This paper proposes a renewable power generation system for Addis Ababa Institute of Technology (AAiT). The aim of hybridizing renewable energy sources is that the main load shall be covered by the available solar energy source and other sources shall function as a complement when there is a deficiency in the main source. The aim of the system is to cover outdoor lighting, which is also designed in this report, at the campus of AAiT during night. Due to frequent power outages in Addis Ababa, Ethiopia, the PV system has been designed to provide enough electricity supply to cover most of the offices in the Administration Building at AAiT. The solar potential of the site is based on monthly average data of solar irradiation provided by NASA. The optimum angle to mount the PV modules is determined through simulations based on irradiation on a horizontal surface. The design of outdoor lighting is based on giving a suitable illumination dependent on what the area is used for after sunset. The PV system was dimensioned to supply enough energy to light the campus. Four backups to the PV system were examined to find the optimal solution: battery, diesel generator and the two hybrid systems with battery and diesel generator or grid. The configurations made to find the optimized system were modeled in The Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER) software. The most cost-effective system was determined by finding the Net Present Cost (NPC) and the Cost of Energy (COE) of each setup. A sensitivity analysis was carried out for the two most suitable setups: battery and diesel generator as backup and battery and grid as backup. The variables included in the sensitivity analysis were: PV capital cost, diesel- and conventional electricity price. Based on simulation results, it was found that a PV system with battery and grid as backup would give the most profitable investment. 53% of the energy use required by the setup would come from solar energy, and the remaining 47% from the national grid that produces electricity through hydroelectric power. Thus, the renewable fraction would be 100%. It would also provide the institute with a sustainable power system. The setup has a NPC of $ 32 548 and COE of 0.127 $/kWh. The economic evaluation of the final setup included a study of forecasting the electricity kWh-price in Ethiopia. It was determined that the tariff price would be more than twice as high (233%) at the end of the PV system's lifetime (25 years) to equal today's export tariff which resulted in an annual increase of 3.45%. For a more reliable sensitivity analysis the annual cost of the investment was compared to the estimated costs based on an annual electricity increase of 6.90%. To find the payback time of the investment, simulations were performed in MATLAB. The payback time for the system would be reached within the lifetime of the system if the electricity tariff would increase by 6.90%. It was found that the payback time would occur after 22 years. / I detta kandidatexamensarbete har ett förslag tagits fram på en lösning för ett förnybart energisystem på Addis Ababa Institute of Technology (AAiT). Syftet med ett förnybart system är att huvudbelastningen ska täckas av solenergi och andra källor ska fungera som sekundära energikällor då det råder brist på energi från huvudkällan. Systemets primära energianvändning är dimensionerat för att täcka energianvändningen av utomhusbelysning på AAiTs campus under natten. Då strömavbrott är regelbundet förekommande i Addis Ababa, Etiopien, är systemet anpassat för att kunna förse de administrativa kontoren på AAiT med elektricitet vid den typen av händelse. Potentialen av solenergi i Addis Ababa bestämdes baserat på genomsnittlig månadsdata för solstrålning tillhandahållen av NASA. Med hjälp av simuleringar baserade på strålningen mot en horisontell yta har den optimala vinkeln för solpanelernas montering bestämts. Dimensioneringen av utomhusbelysningen fastlades utifrån vilken belysningsstyrka området kräver baserat på dess användningsområde under natten. Det gav det totala energibehovet som solcellssystemet behövde täcka. Fyra backup-lösningar till solcellssystemet undersöktes för att finna den optimala lösningen: batteri, dieselgenerator, hybrid system med batteri och dieselgenerator samt batteri och uppkoppling mot elnätverket. Den primära kraftkällan i de fyra systemen var solpanelerna. Sammansättningen av komponenterna modellerades i mjukvaran The Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER). Det mest prisvärda systemet kunde hittas genom att nuvärdet av investeringen och kostnaden av energi per kWh beräknades. En känslighetsanalys utfördes på de två mest relevanta systemen: batteri och dieselgenerator som backup samt batteri och elnätverket som backup. Känslighetsanalysen innefattade variationer i dieselpris, inköpspris av solpaneler och landets nationella elnätspris. Det mest effektiva systemet bedömdes utifrån dess investeringskostnad och dess möjlighet att förse universitetet med nattbelysning. Ett önskemål var att täcka eventuella strömavbrott. Baserat på resultaten visade det sig att ett solcellssystem med elnätverket som backup ger den mest lönsamma investeringen. 