It is agreed that greenhouse gas (GHG) emissions from energy and transport systems must be reduced. Technical means exist to reduce GHG emissions from these sources. However, these emission-reduction measures are not implemented to a high enough degree. In this thesis, it is assumed that this is because the reduction of GHG emissions from energy and transport systems is a wicked problem. Unlike a tame problem, which has an unambiguous definition and a finite number of well-defined solutions, a wicked problem is difficult to define, and its solutions are often intertwined with the problem. The “wickedness” of a wicked problem lies in the extreme difficulty of solving the problem, rather than in the problem itself. In this thesis, the wicked problem of reducing GHG emissions from energy and transport systems is studied by applying a sociotechnical systems approach to the introduction of renewable vehicle fuels, the production and use of biogas, the introduction of electric vehicles, and the sustainability of district heating. In addition, this thesis discusses how energy issues are approached in different contexts, and what implications different actions can have on GHG emissions. The analysis shows that a sociotechnical approach to energy systems analysis can offer insights with regard to how system boundaries are handled within GHG-emission assessments and energy and transport policy. By problematising the use of system boundaries in GHG-emission assessments, this thesis explains how attempts to reduce GHG emissions could add to the wicked problem of GHGemission reductions from energy and transport systems. GHG-emission assessments can give very different results depending on system boundaries. While these results can be used in attempts to solve this wicked problem, they can also contribute to complicating it. As solutions to wicked problems are mainly found in policy, the use of system boundaries in policy is studied. Results show that narrow system boundaries in energy and transport policy can hamper sustainable development of energy and transport systems. The use of wider system boundaries could facilitate approaches to solve the wicked problem of reducing GHG emissions from energy and transport systems by making the consequences and effects of policy actions more clearly visible. / Det är välkänt att energi- och transportsystemens utsläpp av växthusgaser måste minska. Tekniska förutsättningar för att minska utsläppen av växthusgaser från användning av energi och transporter existerar. Ändå genomförs inte åtgärder för att minska utsläpp av växthusgaser i tillräcklig utsträckning. I föreliggande avhandling antas detta bero på att minskandet av utsläpp av växthusgaser från energi- och transportsystem är ett ’wicked problem’. Ett sådant problem är svårdefinierat och motståndskraftigt mot lösningar, eftersom lösningarna ofta är sammanflätade med problemet. I avhandlingen studeras frågan om hur utsläpp av växthusgaser från energi- och transportsystem kan minska. Introduktion av förnybara drivmedel, produktion och användning av biogas, introduktion av elbilar, samt hållbarhet i fjärrvärmesystem är områden som studeras med hjälp av ett sociotekniskt angreppssätt. Detta innebär att teknik studeras som en integrerad del av samhället, där teknik både påverkar och påverkas av aktörer och sociala strukturer. Analysen visar att ett sociotekniskt angreppssätt kan ge insikter om hur systemgränser hanteras inom energisystemforskning samt inom energi- och transportpolicy. Värderingar av växthusgasutsläpp, som utförs inom energisystemforskning, kan ge vitt skilda resultat beroende på hur det studerade systemet avgränsats. Resultaten kan användas i försök att minska utsläpp av växthusgaser från energi- och transportsystem, men detta kan leda till att problemet försvåras ytterligare. I avhandlingen förklaras detta genom problematisering av systemavgränsningar i värderingar av växthusgasutsläpp. Eftersom lösningar på ’wicked problems’ oftast återfinns inom policy, studeras även systemavgränsningar i policy. Det visas att snäva systemgränser inom energi- och transportpolicy kan hindra hållbar utveckling av energi- och transportsystem. Vidgade systemgränser skulle kunna underlätta ansatser att minska utsläpp av växthusgaser från energi och transportsystem genom att synliggöra konsekvenser och effekter av policyåtgärder.

