Sammanfattning Syftet med denna studie är att i åtta scenarier konkretisera hur Gotland skulle kunna ställa om till en förnybar energiförsörjning. Detta ska visa vägen för hela Sveriges omställning till förnybar energi 2040. Studien ska tjäna som en första orientering av vad fortsatt forskning kan inriktas på. Metoden var främst litteraturstudie samt modellering och beräkningar utifrån representativa exempel. Bedöm- ning av alternativ gjordes utifrån de övergripande kriterierna hållbarhet, resurseffektivitet och realis- tisk potential. Som begränsning utgick studien från åtta scenarion med olika förutsättningar och olika fokus. Tidsramen var fram till 2030. Scenario 1 - Transport: I scenario 1 var fokus att göra transportsektorn förnybar. Biogas och el från vind- kraft ansågs vara de energikällor som bäst ersätter de fossila bränslena. Import av biodiesel bedömdes även nödvändig, framför allt till tung transport. Utmaningen ligger främst i den omfattande omställ- ningen som krävs av fordonsflottan. Scenario 2 - Industri: I scenario 2 fokuserades endast på industrins omställning till förnybar energi. Framför allt cementproducenten Cementa använder en stor andel av Gotlands energi. Alternativet med störst potential, och som bör prioriteras för fortsatta studier, ansågs vara att att elektrifiera Ce- menta. Scenario 3 - Bioenergi: I scenario 3 skulle bioenergi användas för att ersätta fossila bränslen, samtidigt som Gotland var självförsörjande på livsmedel. Industrin bortsågs ifrån. De två intressena visade sig vara förenliga. Scenario 4, 5 och 6 - Reglering: Scenario 4, 5 och 6 fokuserar alla på olika typer av energilagring och reglering. Detta är nödvändigt i ett energisystem som till stor del bygger på vindkraft och solenergi. Batteriparker, tryckluft, pumpkraft och vätgas studerades som möjliga lagringsmetoder. Främst bat- terier i kombination med vätgas ansågs ha potential på Gotland. Fortsatt breda studier krävs dock. Scenario 7 - Ingen kabel: Idag finns en kabel mellan Gotland och fastlandet för import och export av elektricitet. I scenario 7 kan den kabeln inte användas. Stor utbyggnad av vindkraften krävs då, spe- ciellt havsbaserad. För att lättare reglera energin föreslogs att Gotland delas in i mindre system. Scenario 8 - Energiplan 2020: Region Gotland har satt upp mål för energisystemet år 2020 i Energiplan 2020. I scenario 8 studerades hur energisystemet skulle kunna se ut om målen uppfylldes. Stora för- ändringar från dagens energisystem skulle krävas. Slutsatsen av studien var att fortsatta studier främst ska riktas mot möjliga lagringstekniker, indu- strins energiförsörjning samt samhällets inställning till en energiomställning. Lagringstekniker är en förutsättning för den storskaliga utbyggnad av vindkraft som är nödvändig och som finns potential för. Grundläggande för att nå ett förnybart energisystem är hela samhällets delaktighet. Att kartlägga allmänhetens drivkrafter och motsättningar är därför viktigt.

This study focuses on the effects that a greenhouse can have in the energy demand of a regular Swedish dwelling. Based on the layouts and information that Fiskarhedenvillan house constructor company supplied, a simulation model was built on IDA ICE and a greenhouse was placed attached to the house. The results show an energy reduction of 12 % in heating by placing a greenhouse next to the house in the south façade, as well as the possibility to use the space for growing plants. An analysis about the change in the orientation of the house was done in which it was proved that south orientation implies the lowest energy demand. Lastly, the possibility of installing a heater in the greenhouse was studied by making an energy analysis of it, in order to consider the chance to use the greenhouse as another common area all over the year.

