Due to advancements in porous ceramic materials, the concept of utilizing gas turbines to produceelectricity from solar power is close to bringing a commercial competitive product to market. Since theconcept developed in the Department of Energy Technology at KTH in collaboration with otherEuropean institutions aims for a solution that utilizes small-scale technology, the power rating is lower,compared to traditional gas turbines. One challenge that this creates is that the specific cost per power unit of the different systemcomponents is going to increase. With the objective of limiting this cost increase, for the specificcomponent of turbine's control, this work describes the selection and implementation of an open sourcehardware controller. Based on previous development at the department, the work includes the dynamic simulation of a SolarMicro Gas Turbine, including starting and stopping sequences, control strategy assessment, and theimplementation of this strategy on the selected hardware, an Arduino based PLC controller. The controlprogram is tested in an emulated environment consisting of simple electronic circuits. The selectedhardware proves suitable for the tested tasks. Future work consists on conditioning some sensor outputsto the acquisition capabilities of hardware, and implementation in the real system including writing of thefinal control program. / Tack vare framsteg inom porösa keramiska material, så är principen att använda gasturbiner för attproducera el från solenergi nära att få ett kommersiellt genombrott. I konceptet som utvecklas påInstitutionen för Energiteknik vid KTH i samarbete med andra institutionerna inom EU strävar man efteren lösning som utnyttjar småskalig teknik. Därför är märkeffekten lägre, jämfört med traditionellagasturbiner. En utmaning som detta skapar är att den specifika kostnaden för de olika systemkomponenterna kommeratt öka. I syfte att begränsa denna kostnadsökning avseende turbinregleringen, beskrivs i detta arbete val avoch implementering i en öppen hårdvara. Baserat på tidigare utveckling vid institutionen omfattar arbetet en dynamisk simulering av en soldrivenmikrogasturbin, inklusive start och stopp sekvenser samt reglerstrategi. Implementering av strategin i denvalda hårdvaran, ett Arduino-baserat PLC-system. Styrprogrammet testas i en emulerad omgivning sombestår av enkla elektroniska kretsar. Den valda hårdvaran visar sig vara lämplig för de testade funktionerna.Framtida arbete består i att anpassa olika sensorers utsignaler till datainsamlingsfunktionerna i hårdvaranoch integrera dem i det verkliga systemet samt utveckling av ett komplett styrprogram.

The project undertaken in this thesis was proposed by IVL Swedish Environmental Research Institute and performed at their R&D facility Hammarby Sjöstadsverk as a part of the EU funded research project R3 Water. A single stage partial nitritation/Anammox system in a moving bed biofilm reactor (MBBR) was controlled using oxidation reduction potential (ORP) in order to evaluate its utility as control parameter. The system was operated in 10 periods under a combination of several different pH levels (7, 7.5, 8), nitrogen loads (1, 2.5, 4 gN/m2/d), and ORP (-70, 0, 70 mV) values following a 2n full factorial design. The results were then interpreted using the design of experiment software MODDE in order to find the optimal operating conditions. Stable operation and acceptable levels of nitrogen removal (>80%) were achieved for three periods where the common factor was an ORP value of 70 mV. The highest nitrogen removal rate (83.7%) was found when the test conditions were pH 8, nitrogen load 1 gN/m2/d, and ORP 70 mV. The economic performance of each period was also evaluated and it was found that the optimal point, in terms of aeration and of the three periods with sufficient removal efficiencies, was the same as the optimal removal conditions except with a pH of 7. The resulting cost was 0.0046 SEK/gN removed. A secondary test was performed in order to directly compare the performance of ORP with dissolved oxygen (DO) as a control parameter. It was found that DO significantly outperformed ORP under identical test conditions, yielding a higher nitrogen removal rate (78.2% vs. 65.3%) as well as significantly less aeration energy. / Denna rapport beskriver ett projekt som genomförts vid IVL Svenska Miljöinstitutet, Hammarby Sjöstadsverk, som en del av EU-projektet R3 vatten. En enstegs- partiell nitritation / Anammox systemet i en rörlig bädd biofilm reaktor (MBBR) kontrollerades med hjälp av oxidation reduktionspotentialen (ORP), och OPR som som styrparameter utvärderades. Systemet drevs i 10 perioder vid flera olika pH-nivåer (7, 7.5, 8), kvävelaster (1, 2,5, 4 gN / m2 / d), och ORP-värden (-70, 0, 70 mV) enligt en fullständing 2n faktordesign. Resultaten tolkades därefter med hjälp av programvaran MODDE (försöksplanering) för att hitta de optimala driftsförhållandena. Stabil drift och acceptabla nivåer av kväverening (> 80%) uppnåddes under tre perioder där den gemensamma faktorn var ett ORP-värde på 70 mV. Den högsta kvävereningsfrekvensen (83,7%) konstaterades när testbetingelserna var pH 8, kvävebelastningen 1 gN / m2 / d och ORP 70 mV. Från en ekonomisk utvärdering av varje period framgick att den optimala punkten, när det gäller luftning vid tillräcklig borttagningseffektivitet, var densamma som de optimala betingelserna, förutom med ett pH-värde 7. Den resulterande kostnaden var 0,0046 SEK / gN. Ett sekundärt test utfördes för att direkt jämföra resultaten för ORP och löst syre (DO) som styrparametrar. DO visade ett signifikant bättre resultat än ORP under identiska testbetingelser, med en högre kväverening (78,2% mot 65,3%) och ett mindre behov av luftning.