Increasing demands for energy and water from a growing urban population challenges resource availability and infrastructure capacity in cities worldwide. Planning for infrastructure systems development to meet growing demands has traditionally been done separately, not regarding that these systems are in many aspects interlinked. New York City has well developed systems for supplying these basic needs, but they are among the oldest in the country and may not suffice the needs of a growing population. Meanwhile, ambitious city-planning documents recognize opportunities for holistic planning focused on resource efficiency and long-term sustainability. This thesis aims to develop a foundation for quantitative modelling of how water and energy consumption may be affected by political decisions in New York City. The MARKAL (MARKet ALlocation) framework, commonly used to model long-term energy systems developments, is expanded to include the NYC’s water system. Relevant water system technologies are quantified with economic parameters, energy input and greenhouse gas emissions to give an as realistic as possible description of the entire water system. When combined with the existing MARKAL-model over NYC's energy system, the test runs of the model clearly shows impacts on energy consumption from water system regulations. These preliminary results are not applicable to support urban policy-making at this stage. However, with further development of the model as well as improvements in data quality it is perceived that this integrated water-energy model has the potential to become a powerful decision support tool for joint planning of water and energy systems developments in New York City. This Master thesis has been conducted in collaboration with the Energy Policy and Technology Analysis Group of the Sustainable Energy Technologies Department at Brookhaven National Laboratory, U.S.A.

This thesis presents a system and actor level analysis of wastewater heat recovery in buildings, using two case studies in Stockholm, Sweden. The choice of these case studies was to cover the installation of WWHR in both commercial and residential buildings. The first case study is from the residential district of Töfsingdalen, and the second case study is the commercial building Pennfäktaren 11. The aim of the study is to understand why actors, as identified through these case studies, have adopted wastewater heat recovery. Taking into consideration, motives, strategies, conflicts, technologies, and future perspectives. The case study analysis is further supported by a literature review, analyzing the installed systems from a technical point of view. Using semi-structured interviews and literature review as the source of data collection. Theories utilized were the multilevel perspective and the critical interface. Used for explaining how technological transitions occurs and how they are best adopted by existing actors. Conclusions drawn from the study is that Swedish buildings over the last decades have improved in energy efficiency predominantly within heating, ventilation, and lightning, while energy consumption for warm water has been relatively untouched. The identified actors frame wastewater heat recovery in a widely positive environment, having input on what to improve for its diffusion in the building sector. It is a technology they regard as new and experimental but see potential with further improvements, mostly technical and economical. The actors having adopted wastewater heat recovery have incorporated ambitious climate policies in their business models while simultaneously wanting to reduce energy costs. The motive used in the first case study, Töfsingdalen, was to design an energy-efficient building, while the second case study, Pennfäktaren 11, the motives were different and centered around enthusiasm in the technology and economic benefits (energy savings). The shared motive is the liking towards the technology being environmentally friendly. Wastewater energy recovered in the first and second case study is equivalent to the total energy consumption of 1.3 and 8.5 Swedish apartments per year. For these reasons, energy recovery from wastewater can contribute towards urban sustainable development, but it can also have disruptive potential that is necessary to investigate and mitigate. Findings suggest a critical interface between the existing regime and the early innovation adopters which could lead to both conflict and cooperation. Future research to further confirm these findings are necessary analyses aimed at investigating where in the sewer system the greatest benefit for wastewater heat recovery is located. Finally, continuous innovative development of the technology is advantageous. / Detta