This master thesis investigates and analyzes the energy use for traction and auxiliary equipment in passenger rail vehicles. It covers both the train service with passengers and when the trains are going through other stages in the everyday operation. The operational cycle and associated operational situations are introduced as a way of describing the varying use of a train over time. The descriptions focus on the most common activities and situations, such as stabling and parking, regular cleaning, inspections and maintenance. Also how these situations affect energy use by their need for different auxiliary systems to be active. An energy model is developed based on the operational cycle as a primary input, together with relevant vehicle parameters and climate conditions. The latter proving to be a major influence on the energy used by the auxiliary equipment. The model is applied in two case studies, on SJ's X55 and Västtrafik's X61 trains. Both are modern electric multiple units equipped with energy meters. Model input is gathered from available technical documentation, previous studies and by measurements and parameter estimations. Operational cycle input is collected through different planning systems and rolling stock rosters. Climate input is finally compiled from open meteorological data banks. The results of the case studies show that the method and models are useful for studying the energy used by the trains in their operational cycles. With the possibility to distinguish the energy used by the auxiliary equipment, both during and outside the time the trains are in service with passengers. With this it's also possible to further investigate and study potential energy saving measures for the auxiliary equipment. Simulations of new ventilation control functions and improved use of existing operating modes on the trains show that considerable energy savings could be achieved with potentially very small investments or changes to the trains. The results generally show the importance of a continued investigation of the auxiliary equipment's energy use, as well as how the different operational situations other than the train service affect the total energy use. / Detta examensarbete utreder och analyserar energianvändningen för passagerarjärnvägsfordons traktion- och hjälpkraftssystem, både under tågdriften med passagerare och andra delmoment som tågen genomgår under den normala dagliga driften. För detta introduceras driftcykeln och tillhörande driftsituationer som ett sätt att beskriva användningen av ett tåg över tiden. Syftet är att beskriva de vanligast förekommande aktiviteterna och situationerna, såsom uppställning och parkering, regelbundna inspektioner, klargörningar och underhåll. Även hur dessa situationer påverkar energianvändningen genom ett varierande behov av hjälpkraft och aktiva funktioner i tågen. En energimodell baserad på driftcykeln som huvudsaklig indata, tillsammans med tågets egenskaper samt det omgivande klimatet, tas fram. Klimatet visar sig vara en avgörande faktor i hjälpkraftens energianvändning. Modellen utvärderas i typstudier på SJs X55 och Västtrafiks X61. Båda är elektriska motorvagnståg utrustade med energimätare. Indata till modellen samlas in genom tillgänglig teknisk dokumentation, tidigare studier och genom mätningar samt parameterestimering. Driftcyklerna för tågtyperna sammanställs med hjälp av olika planeringssystem och omloppsplaner. Väder- och klimatdata samlas slutligen in från öppna databaser för metrologiska data. Resultaten från typstudierna visar att metoden och modellerna är användbara verktyg för att kunna beskriva tågens energianvändning i deras driftcykler. Med möjligheten att särskilja hjälpkraftssystemens energianvändning vid tågdriften med passagerare men även i de övriga situationerna. Med detta blir det också möjligt att undersöka potentiella energibesparingsåtgärder för hjälpkraftssystemen. Simulering av förbättrade styrfunktioner för ventilationen och förbättrat utnyttjade av redan inbygga energibesparande driftlägen på tågen visar att betydande energibesparingar kan fås med relativt små medel och få förändringar på fordonen. De sammantagna resultaten av arbetet visar på vikten av att fortsätta undersöka och utreda hjälpkraftens energianvändning samt hur driftsituationerna utanför tågdriften med passagerare påverkar den totala energianvändningen.

