This thesis describes the current situation of the electrical grid on a general level and contemporary support policies for residents who feed renewably produced electricity into the grid within a Swedish context. It shows which issues currently exists and suggests a new way to value overproduced renewable electricity which is not self-consumed. This way is called a dynamic price function (DPF), and this thesis models, simulates and analyzes the DPF in order to create an economic incentive to support the balance of the electrical grid – one of its most important parameters. The suggested DPF could potentially work with any renewable source in any area, but the focus in this thesis has been on solar power-systems for households in local areas. While the currently support policies, which uses static models to value overproduced renewable electricity, have created important incentives for the initial penetration of solar power among local residents they do not scale well as the share of renewable production on a local level increase. This might cause negative impacts on the electrical grid. The thesis’ results show that by designing the DPF in certain ways it is possible to create an economic incentive for different behaviors. The most promising design incorporates three different incentives at the same time and they are: 1) to incentivize the initial penetration of solar power in local areas which do not have any production, 2) to incentivize a higher share of solar power, but not too high, and 3) to procure storage possibilities for overproduced electricity. These incentives do not only encourage a more even geographical distribution of solar power, but also allow for a higher share of solar power in the energy system without risking the balance of the grid.

The rise in population causes serious issues in larger cities since the electrical grid is becoming overloaded. Simultaneously, the demand on more sustainable energy production and the use of renewable energy sources increase. Renewable energy based off-grid electrical systems are a possible solution to decrease the magnitude of these issues. The purpose of this thesis is to compare solar cells, solar thermal collectors and PVT (Photovoltaic thermal hybrid solar collectors) and design the most suitable combination of solar panels for a selfsufficient multi-family house in Jönköping, Sweden. The solar panels were compared from a cost and energy production perspective, then a suitable renewable energy system with all three types of panels was constructed and optimized using Opti-CE, which is a MATLABbased software. During the course of this thesis, an interview was made with Hans-Olof Nilsson who is a co-founder of Nilsson Energy and owner of a self-sufficient off-grid house. The results show that PVT-panels have higher energy production per area and 22% higher LCC (life cycle cost) than regular solar cells in combination with solar thermal collectors. Optimization results indicate that the house cannot be self-sufficient by installing solar panels on the given roof area only, rather the area of installed solar collectors should be increased to a minimum of 1497𝑚2 . With the given roof area of 900𝑚2 the house can only be self-sufficient a maximum of 75% of the time. The results also indicate that the introduction of compact systems with the simultaneous decrease of cost will make renewable off-grid energy systems more attractive in the future.

Globally, there are approximately 900 000 telecommunication radio base station sites (RBS-sites)located in areas without access to the electrical grid. Traditionally, these sites are powered by dieselgenerators, consuming large amounts of fossil diesel fuel. Diesel combustion is connected both toenvironmental impacts and high economical expenses for the mobile operators. As the mobilenetwork expansion is increasingly located in off-grid areas of developing countries, the search forrenewable power alternatives has been intensified. This Master thesis presents results from a life cycle assessment (LCA) of photovoltaic and windturbine hybrid power configurations for off-grid RBS-sites. The LCA covers environmental impactsfrom all life cycle activities of the hybrid system: from raw material extraction, manufacturing, andtransportation, to on-site usage, and disposal. To enable assessment of variable hybrid configurations, four scalable sub-models were constructed:one diesel sub-model including the generator and yearly diesel consumption, one back-up batterysub-model, one PV module sub-model and one wind turbine sub-model. Included in the sub-modelswere required site equipment; e.g. foundations for generators, PV modules and battery banks, powerconverters, fuel tanks and possible housings. The number of generators, liters of fuel consumed peryear, number of battery cells, square meters of PV module and number of wind turbines were set asvariables. Hereby RBS-sites with different capacities and availability of renewable source could bemodeled. A hybrid configuration including 21 square meters photovoltaic modules, one wind turbine, a storageof 36 (12 V) batteries and one generator back-up consuming 1500 liters of diesel fuel per year wasevaluated. The hybrid site represents between 11 and 16 percent