examensarbete presenterar en system- och aktörsanalys på värmeåtervinning av varmvatten i byggnader via två fallstudier i Stockholm, Sverige. Valet av fallstudier gjordes för att nå installtioner i både en kommersiell och en bostadsbyggnad. Den första fallstudien är från bostadsområdet Töfsingdalen och den andra är den kommersiella byggnaden Pennfäktaren 11. Målet är att förstå varför aktörer som identifierats ur fallstudier har installerat värmeåtervinning av spillvatten. Där aktörers motiv, strategier, konflikter, teknologier, och framtida perspektiv beaktas. Fallstudierna är fortsatt förstärkta av en litteraturstudie, genom att analysera de installerade systemen ur ett tekniskt perspektiv. Information är inhämtad med semi-strukturerade intervjuer och litteratur. Teorierna som studien grundar sig i har varit multi-nivå perspektivet (MLP), det kritiska gränsskiktet. Dessa teorier används för att förklara hur teknologiska förändringar sker i ett samhälle och hur dessa ska ske optimalt. Slutsatser som har dragits från studien är att de svenska byggnaderna sedan ett par decennier tillbaka har förbättrat byggnaders energieffektivitet inom uppvärmning, ventilation, och ljuskällor, medan värmeåtervinning av spillvatten har varit relativt orört som område. De identifierade aktörerna ser på värmeåtervinning av spillvatten ur en mestadels positiv synvinkel, de har indata på hur tekniken kan utvecklas för framgång inom byggnadssektorn. De ser på tekniken som ny och experimentell, men ser potential vid framtida förbättringar, främst tekniska och ekonomiska. De aktörer som har adapterat tekniken har implementerat miljömål i deras företagsmodell, samtidigt som de vill minska energikostanderna. Motiven som användes i den första fallstudien, Töfsingdalen, var att designa en miljövänlig byggnad, och motiven i den andra var olika där entusiasm för tekniken samt ekonomiska besparingar var framträdande. Gemensamt är att de båda aktörerna tycker att det är miljövänlig lösning. Den återvunna energin i den första och andra fallstudien motsvarar den totala energin som 1.3 och 8.5 svenska lägenheter förbrukar årligen. Utifrån dessa resultat, dras ytterligare en slutsats att värmeåtervinning av spillvatten kan hjälpa vid hållbar urban utveckling men att den också har disruptiv potential som är viktigt att undersöka och mitigera. Resultaten visar på ett kritiskt gränsskick mellan den nuvarande regimen och de aktörer som har implementerat tekniken vilket kan leda både till konflikter och samarbete. Framtida studier behövs för att ytterligare konfirmera dessa fynd, även kvantitativa systemanalyser där det reds ut vart i avloppssystemet som den största nyttan finns för att återvinna spillvärme samt fortsatt utveckling av tekniken är fördelaktigt.

This thesis presents a comprehensive system analysis of the utilization of biowaste and forest industry residues to produce transportation fuels. It explores various aspects such as the constraints to the production system’s value chain development, the utilization of the geographical proximity of biofuel technology innovation system components, environmental impacts, and economic costs. The primary goal is to establish a knowledge base that can aid regional policymakers and decision-makers in formulating informed policies for the efficient management of local bioresources for transport fuel production. By addressing these aspects, the study seeks to contribute to the wider discourse on efficient local bioresource management and transition to a low-carbon economy. The focused bioresources in this thesis are municipal biowaste and forest industry residues (i.e., sawdust, black liquor, crude tall oil, and fiber waste of the pulp and paper industry). The study focuses on three systems: i) biowaste to biogas for transport, ii) biowaste and sawdust to hydrogen, and iii) forest industry residues to liquid biofuels for transport. The biofuel policy instruments in Sweden have proven to be effective in introducing alternative transport fuels, particularly in big cities or urban areas. The results of the biowaste to biogas value chain analysis show that development in the Gävleborg region is stagnated throughout the value chain compared to the national average. This stagnation is mainly attributed to local geodemographic factors. The identified obstacles to development include a lack of regional political agreement regarding the use of biogas as a viable transport fuel, insufficient connectivity and communication among the various regional actors and stakeholders, and a limited understanding among stakeholders of the potential and socio-economic impacts of biogas.  