I dagens samhälle använder vi stora mängder energi och denna energi kommer huvudsakligen från fossila bränslen. Byggnadssektorn står för ca 40% av den totala energianvändningen och den termiska komforten har stor betydelse för hur mycket energi vi använder till byggnaden. Resultat från tidigare forskning visar att fasomvandlingsmaterial (PCM) kan lagra värme och kyla och på så sätt balansera temperaturen i en byggnad så att den termiska komforten blir bättre. Dagens samhälle är beroende av att förnybara energikällor skall börja användas för att främja en hållbar utveckling. Genom att sammankoppla PCM med solenergi skulle en hållbar energikälla kunna uppnås. Ljusbo Green Building satsar på att bli ett så kallat plushus, där man producerar mer energi än vad som görs av med. Syftet med studien var att studera om PCM kan bidra till att minska en byggnads energianvändning genom att placera ett PCM i ytterväggkonstruktion. Frågeställningen var om energibehovet minskar till byggnaden genom att inkludera PCM i en vägg enligt Ljusbos standard? Med simuleringar i COMSOL Multiphysics 5.3 utförs en fallstudie på Ljusbos prototypbyggnad för att se om ett PCM-material som placeras i en ytterväggkonstruktion kan minska energianvändningen hos byggnaden. PCM-materialet värms med varm uteluft dagtid eller soluppvärmd uteluft, så att värmen som tillförts uteluften minskar transmissionsförlusten genom ytterväggen. Resultatet visar att då PCM placeras i mitten av en yttervägg minskar värmeflödet från byggnaden under kallare perioder då uppvärmd luft tillförs i väggen. Det ger samma effekt oberoende på vilken fasförändringstemperatur som väljs på PCM:et. Studiens slutsats var att PCM kan minska värmeflödet från byggnaden under kallare perioder, men ger ingen effekt under varmare perioder.

Detta examensarbete genomförs som ett avslutande moment för högskoleingenjörsutbildningen Industriell ekonomi – affärsingenjör – byggteknik på högskolan i Borås. Syftet med arbetet är att kartlägga möjligheter att använda solceller under byggskedet. Med avseende på rådande situation vad gäller klimatpåverkan från byggbranschen skall det undersökas huruvida solceller kan användas som ett komplement till den traditionellt inköpta elen. Förhoppningen med detta arbete är att bidra till en energieffektivisering av byggbranschen vilket innebär bland annat att minska på fossila bränslen och ersätta dessa med alternativa bränslen samt genom elektrifiering och biodrivmedel. Bygg- och fastighetssektorn stod för hela 34 procent av Sveriges totala energianvändning år 2020, där produktionen har en stor påverkan på klimatet. Energiåtgången är nästintill lika hög som driftsperioden på 50 år för ett nybyggt flerbostadshus. Elanvändningen under produktionsskedet har ökat från 803 GWh till 1 637 GWh år 2005 till 2021. El och diesel är de vanligaste energislagen på en byggarbetsplats och står tillsammans för omkring 89 procent. Under de senaste åren har tekniken kring solceller utvecklats och priset har sjunkit vilket i sin tur ökat tillgängligheten. Dessutom har införandet av ett statligt stöd även bidragit till den ökningen. För att besvara syftet med detta examensarbete utfördes en fallstudie med kvalitativ ansats samt semistrukturerade intervjuer med kvalitativ ansats. Totalt genomfördes elva intervjuer med olika verksamma aktörer inom byggbranschen med fokus på acceptansen av solceller. Fallstudien utfördes genom datainsamling om elanvändningen från projekt X och därefter har en simulering genomförts för att undersöka hur elanvändningen skulle förändras om solceller infördes, samt om det skulle visa sig bli lönsamt. Samtliga respondenter var positiva till att implementera solceller som ett komplement under byggskedet för att åstadkomma en klimatneutral arbetsplats, samt att det finns stor potential för innovation och konkurrenskraft då företag kan vinna projekt genom klimatsmart tänk. De mest omfattande hinder anses vara platsbrist på byggarbetsplatsen, solcellernas ömtålighet samt bristande mobilitet. Placering av solceller visade sig vara mest optimalt på bodetableringstaken med avseende på återbetalningstiden och ROI (return on investment). / This thesis is carried out as a final part of the Bachelor of Engineering program Industrial Economics - Business Engineer - Construction Technology at the University of Borås. The purpose of the work is to identify opportunities to use solar cells during the construction phase. Regarding the current situation regarding the climate impact of the construction industry, it will be investigated whether solar