A district heating and cooling (DHC) system can be a viable piece of the puzzle in the efforts of reducing the greenhouse gas (GHG) emissions. Especially if the DHC system include combined heat and power (CHP) plants which enable electricity production from renewable resources. This is set forth in national energy targets and sustainable development goals (SDGs), adopted by the United Nations in 2015. Moreover, improved energy efficiency and energy savings are important factors in fulfilling the national targets of decreased energy intensity as well as reducing the use of fossil fuels. The aim of this thesis is to analyze the impacts of two energy end-use measures in a DHC network and their consequences on the efforts towards sustainable development. The end-use measures studied are (1) renovation of a multifamily building stock and (2) the use of a hydronic pavement system (HPS) including analysis of different control strategies. The end-use measures are assessed in terms of energy use and efficiency, use of renewable and fossil resources, and local and global GHG emissions. Lastly, it is analyzed how the results relate to national energy targets and SDGs. By using simulation and optimization models, several scenarios of end-use measures are analyzed in the two studies. In the first study, six scenarios are analyzed, as the renovation packages include measures on the envelope, ventilation and conversion from district heating to ground source heat pump. In the second study three scenarios are analyzed, where the HPS are operated all-time at a temperature below 4°C or are shut down at temperatures below -10°C or at temperatures below -5°C. The results of the study regarding the renovation of a multifamily building stock indicate a future reduction in heat demand. All scenarios show energy savings of the studied building, which ranged from 11% to 56%. All scenarios show a reduction in local GHG emissions, as well as reduced fossil fuel use. Although the largest reduction was found in the use of renewable resources. From a global perspective on GHG emissions, the scenarios with district heating out-performed measures with heat pump solutions in the studied system. Moreover, the study point to positive impacts on the efforts towards SDGs. To mitigate the reduced heat demand from the renovation of the building stock, an HPS may be used. The results show mostly renewable resources were used for the HPS. The use of HPS was found to generate a positive impact on global GHG emissions. A control strategy that shuts down the HPS at temperatures below -10°C would result in 10% energy saving and would maintain acceptable performance of the HPS. Furthermore, it would reduce the use of fossil fuel and reduce local GHG emissions by 25%. Moreover, an HPS may contribute to SDGs. It is concluded that energy end-use measures of renovating a multifamily building stock are vital in the work towards an improved energy intensity. However, these measures result in a decreased demand for heat in the DHC network. This can then lead to reduced electricity production from renewable resources in the CHP plants, which in turn have a negative impact on the global GHG emissions. By finding new applications, like HPS, the infrastructure of DHC networks could be utilized efficiently and serve as one piece of the puzzle that is the efforts towards sustainable development. / Ett fjärrvärme- och fjärrkylenätverk kan vara en viktig del i arbetet att minska växthusgasutsläppen. Speciellt då ett fjärrvärme- och fjärrkylenätverk nyttjar kraftvärme, vilket möjliggör elproduktion från förnybara resurser. Detta efterfrågas i de nationella energimålen och i de globala målen för hållbar utveckling, även kallade Agenda 2030, som antogs av Förenta Nationerna 2015. Dessutom är förbättrad energieffektivitet och energibesparing viktiga faktorer för att nå de nationella energimålen för minskad energiintensitet. Syftet med denna avhandling är att analysera effekterna av två användningsåtgärder i ett fjärrvärme- och fjärrkylenätverk, samt dess konsekvenser för en hållbar utveckling. De åtgärder som undersöks är (1) renovering av ett flerbostadshusbestånd och (2) användningen av ett markvärmesystem. Användningsåtgärderna analyseras utifrån energianvändning och energibesparing, användning av förnybara och fossila resurser, samt lokala och globala växthusgasutsläpp. Slutligen analyseras hur resultaten relaterar till nationella energimålen och de globala målen för hållbar utveckling. Genom att använda simulerings- och optimeringsmodeller analyseras flera scenarier av användningsåtgärder i de två studierna. I den första studien analyseras sex scenarier, där renoveringsåtgärderna innehåller klimatskals- och ventilationsåtgärder, samt ett byte av värmesystem från fjärrvärme till värmepump. I den andra studien analyseras tre scenarier. Ett då markvärmesystemet drivs kontinuerligt vid en utomhustemperatur under 4° C, samt då systemet även stängs av eller försätts i viloläge vid utomhustemperaturer under -10°C respektive -5°C. Resultaten från den först studien pekar på ett minskat värmebehov i framtiden. Alla scenarierna innebar energibesparingar i den studerade byggnaden, som varierade från 11% till 56%. Alla scenarier uppvisade en minskning av lokala växthusgasutsläpp, samt minskning av fossil bränsleanvändning. Dock ses den största minskningen i användandet av förnybara resurser. I ett globalt perspektiv på växthusgasutsläpp, så presterar värmelösningar med fjärrvärme bättre än de med värmepump i de studerade systemen. Studien uppvisar positiva effekter på de nationella målen, samt de globala målen för hållbar utveckling. För att möta den minskade värmebehovet kan ett markvärmesystem nyttjas. Resultaten visar att främst förnybara resurser används. Användningen av markvärme har en positiv inverkan på globala växthusgasutsläpp och en kontrollstrategi som försätter markvärmesystemet i vila vid temperaturer under -10°C kan resultera i 10% energibesparing samtidigt som en acceptabel prestanda bibehålls. Detta minskar den fossila bränsleanvändningen, samt de lokala växthusgasutsläppen med 25%. Ett markvärmesystem kan bidra i arbetet med de nationella målen, samt de globala målen för en hållbar utveckling. Slutsatsen är att renovering av ett bestånd av flerbostadshus ska genomföras i arbetet för en minskad energiintensitet. Dessa åtgärder leder emellertid till en minskad efterfrågan på värme. Detta kan minska elproduktion från förnybara resurser i kraftvärmeanläggningarna, vilket i sin tur har en negativ inverkan på de globala växthusgasutsläppen. Genom att hitta nya applikationer, som markvärme, kan infrastrukturen i fjärrvärme- och fjärrkylenätverk nyttjas effektivt fortsättningsvis och fungera som en bit i pusslet för en hållbar utveckling.

