Investments in power systems are characterized by large investment costs and uncertainties doto extended time frame. New consumption patterns in the electricity grid, as well as an aginggrid calls for modernization, new solutions and new investments. Components in the electricalsystem is characterized by most of their costs that are caused after their acquisition. One stateof the art method in analyzing investments over long time frames and provide long-term costestimation is life cycle costing (LCC). In LCC a "cradle to grave"-approach is performed whichenables comparative cost assessment to be made. This thesis reviews the existing literature inprobabilistic life cycle costing and gives a step by step methodology for DSOs to systematicallyaddress uncertainty in cost and technical parameters.This thesis proposes a Monte Carlo sampling method in combination with a Markov Chainfailure model to model failures is providing a comprehensive method of reaching nancial benetwhen comparing dierent investment decisions. The model evaluates nancial implications andtechnical properties to demonstrate the total cost of components. This thesis analyses a casefor Swedish distribution system operators and their investment in transformers. The proposedmodel includes an all-covering model of costs and incentives. The main conclusion is that probabilisticlife cycle costing benets investment decisions and the applied method shows promisingresults in addressing uncertainty and investment risks. The developed PLCC model is used onan investment decision where two transformers are compared. Results shows that PLCC is apowerful tool and could be used in power system applications. / Investeringar i kraftsystem kännetecknas av höga investeringskostnader och osäkerheter på grundav komponenternas långa livslängd. Nya konsumtionsönster och ett föråldrat elsystem efterfrågar mordenisering, nya lösningar och nya investeringar. Komponenter i elnätet karakteriserasav att den största delen av kostnader orsakas efter de förvärvats. En framstående metod för attanalysera investeringar som löper över långa tidsspann och som kan ge en kostnadsestimeringär livscykelkostnadsanalys. Inom livscykelkostnadsanalys tillämpas ett från vaggan till graventillvägagångssätt vilket möjliggör jämförelser av kostnader. Denna uppsats granskar existerandeforskning inom probabilistisk livscykelanalys och ger en steg-för-steg-metodik för att en distributionsnätsoperatör systematiskt skall kunna adressera osäkerheter relaterade till kostnader samttekniska parametrar.Denna uppsatsen föreslår en Monte Carlo-metod i kombination av en Markovkedja, för attmed en heltäckande metod nå finansiell jämförbarhet mellan olika investeringsbeslut. Denna uppsatsenanalyserar ett fall för en svensk distributionsnätsoperatör och dess investering i transformatorer.Den föreslagna modellen inkluderar en heltäckande modell för kostnader och incitamet.Huvudresultatet från den föreslagna metoden är att probabilistisk livscykelkostnadsanalys samtde använda metoderna visar lovande resultat för att adressera osäkerheter och risker vid investeringsbeslut.

Befolkningsökningen och därmed efterfrågan på energikällor som tillhandahålls från fossila bränslen leder till allvarliga miljöproblem på grund av utsläpp av växthusgaser. En annan utmaning är att effektivt hantera organisk avfall som till exempel matavfall som genereras världen över. Matproduktionen orsakar stora miljöproblem som övergödning, klimatpåverkan, kemikaliespridning, regnskogsavverkning och utfiskning. Det är därför viktigt att matsvinnet minskar men också att effektiva metoder används för hantering av avfallet för att inte belasta miljön ytterligare.  En lösning för att hantera organiskt avfall, och samtidigt producera en förnybar energikälla är att använda anaerob rötning för att producera biogas. Vid anaerob rötning bryts organiskt material ner i en syrefri miljö, vilket resulterar i produktion av biogas som innehåller koldioxid och energirik metangas. Biprodukten som bildas är rötrest, som kan vidare användas som gödsel.  Den anaeroba rötningsprocessen har olika utmaningar där biogasprocessen kan stabiliseras och effektiviseras genom tillsats av hydrokol. Hydrokol är ett kolrikt material framställd från hydrotermisk karbonisering av biomassa. Eftersom det finns mycket begränsad forskning på kontinuerlig anaerob rötning av matavfall med tillsats av hydrokol, och ingen forskning har utförts på hydrokol som är tillverkat från skogsindustriellt avfall, så var det viktigt och av intresse att genomföra denna studie.  Syftet med studien är att undersöka hur tillsats av hydrokol påverkar biogasproduktion, metanproduktion och stabiliteten i en kontinuerlig anaerob rötningsprocess. Vidare syftar studien till att analysera effekterna av hydrokol på rötresterna som genereras, undersöka möjligheterna av sammankoppling av en befintlig rötkammare med en HTC reaktor, samt bedöma om det är ekonomiskt försvarbart att investera i hydrokol som additiv i rötningsprocessen. Målet har varit att undersöka om tillsats av hydrokol ger högre biogasutbyte, ökad metanproduktion och en stabil rötningsprocess. Målet har även varit att analysera rötresterna, utföra en materialflödesanalys över när Karlskogas rötkammare sammankopplas med en HTC reaktor, samt utföra en livscykelkostnadsanalys för att svara på om det är ekonomiskt försvarbart att investera i en HTC anläggning, alternativt att köpa in hydrokol externt.  De laborativa försöket gjordes på Karlstads universitet där rötningen var en enstegs anaerob samrötning som gjordes i två kontinuerligt matade reaktorer. Inmatning och uttag av gas gjordes en gång om dagen där försöksserierna pågick under 68 dagars tid. Substratblandningarna eftersträvades efterlikna substratförhållandena på Biogasbolaget i Karlskoga. Inmatat material, det vill säga substratblandningen utgjorde 8,5% av ensilage, 0,6% av glycerol, och 90,9% av substrat (matavfall och flytgödsel). Detta förhållande är detsamma som på Biogasbolaget. I en av reaktorerna användes substratblandningen och i den andra substratblandningen och hydrokol. Hydrokolet blandades in med substratblandningen vid en koncentration på 8g/l. Materialflödesanalysen gjordes över Karlskogas biogasanläggning där flödena ritades ut i programmet Stan 2.5. LCC gjordes utifrån två olika scenarion, om hydrokol köps in externt alternativt att en HTC-reaktor ansluts till biogasanläggningen. Det valdes att beräkna utifrån scenarion om metanutbytet ökar med 17%, enligt resultat från studien gjord av Maria Kristoffersson eller om utbytet ökar med 53% enligt resultat från den här studien.  