The environmental and economic assessment of hydrogen production from biowaste and sawdust is performed from a life cycle perspective, using SimaPro LCA software and CML-IA, 2001 impact assessment method. Economic analysis includes capital and operational expenditures and monetization cost of life cycle environmental impacts. The results show that hydrogen production from biowaste has a higher global warming, photochemical oxidant, and freshwater eutrophication potential than sawdust. Biowaste conversion to hydrogen performs far better in ozone depletion, terrestrial ecotoxicity, abiotic depletion-fossil, abiotic depletion, human toxicity, and freshwater ecotoxicity potential. The fossil energy inputs in biogas and pyrolysis oil reforming, emissions from the digestate treatment, storage, and utilization as bio-fertilizer are the main contributing processes to the overall environmental impacts of biowaste and sawdust conversion to hydrogen.  The sensitivity analysis of the LCA results indicates that feedstock to biogas/pyrolysis oil yield ratio and the type of energy source for the reforming process can significantly influence the results, particularly climate change, abiotic depletion, and human toxicity.  The life cycle cost (LCC) analysis reveals that the production of hydrogen from biowaste exhibits a lower cost compared to sawdust. This significant cost reduction in the biowaste case can be attributed to lower variable operating expenses (OPEX), primarily due to the price of the biowaste itself. Whereas, in the sawdust case, the feedstock contributes the highest percentage (54%) to the system's OPEX, indicating that variable OPEX is highly sensitive to sawdust prices. Additionally, the capital investment required for the biowaste case was 50% lower, which further contributes to the lower overall LCC compared to the sawdust case. The results of forest industry residues to liquid biofuel technology development and the utilization of system components in geographical proximity indicate that geographical proximity can significantly influence the system’s structural growth, trajectory, and development pace. An adapted version of the technological innovation system (TIS) framework was operationalized with the lens of geographical proximity utilization of the system components to the technology development and diffusion. The method of data acquisition involved document analysis and interviews with subsystem actors. The study found that the development of the system is hampered by competition between technologies and low utilization of geographical proximity of the system components, which was partly attributed to a lack of network among subsystem actors and with the national TIS structure.  Bioresources in Gävleborg are present in substantial amounts, particularly biowaste from agriculture, the food industry, and households, as well as biomass from the forest industry, which have the potential to be utilized for transport fuel production. However, the evolution of their utilization to power transportation in Gävleborg has been delayed in comparison to several other regions in Sweden. In the case of the technology development of forest industry residue-based transport fuels, the utilization of geographical proximity of artefacts and institutions has played a crucial role. Significant strides have been accomplished in diverse technology domains. However, these advancements have faced obstacles, partially due to the rivalry among system actors aiming to secure a competitive edge in acquiring both knowledge and capital resources and the underutilization of the geographical proximity of actors and industry networks.  Based on these research findings, recommendations are provided to support policy and strategy aiming to enhance the utilization of local bioresources for transportation fuels sustainably and cost-effectively with increased local benefits. For example, the study recommends addressing the identified local political, communication, and networking issues, along with integrating regional geodemographic conditions into national biofuel policies and measures. By addressing identified challenges, the Gävleborg region can overcome the stagnation in bioresource to transportation fuel technological systems development and leverage its significant potential. This thesis adds valuable insights to the sustainability transition literature about the environment, economy, and the geography of innovation processes. The findings highlight the need for policy interventions to foster collaboration, coordination, and knowledge sharing among stakeholders, as well as support for the development and commercialization of emerging technologies, including forest-based transport fuel technologies. The analysis of cost and environmental impacts of bioresource utilization for hydrogen production provides insights into the potential trade-offs and