<p>The global energy consumption is increasing rapidly and will likely continue to do so for many years to come. At the same time the world's fossil energy resources, today supplying more than 80% of this demand, are in depletion. This means we face the risk of having a shortage in the global energy supply within just a few years. Countries have lately become more aware of this problematic situation, and have come to realize the importance of energy security and securing their supply of energy.</p><p>The aim of this thesis is to study energy security from a Swedish perspective. This has been done by comparing the main different energy forms used regarding certain security aspects. The thesis as well presents methods to be used for quantitative comparison of various energy alternatives or suppliers in the energy mix, which could be applied to any jurisdiction.</p><p>A division into three main energy services has been done because of their different characteristics; transport, space and water heating, and electricity. Some of the main results from this study are construction of energy security indices for the alternative energy sources used within these services. Also some recommendations for a more secure energy supply are presented and discussed in the thesis, and outlook for the future Swedish energy requirements in 2020.</p>

The global energy consumption is increasing rapidly and will likely continue to do so for many years to come. At the same time the world's fossil energy resources, today supplying more than 80% of this demand, are in depletion. This means we face the risk of having a shortage in the global energy supply within just a few years. Countries have lately become more aware of this problematic situation, and have come to realize the importance of energy security and securing their supply of energy. The aim of this thesis is to study energy security from a Swedish perspective. This has been done by comparing the main different energy forms used regarding certain security aspects. The thesis as well presents methods to be used for quantitative comparison of various energy alternatives or suppliers in the energy mix, which could be applied to any jurisdiction. A division into three main energy services has been done because of their different characteristics; transport, space and water heating, and electricity. Some of the main results from this study are construction of energy security indices for the alternative energy sources used within these services. Also some recommendations for a more secure energy supply are presented and discussed in the thesis, and outlook for the future Swedish energy requirements in 2020.

Energy security is a dynamic term with many alterating aspects, some more frequently used than others. Furthermore, humankind is becoming increasingly dependent on energy to sustain today's modern lifestyle and therefore the topic of energy security is becoming more important than ever. The trend of validating energy security is also expanding from an exclusively national context to the inclusion of, for example, the operations of a single organization. One of these organizations is the housing company, Uppsalahem, with their ambition to transform their energy system in line with their aspiration to reduce environmental impact and assure that it withstands the threats of tomorrow. This thesis aims to explore the adaptation of energy security validation from a national perspective to a company perspective with Uppsalahem as the main actor. With this in mind, the validation methodology was constructed. It included a risk analysis, indicators of energy security and a correlation analysis. The combination of these three were selected with the ambition to shed light upon several aspects of energy security. Uppsalahem's electrical and heat supply systems were then subjected to the validation and the results implied that Uppsalahem is situated in a state of dependency with its suppliers. Therefore, it is in Uppsalahem's best interest that their operations are sustained and external and internal defects are avoided. This thesis presents serveral measures that can be implemented in order for Uppsalahem to minimize its dependecy on external suppliers as well as reduce the risk of malfunction within its internal operations.

Uppsatsen syftar till att analysera politiska aktörers agerande för att framställa sin hållning inför folkomröstningen om kärnraften 1980 som trovärdig och rationell. Studien undersöker historiska källor i form av informationstätt opinionsmaterial samt statliga utredningar och propositioner med anknytning till folkomröstningen. Undersökningen är baserad på den teoribildning inom teknik- och vetenskapssociologi som kallas science and technology studies – STS. Det analytiska verktyg som källmaterialet analyseras utifrån är begreppet energisäkerhet. Undersökningen visar att en stor del av debatten som förs i opinionsmaterialet kan förklaras i termer av energisäkerhet. Aktörernas argumentation angående kärnkraften och de alternativa energikällornas fördelar och nackdelar tydliggörs och förklaras. Dessutom visar studien hur opinionsmaterialet förhåller sig till de av staten framtagna beslutsunderlagen.

