An expansion of production of electricity from renewable energy sources is evident both internationally but also in Sweden. One renewable energy source that has great potential and access is solar energy, where solar panels is the prime and most used technique. The electrical system needs to be in a constant balance, this means that the production and consumption of electrical energy must constantly match each other. When solar panels get a bigger role in the world’s electricity production a need to store the overproduced electricity is born. A name for this type of storage is electrical energy storage (EES) and this can be the solution to achieve a flexible electrical system. There is a lot of different types of EES and it can be hard do decide its size.  In this study calculation models were built to evaluate different EES for a building. On this building solar panels are planned and therefore a need of EES to increase the buildings self-sufficiency rate and self-consumption rate. The three different ESS that was studied was lithium ion battery, vanadium redox flow battery and hydrogen-based energy storage. Five different calculation models were built, one for the lithium ion battery, one for the vanadium redox battery and three different hydrogen-based energy storage were built all with their own set of conditions. The appropriate sizes of the five systems were calculated. For these systems the environmental impact, costs and payback time was also calculated. Self-sufficiency rate and self-consumption rate is the highest for the two hydrogen-based energy storages 1 and 2. The self-sufficiency rate was 167% and the self-consumption rate was 100%. In these systems the total amount of solar produced electricity is used within the system. All systems contribute to a decrease in operating costs if compared to the building without solar panels. The hydrogen-based system 1 answers for the largest decrease in operation costs, this system uses 456 kWh electricity per year compared to the system without solar panels who uses 11 600 kWh electricity per year. The shortest payback time for the EES systems answers to the vanadium redox flow battery at 29 years. The solar panels payback time is 25 years and their lifetime are five years longer at 30 years. This is a good sign for the development of the solar panels. If more money is given to the development of solar panels, they will most likely get more effective and more environmentally friendly. The environmental impact results show that a system without solar panels has the lowest environmental impact at 11 070 kg carbon dioxide equivalents for at 30-year time span, if the impact of the Swedish electricity mix is considered. If the European electricity mix is considered the system with the solar panels has the lowest environmental impact and contributes to an emission reduction of -35 922 kg carbon dioxide equivalents over a 30-year time span. The results make it hard to argument for the use of EES today. All studied ESS systems contributes to an increase of environmental impact and their payback time is longer than their lifetime which makes them a poor investment.

Denna rapport ska verka till Karlskrona kommuns kvantifiering av potentialen för solcellsanvändning. Med litterära studier och fallstudieunderlag så har en modell för att beräkna möjligt solenergiupptag samt livscykelkostnader utformats. Med modellen som underlag och i samråd med SMHI så har Karlskronas möjliga solenergiupptag beräknats till ca 1100 kWh/(m2*år) för en horisontell yta. Med en verkningsgrad hos kristallina kiselbaserade solcellsmoduler på 15 % så skulle det därmed behövas en yta av ca 370 ha för att täcka Karlskrona kommuns elbehov. Livscykelkostnaden med solcellsmodulerna kan enligt fallstudierna till mer än 90 % kopplas till anskaffning. Fallstudierna över den senast uppförda solcellsanläggningen anger en energikostnad på 2,09 kr/kWh vid en uppskattad livstid på 25 år. Dock ingår inte kostnaden för avveckling vid dessa beräkningar vilket gör livscykelkostnaden ofullständig.

The study examines the potential for extensive connection of photovoltaic (PV) production in the Swedish rural power grid, considering the case distribution grid (10kV) of Herrljunga Elektriska. Hourly PV production is calculated using radiation and temperature data together with information regarding building roofs in the studied area. Furthermore, hourly customer load data is aggregated, enabling detailed power flow simulations of the grid resulting in hourly voltages and currents for all nodes during 2014. Three cases with varying PV production are studied, using different thresholds for minimum annual radiation. Thus, roofs with lower annual radiation are excluded from the simulations, limiting PV production. The three cases considers annual radiation greater than 0 kWh/m2 , 700 kWh/m2 and 1000 kWh/m2. Simulations show that the distribution grid in Herrljunga maintains acceptable performance with respect to voltages and currents for the 1000 kWh/m2,year case, yielding an annual production of 30 % of consumption. The hosting capacity, which is an estimate of the amount of PV that can be connected to the grid, is therefore 30 %. In order to further examine grid limitations, weak parts of the grid are identified. These are situated in the peripheral parts of the grid, which is in accordance with earlier studies of intermittent power production in distribution grids. Additionally, low voltage grids in connection to these weaker parts of the distribution grid are simulated, showing no further limitations for hosting capacity.