In the context of climate change the world is facing an increasing need to become more environmentally sustainable, and a concerted effort to use renewable energy is required in order to decrease emissions, meet climate goals and prepare for the post-oil era. Solar energy is an area with great potential, and developments in solar energy technologies have increased rapidly. Concentrating solar technologies have existed for more than one hundred years, and have largely been applied in the context of direct power generation. However, solar energy technologies can also be used for purposes other than power generation, such as generating steam for alternative applications. This work investigates the steam generating potential of a solar steam generation system located at the Southern Alberta Institute of Technology (SAIT) campus in Calgary, Alberta, Canada and the potential for utility scale implementation in Alberta’s Oil Sands for steam demanding enhanced oil recovery (EOR) methods. Furthermore, this thesis also validates weather data for the SAIT campus. Both of the proposed systems use parabolic troughs as solar collectors. The SAIT system also incorporates a two-tank direct thermal energy storage and Therminol 62 as the heat transfer fluid, while the utility scale system uses water as the heat transfer fluid. The results show that the SAIT system can provide saturated steam at 0,7 MWh 155 times which amounts to a total steam output of 90 MWh annually. The results for the utility scale system show that solar steam generation from a 500 MW thermal plant implemented for enhanced oil recovery in an EOR facility becomes economically feasible, as compared with steam production from natural gas, at a natural gas delivery price of approximately $7 USD/GJ. Furthermore, an installed 500 MW thermal plant can reduce carbon emissions by 180,000 tonnes of CO2 equivalents annually. Conclusions drawn in this thesis are as follows: the technology is technically feasible however there are both political and economic obstacles to its use; solar EOR should be seen as an add-on to existing plants due to the intermittence of solar energy in Alberta; the GHG reduction potential is great and consequently there is a possibility of receiving carbon credits by using the technology; and by tilting the solar collector field total output can be increased by over 25%. / I dagens växande miljömedvetna samhälle behövs en kraftfull ansträngning mot förnybar energi för att minska växthusgasutsläpp, uppnå klimatmål och förbereda samhället för en era efter oljan. Solenergi är ett område med stor potential där utvecklingen inom området ökat lavinartat den närmsta tiden. Termisk solkraft (engelska: Concentrating Solar Power) är en teknologi som funnits tillgänglig i över ett sekel men det är först på senare tid som det börjat användas kommersiellt. Historiskt sätt har termisk solkraft använts för att generera elektricitet men teknologin kan även fördelaktigt användas för att tillverka ånga för andra syften än el-produktion. Detta examensarbete undersöker ånggenereringspotentialen för ett solånggenereringssystem placerat på campus tillhörande Southern Alberta Institute of Technology i Calgary, Alberta, Kanada. Arbetet undersöker även potentialen för denna teknologi storskaligt i oljeindustrin inom området förbättrad oljeutvinning (engelska: Enhanced Oil Recovery) som används i norra delen av Alberta i oljesanden (engelska: Oil Sands). För SAIT systemet har arbetet inkluderat val av komponenter, design av dessa och en validering av väderparametrarna som påverkar den möjliga ångproduktionen av systemet. I det storskaliga systemet har arbetet varit mer fokuserat på att undersöka när teknologin blir ekonomiskt gångbar och hur mycket växthusgasutsläpp som kan minskas genom att använda teknologin. SAIT systemet utgörs av två paraboliska trågkollektorer (engelska: parabolic trough collector) placerade på taket av Cenovus Energy Centre-byggnaden. Systemet innefattar även en termisk energilagring (engelska: thermal energy storage) som möjliggör ångproduktion på begäran. Värmeöverföringsfluiden är Therminol 62 som även används i energilagringen. Det storskaliga systemet är fokuserat på den sydligaste delen av oljesanden, Cold Lake och utnyttjar också paraboliska trågkollektorer som kollektorer. I detta system verkar vatten som värmeöverföringsmedium och ånga är producerad genom direktånggenerering och injicerade i oljereservoaren. Resultaten av arbetet visar att SAIT systemet kan producera 0,7 MWh mättad ånga 155 gånger vilket ger en total produktion om 90 MWh årligen. För det storskaliga systemet visar resultaten att termisk solkraft för ångproduktion blir ekonomiskt gångbart vid ett naturgaspris på $7 USD. Vidare visar resultaten att för ett termiskt solkraftverk på 500 MW kan reducera växthusgasutsläppen mot motsvarande ångproduktion från naturgas med 180 000 ton CO2-ekvivalenter. Slutligen visar arbetet att ångproduktionen kan öka genom att luta kollektorerna mot söder. Slutsatser och framtida arbete inkluderar: • Lutning av kollektorerna kan öka ångproduktionen med över 25 %. • Båda systemen är tekniskt genomförbara och hindren är främst politiska och ekonomiska. • Anläggningar för termisk solkraft för ånggenerering bör implementeras som tillägg till redan existerande anläggningar för förbättrad oljeutvinning och hållas operativt mellan mars till oktober. • Möjligheterna att minska utsläpp och erhålla utsläppsrätter är stora. • Idag är termisk solkraft för ånggenerering inte ekonomiskt gångbart i Alberta på grund av låga priser för naturgas. • Platsspecifika undersökningar av existerande anläggningar för förbättrad oljeutvinning för att se var termisk solkraft har potential att implementeras behöver utföras. • En undersökning för att se hur stora inkomster utsläppsrätter kan generera behöver genomföras.

