<p>In this thesis centralized routing methods for wireless sensor networks have been studied. The aim has been to prolong network lifetime by reducing the energy consumed by sensor-node communication.</p><p>Wireless sensor networks are rapidly becoming common in application areas where information from many sensors is to be collected and acted upon. The use of wireless sensor networks adds flexibility to the network, and the cost of cabling can be avoided.</p><p>Wireless sensor networks may consist of several hundreds of small devices, equipped with sensors (e.g. acoustic, seismic or image) that form a wireless network. Each sensor node collects information from its surroundings and sends it to a base station, either from sensor node to sensor node, or directly to the base station.</p><p>We have made simulations that show that asymmetric communication with multihop extends the lifetime of large wireless sensor networks. We have also investigated the usefulness of enforcing a minimum separation distance between cluster heads in a cluster based wireless sensor network. The results show that our sensor network performs up to 150% better when introducing a minimum separation distance between cluster heads. The simulations also show that the minimum separation distance resulting in the lowest energy consumption in our network varies with the number of clusters. We have also made an initial study of maximum lifetime routing in sparse wireless sensor networks to be able to see how different heuristic routing algorithms influence the energy consumption of individual sensor nodes, and thus the lifetime of a sparse sensor network. We have also compared the maximum lifetime of the heuristic algorithms to the maximum lifetime of an optimal routing solution. These simulations showed that for some types of applications the choice of heuristic algorithm is more important to prolong network lifetime, than for other types of applications.</p>

This thesis investigates the development of the long-term energy consumption in the Swedish households by estimating the sector’s total energy use and moreover, by examining how structural, institutional and economic factors have affected the demand for energy in the residential sector during the period 1913-2008. The investigated period covers a transition from traditional fuels, such as firewood, to fossil fuels and finally renewable energy. Previous quantitative research in the field of energy history has mainly focused on estimates of the primary energy supply, and further, this research has primarily been supply-oriented and has therefore focused the production of energy and the supporting infrastructure.   Overall, there is currently a lack of knowledge covering the long-term patterns in Swedish household’s energy consumption, including changes of the household energy mix. Identifying the central mechanisms behind these changes is the central research question in this thesis. Improved understanding of the energy transformation in Swedish households constitutes important knowledge for all actors who address energy and climate policy, not the least are knowledge about the complex factors that have affected the household consumption of fossil fuels, and thereby the household’s carbon dioxide emissions, important.- The aim of this thesis is to contribute to a better under-standing of the households' role in the energy system and how this role has changed during the 1900s until 2008.   The thesis uses a structural analytical approach, based on the concepts suggested by foremost Olle Krantz and Lennart Schön, to understand how the household’s energy consumption is linked to structural changes and techno-logical development. Although the structural analytical chronology, as suggested by Schön, primary builds on the industrial sector, the households can be expected to follow a similar pattern of transformation. This since general-purpose energy technologies is central for the pattern of transformation. However, since different sectors face different conditions and different abilities to utilize the energy, it is equally plausible to assume that the households follow a different pattern than other sectors. The response could either have been faster or slower.   The thesis concludes that the period covering the years 1913 to 1973 was a catching-up phase. The households lagged behind the industrial sector with respect to the transition to coal, electricity and oil. But in 1973 the households had however a similar energy mix to other sectors. The second conclusion is therefore that the households made a faster transition from oil to electricity and district heating. After 1985 the household’s energy mix took a different path compared to other sectors, which is the third conclusion. After 1985 the household’s oil consumption continued to decline as the consumption of district heating was increasing. The households were also more prone to increase their consumption of bio-fuels during the 1990s.

In this thesis centralized routing methods for wireless sensor networks have been studied. The aim has been to prolong network lifetime by reducing the energy consumed by sensor-node communication. Wireless sensor networks are rapidly becoming common in application areas where information from many sensors is to be collected and acted upon. The use of wireless sensor networks adds flexibility to the network, and the cost of cabling can be avoided. Wireless sensor networks may consist of several hundreds of small devices, equipped with sensors (e.g. acoustic, seismic or image) that form a wireless network. Each sensor node collects information from its surroundings and sends it to a base station, either from sensor node to sensor node, or directly to the base station. We have made simulations that show that asymmetric communication with multihop extends the lifetime of large wireless sensor networks. We have also investigated the usefulness of enforcing a minimum separation distance between cluster heads in a cluster based wireless sensor network. The results show that our sensor network performs up to 150% better when introducing a minimum separation distance between cluster heads. The simulations also show that the minimum separation distance resulting in the lowest energy consumption in our network varies with the number of clusters. We have also made an initial study of maximum lifetime routing in sparse wireless sensor networks to be able to see how different heuristic routing algorithms influence the energy consumption of individual sensor nodes, and thus the lifetime of a sparse sensor network. We have also compared the maximum lifetime of the heuristic algorithms to the maximum lifetime of an optimal routing solution. These simulations showed that for some types of applications the choice of heuristic algorithm is more important to prolong network lifetime, than for other types of applications.

