The popularity of blockchain technologies increases with a significant rise in the price of cryptocurrency in 2017, which drew much attention in the academia and industry to research and implement new application or new blockchain technology. Many new blockchains have emerged over the last year in a broad spectrum of sectors and use cases including IOT, Energy, Finance, Real estate, Entertainment, etc.Despite many exciting research and applications have been done, there are still many areas worth investigating, and implementation of the blockchain based distributed application are still facing much uncertainty and challenging since blockchain is still an emerging technology. Meanwhile, the energy sector is under a transition to be digitalized and more distributed. A global technology revolution has disrupted the conventional centralized power system with distributed resources and technologies, like photovoltaic units (PV), batteries, electric mobilities, etc. The citizens then have control of their generation and consumption profiles.The purpose of this master thesis is to explore existing blockchain technology, and smart contracts such as IOTA, NEO, Ethereum Tobalaba, which can be adapted in the energy sector. Within this thesis, blockchain and the smart contract is proposed as a way of building distributed applications for a p2p transaction use case in the energy asset management platform. A design science research methodology is applied for the artifact development and evaluation for the research result. The design was implemented on Ethereum and tested on Tobalaba public network with ether and GAS. The evaluation shows the artifact for the p2p transaction in energy asset management platform fulfill the completeness, and correctness of the design requirement. The result of the performance test on Tobalaba networks shows a correlation between GAS consumption and transaction time.

When the low voltage electric grid is dimensioned electric loads are predicted by analyzing the area by certain factors such as geographical data, customer type, heating method etc. So far, the charging of Plugin Electric Vehicles (PEVs) is not considered as one of these factors. Approximately 30% of the distribution grid in Sweden is projected to need reinforcements due to the increased loads from PEVs during winters if the charging isn’t controlled. In addition to this Stockholm face the problem of capacity shortage from the transmission grid, limiting the flow of electricity into the city. This research is therefore conducted to analyze the impact that the increase of PEVs will have on the distribution grid in the future. This thesis simulates the electric grid for three substations located in Hammarby Sjöstad by using power flow analysis and electric grid data from 2016. To approach this problem a method to disaggregate the total power consumption per substation into power consumption responding to each building was developed. In addition to this the number of PEVs in the future was projected. Nine different scenarios were used to compare different outcomes for the future, namely the years of 2025 and 2040. In order to simulate the worst possible case for the electric grid all the PEVs were assumed to be charged at the same time, directly when arriving home on the Sunday when the power demand peaks in 2016. The results indicate that PEVs can have a considerable impact on the components of the low voltage distribution network and controlled charging should be implemented. By examining the impact on the simulated electric grid from the different scenarios the limit of PEV penetration is found. In the area of Hammarby this limit seems to be around 30 % of the total cars if there is no controlled charging. Without any controlled charging the peak power demand increases by 30% with a 30% share of PEVs, which is projected to happen in 2025. In 2040 when share of PEVs is projected to be about 95% the peak power is instead increased by more than 100% which shows the impact that PEVs can exert on the electric grid. Utilizing a simple method of controlled charging where the PEVs are instead charged during the night when the power demand is low, the peak power is not increased at all. This also results in the small cost benefit for PEV owners since the electricity is cheaper during the night and controlled charging can therefore save about 15% of the electricity charging cost. However, the main savings are for the grid owners since the need to reinforce the grid is heavily reduced. In addition to this the power losses are reduced heavily from about 14% down to 5% in the electric grid that is simulated. / När dimensioneringen av distributionsnätet utförs analyseras området genom att räkna med elektriska laster som till exempel kan bero på geografiska data, typ av konsument, uppvärmningsmetod etcetera. Än så länge har laddningen av elbilar (PEVs) inte varit en av dessa faktorer trots den förväntade tillväxten av elbilar. Ungefär 30% av Sveriges distributionsnät förväntas behöva förstärkningar på grund av den ökade elkonsumtionen från elbilar under vintrarna om laddningen inte kontrolleras. Utöver detta står Stockholm inför problemet med effektbrist från elöverföringsnätet. Denna uppsats genomförs således för att analysera påverkan från elbilar på fördelningsnätet i framtiden. Denna masteruppsats simulerar det elektriska nätet för tre nätstationer i Hammarby Sjöstad genom en analys av effektflödet. En metod för att disaggregera elkonsumtionen per nätstation ned till elkonsumtionen per byggnad utvecklades och antalet elbilar i framtiden uppskattades. För att utvärdera elbilars påverkan skapades nio olika scenarion för framtiden genom att undersöka hur det kommer att se ut år 2025 och år 2040. Genom att anta att laddningen av alla elbilar i området sker samtidigt, samma tid som den maximala förbrukningen av el sker under en söndag 