53% av systemets energigenerering kom från solenergi, och de resterande 47% från elnätet som är helt drivet av vattenkraft. Den slutliga förnybarhetsfaktorn blev därför 100%. Investerings nuvärde är $ 32 548 och har en energikostnad på 0,127 $/kWh. Systemet klarar även att täcka eventuella strömavbrott under dagtid för att sedan kunna köpa ytterligare elektricitet under natten för att täcka den eventuella förlusten av solenergi som istället gick åt till att förse kontoren med el under dagen. En ekonomisk prognos togs fram för att kunna göra en rättvis bedömning av investeringens återbetalningstid. Den ekonomiska utvärderingen inkluderade en prognostisering av prisutvecklingen på elektricitet i Etiopien. Bedömningen var att tariffen kommer att bli mer än dubbelt så hög (233%) som dagens tariff för inrikes bruk inom livstiden för solcellssystemet vilken är 25 år. Detta för att motsvara den exporttariff som landet idag säljer för, vilket resulterade i en årlig ökning på 3,45%. För en mer omfattande känslighetsanalys jämfördes den årliga kostnaden för investeringen med en energianvändning från elnätet vars elpris ökas med 6,90% årligen. För att hitta återbetalningstiden för investeringen användes MATLAB som program för simuleringarna. Återbetalningstiden skulle vara uppnådd inom solpanelernas livstid om elkostnaden ökar med 6,90% årligen. Återbetalningstiden för det slutgiltiga systemet med solpaneler, inverterare, batteri och elnätet som backup-lösning hamnade på 22 år.

Solar energy is today one of the most important sources of renewable energy, it is an environmentally friendly and unlimited source that can be used anywhere in the world. There are several different types of solar collectors and methods to harness solar energy, however this project focuses on flat plate collectors used for water heating systems.   This project aims to evaluate how the operational parameters, mass flow rate and tilt angle, affect the thermal efficiency of a flat plate solar collector. A theoretical model has been concluded in Microsoft Excel 2011 in order to determine the performance of the collector. Furthermore a minor field study has been conducted in Sri Lanka, where a simple solar water system has been built. This consisted of a flat plate collector without an absorber plate and glazing. From this warm water system, experimental measurements have been extracted and employed in the theoretical model.   The result of the project shows that the mass flow rate had a large impact on the collector’s efficiency, however the tilt angle did not. After comparing the results with existing studies on collector performances it was discovered that the tilt angle should affect the efficiency to a greater extent. It was discussed that the result of this project may show a false representation of the tilt angle because of too small changes being made when taking the readings. The average efficiency of the studied collector was 35%, which is considerable less than the average efficiency of a typical flat plate collector. It has been acknowledged, however, that the studied flat plate collector has all the thermal losses, convection, conduction and radiation, as it lacks absorber plate, glazing material and insulation, thus the low average efficiency value.   The influencing parameters have been studied in relation to the global irradiance and it has been concluded that the global irradiance has a direct impact on both the mass flow rate and the tilt angle. Since historical averaged data has been used for the global irradiance it is not possible to obtain exact values for the efficiency, hence causing uncertainties in the results. / I dagens samhälle är solenergi en av de viktigaste källorna till förnybar energi; det är en miljövänlig och obegränsad källa som kan användas överallt i världen. Det finns flera olika metoder för att utnyttja solenergi. Detta projekt fokuserar på plana solfångare som används för att värma vatten.   Målet med projektet är att utvärdera hur operationella parametrar så som massflöde och lutningsvinkel påverkar den termiska verkningsgraden hos en plan solfångare. En teoretisk modell har programmerats i Microsoft Excel 2011 för att bestämma prestandan hos solfångaren. Vidare har en fältstudie genomförts i Sri Lanka, där ett enkelt varmvattensystem har byggts med hjälp av en solfångare. Varmvattensystemet består av en plan solfångare utan absorptionsplatta och glas. Utifrån detta system har experimentella mätningar samlats och tillämpats i den teoretiska modellen.   Resultatet av projektet visar att massflödeshastigheten hade en stor inverkan på solfångarens verkningsgrad, medan lutningsvinkeln hade mindre påverkan. Efter att ha jämfört resultaten med befintliga studier på solfångare upptäcktes det att lutningsvinkeln bör ha en större påverkan på verkningsgraden än vad resultatet visade. Det diskuterades att resultatet av detta projekt kan visa en falsk representation av lutningsvinkeln på grund av att för små förändringar i lutningsvinkeln gjordes när mätningarna utfördes. Den genomsnittliga verkningsgraden hos den studerade solfångaren var 35 %, vilket är betydligt mindre än den genomsnittliga verkningsgraden hos en typisk plan solfångare. Detta bör vara en direkt indikation på att den studerade plana solfångaren har samtliga värmeförluster, d.v.s. konvektion, ledning och strålning, eftersom den saknar absorptionsplatta, glas och isoleringsmaterial.   De operationella parametrarna har studerats i relation till den globala solstrålningen och som har visat sig ha en direkt inverkan på både massflödet och lutningsvinkeln på solfångaren. Eftersom historisk genomsnittsdata har använts för den globala solstrålningen har även all resultatdata approximerats, vilket leder till osäkerhet i resultaten.

