This master thesis investigated how a hydrogen energy storage could be used anddimensioned to reduce the problem of power shortage in the local distributiongrid in Uppsala, Sweden. By implementing such a storage system in mobilityhouses, which are parking garages with integrated charging stations for electric vehicles and smart renewable energy solutions for power generation, the problem with power shortage could be decreased. The results showed that by integrating a hydrogen storage together with battery packs, it was possible to reduce power peaks in mobility houses. Further, it was clear that more power peaks facilitated the dimensioning of these type of systems. It was also shown that due to today's initial cost of hydrogen storages, the total savings related to a limited purchase of electricity from the grid were insignificant. It was therefore found that this type of hydrogen storage would not reduce costs in the short term for the mobility houses considered in this study. However, implementing a smaller kW storage could generate and improve knowledge in the hydrogen/hybrid field, which could facilitate the implementation of larger systems in the future. Furthermore, the results showed that it could be interesting to implement hydrogen storages on a bigger scale for municipalities or actors, who would want to reduce the power shortage in the local distribution grid.

Följande studie är ett examensarbete utfört vid Kungliga Tekniska Högskolan våren 2021 på Uppdrag av ett energiföretag. Studien syftar till att undersöka och jämföra effekttoppar i två olika fastigheter samt studera hur en reducering av effekttopparna påverkar den årliga elkostnaden för fastighetsägaren. Rapporten ämnar även att översiktligt undersöka om batteridrift skulle kunna vara en möjlig lösningsmetod för att möjliggöra denna reducering. Medvetenheten kring nutidens miljöproblem har resulterat i att allt fler efterfrågar hållbara energilösningar till sina fastigheter. Många siffror indikerar att elpriset i framtiden kommer att öka samtidigt som konsumtionen av el även förutspås öka. Ett av de största problemen med dagens elkonsumtion är att den inte är jämnt fördelad och att det därför bildas effekttoppar de tider på dygnet då fastigheterna konsumerar som mest elektricitet. Det leder till högre priser och eftersom många befintliga elabonnemangen idag baserar sina priser på när fastigheter konsumerar som mest, har många elnätsbolag en så kallad månadseffektavgift. Detta innebär att en stor del av den fasta elkostnaden baseras enbart på det högst uppmätta värdet för innevarande månad. För att undersöka hur mycket en reducering av effekttopparna påverkar den årliga elkostnaden skapades Exceldokument där två olika fastigheters elförbrukning och abonnemangskostnader fördes in. Studien visade att effekttoppar kan reduceras med rätt teknik, men en djupare analys behöver göras för hur den tekniska lösningen ska se ut. En djupare analys behöver göras för att ta reda på vilken dimensionering av batterier som är lämplig och troligtvis skulle den verkliga återbetalningstiden vara mycket kortare då de största besparingarna kan göras inom andra områden som till exempel frekvensreglering och effektförsäljning. Olika scenariosimuleringar i exceldokumentet visade att en reduktion av effekttopparna med 50% kan minska den årliga besparingen med upp till 10%. / The following study is a bachelor thesis carried out at the Royal Institute of Technology on behalf of an energy company who is based in Stockholm. The aim of the study is to investigate and compare power peaks in two different real estate properties. The report will also study how a reduction of the power peaks affects the annual electricity cost. Finally, the report intends to briefly examine if battery storage could be a possible solution to enable this reduction in costs. The growing awareness of today's environmental problems has resulted in a greater demand among real estate owners for sustainable energy solutions. Data indicates that both the price and the consumption of electricity will increase in the future. One of the biggest problems with today's electricity consumption is that it is not evenly distributed, and power peaks are formed when users consume the most electricity. These peaks causes electricity prices to rise and since many existing electricity subscriptions today base their prices on when properties consume the most, this means that consumers pay higher prices than necessary. To investigate how much a reduction in power peaks would affect the annual electricity cost, an Excel document was created in which the electricity consumption and subscription costs of two different properties were entered. The study shows that power peaks can be reduced with the right technology, but a more accurate analysis needs to be executed to find out how the technical solution should be designed. A key part of this solution is a more thorough analysis of the necessary dimensioning of batteries for the property, and it is likely that payback times suggested in this report could be even shorter given that even bigger savings can be made in areas other than those examined in this study, such as frequency control and power sales. Various scenario simulations in the Excel document showed that a reduction of the power peaks by 50 percent can reduce the annual savings by up to 10 percent.