2016, analyseras det värsta möjliga scenario för det elektriska nätet. Resultaten visar att elbilar kan ha enorm påverkan på de maximala lasterna för ett lågspänningsnät och därför kommer kontroll av laddningen behövas. Genom att undersöka elnätets påverkan i de olika scenariona uppskattades gränsen för hur många elbilar det modellerade elnätet klarar av. I Hammarby Sjöstad ligger denna gräns på ungefär 30% elbilar. Utan kontrollerad laddning ökar maxlasten med 30% år 2025 då antalet elbilar förväntas vara 30% av alla bilar i Hammarby Sjöstad. År 2040 då antalet elbilar uppnår ungefär 95 % av alla bilar ökar maxlasterna med mer än 100% vilket visar den enorma påverkan elbilar kan ha på elnätet. Genom att använda en simpel modell av kontrollerad laddning som består av att flytta laddningen från eftermiddagen till natten, då förbrukningen av elektricitet är låg, ökar inte maxlasten för dygnet alls jämfört med scenariot utan elbilar. Detta resulterar också i besparingen av elektricitetskostnad för elbilsägaren med cirka 15% eftersom elektriciteten ofta är billigare under natten jämfört med kvällens elpriser. Detta är dock små summor jämfört med besparingar elnätsägarna kan göra då elnätet inte behöver förstärkas lika mycket som skulle behövas utan kontroll av laddningen. Utöver detta så sänks även förlusterna av elektricitet i det simulerade nätet från 14% ned till 5% genom att utnyttja denna modell av kontrollerad laddning.

This project proposes a hybrid system for hydrogen production, which includes a connection to the grid, a source of renewable energies, namely photovoltaic (PV), a Battery Energy Storage System (BESS), and a PEM (Proton Exchange Membrane) electrolyzer modelled from commercial technologies available. A dispatch optimization algorithm will evaluate the price of the energy inputs and the power available from the solar PV system and will decide the operation on an hourly basis to maximize net profit in a year timeframe. This algorithm will have a daily hydrogen production constraint. When the price of electricity is low, the energy is used for two purposes. First, to electrolyze water in the electrolyzer system and second, to store it in the BESS. The stored energy will be used to produce hydrogen when electricity prices are high or inject back to the grid when it is economically sound to do. The PV input will be used to alleviate the need for energy from the grid, therefore, it can be used to feed the electrolyzer or to store in the batteries or to inject back to the grid. In this study, a multi-energy system is modelled and its operation strategy for green hydrogen production is analyzed. Four topological scenarios were chosen, which include Scenario 1 (Grid + PEM), Scenario 2 (Scenario 1 + BESS), Scenario 3 (Scenario 2 + Grid injection), and Scenario 4 (Scenario 3 + Solar PV). These scenarios facilitate a comprehensive assessment of the system's economic and environmental performance contingent on the installed assets. In addition to the scenario analysis, the study broadens its scope by exploring two diverse geographical regions, Sweden and Spain, as case studies. This comparative approach offers invaluable insights into the role of factors like lower electricity prices and reduced solar energy availability, as observed in the Swedish case, versus the dynamics of higher electricity prices and abundant solar energy in the Spanish context. Lastly, the research undertakes a thorough sensitivity analysis, considering two pivotal factors with great influence over the system's behavior: hydrogen pricing and BESS capacity. This exploration enriches our understanding of how variations in these factors can impact the system's operational and economic viability. / Detta arbete presenterar ett hybridsystem för produktion av vätgas som integrerar elnätsanslutning, förnybar energiförsörjning genom solceller (PV), ett batterilager (BESS) och en PEM-elektrolysör. För detta energisystem har en optimeringsalgoritm för systemdrift skapats. Denna algoritm utvärderar energipriser och tillgänglig kapacitet från PV-systemet, och driftar systemet på timbasis för att optimera nettovinsten över ett år, med dagliga produktionsgränser för vätgas. När elpriset är lågt används energin för två ändamål: Att elektrolysera vatten i elektrolyssystemet, och att lagra det i batterilagret (BESS). Den lagrade energin från BESS kommer att användas för att producera vätgas när elpriserna är höga eller för att injicera tillbaka i elnätet när det är ekonomiskt försvarbart. Energin från PV-systemet används för att lindra behovet av energi från elnätet och kan användas för att driva elektrolysören, eller för att lagra i batterierna, eller för att injicera tillbaka i elnätet. I denna studie modelleras en elektrolysör, baserat på kommersiellt tillgängliga teknologier, och en driftsstrategi utvecklas för produktionen av grön vätgas. Fyra unika scenarier valdes ut: Scenario 1 (Nät + PEM), Scenario 2 (Scenario 1 + BESS), Scenario 3 (Scenario 2 + Injektion till Elnät) och Scenario 4 (Scenario 3 + Solenergi från PV). Dessa scenarier underlättar en omfattande bedömning av systemets ekonomiska och miljömässiga prestanda beroende på installeradetillgångar. Utöver scenarioanalysen vidgar studien sin omfattning genom att utforska två olika geografiska regioner, Sverige och Spanien, som fallstudier. Denna jämförelse ger värdefulla insikter i systemfaktorernas roll, där det Svenska fallet (med lägre elpriser och minskad tillgänglighet av solenergi) ställs emot the Spanska fallet (med högre elpriser och rikligt med solenergi). Slutligen genomför forskningen en noggrann känslighetsanalys och beaktar två avgörande faktorer med stor påverkan över systemets beteende: Priset på såld vätgas och BESS-kapaciteten. Denna utforskning berikar vår förståelse för hur variationer i dessa faktorer kan påverka systemets operativa och ekonomiska livskraft.