benefits of different feedstocks and impact categories. The study provides important input for policy and strategy development towards a more sustainable and cost-effective use of local bioresources for transport fuel production in Gävleborg. This study can also serve as a valuable reference for researchers, policymakers, and stakeholders interested in the sustainable utilization of renewable resources for biofuel production, contributing to the advancement of knowledge in this critical area. / Denna avhandling presenterar en omfattande systemanalys av utnyttjandet av bioavfall och skogsindustriella restprodukter för att producera drivmedel. Den utforskar olika aspekter såsom begränsningarna för produktionssystemens värdekedjeutveckling, utnyttjandet av den geografiska närheten till biobränsleteknik, innovationssystemkomponenter, miljöpåverkan och ekonomiska kostnader. Det primära målet är att etablera en kunskapsbas som kan hjälpa regionala beslutsfattare att formulera välgrundade policyer för effektiv förvaltning av lokala bioresurser för drivmedelsproduktion. Genom att ta itu med dessa aspekter försöker studien bidra till den bredare diskursen om effektiv lokal bioresursförvaltning och övergång till en koldioxidsnål ekonomi. De studerade bioresurserna i denna avhandling är kommunalt bioavfall och skogsindustrins restprodukter (d.v.s. sågspån, svartlut, råtallolja och fiberavfall från massa- och pappersindustrin). Studien fokuserar på tre system: i) Bioavfall till biogas för transport, ii) Bioavfall och sågspån till vätgas, och iii) Skogsindustrins restprodukter till flytande biobränslen för transporter. De politiska styrmedlen för biodrivmedel i Sverige har visat sig vara effektiva för att införa alternativa drivmedel, särskilt i storstäder eller tätorter. Resultaten av värdekedjeanalysen från bioavfall till biogas visar att utvecklingen i Gävleborgsregionen stagnerat i hela värdekedjan jämfört med riksgenomsnittet. Denna stagnation tillskrivs främst lokala geodemografiska faktorer. De identifierade lokala faktorer som hämmar utvecklingen är brist på regional politisk samsyn om biogas som drivmedel, bristande nätverk och kommunikation mellan regionala aktörer och intressenter samt otillräcklig kunskap hos intressenterna om biogaspotentialen och dess socioekonomiska konsekvenser. Den miljömässiga och ekonomiska bedömningen av vätgasproduktion från bioavfall och sågspån utförs ur ett livscykelperspektiv med hjälp av SimaPro LCA-programvara och CML-IA, 2001 konsekvensbedömningsmetod. Den ekonomiska analysen inkluderar kapital- och driftsutgifter och intäktsgenerering, samt kostnad för miljöpåverkan under livscykeln. Resultaten visar att vätgasproduktion från bioavfall har högre potentiellt bidrag till global uppvärmning, bildning av fotokemiska oxidanter och sötvattenövergödning än sågspån. Medan omvandling av bioavfall till väte presterar mycket bättre vad gäller potential för ozonnedbrytning, terrestrisk ekotoxicitet, abiotisk utarmning - fossil, abiotisk utarmning, mänsklig toxicitet och sötvattenekotoxicitet. Fossil energitillförsel i biogas och pyrolysoljereformering, utsläpp från rötrestbehandling, lagring och användning som biogödsel är de viktigaste bidragande processerna till den totala miljöpåverkan från omvandling av bioavfall och sågspån till väte. Känslighetsanalysen av LCA-resultaten indikerar att förhållandet mellan råmaterial och biogas/pyrolys-olja och typen av energikälla för reformeringsprocessen kan påverka resultaten avsevärt, särskilt potential för klimatförändringar, abiotisk utarmning och mänsklig toxicitet.   Livscykelkostnadsanalysen (LCC) visar att produktionen av vätgas från bioavfall ger en lägre kostnad jämfört med sågspån. Denna betydande kostnadsminskning för bioavfall kan hänföras till lägre rörliga driftskostnader (OPEX), främst på grund av priset på själva bioavfallet. När det gäller sågspån bidrar råvaran med den högsta andelen (54 %) till systemets OPEX, vilket indikerar att variabeln OPEX är mycket känslig för sågspånspriser. Dessutom var kapitalinvesteringen som krävdes för bioavfallet 50% lägre, vilket ytterligare bidrar till den lägre totala livscykelkostnaden jämfört med sågspånsfallet. Resultaten från studien av skogsindustrins rester till flytande drivmedels teknikutveckling och utnyttjande av geografisk närhet mellan systemkomponenterna indikerar att de geografiska närhetväsentligt kan påverka systemets strukturella tillväxt, utvecklingsbana och -takt. En anpassad version av ramverket för teknologiska innovationssystem (TIS) operationaliserades med fokus på utnyttjande av geografisk närhet mellan systemkomponenter för teknikutveckling och spridning. Metoden för datainsamling involverade dokumentanalys och intervjuer med delsystemaktörer. Studien fann att utvecklingen av systemet hämmas av konkurrens mellan tekniker och lågt utnyttjande av geografisk närhet mellan systemkomponenter, vilket delvis berodde på bristandenätverk bland delsystemaktörer och den nationella TIS-strukturen.  