cells can be used as a complement to the traditionally purchased electricity. The hope of this work is to contribute to energy efficiency in the construction industry, which means, among other things, reducing fossil fuels and replacing them with alternative fuels and through electrification and biofuels. The construction and real estate sector accounted for as much as 34% of Sweden's total energy use in 2020, where production has a major impact on the climate. The energy consumption is almost as high as the operating period of 50 years for a newly built apartment building. Electricity use during the production phase has increased from 803 GWh to 1 637 GWh from2005 to 2021. Electricity and diesel are the most common types of energy on a construction site and together account for around 89%. In recent years, photovoltaic technology has developed, and the price has fallen, which in turn has increased availability. In addition, the introduction of state aid has also contributed to this increase. To answer the purpose of this thesis, a case study with a qualitative approach and semi structured interviews with a qualitative approach were carried out. A total of eleven interviews were conducted with various active actors in the construction industry with a focus on the acceptance of solar cells. The case study was carried out by collecting data on electricity use from project X and then a simulation has been carried out to investigate how electricity use would change if solar cells were introduced, and whether it would prove to be profitable. All respondents were positive about implementing solar cells as a complement during the construction phase to achieve a climate-neutral workplace, and that there is great potential for innovation and competitiveness as companies can win projects through climate-smart thinking. The most significant drawbacks are lack of space on the construction site, the fragility of solar cells and lack of mobility. Placement of solar cells proved to be most optimal on the shed roofs in terms of payback time and ROI (return on investment).

The objective of this thesis is to understand how changes in electricity prices influence household investment decisions in solar photovoltaic (PV) installations. By analyzing data from 2016 to 2022 at the municipal level, the study examines the impact of both variable and fixed three-year electricity price contracts on the installation of solar PV systems among Swedish households.The results provide valuable insights for policymakers, investors, and other stakeholders seeking to promote sustainable energy transition. Understanding how households base their investment decisions on electricity prices can contribute to the development of effective strategies to encourage solar PV installations.The findings indicate a statistically significant relationship (p<0,01) between both types of contracts and the installed solar PV capacity. An increase of 0,01 krona in electricity prices is associated with a 4,754 W increase in installed capacity per single-family house for variable price contracts and a 2,692 W increase for fixed three-year contracts. However, it is worth noting that the fixed three-year contracts exhibit a certain level of unreliability, making thevariable price contracts more suitable as the explanatory variable. Moreover, the study reveals that households show some degree of present bias when making solar PV investments.

This bachelor thesis consists of a field study conducted in the canton of Machacamarca close to La Paz in Bolivia. The global climate change has affected the weather in the area which has caused higher temperatures, irregularity in precipitation and unexpected frost. This has complicated the traditional cultivation methods and affected the harvest yield. One of the more important sources of income in the canton is the local diary that is processing milk from the local farmers. The main purpose of the thesis was to investigate the economic improvements that could be achieved in the canton with the implementation of an irrigation system driven by photovoltaic power, and to evaluate if it would be feasible. The simulation program Decision support system for agrotechnology transfer, DSSAT, has been used to simulate the cultivation and harvest of the two main crops for forage, alfalfa and barley. The required input data has been collected from the canton of Machacamarca and used to simulate the harvest yield for three scenarios, business as usual, ideal irrigation and limited irrigation calculated from the local conditions. A