Sweden has goals to reach net-zero emissions by 2045. Although electricity sector is almost fossil free, industry & transport still rely on fossil fuels. Ambitious initiatives such as HYBRIT, growth of EV market & expansion of wind power aim to expedite emission reduction. Decarbonization of transport, industry and large-scale wind & solar PV integration in the future necessitates studying energy system of Sweden at national scale in the context of sector coupling, external transmission & storage technologies. Therefore, this study aims to evaluate the impact of thermal energy storage, hydrogen storage and batteries via Power-to-heat & Power-to-hydrogen strategies in the future Swedish energy system (2045) with high proportions of wind power. Two scenarios SWE_2045 & NFF_2045 were formulated to represent two distinct energy systems of the future. The SWE_2045 energy system still relies on fossil fuels, but to a lower extent compared to 2019 level and has increased levels of electrification and biofuels in the transport and industrial sectors. In comparison, the fossil fuels are completely removed in NFF_2045 and the industrial sector has significant demand for electrolytic hydrogen. Both the scenarios were simulated using EnergyPLAN, a deterministic energy system model, under each storage technology. The results indicate that HPs coupled with TES has the potential to increase wind integration from 29.12% to 31.8% in SWE_2045 and 26.78% to 29.17% in NFF_2045. HP & TES also reduces heat production from boilers by 67% to 72% depending on the scenario, leading to overall reduction in total fuel and annual costs by at least 2.5% and 0.5% respectively. However, for wind integration of 31.1% in SWE_2045 the annual cost increases by 5.1% with hydrogen storage compared to TES. However, hydrogen storage shows better performance in NFF_2045, wherein the wind integration increases from 26.78% to 29.3%. Furthermore, increasing hydrogen storage for a lower wind capacity (60 GW) in NFF_2045 reduces both electricity import and export while simultaneously increasing the contribution of storage in fulfilling the hydrogen demand from 1.62% to 6.2%. Compared to TES and HS, the contribution of battery storage is minimal in sector integration. For increase in wind integration of 28% to 29%, the annual cost of a system with battery storage is 1.3% to 2% higher than that of the system with TES and hydrogen storage respectively. Therefore, HPs coupled with TES can improve flexibility in both scenarios. Hydrogen storage is not a promising option if the end goal is only to store excess electricity, as shown by the results in SWE_2045. However, it demonstrates better utilization in terms of wind integration, reduction in electricity import and export when there is a considerable demand for hydrogen, as in the case of NFF_2045. / Sverige ligger i framkant när det gäller avkarbonisering och har mål att nå nettonollutsläpp till 2045. Även om elsektorn är nästan fossilfri, är industri och transport fortfarande beroende av fossila bränslen. Ambitiösa initiativ som Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology (HYBRIT), tillväxt av elbilsmarknaden och expansion av vindkraft syftar till att påskynda utsläppsminskningar. Dekarbonisering av transport, industri och storskalig vind- och solcellsintegrering i framtiden kräver att man studerar Sveriges energisystem i nationell skala i samband med sektorskoppling, extern transmissions- och lagringsteknik.  Därför syftar denna studie till att bestämma effekten av termisk energilagring, vätelagring och batterier via Power-to-heat & Power-to-hydrogen-strategier i det framtida svenska energisystemet (2045) med höga andelar vindkraft. Två scenarier SWE_2045 & NFF_2045 formulerades för att representera två distinkta framtidens energisystem. Energisystemet SWE_2045 är fortfarande beroende av fossila bränslen, men i lägre utsträckning jämfört med 2019 års nivå och har ökat nivåerna av elektrifiering och biobränslen inom transport- och industrisektorn. Som jämförelse är de fossila bränslena helt borttagna i NFF_2045-scenariot där transportsektorn endast är beroende av el och biobränslen, medan industrisektorn har en betydande efterfrågan på elektrolytiskt väte. Båda energisystemen simuleras med EnergyPLAN, en deterministisk energisystemmodell, för olika testfall under varje lagringsteknik. Resultatet av simuleringen bedömdes i termer av kritisk överskottselproduktion, potential för ytterligare vindintegration, total bränslebalans i systemet och årliga kostnader.  