The objectives of this project are to propose improvements to one of the civil society organisations, Lightup Borneo, helping it to attain an optimal power generation system capable of supplying reliable and continuous electricity, as well as to achieve sustainability of rural electrification projects. The project spans six months; methodology includes desk research, field research, case study and simulation using HOMER. The review of government programmes provided references for accomplishing the project objectives. Kampung Mantapok was chosen as the subject of case study. Current system installed at this village only consists of 10 kW micro-hydropower system. Total electricity demand of the village is 53.72 kWh/d, with two daily peak load occurring at 11 am and 5 pm. Eight system configurations were derived based on two-level full factorial design and evaluated with HOMER. A system configuration consisting of 10 kW micro-hydro generator, 3 kW inverter and two units of 280 Ah battery was selected. Its COE and NPC are the lowest – RM 0.181 (US$ 0.045) and RM 46,230 (US$ 11,558) respectively. It has 0 % of annual capacity shortage and unmet load. When system cost increases, when river discharge reduces. COE reduces when electricity load, capacity shortage and battery lifetime increase. Villagers’ level of satisfaction and confidence, assuming to be inversely proportional to capacity shortage and unmet load, are equally important as the system cost. Current system has 5 % of capacity shortage and lower resiliency, indicating incapability of handling load growth and variations of river discharge. Improvements for current system are justified given the above facts. The upfront cost for improvements is 19 % of the capital cost of current system. The improved system also outweighs diesel-fuelled system by saving 11 tons of carbon dioxide emission and having 73 % lower COE and NPC. In order to achieve sustainability of rural electrification projects, four recommendations were proposed, namely integration of development programmes, establishment of community organizations, enhancing knowledge sharing and communication. Project findings are useful for Lightup Borneo’s upcoming projects, life-cycle analysis of power generation system and study of community-based electricity generation, as well as energy policy reform in Malaysia. / Syftet med detta projekt är att föreslå förbättringar till en icke-statlig organisation i Malaysia, Lightup Borneo, för utformning av ett optimalt elproduktionssystem som kontinuerligt kan leverera el. Dessutom diskuteras hur hållbarhet kan uppnås i elektrifieringsprojekt på landsbyggden. Projektet har sträckt sig över sex månader, och inkluderar resultat från faktainsamling, fältarbete, samt en datorsstödd fallstudieanalys med hjälp av mjukvaran Homer. Statliga program för elektrifiering har undersökts, och verkar som referenser för genomförande av projektets mål. Kampung Mantapok valdes som föremål för fallstudien. Det system som för närvarande är installerat i denna by består endast av en 10 kW mikrovattenkraftverk med en enkel kontrollmodul. Byns totala elbehov är 53.72 kWh/d, med dagliga toppbelastningar kl 11 samt 17. Ett antal systemkonfigurationer, baserade på faktorförsök har utvärderas med HOMER. En systemkonfiguration bestående av en 10 kW mikrogenerator för vattenkraft, en 3 kW inverter samt två 280 Ah batterier valdes. I denna utformning erhölls det lägsta COE och NPC – RM 0.181 (US$ 0.045) respektive RM 46,230 (US$ 11,558). Denna konfiguration tillgodoser 100% av elbehovet på årsbasis. Systemkostnaden ökar då flödesuttaget från floden minskar. COE minskar när ellasten, kapacitetbrist och batteriets livstid ökar.Lika viktiga som systemkostnaden är bybornas tillfredsställelse och tillit till systemet för eltillförsel. Det nuvarande systemet har en 5%-ig kapacitetsbrist på årsbasis och visar sämre flexibilitet vad gäller att hantera varierande flöden och en framtida behovstillväxt. Därför är förbättringar i det nuvarande systemet motiverade. Investeringskostnaderna för förbättringar utgör 19% av investeringskostnaden för nuvarande system, men 11 ton koldioxid kan sparas genom minskat behov av diesel, och COE och NPC minskar med 73%. För att uppnå hållbarhet i elektrifieringsprojekt på landsbygden föreslås fyra rekommendationer: integrering av utvecklingsprogram, upprättande av samhällsorganisation per by, samt förbättrat utbyte av kunskap och kommunikation. Projektets resultat är användbara för Lightup Borneos kommande projekt, livscykelanalys av system för elproduktion och studie av samhällsbaserade elproduktion, och om energireform i Malaysia.

