Den Europeiska unionen har sina medlemsländer genom direktivet Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) gett i uppdrag att minska energiåtgången för byggnader. Detta ingår i satsningen för att minska klimatpåverkan i hela EU. Nybyggda hus innebär bäst förutsättningar för att minska energiförbrukningen genom att den senaste tekniken kan utnyttjas ihop med utformning enligt de nyaste forskningsrönen. Syftet med det här arbetet är att undersöka om det är möjligt att bygga ett hus som är självförsörjande på el i Sverige genom att använda beprövad teknik. Undersökningen görs genom att bygga en datormodell av ett hus i Simulink för att beräkna energibehov under januari 2010 till december 2013. Huset är 160 m2 stort och står i Karlstad, Värmland. Den använda tekniken i huset är omfattande. De viktigaste komponenterna är en ackumulatortank på 9,3 m3, litium-jon batteri på 58 kWh vid 48 volt, ett vindkraftverk på 2 kWp, solceller på 58 m2och solfångare på 46 m2. Modellhuset liknar i sina egenskaper ett hus som har byggts i Tyskland och jämförs också mot detta avseende energiförbrukning och kostnader. För att kunna bedöma ekonomin jämförs modellhuset även med fem energieffektiva småhus från olika svenska hustillverkare. Modellen använder sig av mätdata som Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI) ställer allmänheten till förfogande. Data finns för varje timme under beräkningsperioden. Beräkningarna visar att 100 % självförsörjningsgrad på el är möjligt med den valda tekniska utrustningen genom att begränsa elanvändningen till ungefär 2 000 kWh/år. Värmeförsörjning görs med hjälp av solfångarna och ackumulatortanken. Självförsörjningsgraden på solvärme visar sig hamna omkring 58 % av värmebehovet. Den resterande värmen kommer från 4,6 m3 stjälpt björkved som eldas i en vattenmantlad vedpanna och motsvarar ungefär 5 400 kWh. Denna mängd ved kostar i dagsläget mindre än 3 000 kr/år. Datormodellhuset använder sig av mycket teknik vilket medför att priset ligger på ungefär 3,5 miljoner kr. Ett, i storlek och energibehov, jämförbart småhus koster i snitt 3,1 miljoner kr. Ett sådant småhus är dock inte självförsörjande på el. När man bygger ett hus som ligger långt från närmaste elanslutningspunkt behöver även kostnaden för anslutningsarbete beaktas. Ligger den närmaste anslutningspunkt 1 800 meter eller mer från den tänkta byggplatsen blir enbart kostnaderna för att ansluta huset till elnätet över 313 000 kr. Husbyggaren som vill bli oberoende av tillgängligheten av elnätet eller planerar att bygga ett hus som ligger långt ifrån en anslutningspunkt till elnätet har med resultatet från undersökningen ett verktyg för att ta fram planer för sitt bygge. Den undersökta husmodellen sänker de framtida kostnaderna för att driva huset och håller arbetsinsatsen nere för att förse huset med värme och varmvatten. / The European Union has through the Directive Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) given a mandate to its members to reduce energy consumption of buildings. This is part of the effort to reduce the carbon footprint across Europe. New houses have the best conditions to reduce their energy consumption by utilizing the latest technologies. This work examines whether it is possible to build a house that is self-sufficient in electricity in Sweden using proven technology. The survey is done by building a computer aided model of a house in Simulink to calculate energy requirements during January 2010 December 2013. The modelhouse is 160 m2 and use climatedata from Karlstad, Värmland. The calculations show that a self-sufficiency rate of 100 % of electricity is possible with the selected technical equipment by limiting the power consumption to 2 000 kWh per year. Heat supply is done by using solar collectors and a storage tank. Self-sufficiency for the heating is up to 58 %, wooden heating supplies the rest.

