper ventilation. In this study, three heat recovery techniques were investigated with the objective of harnessing the waste heat from evacuating cabin air to reduce the heating energy consumption in a BET. One proposed technique employs the use of an air-to-air heat recovery system (AAHRS). Baseline experiments were conducted on a SCANIA test truck for benchmarking and to gather data on the performance of the installed HVAC system, which aided the prototyping stage of basic engineering design to ensure it is operable and safe. The prototype was modelled in CATIA, then fabricated and fitted to the test-truck. Validation experiments were done to evaluate the energy savings from the prototype in a climate chamber at various ambient temperature and fan speed settings. The study found a 20-53% reduction in the heat dissipated by the coolant with the implementation of AAHRS, which is beneficial in reducing the energy that need to be replenished by electric batteries for a BET. In contrast, the electrical power consumption increased 1.7-3.3 times higher than the baseline due to the additional power-consuming components, such as the exhaust blower and heat wheel motor. Moreover, the preheating effect from the heat wheel operation enabled the increase of HVAC air intake temperature by 7-28°C from ambient levels. Overall, the energy savings from integrating the AAHRS prototype was about 19-47% considering the coolant heat was produced from an electric heater as was simulated in the tests, whereas the range was estimated to reduce by17-39% if an automotive heat pump would instead deliver the heat into the cab heater core. Two other presented techniques operate on air-to-liquid heat recovery system (ALHRS), whereby each is envisioned to be coupled separately to a heat pump assisted integrated thermal management system (ITMS). One scheme recovers heat from the evacuating cabin air to raise the chiller coolant inlet temperature, whereas the other scheme proposes to adopt a multi-evaporation process in the concept liquid-cooled heat pump, wherein the evacuating cabin air serves as the direct heat source for the higher temperature-chiller. The two schemes were initially evaluated via vapor compression system performance analysis to have the potential to increase the condensation heat and condenser coolant outlet temperature with simultaneous increase in the coefficient of performance, which is beneficial in terms of available heat that can be dissipated into the downstream battery cold plates and cab heater core. As initial step towards assessment of the energy-saving potential of proposed ALHRS solutions, a simulation model of an adopted baseline ITMS concept was developed in this study using Engineering Equation Solver (EES) software, which then was validated against internal bench test results for a mock-up ITMS model. Results of initial validation test indicated an absolute error between the simulation outputs and bench test results of 8-14% for condensation heat, while it was below 7% for all the other relevant performance parameters. / De senaste klimatåtgärderna för att minska utsläppen av växthusgaser (GHG) har satt scenen för att minska koldioxidutsläppen inom transportsektorn genom elektrifiering, vilket har lett till en kraftig ökning av utbyggnaden av batterielektriska fordon (BEV). Lastbilar är inget undantag, vilket har fått biltillverkare att flytta fokus mot att producera batterielektriska lastbilar (BET). Medan utsläppen från avgasröret minskar drastiskt, förhindrar vissa aspekter av BET dess utbredda distribution, varav framträdande är räckviddsångesten. Räckvidden för en BET påverkas kraftigt i kallt väder eftersom energi från dragbatterier också används för att värma batteripaketet och kabinen, där minst 70% av kabinluftflödet kontinuerligt släpps ut genom avgasventiler för korrekt ventilation. I denna studie undersöktes tre värmeåtervinningstekniker med målet att utnyttja spillvärmen från evakuering av kabinluft för att minska värmeenergiförbrukning i en BET. En föreslagen teknik använder användning av ett luft-till-luft-värmeåtervinningssystem (AAHRS). Baslinjeexperiment utfördes på en SCANIA-testbil för benchmarking och för att samla in data om prestandan hos det installerade HVAC-systemet, vilket hjälpte prototypstadiet för grundläggande teknisk design för att säkerställa att det är funktionsdugligt och säkert. Prototypen modellerades i CATIA, tillverkades sedan och monterades på testbilen. Valideringsexperiment utfördes för att utvärdera energibesparingarna från prototypen i en klimatkammare under olika inställningar för omgivningstemperatur och fläkthastighet. Studien fann en 20-53% minskning av värmebelastningen med implementeringen av AAHRS, vilket är fördelaktigt för att minska energin som behöver fyllas på av elektriska batterier för en BET. Däremot ökade den elektriska strömförbrukningen 1.7-3.3 gånger högre än baslinjen på grund av ytterligare strömförbrukande komponenter, såsom avgasfläkten och värmehjulsmotorn. Dessutom möjliggjorde förvärmningseffekten från värmehjulsdrift ökningen av HVAC-luftintagstemperaturen med 7-28°C från omgivande nivåer. Sammantaget var energibesparingarna från att integrera AAHRS-prototypen cirka 19-47% med tanke på att kylvätskevärmen producerades från elektrisk värmare som simulerades i experimenten, medan detta intervall uppskattades minska ner till 17-39% om en bilvärmepump istället skulle leverera värmen till hyttvärmarkärnan. Två andra presenterade tekniker fungerar på luft-till-vätska värmeåtervinningssystem (ALHRS), där var och en är tänkt att kopplas separat till ett värmepumpassisterat integrerat värmehanteringssystem (ITMS). Det ena schemat återvinner värme från den evakuerande kabinluften för att höja kylvätskeinloppstemperaturen, medan det andra schemat föreslår att man antar en multiindunstningsprocess i konceptet vätskekyld värmepump, där den evakuerande kabinluften fungerar som den direkta värmekällan för kylaggregatet med högre temperatur. De två scheman utvärderades initialt via ångkompressionssystemets prestandaanalys för att ha potential att öka kondensationsvärmen och kondensorns kylvätskeutloppstemperatur med samtidig ökning av prestandakoefficienten, vilket är fördelaktigt när det gäller tillgänglig värme som kan avledas i nedströms batteriets kylplattor och hyttvärmarens kärna. Som ett första steg mot en bedömning av energibesparingspotentialen hos föreslagna ALHRS-lösningar utvecklades en simuleringsmodell av ett antaget baslinje-ITMS-koncept i denna studie med hjälp av Engineering Equation Solver (EES) -programvara, som sedan validerades mot interna bänktestresultat för en mock-up ITMS-modell. Resultaten av det inledande valideringstestet indikerade ett absolut fel mellan simuleringsutgångarna och provbänksresultaten på 8–14% för kondensationsvärme, medan det var under 7 % för alla andra relevanta prestandaparametrar.