With the growing popularity of solar cells in Sweden, real estate companies have become interested in the possibility of installing solar panels when constructing new apartment buildings. Riksbyggen is one of these companies that sees solar energy as an interesting alternative when constructing energy-efficient buildings with low energy consumption. The purpose of this study is to investigate optimal system solutions and the profitability of a PV-system in a newly produced apartment building containing 28 apartments in Västerås. This investigation is made possible by creating and simulating the PV-system in the simulation program PVSyst. The PV-system that will be installed on Brf. Sjökortet has an installed capacity of 54 kW. 40 kW will be placed on the roof with a tilt of 4° while 14 kW will be placed on the facade with a tilt of 90°. According the simulation results, the PV-system will produce 43,6 MWh per year, which means the specific electricity production becomes 807 kWh/kWp. Own use of solar electricity is estimated to be 61 %, which means that 26,7 MWh will be utilized directly by the housing association, while 16,9 MWh must be submitted for sale. Out of the solar electricity that can be used directly 9,9 MWh will cover the property electricity meanwhile the remaining 16,8 MWh covers the residents household electricity. The residents of the housing cooperative will thus gain access to a large portion of the produced solar electricity without having to pay for it. The PV-system will without investment aid become unprofitable with an annuity of – 16 304 SEK per year. When the investment aid covering 35 % of the investment cost is included, the PV-system becomes profitable with an annuity of 2 687 SEK per year. The own use of solar electricity is difficult to improve by only changing the tilt of the solar panels. However, the results shows that a greater amount of solar electricity can be utilized by the housing cooperative in the winter months by increasing the amount of solar panels on the facade while decreasing the amount of solar panels on the roof with the same amount. A higher amount of solar panels on the facade will though decrease the yearly solar electricity production, making it more difficult for the PV-system to show profitability. The determined distribution of solar modules on the roof and facade is optimally distributed if the goal for the housing association is to utilize as much solar electricity as possible directly.

Riksbyggen, one of Sweden’s largest real estate companies, are planning to build a new residential area outside Uppsala, Sweden. Adjacent to the houses in the area, Riksbyggen are considering installing a 137 kWp photovoltaic (PV) system to supply the residents with renewable energy. In the first part of this study, the proposed PV system is analyzed based on benefits and profitability for the residents, using the software HOMER. Possibilities for including 3 kWp roof-mounted PV systems with varying azimuth as a complement to the larger system are evaluated. In the second part, options for implementing an Energy Management System (EMS) with battery storage or load shifting in the distribution grid using MATLAB. The system uses forecasting of PV generation, electricity prices and electricity demand to optimize the system control strategies. The results from the study indicate that installation of the 137 kWp PV system could lead to reduced average electricity costs of 21,1 % for the residents. If the system is completed with roof-mounted PV modules of varying azimuth for 12 % of the households in the area, the average electricity cost is reduced by 29,4 %in total. Implementing an EMS with energy storage in the distribution grid was not found to be an economically viable option, mainly due to high energy storage costs. The system control strategies can be improved by using forecasting. The economic benefits of load shifting for a single household were found to be too low to give incentive for system investment.