Bioresurser i Gävleborg finns i betydande mängder, särskilt bioavfall från jordbruks- och livsmedelsindustrin och från hushållen, samt biomassa från skogsindustrin, som har potential att utnyttjas för drivmedelsproduktion. Utvecklingen av deras användning för att driva transporter i Gävleborg har dock försenats jämfört med flera andra regioner i Sverige. När det gäller teknikutvecklingen för drivmedel från skogsindustrins restprodukter har utnyttjandet av geografisk närhet mellan artefakter och institutioner spelat en avgörande roll. Framstegen har dock delvis hindrats av rivalitet mellan tekniker och underutnyttjande av aktörernas och branschnätverkens geografiska närhet.   Baserat på dessa forskningsresultat ges rekommendationer för att stödja politik och strategier som syftar till att öka utnyttjandet av lokala bioresurser för transportbränslen på ett hållbart och kostnadseffektivt sätt med ökad lokal nytta. Studien rekommenderar till exempel att man tar itu med de identifierade lokala politiska, kommunikations- och nätverksfrågorna, och samtidigt verkar för att integrera de regionala geodemografiska förhållandena i den nationella biobränslepolitiken. Genom att adressera identifierade utmaningar kan Gävleborgsregionen övervinna stagnationen i utvecklingen av tekniska system för bioresurser till drivmedel och utnyttja dess betydande potential. Denna avhandling tillför värdefulla insikter till litteraturen om hållbar omställning om miljö, ekonomi och innovationsprocessers geografi. Resultaten belyser behovet av politiska insatser för att främja samarbete, samordning och kunskapsdelning mellan intressenter, samt stöd för utveckling och kommersialisering av ny teknik, inklusive skogsbaserad drivmedelsteknik. Analysen av kostnader och miljöpåverkan för bioresursutnyttjande för vätgasproduktion ger insikter i de potentiella avvägningarna och fördelarna för olika råvaror och påverkanskategorier. Studien ger viktig input för policy- och strategiutveckling mot en mer hållbar och kostnadseffektiv användning av lokala bioresurser för drivmedelsproduktion i Gävleborg. Denna studie kan också utgöra en värdefull referens för forskare, beslutsfattare och intressenter som är intresserade av hållbart utnyttjande av förnybara resurser för biobränsleproduktion, vilket bidrar till kunskapsutvecklingen inom detta kritiska område.

In a modern world torn apart by war the basic human need to feel safe is threatened. In order to defend and protect this need, technical defense systems solving complex situations are of great importance. As the rate of technological innovation accelerates it is important for companies like Saab to maintain their competitive advantage. One way of doing this is by offering modern systems of high quality with intuitive interfaces increasing the usability. This master’s thesis aims at evaluating Saab Surveillance’s command and control system C2STRIC by an analysis of its user interface. It further aims at identifying usability problems and designing prototypes solving said problems, to increase the system’s usability. The system in question is a safety critical system, meaning that its malfunction might lead to severe consequences or death. This system characteristic permeates the whole thesis, resulting in findings unique for C2STRIC and thus maybe not generalizable. Through a close collaboration and interviews with the users the issues were identified and compiled. Due to secrecy reasons all the interviews were conducted live without recordings. All of them at Saab’s premises, except one which was conducted at “Stridslednings- och luftbevakningsskolan” at Uppsala garrison. Most of the interviews were scheduled while some were spontaneous. With the help of the compilation of identified problems, high fidelity prototypes could be developed in Adobe XD through an iterative user-centered design process. The process provided continuous feedback which helped in delivering prototypes satisfying the needs of the users. The primary problems regarded disturbances of the situational awareness of the user, i.e., issues preventing the user from performing its tasks according to circumstances. These disturbances were caused by ineffective navigation in the interface and poorly optimized object visualization. Prototypes introducing transparency, docking systems, search functions, radial menus and a new main menu solved these problems and increased the usability of C2STRIC - and they will in extension help in defending and protecting the basic human need to feel safe.