Tillgången till energi står högt upp på den globala agendan och utgör mål sju inom ramen för Agenda 2030. Trots långtgående arbete och höga målsättningar att minska klimatpåverkan utgör fossil energi fortfarande den största delen av den totala energitillförseln. Energiförsörjning utgör också ett prioriterat politikområde inom EU. I och med den så kallade energiunionen som presenterades 2015 förtydligades de gemensamma målsättningarna inom energiområdet. Dominerande energikällor, graden av importberoende och synen på energisäkerhet med flera faktorer skiljer sig dock i stor utsträckning mellan EU:s medlemsländer. De olika perspektiven innebär utmaningar i det gemensamma arbetet för att t.ex. öka andelen förnybar energi. Det generellt höga importberoendet är inte minst aktuellt idag med hänsyn till den säkerhetspolitiska situationen i Europa. Den svenska energipolitiken tar i stor utsträckning sin utgångspunkt det EU-gemensamma energiarbetet. Uttalade målsättningar i inriktningen för den framtida energiförsörjningen är att öka mängden förnybar energi, minska klimatpåverkan och öka energieffektiviteten. Även om den pågående energiomställningen innebär stora steg mot en mer hållbar energiförsörjning så medför den också nya miljöaspekter. På samma sätt innebär den nya aspekter kopplade till säkerhetspolitik och energisäkerhet som inte är studerade i samma omfattning som för fossila energislag. Miljö- och säkerhetsmässiga aspekter av den framtida energiförsörjningen innebär i vissa fall konflikter, exempelvis avseende ianspråktagande av mark- och vattenområden. I flera avseenden ger de dock möjligheter till synergieffekter och omfattar gemensamma behov av vidare analys. Utökad integrering av olika aspekter och omhändertagande av synergieffekter skulle kunna förstärka och effektivisera arbetet mot en hållbar energiförsörjning.

This thesis evaluates the energy system effects off co-localizing solar photovoltaics (PV)  production with a filling station for compressed vehicle gas. A MATLAB model was constructed based on gas and electricity consumption data from three actual filling stations for vehicle gas in Sweden. The model was used to simulate how the introduction of a PV  and PVB (photovoltaic battery) system would affect the amount of electricity bought from  and sold to the grid as well as the economic implications connected to this. The results show that a self-consumption of 42 % can be reach already without available energy  storage for an installed power of PV panels matching the power of the gas compressor. A battery storage with capacity corresponding to one hour of electricity generation doubles the self-consumption. The increased self-sufficiency has the potential to decrease the strain on the electricity grid, depending on spatial and temporal factors. The simplistic economic model in this project shows that the return of investment is just over 15 years for a PV system, and less than 21 years for a small battery storage with capacity to store less than one hour of electricity production, however, this should be examined in greater detail if the system is to be implemented.  Since transport has an important societal function, the access to fuel is key from an energy  security point of view. Filling stations require access to electricity to operate, meaning fuel can’t be obtained in case of an interruption. Therefore, the possibility of self-sufficiency during the summer months (May through September) through the added PVB system was evaluated, resulting in enough electric energy to supply 31 % of the current fuel volume supplied yearly at normal conditions. This corresponds to 145 tons of vehicle gas, which could power a private car around 3 220 000 kilometers. The connection between the electricity and transport sectors could be furthered integrated by installing the proposed system which turns the filling station into a prosumer, ideally with some opportunity of self-sufficiency if needed. The modelled filling station handles gaseous fuel, however the conceptual design applies also to liquid fuels. To cover an even larger portion of the fleet, charging of electric vehicles at the filling station could also be examined.