of the different environmentalimpact potentials, global warming potential specifically representing 13 percent, caused by acorresponding traditional diesel site consuming 20000 liters of fuel per year. The most importantparameters influencing the environmental performance of the renewable hybrid site following thediesel fuel production and combustion are the production energy mix and energy intensive processesincluding the up-stream silicon and lead processing. The thesis confirmed great environmental benefits of using wind and solar power at RBS-sites. Theadditional gain of applying wind power when feasible to decrease the PV module area or batterycapacity required was also demonstrated. The great importance of manufacturing location andelectricity mix should encourage Ericsson to map supplier manufacturing locations, searchingpossibilities to decrease the environmental impacts from the manufacturing phase of the differentsub-systems. / Idag finns det omkring 5 miljoner radiobasstationer i det i det globala telekomnätet, varav 900000 ärbelägna i områden utan tillgång till elektricitet. Traditionellt drivs dessa stationer av dieselgeneratorersom konsumerar stora mängder diesel. Dieselförbränningen bidrar både till lokala och globalamiljöeffekter samt höga driftkostnader för mobiloperatörerna. Expansionen av mobilnätet sker i alltstörre utsträckning i områden i utvecklingsländer utan elförsörjning, vilket har ökat intresset föralternativa kraftkällor. Inom examensarbetet har ett redskap för jämförande livscykelanalys (LCA) av förnyelsebara krafthybridlösningarför radiobasstationer utvecklats. Hybriderna kombinerar solceller och vindturbinermed dieselförbränning och batterier. Genom att använda LCA inkluderas miljöeffekter från alla steg i hybridsystemets livscykel; frånutvinning av råmaterial och tillverkning av sub-system, transport, användning på RBS-siten till denslutliga avvecklingen. För att kunna utvärdera olika hybridkonfigurationer skapades 4 olika delmodeller: en delmodell fördieselförbränning innefattande generator och dieselkonsumption, en batteri-delmodell, en PVdelmodellsamt en vindturbin-delmodell. Delmodellerna inkluderar även nödvändiga komponentersom betonggrund till generatorer, PV-modulerna och batteribanken. Antal dieselgeneratorer,battericeller, vindturbiner samt PV-moduler och liter dieselkonsumption kan varieras för att simuleraen specifik anläggning. En hybridlösning med 21 m2 solceller, en vindturbin, 36 stycken (12V) battericeller och endieselgenerator som konsumerar 1500 liter diesel per år analyserades. Hybridlösningen ger upphovtill miljöeffekter motsvarande mellan 11 och 16 procent, global uppvärmning motsvarande 13procent, av miljöeffekterna orsakade av en traditionell dieselkonfiguration som konsumerar omkring20000 liter diesel per år. Betydelsefulla parametrar som påverkar miljöeffekterna frånhybridlösningen förutom produktion och förbränning av diesel är vilken elektricitetsmix somanvänds vid tillverkning av de olika komponenterna och energiintensiva processer som kisel- ochblyframställning. Resultaten tydliggör de stora minskningar av miljöeffekterna som en övergång från dieselförbränningtill sol- och vindkraft på RBS-anläggningar kan ge. Den relativa förbättringen av att installeravindturbiner för att minimera mängden sol- och battericeller har även visats. Betydelsen avproduktionsplats och elektricitetsmix för den totala miljöpåverkan bör motivera Ericsson attkartlägga och välja tillverkare som innebär ett litet bidrag till de totala miljöeffekterna.

Internet of Things (IoT) är en kraftfull plattform för att koppla den fysiska världen till den digitala. IoT och modern sensorteknik möjliggör många nya applikationer inom till exempel industriell övervakning, hälsovård,miljöövervakning, smarta städer, smarta transport och smartlivsstil. I många av dessa applikationer är sensornoder utplacerade i utomhusmiljöer, där de bör fungera under långa tidsperioder. IoT-noder lider av kapacitetbergränsade batterier vilket innebär att deras funktion beror på batteriets livslängd. En lösning kan vara att implementera ett energikördsystem till IoT-noder utomhus. Solenergi är den mest lättillgängliga och användbara energikällan utomhus.Denna energi skördas med hjälp av en solcell (PV-cell). Energin som genereras av solcellspaneler varierar beroende på solstrålningsintensitet och andra faktorer. Syftet med denna undersökning har varit att utveckla en solcellsförsörjningsenhet för IoT-noder utomhus. Detta görs genom att hämta energi från omgivningen (solenergi) och använda den i samband med en Power ManagementIntegrated Circuit (PMIC) och en energilagringsenhet kan livslängden för IoT-noder förlängas samtidigt som underhållskostnader minskas.I undersökningen användes en uppskattningsmetod för att uppskatta solcellens totala energiproduktion, vilket hjälper för att konfigurera en solcellspanel som kan leverera lämplig energi till energiskördsystemet och minska energiförlusten i systemet. En lämplig energi krävs för att PMIC:n ska fungera väl samt systemet ska driva IoT-noder. Denna undersökning har visat att solenergiskördsystemet som består av en självgjord mindre panel, en BQ25570 och en energilagringsenhet (antingen en superkondensator eller ett batteri) kan