No description available.

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

Le marché des systèmes photovoltaïques a connu une forte croissance cette dernière décennie soutenue par des actions politiques favorables dans un contexte de transition énergétique. Pourtant, malgré ces conditions bénéfiques, le marché mondial du PV a paradoxalement traversé une période chaotique rencontrant des problèmes de surproduction, une crise industrielle et des différends commerciaux durable entre pays. Cette thèse part de ces problématiques et tente de comprendre les politiques publiques PV et les impacts sur la dynamique des technologies et des marchés. Afin de préciser ces questions, une approche systémique est utilisée pour fournir une compréhension correcte des mécanismes généraux des politiques publiques PV. Une vue d’ensemble systémique concrète de ces mécanismes est construite sur la base d’analyses théoriques et historiques en définissant les variables clés et le contexte. Une analyse rétrospective utilisant des mappings construits pour l’occasion est conduite afin de cerner les limites et défis critiques du secteur PV ainsi que les facteurs de risque. Cette thèse montre également la façon dont la nature du contexte politique change en liaison avec la dynamique du secteur PV. La thèse met en évidence que la dynamique nationale a été brisée par l’entrée de la Chine sur le secteur PV. La thèse propose au final des orientations stratégiques pour le développement du PV selon deux dimensions, nationale et internationale. Au niveau national, la thèse s’intéresse à l’autoconsommation PV en tant que manière naturelle d’utiliser l’énergie PV dans le système électrique. Cette analyse implique un changement de nature des politiques PV dans le futur. Pour terminer, afin de résoudre la crise industrielle actuelle, la thèse présente des possibilités d’actions internationales en collaboration pour créer une nouvelle demande PV dans le contexte international en recherchant des bénéfices économiques et environnementaux au niveau mondial. / Solar PV systems have experienced strong market growth over the last decade supported by favorable political reactions in the energy transition context. However, despite these favorable conditions, paradoxically, the global PV market recently went through a chaotic time encountering the overproduction issue, the industry crisis and the long-lasting trade disputes. This thesis started from these problematics to understand the PV public policies and the impacts on dynamics of technology systems and markets. In order to define those issues, a systemic approach is taken to provide an accurate comprehension of the overall mechanisms of PV public policies. The concrete systemic vision of PV policy mechanisms is constructed based on theoretical and historical analysis by defining key variables and the context. A retrospective analysis using the proposed mapping tools is conducted to understand critical limits and challenges of PV development and to identify risks factors in the sector. This thesis also demonstrates how the nature of policy context changes in combined with the dynamic feature of the PV sector. Our analysis highlights the nationwide PV policy dynamics was broken with the arrival of China in the PV sector. This thesis eventually proposes strategic orientations of PV development at the two dimensions from both national and international perspectives. At the national level, this thesis discusses on PV self-consumption as the natural way of PV power use in the electricity system. This analysis implies a change in the nature of PV policies in the future. Next, as a response to the current global industry crisis, the thesis proposes opportunities of international collaborative actions to create new PV demand in the international context in pursuit of global economic and environmental benefits.

Over the past decade, technologies that facilitate household electricity production and storage have seen a rapid development along with a significant cost reduction. Research points to an increased share of household-produced electricity within the existing national grids across the globe. In some cases, self-sufficiency is possible where households are able to decouple from the grid and become independent on their electricity, in other words, go off-grid. Furthermore, this change puts additional pressure on how the electricity system is set up, which, challenges prevailing incumbents to adapt. Depending on the geographical location, circumstances for selfsufficiency varies. Sweden is a country with high seasonal variations with its Northern position, which raises the question of how off-grid households are feasible and, how they can receive traction. To investigate possible changes within large technical systems such as the electricity system, which is a vital part of the society, theories within socio-technical systems have shown much promise. However, these theories often lack the more techno-economic aspect of concrete and future investment costs from a consumer perspective, suggesting an existing research gap. Hence, the purpose of this study is to provide further knowledge regarding off-grid applications in the Swedish Context. This is done by investigating what circumstances could trigger existing electricity consumers to go off-grid. The