Matlab code based on numbers and parameters collected during the field study is used to create economical simulations from the different harvest results to receive economical results from several steps in the process. The final economical outcomes are compared to each other and to the cost for the chosen pump and irrigation system. Both scenarios considering irrigation show a stabilized and improved harvest yield, but only the third scenario is possible to implement in Machacamarca due to water restrictions in the area. This makes it possible to feed 0.47 more cows per hectare which will improve the farmers and the diary ́s income with 94.57 %. The water use for irrigation is 1.33 litres per square meter which makes the Shurflo 8000 water pump the most suitable option to provide water to the irrigation system powered by a 130 W solar panel and a battery. The investment cost for the system would go up to 6114 BOB equal to 883 USD and the system has a maintenance cost of 200 BOB every second year. This would make it economically feasible for the farmers to buy a system, but it would require investors or funding. With a payment plan the farmers would be able to pay off the investment without any problem. / Detta kandidatexamensarbete utgörs av en fältstudie i samhället Machacamarca utanför La Paz, Bolivia. De globala klimatförändringarna har påverkat vädret i området med högre temperaturer, oregelbunden nederbörd och oväntad frost. Detta har komplicerat det traditionella jordbruket och påverkat skörden. En av de viktigaste inkomstkällorna i samhället är det lokala mejeriet som producerar mejerivaror av mjölken från de lokala bönderna. Huvudsyftet med denna rapport är att undersöka den ekonomiska förbättringen samhället skulle få vid en implementering av ett bevattningssystem drivet av solenergi och ifall det skulle vara genomförbart. Simuleringsprogrammet, Decision support system for agrotechnology transfer, DSSAT, har använts för att simulera jordbruket och skörden för de två grödorna alfalfa och korn som i första hand används till foder. Nödvändiga data har hämtats ifrån Machacamarca och används för att simulera skörden för de tre scenariona, business as usual, ideal bevattning och begränsad bevattning bestämd från de lokala förhållandena. En Matlab kod baserad på nummer och parametrar funna under fältstudien används för att skapa ekonomiska simulationer för de olika skördarna för att få ekonomiska resultat från flera steg i processen. De slutgiltiga ekonomiska resultaten jämförs mot varandra samt mot kostnaderna för det valda pump- och bevattningssystemet. De båda bevattnade scenariona visar på en stabiliserad och förbättrad skörd, men endast det tredje scenariot är genomförbart i Machacamarca på grund av vattenbegränsningar. Detta gör det möjligt att föda upp 0.47 fler kor per hektar vilket förbättrar böndernas och mejeriets inkomst med 94,57 %. Vattenanvändningen när bevattning är nödvändigt är 1.33 liter per kvadratmeter vilket gör att Shurflo 8000 är det lämpligaste alternativet drivet av en 130 W solpanel och ett batteri. Investeringskostnaden för systemet skulle uppgå till 6114 BOB med en underhållskostnad på 200 BOB vartannat år. Detta skulle innebära att det är ekonomiskt möjligt för bönderna att köpa ett sådant system, men det skulle krävas investerare eller någon typ av finansiering. Med en avbetalningsplan så skulle bönderna kunna betala av hela kostnaden utan problem.

Detta projekt syftade till att undersöka och jämföra två olika typer av växelriktarsystem. Ett system med effektoptimerare monterade vid solpanelerna och det andra systemet ett system utan effektoptimerare. Jämförelsen gjordes genom att undersöka systemens olika utformning, dess verkningsgrad under drift, hur stor del av växelriktarens maxeffekt som utnyttjades, deras driftsäkerhet samt hur den faktiska produktionen förhöll sig gentemot med den projekterade produktionen. Verkningsgraden undersöktes genom en variant på den verkningsgrad som föreskrivs i IEC 61683. De mätvärden som användes för studien togs ur de monitorprogram som användes för att övervaka anläggningarna, tillsammans med temperaturvärden från SMHI och solinstrålning från beräkningsverktyget STRÅNG. Överlag, med det underlag som användes var växelriktaren utan effektoptimerare bättre. Den hade en högre verkningsgrad, högre nyttjandegrad av märkeffekten och något fler dagar med aktiv produktion under det undersökta året. Dock så framkom inte mätutrustningens mätsäkerhet under projektet vilket gör att resultatet har ett stort mått av osäkerhet inbyggt.