Resultatet visar att tillsats av hydrokol som additiv ger en ökning på 59% för biogas utbytet och 53,5% för metanutbytet. I medelvärde från rötningsdag 27 till 68 så resulterade biogasproduktionen för hydrokolsreaktorn i 533 ml/g VS. Medelvärdet för referensreaktorn resulterade i 70 ml/g VS. Det här resulterar i en procentuell ökning med 663%. Eftersom misstankar finns att referensreaktorn inte bildar biogas som den ska har biogasproduktionen jämförts med tidigare studie som har gjorts på ungefär samma substratblandning och samma utrustning. Biogasproduktionen i medelvärde för referensreaktorn för (Leijen, 2016) resulterade i 335 ml/g VS. Procentuella skillnaden i biogasproduktion resulterar då i 59% mellan referensreaktorn och hydrokolsreaktorn. Metanproduktionen i hydrokolsreaktorn resulterade i medelvärde till 367 ml/g VS, i referensreaktorn till 18 ml/g VS och i referensreaktorn i Leijens studie till 237 ml/g VS. Jämfört med Leijens resultat resulterade den procentuella ökningen i metangasproduktion till 53,5%. En stabil rötningsprocess bekräftades genom att pH på rötresterna resulterade i 7,66 under hela rötningsprocessen.  Det är möjligt att sammankoppla Karlskogas befintliga anläggning med en HTC-anläggning och återföra rötresterna för hydrokolsproduktion. Rötresterna med ett högre kol-och näringsinnehåll kan återanvändas och recirkuleras för produktion av hydrokol. Av 10 tonTS/dag rötrester som kommer ut från rötningskammaren kommer 2,46 tonTS/dag att recirkuleras för hydrokolsproduktion. Resten av rötresterna kan användas vidare som gödsel.  Det är ekonomiskt försvarbart att investera i hydrokol som additiv till rötningsprocessen. Genom att bygga en HTC-anläggning, där tillsatsen av hydrokol kan ge 17% respektive 53% högre metanproduktion resulterar nettovinsten i 363 miljoner respektive 1237 miljoner kr över en 20-årsperiod. Alternativet är att köpa in hydrokol externt, där nettovinsten uppgår till 177 miljoner respektive 1052 miljoner kr över samma tidsperiod. Livscykelkostnadsanalysen visar att det är ekonomiskt mer fördelaktigt att investera i en HTC-anläggning jämfört med att köpa hydrokol externt. / The population growth and thus the demand for energy sources provided by fossil fuels leads to serious environmental problems due to greenhouse gas emissions. Another challenge is to effectively manage organic waste such as food waste generated worldwide. Food production causes major environmental problems such as eutrophication, climate impact, chemical dispersion, rainforest deforestation and depletion. It is therefore important that food waste is reduced, but also that effective methods are used to manage the waste so as not to burden the environment further.  One solution for managing organic waste, while producing a renewable energy source, is to use anaerobic digestion to produce biogas. In anaerobic digestion, organic material is broken down in an oxygen-free environment, resulting in the production of biogas containing carbon dioxide and energy-rich methane gas. The by-product formed is digestate, which can be further used as fertilizer.  The anaerobic digestion process has various challenges, where the biogas process can be stabilized and made more efficient by adding hydrochar. Hydrochar is a carbon-rich material produced from hydrothermal carbonization of biomass. Since there is very limited research on continuous anaerobic digestion of food waste with the addition of hydrochar, and no research has been conducted on hydrochar produced from forest industry biosludge, it was important and of interest to conduct this study.  The aim of the study is to investigate how the addition of hydrochar affects biogas production, methane production and the stability of a continuous anaerobic digestion process. Furthermore, the study aims to analyze the effects of hydrochar on the digestate generated, investigate the possibilities of connecting an existing digester with an HTC reactor, and assess whether it is economically justifiable to invest in hydrochar as an additive in the digestion process. The goal has been to investigate whether the addition of hydrochar provides higher biogas yield, increased methane production and a stable digestion process. The goal has also been to analyze the digestate, perform a material flow analysis of when Karlskoga's digester is connected to an HTC reactor, and perform a life cycle cost analysis to answer whether it is economically justifiable to invest in an HTC plant, or to purchase hydrochar externally.  The laboratory experiments were carried out at Karlstad University where the digestion was a single-stage anaerobic co-digestion in two continuously fed reactors. Gas was fed and withdrawn once a day and the experimental series lasted for 68 days. The substrate mixtures sought to mimic the substrate conditions at Biogasbolaget in Karlskoga. Input material, i.e. the substrate mixture consisted of 8.5% silage, 0.6% glycerol, and 90.9% substrate (food waste and liquid manure). This ratio is the same as at Biogasbolaget. One of the reactors used the substrate mixture and the other used the substrate mixture and hydrochar. The hydrochar was mixed with the substrate mixture at a concentration of 8g/l. The material flow analysis was made over Karlskoga's biogas plant where the flows were drawn in the program Stan 2.5. LCC was made based on two different scenarios, if hydrochar is purchased externally or if an HTC reactor is connected to the biogas plant. It was chosen to calculate based on scenarios if the methane yield increases by 17%, according to results from the study made by Maria Kristoffersson or if the yield increases by 53% according to results from this study.  The results show that adding hydrochar as an additive gives an increase of 59% for the biogas yield and 53.5% for the methane yield. In average from digestion day 27 to 68, the biogas production for the hydrochar reactor resulted in 533 ml/g VS. The average value for the reference reactor resulted in 70 ml/g VS. This results in a percentage increase of 663%. Since there are suspicions that the reference reactor does not produce biogas as it should, the biogas production has been compared with previous studies that have been done on approximately the same substrate mixture and the same equipment. The biogas production in average for the reference reactor for (Leijen, 2016) resulted in 335 ml/g VS. The percentage difference in biogas production then results in 59% between the reference reactor and the hydrochar reactor. The methane production in the hydrochar reactor resulted on average to 367 ml/g VS, in the reference reactor to 18 ml/g VS and in the reference reactor in Leijen's study to 237 ml/g VS. Compared to Leijen's results, the percentage increase in methane gas production resulted in 53.5%. A stable digestion process was confirmed by the fact that the pH of the digestate resulted in 7.66 during the whole digestion process.  It is possible to interconnect the existing Karlskoga plant with an HTC plant and recycle the digestate for hydrochar production. The digestate with a higher carbon and nutrient content can be reused and recycled for hydrochar production. Out of 10 tonTS/day of digestate coming out of the digestion chamber, 2.46 tonTS/day will be recycled for hydrochar production. The rest of the digestate can be further used as fertilizer.  It is economically justifiable to invest in hydrochar as an additive to the digestion process. By building a HTC plant, where the addition of hydrochar can provide 17% and 53% higher methane production, the net profit results in 363 million and 1237 million SEK over a 20-year period. The alternative is to purchase hydrochar externally, where the net benefit amounts to SEK 177 million and 1052 million respectively over the same time period. The life cycle cost analysis shows that it is economically more advantageous to invest in an HTC plant compared to buying hydrochar externally.