The continuous depletion of fossil fuel reserves, the global agenda on climate change and threats to energy security have led to increased global interest in the exploration, production and utilisation of bioenergy and biofuels. Access to modern bioenergy carriers derived from the efficient conversion of locally available biomass resources is indispensable for economic growth, rural development and sustainable development in developing countries. Deployment of bioenergy/biofuels technologies has significantly varied across the globe. The least developed countries (LDCs) and developing countries are still highly dependent on traditional biomass technologies with low conversion efficiency, which are typically associated with significant environmental and health impacts. Meanwhile, emerging economies and developed countries are progressively promoting biofuel industries and international trade. They are also engaged in making biofuels a sustainable proposition by developing sustainability criteria. The goal of this thesis is to address the sustainability of bioethanol production derived from one of the key feedstocks/energy crops: sugarcane. This will be done by analysing different development contexts and environmental constraints in terms of geopolitical situation, economic development and state-of-the-art technologies in agro-industrial development. Life cycle assessment (LCA), system studies, and techno-economic optimisation are the main methodological approaches applied in the thesis. The thesis primarily addresses three key questions for analysing the sustainability of bioethanol production. The first research question investigates the key parameters affecting the sustainability of bioethanol production and use in a low-income country using the case of Nepal. The net energy and greenhouse gas (GHG) balances are identified to be the main sustainability criteria of the sugarcane-molasses bioethanol (Paper I and II). Results of the lifecycle studies show that the production of bioethanol is energy-efficient in terms of the fossil fuel inputs required to produce the renewable fuel. Greenhouse gas (GHG) emissions from the production and combustion of ethanol are also lower than those from gasoline. The study also evaluates the socio-economic and environmental benefits of ethanol production and use in Nepal, concluding that the major sustainability indicators are in line with the goals of sustainable development (Paper III). Assessment of the biofuel (molasses-bioethanol) sustainability in Nepal is the first of its kind in low-income countries, and serves also the purpose of motivating the assessment of ethanol production potential in other LDCs, particularly in sub-Saharan Africa. The second question critically evaluates methodologies for accounting the lifecycle GHG emissions of Brazilian sugarcane ethanol in European and American regulations, depicting commonalities and differences among them (Paper IV). GHG emissions are becoming increasingly important as part of sustainability criteria in the context of the expansion of biofuel production and international trade. However, different methodologies still lead to quite different results and interpretation. To make this an operational criterion for international comparisons, it is necessary to establish unified methodological procedures for accounting GHG emissions. The thesis identifies the major issues as  N2O emissions from agricultural practices, bioelectricity credits in fuel production, and modelling approaches in estimating emissions related to direct and indirect land use change (LUC &amp; iLUC), that need to be addressed for establishing methodological coherences. The third research question investigates how the sugarcane bioethanol industry can be developed in terms of energy security and the diversification of energy sources. The case of complementarity between bioelectricity and hydropower is evaluated in the cases of Nepal and Brazil and presented in Paper V. Bioelectricity could offer a significant share of electricity supply in both countries provided that favourable political and institutional conditions are applied. Finally, in order to find the choice of technological options for the production of second generation (2G) bioethanol and/or of bioelectricity, a techno-economic optimisation study on the bulk of sugarcane bio-refineries in Brazil is carried out in Paper VI, taking into account the entire lifecycle costs, emissions, and international trade. The study shows that it is worthwhile to upgrade sugarcane bio-refineries. Energy prices, type of power generation systems, biofuel