In this study, the two most frequently used incineration systems, fluidized bed and grate-firing have been compared and analyzed. The performance of Mälarenergi’s combined heat and power (CHP) plant in Västerås, which consists of a fluidized bed incinerator, has been used as benchmark to elaborate the different calculations made in this study. It extracts electricity and heat amounting to 50 and 100 MW respectively.   On average, 75-85% of the weight of Municipal Solid Waste (MSW) is converted into Refuse Derived Fuel (RDF). One ton of RDF which is used as fuel in fluidized bed boilers has a calorific value of 16.6 MJ/kg while the calorific value of one ton MSW used as fuel in grate-fired boilers was calculated to 9.15 MJ/kg. The total amount of extracted energy in regards of heat and electricity for the grate-fired incineration was computed to 2.54 MWh/ton, while it was calculated to 4.63 MWh/ton using the fluidized bed incineration.   A simple Rankine cycle was used to understand the significance of better steam qualities in the incinerators, and to learn the difference between the total power output and the turbine efficiency. The total power output was provided with enthalpy values of different steam conditions using a constant mass flow in the cycle. For grate-firing, the amount was calculated to 10 829 kJ/s and for fluidized bed it was calculated to 11 245 kJ/s. Using the different enthalpy values, the isentropic turbine efficiency of grate-firing and fluidized bed were calculated to 71 and 80%, respectively.                                                                                                          The yearly amount of waste each incinerator requires to reach the performance of Mälarenergi’s CHP-plant was calculated and used to perform a profitability analysis. The efficiency of this plant using a fluidized bed is 90%, whilst two different efficiencies of 75 and 85% were used for the grate-firing.  The higher net present value was concluded belonging to the fluidized bed plant with an amount of 9978 Mkr, whilst the net present value of the grate-firing measured to 8146 and 6407 Mkr.   Emissions of carbon dioxide (CO2) were calculated to be higher when incinerating one ton of MSW in a grate-fire, than of incinerating one ton RDF in a fluidized bed. In comparison, emissions of nitrogen oxides (NOx) became higher in a fluidized bed than in a grate-fire, with the same amount of fuel. CO2 emissions from a grate-fire respectively fluidized bed were measured to 47.24 and 23.75 kg, whilst the NOx emissions were measured to 0.73 respectively 1.16 kg.   The fluidized bed incinerator was considered the preferable alternative when incinerating waste, from all three different regarded perspectives - energy based, financial and environmental. / I den här rapporten har de två mest användbara förbränningssystemen, rosterpanna och fluidbäddpanna jämförts och analyserats. Prestandan av Mälarenergis kraftvärmeverk i Västerås, som använder en fluidbäddpanna har använts som utgångspunkt i undersökningens olika beräkningar med en prestanda uppmätt till 50 MW elektricitet respektive 100 MW värme.    I genomsnitt konverteras cirka 75-85% av mängden Municipal Solid Waste (MSW) till Refuse Derived Fuel (RDF). Vid förbränning av ett ton RDF i en fluidbäddpanna ges ett värmevärde på 16.6 MJ/kg medan motsvarande värmevärde vid förbränning av ett ton MSW i rosterpanna beräknades till 9.15 MJ/kg. Den totala mängden energi i avseende på elektricitet och värme vid förbränning i rosterpanna uppmättes till 2.54 MWh/ton medan den vid förbränning i fluidbäddpanna gav ett värde på 4.63 MWh/ton.   En enkel Rankine cykel användes för att förstå betydelsen av förbättrad ångdata i förbrännarna, samt för att undersöka skillnaden i den totala kraften ut från systemet och turbin effektiviteten. Den totala mängden utvunnen energi ges av entalpivärden för olika nivåer av ångdata med ett konstant massflöde i cykeln. Gällande rosterpanna beräknades den totala mängden till 10 829 kJ/s medan den för fluidbäddpanna uppmättes till 11 245 kJ/s. Med hjälp av olika entalpivärden kunde sålunda den isentropiska turbineffektiviteten för rosterpanna och fluidiserad panna beräknas till 71 respektive 80%.   