Detta examensarbete utfördes på uppdrag av Akademiska Hus AB i Umeå under våren 2017. I det här arbetet utfördes en energiinventering av elanvändningen i Universumhuset på Campus i Umeå. Akademiska Hus planerar en större ombyggnation av Universumhuset. Mindre renoveringar och ombyggnationer har genomförts under åren, men vissa system och konstruktioner är från byggåret 1970. Idag finns ett flertal olika hyresgäster och verksamheter inom byggnaden. I det här arbetet gjordes en inventering och fördelning av byggnadens årliga elanvändning. Fördelningen av elanvändningen beräknades dels efter objektskategorier men även för användningen av fastighets- och hyresgästel. Syftet med detta var att skapa ett underlag för energibesparande och energieffektiviserande åtgärder inför planerad ombyggnad. Utöver detta gjordes även analyser av byggnadens effektnivåer och utredningar för möjlighet till behovsstyrning av anläggningen. Utifrån inventering konstateras att byggnadens totala elanvändning är ca 1200 MWh/år, var av fastighetsel står för 53 % och hyresgästel för 46 %. Resultat för beräknad fördelning av byggnadens totala elanvändning visar att storköksutrustning står för den enskilt högsta elanvändningen på 23 % följd av belysning 19 %, värmepump 16 % och fläktar 13 %. Den årliga energianvändningen beror på utrustningens effekt och driftstid och fick i många fall antas. Elanvändnigen beror på flera olika anledningar och varierar under året. Stora delar av utrustningen är även behovsstyrd vilket ger stora variationer och ger en viss osäkerhet i den beräknade fördelningen. För en effektivare elanvändning föreslås generellt en utökad behovsstyrning för styrning av byggnadens system. Universumhuset har idag en stor del äldre utrustning vilket föreslås bytas ut mot modern utrustning med ny teknik. Även förändring av beteendet för användningen av utrustningen rekommenderas, vilket skulle kunna resultera i en betydlig energibesparing.

Panna 6 på Ålidhems värmeverk drivs av Umeå Energi AB och används som spetslast i deras fjärrvärmeproduktion. Det är en rosterpanna med en installerad effekt på 32 MW som eldas på fin stamvedsflis och har så gjorts under det senaste decenniet. Pannan har under en längre tid haft problem med några driftparametrar som inte fungerat optimalt, däribland höga halter av kolmonoxid (CO) i rökgaserna och höga halter oförbränt i askan. Då pannan inte körs kontinuerligt under året så har det varit svårt att identifiera när samt varför detta uppstår. I dagsläget beräknas pannans verkningsgrad med den direkta metoden på månadsbasis, men då pannan kan eldas upp och ned ett flertal gånger under en månad har en mer noggrann utredning av verkningsgraden gjorts med hjälp av den indirekta metoden. Syftet med arbetet har därför varit att beräkna pannverkningsgraden med den indirekta metoden vid olika driftfall samt utreda och undersöka de driftparametrar som kan optimeras. För att beräkna pannverkningsgraden initierades en provtagning under tre olika drifttillfällen. Bränsle- och askprover togs för vardera tillfälle, och samtidigt mättes yttemperaturen på pannkroppen och lufthastigheten intill pannan. Proverna analyserades och pannverkningsgraden beräknades för de olika tillfällena. Därefter studerades de driftparametrar som kunde förbättras, där viss grund kunde tas från beräkningarna av pannverkningsgraden. Resultatet visade att pannverkningsgraden är hög, ca 92-93 % för de olika driftfallen. Utredningarna kring driftparametrarna visade att det går att spara upp till ca 55 000 SEK per år genom att minska andelen oförbränt i askan med 85 %. Denna höga andel kommer mest troligt från någon form av genomfall från inmatningen eller rosten. Det visade också att det finns ett samband mellan CO-halten i rökgaserna och pannans effekt. Då pannan körs på maxlast så hinner bränslet mest troligt inte förbrännas färdigt, och höga halter CO bildas