Bostadsbristen är ett ständigt faktum i Sverige idag och i takt med att boendepriserna ökar så ökar också intresset för att bygga sin egen bostad. Arkitektfirman Tengbom i Karlstad har startat upp ett projekt, Portable Empowerment, som bygger på visionen om att skapa en portabel bostad som ska kunna fungera som en lösning när ett plötsligt behov av bostäder uppstår. För att bostäderna ska kunna flyttas runt krävs det att lösningar för energi- och avloppssystem finns integrerade i bostaden och ska kunna flyttas med för att göra bostaden portabel. För att detta ska vara möjligt krävs det avlopps- och energisystem som är off grid. Off grid betyder att systemet inte är kopplat till kommunalt avlopp eller elnät. Det finns sedan länge sätt att lösa både avlopp och energiförsörjning off grid och några exempel där det tillämpas är husvagnen och den klassiska sommarstugan, men de är allt som oftast inte anpassade för bruk året runt. Målet med denna studie är att identifiera samt värdera avlopps- och energisystem som kan tillgodose behoven i en liten bostad som brukas året runt av två personer. Bostaden har sin utgångspunkt i de ritningar som tagits fram av Tengbom för deras projekt Portable Empowerment. För att identifiera system som kan tillgodose behoven i bostaden har modeller byggts upp och simuleringar skett där system lämpade för off grid inkluderats. Lösningarna har sedan jämförts med varandra med hjälp av värderingsmatriser där portabilitet, kostnad, miljö och användarvänlighet för varje system värderats. Resultatet av studien visar att det finns flera system för både energi och avlopp som kan tillgodose behoven i bostaden året om. Flera av systemen uppfyller kraven för en portabel bostad och det är med andra ord möjligt att uppfylla Tengboms vision om ett fullständigt portabelt boende. Jämfört med en ”vanlig” bostad som är ansluten till vatten- och elnät är dock off grid-lösningarna betydligt mer tidskrävande. Genom att installera ett eget system med lösningar för enbart den egna bostaden tar brukaren också på sig det fulla ansvaret, något som kan tänkas vara en belastning för vissa brukare och en frihet för andra. Ur ekonomisk synpunkt visar studien att på energisidan är det svårt att hitta ett off grid-system som är billigare än on grid-systemet där en luftvärmepump installerats. Däremot är anslutningen till ett kommunalt avlopp betydligt dyrare, mellan 100 000-150 000 kronor mer, än att anlägga till exempel en egen infiltrationsanläggning i anslutning till den egna bostaden. För att utveckla denna studie bör möjligheten att bygga off grid-byar undersökas. Genom att bygga upp ett samhälle om ett stort bostadsbehov skulle uppstå kan energi- och avloppsanläggningar delas. Anläggningarna har större kapacitet och genom att dela på dessa kan både ansvar och kostnad minskas.

There are definitely many reasons for choosing off-grid wind power systems. Few key ones involve the positive enhancement of societies, economies and natural environments. From a project developers’ perspective these systems provide a large potential market, which can cover a wide range of applications with relatively reasonable costs.  In spite of this, many challenges may interfere with the diffusion and the success of such systems. In the report we discuss the various factors affecting  the implementation of off-grid wind power systems and demonstrate some of the challenges project developers may be facing during the planning stage. Some of these include the acceptance of stakeholders (local inhabitants in particular) and the securing of the financing of the projects.  Another noted challenge lying outside the control of project developers was found to be the absence of encouraging policies and incentives. As a conclusion the thesis provides a set of self-interpreted recommendations along with a flow chart. The concluded summary indicates some key factors that project developers should be aware of and careful when dealing with, these which include: The choice of the site, verification of projects’ economics along with the securing of a convenient finance. The recommendations also point out the great advantage in having local developers as these tend to be more capable in building relations with the local citizens and politicians.

The Swedish Tourist Association, STF, is an organization which strives to make the Swedish nature more accessible to people. Since its founding, STF has been a key player in the development of the tourism in the Swedish mountain regions. Today the organization have 44 mountain cabins along the Swedish mountain range, and a majority of the huts are completely off-grid with no other connection to them but hiking trails. To accommodate for the needs of hikers and skiers throughout the year, the huts need electricity for lighting and in many cases cash registers and satellite modems to run small shops selling simple commodities. Many of the huts use solar energy combined with lead acid batteries, but not all of them can make it through the year without the use of a backup gasoline generator. This master thesis analyzes the different energy systems of four huts run by STF and using solar radiance data from PVGIS to calculate whether or not they are self-sufficient throughout the year using only solar energy. In the cases where the huts were found not to be self-sufficient, suggestions on actions that STF could implement to optimize the systems were found. For two out of the four huts, the thesis found that they were not self-sufficient, but after optimizing the energy systems with new energy saving appliances as well as tilting the solar panels between the winter and summer seasons, all four huts were found to be able to reach self-sufficiency.

