Rapportens syfte är att påvisa möjligheten att sänka energiförbrukningen på arbetsplatser. I samband med detta arbete utvecklas en hårdvarulösning, som kallas AutoSleep, vars syfte är att automatisera arbetsdatorns byte mellan strömspar- och aktivt läge.AutoSleep utför sin uppgift genom att söka efter en specifik förutbestämd enhet bland de enheter som för stunden är uppkopplade mot arbetsplatsens nätverk. Beroende på om enheten hittas eller ej skickar AutoSleep en signal till datorn som därefter antingen försätter datorn i strömsparläge eller i aktivt läge. För att undersöka nyttan och nödvändigheten hos arbetet utfördes en kvalitativ litteraturstudie, sammanställning av statistik från två enkäter, en intervju och en experimentell studie. All insamlad teori och statistik jämfördes med tidigare studier för att avgöra rapportens tillförlitlighet. Resultatet visade att det finns ett stort utrymme för förbättring inom energieffektiviseringen vid användandet av arbetsdatorer. Det system som utvecklades i samband med arbetet kan på ett enkelt sätt bidra till en energismartare arbetsmiljö. Arbetet visar på en möjlig lösning och använder ett hårdvarugränssnitt som endast är tillgängligt på stationära datorer. Hårdvarulösningen använder en smartphone som verktyg för enhetsigenkänning och växlar endast datorns strömläge mellan strömspar- och aktivt läge.

The real estate sector in Sweden accounts for a significant share of energy consumption andgreenhouse gas emissions in society. The increased electrification, driven by factors such asdigitalization and the use of electric cars, further contributes to the industry's climate impact.However, there are opportunities for property owners to effectively manage electricityconsumption and reduce the negative climate impact. Managing power peaks, which occurduring periods of high electricity consumption, is crucial to reduce strain on the power gridand the use of fossil fuels. It is also a key factor in achieving international sustainability goalssuch as Agenda 2030 and the Paris Agreement. Reducing peak loads can also lead to lowerelectricity costs for buildings. The purpose of this study has been to investigate the challenges and opportunities for reducingpeak power demand at KTH Campus in Östermalm, Stockholm, and to examine theenvironmental and economic benefits that can be achieved through this. Using data providedby the real estate company Akademiska Hus, an overview of the overall electricity consumptionat KTH Campus was conducted. In addition, potential measures to reduce peak power demandand finding common incentives for tenants and property owners for implementing suchinvestments were investigated through a qualitative study. The results of the study show that there are measures that property owners can take to reducepower peaks. The suggested measures include both technical investments and influencing andchanging tenants' electricity consumption. The analysis of electricity usage for the study objectrevealed that the hour that primarily should be assessed is 12:00 PM, when the highest numberof power peaks occur. Additionally, potential measures such as upgrading ventilation systemsand optimising the use of laboratory fume hoods were identified to reduce electricityconsumption and, in turn, power peaks at KTH Campus. Improved data utilisation andtransparent knowledge sharing between tenants and property owners can be key tosuccessfully reducing power peaks. Challenges in implementing the proposed measuresinvolve changing tenants' behaviour and managing split incentives between the landlord andtenant. The focus of this study was to analyse existing data on power load distribution andcomprehend it through interviews with experts within the field. Another way of conducting asimilar type of study on how to reduce power peaks could be to develop different strategiesfor analysing data or gathering alternative data. / Den svenska fastighetssektorn står för en betydande andel av energiförbrukningen ochutsläppen av växthusgaser i samhället. Ökad elektrifiering, drivet av faktorer som digitaliseringoch användning av elbilar, bidrar ytterligare till branschens klimatpåverkan. Det finnsemellertid möjligheter för fastighetsägare att effektivt hantera elförbrukningen och minskaden negativa klimatpåverkan. Att hantera effekttoppar, som uppstår under perioder med högelförbrukning, är avgörande för att minska belastningen på elnätet och användningen avfossila bränslen. Det är också en viktig faktor för att uppnå internationella hållbarhetsmål somAgenda 2030 och Parisavtalet. Minskade effekttoppar kan även leda till lägre elkostnader förbyggnader. Syftet med denna studie har varit att undersöka utmaningar och möjligheter att minskaeffekttoppar i elförbrukningen på KTH Campus på Östermalm, Stockholm, och att undersökade miljömässiga och ekonomiska fördelarna som kan uppnås genom detta. Med hjälp av datafrån