Resultatet indikerar att värmepumpar i kombination med termisk energilagring kan förbättra flexibiliteten i båda scenarierna genom att minska den kritiska överskottselproduktionen och bränsleförbrukningen samtidigt som vindintegrationen förbättras. Vätgaslagring är inget lovande alternativ om målet är att endast lagra överskottsel, vilket framgår av vindintegrationsnivåerna i SWE_2045. Det förbättrar dock vindintegration och tillförlitlighet avsevärt när det finns en betydande efterfrågan på vätgas i NFF_2045. Som jämförelse är batteriernas bidrag till vindintegration minimalt i båda scenarierna i samband med sektorintegration på grund av utnyttjandet av överskottsel av värmepumpar och extern överföring av restel. Valet av lagringsteknik i framtiden beror dock på dess tekniska ekonomiska utveckling och energipolitik.

Die Dissertationsschrift untersucht die Interaktion zwischen Strom- und Wärmemarkt mit einem besonderen Fokus auf Wärmepumpen und Wärmenetzen. Vor dem Hintergrund des steigenden Ausbaus erneuerbarer Energien und der langfristigen Klimaziele stellt sich dabei die Frage der Wirkung, welche die Kopplung von Strom- und Wärmemarkt auf die Reduktion der CO2-Emissionen, die Energiesystemkosten und die Integration der erneuerbaren Energien hat. Zur Beantwortung der Forschungsfrage wird das lineare Optimierungsmodell Enertile um zwei Wärmemodule zur Berücksichtigung von Wärmepumpen und Wärmenetzen erweitert. Im Unterschied zu anderen Modellen wird in der Implementierung für diese Arbeit der Ausbau und der Einsatz der erneuerbaren Energien, der KWK und der weiteren fossilen Kraftwerkskapazitäten gleichzeitig optimiert, wodurch eine Analyse der Wechselwirkungen zwischen dem Ausbau erneuerbarer Energien und der Kopplung von Strom- und Wärmemarkt möglich ist. Die in dieser Arbeit vorgenommene modellgestützte Analyse zeigt die große Bedeutung der Interaktion zwischen Strom- und Wärmemarkt. Im Rahmen einer langfristigen Dekarbonisierung der Energieversorgung durch einen verstärkten Ausbau von erneuerbaren Energien ergeben sich sowohl Chancen als auch Herausforderungen für die Interaktion zwischen Strom- und Wärmemarkt. Die Modellierung der Wärmepumpen zeigt für den gesamten Zeitraum ab 2020 deutlich geringere spezifische CO2-Emissionen gegenüber der Wärmeerzeugung in modernen Gasbrennwertkesseln. Die Ergebnisse zeigen auch, dass bivalente Systeme – die kombinierte Nutzung verschiedener Wärmeerzeugungstechnologien wie beispielsweise KWK, Gasheizkessel und Elektroheizkessel – vor dem Hintergrund der Umstrukturierung des Stromsektors eine wichtige Rolle spielen. Langfristig stellt die flexible Wärmebereistellung durch elektrische Heizungstechnologien insbesondere bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien eine kostengünstige und CO2-arme Alternative zur fossilen Wärmeerzeugung dar.:1 Einleitung 1 1.1 Ausgangslage 1 1.2 Problemstellung 3 1.3 Zielsetzung und Vorgehen 4 2 Rahmenbedingungen auf dem Strom- und Wärmemarkt in Deutschland 7 2.1 Rahmenbedingungen auf dem Strommarkt 7 2.2 Rahmenbedingungen auf dem Wärmemarkt 12 2.3 Schlussfolgerungen für diese Arbeit 16 3 Modellierung der Interaktionen von Strom- und Wärmemarkt 17 3.1 Stand der Forschung und Anforderungen an das Modell 17 3.2 Modelle zur Untersuchung von Strom- und Wärmemarkt 18 3.3 Stromsystemoptimierung Enertile 21 3.3.1 Eingangsdaten und Ergebnisse 23 3.3.2 Problemformulierung 24 3.4 Modellerweiterung zur Integration des Wärmemarktes 26 3.4.1 Wärmepumpen 26 3.4.2 Wärmenetze 32 4 Unsicherheiten in Energiesystemmodellen 42 4.1 Unsicherheiten im Rahmen dieser Arbeit 42 4.2 Methoden zum Umgang mit Unsicherheiten in Energiesystemmodellen 43 4.3 Szenarienentwicklung und Sensitivitäten 47 5 Definition von Szenarien zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen Strom- und Wärmemarkt 50 5.1 Szenarienübersicht 50 5.2 Zentrale Annahmen 51 5.3 Strommarkt 56 5.3.1 Erneuerbare Energien 56 5.3.2 Konventionelle Kraftwerke 57 5.3.3 Stromnachfrage 59 5.4 Wärmenetze 59 5.5 Wärmepumpen 63 5.6 Sensitivitäten 65 5.7 Kritische Reflexion der Annahmen 66 6 Modellgestützte Analyse der Wechselwirkungen zwischen Strom- und Wärmemarkt 68 6.1 Einfluss auf die CO2-Emissionen 69 6.1.1 Strommarkt 69 6.1.2 Wärmepumpen 72 6.1.3 Wärmenetze 77 6.2 Entwicklung des Kraftwerksparks und des Erzeugungsmixes 82 6.2.1 Strommarkt 82 6.2.2 Wärmepumpen 95 6.2.3 Wärmenetze 106 6.2.4 Integration erneuerbarer Energien auf dem Strommarkt 128 6.3 Änderung der Systemkosten durch die Kopplung von Strom- und