By using district cooling, heat is removed from the consumer and transported in a district cooling network to one or several central cooling plants. Norrenergi AB uses heat pumps at Solnaverket for production of district heating and cooling, with treated wastewater from Bromma wastewater treatment plant as main heat source. However, a small amount of heat is also taken from the district cooling network when the heat pumps are used for district cooling production. As a result, the district cooling consumers may be considered as suppliers of waste heat. In this study, an analysis of the system is made in order to obtain an estimate of the value of the heat supplied to the district cooling network, i.e. the use of district cooling, with respect to Norrenergi’s heat production. The results are used partly to be compared to the production costs for district cooling and partly as a reference alternative in an evaluation of an investment in a new heat pump. The results show that the value of the heat supplied through the district cooling network during the cooler part of the year is, on average, larger than the production cost for district cooling. However, during the warmer part of the year, the heat has no value at all. The colder it is outside, the more expensive is the heat production that can be replaced by the heat from district cooling. As a result of the fact that the heat from the district cooling is mixed with the heat available from the treated wastewater, all the heat delivered through the district cooling network cannot be used. Another disadvantage of the current production solution is that heat pumps cannot be used for production of district cooling in summer without relatively large additional costs in the production of heat. In order to meet future demand for district cooling, additional production capacity is required. An alternative to an investment of more chillers for peak load supply could be a heat pump for simultaneous additional base load supply of district heating and cooling. An investment in a new heat pump, with the district cooling network as sole source of heat, turns out to be a favorable solution as it would lead to savings in the production of both district heating and district cooling, with good profitability. The most appropriate location for the new heat pump seems to be at Sundbybergsverket. / Genom användning av fjärrkyla kyls värme bort från konsumenten och transporteras via ett fjärrkylnät tillen eller flera centrala kylanläggningar. Norrenergi AB använder värmepumpar på Solnaverket förproduktion av fjärrvärme och fjärrkyla, med renat avloppsvatten från Bromma reningsverk som huvudsakligvärmekälla. En liten mängd värme hämtas emellertid även från fjärrkylnätet när värmepumparna användstill fjärrkylproduktion. Detta medför att konsumenter av fjärrkyla skulle kunna betraktas somspillvärmeleverantörer. I denna studie görs en analys av systemet för att erhålla en uppskattning av vadvärmen som levereras in på fjärrkylnätet, det vill säga användningen av fjärrkyla, har för värde förNorrenergis fjärrvärmeproduktion. Resultaten används dels för att ställas mot produktionskostnaderna förfjärrkylproduktion och dels som ett referensalternativ i en utredning av en investering i en ny värmepump. Resultaten visar att värdet av värmen levererad via fjärrkylnätet under den kallare delen av året i genomsnittär större än produktionskostnaden för fjärrkyla. Värmen har dock inte något värde alls under den varmaredelen av året. Ju kallare det är ute desto dyrare är värmeproduktionen som kan ersättas av värmen frånfjärrkylan. Till följd av att värmen från fjärrkylnätet blandas med värmen som finns att tillgå från spillvattnetfrån Bromma reningsverk kan inte all värme levererad via fjärrkylnätet tillgodogöras till värmeproduktionen. En annan nackdel med den nuvarande produktionslösningen är att värmepumparna inte kan användas tillproduktion av fjärrkyla sommartid utan relativt stora merkostnader i värmeproduktionen. För att möta framtidens efterfrågan på fjärrkyla behöver produktionskapaciteten utökas. Ett alternativ tillen investering i mer spetskapacitet i form av kylmaskiner skulle kunna vara en värmepump för samtidigytterligare basproduktion av fjärrvärme och fjärrkyla. En investering i en ny värmepump, med fjärrkylnätetsom enda värmekälla, visar sig enligt denna studie vara en fördelaktig lösning eftersom det skulle medförabesparingar i både fjärrvärmeproduktionen och fjärrkylproduktionen, med god lönsamhet. Den till syneslämpligaste platsen för den nya värmepumpen skulle vara vid Sundbybergsverket.