This project investigated the feasibility of installing photovoltaic systems with electrical heating on underdimensioned roofs in arctic climate, with the purpose of reducing the snow load. The northern part of Sweden is undergoing an industrial transition and more renewable electricityneeds to be produced. Solar panels on roofs can offer short processes from planning to production of renewable energy, reduced load on the electricity grid and more energy-efficient buildings, without interfering with other interests. Experimental tests were conducted on a snow-covered solar panel mounted on load cells while electric heating was supplied. The snow load was measured during the test, which was conducted twice. During the first test the temperature of the air was −3℃ and an average load reduction of 17N/(m2,h) was observed. The second test was performed at an air temperature of −11℃, and an average load reduction of 9N/(m2,h) was observed. The efficiencies were 40% for the first, and 22% for the second test. The project also included a case study on a building that was underdimensioned for the snow load and thus in need of manual snow removal. It was considered whether a PV system with electric heating for snow removal would be a valid option technically and economically. Two PV-systems were designed in the case study. One system was designed to make manual snow removal accessible, and the other system was equipped with electric heating to reduce snow load. Based on the experimental tests it was concluded that snow load reduction could be performed quick enough, making the technology feasible if precipitation can be predicted in advance. The system designed for manual snow removal resulted in an energy production of 174.5MWh with 𝑃tot=244.8kW, 𝑁𝑃𝑉=333 000SEK and 𝐼𝑅𝑅=7.8%. The system with electric heating resulted in an energy production of 266.6MWh with 𝑃tot=374kWp. The reason why the system with electrical heating generates more energy is because the whole roof area was covered with solar panels. Same percentage of losses due to snow shadowing was assumed for the two systems. The economic analysis was conducted for snow removal at average temperature during February, Mars and April in Storuman (−4℃). The system performed 𝑁𝑃𝑉=−148 000kr and 𝐼𝑅𝑅 = 5.6%. The concluding recommendation for the case study is to install a conventional PV-system because of its economic performance and safety.

A heliostat is a motorized mirror used in a Solar Power Tower plant. The technology has been around since the 1970’s, and involves hundreds or thousands of heliostats reflecting the sun’s rays to the top of a high tower, where the incident solar energy is converted to heat energy, which in turn is used to drive steam turbines and produce electricity. Demonstration plants have been built in the U.S.A. and Spain, and a number of new facilities have been added since 2005. To achieve a commercial breakthrough, the technology must be made more efficient so that electricity can be produced at prices comparable with other options such as wind, photovoltaic, nuclear and coal. A critical component in the economics of the Solar Power Tower plant is the cost of the heliostat, which is estimated to account for approximately 50 % of the investment cost of the total plant. This report deals with the heliostat from a multifaceted perspective. Different design approaches are explained. First, mirror geometries, with manufacturing dimensions, for a rotation-symmetric paraboloid-shaped mirror-assembly are obtained for mirrors with different sizes with a Matlab code. Investigating wind loads are among the most important tasks in a heliostat development project, as large wind loads radically complicates the design work. A wind load calculation-method based on previous work by Sandia National Laboratories and finite element method (FEM) is used in this work to design heliostats to withstand expected wind loading. The design of the geometry and the structure to withstand wind loading is illustrated with two azimuth elevation heliostats (25 m 2 and 49 m2). Finally, a number of innovative technical solutions are suggested. These are a new mirror facet mounting technique, sliding bearings, elevation drive, and a very unique azimuth motor module, which uses steel wires as belts with an integrated brake. It is hoped that the results and designs presented in this thesis will be a good foundation for further research in the heliostat structures and heliostat controls at the Robotics lab in IISc and elsewhere. Keywords: Solar Power, Heliostat, Thermal solar power, Solar Power Tower, Central Receiver System / En heliostat är en motordriven spegel som används i tornsolkraftverk, kända som Solar Power Tower, även