In a regional railway signalling system, object controllers are the devices responsible for controlling Track Side Equipment and act as interfaces for TSE with the interlocking computer and the Traffic control system. However, associated cabling (signal and power cabling) and civil works pose a major capital investment and it is a source of significant Capital and Operational expenses, particularly in rural areas, where accessibility andconnectivity to power grid and to the interlocking are a problem. Furthermore, cables/signalling equipment are exposed to sabotage and theft in such areas. This can increase the total Life Cycle Cost even further. The Shift2Rail research programme, which was initiated by the European Union and railway stakeholders, tries to address this issue, and revamp the Object Controller concept through the project “TD2.10 Smart radio connectedwayside object controller”, where the aim is to develop a Smart Wayside Object Controller (SWOC). A SWOC is capable of wireless communication between central interlocking and TSE as well as decentralization of interlocking logic. These innovations can reduce the cabling required, increase the availability of diagnostic data, thus reducing maintenance and operational costs and can lead to power saving by utilizing local power sources. The most important impact of the SWOC is a significant reduction of CAPEX, OPEX and of total LCC for an installation utilizing SWOCs, instead of typical OCS.  This work focuses on estimating the LCC of a SWOC system and to compare it with a conventional OCS by developing an LCC model that covers both cases, as well as to use this model to examine when it is more profitable to implement a SWOC, instead of an OCS system. This is done by utilizing LCC analysis and combining a variety of methods in a parametric study. To that extend, a thorough analysis of a modern regional railway signalling system, as well as the basis for LCCA are being discussed. At the same time, both OC and SWOC systems are being described and factors affecting their cost discussed.  The methodology is comprised of the LCC modelling part as well as the collection of methods and techniques used to calculate the LCC of OC/SWOC systems and to estimate the costs of different sub-models and parameters of the process. For the modelling process, the station of Björbo was chosen, which operates under ERTMS-R system, but for the sake of the analysis it is assumed that the typical base system in place is an OCS and together with the existing track layout and equipment it is used as the basis of the analysis. Finally, the formed LCC model is being used in a parametric study to examine how the LCC is affected by using OC or SWOC as well as how LCC responds to changes in parameters such as number of OC/SWOC, traffic density and local power installation cost for the Björbo station. / I ett regionalt järnvägssignalsystem är utdelar de enheter som ansvarar för att kontrollera spårutrustning och fungerar de som gränsyta för spårutrustning med ställverksdatorn och tågtrafikledning systemet. Dock, tillhörande kablar (signalkablar ock kraftkablar), samt anläggningsinfrastruktur utgör en stor kapitalinvestering och de är en källa till märkbar kapitalkostnad och driftskostnader, särskilt på landsbygdsområden, där tillgänglighet och anslutning till elnätet och ställverket är problematisk. Dessutom, kablar och signalutrustning utsätts för stöld och sabotage i sådana områden. Detta kan öka den totala livscykelkostnaden ytterligare. Shift2rail forskningsprogram, som genomförs av EU och järnvägsintressenter, försöker att ta itu med problemet och modernisera utdelar konceptet genom projektet “TD2.10 Smart Radio Connected Wayside Object Controller”, där målet är att utveckla en Smart Spårutrustning Utdelar, så kallade SWOC. En SWOC har kapacitet för trådlös kommunikation mellan central ställverket och spårutrustning, samt decentralisering av satällverkslogiken. Dessa innovationer kan minska nödvändig kabeldragning, öka tillgängligheten av diagnostiska data, vilket minskar underhålls- och driftskostnader och kan leda till energibesparing genom att använda lokala kraftkällor. Den viktigaste effekten av SWOC är en betydande minskning av kapitalkostnader, driftskostnader och totala livscykelkostnaden för en installation som använder SWOC istället för typiska utdelningsystemet. Detta examensarbete fokuserar på att uppskatta LCC för ett SWOC-system och jämföra det med en konventionell utdelingsystem genom att utveckla en LCC-modell som täcker båda fallen, samt att använda denna modell för att undersöka när det är mer lönsamt att implementera en SWOC istället av ett typiskt utdelingsystem. Detta görs genom att använda LCC-analys och kombinera en mängd olika metoder i en parametrisk studie. För att göradetta genomförs en grundlig analys av ett modernt regionalt järnvägssignalsystem, samt grunden för livscykelanalys. Samtidigt beskrivs både ett typiskt utdelingssystem - och SWOC-system samt faktorer som påverkar deras kostnad deskuteras. Metoden består av LCC-modelleringsdelen samt insamling av metoder och tekniker som används för att beräkna LCC för OC / SWOC-system och för att uppskatta kostnaderna för olika delmodeller och parametrar för processen. För modelleringsprocessen valdes stationen i Björbo, som arbetar under ERTMS-R-systemet, men för analysens skull antas att det typiska bassystemet på plats är en typisk OCS och tillsammans med befintlig planritning ochkabelplan är används som grund för analys. Slutligen används den bildade LCC-modellen i en parametrisk studie för att undersöka hur LCC påverkas genom att använda OC eller SWOC samt hur LCC reagerar på förändringar i parametrar såsom antal OC / SWOC, trafiktäthet och lokala kraftinstallationskostnader för Björbo-stationen.