Den årliga mängden avfall som respektive system behöver för att uppnå prestandan hos Mälarenergis kraftvärmeverk räknades ut och användes i en lönsamhetsanalys. Effektiviteten vid förbränning hos detta kraftvärmeverk med en fluidbäddpanna ligger på 90% medans två olika effektiviteter, 75 och 85% ansattes som rosterpannans effektivitet. Det högsta nuvärdet beräknades och gavs av fluidbäddpannan och uppmättes till 9978 miljoner kronor medan nuvärdet för rosterpannan beräknades till 8146 och 6407 miljoner kronor.   Utsläppen av koldioxid (CO2) bevisades vara högre vid förbränning av ett ton MSW i en rosterpanna, än vid förbränning av ett ton RDF i en fluidbäddpanna. Med samma mängd förbränt bränsle gavs en högre mängd utsläppt kväveoxid (NOx) från en fluidbäddpanna än från en rosterpanna. CO2 utsläppen uppmäts till 47.24 och 23.75 kg medan NOx utsläppen uppmäts till 0.73 och 1.16 kg för en rosterpanna respektive fluidbäddpanna.   En fluidbäddpanna bedömdes vara det fördelaktiga valet vid förbränning av avfall i avseende på alla de tre olika betraktade perspektiven – energibaserade, finansiella och miljömässiga.

In exhaust and supply air ventilation with heat recovery, heat and moisture is transferred by a heat exchanger from the warm exhaust air flow to the cold supply air flow. Rotary regenerators are widely used due to their high efficiency, but have the drewback of transferring odourants from the kitchen hood exhaust air to the supply air. This causes odour problems that must be prevented.   In this study, odour control by absorption has been studied theoretically in order to investigate whether it is possible to efficiently remove odorants from the kitchen hood exhaust air and minimizing heat losses simultaneously during the absorption process. By studying the olfactory system, some physicochemical properties of odorant molecules were identified. Furthermore, the mechanisms of mass and heat transfer were considered in order to identify the factors that affect the rate of mass and heat fluxes between the liquid and gas phases. Also, the main factors involving the design of packed columns were investigated.   The study showed that there are several similarities between mass and heat transfer. Thus, some of the factors that were found to increase the rate of mass transfer also tend to cause an increase of heat transfer. Therefore, it is concluded that other options than absorption should be considered. / I FTX-system återvinns värme och fukt i den varma inomhusluften och överförs i en värmeväxlare till den kalla uteluften. För detta syfte används vanligen den roterande regenerativa värmeväxlaren på grund av dess höga temperaturverkningsgrad, men nackdelen med denna typ av värmeväxlare är att luktämnen från köksventilationen kan överföras till den inkommande tilluften. Detta orsakar luktproblem och måste förhindras.   Syftet med denna studie är att undersöka huruvida absorption kan användas för att effektivt rena spiskåpans frånluft från luktämnen och andra föroreningar samtidigt som eventuella värmeförluster minimeras. Genom att studera luktsinnets funktion har de fysiokemiska egenskaper som är karaktäristiska för luktämnen kartlagts. Vidare har mekanismerna bakom mass- och värmeöverföring tagits i betraktande i syfte att identifiera de faktorer som påverkar graden av mass- och värmeflöden mellan gas- och vätskefas. Studien innefattar även den tekniska utformningen av en packad kolonn.   Studien visar att det finns en tydlig analogi mellan mass- och värmeöverföring. Detta innebär att några av de faktorer som bidrar till en högre grad av massöverföring också tenderar att öka graden av värmeöverföring. Således kan en slutsats dras om att absorption som metod inte är optimal i detta avseende, varför andra lösningar bör övervägas.