research process and structure of the report can be interpreted as indiscriminate, however, the study has focused on combining theories surrounding socio-technical changes whilst applying techno-economic modelling to strengthen the work, similar to a dual paper study. Data was collected in the form of a literature review and interviews to provide a holistic representation of off-grid and its nexus to the electricity system. In addition to this, complementing modelling of grid-connected-, prosumer-, and off-grid households were performed. Results point towards a scene where off-grid reaches grid parity within the coming two decades, which, will increase the economic rationale of investing in an off-grid. Opposingly, there is currently no economic rationale in off-grid applications considering the relatively low electricity costs in Sweden as of today. Moreover, conditions show promise if the adopters see beyond economics and, possesses a strong will towards independence. However, implications suggest that the high reliability and low costs of the Swedish electricity grid impedes the ability of new radical innovations to receive traction. Furthermore, this study has contributed by filling the research gap between socio-technical changes and techno-economic projects in regards to electricity systems. Consequently, contributing to the academic field of socio-technical change, it has been shown that the combination of socio-technical change and techno-economic projections is applicable and beneficial. Additionally, it can be argued that the results of this study highlight that the consumer have a greater role in the development of off-grid applications than what the theories suggest. Lastly, the electricity system is a complex mechanism and, to further strengthen the perception of how a relatively new application, as in the case of off-grid, will impact the system, appurtenant suggestions for possible future research within the area are proposed. / Under det senaste decenniet har teknik som underlättar hushållens elproduktion och lagring haft en hastig utveckling tillsammans med en betydande kostnadsminskning. Forskning pekar på en ökad andel hushållsproducerad el inom de befintliga nationella elnäten över hela världen. I vissa fall är självförsörjning möjligt där hushållen kan koppla bort sig från nätet och bli oberoende av sin elförsörjning, med andra ord gå off-grid. Vidare leder en potentiell förändring mot offgrid till ytterligare påtryckningar på hur elsystemet är uppbyggt, vilket utmanar många aktörers sätt att agera. Beroende på geografisk plats så varierar förutsättningarna för självförsörjning. Sverige är ett land med stora säsongsvariationer i och med sin nordliga position, vilket väcker frågan om off-grid hushåll är genomförbara i Sverige och hur de kan skulle kunna etableras. För att undersöka möjliga förändringar inom stora tekniska system som elsystemet, som är en viktig del av samhället, har teorier inom socio-tekniska system visat vara till stor nytta. Däremot saknar dessa teorier emellertid den mer tekno-ekonomiska aspekten av konkreta och framtida investeringskostnader ur ett konsumentperspektiv, vilket antyder ett befintligt forskningsgap. Följaktligen är syftet med den här studien att ge ytterligare inblick om off-grid-applikationer i svenska sammanhang. Vilket har gjorts genom att undersöka vilka omständigheter som kan leda till att befintliga elkonsumenter går off-grid. Forskningsprocessen och strukturen i rapporten kan vara svårtolkat, men studien har fokuserat på att kombinera teorier kring socio-tekniska förändringar samtidigt som man använder teknoekonomisk modellering för att stärka arbetet. Data samlades in i form av en litteraturstudie och intervjuer för att ge en holistisk representation av off-grid och dess koppling till elsystemet. Utöver litteraturstudie utfördes kompletterande modellering av hushållsanslutna, prosumeroch off-gridhushåll. Resultaten pekar mot scenarion där off-grid når nätparitet under de kommande två decennierna, vilket kommer att öka den ekonomiska rationaliteten för att investera i ett off-grid. Det finns det för närvarande inga ekonomiska skäl till att investera off-grid-applikationer med tanke på de relativt låga elkostnaderna i Sverige idag. Förhållandena visar dessutom löfte om att potentiella användare ser förbi ekonomin och har istället en stark vilja mot självständighet. Implikationer tyder emellertid på att det svenska elnätets höga tillförlitlighet och låga pris hindrar nya radikala innovationers förmåga att ta få fäste. Det är argumenterbart att den här studien har bidragit med att fylla forskningsgapet mellan socio-tekniska förändringar och tekno-ekonomiska projektioner inom elsystem. Samtidigt har studien bidragit till det vetenskapliga området kring socio-tekniska visat på möjligheten och fördelen i att kombinera teorier kring socio-teknisk förändring och tekno-ekonomiska förändringar. Dessutom kan det hävdas att resultaten av den här studie visar att konsumenten har en större roll i utvecklingen av applikationer utanför nätet än vad teorierna föreslår. Slutligen är elsystemet en komplex mekanism, och för att ytterligare stärka uppfattningen om hur en relativt ny applikation, som i fallet utanför nätet, kommer att påverka systemet föreslås lämpliga förslag för eventuell framtida forskning inom området.