fastighetsbolaget Akademiska Hus genomfördes en kartläggning av den totalaelförbrukningen vid KTH Campus. Dessutom undersöktes potentiella åtgärder för att minskaeffekttoppar och att hitta gemensamma incitament för hyresgäster och fastighetsägare attimplementera sådana investeringar genom en kvalitativ studie. Resultaten av studien visar att det finns åtgärder som fastighetsägare kan vidta för att minskaeffekttopparna. De föreslagna åtgärderna inkluderar både tekniska investeringar och påverkansamt förändring av hyresgästers elförbrukning. Analysen av elförbrukningen för studieobjektetvisade att timmen som i huvudsak bör beaktas är kl. 12:00, då flest effekttoppar förekommer.Dessutom identifierades potentiella åtgärder som uppgradering av ventilationssystem ochoptimering av användningen av dragskåp i labb för att minska elförbrukningen och därmedäven effekttopparna vid KTH Campus. Förbättrad användning av data och transparentkunskapsdelning mellan hyresgäster och fastighetsägare är också potentiella lösningar för attfrämja investeringar i energieffektivitet. Utmaningar med att implementera de föreslagnaåtgärderna innefattar att ändra hyresgästers beteende och hantera delade incitament mellanfastighetsägare och hyresgäster. Fokus för denna studie var att analysera data över effektförbrukningen på KTH och skapaförståelse genom intervjuer med kunniga inom området. Ett annat sätt att genomföra enliknande studie om hur man minskar effekttoppar skulle kunna vara att utveckla olikastrategier för att analysera data eller samla alternativ data.

The ISO 50001 standard on energy management systems was released in 2011 with the aim of providing organizations with a standardised guideline for the evaluation and continual improvement of energy performance. Complex structures such as the waste to energy (WTE) sector, which must comply with social, environmental, economic and productivity objectives, can benefit from the development of a compliant energy management system (EnMS). Energy efficiency and energy savings contribute to the mitigation of the heavy cost of such a facility, while the benchmark analysis allows verifying the state of the system and the potential areas for improvement. The energy performance improvements can be valorised on an environmental base, and proper promotion of the process can contribute to the mitigation of social opposition. This thesis reviews the energy performance of a waste to energy facility located in Lecco, Italy, using the information available from the control system already installed in the company. Regression analysis is used to fit linear and polynomial functional forms to the energy consumption data and create the energy baseline for the areas of significant energy use and production with a predictive power of 59 – 92%. The difference among the baseline and the actual energy consumption is proposed as energy performance indicator, in order to appreciate the results of the improvement opportunities, and a set of key performance indicators are evaluated for internal and external benchmarking of the facility. The economic feasibility of a selection of sectorial Best Available Technologies (BATs) and the related energy performance improvement is evaluated, revealing that 2 – 16 M€ can be invested in the system retrofit; the creation of synergies with the facility heating, cooling and electricity demand is also suggested. Lastly, an energy, economic and environmental analysis is suggested as a ranking system for the identified improvement opportunities. The methodology and results of this study are intended to provide a proper energy review for Silea Spa, suggest a review procedure for other WTE facilities willing to develop a compliant EnMS and enrich the literature with a case study on WTE. For the Italian context, which is currently facing difficulties in the modernization of the waste management system (WMS), the ISO 50001 application on WTE facilities offers a unified structure that can be used by the government to map the current status of each facility and develop the legislative framework in accordance to the needs of the WMS, the circular economy and the public opinion. / ISO 50001-standarden för energihanteringssystem släpptes 2011 för att ge organisationer en standardiserad riktlinje för utvärdering och kontinuerlig förbättring av energiprestanda. Komplexa strukturer som sektorn för avfall till energi (WTE), som måste uppfylla målen socialt, miljömässigt, ekonomiskt och produktivt, kan dra nytta av utvecklingen av ett kompatibelt energihanteringssystem (EnMS). Energieffektivitet och energibesparingar bidrar till att mildra den stora kostnaden för en sådan anläggning, medan jämförelseanalysen gör det möjligt att verifiera systemets tillstånd och de potentiella förbättringsområdena. Förbättringen av energiprestanda kan värderas på en miljöbas, och en korrekt främjande av processen kan bidra till att mildra