This report is of technical character and treats how to plan a small building in Borlänge, Sweden. The technical components that have been treated in the report are the construction, foundation, installations and thermic abilities of the house. In addition to planning this house the report also contains a part that deepens in net zero energy buildings. The purpose of the report is to investigate if the house in Borlänge can be constructed to meet net zero energy building demands. Energy efficient houses such as passive- and net zero energy houses are showing more frequent on the market in Sweden. Ongoing climate changes and growing consciousness about the environment in society have contributed to that the environment is a well discussed topic. To consume small amounts of energy and at the same time produce local energy is therefore something that lies in the future and future houses. Production of local and environmental friendly energy is a great challenge and demands significant knowledge. In this report we have aimed the focus on environmental friendly sources of energy such as sun energy, wind power and biomass of pellets. Based on knowledge from our earlier studies within our programme we have investigated the possibility of planning a net zero house in Borlänge. It turns out to be difficult to plan a net zero energy house in Borlänge. The research shows that the planned house does not pass the demands for a passive house and therefore it does not pass the net zero energy demand either. The planned house has a high shape factor which indicates that a significant amount of internal heat passes through the climate shell. To meet the passive house demands we would have to give the house a different shape to obtain a lower shape factor which would increase the ability of the house to keep internal heat. Because of the fact that Borlänge is situated in climate zone II in Sweden it needs heating during main part of the year. In addition to this there are few hours of sun during the winter and the conditions to create energy from wind power are relatively poor. Due to this it is difficult to produce more energy than the house will consume.

Nepal, a country located between India and China, is one of the world’s least developed countries.  Access to electricity is a problem throughout Nepal. Both for the grid connected areas that suffer from power cuts up to 16 hours a day during the dry season, and for remote areas where lack of money, infrastructure or even the location itself set limits for the electrification. In the eastern part of Nepal, around 100 km south of Mount Everest is Thade, a small mountain village with about 200 residents. Until 2015 the village only had an old, dilapidated school building that was in such bad condition that it could barely be used. Therefore, many of the children in the village did not go to school, and it was only the families with enough money that could send their children to a better school. Other children had to walk for hours to reach the nearest school. With contribution and support from a Swedish-Nepali non-government organisation (NGO) a new school opened in May 2015. One year later there are 42 children at the Grace Academy School. One of the main problems for the school today is that they do not have any electricity, which places limitations on both teachers and students. The purpose of this study was to investigate if it is possible, in a simple and sustainable way use a solar cell system with battery storage to meet the basic needs for electricity of the school. The aim was to build a simulation model, of the energy system, in MATLAB’s Simulink® program and then validate the result from that model to the result from the commercial solar system program PVsyst. Tilt and orientation of the panels was optimized specifically for Thade School to get as much electricity as possible from the prevailing conditions. Further, the aim was to, through interviews and conversations with the residents in the village and people connected to the school project, gain an understanding of how electrification of Thade School would affect the school, the teachers and the students, as well as the village and its residents. In general, Nepal has very good conditions for solar power, with around 300 days of sunshine annually. According to the residents of Thade, the weather is usually clear and sunny early in the morning, but after 10am it most often becomes cloudy and foggy. Hence investigation whether solar power in Thade would work is interesting. Electrification of the school would allow for easier learning and most likely increase the status of the school in the surrounding area. It would be easier for students and stuff to get information from the outside world, especially if their plan for Internet access is incorporated in the future. The interest for teachers to come to Thade would perhaps increase. Today the school has a hard time getting good teachers to come, to teach and live in the small mountain village. The children attending the school would also have a better chance to compete with other children to enter University or further educations. The advantages of electrification for Thade are clear.   Three different cases were simulated, with different assumptions of the solar radiation. The results showed that solar power could cover about 95 % of the annual demand, based on the needs that were reported as needed today. / Nepal, ett land inklämt mellan Indien och Kina, är ett av världens minst utvecklade länder. Tillgången på elektricitet är ett problem i hela Nepal, både för de nätanslutna områdena som kan ha strömavbrott upp till 16 timmar per dygn under torrperioden, men även för avlägsna områden där bristen på pengar, infrastruktur eller bara platsen sätter gränser för elektrifiering. I den östra delen av Nepal, ca 100 km söder om Mount Everest, ligger Thade, en liten bergsby med ca 200 invånare. Fram till 2015 hade byn endast en gammal sliten skolbyggnad som var i sådant dåligt skick att den knappt gick att använda. Därför gick många av barnen inte i skolan, och det var bara familjer med mycket pengar som kunde skicka sina barn till bättre skolor. Andra barn var tvungna att gå i timmar för att komma till den närmsta skolan. Med bidrag och stöd från en Svensk-Nepalesisk icke-statlig organisation (NGO), kunde en ny skola öppna i maj 2015. Ett år senare går 42 barn i Grace Academy School. Ett av de största problemen för skolan idag är att de inte har någon elektricitet, vilket skapar begränsningar för både lärare och elever. Syftet är att undersöka om det är möjligt att på ett enkelt och hållbart sätt kunna tillgodose skolans grundläggande behov av el genom ett solcellssystem med batterilagring. Målet är att bygga en simuleringsmodell, över energisystemet, i MATLABs Simulink® program och sedan validera resultatet från den modellen med resultatet från det kommersiella solsystem programmet PVsyst. Lutning och orientering av solpanelerna kommer att optimeras specifikt för Thade skolan för att få ut så mycket energi som möjligt från de rådande förhållandena. Vidare är syftet att genom intervjuer och samtal med invånarna i byn och personer med anknytning till skolprojektet, få en förståelse för hur en elektrifiering av skolan i Thade kan komma att påverka skolan, lärarna och eleverna, men också byn och dess invånare. Nepal har i allmänhet mycket goda förutsättningar för att använda solenergi, med ca 300 soldagar per år. Enligt personerna som bor i Thade är vädret ofta råder ofta klart och soligt på förmiddagen, men ungefär efter klockan 10 blir det ofta molnigt och dimmigt. Av den anledningen är det intressant att undersöka möjligheterna för solenergi i just Thade. Elektrifiering av skolan skulle underlätta utbildningen och förmodligen höja statusen för skolan. Det skulle göra det enklare för både elever och personal att få tillgång till information, speciellt om planen att i framtiden skaffa internet går i lås. Intresset att vara lärare i Thade skulle förhoppningsvis öka. Idag har skolan svårt att få bra lärare som vill komma och undervisa och bo i den lilla bergsbyn. Barnen skulle också få en större chans att tävla med andra barn om att komma in på universitet eller vidareutbildningar. Fördelarna med elektrifiering av Thade skolan är många. Tre olika simuleringar gjordes, med olika antaganden för solinstrålningen. Resultatet visade att solenergin kan täcka ca 95% av den årliga efterfrågan, utifrån de behov som sades behövas idag.