This thesis explores the role of open online educational resources as a tool for building longterm capacity for Sustainable Development planning. The focus is on energy and climate mitigation related to SDG 7 and 13. In particular the thesis explores medium to long term energy systems analysis and modelling - a critical activity for energy infrastructure development. An open teaching kit and online course for the Open Source energy Modelling System (OSeMOSYS) is presented. The OSeMOSYS teaching kit is derived from training and teaching experience on the use of the tool by the OpTIMUS community of practice and its partners. Several international organisations and consortium have long experience in carrying out capacity building initiatives and programmes in energy systems analysis and modelling across the globe. Yet, knowledge transfer, dissemination and application of newly learned tools are not as effective as they might be. Enabling conditions for sustained, effective and contentflexible long-term capacity building and teaching in energy systems analysis is necessary. Yet few accessible resources exist. Availability and access to open educational materials can contribute to the development of solid and long-term capacity, particularly in developing country contexts, which often rely on international support for such activities. The OSeMOSYS open educational resources, including the online course presented in this thesis, provide a ready-made example of an energy systems analysis course that can be directly deployed at higher education levels and in-house capacity building initiatives. Its open nature promotes and facilitates the development of a network of practitioners who can contribute back to the community. Users have the option of contributing to, using and reconfiguring materials and course examples of varying levels and specifics. These can then be shared and taken up by the community of practice. / Detta examensarbete utforskar rollen av öppet tillgängliga onlinebaserade material för inlärning och utlärning som ett verktyg för långvarande kunskap för hållbar utveckling och energiplanering. Fokuserande på energi och minskad klimatpåverkan i relation till hållbarhetsmålen 7 och 13. Mer specifikt utforskar examensarbetet medium till långvarig energisystemsanalys och energimodellering – en nyckelaktivitet för energiinfrastrukturutveckling. Ett öppet utlärnings-kit och onlinekurs för det öppna energimodelleringssystemet OSeMOSYS presenteras. OSeMOSYS utlärnings-kit är framtaget med hjälp av tidigare erfarenheter i utlärning av verktyget utfört av OpTIMUS Community of practice och partners. Flera internationella organisationer och konsortium har lång erfarenhet av att utföra kapacitetsuppbyggnads initiativ och program i energisystemsanalys och energimodellering världen över. Trots detta är kunskapsöverföring, spridning och applicering av nyligen inlärda verktyg inte lika effektiva som de kunnat vara. Att möjliggöra varaktig, effektiv och kontentflexibel långvarig kapacitetsuppbyggnad och utlärning av energisystemsanalys är nödvändigt. Tillgång och tillgänglighet till öppna pedagogiska material kan bidra till utvecklingen av hållbar långvarig kunskap, speciellt i ett utvecklingsland-perspektiv, vilka ofta är beroende av stöd från internationella organisationer för liknande aktiviteter. OSeMOSYS öppna pedagogiska resurser, inkluderande en onlinekurs presenterad i detta examensarbete, bidrar med ett färdigt exempel av en kurs i energisystemsanalys som är direkt applicerbar i högre utbildningsnivåer och landspecifika kapacitetsuppbyggnadsinitiativ. Dess öppna natur främjar och underlättar utvecklingen av ett nätverk av utövare vilka kan bidra tillbaka till samhället. Användare har möjlighet att bidra till, använda och ändra material och kursexempel i varierande svårighetsnivå och specifikt ämne. Dessa kan sedan spridas och tas upp av nätverket av användare för ytterligare samhällsnytta.