The project Austerland Energi at the eastern tip of the island of Gotland called Östergarnslandet was started as a response to the larger project Omställning Gotland funded by the Swedish government as an effort for a pilot project to convert to renewable energy to reach zero CO2-emissions for the country in 2045. The current plan for the Austerland energy system is a solar PV and wind production base with energy storage in the form of batteries and hydrogen which also can be used as vehicle fuel. The system will also continue to be connected to the grid and the annual electricity consumption for the area is 3.4 GWh, including both households and agricultural activities. The energy system has been modeled by Energenious, a company based in Berlin, Germany, who recommended a battery storage and electrically driven vehicles. The total investment cost of which was 30.099 MSEK and the operation and maintenance cost was 2,780 kSEK/year and the emission rate was 138 ton/year.  The yearly global horizontal irradiance is approximately 1,060 kWh/m2 at the location, the average wind speed is 7.5-8.5 m/s at 100 m hub height, but the wind turbine would have to be lower because of the Östergarnslandet being a protected area for the beautiful scenery. The heat production is mostly individual for each household or farm with either heat pumps or biomass boilers. There are no options for hydropower at the location and there is a desalination plant and a water treatment facility which provides the households and farms with drinking and irrigation water. The alternative energy storage solutions investigated in this thesis includes Flywheel, Redox flow battery, Pumped hydro, Deep Sea pumped hydro, Supercapacitors, Compressed air energy storage and Thermal energy storage. The first three of which were included in the models of the system. For the Future scenario changes of the energy consumption, the patterns of change for the households were based on national and regional trends the last 25 years.  The Austerland energy system was modeled using the software Homer Pro, where the base case of using batteries and batteries together with hydrogen storage was analyzed. The batteries were then switched to flywheels, a redox flow battery and a pumped hydro system respectively and analyzed with and without the hydrogen storage. The results showed that the recommended storage solution was still the batteries since the flywheel storage has too short storage duration, the flow battery storage is more expensive, and the pumped hydro storage has a complicated installation process. However, the recommended size of the batteries was half that of the recommended size provided by the Energenious models and the results also showed that the system would be suitable for a future change of the consumption patterns.  Lastly, the sustainability analysis showed that all the alternative energy storage devices have a slightly less CO2-emission rate, but none of the systems had a emission rate as low as that calculated by Energenious. However, when considering any of the components in an energy system, a more thorough investigation of environmental and social issues of the production process should be made. The investigation should include studying working conditions, wages, suspicions about child labour, process waste streams and other emissions streams and ethical values at the production company. / Projektet Austerland Energi är lokaliserat på ön Gotlands östra spets kallat Östergarnslandet. Projektet startades som ett efterfrågat initiativ genom det större projektet Omställning Gotland vilket är finansierat av den svenska regeringen. Omställning Gotland är för ett pilotprojekt för att ställa om till förnybar energi i landet och för att nå netto noll CO2-utsläpp i landet år 2045. Den nuvarande planen för Östergarns energisystem är en solcells- och vind produktions bas med energilagring i form av batterier och vätgas vilket också kan användas som fordonsbränsle. Systemet kommer även fortsättningsvis att vara anslutet till det lokala elnätet och den årliga elförbrukningen för området är 3.4 GWh inklusive både hushåll och lantbruksverksamhet. Energisystemet har modellerats av Energenious, ett företag baserat i Berlin, Tyskland, som rekommenderade batterilagring och elfordon snarare än att använda vätgas. Den totala investeringskostnaden var beräknad till 30,099 MSEK och drift- och underhållskostnaden var 2,780 kSEK/år och CO2-utsläppen var 138 ton/år.  