Det svenska byggnadsbeståndet är i stort behov av att energieffektiviseras. Framförallt byggnader som är gjorda under det så kallade miljonprogrammet som innebar att en miljon bostäder skulle byggas under 1960-talet och början på 1970-talet. Gimmel Fastigheter är ett fastighetsbolag som äger 24 stycken lamellhus på Granbergshöjden i Bollnäs. Dessa byggnader är uppförda under denna period och är dåligt värmeisolerade samt har fuktläckage från takkonstruktionen. Gimmel Fastigheter planerar utifrån detta att byta takkonstruktion från de horisontella taken till ett sadeltak och samtidigt tilläggsisolera vindsbjälklaget. År 2020 ska den svenska energiproduktionen bestå av 50% förnybara energikällor vilket gör att Gimmel vill installera antingen solfångare för tappvarmvattenuppvärmning eller solceller för produktion av elektricitet till byggnadens fastighetsel om detta är lönsamt. Med hjälp av investeringskalkyler som visar återbetalningstider och lönsamhetsberäkningar, energiberäkningar och energisimuleringar som visar mängden energi som sparas samt dimensionering av lämpligt solenergisystem ska detta arbete hjälpa Gimmel i beslutet om att utföra ändringen för deras byggnader. Investeringskalkylerna består av livscykelkostnadsberäkningar, återbetalningsberäkningar och annuitetsberäkningar. Energisimuleringarna utförs med energisimuleringsprogrammet BV2 där beräknade och vid platsbesök inventerade värden används. Dimensioneringen av solenergisystem har utförts med ett kalkylblad erhållet från företaget Sol & Energiteknik AB. Resultatet från arbetet visar att vid byte från horisontella tak till sadeltak är det mest lönsamt att tilläggsisolera vindsbjälklaget med 300 mm lösull. Återbetalningstiden för denna tilläggsisolering skulle vara 10,2 år och energiförlusterna från takkonstruktionen skulle bli 6 163 kWh/år mindre. Vid installation av solenergi bör taket minst ha en 30° lutning för att utvinna tillräckligt med energi. Undersökningarna visar att solfångare är lämpligast att investera i och då 18 m2 som är anslutna till en 1000-1200 liter stor ackumulatortank. Solfångarsystemen skulle stå för ungefär 20 % av det årliga behovet av energitillförsel för varmvattenberedning och minska den köpta fjärrvärmen med mellan 7600 och 8600 kWh/år. Undersökningen visar att det är lönsamt att tilläggsisolera vindsbjälklaget för att minska energianvändningen i byggnaden. Det visas också att solenergi för dessa byggnader är svårt att få lönsamt. Dels för att investeringskostnaden är stor men också för att soltimmarna är få och den avvikelse från rakt söderläge som byggnaderna har. / The Swedish building stock is in great need of energy efficiency. Especially constructions from the so-called million homes program which means that a million homes were built in the 1960s and the early 1970s. Gimmel Fastigheter is a real estate company that owns 24 properties located at Granbergshöjden in Bollnäs Sweden, which are built during this period. The properties are poorly insulated and also have leakage from the roof. Gimmel Fastigheter are planning based on this, to change from horizontal roofs to a pitched roof and at the same time add additional insulation at the attic floor. In 2020, 50% of the produced energy should be come from renewable energy sources. Knowing that, Gimmel has decided to install either solar collectors for domestic hot water heating or photovoltaic cells for production of residential electricity if it’s profitable. With the help of calculations that shows the investments pay-off time and profitability, calculations and simulations of decreased energy usage and sizing of suitable solar power system, this work will help Gimmel in their decision of making the changes or not. Investment calculations are made with life-cycle cost calculations, the pay-off method and equivalent annual cost method. Energy simulations are made by using BV2 which is a simulation software calculating the properties energy usage from calculated data and at the site gathered data. The sizing of solar collectors has been made by a spreadsheet received from the company Sol & Energiteknik AB. The results of the work show that if the horizontal roofs were replaced by pitched roofs the most profitable additional insulation to use is 300 mm loose fill thermal insulation. The pay-back time of the additional insulation would be 10,2 years and the energy losses through the roof would be decreased with 6163 kWh/year. When installing solar energy the roof should at least have a 30° slope to make the system produce enough energy. The surveys show that solar collectors are the most profitable to invest in and that 18 m2 collectors that are connected to a 1000 to 1200 litre storage tank would be used. The solar collectors would account for approximately 20 % of the annual needed energy related to domestic hot water heating and reduce the purchased energy by 7600 to 8600 kWh/year. The survey shows that it’s profitable to add additional insulation to the attic floor to reduce the energy usage in the building. It’s also shown that solar energy for these particular properties is difficult to make profitable. Partly because the investment cost is high but also because the hours of sunshine are few and the deviation from straight south-facing are too crucial.