Complying with the Paris agreements requires substantial efforts in the building sector, and especially within the existing building stock which is responsible for a considerable amount of emissions and energy consumption. This master thesis focuses on the residential district of Minneberg, located in the west of Stockholm in Bromma. The urban building energy modelling (UBEM) approach is used to model the situation of the current district. This method uses real-life data provided by the district, as well as information found in energy performance certificates and in public databases. Based on that, a virtual archetype building representing the whole district is modelled and calibrated. Suitable energy-efficient solutions that can contribute to reducing the energy consumption are identified and applied in two different scenarios. The first scenario consists in retrofitting the current building stock, while the second represents the case where the building has to be designed from scratch today to comply with Boverket’s requirements on nearly zero-energy buildings ("New Minneberg" scenario). The aggregation of the results shows that the current district is already quite energy-efficient, with the installation of solar panels seeming to be the only economically viable retrofitting option. As for the "New Minneberg" scenario, it is possible to comply with the requirements and achieve a C-class building by reducing the primary energy consumption, but that comes at the expense of a higher actual energy consumption. / Att följa Parisavtalen kräver stora ansträngningar inom byggsektorn, och särskilt inom det befintliga byggnadsbeståndet som står för en betydande mängd växthusgasutsläpp och energianvändning. Examensarbetet fokuserar på det svenska bostadsområdet av Minneberg, som ligger i västra Stockholm i Bromma. UBEM-metoden (urban building energy modelling) används för att modellera situationen i det nuvarande distriktet. Metoden använder verkliga data från fastighetsområdet, liksom information som finns i energideklarationer och offentliga databaser. Därefter modelleras och kalibreras en virtuell arketypsbyggnad som representerar hela distriktet. Lämpliga energieffektiva lösningar som kan bidra till att minska energiförbrukningen identifieras och tillämpas i två olika scenarier. Det första scenariot består i renovering av det nuvarande byggnadsbeståndet, medan det andra representerar fallet om byggnaden hade designats från grunden idag, för att uppfylla Boverkets krav på nollenergihus ("New Minneberg" scenario). Resultaten visar att det nuvarande distriktet redan är ganska energieffektivt, där installation av solpaneler verkar vara den enda ekonomiskt lönsamma åtgärden. Gällande "New Minneberg" scenariot är det möjligt att uppfylla kraven och uppnå en C-klass byggnad genom att minska primärenergitalet, men det resulterar i en högre verklig energiförbrukning.

Humic acids and humates are principal components of humic substances major organic constituents of soil, peat, coal and water around the world. I was involved in research into molecular dynamics simulations of interactions of quartz surfaces with aqueous solutions of ions and small organic molecules representing basic building blocks of larger biomolecules and functional groups of organic matter. We studied interactions of molecules with surfaces for a set of surface charge densities corresponding to the experimentally or environmentally relevant ranges of pH values employing molecular mechanics, molecular dynamics and ab initio techniques. Simulated quartz surfaces covered the range of surface charge densities 0.00, -0.03, -0.06 and -0.12 C-m-2, approximately corresponding to pH values 4.5, 7.5, 9.5 and 11. As model molecules, benzoic acid, phenol, o-salicylic acid and their conjugated bases were chosen. My task was to prepare topologies and parametric models of selected organic matter basic building blocks organic molecules. I focused on studying interactions of these molecules in an aqueous environment with mineral surface quartz. The aim was to process simulation results and analyse conformations of the adsorption complexes and their thermodynamic properties such as interaction energies, free energies and adsorption geometries.