Bygg- och fastighetssektorn representerade år 2021 21,7% av Sveriges inhemska utsläpp (Boverket, 2023a). Detta visar på en stor potential i branschen att minska klimat- och miljöpåverkan som går i linje med FN:s hållbarhetsmål. Företag arbetar aktivt med att bygga mer hållbart, men privatpersoner som bygger småhus har också möjlighet att bidra till en positiv förändring. Detta projekt syftar till att jämföra olika materialval i klimatskalet i småhus ur ett hållbarhetsperspektiv. Ett av de analyserade alternativen är ett befintligt nybyggt exempelhus (småhus A) med mindre vanliga materialval, som har jämförts mot ett konventionellt sätt att bygga svenska småhus på (småhus B) som framtagits genom en enkätundersökning. Frågorna i enkätundersökningen har baserats på befintlig litteratur om vanligt förekommande material som skickats till 53 byggföretag, varav 31 företag svarat. Ett egenutvecklat förslag (småhus C) har även tagits fram med målet att förbättra materialvalen ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv.   För att kunna utvärdera miljömässig hållbarhet har en livscykelanalys genomförts där utsläpp av koldioxidekvivalenter studerats under delar av bygg- och användningsskedet. Material- och transportkostnad har även analyserats ekonomiskt med hjälp av en livscykelkostnad. För att ett förslag ska vara hållbart måste den ekonomiska och miljömässiga aspekten balanseras, som kan uppnås om lösningen är miljövänlig samtidigt som den är ekonomisk försvarbar. Det egenutvecklade förslaget är baserat på resultatet av livscykelanalysen och livscykelkostnaden från småhus A och B, samt utefter befintliga hinder som undersökts genom litteratur och ett frågeformulär som skickats ut till några aktörer som är med och påverkar byggprocessen. Två fiktiva småhusmodeller som utgår från den genomsnittliga boarean av småhus i Sverige togs fram, som resultatet av studien applicerades på för att ge en uppfattning om totalt CO2eq utsläpp och kostnad för ett småhus.   Resultatet visade att småhus B är det billigaste alternativet, men även det som genererar störst koldioxidutsläpp. För 105 000 eller 124 000 kr mer för material- och transportkostnad för de framtagna fiktiva småhusen med area 122 kvm, kan 7,1 respektive 12,1 ton koldioxidekvivalenter sparas in om materialen i småhus C används i stället. Småhus A är mer miljövänligt sett till koldioxidutsläpp än småhus B men sämre än småhus C, och ekonomiskt mer kostsamt än både småhus B och C. Det material som är den största faktorn både ekonomiskt och miljömässigt är valet av isolering i vägg och tak. Resultatet från enkätundersökningen om vanliga materialval i svenska småhus visade att det verkar finnas en branschstandard för materialval i småhus. / 21,7 % of Swedens’s domestic emissions in 2021 was represented by the building an real estate sector (Boverket, 2023a), which highlights a considerable potential to reduce emissions in line with UN:s sustainability goals. As well as companies, individuals also have the opportunity to contribute to a positive change by building more sustainable houses. This project aims to compare different materials choices in the building envelope of houses from a sustainability perspective. One of the analyzed alternatives is an existing newly built example house (house A) built with less common materials, which was compared to a conventional Swedish house (house B) based on a conducted survey. A literature study of common existing materials were the foundation for survey, which was sent to 53 construction companies were 31 companies responded. An alternative proposition (house C) was developed during the project with the goal of improving material choices from both an economic and environmental perspective.   A life cycle analysis has been conducted to evaluate environmental sustainability by studying carbon dioxide equivalent emissions during material extraction and production, transportation, and the use stage. A life cycle cost assessment has been used to analyze material and transportation cost. The economic and environmental aspects must be balanced in order for a solution to be sustainable. This can be achieved if the solution is environmentally friendly while also being economically justifiable. House C is based on the results of the life cycle analysis and life cycle cost from house A and B, as well as existing obstacles that were examined through literature and questionnaire that was sent to involved stakeholders in the building process. Two fictional house models were creates based on the average living area of small houses in Sweden. The result of the study was applied to these models to provide an estimate of the total CO2eq emissions and cost for a small house.      The obtained results showed that the cheapest option is house B, but it also generates the highest carbon dioxide equivalent emissions. For an additional cost of 105 000 sek or 124 000 sek for the fictional houses with an area of 122 square meters, 7,1 and 12,1 tons of carbon dioxide equivalent emissions could be reduced if the material propositions for house C is used instead. House A is more environmentally friendly with regards to house B, but less so than house C. On the other hand, it is more expensive then both house B and C. The biggest factor is the choice of insulation materials in walls and the roof, regarding both the economic and environmental aspect. The result of the survey on common material choices in Swedish small houses indicates that there seems to be an industry standard for material choices on these houses.