Idag är människor i behov av Wi-Fi, eluttag samt belysning och samtidigt är kollektivtrafiken en stor del av människors vardag. Syftet med arbetet är att undersöka huruvida en implementering av solceller kan gynna samhället utifrån ekonomiska, ekologiska och sociala perspektiv. Studien beskriver även hur prisskillnaden mellan On-Grid och Off-Grid kan variera på grund av komponenter som används i implementeringen. I genomförandet undersöks energibehovet för Wi–Fi, LED-belysning och eluttag och detta har lett till att batteristorleken för systemet är 150 Ah. Däremot har Sverige få soldagar vilket leder till att antal mörka nätter approximeras till två och batteristorleken fördubblas därför till 300 Ah. Resultatet uppvisar att anslutande av elnät till busshållplatsen betingar ett pris av 100 000 kr men att implementera Off-Grid system på busshållplatsen kostar 23 653 kr för huvudkomponenter exklusive pris av montering, säkring och kablar. Genom att implementera solceller på On-Grid systemet kan elkostnader för bolaget minskas och återbetalningstiden förkortas. Studien kom fram till att två paneler av Midsummer BOLD med 195 Wp kommer täcka systemets behov. Dessa paneler är svensk tillverkad från 100% förnyelsebar el och har lågt koldioxidutsläpp med runt 90% lägre än traditionella solceller. / Today, people need Wi-Fi, electrical outlets, and lighting, and at the same time public transport is a large part of people's everyday lives. The purpose of the work is to investigate whether the implementation of solar cells can benefit society from an economic, ecological, and social perspective. The study also describes how the price difference between On-Grid and Off-Grid can vary due to components used in the implementation. The implementation examines the energy needs for Wi-Fi, LED lighting and electrical outlets and this has led to the battery size for the system being 150 Ah. On the other hand, Sweden has few sunny days, which leads to the number of dark nights being approximated to two and the battery size therefore doubling to 300 Ah. The results show that connection of the electricity network to the bus stop requires a price of SEK 100,000, but implementing Off-Grid systems at the bus stop costs SEK 23,653 for main components excluding the price of assembly, fuse, and cables. By implementing solar cells on the On-Grid system, electricity costs for the company can be reduced and the repayment period shortened. The study concluded that two panels of Midsummer BOLD with 195 Wp will cover the system's needs. These panels are Swedish made from 100% renewable electricity and have low carbon dioxide emissions with around 90% lower than traditional solar cells.

En omställning till ett mer hållbart samhälle pågår både nationellt och internationellt. Arbete läggs på att öka andelen förnyelsebara energikällor där solceller är en populär produkt. När effekttopparna och de förnyelsebara energikällorna ökar i det svenska stamnätet så skapas ett behov av att lagra stora mängder energi. Att lagra den mängden energi i batterier skulle bli kostsamt. Resultatet från utredningen tyder på att vätgas är ett lämpligt alternativ då omvandlingsprocesserna genererar både elektrisk och termisk energi. Komponenterna som används är ursprungligen från industrin vilket gör dom överdimensionerade för vanliga hushåll. Optimalt används vätgassystem i flerfarmilsbostäder där både den termiska energin och elektriska energin kan nyttjas.