Wärmemarkt 131 6.3.1 Kosten der Stromerzeugung 132 6.3.2 Kosten der Wärmeerzeugung in Wärmepumpen 134 6.3.3 Kosten der Wärmeerzeugung in Wärmenetze 136 6.4 Zusammenfassung der Szenarienanalyse 140 6.4.1 Einfluss der Kopplung von Strom- und Wärmemarkt bei ambitionierten Klimaschutz 140 6.4.2 Einfluss der Kopplung von Strom- und Wärmemarkt bei mäßigem Klimaschutz 141 7 Sensitivitäten 142 7.1 Stabile Brennstoffpreise 142 7.2 Potentiale von erneuerbaren Energien 145 7.3 Isolierte Effekte von Elektroheizkesseln und KWK 148 7.3.1 Keine KWK 148 7.3.2 Keine Elektroheizkessel 150 7.4 Hohe Flexibilität der Wärmepumpen 151 7.5 Zusammenfassung Sensitivitäten 152 8 Zusammenfassung 154 8.1 Motivation und Forschungsfrage 154 8.2 Methodisches Vorgehen 154 8.3 Ergebnisse 155 8.4 Schlussfolgerungen und kritische Reflektion 156 8.4.1 Szenarienanalyse 156 8.4.2 Methodik 157 8.4.3 Ausblick 159

No description available.

Die Dissertationsschrift thematisiert die Frage nach den Kosten und Nutzen einer Diversifikationsstrategie im europäischen Erdgasmarkt und gliedert sich in neun Kapitel. In einer Vorbetrachtung beschreiben die Kapitel eins bis vier die Ausganglage mit Blick auf Angebots- und Nachfragestrukturen sowie der Gasinfrastruktur. Unsicherheiten in Bezug auf die Entwicklung der Nachfrage, Importverfügbarkeit und Preisniveaus werden diskutiert. In einem analytischen Rahmen wird das Thema Diversifikation in den Kontext der Energiesicherheit eingeordnet. Die Kapitel fünf bis sieben befassen sich mit der Beschreibung und der Analyse des europäischen Gasmarkts. Dafür wird ein lineares Modell, GAMAMOD-EU, entwickelt, welches als stochastische Optimierung den Ausbau der Erdgasinfrastruktur unter Einbezug von drei Unsicherheitsdimensionen in den Jahren 2030 und 2045 abbildet. Zusätzlich werden drei Diversifikationsstrategien in Hinblick auf Infrastrukturentwicklung und Versorgungssicherheit analysiert. In einer Erweiterung wird der Import Grüner Gase in die Betrachtung einbezogen. Kapitel acht stellt das deutsche Gasnetzmodell GAMAMOD-DE mit einer Fallstudie vor, die die Versorgungslage im kalten Winter 2012 nachmodelliert. Im abschließenden Kapitel neun werden die zu Beginn aufgeworfenen Forschungsfragen beantwortet, politische Handlungsempfehlungen gegeben und der weitere Forschungsbedarf skizziert.:Table of Contents List of Figures List of Tables Abbreviations Country Codes Nomenclature: GAMAMOD-EU Nomenclature: GAMAMOD-DE 1 Introduction 2 Uncertainties in Gas Markets 3 Diversification in Gas Markets to Ensure Security of Supply 4 Natural Gas Infrastructure 5 The European Natural Gas Market Model (GAMAMOD-EU) 6 Results on Security of Supply in the European Gas Market 7 Impact of Green Gas Imports on Infrastructure Investments 8 The German Natural Gas Market Model (GAMAMOD-DE) 9 Conclusion and Outlook Laws and Communication Papers References Appendix / The dissertation addresses the question of the costs and benefits of a diversification strategy in the European natural gas market and is divided into nine chapters. In a preliminary analysis, chapters one to four describe the initial situation with regard to supply and demand structures as well as the gas infrastructure. Uncertainties regarding the development of demand, import availability and price levels are discussed. In an analytical framework, the topic of diversification is placed in the context of energy security. Chapters five to seven deal with the description and analysis of the European gas market. For this purpose, a linear model, GAMAMOD-EU, is developed, which maps the expansion of the natural gas infrastructure as a stochastic optimisation, taking into account three uncertainty dimensions in the years 2030 and 2045. In addition, three diversification strategies are analysed with regard to infrastructure development and security of supply. In an extension, the import of green gases is included in the analysis. Chapter eight presents the German gas grid model GAMAMOD-DE with a case study, which models the supply situation in the cold winter of 2012. In the concluding chapter nine, the research questions raised at the beginning are answered, political recommendations for action are given and the need for further research is outlined.:Table of Contents List of Figures List of Tables Abbreviations Country Codes Nomenclature: GAMAMOD-EU Nomenclature: GAMAMOD-DE 1 Introduction 2 Uncertainties in Gas Markets 3 Diversification in Gas Markets to Ensure Security of Supply 4 Natural Gas Infrastructure 5 The European Natural Gas Market Model (GAMAMOD-EU) 6 Results on Security of Supply in the European Gas Market 7 Impact of Green Gas Imports on Infrastructure Investments 8 The German Natural Gas Market Model (GAMAMOD-DE) 9 Conclusion and Outlook Laws and Communication Papers References Appendix