På uppdrag av Hifab AB har detta examensarbete utförts under vårterminen 2015. En ny livsmedelsbutik ska etableras i Umeå, där Hifab AB har anlitats som generalkonsult av Coop Nord. I dagsläget finns endast ett utkast på hur byggnaden ska se ut eftersom byggnationen av butiken beräknas starta våren 2016. Detta innebär att det finns stora möjligheter att undersöka smarta energilösningar som kan appliceras på den framtida butiken. För att erhålla energistatistik att utgå från användes en Coop-butik i Kramfors som invigdes våren 2012 som referensbutik i detta projekt. Syftet med detta arbete var att undersöka olika energialternativ och energieffektiviserande byggtekniska lösningar för den planerade butiken. Detta för att den planerade Coop-butiken, tillsammans med andra framtida butiker, ska kunna byggas energieffektiv redan från början och för att driftkostnaden för butiken ska bli så låga som möjligt samtidigt som påverkan på miljön blir minimal. Detta projekt ska vara en vägledning i val av energisystem och byggtekniska lösningar för den aktuella Coop-butiken och även vid projektering av framtida livsmedelsbutiker i Sverige, framförallt i norra delen av landet. Projektet har innehållit två olika delar och ett flertal mål. Det första delmålet var att undersöka vilket av alternativen fjärrvärme eller bergvärme som är det mest ekonomiskt lönsamma för den nya butiken. Nästa delmål var att undersöka möjligheten och kostnaden för att installera solceller på den nya butiken. Målet var även att undersöka om det fanns alternativa sätt att tillgodose kylbehovet på jämfört med de kompressorkylmaskiner som finns i referensbutiken. I den andra delen av projektet var målet att bygga upp en modell av referensbutiken i ett energiberäkningsprogram och att simulera energieffektiviserande lösningar på denna. Detta för att undersöka hur mycket energibesparingar som kunde erhållas, framförallt i minskat uppvärmningsbehov per år. De metoder som användes för utförandet av detta arbete var studiebesök, intervjuer, kontakt med företag, litteratursökning och datorsimuleringar. Inledningsvis utfördes ett studiebesök på referensbutiken för att få en överblick över dess utformning och uppbyggnad. För undersökningen av fjärrvärme, bergvärme och solceller upprättades kontakt med olika leverantörer medan undersökningen av alternativa kylmetoder utfördes som en litteraturstudie. För den andra delen av projektet valdes IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE) att användas som energiberäkningsprogram. Referensbutiken modellerades i programmet och fick sedan fungera som grundfall på vilken ett antal, utvalda energieffektiviserande lösningar testades. De viktigaste slutsatserna i detta projekt är att när värmesystem ska väljas för den nya butiken så är fjärrvärme ett mer lönsamt alternativ när valet står mellan fjärrvärme och bergvärme. Slutsatsen för den del i projektet där solceller undersöktes är att det är en lönsam investering att installera solceller på den nya butiken utifrån de beräkningar som har erhållits från två leverantörer. Det bästa alternativet var en tunnfilmssolcell som gav en återbetalningstid på cirka sju år och en investeringskostnad på cirka 1,5 miljon kronor om statsbidraget erhålls. Av det totala elbehovet skulle då cirka 20 % täckas av produktionen från solcellspanelerna. Slutsatserna som kan göras när de energieffektiviserande lösningarna testades var att de två som gav störst energibesparing var behovsstyrning av ventilationsflödet och minskad belysningseffekt. Dessa två energieffektiviserande lösningar rekommenderas att undersökas närmare för att utreda möjligheten att implementera i den nya butiken.

Användningen av solceller har haft global exponentiell tillväxt sedan 2000-talet och många experter menar att solceller har stor potential att utvecklas. På den svenska elmarknaden bidrar solceller dock med en försumbar andel på endast 0,01 %. En av fördelarna med solceller är att de kan nyttja ytor effektivt genom att appliceras på eller integreras i byggnader, vilket har skapat ett intresse hos fastighetsägare. Denna studie avser att studera samspelet mellan aktörerna i processen bakom solcellsinvesteringar samt hur interaktionen skapar värde för involverade aktörer. Detta studeras för att utreda vilka faktorer som kan påverka tillväxten av solceller på den svenska elmarknaden. För att undersöka detta har två fallstudier utförts för fastighetsbolagen Uppsalahem och Specialfastigheter som båda har befintliga solcellsanläggningar. Studiens teoretiska ramverk utgår ifrån en övergripande nätverksteori samt en resursanalys med hjälp av 4R-modellen där interaktionerna mellan aktörernas resurser analyseras. Genom att studera interaktionerna kan värden identifieras. Vår studie visar att på grund av höga initialkostnader och låg ersättning för producerad el kan solcellsinvesteringar vara ekonomiskt olönsamma beroende på solcellsteknik och installationsteknik. Dessutom har verkningsgraden potential att utvecklas och priset för solcellsgenererad el är högt i förhållande till det låga elpriset. Ytterligare en utmaning är att bibehålla balansen vid ökad anslutning av solceller, vilket kan kräva stora satsningar och investering i elnätet. Dessa skapar utmaningar för solcellernas tillväxt på elmarknaden. Dock visar resultaten att solcellsinvesteringar bidrar till både sociala och miljömässiga aspekter, såsom långsiktig hållbarhet, stärkt varumärket och kunskapsutbyte. Dessutom bidrar det till att företaget skapar affärsrelationer med andra aktörer samt ligger i framkant vad gäller tekniken, och detta är i sig viktigt i omställning mot ett hållbart samhälle. Investeringar i solcellsanläggningar har därmed inte alltid en direkt ekonomisk lönsamhet men indirekta effekter skapar värde som gör att det finns incitament att investera.