High levels of nutrients in tropical coastal areas is a big problem and poses large threats to coral reefs. Therefore this study will focus on nutrient flows from a source perspective. The aim of this study is to identify and quantify the phosphorus and nitrogen emissions from human activities at the island Ko Sak, Thailand. We also investigated possibilities regarding reduction of these emissions. The study was conducted by first identifying the major nutrient emitting human activities during two separate days and then quantifying them one by one. Data was acquired through a combination of personal field observations and literature studies. The following four sources were identified as the most interesting in terms of nutrient emissions: toilet waste on the island, boat sewage, littering (fruit and coconut leftovers) and liquid restaurant waste. The result shows that the sources to the largest phosphorus emissions were littering and toilet waste, while the phosphorus from boat sewage and liquid restaurant waste was lower in comparison. The largest source of nitrogen emissions was toilet waste. In combination with boat sewage they accounted for about 80 % - 90 % of the total nitrogen emissions. The liquid restaurant waste was also in this case very small in comparison and littering completely negligible. The total phosphorus emissions were 514 g/day on April 13 and 438 g/day on May 8 and the total nitrogen emissions were 1750 g/day on April 13 and 1990 g/day on May 8. The two areas identified with largest potential in terms of reducing nutrient emissions were toilet waste and littering due to their relatively large emissions combined with relatively simple flows. Examples of solutions presented is a more controlled toilet waste management system and substituting certain food sold. / Höga halter av fosfor- och kväveutsläpp leder till övergödning och är ett stort problem i kustområden. I kustområden finns koraller som är väldigt känsliga organismer som lätt blir påverkade negativt av små förändringar i omgivningen. Detta gör att koraller även är känsliga mot fosfor- och kväveutsläpp. Koraller är vanligtvis väldigt vackra och lockar därför till sig stora mängder turister som vill se på dem. Thailand är ett land som är väldigt beroende av sin turism men med turismen så kommer också ökade miljöproblem, som övergödning. Den här studien syftar till att identifiera och kvantifiera fosfor- och kväveutsläpp från mänskliga aktiviteter vid ön Ko Sak i Thailand. Vi har också undersökt om det finns några möjligheter att minska utsläppen.Studien har gjorts genom att först identifiera fem olika mänskliga aktiviteter som skulle kunna släppa ut fosfor och kväve och sedan kvantifierat dem genom att ställa upp tio stycken ekvationer. Ekvationerna beräknades genom att samla in data från egna observationer på ön och genom litteraturstudier. Observationerna gjordes på två separata dagar. De mänskliga aktiviteter som identifierades var toalettavfall, avloppsvatten från båtar, nedskräpning, flytande avfall från restaurangen och utsläpp vid förbränning i båtmotorer, där förbränning i båtmotorer ansågs som försumbar. Nedskräpningen bestod till största del av rester från frukt och kokosnötter där utsläppen från kokosnötter stod för den överlägset största delen. I alla fall förutom nedskräpning kvantifierades både fosforutsläpp och kväveutsläpp. I nedskräpning antogs dock att alla kväveutsläpp omvandlades till gas och inte hamnar i vattnet vilket gjorde att den inte heller behövde kvantifieras. Källorna till de största fosforutsläppen var nedskräpning och toalettavfall, vilka stod för ungefär 90 % av utsläppen sammanlagt. Fosforinnehållet i avloppsvatten från båtar och flytande avfall från restaurangen var mycket lägre i jämförelse, endast ca 7 % respektive mindre än 1 % av de totala fosforutsläppen. Av kväveutsläppen så var toalettavfall den aktiviteten med störst utsläpp, på mellan 80 % till 90 %. Även i det här fallet så stod flytande avfall från restaurangen för endast runt 1 % av utsläppen. De totala utsläppen var 514 g fosfor/dag den 13 april och 438 g fosfor/dag den 8 maj. Kväveutsläppen blev 1750 g kväve/dag den 13 april och 1990 g kväve/dag den 8 maj. Utsläppen bedöms vara tillräckligt stora för att kunna ha en påverkan på korallerna. De områden som bedömdes ha den största möjligheten för minskade utsläpp var toalettavfall och nedskräpning. Detta på grund av att de hade stora utsläpp men samtidigt relativt simpla flöden. Två exempel på förändringar som föreslås är att införskaffa ett nytt toalettsystem eftersom att det nuvarande kan bedömas som uttjänat och att byta ut försäljningen av kokosnötter till något annat.