Since COVID-19 was declared a pandemic by the World Health Organization(WHO) in March 2020, teleworking, or working from home, has been used to an increasing extent by companies and organisations all over the world. Evidence suggests that teleworking will become part of “the new normal”, why teleworking-related research will be of value in a long-term perspective. To estimate the potential for energy saving in relation to teleworking, and to identify possible measures to achieve such savings, a literature study and a retrospective case study of an office building in Gävle, Sweden, was conducted. The occupant presence during 2020 was mapped through conversations with representatives of the organisation using the offices. Data logs of energy usage in 2020, in the form of district heating and electricity, were provided by the energy supplier. The results showed that the number of permanent office workers had dropped by just over 40% around the middle of March 2020, and that the occupancy from November 2020 onwards was just over 20 % of that by the beginning of the year. The demand for heating, cooling, and ventilation in an office is the same regardless of the number of people present, which was believed to be the explanation of the lack of covariation between occupancy and district heating supply, as well as between occupancy and HVAC electrical loads. Earlier research has found that a common reason behind lack of impact from occupancy on plug loads and lighting is that equipment and lighting is turned on in office spaces with no one present. This was not the case in the present study. The study failed to identify the reason behind plug loads and lighting having poor correlation with occupancy. Further research of the matter is encouraged. Methods for improving energy efficiency in office buildings in relation to teleworking includes presence-based control strategies for HVAC systems and lighting, energy efficient behaviour, consolidating office space, and hotdesking. Due to the lack of reliable occupancy data, the study failed in quantifying the potential for energy saving in the building, regarding both district heating and electricity. The results give clear evidence of there being an energy saving potential, but not the extent of it. / Sedan covid-19 deklarerades som en pandemi av Världshälsoorganisationen WHO i mars 2020 har distansarbete tillämpats i allt högre grad av verksamheter världen över. Mycket tyder på att distansarbete kommer att bli en del av ”det nya normala”, varför studier på områden relaterade till distansarbete kommer att vara värdefulla ur energieffektiviseringsperspektiv på lång sikt. I syfte att ta reda på hur stor energibesparingspotential distansarbete kan medföra, och att identifiera åtgärdsförslag för att uppnå sådana besparingar, genomfördes en litteraturstudie samt en retrospektiv fallstudie av en kontorsbyggnad i Gävle. Personnärvaron under 2020 kartlades i samtal med representanter för den verksamhet som har kontor i byggnaden, medan uppgifter om energitillförseln, fördelad på fjärrvärme, fastighetsel och verksamhetsel, tillhandahölls av energileverantören. Det framkom att den fasta personnärvaron sjunkit med drygt 40 % i mitten av mars 2020, och att den från och med november 2020 utgjorde drygt 20 % av närvaron vid årets början. Inga samvariationer mellan energianvändning och personnärvaro observerades, och tillförseln av såväl fjärrvärme som fastighetsel och verksamhetsel var densamma vid årets slut som vid dess början. Behovet av uppvärmning, kylning och ventilation i ett kontor är detsamma oavsett hur många personer som befinner sig i det, vilket bedömdes vara orsaken till bristen på samvariationer mellan personnärvaro och fjärrvärme respektive fastighetsel. Tidigare studier har visat att en vanlig orsak till att personnärvaro har liten påverkan på verksamhetselkonsumtion är att utrustning och belysning är påslagna även i utrymmen där ingen uppehåller sig. Så var inte fallet i föreliggande studie. Studien kunde inte identifiera orsaken till att användning av verksamhetsel inte följde variationerna i personnärvaro, varför ytterligare forskning är nödvändig. Metoder för energieffektivisering i kontorsbyggnader vid distansarbete inkluderar närvarostyrd teknologi, energimedvetet beteende, minskning av totalt utnyttjat kontorsutrymme samt hotdesking. Då personnärvaron inte kunde kartläggas med tillfredsställande precision i föreliggande studie var det inte möjligt att kvantifiera byggnadens energieffektiviseringspotential, varken för fjärrvärme eller elektricitet. Studiens resultat visar tydligt att energibesparingspotential föreligger, men inte i vilket omfång.