översvämningsmätaren drivas under sommaren för det första fallet och under hela året för det andra fallet. Om två i parallell KXOB25-01X8F-TR används i systemet i stället för den mindre panelen kan luftkvalitetmätaren drivas under sommaren medan om tre iparallell KXOB25-01X8F-TR används i stället kan noden drivas under hela året. Energiskördsystemet ger mer än 80% effektivitet. / The Internet of Things (IoT) is a powerful platform for connecting the physical world to the digital. IoT and modern sensor technology enable many new applications in domains such as industrial monitoring, health care, environmentalmonitoring, smart cities and so on. In many of these applications, sensor nodes are deployed in outdoorenvironments, where they should operate for long periods oftime. But IoT nodes suffer from capacity-limited batteries,which means that their function depends on the battery life. One solution may be to implement an energy harvestingsystem for IoT nodes outdoors. Solar energy is the most readily available and useful source of energy outdoors. This energy is harvested using a solar cell (PV cell). The energy generated by solar cell panels varies depending on the solar radiation intensity and other factors. The purpose of this study has been to develop a solar cell supply unit for outdoor IoT nodes. This is done by extracting energy from the environment (solar energy) and using it in conjunction with a Power Management Integrating Circuit (PMIC) and energy storage device, the lifespan of IoT nodes can be extended while reducing maintenance costs. The study used an estimation method to estimate solar cell total energy production, which helps to configure a solar cellpanel that can supply suitable energy to the energyharvesting system and reduce the energy loss in the system. A suitable energy is required for the PMIC to work well and the system to power IoT nodes.This study has shown that the solar energy harvesting system consisting of a self-made smaller panel, a BQ25570 and an energy storage unit (either a supercapacitor or a battery), the flood meter can be operated during the summer for the first case and throughout the year for the second case. If two inparallel KXOB25-01X8F-TR are used in the system instead of the smaller panel, the air quality meter can be operated in the lower summer, while if three in parallel KXOB25-01X8F-TR areused instead, the node can be operated throughout the year. The energy harvesting system provides more than 80% efficiency.

Electrification in rural areas of West African countries remain to be a challenge for the growth of the region. The Economic Community of West African States (ECOWAS) has set a target of 2030 to achieve 100% electrification in all member countries. Burkina Faso is one of the least electrified countries in the world, where only 9 % of the rural population has access to electricity. This study presents a conceptualization of techno-economic feasibility of pumped hydro storage (PHS) and electric batteries with solar photovoltaics (PV) in the context of Burkina Faso. The results are explored for an off grid standalone PV plus storage system for a rural setting and a grid connected PV system for an urban setup. The least cost configurations for both the cases are determined using HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables). The results indicate the need of extended solar penetration in Burkina Faso in response to the challenges of low electrification rates in the country. Adding more PV to the present electricity mix of Burkina Faso could drive down the cost of energy by 50 % compared to the present grid electricity prices by making cheap electricity available to the local population. Adding PHS to grid connected PV leads to a cost reduction of 8% over a lifetime of 25 years which does not provide enough motivation for the high investments in storage at present. Policy interventions that allow stacking up of revenues and benefits of storage are needed to make it more competitive. PV plus pumped hydro storage remains the optimal system architecture as compared to PV plus electric batteries for off grid standalone systems provided the geographic availability of lower and upper reservoirs. The capital cost of PV remains to be the most dominating factor in the cost of optimal system for both the urban and the rural cases, and driving down the costs of PV would have the most positive effect for increased electricity access in the country. / Elektrifiering i landsbygdsområden i västafrikanska länder är fortfarande en utmaning för tillväxten i regionen. Ekonomiska gemenskapen i Västafrikanska stater (ECOWAS) har satt upp ett mål 2030 att uppnå 100% elektrifiering i alla medlemsländer. Burkina Faso är ett av de minst elektrifierade länderna i världen där bara 9% av landsbygdsbefolkningen har tillgång till el. Denna studie presenterar en konceptualisering av teknisk ekonomisk genomförbarhet för pumpad vattenkraftlagring (PHS) och elektriska batterier med PV (photovoltaics) paneler i samband med Burkina Faso. Resultaten undersöks med avseende på ett fristående fristående PV plus lagringssystem för landsbygden och ett nätanslutet PV-system för en stadsinstallation. De lägsta kostnadskonfigurationerna för båda fallen bestäms med hjälp av HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables). Resultaten visar på behovet av utökad solpenetrering i Burkina Faso som svar på utmaningarna med låga elektrifieringshastigheter i landet. Att lägga till mer PV till den nuvarande elmixen av Burkina Faso skulle kunna sänka energikostnaderna med 50% jämfört med de nuvarande elpriserna för nätet genom att göra billig el tillgänglig för lokalbefolkningen. Att lägga till PHS till nätansluten PV leder till en kostnadsminskning på 8% under en livslängd på 25 år som inte ger tillräcklig motivation för de stora investeringarna i lagring för närvarande. Politikåtgärder som möjliggör stapling av intäkter och fördelar med lagring behövs för att göra det mer konkurrenskraftigt. PV plus pumpad hydro förblir den optimala systemarkitekturen jämfört med PV plus elektriska batterier för fristående nät utanför nätet förutsatt geografisk tillgänglighet av nedre och övre reservoarer. Kapitalkostnaden för PV är fortfarande den mest dominerande faktorn i det lägsta kostnadssystemet för både stads- och landsbygdsfall och att köra ner PV-kostnaderna skulle ha den mest positiva effekten för ökad elåtkomst i landet.

The Next Generation funds have promoted energy transition projects and specially in Spain many green hydrogen projects are being presented throughout the territory. When developing renewable hydrogen-related projects multiple parameters and inputs must be considered since the characteristics of the sites' surroundings will have a great impact in the profitability of the project.  The main objective of this master thesis is to develop a methodology which helps with the process of selecting a suitable site to deploy a green hydrogen production facility. The study is limited to the green hydrogen production through electrolysis in the Valencian Community. It starts with georeferenced data gathering of the identified parameters that may have an impact in the viability of the project such the sun, wind and water resources avaliable as well as the transportation infrastructures and main hydrogen potential consumtions. Special attention is given to the water allocation since hydrogen could be exported and with it, the water resources from the Valencian Community. Afterwards this data is processed in a geographic information system software by performing a multi-criteria weighted overlay analysis. The weight of each criteria is given following the Analytic Hierarchy Process.  Once these steps have been completed, a suitability map of the Valencian Community is obtained in which one can see the most suitable locations to deploy green hydrogen production projects based on the selected criteria. In this thesis, the sites with the highest suitability score are selected in each of the three provinces of the Valencian Community and several parameters such as the green hydrogen production potential in tons/year or the levelized cost of hydrogen (LCOH) have been calculated.  The results showed many similarities among the three locations in terms of green hydrogen production and LCOH due to its relativley close geographical situation. However, interesting findings such as the crucial need of having nearby a source of avaliable water and the key role of desalination plants have been depicted. / Next Generation-fonderna har främjat energiomställningsprojekt och särskilt i Spanien presenteras många gröna vätgasprojekt över hela territoriet. Vid utveckling av förnybara vätgasrelaterade projekt måste flera parametrar och ingångar beaktas eftersom egenskaperna hos platsernas omgivning kommer att ha stor inverkan på projektets lönsamhet.  Huvudsyftet med denna masteruppsats är att utveckla en metod som hjälper till med processen att välja en lämplig plats för att driftsätta en produktionsanläggning för grön vätgas. Studien är begränsad till grön vätgasproduktion genom elektrolys i Valencia-regionen. Den börjar med georefererad datainsamling av de identifierade parametrarna som kan ha en inverkan på projektets genomförbarhet, såsom tillgängliga sol-, vind- och vattenresurser samt transportinfrastruktur och huvudsakliga potentiella vätgasförbrukningar. Särskilt uppmärksamhet ägnas åt vattentilldelningen eftersom vätgas kan exporteras och därmed vattenresurserna från Valencia-regionen. Därefter bearbetas dessa data i ett geografiskt informationssystem genom att utföra en viktad överlagringsanalys med flera kriterier. Vikten av varje kriterium ges enligt den analytiska hierarkiprocessen.  När dessa steg har slutförts erhålls en lämplighetskarta över regionen Valencia där man kan se de lämpligaste platserna för att genomföra projekt för produktion av grön vätgas baserat på de valda kriterierna. I denna avhandling väljs de platser med högst lämplighetspoäng i var och en av de tre provinserna i Valencia-regionen och flera parametrar som den gröna vätgasproduktionspotentialen i ton/år eller den nivellerade kostnaden för vätgas (LCOH) har beräknats.  Resultaten visade många likheter mellan de tre platserna när det gäller produktion av grön vätgas och LCOH på grund av deras relativt nära geografiska läge. Det har dock gjorts intressanta upptäckter, t.ex. det avgörande behovet av att ha en tillgänglig vattenkälla i närheten och avlastningsanläggningarnas nyckelroll.