Sammanfattning Denna förstudie av en eventuell solcellsinstallation på Engelhardts fastigheter i Göteborg redogör vilken lönsamhet solcellsinstallationen innebär, hur mycket solel som kan produceras samt ger Engelhardt information angående kostnader, elproduktion och ekonomiskt stöd som förekommer med installationen. I rapportens bakgrund beskrivs solenergi, solceller, solcellssystem, stöd och bidrag i allmänhet medan resultat och diskussionsdelen jämförs olika leverantörer och deras nyckelfärdiga paket. Beroende på solcellspaketstorlek, dimensionering och modeller med två lutningar på taket jämfördes den förväntade elproduktion med hjälp av olika databaserade beräkningsprogram nämligen Solelekonomi 1,0 som utför beräkningar baserat på solinstrålningarna enligt SMHI2007och PVGIS som baseras på satellitdata och källor på solinstrålning till jordytan under referensperioden 1981–1990. För att beräkna återbetalningstiden har pay-back metoden används. För en budget på cirka 250 000 kr kan Engelhardt installera ett paket från Solexperten med 21,7kWp och en förväntad elproduktion på 20 900 kWh/år enligt PVGIS och 20 600 kWh/år enligt leverantören. Paketet innehåller 76 moduler av monokristallina solceller. Modulerna täcker en takyta på 125m² och ska riktas söder med en lutning mellan 10°-15° till beräkning användes den högst graden (15°). Den beräknade paybacktiden var 5,3 år med bidrag och 8,9 år utan bidrag och mellan 1,5–1,7 % av Engelhardts elförbrukning kommer att täckas av solcellsinstallationen. Med detta sagt så är inte fullständig elförsörjning med solel syftet med installation utan Engelhardt vill bidra till en hållbar utveckling och med installationen av solcellsanläggning är de på god väg.