This work comprises an approximation of the energy consumption of the transceiver circuit in a single board computer. Single board computers, such as the Raspberry Pi 4 Model B that is used here, are usually cheap and therefore more accessible. This method of estimation does not use any other hardware which gives it an advantage compared to many other methods that use expensive measurement equipment, but it unfortunately comes with certain trade-offs, like accuracy, to name one example. One area where this approximation method could be applied is for optimizing the energy efficiency of wireless sensor networks. The method can be divided into two main parts, firstly the transceiver’s active transmission and reception states are profiled and then a power model is chosen and adapted to suit the transceiver as well as possible. These two steps are then combined and results in an energy consumption approximation. The evaluation of the results showed that the estimations are reasonable according to the most relevant findings on measuring a similar transceiver circuit, but there are also limitations that brings uncertainty to the results. More relevant studies are needed to properly assess the method of estimation and some further improvements are suggested. / Olika typer av elektroniska enheter utgör idag en stor del av många människors vardag och samhället i stort. Mobiltelefoner, laptops och olika sensorer är bara några exempel på dessa enheter som fyller viktiga funktioner i både vardag och arbete. En stor del av dem använder ett protokoll som heter IEEE 802.11ac för att kommunicera och de bör gärna göra det så energi-effektivt som möjligt. Det här arbetet undersöker energikonsumtionen hos en transceiverkrets som använder det nämnda protokollet för att skicka och ta emot datapaket. Målet med arbetet är uppskatta energikonsumtionen så väl som möjligt, med hjälp av billig och lättillgänglig hårdvara. Av den anledningen används en enkortsdator för att göra uppskattningen, mer specifikt en Raspberry Pi 4 Model B (RPi). Eftersom energiåtgången för transceiverkretsen inte kan mätas direkt från strömmen som dras av datorn, måste mjukvara skrivas för att göra uppskattningen. På det sättet undviker man behovet av dyr mätutrustning, men man måste göra avkall på till exempel noggrannhet i utbyte. Ett område där metoden eventuellt kan appliceras är för att göra trådlösa sensornätverk mer energi-effektiva. Metoden som användes för energiuppskattningen kan delas upp i två huvuddelar, förutom litteraturstudien som gjordes för att få en djupare förståelse för ämnet. Först profilerades transceiverkretsens aktiva tillstånd för transmission (TX) och mottagning (RX), som ligger i fokus för det här arbetet. Till detta användes mjukvaran perf som är ett prestandaanalyseringsverktyg som finns tillgängligt för Linuxsystem. Med hjälp av perf fick man fram längden av varje TX och RX operation i millisekunder. Sedan valdes en passande kraftmodell som anpassades för att efterlikna egenskaperna i RPi datorns transceiver så noga som möjligt. Modellen gav två olika formler för att beräkna kraftåtgången för TX respektive RX, vilket sedan multiplicerades med tidsåtgången för varje operation för att få fram energikonsumtionen. Metoden testades genom att skicka och ta emot datapaket med en storlek på 256 byte, mäta tidsåtgången, och sist räkna ut hur mycket energi som gick åt för varje enskilt paket. Resultaten presenterades med olika grafer samt en rimlighetsanalys. Slutsatsen var att resultaten verkar rimliga utgående från de mest relevanta fynden som gjordes inom ramen för litteraturstudien, men även att fler relevanta studier och mätningar behövs för att kunna göra en bättre bedömning av metodens tillförlitlighet. Slutligen framfördes förslag på eventuella förbättringar av arbetet samt områden för vidareutveckling.