Fjärrvärme är det dominerande uppvärmningssättet för flerbostadshus i Sverige och dess konkurrent är värmepumparna som blivit allt mer effektiva och fått en bättre slagkraft på marknaden. Samtidigt har regeringen satt upp 2020 målen, för att sänka och förbättra Sveriges energianvändning. Eftersom att bostadssektorn står för nästan 40 procent av Sveriges totala energianvändning, är rapportens syfte att studera hur energiförbrukningen för äldre hus kan sänkas genom byte av energisystem eller genom att behålla ett befintligt fjärrvärmesystem men utföra energieffektiviseringsåtgärder. De energisystemen som studeras i denna rapport är fjärrvärme, bergvärme och luft-vatten värmepump. Den data som har använts i rapporten har i huvudsak samlats in från ett flerbostads-hyreshus beläget i Vingåker och som ägs av Sjötorps hus AB. För att resultatet ska vara mer generellt har även två typhus studerats; ett småhus och ett större flerbostadshus. Resultatet av studien visar att den största kostnaden för fjärrvärmen ligger i driften och därmed blir detta alternativ också dyrast för de två större husen. Dock är både investeringskostnaden och underhållskostnaderna betydligt större för värmepumpar och varierar beroende på vart i landet de ska installeras, oförutsedda driftstopp och haverier. Resultatet visar också att det inte är lönsamt för ett småhus att byta från ett befintligt fjärrvärmesystem till värmepump. Slutsatsen är att energieffektivisering bör ske i första hand för att sänka en fastighets energiförbrukning, speciellt eftersom att andelen äldre hus kommer att öka och oavsett hur lite energi de nya husen förbrukar kommer de äldre husen utgöra den största andelen av Sveriges totala bostadsbestånd. Att en värmepump använder mindre energi är ingen långsiktig lösning för att sänka energiförbrukningen. Istället bör energieffektiviseringsåtgärder ligga till grund vid en önskan om sänkt energiförbrukning. / District heating is the dominant heating method for apartment buildings in Sweden, and its competitor is the heat pumps that have become increasingly efficient and have a better impact on the market. At the same time, the government has set the 2020 targets in order to reduce and improve Sweden's energy use. As the housing sector accounts for almost 40 percent of Sweden's total energy use, the report's purpose is to study how energy consumption for older homes can be reduced by changing energy systems or by maintaining an existing district heating system, but performing energy efficiency measures. The energy systems studied in this report are district heating, geothermal heat and air-water heat pump. The data used in the report has been largely collected from a apartment building located in Vingåker, owned by Sjötorps hus AB. In order for the results to be more general, two example houses have also been studied; A small house and a larger apartment building. The result of the study shows that the biggest cost of district heating is in operation, and thus this option is also the most expensive for the two major houses. However, both investment costs and maintenance costs are significantly higher for heat pumps and vary depending on where in the country they are to be installed, unexpected downtime and breakdowns. The result also shows that it is not profitable for a small house to switch from an existing district heating system to a heat pump. The conclusion is that energy efficiency should be the first option to reduce the energy consumption of a property, especially as the stock of older houses will increase. No matter how little the energy consumption for the newly built houses are, the older houses will be the largest part of Sweden's total housing stock. The fact that the heat pump uses less energy is no long-term solution to energy efficiency. Instead, energy efficiency actions should be the first option when the desire is reduced energy consumption.