kallade Central Receiver system. Tekniken har funnits sedan 1970-talet och går ut på att hundratals eller tusentals heliostater speglar solstrålarna till toppen av ett högt torn, där stålningsenergin omvandlas till värmeenergi, som t.ex. kan användas till att driva ångturbiner och producera elektricitet. Demonstrationsanläggningar har byggts i bland annat USA och Spanien, och ett flertal nya installationer har tillkommit sedan år 2005. För att verkligen nå ett kommersiellt genombrott måste tekniken göras billigare så att solelen kan produceras till minst lika bra pris som andra alternativ, så som t.ex. solceller, kärnkraft och kolkraft. En kritisk komponent för tornsolkraftverkens ekonomi är kostnaden för heliostaterna, som beräknas stå för ungefär 50 % av anläggningens totala investeringskostnad. Den här rapporten avhandlar heliostaten ur ett mångfacetterat perspektiv där olika konstruktionsspår förklaras. Vidare behandlar rapporten spegelgeometrier, och en Matlab-kod som genererar tillverkningsmått för en rotationssymmetrisk paraboloidformad spegelyta finns bifogad. Att undersöka vindlaster är bland det viktigaste i ett heliostatutvecklingsprojekt, eftersom dessa är de dimensionerande lasterna för designarbetet. Här används en vindlastberäkningsmetod utgiven av Sandia National Laboratories, som kortfattat går ut på att man multiplicerar det dynamiska vindtrycket med en korrigeringsfaktor som baserats på emiriska studier av heliostatmodeller i vindtunnel. En dimensioneringsprocess för heliostater föreslås och utvecklingsgången för två Azimut-Elevation heliostater i storlek 25 m 2 resp. 49 m2 demonstreras. FEM-mjukvara nyttjas som det främsta verktyget för att dimensionera heliostatkonstruktioner som kan stå emot vindlasterna. Slutligen ges förslag på innovativa tekniska lösningar för spegelmontering, glidlager, montering av elevation-motorerna, och en unik azimut-motormodul, vilken använder stålvajrar som remmar och har en integrerad broms. Med all denna information bör Robotics Lab på IISc ha en god grund att stå på inför vidare forskning inom konstruktion och styrning av heliostater. Nyckelord: Solenergi, Heliostat, Termisk solenergi, Solar Power Tower, Tornsolkraftverk

No description available.

This master thesis was performed for the consulting firm WSP in collaboration with the think tank Besmå. The main aim of the thesis was to examine if photovoltaic/thermal solar systems (PV/T-systems) is suitable for single family houses in Sweden and if it can be a more viable option than photovoltaic systems based on economical and energy performance aspects. The thesis also examines if the owner of a single family house with existing solar panels can benefit from installing an intercooler and a heat-exchanging system that could add the untapped heat of the panels to the house’s heating system. This would decrease the solar panel temperature, thus increasing their efficiency and electricity production. It also examines the possibility of PV/T-systems playing a role in fulfilling the increased energy performance regulations placed upon contractors today, by reducing the primary energy number (primärenergitalet). To achieve these objectives the heat demand of a typical house in Sweden was simulated in VIP Energy based on a real house in Gothenburg which has a photovoltaic system. A modell for electricity production of a solar cell which included the temperature dependency was created in Matlab and a modell of a PV/T-system was created in Simulink. From these models and real data from the existing house and energy system, total production of heat and electricity was acquired. The results showed that the intercooler can enhance the solar cell performance but a life cycle cost analysis found that it was not a neconomically viable option due to its excess cost. It also showed that the PV/T system can be a suitable choice for single family houses in Sweden under certain conditions, mainly depending on uncertain price points. It did enhance the total energy performance of the house in comparison to solar cells but was only economically viable (from a life cycle perspective and not initial cost) when the main heating system consists of an electric heater. Surprisingly, it was also found that smaller PV/T-systems of 5 square meters of module area can yield a better life cycle cost than solar cells, even when the main heating system is a heat pump. Lastly, it was found that a PV/T-system can act as a viable option when building real estate as a method of lowering the primary energy number, assuming a stable and economically competitive price point and that investing in large scale systems leads to a lower price per produced unit of energy and unit of area of modules.