Energy is one of the most required products. Grate Fire Incineration is an old technique where waste is incinerated to produce heat and electricity. High Temperature Air Gasification is a new technique there rejected plastics can be used as fuel to produce syngas which can be used in a gas turbine to produce heat and electricity. The objective of this thesis is to compare those two and determine which is more profitable. The LHV of the waste that is transported to Högdalen have been calculated to be 9.44 MJ/kg. Only plastic rejects will be used as fuel for HTAG and for simplicity, only six of the most common plastic sorts will be the ones assumed to form the plastic rejects. Those plastic types are; PVC, PS, PUR, ABS, Nylon 66 and Nylon 6. GFI calculations are based on Högdalen CHP-plant boiler number 4, which produces an effect of 86 MWh and has an incineration capacity of 36 ton/h. The boiler has an efficiency of 90% where electricity makes up for 16% and heat the remaining 74%. Most if the information about HTAG comes from articles based on the HTAG prototype in KTH. It is assumed that an HTAG facility with gas combined cycle gas turbines in cold countries have an efficiency of 95%. Syngas, which is the fuel produced from HTAG to be used in gas turbines, is assumed to only be made of H2 and CO. The LHV for H2 is 119.96 MJ/kg while for  CO it is 10.12 MJ/kg. The initial investment for and GFI facility is assumed to be 77000 kr/kWEl while it is lower for HTAG, 57000 kr/kWEl. The fixed yearly cost for GFI is 2200 kr/kWEl and about the same for HTAG, 2300 kr/kWEl. The moving cost which depends on how much energy is produced is 54 kr/kWhGr for GFi and 65 kr/kWhGr. GFI, which takes care of waste, gets paid 350 kr/ton for doing so. The HTAG process involves the gasification of plastic using steam with the goal of producing syngas. According to the assumptions, the mass of the plastic stands for half of the reactant mass while the mass of the syngas stands for more than 9/10 of products mass. H2 represents 10.1% of the syngas mass while CO represents 89.9%. In this scenario 200 kg plastic and 1000 kg of MSW will be used as fuel. That results in 362.3 kg of syngas which produces 0.961 MWh of heat and 1.069 MWh of electricity in a combined cycle. The incineration of the MSW yields 1.94 MWh of heat and 0.38 MWh of electricity. According to the results HTAG has almost the same payback period as GFI. If the heat and electricity price increase HTAG will have a shorter payback period than GFI. But if the prices decrease HTAG will have a much longer payback period. / Energi är en av de mest eftertraktade produkter. Grate Fire Incineration är en gammal teknik där avfall bränns för att framställa värme och elektricitet. High Temperature Air Gasification är en ny teknik där plaster kan användas som bränsle för att tillverka syntesgas som i sin tur kan användas som bränsle för att framställa värme och elektricitet. Syftet med denna avhandling är att jämföra dessa två och avgöra vilken som är mest lönsam. Effektiva värmevärdet av det avfall som transporteras till Högdalen har beräknats till 9,44 MJ/kg. Endast utsorterad plast kommer att användas som bränsle för HTAG och endast 6 av de vanligaste plastsorterna kommer vara de som antas utgöra den utsorterade plasten. Dessa plasttyper är; PVC, PS, PUR, ABS, Nylon 66 och Nylon 6. GFI beräkningarna är baserade på Högdalens kraftvärmeverk panna nummer 4, som har en effekt på 86 MWh och en förbränningskapacitet på 36 ton/h. Pannan har en verkningsgrad på 90%, där el utgör 16% och värme 74%. Det mesta av information om HTAG kommer från artiklar baserade på HTAG prototypen i KTH. Det förutsätts att en HTAG anläggning med gaskombiverk i kalla länder har en verkningsgrad på 95%. Syntesgas, som är det bränsle som framställs av HTAG för att användas i gasturbiner, antas endast utgöras av H2 och CO. Effektiva värmevärdets omvandlingsfaktorn för H2 är 119,96 MJ/kg medan för CO så är den 10.12 MJ/kg. Den initiala investeringen för och GFI anläggningen antas vara 77000 kr/kWel medan den är lägre för HTAG, 57000 kr/kWel. Den fasta årliga kostnaden för GFI är 2200 kr/kWel och är ungefär detsamma för HTAG, 2300 kr/kWel. Den rörliga kostnaden som beror på hur mycket energi som produceras är 54 kr/kWhGr för GFI och 65 k /kWhGr. GFI, som tar hand om avfall, får betalt 350 kr/ton för att göra detta. HTAG processen innefattar förgasning av plast med hjälp av ånga med målet att producera syntesgas. Enligt antaganden så står massan av plasten för hälften av reaktanternas massa medan massan av syntesgasen står för mer än 9/10 av produktens massa. H2 representerar 10,1% av syntesgasmassan medan CO representerar 89,9%. I detta scenario kommer 200 kg plast och 1000 kg avfall att användas som bränsle. Det resulterar i 362,3 kg av syntesgas som producerar 0,961 MWh värme och 1.069 MWh el. Förbränning av avfallet ger 1,94 MWh värme och 0,38 MWh el. Enligt resultatet har HTAG nästan samma återbetalningstid som GFI. Om värme- och elpriset ökar kommer HTAG ha en kortare återbetalningstid än GFI. Men om priserna minskar kommer HTAG att ha en längre återbetalningstid.