Renewable energy for energy production, like Solar, is turning out to be very pertinent in today's world [1]. It is very clear that Solar Energy is going to emerge as one of the key sources of energy in future. Moreover, the storage option is going to play an essential role to the future deployment of solar power plants. Concentrated solar power plants with thermal storage, photovoltaic plants integrated with battery energy storage, and hybrid plants are attractive solutions to obtain a stable and dispatchable energy production. Investors or policymakers usually find it challenging to come up with the most feasible solar storage technology because they need to consider techno-economic feasibility, and at the same time, from a market or administrative perspective as well. So, this thesis study will address the key problem which is aimed at investors or policymakers since there is a need to choose the best solar storage technology at a utility level in future based on so many attributes. The thesis project was carried out in two phases which includes forecast modelling & estimations and techno-economic assessment of virtual plants. These two phases helped to address various questions in relation to the problem statement of this study. The entire thesis study broadly covered seven countries spanning across four major regions around the world. The first phase of the thesis, forecast modelling estimations shows how the seven countries will look in future (2020 – 2050) with respect to installed capacity and costs for PV, CSP, and BESS technologies. Some major results from phase 1 include, in low-cost estimates, China will remain to be the market leader in PV & CSP by 2050. In U.S.A and India, the installed costs of PV are projected to decline by 70% by 2050. By 2050, the installed costs of Solar Tower technology are estimated to drop by about 65% in China and Spain. In U.S.A, the prices of BESS technology are likely to fall by around 58 – 60 % by 2050. In the second phase of thesis study, a techno-economic evaluation of virtual plants addressed the aspects which are to be considered for a solar project if it is deployed in future across seven specific countries. Results from this analysis helps investors or policymakers to choose the cheapest solar storage technology at a utility level across seven specific countries in future (2020 – 2050). Key results from this analysis show that, in the U.S.A, by 2050, PV+BESS will be the cheapest storage technology for 4 – 10 storage hours. Addition of another renewable technology will add up more viability to the comparison. In China, Hybrid will be the cheapest storage technology for 4 – 8 hrs by 2050. There is huge potential for deployment of CSP & hybrid plants in future than PV. In South Africa, CSP will be the cheapest storage technology by 2050 for 4 – 10 hours of storage. It is assumed that deployment of BESS projects at utility level starts from 2025 in South Africa. Beyond this, market forces analysis was carried out which offers insights especially for the policymakers of how various drivers and constraints are influencing each solar technology across the specific countries in future. Overall, the entire thesis study provides guidelines/insights to investors or policy makers for choosing the best solar storage technology in future at a utility scale for a particular country. / Förnybar energi för energiproduktion, liksom Solar, visar sig vara mycket relevant i dagens värld [1]. Det är mycket tydligt att solenergi kommer att framstå som en av de viktigaste energikällorna i framtiden. Dessutom kommer lagringsalternativet att spela en väsentlig roll för den framtida distributionen av solkraftverk. Koncentrerade solkraftverk med värmelagring, solcellsanläggningar integrerade med batterilagring och hybridanläggningar är attraktiva lösningar för att få en stabil och skickbar energiproduktion. Investerare eller beslutsfattare brukar tycka att det är utmanande att komma på den mest genomförbara solcellstekniken eftersom de måste överväga teknikekonomisk genomförbarhet, och samtidigt, ur ett marknads- eller administrativt perspektiv också. Så denna avhandlingsstudie kommer att ta itu med nyckelproblemet som riktar sig till investerare eller beslutsfattare eftersom det finns ett behov av att välja den bästa solenergilagringstekniken på en användningsnivå i framtiden baserat på så många attribut. Avhandlingsprojektet genomfördes i två faser som inkluderar prognosmodellering och uppskattningar och teknikekonomisk bedömning av virtuella anläggningar. Dessa två faser hjälpte till att ta itu med olika frågor i samband med problemstudien i denna studie. Hela avhandlingsstudien omfattade i stort sju länder som sträcker sig över fyra stora