i rökgaserna. Sambandet mellan CO-halterna och sekundärluften undersöktes också, och resultatet visade att ingen negativ påverkan mellan dessa finns. Slutsatsen med arbetet är att pannan överlag fungerar väldigt bra, men att det finns några förbättringsåtgärder kring de höga halterna CO i rökgaserna och oförbränt i askan. Vidare föreslås ett fortsatt arbete kring att utreda sambandet mellan CO-halten och effekten, samt identifiera den kritiska effektgräns där pannans drift- och emissionsparametrar stabiliseras. / Boiler 6 is one of Umeå Energy's heating boilers that are placed at Ålidhem's heat plant and it is used for top heat production during the winter season. It is a grate fired biomass boiler with an installed effect of 32 MW and it is fed with fine wood chips. During the past few years, the boiler have had problems with some of the parameters that does not work the way they should. For example, the content of carbon monoxide (CO) in the flue gases are extreamly high at sometimes and it is a high amount of unburnt organic material in the the ash. Since the boiler is not continuously in use, it is difficult to identify the reason to this unwanted conditions. The efficiency of the boiler is calculated with the input-output method every month, but a more thorough determination is demanded from Umeå Energy. Therefore, the efficiency has been calculated with the heat loss method in this work together with an investigation of the non-optimal parameters. Samples from three different times when the conditions of the boiler was different was taken and sent of for analysis. Samples from the fuel and the ashes were taken and the surface temperature and wind flow close to the boiler was determined. After the sampling and calculation was done, the investigation of the parameters started and some help could be taken from the efficiency determination. The result showed that the efficiency is high, between 92-93 % depending on the conditions. The investigation showed that it is possible to save up to 55 000 SEK per year by reduce the amount of unburnt material in the ash with 85 %. It also showed a relation between the high amount of CO in the flus gases and the heat output of the boiler. When the boiler is on maximal operation, the fuel is most likely not fully combusted. That is therefore the reason for the high amount of CO when the boiler is at its maximal operation. The result also showed that the secondary air supply does not have any relation to the CO amount, which it was assumed to have in the first place. The conclusion of the work is that the boiler works well overall, but there are some improvments of the parameters that could be done and further investigated. It is recommended to further look at the relation between the CO and heat output to determine its occurrence and aslso determine the new maximum heat output for the boiler to work in a more stable and environmental way.

Vid projektering av väg- och järnväg är det viktigt att i ett tidigt skede som möjligt få en uppfattning om hur kostnaden kommer vara samt vilken klimatpåverkan arbetet kommer medföra. Det finns olika beräkningsprogram som utför både en kostnad och klimatkalkyl vid byggnation av väg- och järnväg. Exempel på beräkningsprogram är Geokalkyl och Klimatkalkyl. Tidigare har en fallstudie utförts mellan Klimatkalkyl och Geokalkyl där det visade på att vid användningen av grundförstärkningsmetoden kalkcement-pelare beräknar Geokalkyl klimatpåverkan 30 gånger så högt som klimatkalkyl. Syftet med det här projektet är att undersöka och vidareutveckla beräkningssättet för kalkcement-pelare hos programmet Geokalkyl. Grundförstärkningsmetoden kalkcement-pelare används bland annat för att stabilisera väg- och järnvägsbankar. Nedsättningen för pelarna är med hjälp av en maskin, blandningsbärare samt en tank förvarar blandningen. Vid nedsättning borrar maskinen ned till