This study aimed to reach a new solution for the defrost problem for air source heat pumps. In order to achieve this goal, the study was divided in 3 different parts. A literature survey about what the industry and the academy are utilizing now; a benchmark study with products that fit in a specific range of characteristics and then select and try one of the feasible solutions in the laboratory. A literature survey was done to search for alternative solutions for the defrost for air source heat pumps. Multiple types of solutions were found and they can be divided on electric defrost, hot gas injection methods, advanced circuiting systems, pre-dry treatment of air, surface treatment of the heat exchanger, thermal energy storage and other type of solutions that cannot be placed in the previous tags. The benchmark study was done simultaneously with the literature survey and two products of 9000 Btu/h of heating capacity were dismounted and tested in the psychrometric chamber of Electrolux AB in Stockholm. The results were different and some conclusions were achieved, but the main difference between the units was the condensation temperature during defrost, which is related to a higher heat exchange between the refrigerant and the frost, also was noticed that the control of the compressor and electronic expansion valve, a high optimization of these can improve substantially the defrost of an air source heat pump. The solution selected to be tried in the lab was based on a thermal energy storage utilizing phase change materials (PCM). A PCM heat exchanger was designed, built and installed in the test rig. Two types of PCM were utilized, with melting points of 18ºC and 28ºC. They were compared with a reference without the PCM thermal energy storage. The results showed that 18ºC is not a viable election for a melting point of the PCM, and with this solution the defrost using the 28ºC PCM, the heat transfer can be improved in 57%, which means a shorter defrost period. Furthermore, the defrost cycle duration could be decreased up to a 67% and the energy consumption during the defrost was also decreased by a 70%. / Denna studie syftade till att nå en ny lösning för avfrostningen problem för luftvärmepumpar. För att uppnå detta mål, var studien uppdelad i 3 olika delar. En litteraturstudie om vad industrin och akademin utnyttjar nu; ett riktmärke studie med produkter som passar in i ett specifikt område av egenskaper och välj sedan och prova en av de möjliga lösningarna i laboratoriet. En litteraturundersökning gjordes för att söka efter alternativa lösningar för avfrostning för luftvärmepumpar. Flera typer av lösningar hittades och de kan delas på elavfrostning, varm gas injektion metoder avancerade lutande system, pre-torr behandling av luft, ytbehandling av värmeväxlaren, termisk energilagring och andra typer av lösningar som inte kan placeras i de tidigare etiketter. Riktmärket studie gjordes samtidigt med litteraturstudien och två produkter av 9000 Btu/h värmeeffekt var demonteras och testades i psychrometric kammare Electrolux AB i Stockholm. Resultaten var olika och vissa slutsatser uppnåddes, men den största skillnaden mellan enheterna var kondensationstemperaturen under avfrostning, som är relaterad till en högre värmeväxling mellan kylmediet och frost, också noterades att styrningen av kompressorn och elektroniska expansionsventil, kan en hög optimering av dessa förbättras avsevärt avfrostning av en luftvärmepumpen. Lösningen valts för att ställas inför rätta i labbet baserades på en termisk energilagring som använder fasomvandlingsmaterial (PCM). En PCM värmeväxlare designat, byggt och installerat i testriggen. Två typer av PCM utnyttjades, med smältpunkter av 18 ° C och 28 ° C. De jämfördes med en referens utan PCM termisk energilagring. Resultaten visade att 18ºC är inte en livskraftig val för en smältpunkt av PCM, och med denna lösning avfrostningen med hjälp av 28ºC PCM, kan värmeöverföringen förbättras 57%, vilket innebär en kortare avfrostningsperiod. Dessutom kan avfrostningscykeln tiden minskas upp till en 67% och energiförbrukningen under avfrostning också minskat med 70%.