I detta arbete har olika uppvärmningssystem för en samfällighetsförening jämförts ekonomiskt och miljömässigt. Den ekonomiska jämförelsen har gjorts ur ett livscykelkostnadsperspektiv mellan fjärrvärme och olika lösningar med värmepumpar. De miljömässiga aspekterna jämfördes genom att undersöka utsläppen under drift utifrån synsätten ursprungsmärkt el och medelel samt genom primärenergianvändningen.  Arbetet är utfört på uppdrag av Vargskinnets samfällighetsförening i Mariedal, Umeå. Samfällighetsföreningen består av 128 st kedjehus som idag får sin uppvärmning från fjärrvärme. För arbetet har två stycken alternativ med värmepumpar jämförts med uppvärmning av enbart fjärrvärme. Ena alternativet bestod av fem bergvärmepumpar på totalt 400 kW som stod för baslasten av uppvärmingen och fjärrvärme användes som spetslast samt för att värma varmvatten. Det andra alternativet bestod av tio bergvärmepumpar och en total effekt på 800 kW där pumparna användes som baslast för uppvärming samt varmvattenberedning och el användes som spetslast när värmepumparna inte räckte till. Alternativen jämfördes ekonomiskt genom beräkna LCC (Life Cycle Cost) för alla alternativ. Resultaten visade att alternativet med tio värmepumpar var det mest lönsamma alternativet som gav en besparing på ca. 7,3 milj kr. Även miljömässigt visade sig lösningarna med bergvärmepumpar vara bra då de gav reducerade utsläpp jämfört med enbart fjärrvärme. Jämförelse av primärenergianvändningen gav inga konkreta resultat vad som var bäst. Det beror på hur primärenergi för vissa bränsle som t.ex. avfall och restprodukter tas i beaktning för vilket alternativ som är bäst.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Wind energy is a major part of renewable energy production. With fossil fuel depletion and climate change at the cusp, it is an absolute need to implement or evolve the current source or utilization of renewable energy. The wind has been dominating the onshore for many decades and offshore wind turbines are available at shallow depths.  To extract more wind energy source deep sea location is recommended. Also, in deep seas, ocean current energy is utilized very sparsely compared to the dominating wind and solar energy. So far no hybrid offshore horizontal axis and ocean current system are in existence. Based on the depth of the sea water the offshore floating structure is classified. Usually, for any floating structure stability is an apprehension. In an offshore floating structure, the damping with respect to the thrust force exerted on the wind turbine will affect the life of the wind turbine. During high wind speed, the angle of inclination would go up to about 4 degrees. The time required for the floating structure to come to rest may also be high. We present an analysis based on an existing floating structure which is a ballast stabilized the floating structure. In this paper, we add an additional submerged turbine and do a 2D analysis on the floating structure to find out whether the structure’s oscillation is well damped or not. We also discuss whether the weight of the submerged will influence the stability or by changing the radius of blades of the submerged turbine will affect the damping.

Detta examensarbete utfördes på uppdrag av Akademiska Hus som äger och förvaltar fastigheterna på campus i Umeå. Projektet bestod av att utifrån en övergripande bild på det interna fjärrvärme- och fjärrkylanätet på campus, ta fram alternativa utformningar på systemet i syfte om att göra det mer energieffektivt. Systemets interna fjärrvärme- och fjärrkylanät VP100 och KB100 växlar över värme och kyla från Umeå Energi som sedan distribueras vidare till fjärrvärme- och fjärrkylacentraler på campus. Några av centralerna har egenproduktion där returledningen från KB100 går till en värmepump som producerar både värme och kyla. Producerad värme används till att förvärma returledningen från uppvärmningssystemen från de byggnader som hör till respektive central. När behovet av värme är tillräckligt stort är systemet, tack vare värmepumparna, självförsörjande gällande kyla. Produktion sker alltså endast under de perioder då det finns behov i uppvärmningssystemen. Det leder till att systemet tvingas köpa både värme och kyla samtidigt under sommaren då behovet av kyla i stort sett är konstant under året. Två alternativa utformningar till det befintliga systemet har undersökts. Det första fallet har som syfte att reducera värmeförlusterna i VP100. Det andra fallet byggdes vidare på det första fallet med syftet att utvidga arbetsområdet för värme- och kylproduktionen i värmepumparna. Resultatet visar att det finns potential att mer än halvera värmeförlusterna i det befintliga VP100 och att produktionen av värme och kyla skulle kunna öka med 10 % respektive 6 %. Totalt skulle systemet kunna spara drygt 1,3 miljoner kWh per år genom en kombination av de två alternativa utformningarna. För att däremot få energibalans i systemet där det aldrig behöver köpas både värme och kyla samtidigt bör andra effektiviseringsåtgärder övervägas.