support and carbon tax, and conversion efficiencies are the major factors influencing the technological choice and potential bioethanol trade. In short, this dissertation provides insights on the sustainability of the bioethanol production/industry and its potential role in the mitigation of climate change, improved energy security and sustainable development in different country contexts, as well as methodological contributions for assessing the sustainability of biofuels production in connection with energy and climate policies. / Intresset för ökad exploatering, produktion och användning av bioenergi och biobränslen har föranletts av den kontinuerliga utmattningen av fossila bränslen, den globala agendan för att motverka klimatförändringar samt hoten mot energisäkerheten. Tillgången till moderna bioenergibärare, effektivt framställda från lokal råvara, är grundläggande för ekonomisk tillväxt, landsbygdsutveckling samt för hållbar utveckling i utvecklingsländer. Användandet av bioenergi- och biobränsleteknologi har varierat markant världen över. De minst utvecklade länderna (LDCs) samt övriga utvecklingsländer är fortfarande beroende av traditionella biomassabaserade tekniker till stor utsträckning. Dessa tekniker har låg effektivitet och är ofta sammankopplade med stora miljö- och hälsoskador. Samtidigt främjar tillväxtekonomier och utvecklingsländer biobränsleindustrin och internationell handel progressivt. Länderna arbetar även för att biobränslen ska bli ett hållbart alternativ genom att utveckla hållbarhetskriterier. Den här avhandlingens mål är att adressera hållbarheten hos bioetanolproduktion från sockerrör, en av bioetanolens nyckelråvaror. Målet kommer att nås genom analyser av industrins nationella utvecklingsmiljö samt miljö- och klimatmässiga begränsningar som härstammar från den geopolitiska situationen och den ekonomiska tillväxten i landet, samt analyser av teknologier i den agro-industriella utvecklingen. De huvudsakliga metoder som använts är livscykelanalys (LCA), systemstudier och tekno-ekonomisk optimering. Avhandlingen adresserar primärt tre nyckelfrågor för att analysera hållbarheten hos bioetanolproduktion. Den första forskningsfrågan belyser hur nyckelparametrar påverkar hållbarheten hos produktion och användning av bioetanol i låginkomstländer, med fallstudien Nepal som utgångspunkt. Nettoenergi- och växthusgasbalanser identifieras som de huvudsakliga hållbarhetskriterierna för sockerrör-melass-baserad bioetanol (Artikel I och II). Livscykelstudiernas resultat visar att produktionen av bioetanol är energieffektiv sett från den mängd fossila bränslen som produktionen av förnybart bränsle krävt. Växthusgasutsläppen från produktion och förbränning av etanol är dessutom lägre än utsläppen från bensin. Studien utvärderar de socio-ekonomiska och miljö- och klimatmässiga fördelarna med produktion och användning av etanol i Nepal. Slutsatsen är att indikatorerna för hållbarhet ligger i linje med målen för hållbar utveckling (Artikel III). Bedömningen av biobränslens (melass-baserad etanol) hållbarhet i Nepal är den första studien i sitt slag för låginkomstländer. Studien motiverar dessutom en bedömning av potentialen för etanolproduktion i andra LDCs, speciellt i de afrikanska länderna söder om Sahara. Den andra forskningsfrågan kräver en kritisk utvärdering av metoderna för hur livscykelutsläpp från brasiliansk sockerrörsetanol redovisas i europeiska och amerikanska regleringar (Artikel IV). Artikeln, som påvisar likheter och skillnader mellan regionerna, visar att växthusgasutsläpp blir en mer och mer viktig del i hur hållbarhetskriterier definieras när expansionen av biobränsleproduktion och internationell handel diskuteras. Olika metoder för redovisningen av växthusgasutsläpp leder dock till mycket olika resultat och tolkningar. Det är nödvändigt att etablera en enhetlig metod för redovisning av växthusgasutsläpp för att skapa ett kriterium som möjliggör internationella jämförelser. Avhandlingen identifierar de mest beaktansvärda problemen för att etablera en enhetlig metod: N2O-utsläpp från jordbruksprocesser, tillgodoräknande av bioelektricitet inom bränsleproduktion, samt modelleringsmetoder för att uppskatta utsläpp relaterade till direkt och indirekt landanvändning (LUC och iLUC). Den tredje forskningsfrågan utreder hur industrin för sockerrörsbioetanol kan utvecklas från ett energisäkerhetsperspektiv, med speciell hänsyn till diversifieringen av energikällor. I Artikel V presenteras hur bioelektricitetsproduktion och vattenkraft kan komplettera varandra i fallen Nepal och Brasilien. Bioelektricitet skulle