An increase of the use of renewable energy sources is a part of the solution to tackle the climate change problems. Solar energy is a renewable energy source used for both electricity and heat. The housing sector has a high energy demand and has a potential to increase its use of solar energy. In this study different energy solutions for solar energy use in multifamily residential buildings was examined. To meet the difference in solar energy production and energy use some options for energy storage were investigated. Seasonal storage of solar energy enables solar heat from the summer to be used during the winter. Simulations were made of a existing multifamily residential building from 1950 owned by the housing company Uppsalahem in the city of Uppsala. Different combinations of solar panels, solar thermal collectors and geothermal energy, which originates from solar energy, were dimensioned to decrease the amount of bought heatand electricity, and at the same time be economically defensible. Energy storage in the form of battery storage, heat storage in a combination with district heating system, and heat storage in the bedrock were investigated. The results showed that none of the systems were profitable except for a system with only solar panels. Two systems with geothermal energy in combination with solar panels or solar thermal collectors met the Swedish National Board of Housing, Building and Planning's demands of energy requirement for a newly built multifamily residential building.

<p>The background for this thesis is based on the assumption that the success of solar buildings relies on the assessment and integration of all the different design objectives, called criteria. These criteria are often quite complicated to deal with (e.g. environmental loading) and may be conflicting. The different design issues and the many different available energy technologies call for different areas of expertise to be involved in the design of solar buildings. This makes it difficult to evaluate the overall “goodness” of a proposed design solution. Also, the communication between design professionals and the client becomes complicated.</p><p>The goal of this work was therefore to produce a means for the design team and clients to be able to better understand and handle holistic solar design. A first hypothesis was that a structured approach for evaluating design alternatives might be a means to this end.</p><p>In order to specify an approach that would fit into the building design process, an analysis of design process theory and building design practice was carried out (chapter 2). Also, special solar design issues were investigated. This analysis resulted in the following conclusions:</p><p>· Most building design processes start out with no clearly defined goals or criteria of success. The design criteria are refined and discovered through evaluation and feedback on alternative design proposals.</p><p>· Design involves a lot of subjective value judgements, and decisions are often based on experience, “gut feeling”, or intuition. Design options are evaluated based on quantitative and qualitative performance measures. There exists no objective optimal design solution.</p><p>· It is possible to identify some main activities that are common to most design processes. These are categorized into 4 main tasks: problem formulation, generation of alternatives, performance prediction and evaluation. The activities are very much overlapping and dependent on each other.</p><p>· Decision-making in design happens mainly through evaluation of proposed design solutions.</p>

<p>Klimathotet gör att energiproduktionen på vår jord behöver bli mer miljövänlig. En förnyelsebar energikälla som har en stor outnyttjad potential är solenergi. Elproduktion från solceller ökar snabbt men kan användas i betydligt högre utsträckning än idag, även i Sverige. I denna uppsats har syftet varit att studera hur de tre faktorerna solceller som <em>produkt</em>, potentiella <em>kunder</em> på marknaden och <em>politisk</em> styrning kan interagera och påverka den svenska solcellsmarknaden. Studien baseras främst på intervjuer som har genomförts med ett flertal aktörer på den svenska solcellsmarknaden. Vi har funnit att det finns en interaktion mellan de tre studerade faktorerna och att den faktor som har störst påverkan på marknaden i dagsläget är <em>politik</em>. Att underlätta för småskalig elproduktion är viktigt för att solcellsmarknaden ska utvecklas. Den största kundgruppen, husägare, kan genom enklare regler stimuleras att investera i solceller. Det behövs i dagsläget även ett ekonomiskt stödsystem för solceller men på sikt kan solcellsmarknaden förmodligen klara sig utan ekonomiskt stöd. Företag är mindre priskänsliga och ser i vissa fall solceller som en lönsam investering genom den goda PR dessa ger.  Solceller har i dagsläget en intressant och snabb teknikutveckling, vilket kan leda till lägre priser och bättre egenskaper i framtiden. Vi har slutligen gett ett antal förslag på åtgärder som kan underlätta för solcellsmarknadens utveckling i Sverige.</p>

The background for this thesis is based on the assumption that the success of solar buildings relies on the assessment and integration of all the different design objectives, called criteria. These criteria are often quite complicated to deal with (e.g. environmental loading) and may be conflicting. The different design issues and the many different available energy technologies call for different areas of expertise to be involved in the design of solar buildings. This makes it difficult to evaluate the overall “goodness” of a proposed design solution. Also, the communication between design professionals and the client becomes complicated. The goal of this work was therefore to produce a means for the design team and clients to be able to better understand and handle holistic solar design. A first hypothesis was that a structured approach for evaluating design alternatives might be a means to this end. In order to specify an approach that would fit into the building design process, an analysis of design process theory and building design practice was carried out (chapter 2). Also, special solar design issues were investigated. This analysis resulted in the following conclusions: · Most building design processes start out with no clearly defined goals or criteria of success. The design criteria are refined and discovered through evaluation and feedback on alternative design proposals. · Design involves a lot of subjective value judgements, and decisions are often based on experience, “gut feeling”, or intuition. Design options are evaluated based on quantitative and qualitative performance measures. There exists no objective optimal design solution. · It is possible to identify some main activities that are common to most design processes. These are categorized into 4 main tasks: problem formulation, generation of alternatives, performance prediction and evaluation. The activities are very much overlapping and dependent on each other. · Decision-making in design happens mainly through evaluation of proposed design solutions.