Understenshöjden is Stockholm's largest eco-village which was built in the early 1990s with the vision of enabling ecological living for people. However the ecovillage is no longer considered as environmentally friendly because of its relatively high energy consumption, and non-updated energy system. The purpose of this study is therefore to investigate how Understenshöjden should reduce their energy consumption and upgrade its energy system by using Blower-Door, IR-camera and the simulation tool Design Builder. The results show that the houses are generally poorly insulated which should be fixed with seals around windows and doors. Furthermore, Understenshöjden is recommended to replace its pellet boiler and solar panels to new ones instead of investing in heat pumps and photovoltaic cells. / Understenshöjden är en ekoby i Stockholm med visionen att möjligöra ett ekologiskt boende för människor. Dock har ekobyn idag ett relativt högt energibehov på grund av dess icke uppdaterade energisystem. För att ekobyn ska betraktas som hållbar ur ett ekologiskt perspektiv idag är det viktigt att moderna tekniker och lösningar implementeras för att förbättra energiprestandan. Syftet med studien är därmed att undersöka hur Understenshöjden bör minska sin energianvändning då den i dagsläget är högre än önskvärt och samtidigt bygga vidare på sin gröna anda genom att uppgradera sitt energisystem. För att uppfylla syftet med studien har arbetet utgjorts både av en teoretisk litteraturstudie och av praktiska undersökningar. De praktiska undersökningarna har gjorts med hjälp av en Blower Door som undersöker husens infiltration och med en IR-kamera som kartlägger köldbryggor i husen. Simuleringar av Understenshöjdens värmebehov har slutligen gjorts i Design Builder. Av resultaten framgår det att värdet för infiltrationen för både lägenhet 1 och 2 båda är högre än det rekommenderade värdet för nybyggda hus som ligger på 0,6 . Kraftiga köldbryggor återfinns på husens ytterväggar, mestadels runtom fönster. Av resultaten framgår dessutom investerings- och driftskostnader för uppgraderingar av Understenshöjdens energisystem samt intäkter av dessa. Slutsatserna som dragits är att då Understenshöjden är en ekoby bör de eftersträva det rekommenderade värdet på infiltration för ett nybyggt hus. Isoleringen brister i delar av husen och studien har kommit fram till att tätningslister runtom fönster är den åtgärd som i nuläget bör sättas in. Slutsatser har även dragits angående energisystemet och Understenshöjden bör byta ut sin pelletspanna och solfångare till nya. Slutsatsen har baserats på investerings- och driftskostnader samt hur omfattande uppgraderingen skulle komma att bli.

The amount of carbon dioxide in the atmosphere is continuously rising and does almost certainly have an effect on the climate of the earth. Because of this, the work towards an ecologically sustainable society is important, and striving to minimize the carbon footprint of every process possible is key to reach this goal. The goal of this project has been to estimate the carbon footprint of the Stockholm district heating network, as well as the single facilities that it consists of. To do this, technological and geographical boundaries have been set such as separating the plants from the rest of the network and selecting the major contributors to represent the network of Stockholm. Data has then been collected from the chosen heat plants and the carbon footprint has been calculated using three different scenarios, based on fuel and production of heat and electricity. The different scenarios have been used to enlighten the effect of putting value into the production of electricity in the combined heat and power plants when performing the calculations. As a result, the annual emission of carbon dioxide was estimated to ca 3.8 million tons, and the carbon dioxide footprint of the Stockholm district heating network was, in the ’best case’ scenario, 258 000 kg per GWh. From comparing the plants it is concluded that there are great benefits of using heat pumps in the production of heat instead of just regular boilers. The authors would however like to point out that the carbon emissions related to the origin of the electricity has not been taken into account. / Mängden koldioxid ökar ständigt i atmosfären och det påverkar med största sannolikhet jordens klimat. För att uppnå ett ekologiskt hållbart samhälle är det därför relevant att i varje process försöka minska utsläppen av koldioxid.   Det här projektet har syftat till att undersöka koldioxidfotavtrycket av Stockholms fjärrvärmenätverk och de enskilda anläggningar nätet består av. För att göra detta har tekniska och geografiska avgränsningar gjorts såsom att frånskilja fjärrvärmeverken från resten av systemet, och att välja ut de största anläggningarna som tillsammans kan utgöra en god representation av hela nätet.   Data har sedan samlats in från de valda verken, och utifrån bränsle och produktion av el och värme har koldioxidfotavtrycket beräknats enligt tre olika scenarion. Detta har gjorts för att belysa effekten av hur man värderar produktionen av el i kraftvärmeverken vid beräkning av koldioxidfotavtrycket.   Det totala årliga utsläppet av koldioxid uppskattades till ca 3,8 miljoner ton, och koldioxidfotavtrycket för Stockholms fjärrvärmenätverk är i bästa fall 258 000 kg per GWh.   Från jämförelse mellan de olika verken noteras att det finns stora fördelar med att använda värmepumpar i produktionen av värme. Författarna vill dock uppmärksamma att ingen hänsyn har tagits till koldioxidutsläppen som förknippas med elen som driver pumparna.