The increasing share of renewable energies in the power sector influences the economic viability of investments in new conventional power plants. Many studies have investigated these issues by considering power plant operation or the long-term development of the power plant fleet. However, power plant decommissioning, investment and operation are intrinsically linked. This doctoral thesis therefore presents a modelling framework for an integrated consideration of power plant decommissioning, investment and operation. In a case study focusing on Germany, the effects of the integration of renewable energies on power plant decommissioning, investment and operation are evaluated in the context of different assumptions regarding the remaining lifetime of nuclear power plants. With regard to the use of nuclear power, a phase-out scenario and a scenario with lifetime extension of nuclear power plants (by on average 12 years) are considered. The results show that static decommissioning (i.e. considering fixed technical lifetimes) underestimates the capacity available in the power sector in the scenario without lifetime extension since retrofit measures (versus decommissioning) are not taken into account. In contrast, capacity available in the case of nuclear lifetime extension is overestimated since mothballing (versus regular operation) is not considered. If the impact on decommissioning decisions of profit margins accrued during power plant operation are considered (“dynamic decommissioning”), the electricity price reduction effect due to a lifetime extension is reduced by more than half in comparison to static decommissioning. Scarcity situations do not differ significantly between the scenarios with and without lifetime extension with dynamic decommissioning; in contrast, there is a significantly higher need for imports without lifetime extension with static decommissioning. The case study demonstrates that further system flexibility is needed for the integration of renewable energies. It can be further concluded that the share of flexible power plants is higher with the phase-out of nuclear power plants. With regard to the decommissioning dynamics, the phase-out can be considered as beneficial for the economic viability of fossil power plants. Furthermore, the phase-out does not, overall, lead to environmental disadvantages in the medium term, but may be beneficial in the long run since lock-in effects are avoided. Further research is required with regard to the consideration of future flexibility options and a new market design. / Der steigende Anteil erneuerbarer Energien beeinflusst die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in neue konventionelle Kraftwerke. Zahlreiche Studien haben diese Aspekte in Bezug auf den Kraftwerksbetrieb oder die langfristige Entwicklung des Kraftwerksparks untersucht. Stilllegungen, Investitionen und Betrieb im Kraftwerkspark bedingen jedoch einander. Aus diesem Grund wird in dieser Doktorarbeit ein Modellierungsansatz für eine integrierte Betrachtung von Kraftwerksstilllegung, -investition und -betrieb vorgestellt. In einer Fallstudie für Deutschland werden die Auswirkungen einer Integration erneuerbarer Energien auf Kraftwerksstilllegung, -investition und -betrieb im Zusammenhang mit unterschiedlichen Annahmen über die Restlaufzeit von Kernkraftwerken untersucht. Bezogen auf die Nutzung der Kernenergie wird hierbei ein Ausstiegsszenario sowie ein Laufzeitverlängerungsszenario (Verlän-gerung der Laufzeit um durchschnittlich 12 Jahre) betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die statische Stilllegung (d.h. die Betrachtung fester technischer Lebensdauern) im Fall eines Verzichts auf die Laufzeitverlängerung die im Kraftwerkspark verfügbare Leistung unterschätzt, da Retrofit-Maßnahmen (im Vergleich zur Stilllegung) nicht berücksichtigt werden. Die verfügbare Leistung im Falle einer Laufzeitverlängerung wird dagegen überschätzt, da die Möglichkeit der Kaltreserve (im Vergleich zum regulären Betrieb) vernachlässigt wird. Werden die Rückwirkungen der im Betrieb erwirtschaftbaren Deckungsbeiträge auf Stilllegungsentscheidungen (“dynamische Stilllegung”) betrachtet, so wird der strompreissenkende Effekt durch die Laufzeitverlängerung im Vergleich zur statischen Stilllegung mehr als halbiert. Knappheitssitutationen unterscheiden sich nicht wesentlich mit und ohne Laufzeitverlängerung im Fall der dynamischen Stilllegung, während bei statischer Stilllegung ohne Laufzeitzeitverlängerung ein deutlich größerer Importbedarf besteht. Die Fallstudie zeigt, dass weitere Systemflexibilitäten für die Integration erneuerbarer Energien benötigt werden. Der Anteil flexibler Kraftwerke ist größer im Fall des Kernenergieausstiegs. Der Kernenergieausstieg wirkt sich in Bezug auf die Stilllegungsdynamik positiv auf die Wirtschaftlichkeit fossiler Kraftwerke aus. Insgesamt führt der Kernenergieausstieg zu keinen mittelfristig nachteiligen Umwelteffekten, er kann sich jedoch langfristig positiv auswirken, da Lock-in-Effekte vermieden werden. Es besteht weiterer Forschungsbedarf in Bezug auf die Berücksichtigung künftiger Flexibilitätsoptionen und ein neues Marktdesign.