The aim of this study was to investigate electricity supply solutions for an educationalcenter that is being built in Chonyonyo Tanzania. Off-grid power generation solutions andfurther optimization possibilities were studied for the case.The study was done for Engineers Without Borders in Sweden. Who are working withMavuno Project on the educational center. The school is set to start operating in year 2015with 40 girl students in the beginning. The educational center will help to improve genderequality by offering high quality education in a safe environment for girls in rural area.It is important for the system to be economically and environmentally sustainable. Thearea has great potential for photovoltaic power generation. Thus PV was considered as theprimary power generation and a diesel generator as a reliable backup. The system sizeoptimization was done with HOMER. For the simulations HOMER required componentdata, weather data and load data. Common components were chose with standardproperties, the loads were based on load estimations from year 2011 and the weather datawas acquired from NASA database. The system size optimization result for this base casewas a system with 26 kW PW; 5.5 kW diesel generator, 15 kW converter and 112 T-105batteries. The initial cost of the system was 55 875 €, the total net present cost 92 121 €and the levelized cost of electricity 0.264 €/kWh.In addition three optimization possibilities were studied. First it was studied how thesystem should be designed and how it would affect the system size to have night loads(security lights) use DC and could the system then be extended in blocks. As a result it wasfound out that the system size could be decreased as the inverter losses would be avoided.Also the system extension in blocks was found to be possible. The second study was aboutinverter stacking where multiple inverters can work as one unit. This type of connectionallows only the required number of inverters to run while shutting down the excess ones.This would allow the converter-unit to run with higher efficiency and lower powerconsumption could be achieved. In future with higher loads the system could be easilyextendable by connecting more inverters either in parallel or series depending on what isneeded. Multiple inverters would also offer higher reliability than using one centralizedinverter. The third study examined how the choice of location for a centralized powergeneration affects the cable sizing for the system. As a result it was found that centralizedpower generation should be located close to high loads in order to avoid long runs of thickcables. Future loads should also be considered when choosing the location. For theeducational center the potential locations for centralized power generation were found outto be close to the school buildings and close to the dormitories.

Brochet is a remote, off-grid community located in Northern Manitoba, Canada. The existing diesel generating system is characterized by high economic and environmental costs. As the existing diesel generators are nearing the end of their operational lifespan, this study uses the HOMER model to determine an optimum electricity system design at Brochet that has high electrical reliability, least cost, and low emissions. Three potential power generation options were considered and evaluated, namely: 1) only diesel, 2) only wind, 3) a mix of both. The wind-diesel hybrid system performed best for all the evaluation criteria. While maintaining high reliability, this hybrid system design resulted in 19 % reduction in electricity cost, and 30 % reduction of CO2 when compared to the existing electricity system at Brochet. Thus, this study concludes that the wind-diesel hybrid system is the optimum electricity system design for Brochet and proposes this system replace the existing system.

The feasibility of wood based energy plants in the off-grid Brochet community in Manitoba were analyzed by survey, interviews and document review in this research. Four areas were explored to assess the suitability of biomass energy generation, namely: the community’s perspective, resource assessment, technology availability, and cost attractiveness. Harvesting sufficient woody biomass from local wild fire burnt areas, in particular, as well as local green forests could be an appropriate and feasible option. A heat only plant is considered to be the best choice for biomass plant establishment in Brochet, followed by combined heat and power plants. A cost analysis showed that a biomass plant at Brochet is more economical than the current planned investment in the diesel power facility. The lack of resolve about who wants to run and pay for the operation and the uncertainty of the reliability of biomass technologies are two large barriers to biomass energy generation in the community. Overall, biomass energy generation options are promising to eliminate or reduce the use of fossil fuel in Brochet.

Brochet is a remote, off-grid community located in Northern Manitoba, Canada. The existing diesel generating system is characterized by high economic and environmental costs. As the existing diesel generators are nearing the end of their operational lifespan, this study uses the HOMER model to determine an optimum electricity system design at Brochet that has high electrical reliability, least cost, and low emissions. Three potential power generation options were considered and evaluated, namely: 1) only diesel, 2) only wind, 3) a mix of both. The wind-diesel hybrid system performed best for all the evaluation criteria. While maintaining high reliability, this hybrid system design resulted in 19 % reduction in electricity cost, and 30 % reduction of CO2 when compared to the existing electricity system at Brochet. Thus, this study concludes that the wind-diesel hybrid system is the optimum electricity system design for Brochet and proposes this system replace the existing system.