The amount of carbon dioxide in the atmosphere is continuously rising and does almost certainly have an effect on the climate of the earth. Because of this, the work towards an ecologically sustainable society is important, and striving to minimize the carbon footprint of every process possible is key to reach this goal. The goal of this project has been to estimate the carbon footprint of the Stockholm district heating network, as well as the single facilities that it consists of. To do this, technological and geographical boundaries have been set such as separating the plants from the rest of the network and selecting the major contributors to represent the network of Stockholm. Data has then been collected from the chosen heat plants and the carbon footprint has been calculated using three different scenarios, based on fuel and production of heat and electricity. The different scenarios have been used to enlighten the effect of putting value into the production of electricity in the combined heat and power plants when performing the calculations. As a result, the annual emission of carbon dioxide was estimated to ca 3.8 million tons, and the carbon dioxide footprint of the Stockholm district heating network was, in the ’best case’ scenario, 258 000 kg per GWh. From comparing the plants it is concluded that there are great benefits of using heat pumps in the production of heat instead of just regular boilers. The authors would however like to point out that the carbon emissions related to the origin of the electricity has not been taken into account. / Mängden koldioxid ökar ständigt i atmosfären och det påverkar med största sannolikhet jordens klimat. För att uppnå ett ekologiskt hållbart samhälle är det därför relevant att i varje process försöka minska utsläppen av koldioxid.   Det här projektet har syftat till att undersöka koldioxidfotavtrycket av Stockholms fjärrvärmenätverk och de enskilda anläggningar nätet består av. För att göra detta har tekniska och geografiska avgränsningar gjorts såsom att frånskilja fjärrvärmeverken från resten av systemet, och att välja ut de största anläggningarna som tillsammans kan utgöra en god representation av hela nätet.                                                                                                                          Data har sedan samlats in från de valda verken, och utifrån bränsle och produktion av el och värme har koldioxidfotavtrycket beräknats enligt tre olika scenarion. Detta har gjorts för att belysa effekten av hur man värderar produktionen av el i kraftvärmeverken vid beräkning av koldioxidfotavtrycket.   Det totala årliga utsläppet av koldioxid uppskattades till ca 3,8 miljoner ton, och koldioxidfotavtrycket för Stockholms fjärrvärmenätverk är i bästa fall 258 000 kg per GWh.   Från jämförelse mellan de olika verken noteras att det finns stora fördelar med att använda värmepumpar i produktionen av värme. Författarna vill dock uppmärksamma att ingen hänsyn har tagits till koldioxidutsläppen som förknippas med elen som driver pumparna.