The purpose of this thesis is to investigate and clarify the facts surrounding one of Vattenfall's district heating plants; The "solar field" and associated rock cavern in Lyckebo, Storvreta. The plant was built in the '80s by the formerly municipal utility,Uppsalakraftvärme AB, as an experimental building. A ground water filled cavern would serve as seasonal storage of solar heat from an adjacent solar field.   Since both the energy company and the facility itself has undergone major changes over the past 30 years, there was a great need to gather facts in order to provide a picture of its current condition and potential for continued use. The thesis investigates the plant's history and problems with the rock cavern losses, and how the operation developed. It also presents the calculations regarding the possibilities of again supplementing the facility with solar energy - which is not the case today - as well as the economic conditions for it.   Regarding a re-launch of solar energy, primarily a concentrating solar collector has been studied, as it has the advantages of an integrated control system. The calculations show that an implementation would be modestly profitable as an investment from Vattenfall. A far more successful concept however would be to go for a shareholder owned plant - a Solar cooperative. Such a solution has all the prerequisites to once again make Storvreta known for its solar energy storage, as well as produce a needed portion of goodwill for Vattenfall. / Syftet med detta examensarbete är att utreda och klargöra fakta kring en av Vattenfalls fjärrvärmeanläggningar; Solfältet med tillhörande bergrum i Lyckebo, Storvreta. Anläggningen uppfördes under 1980-talet som ett experimentbygge. Ett grundvattenfyllt bergrum skulle fungera som säsongslagring av solvärme från ett intilliggande solfält, för att tillgodose det då nybyggda bostadsområdet Lyckebo på ca 550 lägenheter, med fjärrvärme.   Då både energibolaget och själva anläggningen genomgått stora förändringar de senaste 30 åren så fanns ett stort behov av att samla fakta för att kunna ge en bild av anläggningens nuvarande skick och potential för fortsatt användning. I examensarbetet utreds utöver anläggningshistoria dels problem med bergrummets förluster samt hur driften utvecklats. Därefter presenteras de beräkningar som genomförts angående huruvida anläggningen i framtiden åter kan kompletteras med solenergi - vilket inte är fallet idag - samt vilka ekonomiska förutsättningar som gäller därför.   Det tydligaste resultatet gäller energiförlusterna från bergrummet, vilka följt ett tidigare oredovisat mönster. Inledningsvis såg dessa ut att stabilisera sig till en högre nivå än man först budgeterat för. Detta är också den bild som ges av den nuvarande litteraturen kring anläggningen. Resultatet från detta examensarbete visar att förlustnivåerna senare fortsatte att sjunka och stabiliserades mycket nära och till och med under den från början förutsagda nivån.   Angående en nysatsning på solvärme har främst en koncentrerande solfångare studerats, då denna har fördelar med ett integrerat styrsystem. Beräkningarna visar att en satsning vore blygsamt lönsam som en investering från Vattenfalls sida. Ett betydligt framgångsrikare koncept vore att satsa på en andelsägd anläggning - ett solvärmekooperativ. En sådan lösning har alla förutsättningar att åter göra Storvreta till "Solvreta" samt ge en välbehövlig portion goodwill för Vattenfall.

Turning solar collectors, heliostats, is certainly not a new idea but has been explored for at least two decades. Projects on this subject have resulted in more or less realistic constructions, in a commercial point of view. Far too often the technical goals have had higher priority than the economical, which has resulted in a few constructions having the ability to compete with conventional, fix solar collectors. The economical issues have been given high priority in this project, without decreasing the demands on reliability. The system has been given the following mechanical and electronical properties: One-axis movement, fix heat carrying fluid system, microcomputer controlled movement and automatic protection from overheating. According to the development in digital technology with lower prices on advanced semiconductors as a consequence, the conclusion is that the prerequisites of this concept will be even better in the future. The result of this thesis is a heliostat function that increases the energy gain by up to 40%, compared to a field of MaReCo collectors without this function. Though, the cost only increases by 13%.