Förnybar energi sägs vara en stor bidragande faktor till att lösa klimatproblem med global uppvärmning och den svenska regeringen har som mål att Sverige ska vara 100% fossilfritt år 2045. Ett förslag från Energimyndigheten är att cirka 5-10% av den svenska elkonsumtionen ska komma från solceller. Utvecklingen med solceller går framåt och allt fler privatpersoner och företag väljer att investera i det. Denna rapport ämnar att undersöka hur solceller kan dimensioneras för större kommersiella företag, samt även att kartlägga hur nyckelpersoner i koppling till företaget Dahl Sverige AB resonerar om hållbarhet och solceller. Dahl har valt att utvärdera möjligheten med solceller och används därför som ett studieobjekt i denna rapport. Efter insamling av av data kunde programmet System Advisor Model användas för att dimensionera solcellssystemet. Utifrån resultaten av simuleringarna togs tre olika storleksalternativ på solcellssystemet fram för att kunna fungera som beslutsunderlag vid beslutsfattande från Dahl; ett alternativ för att undvika energiskatten och främja det ekonomiska, ett för att undvika överproduktion och slutligen ett för maximal miljönytta. Dock kan en avvägning göras utifrån vad företaget själva accepterar för tröskelränta, eftersom att solcellssystemet blev mer miljövänligt men krävde en större investering allt eftersom storleken ökade. För att undersöka resonemang beträffande solceller och hållbarhet har intervjuer genomförts med fem nyckelpersoner i logistikprojektet där Dahl bygger ett nytt centrallager. Intervjuerna kategoriserades i sex olika teman. Dessa jämfördes sedan utifrån ett teoretiskt ramverk om olika paradigm: ett transformativt ekocentriskt paradigm samt ett dominant kulturellt paradigm. Resultatet synliggjorde att informanterna resonerade på olika sätt. Det fanns inslag av båda paradigmen men informanterna resonerade främst utifrån det dominanta kulturella paradigmet som motsvarar dagens marknadsdrivna konkurrensbaserade samhälle. Ett alternativ för att utveckla företaget i en mer hållbar riktning blir således att införa mer internutbildning för att främja en transformativ ekocentrisk världssyn. Denna slutsats uppskattas vara applicerbar även inom andra företag utanför Dahl. / Renewable energy is said to be a contributing factor in solving the environmental problems with global warming, which is why the Swedish Government has decided that Sweden will be 100% fossil free by 2045. A proposition from the Swedish Energy Agency is that around 5-10% of the Swedish consumption should come from solar energy. The development of solar PVs are going forward, and the number of private households and organisations that are choosing to invest are growing. This report aims to investigate how a solar PV system can be dimensioned for bigger commercial companies. It also seeks to map how stakeholders at Dahl Sverige AB, a large trading company in the plumbing industry, reason about solar cells and sustainability. Dahl is evaluating the possibilities with solar PVs, and will be used as a case in this report. After collecting data, the System Advisor Model program could be used to dimension the solar cell system. Based on the results of the simulations, three different size alternatives on the solar cell system were developed in order to be able to function as a basis for a decision for the study object; one option to avoid the energy tax and promote the economy, one to avoid overproduction and one for maximum environmental benefit. However, a trade-off could be made depending on what hurdle rate the company deems acceptable, as the solarsystem becomes more environmentally friendly but requires a larger investment as the size increases.To investigate reasoning regarding solar cells and sustainability, five interviews were conducted with five stakeholders with a connection to the logistics project to build a new central warehouse. The interviews went through a thematic analysis and the answers were characterized as six different themes. These were analysed on the basis of a theoretical framework that distinguishes between a dominant cultural paradigm and a transformative ecocentric paradigm. The result showed that the informants reasoned differently. There were elements from both paradigms, but the informants largely expressed opinions that could be characterized as the dominant cultural paradigm. An alternative for Dahl to become more sustainable was thus to introduce more internal training to promote a transformative ecocentric worldview. This conclusion is assessed to be applicable for other companies outside the Dahl case as well.