Research in solar energy is taking big steps in both solar heating and solar electricity. It´s not only the technologies alone, but also the combination of both solar electricity and solar heating which is what is called a solar hybrid. The idea of a solar hybrid is that a solar cells efficiency decrease with increased temperature and can with help from a solar collector be cooled and the heat can be utilized. This thesis report compares heat production and electricity production with respect of, in first hand, a solar hybrids geometry in the cooler. The theory chapter describes solar heating and how different solar cell technologies work and their environmental impact at the production and how compatible these technologies are for the solar hybrid. A detailed description over the formulas about solar flux and the energy flows of a solar hybrid are also in the theory chapter. The first system is located on Per Wickmans house in Öjaby outside of Växjö and uses an aluminum absorber. The second system is located in Lenhovda at Lenhovda radiatorfabriks roof and uses a sheet of glass under the solar cell instead of a plastic film that the other hybrids have, this hybrid uses a flat steel absorber. The third system is located in Åseda at Åseda Värme och Sanitets roof and uses a copper pipe absorber. With the aluminum absorber in Öjaby it was produced 1,2 kWh/m 2 electricity and 4,95 kWh/m2 heat. To reach the need of electricity for an arbitrary house for a day in May it needs 15,8 m2 solar hybrid and 22,5 m2 extra solar heating panels to cover the need of heat. / Forskning inom solenergi går framåt med stora steg gällande båda solvärme och solel. Det är inte bara teknikerna var för sig det forskas på, utan också en kombination av både solel och solvärme vilket är det som kallasen för solhybrid. En solhybrids idé grundar sig på att en solcells verkningsgrad sjunker med ökad temperatur och kan med hjälp av en solfångare kylas ner och värmen tas tillvara på. Denna rapport jämför värmeproduktion och elproduktion med avseende på, i första hand, en solhybrids geometri i kylaren. Teoriavsnittet beskriver solvärme och hur olika solcellstekniker fungerar samt dess miljöpåverkan vid framställningen och hur pass tillämpbara dessa solcellstekniker är i en solhybrid. En utförlig beskrivning över samtliga formler gällande solinstrålning samt en solhybrids energiflöden finns också med i teoriavsnittet. Det första systemet finns på Per Wickmans hus i Öjaby utanför Växjö och använder sig av en aluminiumabsorbator. Det andra systemet finns i Lenhovda på Lenhovda radiatorfabrik och använder sig av en glasskiva under solcellen istället för en plastfilm som de andra stationerna, denna station använder sig av en stålabsorbator. Det tredje systemet finns i Åseda på Åseda Värme och Sanitets tak och använder sig av en kopparslinga i absorbatorn. Med hjälp av aluminiumabsorbator i Öjaby producerades det 1,2 kWh/m 2 el och 4,95 kWh/m2 värme. För att nå elbehovet i en godtycklig villa för en dag i Maj behövs det 15,8 m2 solhybrid och 22,5 m2 extra solvärmepanel för att täcka värmebehovet.

Intresse för solceller för energiproduktion ökar stadigt i samhället. Under de senaste 30 åren har solcellerna gradvis blivit både billigare och mer effektivare. Genom att fortsätta skapa forskningsmöjligheter och förbättra solcellen som en kommersiell produkt kommer solcellen att kunna konkurrera med alla förnybara- samt icke förnybara energikällor. Detta examensarbete syftar på att utreda och identifiera viktiga relevanta skillnader mellan kisels- respektive tunnfilmssolceller. Mjukvaran Polysun används för att utföra en teoretisk simulering för solcellsmodulerna vid Haganässkolan i Älmhult. Anläggningarnas verkliga energiproduktion mäts för att kontrollera, verifiera och jämföra med beräkningsresultatet. Resultatet visade att kiselsolcellerna har större verkningsgrad än tunnfilmssolcellerna och som förväntat att kiselmodulerna producerade mer el. Kiselsolcellerna är ett bättre val då tillgängligheten av takarea är en begränsade faktor för en anläggnings dimensionering.

When different energy conserving measures are implemented for reducing energy use in buildings and the buildings are connected to district heating systems, it is important that an overall system analysis is made which takes into account the effects of total change of energy use due to the energy conserving measures. The method applied in this thesis uses hourly production data for the different production units in the district heating system in Gävle, Sweden. The merit order of the different production units is dependent on the electricity spot market price. To calculate the merit order, hourly data for the electricity price is used. The marginal production unit can then be determined for each hour of the investigated year. This thesis analyzes five different energy conserving measures in a multi-dwelling building regarding how they affect the marginal production units in the district heating system. For CO2 emission evaluations, two different combinations of heat and electricity conserving measures are compared to installation of an exhaust air heat pump. This thesis also analyzes how the configuration of the electric meter affects the measured amount of self-consumed and produced excess electricity for a single-family house and for two multi-dwelling buildings of different sizes. The results show that the use of electricity is the most important objective to consider. The increased use of electricity for operation of the heat pump contributes to an increase of global CO2 emissions and the electricity produced by the solar photovoltaic installation contributes to a decrease of global CO2 emissions. The results also show that the configuration of the electric meter is important for the single-family house but negligible for the multi-dwelling buildings. The amount of produced excess electricity is high for all buildings, which means that the economic value of produced excess electricity is important for a profitable installation.