regioner runt om i världen. Den första fasen i avhandlingen, prognosmodelleringsuppskattningar visar hur de sju länderna kommer att se ut i framtiden (2020 - 2050) med avseende på installerad kapacitet och kostnader för PV-, CSP- och BESS -teknik. Några viktiga resultat från fas 1 inkluderar, i lågkostnadsuppskattningar, att Kina kommer att vara marknadsledande inom PV och CSP år 2050. I USA och Indien beräknas de installerade kostnaderna för PV minska med 70% år 2050. Av 2050 beräknas de installerade kostnaderna för Solar Tower -teknik sjunka med cirka 65% i Kina och Spanien. I USA kommer priserna på BESS -teknik sannolikt att sjunka med cirka 58 - 60 % år 2050. I den andra fasen av avhandlingsstudien behandlade en teknikekonomisk utvärdering av virtuella anläggningar de aspekter som ska övervägas för ett solprojekt om det används i framtiden i sju specifika länder. Resultaten från denna analys hjälper investerare eller beslutsfattare att välja den billigaste solenergilagringstekniken på en användningsnivå i sju specifika länder i framtiden (2020 - 2050). Viktiga resultat från denna analys visar att i USA, år 2050, kommer PV+BESS att vara den billigaste lagringstekniken på 4 - 10 lagringstimmar. Tillägg av en annan förnybar teknik kommer att öka jämförbarheten. I Kina kommer Hybrid att vara den billigaste lagringstekniken i 4-8 timmar fram till 2050. Det finns en enorm potential för distribution av CSP & hybridanläggningar i framtiden än PV. I Sydafrika kommer CSP att vara den billigaste lagringstekniken år 2050 för 4 - 10 timmars lagring. Det antas att distributionen av BESS -projekt på verktygsnivå börjar från 2025 i Sydafrika. Utöver detta genomfördes marknadskravsanalys som ger insikter speciellt för beslutsfattarna om hur olika drivkrafter och begränsningar påverkar varje solteknik i de specifika länderna i framtiden. Sammantaget ger hela avhandlingsstudien riktlinjer/insikter till investerare eller beslutsfattare för att välja den bästa solenergitekniken i framtiden i en nyttoskala för ett visst land.

In Photovoltaic/Thermal (PVT) technology, both PV and solar thermal technology are integrated in the same module for simultaneous electricity and heat production. Research has shown that there are multiple benefits from integrating PVT collectors with a ground source heat pump (GSHP) system, since it allows for seasonal storage of thermal energy over the year. Furthermore, it leads to reduced operating temperatures for the PVT collectors which can increase efficiency and lifetime. The aim of this study is to present the electric and thermal performance of a PVT collector developed by Solhybrid i Småland AB, for different environmental and fluid inlet conditions that can occur when PVT collectors are connected to a GSHP system. Furthermore, the performance of this PVT design is evaluated with ASHRAE (Standard 93-2003), to allow for comparison with other PVT collector designs, with values on the overall heat loss coefficient (UL) and heat removal factor (FR). The modelling tool used for the study is the software COMSOL Multiphysics, which uses the finite element method to solve the partial differential equations in heat transfer and fluid flow problems. Based on the performance curves, the thermal and electrical efficiency of the collector is approximately 48.0-53.4% and 19.0-19.2% respectively at a reduced temperature of zero and irradiance levels of 800-1000 W/m2 for the mass flow rate of 0.026 kg/sm2 which was determined as most suitable to increase thermal performance. Furthermore, these results resulted in a heat removal factor (FR) and overall heat loss coefficient (UL) of 0.56-0.62 and 53.4-53.5 W/m2 K respectively. The results on the performance of the PVT collector in different weather conditions shows that the inlet water temperature can significantly affect operating time and the amount of thermal energy that can be extracted during the year, especially if the collector operates in a colder climate like Sweden. To assess the accuracy of the created model, future work includes experimental testing of the studied PVT collector. / En panel med kombinerad teknik av både solceller och termisk solfångare (PVT) kan producera både elektricitet och värme samtidigt. Forskning har visat att det kan finnas flera fördelar med att integrera PVT-paneler med ett bergvärmesystem, eftersom det mjliggör lagring av termisk energi över året. Dessutom leder ett sådant system till lägre drifttemperaturer som kan öka PVT-panelens effektivitet och livslängd. Syftet med studien är att presentera den elektriska och termiska prestandan av en PVT-panel utvecklat av Solhybrid i Småland AB för olika driftförhållanden som kan uppstå på grund av olika väderförhållanden och inlopps-temperaturer