Det här examensarbetet genomfördes i samarbete mellan KTH och Fortum Värme. Studien undersöker hur mycket elektricitet som Fortum Värme skulle kunna garantera leverans för på årsbasis (primakraft), utöver kraftvärmens bidrag, genom att utnyttja fjärrvärmeföretagets existerande värmepumpar och ackumulatortankar om en storskalig installation (hundratals MW) av solceller skulle ske i Stockholms Stad. Dessutom så inkluderar studien en analys av lönsamheten för de allmännyttiga bostadsföretagen, med låga avkastningskrav, att investera i takmonterade solceller. Beräkningar på lastförskjutning av 100% och 30% timupplöst solproduktionsdata från 100, 150 och 200 MWt solceller i kombination med Fortums existerande anläggningar och en extra ackumulatortank har genomförts i MATLAB. Produktionskostnaden av solel och lönsamheten att investera i solcellsanläggningar har också gjorts i MATLAB. Resultaten visar att tillsammans med kraftvärme, kan i ett teoretiskt scenario 100% av solelen frigöra 34(14) 39(19) och 44(24) MW primakraft (solcellernas bidrag inom parentes), och ett verkligt scenario 30% av solelen kan frigöra 25(5), 26(6) och 28(8) MW primakraft. Det är svårt att göra ett generellt utlåtande huruvida solcellsanläggningar är lönsamma för de allmännyttiga bostadsföretagen eller ej, då varje installation är unik. Med en kalkylränta på 5%, krävs investeringsstödet för att uppnå lönsamhet. En hög rörlig nätkostnad och en hög andel självkonsumtion har stark inverkan på lönsamheten. Primakraften från de antagna solcellssystemen skulle utifrån studiens resultat tillsammans med kraftvärme i ett realistiskt scenario kunna bidra med 1.6%(0.3%) till 1.8%(0.5%) av effekten som det regionala elnätsföretaget abonnerar till Stockholms Stad. De presumtiva intäkterna som primakraft skulle kunna uppgå till motsvarar 0.01-0.04 SEK/kWh solel. Oavsett om primakraft görs eller ej, så kan Fortum Värme fortfarande tjäna på en ökad användning av solceller i Stockholmsområdet om det drar ned elpriset. / This Master thesis project was carried out in collaboration with KTH and Fortum Heat. The study investigates how much electricity Fortum Heat could guarantee supply of on a yearly basis (primary power), beyond the contribution from CHP (Combined Heat and Power), by utilizing the heat pumps and storage water heaters of the existing district heating production plants if a large scale installation (hundreds of MW) of PV (Photovoltaic) systems would occur in the City of Stockholm. Furthermore, the study includes an analysis of the profitability for public housing, with low discount rates, to invest in roof mounted PV systems. Calculations on displacements of 100% and 30% of hour resolution electricity production from 100, 150 and 200 MWp PV in combination with the current plants of Fortum with an additional storage water heater have been carried out in MATLAB. The production cost of solar electricity and the profitability of investing in PV systems have also been realized in MATLAB. Results show that together with CHP, 100% of the electricity can extricate 34(14), 39(19) and 44(24) MW primary power (contribution from PV in brackets) in a theoretical scenario, and 30% of the electricity can extricate 25(5), 26(6) and 28(8) MW primary power in a more realistic scenario. It is difficult to make a generic statement on whether PV systems are profitable for public housing or not, as every installation is unique. With a 5% discount rate, the investment subsidy is necessary for profitability. A high variable grid tariff and a high rate of self-consumption have a strong positive impact on profitability. The primary power from the presumed PV systems could according to the results of the study together with CHP contribute with 1.6%(0.3%) to 1.8%(0.5%) of the power that the regional grid network company subscribes to the City of Stockholm. The presumptive income from primary power could amount to an equivalent of 0.01-0.04 SEK/kWh solar electricity. Nevertheless, regardless of making primary power, Fortum Heat can still gain from an increased use of PV around Stockholm if it decreases the price of electricity.

Entrepreneurship and startups are widely studied themes that have been the focus of plenty of literature in the last years. In this sense, different methodologies have been proposed in order to ensure a successful market entry for startups, being the lean startup concept considered as the most useful and promising. Almost all of the studies on market entry for startups have been developed focusing on the business-to-consumer market, especially on the information and communication technologies. An almost complete lack of studies covering product development and market entry was found in the conventional industrial business-to-business market. In order to solve such a problematic, this master thesis has found its motivation. The present thesis introduces a literature review on methodologies used for product development and market entry for startups, i.e. using the concepts of lean startup, market analysis, minimum viable product, prototyping and business modelling. Afterwards, a methodology is proposed to increase market entry success’ possibilities for startups venturing in the conventional industrial business-to-business market. Finally, the methodology is used in a case study involving a young German start-up. By using the methodology proposed, an optimal product configuration with its corresponding draft design and business model was obtained. The methodology achieved to solve critical sub-systems’ bottle necks through iterative design, while at the same time delivering a business model that will be considered by the startup for its initial market entry strategy. Finally, it can be concluded that the methodology proposed is a success, as by using it the process of product and business development had results that correctly fit into the reality of the business. An invitation is left open to finish the design process of the non-critical sub-systems, as well as to keep developing in the customer-feedback iterations for both the product and business development. / Entreprenörskap och startups är allmänt studerade teman som har varit i fokus i många publikationer under de senaste åren. Olika metoder har föreslagits för att säkerställa en framgångsrik marknad för nystartade företag. Lean startup anses vara det mest användbara och lovande konceptet. Nästan alla undersökningar visar att inträde på marknaden för startups har utvecklats med fokus på business-to-consumer marknaden, särskilt avseende informations- och kommunikationsteknik. Det är en nästan total avsaknad av undersökningar som omfattar produktutveckling och marknadsinträde i den konventionella industriella B2B marknaden. För att studera den problematiken har detta examensarbete skapats. Genom att använda den föreslagna metodiken erhölls en optimal produktkonfiguration med ett förslag till design- och affärsmodell. Den metod som uppnåtts löser viktiga delsystems flaskhalsar genom iterativ design, samtidigt som en affärsmodell skapas som kan betraktas som start för en ursprunglig marknadsstrategi. Slutligen kan det konstateras att metoden som föreslås är en framgång. Genom att använda den processen för produkt- och affärsutveckling erhölls resultat som korrekt passar in i den reella verksamheten. Frågan kvarstår dock rörande designprocessen av de icke-kritiska delsystemen, samt huruvida kundresponsiterationer för både produkt-och affärsutveckling fortsättningsvis skall utvecklas.