kunna bidra markant till tillförseln av elektricitet i båda länderna under förutsättning att de politiska och institutionella förutsättningarna är fördelaktiga. Slutligen utförs en tekno-ekonomisk studie för att identifiera den optimala teknologin för produktion av andra generationens (2G) bioetanol och/eller bioelektricitet. Studien görs för merparten av sockerrörsbioraffinaderierna i Brasilien och utgör Artikel VI. Studien tar fullskaliga livscykelkostnader i beaktande samt utsläpp och internationell handel. Studien visar att det är värt mödan att uppgradera befintliga sockerrörsbioraffinaderier. De dominerande påverkansfaktorerna för valet av teknologi och potentialen för bioetanolhandel är energipriser, typ av kraftproduktionssystem, biobränslestöd och koldioxidskatt, samt processernas effektivitet. Kortfattat behandlar den här avhandlingen bioetanolproduktionens och bioetanolindustrins hållbarhet. Avhandlingen ger insikt i dess potentiella roll för att motverka klimatförändringar, förbättra energisäkerhet samt främja hållbar utveckling i olika nationella sammanhang. Avhandlingen bidrar dessutom med metodutveckling i hur hållbarheten av biobränsleproduktion bedöms inom ramen för energi- och klimatpolicy. / <p>QC 20130813</p>

Region Uppsala manages the buildings at the hospital area in Uppsala and has in recent years worked intensively with energy efficiency measures affecting the buildings, which have also yielded successful results. To continue Region Uppsala’s energy efficiency effort, Region Uppsala intends to install a local heating and cooling network for the hospital area. The intent of the local heating and cooling network is to enable the transfer of excess heat and cooling. Region Uppsala also plans to install a larger refrigerator (&gt;1,000 kW cooling) that will provide the hospital area with cold and heat.  This project is divided into three major parts, the first part of which involves examining how much residual heat is used from the existing refrigerators in the hospital area today, and what difference the introduction of local heating and cooling networks could make regarding the use of residual heat. The second part of the project consists of investigating the impact a larger refrigerator with 4.4 MW of cooling capacity could have on the hospital area's need for district heating and district cooling. Both the difference in energy and power are investigated. The third and final part of the project consists of examining two different operating strategies for the larger refrigerator to expand its use rate. Then the dimensioning of the cooling capacity of the refrigerator is analysed for the different operating strategies.  The results of the project show that the introduction of a local heating and cooling network in the hospital area could contribute to the use of significantly more residual heat from today's existing refrigerators. Calculations show that the larger refrigerator could reduce the energy demand from both district heating and district cooling by 2,820 MWh and 7,050 MWh respectively, as well as reduce the subscribed power only from the district cooling by 3,830 kW. In addition, the analysis of the dimensioning of the larger cooling machine shows that the cooling capacity would be oversized to the cooling needs in the hospital area.

The concept of producing energy from biomass has, for the last two decades, occupied attention of policy-makers, private industries, researchers and civil societies around the world. The highly contested and contingent character of the biofuel production, its entanglement in the nexus of three problematic issues of energy, climate and agriculture, as well as its injection into the current socioeconomic arrangements, is what makes it timely to analyse. The thesis sheds light on the state of international debate on bioenergy by looking at deliberations of three major global institutions: Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), International Energy Agency (IEA) and Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The primary aim is to trace and analyse how the concept of bioenergy is conceptualized and contextualized in assessments, reports, policy papers and other documents issued by FAO, IEA and IPCC in the 1990-2010 period. The secondary aim of the thesis, based on results derived from the primary objective, is set to problematize and reflect upon currently dominating socioeconomic arrangements that the concept of biomass-derived energy is inserted into. The research questions are organized around four distinctively contentious issues in the debate: biofuel production