önskat djup. Då borren nått önskat djup roterar den upp samtidigt som blandning mängden släpps ut. Blandningen bildar tillsammans med jorden de fasta pelarna som stabiliserar marken. Geokalkyl gör beräkningarna i ett Excelverktyg där hänvisningar sker mellan olika blad i Excel. Ekvationen som gör beräkningen finns under fliken Indata. Alla arbetsmoment för kalkcement-pelare beräknas i samma ekvation där hänvisningar sker till separata informationsbilagor. Maskinförbrukningarna hänvisas till en dold Excelflik, Hagert. De justerbara parametrarna finns under fliken In parametrar. De parametrar som är justerbara är transportlängd och vilken klimatpåverkan pelarna har per längdmeter. Klimatpåverkan mäts i använda kWh och mängden koldioxidekvivalenter. För att uppnå syftet valdes följande utförande. Först inläsning på området, därefter tolkning av tidigare beräkningssätt och till sist uppbyggnad av nya beräkningssättet. Avgränsningarna för projektet är att endast se över specifika arbetsmoment som tillkommer vid användning av grundförstärkningsmetoden kalkcement-pelare hos Geokalkyl. Tidigare beräkningssättet hade bristfälliga hänvisningar till informationsbilagorna, samt felaktiga och bortglömda arbetsmoment. De beräkningarna som var felaktiga var dels att beräkningen tog hänsyn till en dimension men enligt informationsbilagorna skall den variera. Det var även en felaktig volym i pelarna, detta sågs genom att framställningsvärden per längdmeter pelare var med felaktig beräkning på dimension. Exempel på arbeten som tidigare beräkning ej tog hänsyn till var arbetet kring nedsättning, det vill säga förbrukning för maskinen och bäraren samt dess maskintransporter. För att bygga upp det nya beräkningssättet identifierades samtliga arbetsmoment kring kalkcement-metoden. Där respektive arbetsmoment fick en separat ekvation. Samtidigt så lyftes beräkningarna från Hagert till samma Excelblad som resterande beräkning. Alla antaganden från informationsbilagorna lyftes även in till Excelbladet. Genom att alla antaganden och beräkningar nu sker på samma Excelblad gör det beräkningen väldigt följsam. Förutom att beräkningen är följsam så är den lätt att justera genom att alla antaganden syns och att samtliga arbetsmoment har en separat ekvation. De arbeten som är utöver detta arbete måste ses över för att beräkningssättet skall kunna ersätta det befintliga i Geokalkyl.

This dissertation examines the role of subsidised housing in reducing carbon dioxide (CO₂) emissions in South Africa. Climate change is an occurring event and is largely caused by human activities, such as the production of energy from fossil fuels (NRC, 2010). Buildings are seen as one of the highest consuming sectors of energy and therefore present many potential climate change mitigation opportunities. The South African subsidised housing sector is expanding significantly and estimations made in the current study show that 2.8 million subsidised housing units can potentially reduce up to 3% of the total current CO₂ emissions from the residential sector. This demand for subsidised housing units can also potentially reduce up to 0.06% of South Africa's total annual CO₂ emissions.

A zero energy house for the hot and humid climate of UAE is designed. It is focused on improve the building envelope through insulation materials, low density concrete, reflective coatings and low SHGC windows. The design is done by computer simulations using TRNSYS and POLYSUN software. Passive technologies are able to reduce the cooling load to 80%, which represents a 55% reduction of the total electricity consumption in the original building. Adding active technologies such as high efficient air conditioning chiller and solar water heater, total electricity consumption of the house is reduced to 70%. The remaining cooling load is covered by 6.5 kW PV system which is placed on the available roof area.