The Generation IV International Forum (GIF) has initiated an international collaboration for the research and development of the Generation IV future nuclear energy systems. The Canadian PT-SCWR is Canada’s contribution to the GIF as a GEN-IV advanced energy system. The PT-SCWR is a pressure tube reactor type and considered as an evolution of the conventional CANDU reactor. The PT-SCWR is characterized by bi-directional coolant flow through the High Efficiency Re-entrant Channel (HERC). The Canadian SCWR is a unique design involving high pressure and temperature coolant, a light water moderator, and a thorium-plutonium fuel, and is unlike any operating or conceptual reactor at this time. The SCWR does share some features in common with the BWR configuration (direct cycle, control blades etc…), CANDU (separate low temperature moderator), and the HTGR/HTR (coolant with high propensity to up-scatter), and so it represents a hybrid of many concepts. Because of its hybrid nature there have been subtle feedback effects reported in the literature which have not been fully analyzed and are highly dependent on these unique characteristics in the core. Also given the significant isotopic changes in the fuel it is necessary to understand how the feedback mechanisms evolve with fuel depletion. Finally, given the spectral differences from both CANDU and HTR reactors further study on the few-energy group homogenization is needed. The three papers in this thesis address each one of these issues identified in literature. Models were created using the SCALE (Standardized Computer Analysis for Licensing Evaluation) code package. Through this work, it was found that the lattice is affected by more than one large individual phenomenon but that these phenomena cancel one another to have a small net final change. These phenomena are highly affected by the coolant properties which have major roles in neutron thermalization process since the PT-SCWR is characterized by a tight lattice pitch. It was observed that fresh and depleted fuel have almost similar behaviour with small differences due to the Pu depletion and the production of minor actinides, 233U and xenon. It was also found that a higher thermal energy barrier is recommended for the two-energy-group structure since the PT-SCWR is characterized by a large coolant temperature compared to the conventional water thermal reactors. Two, three and four optimum energy group structure homogenizations were determined based on the behaviour of the neutron multiplication factor and other reactivity feedback coefficients. Robust numerical computations and experience in the physics of the problem were used in the few-energy group optimization methodology. The results show that the accuracy of the expected solution becomes highly independent of the number of energy groups with more than four energy groups used. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

One of the biggest challenges of today is to mitigate climate change and adjust our way of living in accordance with sustainability. To reduce the climate impact of the transport sector the electrification of the road transport sector is commonly seen as having a key role to play. The rate of increase in number of electric cars has increased dramatically the recent years. Substantial electrification of the transport sector highlights the need of efficient integration of EVs with the electricity grid in order to handle the extra electricity demand. A potentia lway of efficiently integrating EVs to the grid could be to apply the concept of vehicle to grid (V2G). V2G simply means that the battery within an EV is seen as a storage component of the electricity grid that can be charged and discharged. Hence, in this thesis, the potential of V2G is explored. This thesis comprises of two parts. The first part investigates this potential impact of V2G in a future Swedish energy system. The second part investigates the optimized economic value, a car sharing company can achieve using different charging modes as well as the potential for participation in Swedish ancillary service markets. For the first part, the dispatch model EnergyPLAN