The content of greenhouse gases in the atmosphere is increasing resulting in climate change and efforts to stop the negative trend need to be intensified. The energy use in the Swedish residential and service sector constitutes 40 % of the total energy use of 378 TWh in the country. Nationally there is a target to reduce the energy use per heated area with 20 % to 2020 and 50 % to 2050. Energy renovation of buildings from the Million Programme is foreseen to be able to contribute to achieving the targets owing to the large building stock and energy efficiency potential. In the master thesis cost optimal energy renovation strategies are investigated for two multi-family buildings in Linkoping built during the Million Programme, one with an unheated attic and one with a heated attic. The thesis is carried out by using life-cycle cost optimisation (LCC-optimisation) by utilising the software OPERA-MILP, developed at Linkoping University. The aim of the thesis is to obtain the energy renovation strategy that is optimal from an LCC-perspective and to investigate the energy reduction and LCC. Optimal energy renovation strategies are also investigated for energy renovation to levels of the Energy Classes of the National Board of Housing, Building and Planning in Sweden and the stricter limits for nearly zero-energy buildings (NZEB) that will likely come into force in 2021. Greenhouse gas emissions and primary energy use are also investigated for the different cases with the purpose of putting energy renovation in relation to climate impact. Local environmental factors are used for district heating while electricity is assigned values based on the Nordic electricity mix and Nordic marginal electricity respectively. The current LCC and annual energy use is 2 945 kSEK and 133 MWh for the building with an unheated attic and 3 511 kSEK and 162 MWh for the building with a heated attic. The result shows that LCC can be reduced by approximately 70 kSEK and 90 kSEK respectively. The optimal solution constitutes of a window change from windows with U=3,0 W/m2°C to windows with U=1,5 W/m2°C and results in a reduction of the energy use by 13 % and 15 % respectively. LCC increases with 240 kSEK for the building with unheated attic and decreases with 18 kSEK for the other building when Energy Class D is reached. Energy Class C is attained through an increase in LCC by 300 – 590 kSEK and Energy Class B through an increase by 1610 – 1800 kSEK. It is not possible to reach Energy Class A or the future requirements for NZEB (55 kWh/m2Aheated) with the energy renovation measures that are implemented in OPERA-MILP. The largest energy reduction that can be attained is approximately 60 %. The most cost optimal insulation measure is additional insulation of the attic floor/pitched roof followed by additional insulation of the ground concrete slab. It was shown to be more cost efficient to change to windows with U=1,5 W/m2°C in combination with additional insulation compared to changing to windows with better energy performance. For greater energy savings additional insulation on the inside of the external wall is applied, while insulation on the outside of the external wall is never cost optimal. To reach Energy Class B installation of HRV is required which gives a large increase in cost. Less extensive energy renovation is needed to reach the energy classes for the building with heated attic compared to the building with unheated attic. The annual use of primary energy in the reference case is 22 MWh for the building with an unheated attic and 26 MWh for the building with a heated attic. The emissions of greenhouse gases are 18 tonnes CO2e and 22 tonnes CO2e per year respectively when the emission factor of the Nordic electricity mix is applied and 20 tonnes CO2e and 25 tonnes CO2e respectively when the Nordic marginal electricity is applied. The yearly primary energy use can be reduced with up to 7 MWh through energy renovation. When the energy renovation leads to an increase in electricity use the primary energy can however increase with up to 12 MWh. The yearly greenhouse gas emissions can be decreased with up to 14 tonnes CO2e. When Nordic marginal electricity is applied to estimate the emissions of greenhouse gases for an energy renovation strategy that leads to an increase in electricity use the result is less beneficial from a climate perspective compared to when Nordic electricity mix is applied.

För att uppnå Sveriges energimål har servicesektorn börjat bygga energieffektiva byggnader. I detta examensarbete har energiberäkningar med hjälp av VIP-Energy utförts för Elmeskolan som är byggd enligt passivhusteknik. Resultatet av energiberäkningen har jämförts med kraven enligt BBR 22 och 25 och passivhusstandarden. Det visade sig att kraven för BBR och passivhusstandarden uppfylldes. Även en beräkning av energiprestanda för BBR 22 och 25 med avseende på bergvärme och fjärrvärme har tagits fram med hjälp av definitioner enligt Boverkets byggregler. Energiprestandan för bergvärme visade sig vara lägre än för fjärrvärme. Tre LCC-kalkyler har utförts med hjälp av en Excel-mall. Den beräknade energiprestandan för Elmeskolan samt det maximala kravet för energiprestanda för passivhusstandarden och BBR 22 har legat till grund för kalkylen. Kalkylen resulterade i att Elmeskolans energikostnad var en fjärdedel i jämförelse med kravet för BBR 22. Syftet med denna studie är att resultatet ska påvisa fördelarna med att uppföra byggnader med passivhusteknik samt påvisa energieffektiviteten för ett passivhus. / In order to achieve Sweden's energy goals, the service sector needs to build energy-efficient buildings. Therefore, the national board of housing, building and planning proposed building regulations called BBR that consists of requirements and general recommendations for both new and existing building and contains multidimensional aspects including energy management in the building. Passive house building is also another promising solution to approach an energy efficient building. The main aim of this study is to assess the energy performance of a case study building according to the both BBR and passive house building criteria. Correspondingly, Elmeskolan, which has been built based on passive house standards, is chosen as the case study and a model is developed using a building energy-modelling program, VIP-Energy. The result of the energy calculation has been compared with the requirements of BBR 22 and 25 and the Passive House Standards. The study shows that the requirements for BBR and Passive House Standards were met for the case studied building. The primary energy demand of the heat supply system in the building is assessed by considering either geothermal or district heating system according to the Boverket’s energy management building regulations. It is concluded that the primary energy demand in case of using geothermal system is lower than district heating system to supply building heating demand. A simplified LCC analysis has been considered in this study due to the passive house standard and BBR 22 and 25 building regulations. The results show energy cost of the case studied building that is built based on passive house criteria is 25 % of total energy cost of similar building that built based on BBR 22 requirements. The results show the benefits of passive house requirements in comparison with BBR regulations for the case studied building in terms of thermo-economic objectives.