The increasing energy consumption of ICT technologies, driven by the rise in AI and data processing, requires the development of low-dissipation interconnects. This thesis addresses the challenge of increased resistivity in chip interconnects due to miniaturization, which stems from enhanced electron scattering at the boundaries. The study focuses on the anisotropy in the Fermi surface as a strategy to mitigate resistivity increase. Experimental methods, including the fabrication of devices made from niobium phosphide (NbP) using focused ion beam (FIB) techniques, are employed. Theoretical models predict that materials with an anisotropic Fermi surface can minimize resistivity by aligning electron velocities with the transport direction. Experimental results confirm significant anisotropy in the transport properties of NbP at reduced dimensions, validating the theoretical predictions. The findings suggest that exploiting Fermi surface anisotropy is a promising approach for developing low-dissipation interconnects, potentially contributing to the continued scaling of integrated circuits and reducing power consumption in ICT applications. / Den ökande energiförbrukningen hos IKT-teknologier, driven av ökningen inom AI och databehandling, kräver utvecklingen av lågförlustiga förbindelser. Denna avhandling tar upp utmaningen med ökad resistivitet i chipförbindelser på grund av miniatyrisering, vilket beror på ökad elektronsspridning vid gränsytorna. Studien fokuserar på anisotropin i Fermi-ytan som en strategi för att minska resistiviteten. Experimentella metoder, inklusive tillverkning av enheter gjorda av niobiumfosfid (NbP) med hjälp av fokuserad jonstråleteknik (FIB), används. Teoretiska modeller förutspår att material med en anisotrop Fermi-yta kan minimera resistiviteten genom att anpassa elektronernas hastigheter med transport riktningen. Experimentella resultat bekräftar betydande anisotropi i transportegenskaperna hos NbP vid reducerade dimensioner, vilket validerar de teoretiska förutsägelserna. Resultaten antyder att utnyttjandet av Fermi-yta anisotropi är ett lovande tillvägagångssätt för att utveckla lågförlustiga förbindelser, vilket potentiellt kan bidra till fortsatt skalförändring av integrerade kretsar och minska energiförbrukningen i IKT-applikationer.

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.

The relationship between energy consumption and economic growth has been a popular topic in recent studies, with a considerable amount of literature conducted, although there still is no consensus regarding the relationship. Few studies have analysed the nuclear energy growth nexus with greenhouse gas emissions, and none have used the same method, data, and sample period. Therefore, there are still gaps in the literature regarding the Energy Growth Nexus, and this study provides a unique insight into the Swedish nuclear dilemma.   The purpose of this paper is to study the causal relationship between economic growth and nuclear energy consumption, and the causality between greenhouse gas emissions and nuclear energy consumption, in Sweden. The results of which are used to discuss the future consequences a continued shutdown of Sweden’s nuclear power could have. Seven EU nations and two non-EU nations are included to be able to make comparisons to Sweden. This paper is based on a method of time series analysis by conducting Ordinary Least Squares-regressions in combination with Granger causality tests.    Our results indicate that nuclear power granger cause growth in Belgium and the United Kingdom. Additionally, this study finds a bidirectional granger causality between greenhouse gas emissions and nuclear energy in the USA. The causal relationship between nuclear energy, economic growth, and greenhouse gas emissions in Sweden is still unclear. However, the Swedish energy market is facing multiple challenges including global warming, increased energy demand, and a transition towards a completely renewable energy mix. The role of nuclear power in the Swedish energy mix is still unclear. It is therefore the authors belief that a decision regarding the future of the Swedish energy supply is needed. / Förhållandet mellan energikonsumtion och ekonomisk tillväxt har varit ett populärt ämne i nutida forskning, detta då en avsevärd mängd litteratur har författats på ämnet, dock har forskningen ännu inte funnit konsensus gällande det påstådda förhållandet. Få studier har emellertid analyserat energi-tillväxt sambandet med växthusgaser, inga av dessa studier har använt samma metod, data och tidsperiod. Med grund i detta finns det ändock ett tomrum i forskningen och litteraturen gällande energi-tillväxt sambandet och denna studie tillhandahåller en särskild insikt i det svenska kärnkraftsdilemmat.    Syftet med denna uppsats har varit att studera det kausala förhållandet mellan ekonomisk tillväxt och kärnkraftskonsumtion, samt kausaliteten mellan utsläpp från växthusgaser och ekonomisk tillväxt, i Sverige. Resultaten av denna uppsats har använts för att diskutera och analysera framtida konsekvenser av en fortsatt kärnkraftsnedstängning i Sverige. Sju EU-nationer samt två länder utanför EU har inkluderats för att kunna genomföra jämförelser med Sverige. Denna uppsats är baserad på en metod av tidsserieanalys som regression kallad Minsta Kvadratregressioner i kombination med Granger kausalitets-tester.   Uppsatsens resultat indikerar att kärnkraft Granger-kauserar tillväxt i Belgien och Storbritannien. Studien finner även en dubbelriktad Granger-kausalitet mellan växthusgasutsläpp och kärnkraft i USA. Det kausala sambandet mellan kärnkraft, ekonomisk tillväxt och växthusgasutsläpp i Sverige är fortsatt otydligt. Den svenska energimarknaden står emellertid inför flera utmaningar som främst inkluderar global uppvärmning, ökande efterfrågan på energi samt en pågående övergång till en helt förnybar energimix. Rollen kärnkraft kommer ha i den svenska energimixen är fortfarande oklar. Det är därför författarnas uppfattning att ett beslut angående hur det framtida energiutbudet ska se ut måste tas.