Syftet med denna studie var att undersöka förutsättningar och möjligheter att producera biogas på Utö. Förhoppningen var att på detta vis kunna utnyttja främst slammet ifrån det lokala reningsverket som en resurs. Examensarbetet utfördes som en del av EU-projektet Green Islands där Skärgårdsstiftelsen i Stockholms Län är Lead Partner. Utöver reningsverkets slam undersöktes andra möjliga substrat, där matavfall ifrån Utö Värdshus och slakteriavfall ifrån ett mindre slakteri valdes ut som bäst lämpade. En uppskattning av substratsmängderna gav att en lämplig storlek på biogasreaktorn skulle vara ca 50 m3. Lokala användningsområden för producerad gas och rötrest utreddes och ett antal olika typer av små biogasverk har undersökts. De reaktorer som granskats djupast är forskningsreaktorn Renowaste på Henriksdalsberget, MR120 som tas fram av Energiutvecklarna och en ordinär reaktor uppbyggd av betongelement. Biogasprocessens mikrobiologi har också studerats och potentiella svårigheter analyseras. Praktiska, ekonomiska och miljömässiga aspekter undersöktes. Vid kraftvärmeproduktion skulle producerad elektricitet och värme kunna utnyttjas i sin helhet internt i reningsverket, men ingen avsättning för den näringsrika rötresten hittades eftersom det närbelägna jordbruket drivs ekologiskt vilket gör att humanslam inte får spridas på odlingsmarken. Rapporten visar på att uppförandet av ett biogasverk i Gruvbyn på Utö inte kan motiveras ekonomiskt. Ett flertal praktiska problem uppmärksammas också, där främst småskaligheten och substratens ojämna flöden förväntas bidra. De medtagna substratens sammanlagt låga kol/kvävekvot på ca 8 skulle också kunna innebära svårigheter att få en stabil process. Miljö- och klimatvinsterna bedöms relativt små, främst på grund av att en uppgradering av biogasen till fordonsgas, för att ersätta fossila drivmedel, inte kan ses som en realistisk möjlighet. Ett antal förbättringsmöjligheter som anses mer realistiskt genomförbara föreslås, som lokalt omhändertagande av slam i form av en vassbädd, effektivisering av reningsverkets uppvärmningssystem och lokal kompostering av Värdshusets matavfall. / The purpose of this study was to investigate the conditions and opportunities to produce biogas at Utö, an island in the Stockholm archipelago. The intention was that the sludge from the local sewage treatment plant could be used as a resource. The Master Thesis was conducted as part of the EU-funded project Green Islands, where the Archipelago Foundation in Stockholm County is Lead Partner. In addition to the sludge, other possible substrates were investigated. Food waste from Utö Inn and slaughterhouse waste from a small slaughterhouse were determined best suited. An estimate of the amounts of substrate gave that a suitable size of a biogas reactor would be about 50 m3. Local uses of produced gas and the digestate were investigated. Several small scale biogas digesters were investigated. The closest examined digesters are the research reactor Renowaste at Henriksdalsberget, MR120 which is developed by Energiutvecklarna and an ordinary, small scale digester constructed by concrete segments. The microbiology of the biogas process has also been studied and potential difficulties were analyzed. Practical, economic and environmental aspects were examined. If CHP were to be applied, electricity and heat could be utilized at the waste water treatment plant. No suitable usage of the nutrient-rich digestate was found. The nearby organic farm could not use the digestate since human sludge cannot be spread on organic farming land. The report states that the construction of a biogas plant in Gruvbyn on Utö cannot be economically justified. Several practical problems were also noted, where mainly the small scale and the uneven flows of substrates are expected to contribute. The low carbon/nitrogen ratio of the substrates, about 8, could also pose difficulties in obtaining a stable process.Environmental and climatic benefits deemed relatively small, mainly due to that upgrading of biogas to vehicle fuel, thus replacing fossil fuels, cannot be seen as a realistic possibility. A number of possible improvements that are considered more realistically feasible are suggested, like local treatment of sludge in a bed of reed, making the heating system of the waste water plant more efficient and local composting of the inn’s food waste.

The work of the gas transmission pipeline system is regulated by the thousands of valveses and other elements of the shut-off valves, located in different places. Information about the current status of each valve, and confidence in its technical serviceability is an important element in the control of pipeline system. There are a number of problems that adversely affect the  valving operation. Principal among them - is the lack of siystematical approach in valving diagnostics. To solve this problem, developed a new approach to the valving diagnostics – multi-level diagnostics. Depending on the level of diagnosis, we get a different amount of information about the object.   The focus is on the 3rd level of diagnosis, which allows to determine the leackages of valves, and identify type of defects quantitatively. This level of diagnosis is regarded as an example of Method «Micropuls». The method «Micropuls» based on the theory of mechanical vibrations and forced with high accuracy to set the time, frequency and spectral characteristics of noise in the details of the valve, and their spatial location and intensity of that in the presence of a system of analysis allows to determine the state of the object, its faults and defects. Micropulse technology is based on the impact on the measured object micropower impulses, records the response and subsequent filtering, decoding and analyzing the data.                    Specially designed calibrated pulses can effectively influence the measured objects (valve) over a wide range of structural dimensions and mounting schemes, regardless of physical location of the valve.