I takt med att allt mer intermittent elkraft används i det nordiska nätet ökar även behovet av reglerkraft. Detta för att hålla nätet stabilt och att last och produktion momentant är i balans. I Sverige används framförallt vattenkraft för att reglera nätstabiliteten. Detta sker genom att aggregat med frekvensreglering ökar effekten vid låg frekvens och sänker effekten vid hög frekvens.Projektet utreder huruvida ett dödband, en inställning som ignorerar små avvikelser, hjälper att reducera onödigt slitage på grund av frekvenstyrningen i en Kaplanturbin. De yttre löpskoveltapplagren har konstaterats vara extra utsatta och projektet har därför inriktat sig specifikt på att beräkna nötningen för dessa. Utifrån tidigare mätningar på en Kaplanturbin simulerades ett dödband i MATLAB. I programmet beräknades reducerad lagernötning, och antalet lastväxlingar över en tid på 40 år. Dessutom beräknades en genomsnittlig avvikelse i reglerkraft vid användning av dödband samt försämrad verkningsgrad om ett dödband på endast löphjulet används. Det kunde utifrån dem resultaten konstateras att ett dödband motsvarande 0.5 % av öppningsintervallet på löpskovlarna var mest fördelaktigt.Dödbandsinställningen applicerades sedan på ett av Skellefteå Krafts aggregat och drift med och utan dödband jämfördes. Mätningen påvisade att antal lastväxlingar reducerades kraftigt och stämde bra överens i praktiken med det uppskattade värdet från simuleringen. Glidsträckan för de undersökta lagren reducerades av dödbandet men lagren fästa i ledkransen minskade mer än de yttre löpskoveltapplagren. Glidsträckan beräknad från den praktiska mätningen med dödbandet nådde inte heller upp i samma reduktion som uppskattades från simuleringen.Slutligen konstaterades att frekvensstyrning påverkar nötningen i yttre löpskoveltapplagren substantiellt och att dödband är en lovande teknik för att reducera detta. Antalet lastväxlingar skulle minska markant och verkningsgradsförlusten om dödbandet endast verkar på löphjulet var mycket små. / Due to the growth of intermittent power in the Nordic grid the need for regulating power has increased. For a secure grid it is necessary to keep a stable balance between load and production. In Sweden hydropower is mainly used to regulate the grid stability. A power station equipped with frequency regulation increases the power output when the frequency is low and decreases the power when the frequency is high.This project researches if a regulation setting called dead band, which ignores small deviations, can reduce unnecessary wear in a Kaplan turbine equipped with frequency regulation. The outer turbine blade bearings have been ascertained to be the most exposed component in regards of wear and tear related to frequency regulation. This project has thus concentrated on these bearings. From earlier measurements on a Kaplan turbine a dead band was simulated in MATLAB. The amount of wear on the bearing was calculated as well as the number of blade regulations over a span of 40 years. Moreover a mean deviation of regulating power was calculated as well as reduced efficiency in relation to a dead band only applied to the runner. From these calculations a dead band representing 0.5 % of the opening interval for the runner was deemed most appropriate.The dead band setting was then installed in one of Skellefteå Krafts power station and the propulsion with and without dead band was compared. The test proved that the number of turbine blade regulations was substantially reduced and on par with the simulated values. The bearing gliding of the investigated bearings was reduced by the dead band setting but the gliding of the guide vane bearings was further reduced than that of the outer rotor blade trunnion bearings. Moreover, the gliding distance calculated from the practical testing did not reach the same level of reduction as the estimated results from the simulation.Finally it was concluded that wear correlated from frequency regulation is substantial but that the dead band setting shows a lot of promise in reducing this wear. The number of turbine blade regulations is distinctively decreased by the setting and the efficiency losses are very low if the dead band is applied only to the runner.