The real estate sector in Sweden accounts for a significant share of energy consumption andgreenhouse gas emissions in society. The increased electrification, driven by factors such asdigitalization and the use of electric cars, further contributes to the industry's climate impact.However, there are opportunities for property owners to effectively manage electricityconsumption and reduce the negative climate impact. Managing power peaks, which occurduring periods of high electricity consumption, is crucial to reduce strain on the power gridand the use of fossil fuels. It is also a key factor in achieving international sustainability goalssuch as Agenda 2030 and the Paris Agreement. Reducing peak loads can also lead to lowerelectricity costs for buildings. The purpose of this study has been to investigate the challenges and opportunities for reducingpeak power demand at KTH Campus in Östermalm, Stockholm, and to examine theenvironmental and economic benefits that can be achieved through this. Using data providedby the real estate company Akademiska Hus, an overview of the overall electricity consumptionat KTH Campus was conducted. In addition, potential measures to reduce peak power demandand finding common incentives for tenants and property owners for implementing suchinvestments were investigated through a qualitative study. The results of the study show that there are measures that property owners can take to reducepower peaks. The suggested measures include both technical investments and influencing andchanging tenants' electricity consumption. The analysis of electricity usage for the study objectrevealed that the hour that primarily should be assessed is 12:00 PM, when the highest numberof power peaks occur. Additionally, potential measures such as upgrading ventilation systemsand optimising the use of laboratory fume hoods were identified to reduce electricityconsumption and, in turn, power peaks at KTH Campus. Improved data utilisation andtransparent knowledge sharing between tenants and property owners can be key tosuccessfully reducing power peaks. Challenges in implementing the proposed measuresinvolve changing tenants' behaviour and managing split incentives between the landlord andtenant. The focus of this study was to analyse existing data on power load distribution andcomprehend it through interviews with experts within the field. Another way of conducting asimilar type of study on how to reduce power peaks could be to develop different strategiesfor analysing data or gathering alternative data. / Den svenska fastighetssektorn står för en betydande andel av energiförbrukningen ochutsläppen av växthusgaser i samhället. Ökad elektrifiering, drivet av faktorer som digitaliseringoch användning av elbilar, bidrar ytterligare till branschens klimatpåverkan. Det finnsemellertid möjligheter för fastighetsägare att effektivt hantera elförbrukningen och minskaden negativa klimatpåverkan. Att hantera effekttoppar, som uppstår under perioder med högelförbrukning, är avgörande för att minska belastningen på elnätet och användningen avfossila bränslen. Det är också en viktig faktor för att uppnå internationella hållbarhetsmål somAgenda 2030 och Parisavtalet. Minskade effekttoppar kan även leda till lägre elkostnader förbyggnader. Syftet med denna studie har varit att undersöka utmaningar och möjligheter att minskaeffekttoppar i elförbrukningen på KTH Campus på Östermalm, Stockholm, och att undersökade miljömässiga och ekonomiska fördelarna som kan uppnås genom detta. Med hjälp av datafrån fastighetsbolaget Akademiska Hus genomfördes en kartläggning av den totalaelförbrukningen vid KTH Campus. Dessutom undersöktes potentiella åtgärder för att minskaeffekttoppar och att hitta gemensamma incitament för hyresgäster och fastighetsägare attimplementera sådana investeringar genom en kvalitativ studie. Resultaten av studien visar att det finns åtgärder som fastighetsägare kan vidta för att minskaeffekttopparna. De föreslagna åtgärderna inkluderar både tekniska investeringar och påverkansamt förändring av hyresgästers elförbrukning. Analysen av elförbrukningen för studieobjektetvisade att timmen som i huvudsak bör beaktas är kl. 12:00, då flest effekttoppar förekommer.Dessutom identifierades potentiella åtgärder som uppgradering av ventilationssystem ochoptimering av användningen av dragskåp i labb för att minska elförbrukningen och därmedäven effekttopparna vid KTH Campus. Förbättrad användning av data och transparentkunskapsdelning mellan hyresgäster och fastighetsägare är också potentiella lösningar för attfrämja investeringar i energieffektivitet. Utmaningar med att implementera de föreslagnaåtgärderna innefattar att ändra hyresgästers beteende och hantera delade incitament mellanfastighetsägare och hyresgäster. Fokus för denna studie var att analysera data över effektförbrukningen på KTH och skapaförståelse genom intervjuer med kunniga inom området. Ett annat sätt att genomföra enliknande studie om hur man minskar effekttoppar skulle kunna vara att utveckla olikastrategier för att analysera data eller samla alternativ data.

Due to the increased demand for electricity in recent years and the estimated demand in the future it has become clear that the capacity of the Swedish electrical grid is insufficient, and the grid is not able deliver the amount of power that is demanded by the market. The crucial points in the grid where the grid capacity is insufficient could be several. It could be in the transmission system but also at locations in the distribution system, such as congestion points for residential areas for example. For the grid to be able to meet the new demands large investments are needed to renew electricity grid. This will cost a lot of money and it will take several years before the grid capacity is up to scale. A problem is that the grid must be dimensioned for the highest power peaks that could be expected even though these might occur just a few times every year. As a response to this a new market for flexibility solutions in the grid has arisen. An example of a flexibility solution is a method called peak-shaving. Peak-shaving is a method that levels out the overall load-profile and so on reduces the highest power-peaks. The aim of this thesis was to investigate how integrated power systems with battery storageinstalled in household villas could implement peak-shaving with the purpose of providing a flexibility-service to the grid. The study includes theoretical simulations, as well as practical experiments and performance analyses of installed systems. The study also includes an investigation how the current price model and tax rules create incentives for costumers to provide this flexibility service. Firstly, a theoretical simulation model in MATLAB was developed that could make a virtual simulation of the result from implementation of peak-shaving based on historical data of the power profile of the household. After this, experimental tests were conducted for three households where peak-shaving was implemented. With the data from the experiments the performance and potential deficiency of the installed systems could be analysed. With the recorded data from the experiments and with collected data of the hourly based price for electricity it could be studied what impact peak-shaving has on the costs for the household and so on what incentives the price model and tax rules creates to implement peak-shaving.What could be concluded in the study was that peak-shaving has a good potential to reduce power-peaks and provide flexibility to the grid. The results from the tests showed that the power-peaks were able to be reduced but the power systems did however have some observed deficiencies that reduced their performance. It could also be concluded that the current price model and tax rules often increases the costs when implementing peak-shaving and so on create poor incentives to provide this flexibility service.