Due to its impact on human health and the nature surrounding us, diesel engine emissions have been significantly reduced over the last two decades. This reduction has been enforced by the legislating organs around the world that gradually have made the manufacturers transform their engines to today’s complex high-tech products. One of the most challenging areas to meet the legislations is transient operation where the inertia in gas-exchange system makes transition from one load to another problematic.   Modern engines have great potential to minimize the problems associated with transient operation. However, their complexity also imposes a great challenge regarding optimization and systematical testing of transient control strategies in an engine test bed could be both expensive and time consuming.   The objective of this project is to facilitate optimization of transient control strategies. This should be done by identifying appropriate measurement methods for evaluation of transients and by providing models that can be used to optimize strategies off-line.   Measurement methods for evaluation of transients have been tested in several experiments, mainly focusing on emission but also regarding e.g. EGR flow. Applicable instruments for transient emission measurements have been identified and used. However, no method to measure soot emissions cycle resolved has yet been found. Other measurements such as EGR flow and temperatures are believed to have significantly decreased accuracy during transients.   A model for prediction of NOx emissions have been used and complemented with a new approach for soot emission predictions that has been developed in this project. The emission models have been shown to be applicable over a wide range of operating conditions with exception for highly premixed combustion. It has also been shown that models developed for steady state conditions can be used for transients operation.

För att Sverige ska kunna uppfylla miljömålet ”God bebyggd miljö” måste bostads- och servicesektorn minska sin totala slutliga energianvändning. Energieffektivisering och miljöcertifierade byggnader bidrar till en hållbar utveckling i samhället som är i behov av fler bostäder. Att certifiera byggnader med Miljöbyggnad ger en kvalitetssäkring av projekt och möjlighet till gröna bolån. Fastigheten Kv. Pysslingen i Umeå byggdes år 2018 och vid projekteringen uppfylldes kravfrån BBR-24 och Miljöbyggnad version 2.2 nivå silver. När fastigheten togs i drift upptäcktesdet att den specifika energianvändningen var för hög för att verifieringen av Miljöbyggnad skulle kunna godkännas. Syftet med examensarbetet var att utföra en energikartläggning för att få en uppfattning om vilka energiflöden som var avvikande och ge förslag på åtgärder som skulle kunna minska energianvändningen. Andel använd energi från fjärrvärme och el kartlades med statistik från år 2019 och år 2020, där fjärrvärmeanvändningen hade störst avvikelse. Förslag på åtgärder togs fram för att minska inomhustemperaturen i fastigheten (som var ca 2 ˚C högre än dimensionerat under uppvärmningsperiod), VVC-förluster och användningen av fastighetsel. / A big part of Sweden’s total final energy consumption is accounted by the built environment. In order for Sweden to reach one of the environmental objectives, ”A good built environment”, the energy use needs to decrease, although the society is in need of more housing. Environmentally certified buildings and energy efficient measures contribute to a sustainable development and reduced energy consumption. The certification system Miljöbyggnad is developed by Sweden Green Building Council and provides quality assurance of projects. Certifying buildings also provides the opportunity for green mortgages. The property Kv. Pysslingen located in Umeå was built in 2018 and during the building design phase, the requirements from BBR-24 and Environmental building were met. Later when the property was put into operation, the requirements were exceeded. The purpose of the thesis work was to perform a energy mapping, detect deviating energyflows in the property and suggest measures to reduce energy consumption. Statistics from 2019 and 2020 were used to determine the proportion of energy usage from electricity and district heating. A draft for measures was suggested to reduce the indoor temperature, HVAC losses and the use of electricity.