The building industry is responsible for 35% of final energy use and 38% of CO2 emissions at a global level. The European Union aims to reduce CO2 emissions in the building industry by up to 90% by the year 2050. Therefore, it is important to consider the environmental impacts buildings have. The purpose of this thesis was to investigate the environmental impacts and costs of a single-family house in Sweden. In the study, the life cycle assessment (LCA) and the life cycle cost (LCC) methods have been used by following the “cradle to grave” life cycle perspective.  This study shows a significant reduction of global warming potential (GWP), primary energy (PE) use and costs when the lifespan of the house is shifted from 50 to 100 years. The findings illustrate a total decrease in LCA outcome, of GWP to 27% and PE to 18%. Considering the total LCC outcome, when the discount rate increases from 3% to 5% and then 7%, the total costs decrease significantly (60%, 85% to 95%). The embodied carbon, PE use and costs from the production stage/construction stage are significantly reduced, while the maintenance/replacement stage displays the opposite trend. Operational energy use, water consumption and end-of-life, however, remain largely unchanged. Furthermore, the findings emphasize the importance of using wood-based building materials due to its lower carbon-intensive manufacturing process compared to non-wood choices.   The results of the LCA and LCC were systematically studied and are presented visually. Low carbon and cost-effective materials and installations have to be identified in the early stage of a building design so that the appropriate investment choices can be made that will reduce a building’s total environmental and economic impact in the long run. Findings from this thesis provide a greater understanding of the environmental and economic impacts that are relevant for decision-makers when building single-family houses. / Byggbranschen svarar för 35% av den slutliga energianvändningen och 38 % av koldioxidutsläppen på global nivå. Europeiska unionen strävar efter att minska koldioxidutsläppen i byggnadsindustrin med upp till 90% fram till 2050. Därför är det viktigt att beakta byggnaders miljöpåverkan. Syftet med denna avhandling var att undersöka miljöpåverkan och kostnader för ett enfamiljshus i Sverige. I studien har livscykelbedömningen (LCA) och livscykelkostnadsmetoderna (LCC) använts genom att tillämpa livscykelperspektivet ”vagga till grav”. Studien visar en stor minskning av global uppvärmningspotential (GWP), användning av primärenergi (PE) och kostnader vid växling från 50 till 100 års husets livslängd. Resultaten visar en årlig minskning med 27% för utsläpp av växthusgaser och med 18% för användningen av primärenergi. Med tanke på det totala LCC-utfallet, när diskonteringsräntan ökar från 3%, 5% till 7%, minskar de totala kostnaderna avsevärt (60%, 85% till 95%). Det noteras att klimatavtrycket, primärenergianvändningen och kostnaderna från produktionssteget/konstruktionssteget minskar avsevärt, medan underhålls- / utbytessteget visar den motsatta trenden när man byter från 50 till 100 års livslängd. Den operativa energianvändningen, vattenförbrukningen och avfallshanteringen är fortfarande nästan samma när man ändrar livslängden. Vidare betonar resultaten vikten av att använda träbaserade byggmaterial på grund av lägre klimatpåverkan från tillverkningsprocessen jämfört med alternativen. LCA- och LCC-resultaten studerades systematiskt och redovisades visuellt. De koldioxidsnåla och kostnadseffektiva materialen och installationerna måste identifieras i ett tidigt skede av en byggnadskonstruktion genom att välja lämpliga investeringsval som kommer att minska de totala miljö och ekonomiska effekterna på lång sikt. Resultaten från denna avhandling ger ökad förståelse för miljömässiga och ekonomiska konsekvenser som är relevanta för beslutsfattare vid byggnation av ett enfamiljshus.

The building industry is responsible for 35% of final energy use and 38% of CO2 emissions at a global level. The European Union aims to reduce CO2 emissions in the building industry by up to 90% by the year 2050. Therefore, it is important to consider the environmental impacts buildings have. The purpose of this thesis was to investigate the environmental impacts and costs of a single-family house in Sweden. In the study, the life cycle assessment (LCA) and the life cycle cost (LCC) methods have been used by following the “cradle to grave” life cycle perspective.  This study shows a significant reduction of global warming potential (GWP), primary energy (PE) use and costs when the lifespan of the house is shifted from 50 to 100 years. The findings illustrate a total decrease in LCA outcome, of GWP to 27% and PE to 18%. Considering the total LCC outcome, when the discount rate increases from 3% to 5% and then 7%, the total costs decrease significantly (60%, 85% to 95%). The embodied carbon, PE use and costs from the production stage/construction stage are significantly reduced, while the maintenance/replacement stage displays the opposite trend. Operational energy use, water consumption and end-of-life, however, remain largely unchanged. Furthermore, the findings emphasize the importance of using wood-based building materials due to its lower carbon-intensive manufacturing process compared to non-wood choices.   The results of the LCA and LCC were systematically studied and are presented visually. Low carbon and cost-effective materials and installations have to be identified in the early stage of a building design so that the appropriate investment choices can be made that will reduce a building’s total environmental and economic impact in the long run. Findings from this thesis provide a greater understanding of the environmental and economic impacts that are relevant for decision-makers when building single-family houses. / Byggbranschen svarar för 35% av den slutliga energianvändningen och 38 % av koldioxidutsläppen på global nivå. Europeiska unionen strävar efter att minska koldioxidutsläppen i byggnadsindustrin med upp till 90% fram till 2050. Därför är det viktigt att beakta byggnaders miljöpåverkan. Syftet med denna avhandling var att undersöka miljöpåverkan och kostnader för ett enfamiljshus i Sverige. I studien har livscykelbedömningen (LCA) och livscykelkostnadsmetoderna (LCC) använts genom att tillämpa livscykelperspektivet ”vagga till grav”. Studien visar en stor minskning av global uppvärmningspotential (GWP), användning av primärenergi (PE) och kostnader vid växling från 50 till 100 års husets livslängd. Resultaten visar en årlig minskning med 27% för utsläpp av växthusgaser och med 18% för användningen av primärenergi. Med tanke på det totala LCC-utfallet, när diskonteringsräntan ökar från 3%, 5% till 7%, minskar de totala kostnaderna avsevärt (60%, 85% till 95%). Det noteras att klimatavtrycket, primärenergianvändningen och kostnaderna från produktionssteget/konstruktionssteget minskar avsevärt, medan underhålls- / utbytessteget visar den motsatta trenden när man byter från 50 till 100 års livslängd. Den operativa energianvändningen, vattenförbrukningen och avfallshanteringen är fortfarande nästan samma när man ändrar livslängden. Vidare betonar resultaten vikten av att använda träbaserade byggmaterial på grund av lägre klimatpåverkan från tillverkningsprocessen jämfört med alternativen. LCA- och LCC-resultaten studerades systematiskt och redovisades visuellt. De koldioxidsnåla och kostnadseffektiva materialen och installationerna måste identifieras i ett tidigt skede av en byggnadskonstruktion genom att välja lämpliga investeringsval som kommer att minska de totala miljö och ekonomiska effekterna på lång sikt. Resultaten från denna avhandling ger ökad förståelse för miljömässiga och ekonomiska konsekvenser som är relevanta för beslutsfattare vid byggnation av ett enfamiljshus.