Transportsektorn står inför en omställning från förbränningsfordon till eldrivna fordon. Detta är en åtgärd för att minska koldioxidutsläppet inom transportsektorn och därmed reducera klimatpåverkan. Syftet med studien är att undersöka hur en ökad effektanvändning i form av elbilsladdning påverkar Gävles lokala elnät samt hur olika laddtekniker påverkar elnätet. Bakgrunden till studien grundar sig att elnätsföretaget vill öka medvetenheten om hur elnätets beredskap ser ut för en ökad elbilsladdning. Att undersöka elbilsladdningens påverkan på elnätet är av stor nytta för elnätsföretaget, men även andra som undersöker elbilsladdnings påverkan i elnätet kan ha användning för studien. Ämnet elbilsladdning är mycket aktuellt och många studier undersöker olika delar som berör elbilsladdning. Tidigare studier undersöker även olika typer av laddtekniker och hur smart laddning minska påverkan i elnätet. Smart laddning kan anpassa elbilsladdningen genom att styra den efter olika styrsignaler och sammankoppla hela elnätet. Denna studie undersöker delar av Gävles lokala elnät genom att simulera befintliga mätvärden lågspänningsnätet samt olika typer av elbilsladdning. Studien analyserar effektanvändningen av befintliga mätdata samt belastningsström och spänningsfall i elnätet med varierande lastprofiler i fyra olika områden. Resultatet för denna studie visar att elbilsladdning påverkar elnätet, vilket beror på vilken typ av laddteknik som används samt dimensioneringen av elnätet. Studien visar att elanvändningen i området idag har effekttoppar på eftermiddag och kväll när kunderna består av villakunder men att effekttoppen kan vara mitt på dagen där det finns industrier. Med elbilsladdning ökar belastningen samt spänningsfallet i nätet och en del av säkringarna i nätet löser ut. Laddning med 11 kW mellan kl. 16:00-19:00 samt laddning med effektvakt på 13,8 kW ger störst belastning och spänningsfall. Laddning utan styrning är den laddteknik som påverkar elnätet mest men laddning med effektvakt orsakar också problem. Laddning med 5,5 kW mellan kl. 23:00-06:00 samt när endast 50% av alla kunder laddar med 11 kW mellan kl. 16:00-19:00 är de scenarion som påverkar elnätet minst. Laddning med en låg effekt under natten när grundlasten är som lägst är den laddteknik som är mest gynnsam för elnätet. Studien visar även att nätet klarar en högre belastning av elbilsladdning inom en snar framtid om endast en del av kunderna i nätet använder elfordon. / The transport sector is facing a transition from combustion engine vehicles to electric vehicles. Through this action the carbon dioxide emissions in the transport sector can be reduced. The purpose of this study is to observe how an increased power use from electric vehicle charging (EVC) affects the local electricity grid in Gävle. The study also addresses how different charging techniques affect the electricity grid. The background of this study is to the increase awareness of the capacity of the electricity grid. There is a need from the electricity grid company to look over the impact on the grid from EVC. This could also be useful for others looking over the impact on the electricity grid from EVC. This is a hot topic and lots of other studies look over the different aspects of EVC. Previous studies also examine different types of charging techniques and how smart charging reduces the negative impact on the electricity grid. Smart charging is a way to adjust the EVC by regulating it after different parameters and connecting the entire electrical grid. This study simulates existing measured values of the low-voltage grid in Gävle and various types of EVC. This study examines the power use of existing measurement data as well as load current and voltage drops in the electricity grid with different load profiles in four different areas. Results from this study shot that EVC affects the electricity grid, to what extent depends on the type of charging technology used and the dimensions of the electricity grid. The study shows that electricity use in the area has power peaks in the afternoon and evening with residential customers, but power peaks tend to be in the middle of the day if there are industries in the area. EVC increase the load on the electricity grid, causes voltage drops and a few fuses in the grid to be triggered. Charging with 11 kW between 16:00-19:00 and charging with a power monitor of 13.8 kW create the greatest voltage drops and highest load on the grid. Charging without means of control affects the electricity grid the most but charging with a power monitor also creates problems. Charging with 5.5 kW between 23:00-06:00 as well as when only 50 % of all customers charge with 11 kW between 16:00-19:00 impacts the grid the least. Charging with low power during the night when the base load is at its lowest is the charging technology that is most favorable for the electricity grid. Results also show that the grid can handle a higher load of EVC in the near future if only some of the customers in the network start using electric vehicles.