social opposition. Denna avhandling granskar energiprestanda för ett slöseri till en energianläggning i Lecco, Italien, med hjälp av den information som finns tillgänglig från det styrsystem som redan är installerat i företaget. Regressionsanalys används för att passa linjära och polynomiska funktionsformer till energiförbrukningsdata och skapa energigrundnivå för områdena med betydande energianvändning och produktion med en prediktiv effekt på 59-92%. Skillnaden mellan baslinjen och den faktiska energiförbrukningen föreslås som indikator för energiprestanda för att uppskatta resultaten av förbättringsmöjligheterna och en uppsättning nyckelresultatindikatorer utvärderas för intern och extern riktmärkning av anläggningen. Den ekonomiska möjligheten för ett urval av sektorns bästa tillgängliga teknik (BAT) och den därmed sammanhängande förbättringen av energieffektiviteten utvärderas, vilket visar att 2 - 16 miljoner euro kan investeras i systemets eftermontering. skapandet av synergier med anläggningens uppvärmning, kylning och el efterfrågan föreslås också. Slutligen föreslås en energi-, ekonomisk och miljöanalys som ett rankningssystem för de identifierade förbättringsmöjligheterna. Metoden och resultaten av denna studie är avsedda att ge en ordentlig energianalyse för Silea Spa, föreslå ett granskningsförfarande för andra WTE-anläggningar som är villiga att utveckla en kompatibel ENMS och berika litteraturen med en fallstudie om WTE. För det italienska sammanhanget, som för närvarande står inför svårigheter i moderniseringen av avfallshanteringssystemet (WMS), erbjuder ISO 50001-tillämpningen på WTE-anläggningar en enhetlig struktur som kan användas av regeringen för att kartlägga nuvarande status för varje anläggning och utveckla den rättsliga ramen i enlighet med WMS, den cirkulära ekonomins och den allmänna opinionens behov.

With the increasing demand for renewable energy sources, new systems are being developed to sustain future infrastructure, accommodating these new energy sources. One of the proposed solutions is to incorporate distributed energy resources to different households in order to provide local energy demands effectively. To enable large-scale integration of flexible energy resources, it is crucial to reduce end-user energy and power costs, which can be done by designing an optimization model objected to minimize the total electricity bill. In the scope of this Master thesis, the interest lies in investigating a control strategy to operate batteries, heat pumps, and other assets by producing the optimal setpoints using the designed optimization algorithm that takes, amongst others, market and weather data as well as customer behavior into account. The applied method for producing these setpoints is sensitivity analysis in linear programming, and heat pump scheduling has been investigated for performance evaluation of this technique. The results show that applying this method produces the optimal setpoints over the non-controllable electricity load range by utilizing a low number of optimizations, i.e. high computation-efficiency, and high accuracy. Consequently, the controller by having the given setpoints as the input can easily adjust the heat pump output power based on the real-time non-controllable electricity load without creating any peaks and extra costs for the customers. / Med en ökad efterfrågan på förnybara energikällor utvecklas nya system för att upprätthålla framtida infrastruktur vilket kommer säkra dessa nya energikällor. En av de föreslagna lösningarna är att integrera distribuerade energiresurser till olika hushåll för att effektivt kunna tillgodose lokala energikrav. För att möjliggöra en storskalig integrering av flexibla energiresurser det avgörande är att man kan minska slutkundens energi och effektkostnader. Detta kan nås genom att utforma en optimeringsmodell av problemet som tar hänsyn till olika resourses begränsningar osv. för att minska elkosnaden hos slutkunden. Syftet med detta examensarbete är att undersöka en kontrollstrategi för att använda batterier, värmepumpar och andra tillgångar på ett optimalt sätt, genom att producera de optimala börvärdena med hjälp av den utformade optimeringsalgoritmen som tar hänsyn till bland annat marknads och väderdata samt kund beteende. För att producera dessa börvärden användes methoden känslighetsanalys som är en del inom linjär programmering och fokus har varit styrningen av värmepumpar. Resultaten visar att tillämpningen av denna metod leder till att de optimala börvärdena över det icke-kontrollerbara elektriska lasten erhålles, med ett lågt antal optimeringar, dvs att metoden har hög beräknings-effektivitet samt noggrannhet. Följaktligen kan regulatorn med de givna börvärdena som ingång enkelt justera värmepumpens utgångseffekt baserat på realtids icke-kontrollerbar elektriska lasten, utan att skapa några toppar och extra kostnader för kunderna.