in developing countries, the food vs. fuel dilemma, bioenergy as a win-win-win solution and the future role of the second-generation bioenergy technology. The research questions are operationalized by applying four theoretical perspectives: the world-economy, Michel Foucault’s genealogy, discourse theory of Ernesto Laclau and Chantal Mouffe, and Fredric Jameson’s critical approach. The institutional debate illustrates that, while bioenergy appears to be an easy, plausible and thus attractive patch able to temporarily fix societal challenges of energy insecurity, climate change and agricultural crisis without changing much in the socioeconomic structure, its implementation exposes internal discrepancies of the hegemonic capitalist system. Whether bioenergy could actually function as a feasible win-win-win solution is of secondary importance. It is its economic feasibility expressed in the pressure on cost-effectiveness that matters the most but, at the same time, causes serious internal discrepancies in conceptualizations pursued by the organizations. The results point to two main conclusions. On the one hand, bioenergy is inevitably entrapped by the rules and arrangements of the hegemonic system that, in turn, cause internal contradictions. On the other hand, the institutional debate attempts to stabilize the shaky conceptualization of bioenergy, so that it can appear consistent and plausible, even if the possibility of reaching the closure of meaning fades away, with more conflicts on the rise. Furthermore, the results also show that the three international organizations exhibit uniform patterns of argumentations and the way they similarly discuss biomass-derived energy illustrates the objective to stabilize the meaning and adjust the concept of bioenergy to the hegemonic system. / Under de senaste två decennierna har idén om att producera energi av biomassa rönt stor uppmärksamhet bland forskare, företagare, beslutsfattare och i samhället i övrigt. De förhållandevis många kontroverser och alternativ som är förbundna med produktion av biobränslen, deras koppling till de tre problemområdena energi, klimat och jordbruk, samt deras etablering inom samtida geopolitiska, socioekonomiska och miljömässiga sammanhang, gör dem till en aktuell fråga att analysera. Avhandlingen belyser den internationella debatten genom att fokusera överväganden och ståndpunkter inom tre globala institutioner: FN:s mat- och jordbruksorgan (FAO), Internationella Energiorganet (IEA) och FN:s klimatpanel (IPCC). Huvudsyftet är spåra och analysera hur begreppet bioenergi formas och kontextualiseras i bedömningsrapporter och policydokument producerade av FAO, IEA och IPCC under perioden 1990-2010. Ett ytterligare syfte är att problematisera och reflektera över de socioekonomiska förhållanden som bioenergibegreppet ingår i. Forskningsfrågorna är formulerade utifrån fyra kontroversiella områden i debatten: biobränsleproduktion i utvecklingsländer, dilemmat mat kontra biobränsle, bioenergi som en ”win-win-win-lösning” och den framtida roll som tillskrivs andra generationens bioteknologi. Forskningsfrågorna operationaliseras genom att var och en knyts till ett av fyra teoretiska perspektiv: världssystemteori, Michel Foucaults genealogi, Ernesto Laclaus och Chantal Mouffes diskursteori respektive Fredric Jamesons kritiska ansats. I debatten framställs ofta bioenergi som ett enkelt och rimligt alternativ med kapacitet att tillfälligt lösa samhälleliga utmaningar som energi-osäkerhet, klimatförändringar och jordbrukskrisen, dock utan att den socioekonomiska strukturen ändras nämnvärt. Analysen visar emellertid att begreppsliggörandet istället påvisar interna diskrepanser i det hegemoniska, kapitalistiska systemet. Huruvida bioenergi verkligen kan fungera som en sådan ”win-win-win”- lösning framstår som sekundärt i dessa texter. Det är kostnadseffektiviteten som har störst betydelse, men samtidigt skapar man här allvarliga begreppsliga diskrepanser inom organisationerna. Utfallet av analysen pekar på två huvudslutsatser. Å ena sidan är bioenergin oundvikligen låst av det hegemoniska systemets struktur och de motsägelser som det rymmer. Å andra sidan tycks debatten inom organisationerna söka efter en stabilisering av det instabila begreppsliggörandet av bioenergin så att den framstår som konsistent och möjlig. Vidare visar analysen också att de tre organisationerna har liknande argumentationsmönster, och det likartade sätt på vilket de diskuterar energi från biomassa illustrerar en stabilisering av mening inom diskursen där bioenergibegreppet anpassas till det hegemoniska systemet.