när panelerna är kopplade till ett bergvärmesystem. Vidare utvärderas prestandan för denna panel med ASHRAEmetoden (standard 93-2003), för att möjliggöra jämförelse med andra PVT-paneler. Modelleringsverktyget som använts i studien är mjukvaran COMSOL Multiphysics, som använder finita elementmetoden för att lösa partiella differentialekvationer i värmeöverförings-och flödesproblem. Baserat på prestandakurvorna som presenteras i resultatet, är den termiska och elektriska verkningsgraden approximativt 48.0-53.4% respektive 19.0-19.2% för en reducerad temperatur med värdet noll, en solstrålning mellan 800-1000 W/m2, för en massflödeshastighet på 0.026 kg/sm2 som beslutades som den mest lämpliga för att öka den termiska prestandan. Resultaten resulterade i en värmeavledningsfaktor (FR) och total värmeförlustkoefficient (UL) på 0.56-0.62 respektive 53.4-53.5 W/m2 K. Resultaten på PVT-panelens prestanda under olika väderförhållanden visar att vattnets inloppstemperatur kan påverka drifttiden och mängden termisk energi som kan extraheras under året avsevärt, speciellt i nordiskt klimat. För att bedöma korrektheten i resultaten och den skapade modellen rekommenderas experimentell testning av den studerade PVT-panelen.

The objective of this thesis was to investigate the potential for introducing a concentrating solar thermal (CST) central receiver plant system based on flexible heliostats - HelioPods - to provide high-temperature process heat in industrial applications. A CST plant system was designed in MATLAB, optically simulated for three design days in the ray-tracing software Tonatiuh and further analyzed in MATLAB by interpolating the results for each hour of the year. A case study was made on introducing a CST plant system based on HelioPods in a South African manganese sinter plant. The study included an investigation of the profitability of up- and downsizing the heliostat field annually with fluctuating heat demand. A circular heliostat field was modelled for the chosen location. The final field had a radius of 53 meters with the receiver located 60% from the field centre. The storage size was 16 demand hours and 17 plants were required. The results showed that 88% of the annual heat demand could be covered by solar heat in the design year. The marketing approach used for the following years was that the heat demand covered by solar heat should never be below the share at the first year, despite the predicted fluctuations in demand. Thus, a minimum solar share of 88% was used as a strategy for annual up- and downsizing of the fields throughout the investigated period of 25 years. That resulted in a field radius differing between 52 and 55 meters. The payback period of the final system was 4.35 years, the NPV was 54.33 MUSD over a period of 25 years and the LCOH was 35.39 USD/MWht. However, it was found that the profitability of the system was sensitive to the different scenarios for predicted future diesel prices, this since the pricing of the solar heat was set to 90% of the diesel price. The results in this thesis show that a CST plant system based on HelioPods is a suitable solution to supply high-temperature process heat to industrial applications. It also shows that the HelioPods can unlock potential for flexibility with changing production patterns in the industry of implementation. The results from the study can be used also for other industries with similar temperature range and heat demand. Thus, it could be argued that the implementation of a HelioPod based CST plant system also can be suitable for other industries located in high-DNI areas with dependency on conventional fuels and steady production throughout the whole day. / Syftet med denna uppsats var att undersöka potentialen för implementering av koncentrerad termisk solvärme (CST) från ett soltorn med ett heliostatfält baserat på flexibla heliostater - HelioPods – för att generera högtempererad processvärme för industriell tillämpning. Ett CST-system designades i MATLAB, simulerades för tre designdagar i det optiska ray-tracingprogrammet Tonatiuh och analyserades sedan åter i MATLAB genom att interpolera de genererade resultaten för årets alla timmar. En fallstudie av ett CST-system baserat på HelioPods i ett sydafrikanskt sinterverk för mangan genomfördes därefter. Studien innehöll en undersökning av lönsamheten av årlig ökning och minskning av heliostatfältet vid fluktuerande värmebehov. Ett cirkulärt heliostatfält modellerades för den valda platsen. Det slutgiltiga fältet hade en radie om 53 meter med mottagaren placerad 60% från fältets mittpunkt. Storleken på lagringsfaciliteten var 16 timmar av full tillförsel och antalet verk uppgick till 17. Resultaten visade att 88% av det årliga värmebehovet