The automotive industry has been actively seeking ways to reduce emissions and combat global warming. While pure battery electric vehicles have shown promise in achieving zero-tailpipe emissions, they face challenges in meeting the energy demands of large construction machines like excavators and wheel loaders, due to the heavy batteries required. To overcome this issue, Fuel Cell Hybrid Electric Vehicles (FCHEV) have emerged as a potential solution. However, efficient energy management systems are crucial for FCHEV, as fuel cells are slow-reacting devices and construction machines operate with highly transient work cycles. This thesis addresses the need for an effective energy management strategy by developing a controller and machine load predictor for an FCHEV. The proposed approach utilizes Model Predictive Control (MPC) to minimize an objective function encompassing hydrogen consumption and rate constraints. The controller determines the optimal power split between the fuel cell and battery over a specific time-horizon, ensuring power demand is met while adhering to system constraints. Additionally, an auto-correlation-based machine load predictor is integrated with the controller to optimize the power split between the battery and fuel cell. By implementing the MPC combined with the auto-correlation-based load predictor, the FCHEV effectively utilizes a narrower battery State of Charge (SoC) window, potentially reducing the required battery size in the machine. Moreover, the strategy reduces transients in fuel cell power, slowing down degradation and enhancing its lifetime, in comparison to Volvo Construction Equipment AB’s (Volvo CE) previous real-time power-split function. This research contributes to the development of energy-efficient solutions for large construction machines, particularly in the context of FCHEV. The proposed energy management strategy utilizing MPC and load prediction techniques holds promise for improving overall system performance, reducing hydrogen consumption, and limiting the degradation of fuel cell and battery components. / Bilindustrin har sedan länge sökt sätt att minska utsläppen och bekämpa den globala uppvärmningen. Även om rent batteridrivna elektriska fordon är i princip avgasfria, så är det utmananade att möta energikraven för stora byggmaskiner som grävmaskiner och hjullastare med endast batterier. För att övervinna detta problem har bränslecell-hybrid-elektriska fordon (FCHEV från engelskans Fuel-cell hybrid electrical vehicle) identifierats som en potentiell lösning. Dock är effektiva energihanteringssystem avgörande för FCHEV, eftersom bränsleceller reagerar långsamt och byggmaskiner arbetar med snabbt varierande arbetscykler. Detta examensarbete försöker att möta behovet av en effektiv energihanteringsstrategi genom att utveckla en styrenhet och maskinbelastningsprognos för en FCHEV. Det föreslagna tillvägagångssättet använder modellprediktiv reglering (MPC) för att minimera en målfunktion som ta hänsyn till både vätekonsumtion och hastighetsbegränsningar. Styrenheten bestämmer den optimala effektfördelningen mellan bränslecellen och batteriet över en specifik tidshorisont, och säkerställer att effektkravet uppfylls samtidigt som systembegränsningarna följs. Dessutom integreras en auto-korrelationsbaserad maskinbelastningsprediktor med styrenheten för att optimera effektfördelningen mellan batteriet och bränslecellen. Genom att implementera MPC i kombination med den auto-korrelationsbaserade belastningsprognosen, använder FCHEV effektivt ett smalare fönster för batterets laddningstillstånd (SoC), vilket potentiellt minskar den nödvändiga batteristorleken i maskinen. Dessutom minskar strategin transienter i bränslecellseffekten och förbättrar dess livstid, jämfört med Volvo Construction Equipment AB:s (Volvo CE) tidigare lösning. Denna forskning bidrar till utvecklingen av energieffektiva lösningar för stora byggmaskiner, särskilt i sammanhanget FCHEV. Den föreslagna energihanteringsstrategin, med sin kombination av MPC och belastningsprediktionstekniker, har en potential att förbättra den totala systemprestandan, minska vätekonsumtionen och begränsa försämringen av bränslecell- och batterikomponenter.