SammanfattningIntroduktion: Sedan år 2000 har antalet byggnader i Sverige ökat kraftigt. Enligt Statiska centralbyrån (SCB) fanns över 5 miljoner bostäder i Sverige i slutet av år 2021. Av dessa bostäder är cirka 42 % villor, 51 % flerbostadshus och resterande är lägenheter i specialbostäder. Energiförbrukningen i småhus har ökat med cirka 22% sedan 1970-talet, främst på grund av ökad användning av cirkulationspumpar, golvvärme och ventilation. Detta har resulterat i ökad miljöpåverkan från byggsektorn. Effektivisering av ventilationssystem har varit ett fokusområde under lång tid, eftersom användningsfasen av ventilationssystemen har visat sig ha hög energianvändning och stor miljöpåverkan. En studie visar att VVS-systemen påverkar miljön både vid tillverknings- och användningsfasen. Dessutom har nya lågenergihus en högre miljöpåverkan i byggfasen på grund av användningen av mer material för att minska driftanvändningen. Valet av ventilationssystem är avgörande för villor, eftersom ett effektivt ventilationssystem inte bara förbättrar inomhusluften utan också minskar risken för hälsoproblem som kan uppstå vid otillräcklig ventilation. Nyckelord: Livscykelkostnad, LCC, Ventilationssystem, Självdragssystem, FTX-system, VIP-Energy, Från- och tilluftssystem, Värmeåtervinning. Syfte: Syftet med examensarbetet är att visa att valet av ventilationssystem har betydelse för minskad klimatpåverkan vid tillverknings- och användningsfasen under 30 års tid. Mål: Målet är att ta fram vilket av självdragsventilation och från- och tilluftssystem med värmeåtervinning som är mest ekonomiskt och ger lägst klimatpåverkan baserat på ett livscykelperspektiv på ett småhus under en kalkylperiod på 30 år. Frågeställningar: Vilken av självdrag och FTX är mest effektivt med tanke på energiförbrukningen under tillverknings- och användningsfasen?Hur påverkar självdrag respektive FTX-systemet uppvärmningskostnaderna för ett småhus under förutsättning att uppvärmningen sker med fjärrvärme?Vilket av de två ventilationssystemen är mest ekonomisk lönsamt enligt en jämförande LCC, baserad på ett småhus med en kalkylperiod på 30 år?Vilket av ventilationssystemen orsakar störst klimatpåverkan? Metod: Metoden är en fallstudie där VIP-Energy används för att visa byggnadens energiförbrukning timme för timme under ett helt år. En LCC-beräkning utförs för att bestämma kostnaden för ventilationssystemet under dess livslängd, inklusive uppskattade underhållskostnader och nyinvesteringar. Slutsats: Baserat på energiförbrukningen under tillverknings- och användningsfasen är det mer effektivt att använda självdrag istället för ett FTX-system. Självdrag med vedeldning har ett lägre fjärrvärmebehov jämfört med FTX-systemet och ger därmed lägre årliga uppvärmningskostnader. Över en 30-årsperiod har självdragssystemet en lägre total livscykelkostnad än FTX-systemet. FTX-systemet har en högre elförbrukning och därmed en större påverkan på klimatet än självdragssystemet. / AbstractIntroduction: Since the year 2000, the number of buildings in Sweden has seen a significant increase. According to the Statistics Sweden (SCB), there were over 5 million dwellings in Sweden at the end of 2021. Out of these dwellings, approximately 42% are single-family houses, 51% are multi-family buildings, and the remaining is apartments in specialized housing. The energy consumption in single-family houses has increased by around 22% since the 1970’s, primarily due to the increased use of circulation pumps, underfloor heating, and ventilation. This has resulted in an increased environmental impact from the construction sector. Efficiency improvements in ventilation systems have been a longstanding focus due to the high energy consumption and significant environmental impact associated with their operational phase. A study reveals that HVAC systems impact the environment both during the manufacturing and the operational phases. Furthermore, new low-energy buildings have a higher environmental footprint during the construction phase due to the increased use of materials aimed at reducing operational energy consumption. The choice of a ventilation system is crucial for homes, as an efficient ventilation system not only improves indoor air quality but also reduces the risk of health problems that can arise from inadequate ventilation. Keywords: Life Cycle Cost, LCC, Ventilation System, Self-Exhaust Ventilation, Supply and Exhaust Ventilation, VIP-Energy, Supply and Exhaust Air System, Heat Recovery. Purpose: The purpose of the thesis is to demonstrate that the choice of ventilation system has a significant impact on reducing environmental emissions during the manufacturing and operational phases over a 30-year period. Goal: The objective is to determine which of self-exhaust ventilation and supply and exhaust ventilation with heat recovery is the most cost-effective and has the lowest climate impact based on a life-cycle perspective for a single-family building over a calculation period of 30 years.Questions: Which of self-exhaust ventilation and supply and exhaust ventilation is the most efficient in terms of energy consumption during the manufacturing and usage phases?How do self-exhaust ventilation and supply and exhaust ventilation affect the heating costs for a single-family building assuming that heating is provided through district heating?Which of the two ventilation systems is most economically viable according to a comparative Life Cycle Cost (LCC) analysis, based on a single-family building with a calculation period of 30 years?Which of the two ventilation systems causes the greatest climate impact?