In numerous energy systems there are discrepancies between the energy supply and demand. One such system is domestic water heater. The hot water heater is a sensible heat storage where the thermal energy is stored through change in temperature. The sensible heat storage has the disadvantage of high losses and low energy density. An alternative to the sensible heat storage is the latent heat storage. The latent heat storage stores energy through phase change and exhibits high energy density. This method of storing energy is consequently more compact. Furthermore the latent heat storage can be charged during off peak hour and discharged when peaks arise at almost constant temperature level. A material that is commonly used in latent heat storages is phase change material (PCM). These have refined properties for the purpose of storing energy at phase changes. The aim of the study in this report was to present a theoretical solution for a PCM thermal energy storage (TES) combined water heater for domestic water use in single-family households. This was done through a model in COMSOL Multiphysics analysing a PCM TES heat exchanger. The study moreover aimed to compare and evaluate various authentic PCM TES whit respect to numbers of PCMs and their phase change temperature. The focus laid on comparing single PCM TES to multi PCM TES. A PCM TES was to be suggested for the system defined A numerical simulation was performed from a previously built model. A user profile of hot water in single-family households was derived from the Swedish Energy Agency. The profile was divided up into two main areas, off peak and on peak. During off peak the PCM TES was melted and thereby charged and during the peak the PCM was solidified, discharged. Four cases for charging and discharging was studied. Two of each case had the properties of multi PCM TES and two of single PCM TES. Furthermore, two of the cases had PCMs with phase change temperatures in the range of 42-60°C and the other two in the range of 35-55°C. The result of the study shows that a multi PCM TES with a high phase change temperature was preferable for the application studied. The capacity and power rate performance improvement from single to multi PCM TES during the discharging cycle reached up to 1,44% and 8,62% respectively. / I flera energisystem finns skillnader mellan utbud och efterfrågan på energi. Ett sådant system är varmvattenberedaren. Varmvattenberedaren är en sensibel värmelagring där värmeenergi lagras genom temperaturförändring i mediet. Två nackdelar med den sensibla värmelagringen är höga energiförluster och låg energitäthet i mediet. Ett alternativ till den sensibla värmelagringen är den latenta. Den latenta värmelagringen lagrar energi genom en fasändring i mediet och har hög energitäthet. Denna metod för att lagra energi är följaktligen mer kompakt. Dessutom har den latenta värmelagringen goda egenskaper för att laddas upp vid låg användning och laddas ur, dvs. konsumeras, när användningen är högre vid nästan konstant temperaturnivå. Ett material som vanligen används vid latent värmelagring är Phase Change Material (PCM). Dessa har förfinade egenskaper i syfte att lagra energi vid fasändringar. Syftet med studien i denna rapport var att presentera en teoretisk lösning för en PCM Thermal Energy Storage (TES) kombinerad varmvattenberedare för hushållsvattenanvändning i enskilda hushåll. Detta gjordes genom modellering COMSOL Multiphysics där en PCM TES värmeväxlare analyserades. Studien syftade dessutom till att jämföra och utvärdera olika autentiska PCM TES med fokus på antalet PCM och deras fasändringstemperatur. Fokus lades på att jämföra en-PCM TES med två-PCM TES. Syftet var vidare att rekommendera en PCM TES för det definierade systemet utifrån studien. En numerisk simulering utfördes från en tidigare byggd modell. En användarprofil för varmvattenanvändning i enskilda hushåll fastställd från Energimyndigheten användes som grund i arbetet. Profilen delades upp i två huvudområden, låganvändning och höganvändning. Under låganvändning smältes PCM och laddades därmed upp och under höganvändning stelnades PCM och laddades därmed ur. Fyra fall för laddning och urladdning studerades. Två av varje fall hade egenskaperna av två-PCM TES och de andra två av en-PCM TES. Vidare hade två av fallen PCMer med fasändringstemperatur i området av 42 till 60° C och de andra två i området av 35 till 55° C. Resultatet av studien visar att en multi PCM TES med hög fasomvandlingstemperatur var att föredra för den studerade applikationen. Kapacitetens och effektens prestandaförbättring från en- till två PCM TES under urladdningscykeln nådde upp till 1,44% respektive 8,62%.

The energy market is developing rapidly, with renewable energysources yearly winning market shares. To maintain this growth andto expand into the transport sector it must become cheaper and moreavailable to store electric energy. Lithium-ion batteries are oneof the most promising candidates for achieving this. But to producethese batteries large amounts of energy are needed. It is thereforecritical to minimise the power usage when constructing thesebatteries.The purpose of this master thesis was to map the energy usage of acoater oven and to locate weak spots in the process. It was done byanalysing the power usage and estimating the energy in the exhaustair being dispatched from the oven and other losses. The results highlighted that the coater oven’s existing heatexchanger was performing poorly and became worse with lower airtemperatures leaving the oven. It was also concluded that some ofthe equipment powering the oven was over-dimensioned and as aresult had a power factor much lower than optimal. This was leadingto an unnecessary high reactive power consumption. It was alsoshown that the oven at higher loads was able to produce morematerial per kWh, hence being the most energy efficient way ofoperating it.It can therefore be summarised that the best way of operating theoven is at higher loads. It is the most energy efficient option andis at the same time minimising the percentage of reactive powerusage, thereby also lowering some heat losses. It also comes withthe advantage of improving the efficiency of the heat exchanger, aheat exchanger performing at poorly levels and in need of a rework.