Energy harvesting is identified as an alternative solution for powering implantable biosensors. It can potentially enable the development of self-powered implants if the harvested energy is properly handled. This development implies that batteries, which impose many limitations, are replaced by miniature harvesting devices. Customized interface circuits are necessary to correct for differences in the voltage and power levels provided by harvesting devices from one side, and required by biosensor circuits from another. This thesis investigates the available harvesting sources within the human body, proposes various methods and techniques for designing power-efficient interfaces, and presents two CMOS implementations of such interfaces. Based on the investigation of suitable sources, this thesis focuses on glucose biofuel cells and thermoelectric harvesters, which provide appropriate performance in terms of power density and lifetime. In order to maximize the efficiency of the power transfer, this thesis undertakes the following steps. First, it performs a detailed analysis of all potential losses within the converter. Second, in relation to the performed analysis, it proposes a design methodology that aims to minimize the sum of losses and the power consumption of the control circuit. Finally, it presents multiple design techniques to further improve the overall efficiency. The combination of the proposed methods and techniques are validated by two highly efficient energy harvesting interfaces. The first implementation, a thermoelectric energy harvesting interface, is based on a single-inductor dual-output boost converter. The measurement results show that it achieves a peak efficiency of 86.6% at 30 μW. The second implementation combines the energy from two sources, glucose biofuel cell and thermoelectric harvester, to accomplish reliable multi-source harvesting. The measurements show that it achieves a peak efficiency of 89.5% when the combined input power is 66 μW. / Energiskörd har identifierats som en alternativ lösning för att driva inplanterbara biosensorer. Det kan potentiellt möjliggöra utveckling av själv-drivna inplanterbara biosensorer. Denna utveckling innebär att batterier, som sätter många begränsningar, ersätts av miniatyriserade energiskördsenheter. Anpassade gränssnittskretsar är nödvändiga för att korrigera för de skillnader i spänning och effektnivå som produceras av de energialstrande enheterna, och de som krävs av biosensorkretsarna. Denna avhandling undersöker de tillgängliga källorna för energiskörd i den mänskliga kroppen, föreslår olika metoder och tekniker för att utforma effektsnåla gränssnitt och presenterar två CMOS-implementeringar av sådana gränssnitt. Baserat på undersökningen av lämpliga energiskördskällor, fokuserar denna avhandling på glukosbiobränsleceller och termoelektriska energiskördare, som har lämpliga prestanda i termer av effektdensitet och livstid. För att maximera effektiviteten hos effektöverföringen innehåller denna avhandling följande steg. Först görs en detaljerad analys av alla potentiella förluster inom boost-omvandlare. Sedan föreslår denna avhandling en designmetodik som syftar till att maximera den totala effektiviteten och effektförbrukningen. Slutligen presenterar den flera designtekniker för att ytterligare förbättra den totala effektiviteten. Kombinationen av de föreslagna metoderna och teknikerna är varierade genom två högeffektiva lågeffekts energigränssnittskretsar. Den första inplementeringen är ett termoelektriskt energiskördsgränssnitt baserat på en induktor, med dubbla utgångsomvandlare. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 86.6% vid 30 μW. Det andra genomförandet kombinerar energin från två källor, en glukosbiobränslecell och en termoskördare, för att åstadkomma en tillförlitlig multi-källas energiskördslösning. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 89.5% när den kombinerade ineffekten är 66 μW. / <p>QC 20170508</p> / Mi-SoC