The provision of a sustainable energy supply is one of the most importantissues facing humanity at the current time, and solar thermal power hasestablished itself as one of the more viable sources of renewable energy. Thedispatchable nature of this technology makes it ideally suited to forming thebackbone of a future low-carbon electricity system.However, the cost of electricity from contemporary solar thermal power plantsremains high, despite several decades of development, and a step-change intechnology is needed to drive down costs. Solar gas-turbine power plants are apromising new alternative, allowing increased conversion efficiencies and asignificant reduction in water consumption. Hybrid operation is a furtherattractive feature of solar gas-turbine technology, facilitating control andensuring the power plant is available to meet demand whenever it occurs.Construction of the first generation of commercial hybrid solar gas-turbinepower plants is complicated by the lack of an established, standardised, powerplant configuration, which presents the designer with a large number ofchoices. To assist decision making, thermoeconomic studies have beenperformed on a variety of different power plant configurations, includingsimple- and combined-cycles as well as the addition of thermal energy storage.Multi-objective optimisation has been used to identify Pareto-optimal designsand highlight trade-offs between costs and emissions.Analysis of the simple-cycle hybrid solar gas-turbines revealed that, whileelectricity costs were kept low, the achievable reduction in carbon dioxideemissions is relatively small. Furthermore, an inherent trade-off between thedesign of high efficiency and high solar share hybrid power plants wasidentified. Even with the use of new optimised designs, the degree of solarintegration into the gas-turbine did not exceed 63% on an annual basis.In order to overcome the limitations of the simple-cycle power plants, twoimprovements were suggested: the integration of thermal energy storage, andthe use of combined-cycle configurations. Thermal energy storage allowed thedegree of solar operation to be extended, significantly decreasing carbondioxide emissions, and the addition of a bottoming-cycle reduced the electricitycosts. A combination of these two improvements provided the bestperformance, allowing a reduction in carbon dioxide emissions of up to 34%and a reduction in electricity costs of up to 22% compared to a combination ofconventional power generation technologies. / Hållbar energiförsörjning är för närvarande en av de viktigaste frågorna förmänskligheten. Koncentrerad solenergi är nu etablerad som en tillförlitlig källaav förnybar energi. Den reglerbara karaktären hos tekniken gör den specielltintressant för uppbyggnaden av ett framtida koldioxidsnålt elsystem.Kostnaden för elektricitet från nuvarande termiska solkraftverk är hög trottsflera decennier av utveckling. Ett genombrått på tekniknivå krävs för att drivaned kostnaderna. Sol-gasturbiner är ett av de mest lovande alternativen, somger en ökad verkningsgrad samtidigt som vattenkonsumtionen reducerasdrastiskt. Sol-gasturbintekniken gör det möjligt att blandköra solenergi ochandra bränslen för att möta efterfrågan vid alla tidpunkter, en attraktiv aspekt iförhållande till alternativa lösningar.Uppbyggnaden av första generationens kommersiella hybrida solgasturbinkraftverkförsvåras dock av bristen på etablerade och standardiseradekraftverkskonfigurationer. Dessa ger planeraren ett stort antal valmöjlighetersom underlag för beslutsfattande. Termoekonomiska studier har genomförtsför ett flertal olika kraftverkskonfigurationer, däribland kraftverk med enkelcykel, kombikraftverk samt möjligheten att utnyttja termisk energilagring.Pareto-optimala konfigurationer har identifierats med hjälp av multiobjektsoptimeringför att belysa balansen mellan kostnader och utsläpp.Analysen av det enkla hybrida sol-gasturbinkraftverket visade attelektricitetskostnaden hållits på en låg nivå, men att den möjliga minskningen avkoldioxidutsläpp är relativt liten. Dessutom identifierades en inre balans mellanatt bibehålla en hög verkningsgrad hos konfigurationen och en hög andelsolenergi i produktionen. Andelen av solenergi i gasturbinen överskred aldrig63% på årlig bas, även med optimerade kraftverkskonfigurationer.Två förbättringar föreslås för att övervinna begränsningarna hos kraftverk medenkel cykel: integration av termisk energilagring samt nyttjande avkombikraftverkskonfigurationer. Termisk energilagring tillåter en ökad andelsolenergi i driften och reducerar koldioxidutsläppen drastiskt, medan denytterligare cykeln hos kombikraftverket reducerar elektricitetskostnaden.Kombinationen av dessa förbättringar ger den bästa prestandan, med enreduktion av koldioxidutsläppen på upp till 34% och reducerade elektricitetskostnaderpå upp till 22% i jämförelse med andra kombinationer avkonventionella kraftverkskonfigurationer. / <p>QC 20130503</p>