kunde förses med solvärme under designåret. Marknadsstrategin för de resterande åren var att den procentuella andelen solvärme aldrig skulle vara lägre än under designåret, oberoende av fluktuationer i värmebehovet på grund av ändrad produktion. Således sattes 88% solvärme som ett minimikrav och utgjorde strategin för den årliga ökningen och minskningen av fältet för den undersökta perioden av 25 år. Det resulterade i en fältradie mellan 52 och 55 meter. Återbetalningstiden för det slutgiltiga fältet var 4.35 år, nuvärdesberäkningen av det framtida kassaflödet var 54.22 miljoner USD över en 25-årsperiod och produktionskostnaden för värme (LCOH) var 35.39 USD/MWht. Dock var systemets lönsamhet känslig för de olika prognoser av framtida dieselpriser som undersöktes, detta eftersom priset för solvärme sattes till 90% av dieselpriset. Resultaten i denna uppsats visar att ett CST-system baserat på HelioPods är en lämplig lösning för att generera högtempererad processvärme för industriell tillämpning. De visar även att HelioPods kan öka potentialen för flexibilitet vid förändringar i produktionsmönstret i vederbörande industri. Resultaten kan även användas i andra industrier med likartade temperaturer och värmebehov. Hävdas kan således att implementation av ett CST-system kan vara lämpligt även för andra industrier belägna i områden med högt DNI som är beroende på konventionella energikällor och har jämn produktion dygnet runt.

This thesis evaluates the installation of solar panels at Malarenergi's pump stations in Vasteras, with the aim of supporting the company's vision to meet its commitment of achieving zero emissions by 2035. The study employs the Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) to simulate solar radiation and estimate potential electricity generation from the solar panels monthly for one of the pump stations to compare its production with other stations, to see if it is effective for other pump stations, as all the stations have almost the same size in configuration. Additionally, financial analyses are performed using Excel to assess the costs and benefits of these installations. The findings suggest that solar panels can significantly decrease ongoing energy expenses and environmental impact by reducing the reliance on non-renewable energy sources. However, the initial costs are substantial. The analysis also explores the benefits of integrating battery storage systems to enhance the reliability and efficiency of the solar power supply, this highlights the importance of strategic implementation of modern technology to maximize the benefits. The study's main finding is that although the initial cost of installing solar panels is high, the benefits over the long term such as reduced operating costs and a smaller environmental impact, make them a worthwhile investment for the future. / Detta examensarbete utvärderar potentialen för solcellsinstallationer vid Mälarenergis pumpstationer i Västerås som en del av Mälarenergis strategi att uppnå nollutsläpp till år 2035. Genom simuleringar i Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) har solinstrålning och den potentiella elproduktionen från solpaneler analyserats för att bedöma systemens tekniska, ekonomiska och miljömässiga aspekter. Arbetet fokuserar på 26 pumpstationer, varav endast 6 för närvarande är täckta med tak. För de återstående 20 pumpstationerna planeras tak att byggas. En utvald pumpstation användes som referensstation för att genomföra simuleringarna, eftersom den representerar alla pumpstationernas standarddimensioner. Tre installationsalternativ undersöktes, installation på endast taket (Fall 1), installation på både tak och väggar (Fall 2) samt etablering av en solcellspark (Fall 3). Resultaten från PVGIS-simuleringarna jämfördes med faktisk elförbrukning från Mälarenergis pumpstationer och analyserades i Excel för att utvärdera den ekonomiska lönsamheten, fördelarna med batteri i systemet och miljöfördelarna. Vidare genomfördes en ekonomisk analys, där initiala kostnader för installationen jämfördes med kostnadsbesparingar genom minskad elförbrukning och ökad elproduktion från solceller. Resultaten visar att installation av solpaneler kan minska både driftskostnader och miljöpåverkan genom att minska beroendet av icke-förnybara energikällor, trots att initialkostnaderna är betydande. Arbetet lyfter även fram fördelarna med att integrera batterilagring för att öka tillförlitligheten och effektiviteten hos solcellsinstallationerna. Analysen anger att även om installationskostnaderna är höga i början, överväger de långsiktiga fördelarna med minskade driftskostnader och lägre miljöpåverkan, vilket gör solcellsinvesteringar till ett hållbart val för Mälarenergis framtid.