Den årliga solinstrålningen på Östergarn är cirka 1,060 kWh/m2, medelvindhastigheten är 7.5-8.5 m/s vid 100 m navhöjd, men vindkraftverket måste vara lägre än så eftersom Östergarnslandet är ett skyddat område på grund av det vackra landskapet. Värme förses mestadels individuellt för varje hushåll eller gård med hjälp av antingen värmepumpar eller värmepannor som använder biomassa. Det finns ingen möjlighet för vattenkraft på denna del av Gotland men det finns en avsaltningsanläggning och en vattenreningsanläggning som förser hushållen och gårdarna med dricksvatten och vatten för bevattnings. De alternativa energilagrings lösningar som undersöks i denna avhandling inkluderar svänghjul, redox flödesbatteri, ett pumpkraftverk antingen på land eller till havs, superkondensatorer, trycklufts lagring och lagring av termisk energi. De tre förstnämnda alternativen ingick i modelleringen utförd i detta arbete. För undersökningen av framtida energiförbruknings förändringar, undersöktes utvecklingen för hushållen på nationella och regional nivå under de senaste 25 åren. Austerlands energisystem modellerades med hjälp av programvaran Homer Pro, där originalmodellen med endast eller batterier tillsammans med vätgaslagring analyserades. Batterierna byttes sedan till svänghjul, ett redox flödesbatteri respektive ett pumpkraftverk och analyserades med och utan vätgaslagringen. Resultaten visade att den rekommenderade lagringslösningen fortfarande var batterierna eftersom svänghjulet har för kort lagringstid, flödesbatteriet är för dyrt och pumpkraftverket har en mycket mer komplicerad installationsprocess. Den rekommenderade storleken på batterierna visade sig dock vara hälften av den rekommenderade storleken från Energenious-modellerna och resultaten visade också att systemet kommer vara lämpligt för den beräknade framtida konsumtionen. Slutligen visade hållbarhetsanalysen att alla alternativa energi lagringstyper har en något lägre koldioxidutsläpp, men inget av systemen hade en så lågt utsläpp som beräknat av Energenious. När någon av komponenterna i ett energisystem övervägs bör dock en mer grundlig undersökning av miljömässiga och sociala frågor i produktionsprocessen göras. Undersökningen bör omfatta arbetsvillkor, löner, misstankar om barnarbete, avfallshantering och andra utsläpp under produktionsprocessen och etiska värderingar hos produktionsföretaget.

In the summer of 2007, a single neighbourhood in downtown Toronto contributed at least 13 percent of all residential grid???tie solar photovoltaic (PV) systems sold in the Canadian province of Ontario. On average, PV purchaser households produced 37 percent as much electricity as they consumed. This research investigates solar energy adoption in a community case study. Specifically, it investigates why some residents who sign up for a solar resource assessment through a community solar energy initiative (CSEI) decide to purchase, and others decide not to purchase in the short???term. Characteristics and perceptions of potential adopters are analyzed to better understand their motivations and barriers to adoption. Community energy projects became an official public policy goal in Ontario, with the passing of the Green Energy and Green Economy Act in 2009. Approximately 80 percent of Ontario???s anticipated generation capacity will need to be built, replaced or refurbished within 15 years. In this context, the Ontario Ministry of Energy, Ontario Power Authority, and Deloitte (one of Canada???s leading professional services firms), have partnered with a ???green benefit??? fund, the Community Power Fund, to help local community groups access resources to develop and establish renewable energy projects. Understanding solar energy adoption in a community context is therefore important to improve the effectiveness of such policies, including the disbursement of multi???million dollar grant funds. Differences between purchasers and non???purchasers in respect of adoption behaviour were found in this study to cluster around two general themes. The first theme concerns differences in compatibility of both the concept of solar energy systems, and their physical attributes, with characteristics of potential adopter households. Some compatibility issues are straightforward, e.g. availability of roof space with a southern orientation. Others are more complex, involving several interrelated perceptual and socio???demographic factors. For instance, while both purchasers and non???purchasers rated cost as a very important barrier, purchasers rated the motivation of solar energy systems to reduce climate change higher relative to the barrier of high financial costs than did non???purchasers. Purchasers were also more likely to possess a graduate degree, while non???purchasers were more likely to hold a professional degree. The second general theme relates to potential adopters??? trust and stake in the ability of the community???based initiative to reduce barriers in the adoption process. Since two types of solar energy systems are considered in the case study???PV and thermal (hot water)???differences are explored between each of three respondent groups: solar PV purchasers, solar hot water (SHW) purchasers, and non???purchasers. iv Surveys were used to gather data on adopter perceptions and characteristics. A participatory research design helped identify the research topic. Two main bodies of literature???community???based social marketing (CBSM) and diffusion of innovations theory???were drawn upon to conceptualize the adoption process and interpret the survey findings. These include five models of human behaviour that can be used to guide the design of CBSM campaigns. Diffusion theory was used as a basis for discussing ???perceived innovation attributes???. The study takes an integrated approach by considering both social and technical aspects of solar energy adoption, together with the issues of fuel substitution and household electricity demand.