Climate change is an important topic of today's discussion where scientists have determined that a large proportion of the increasing global temperatures is a product of the increasing greenhouse gases in the atmosphere. Globally it is expected that the share of renewable power generation is set to increase with 50 % between 2019 and 2024. Together with cost reductions and advancements in renewable energy technologies this opens up an opportunity for companies and market actors to reevaluate their power generation systems. By utilising a polygeneration system an energy system is able to combine multiple energy sources to produce several energy services in an efficient, cost effective and sustainable way. This thesis analyses the possibilities of implementing alternative power generation systems for a unit in the Swedish Armed Forces. In close conjunction with the Swedish Armed Forces works The Swedish Defence Material Administration with the primary assignment to procure, develop and deliver equipment and services to the Swedish defence. In this thesis, a Ground Based Air Defence Operations Center is used as a case study which utilises diesel gensets for power generation. The energy system of the unit is analysed as well as the power, heat and cooling demands. Different scenarios based on current and future developments in energy technology are modelled in the microgrid software Homer Pro. The system model 1 for the scenarios BAU, AF1 and AF2 requires no modification of the gensets in the current power generation system. Instead alternative fuel types are modelled where a biodiesel B20 blend is used for AF1 and 1 hydrogenated vegetable oil is used in the AF2 scenario. In the scenarios using the system model 2, FS1 is utilising the current genset upgraded with a heat recovery system running on hydrogenated vegetable oil. The FS2 scenario proposes a microturbine with a capacity of 30 kW as an alternative to the current genset. In the FIFS scenario a PEM fuel cell is modelled, also having a capacity of 30 kW. All of the system model 2 configurations included a battery system, a membrane distiller for water purification and a thermal storage tank as additional units. The main results from the thesis show that all scenarios except for FS2 reduce the annual emissions from the unit. However, this brings a higher net present value for the systems as well as a higher yearly operation cost. The results indicate that the FS1 scenario is able to decrease the CO2 emissions with almost 50 % with adjustments to the current gensets as well as providing the unit with excess heat for water purification and storage in the thermal tank. / Klimatförändringen är ett viktigt ämne idag där forskare har fastställt att en stor andel av ökningen av medeltemperaturen beror på ökade växthusgaser i atmosfären. Globalt förväntas kraftgenerering från förnybara källor att öka med 50 % mellan åren 2019 till 2024. Detta i samband med kostnadsminskningar och framsteg inom förnybara energiteknologier leder till en möjlighet för företag och aktörer att omvärdera sina energisystem. Genom att använda ett polygenereringssystem kan ett energisystem kombinera flera energikällor för att producera fler energitjänster på ett hållbart och kostnadseffektivt sätt. Detta examensarbete undersöker möjligheten att implementera alternativa kraftgenereringssystem för en enhet i Försvarsmakten. I ett nära samarbete med Försvarsmakten arbetar Försvarets Materielverk med det primära uppdraget att upphandla, utveckla och leverera materiel och tjänster till det svenska försvaret. I detta arbete har en luftvärnscentral som nyttjar dieselgeneratorer för kraftproduktion använts som en fallstudie. Enhetens energisystem har analyserats och därtill även el-, värme- och kylbehovet för denna enhet. Olika scenarier baserat på nuvarande och framtida utveckling inom energiteknik har modellerats i microgridprogrammet Homer Pro. För system modellerna 1 i scenarierna BAU, AF1 och AF2 görs inga modifieringar av befintliga system utöver bränsletyp. Scenario AF1 använder en biodieselblandning B20 och i AF2 drivs systemet med vätgasbehandlad växtolja. För modellerna som använder sig utav system modellerna 2 är FS1 ett scenario baserat på en uppgradering av nuvarande kraftenhet genom en värmeåtervinningsenhet. FS2 föreslår en alternativ kraftenhet i form av en mikroturbin med en kapacitet på 30 kW. En PEM-bränslecell är modellerad i scenario FIFS som även den har en kapacitet på 30 kW. Tillhörande komponenter till system modellerna 2 är ett batterisystem, en vattenreningsenhet och en varmvattentank. Resultaten visar att alla scenarier förutom FS2 minskar de årliga utsläppen från enheten. Detta på en bekostnad av en högre nuvärdeskostnad och en högre årlig kostnad för driften av systemen. Från simuleringen visar resultaten även att FS1 kan bidra till att minska utsläppen med nästan 50 % genom justeringar av nuvarande kraftenhet samtidigt som systemet levererar överskottsvärme för vattenrening och lagring i varmvattentanken.