was used to simulate a future energy system in Sweden in 2045. For the second part, an optimization model was designed using Python Optimization Modeling Objects (PYOMO) to optimize the charging and V2G usage of a car sharing fleet. Additionally, the battery degradation cost due to V2G was calculated as well as the potential income from participation in the FCR-D up and FCR-D down market. For both parts of the thesis different scenarios were developed. Scenarios with different electrification rate of the transport sector, V2G compatibility as well as different electricity production mix were considered for energy systems model of Sweden. For participation of shared cars in ancillary services market, scenarios related to different charging modes, rated charging power and the impact of including or excluding tax on sold electricity were created. While analysing the impact of V2G on Swedish energy system in future, it was observed that V2G has a marginal system impact on an annual basis, regardless of transport electrification rate, V2G compatibility and energy mix. The analysis of optimization algorithm for participation of shared pool of 255 cars resulted in economic savings when implementing smart charging and V2G. Due to battery degradation, the savings from integrating V2G in the system were marginal compared to the smart charging annual cost. For both the FCR-D up market and FCR-D down market, the revenue for participation was higher than electricity arbitrage through V2G. Both parts of the methodology, highlight the need for in centives inorder to make V2G an attractive business model and for electric cars to be able to provide flexibility services in a future Swedish energy system. / En av dagens största utmaningar är att begränsa klimatförändringarna och anpassa vårt sätt att leva i enlighet med hållbarhet. För att minska transportsektorns klimatpåverkan anses elektrifieringen av vägtransportsektorn allmänt ha en nyckelroll att spela. ökningstakten i antalet elbilar har ökat dramatiskt de senaste åren. En betydande elektrifiering av transportsektorn belyser behovet av en effektiv integrering av elfordon med elnätet för att hantera den extra efterfrågan på el. Ett potentiellt sätt att effektivt integrera elfordon i nätet skulle kunna vara att tillämpa begreppet fordon till nät (V2G). V2G innebär helt enkelt att batteriet i en elbil ses som en lagringskomponent i elnätet som kan laddas och laddas ur. Därför undersöks potentialen för V2G i detta examensarbete. Detta examensarbete består av två delar. Den första delen undersöker den potentiella påverkan av V2G i ett framtida svenskt energisystem. Den andra delen undersöker det optimerade ekonomiska värde som ett bildelningsföretag kan uppnå med olika laddningslägen samt potentialen för deltagande på svenska stödtjänstmarknader. För den första delen användes modeller-ingsverktyget EnergyPLAN för att simulera ett framtida energisystem i Sverige 2045. För den andra delen gjordes en optimeringsmodell med hjälp av Python Optimization Modeling Objects (PYOMO) för att optimera laddningen och V2G-användningen av en bildelningsflotta. Dessutom beräknades batterinedbrytningskostnaden på grund av V2G samt de potentiella intäkterna från deltagande på FCR-D upp och FCR-D ned-marknaden. För båda delarna av examensarbetet utvecklades olika scenarier. I den första delen jämförs scenarier med olika elektrifieringstakter inom transportsektorn, V2G-kompatibilitet samt olika elproduktionsmixar. För deltagande av bildelningsbilar på stödtjänstemarknader, skapades scenarion kopplat till olika laddningslägen, nominell laddningseffekt och effekterna av att inkludera eller exkludera skatt på såld el. Vid analys av V2G:s inverkan på det svenska energisystemet i framtiden observerades det att V2G har en marginell systempåverkan på årsbasis, oavsett transporteltrifikationshastighet, V2G-kompatibilitet och energimix. Analysen av optimeringsalgoritm för deltagande av delad bilpool med 255 bilar resulterade i ekonomiska besparingar vid implementering av smart laddning och V2G. På grund av batteriförsämring, blev besparingarna frĂĽn att integrera V2G i systemet marginella jämfört med den årliga kostnaden för smart laddning. För både FCR-D upp och FCR-D ned marknaderna var intäkterna för deltagande högre än el arbitrage genom V2G. Båda delarna av metodiken belyser behovet av incitament i för att göra V2G till en attraktiv affärsmodell och för att elbilar ska kunna tillhandahålla flexibilitetstjänster i ett framtida svenskt energisystem.