Many conventional forms of communication technology, such as Wi-Fi, 3G/4G or cable, require a lot of power. For battery powered devices that need to last a long time on a single charge, one alternative is the low-power, long range technology LoRaWAN. This thesis tries to answer the question how well do the properties of LoRaWAN meet the requirements for a battery powered security solution? Two identical prototype remote motion detectors were implemented for this purpose. The results show that while the prototypes do not meet the requirements for energy efficiency, LoRaWAN as a technology easily does. The results shows that if a solution to the reliability issues can be found, LoRaWAN would be well suited for battery powered security solutions. / Många vanliga teknologier som används för kommunikation, så som Wi-Fi, 3G/4G eller fiber, kan vara väldigt strömkrävande. Ett alternativ för batteridrivna enheter som behöver kunna klara sig på en laddning under lång tid, är att använda en lågenergiteknologi med lång räckvidd LoRaWAN. Den här rapporten försöker att besvara frågan om hur väl LoRaWANs egenskaper tillgodoser de krav som ställs på batteridrivna säkerhetslösningar. För detta ändamål utvecklades två identiska prototyper av en batteridriven rörelsesensor. Resultaten visar på att även om prototyperna inte möter energikonsumptionskraven, så gör själva LoRaWAN-tekniken detta. Resultaten visar att om man kan hitta lösningar på problemen med pålitligheten hos LoRaWAN, så kan LoRaWAN mycket väl vara lämpligt för batteridrivna säkerhetslösningar.

As the share of power electronics-based renewable energy sources increases in power systems, the system inertia provided by conventional generation is reduced. Inertia is an important factor in the grid's frequency stability, and with its reduction comes challenges to ensure the reliability of the grid. The frequency stabilising service of frequency containment reserves will need to work in conjunction with the faster, stabilising service of fast frequency reserves to avoid power failures in case of sudden disturbances. This project aims to examine the impact of inertia and methods of improving frequency stability in a future low inertia power system. The frequency behaviour is studied using a simplified and linearised model of the Nordic power system implemented in Matlab/Simulink. The model is extended by implementing supplementary battery control to support the frequency response. The simulation results show that there is an evident correlation between the reduction of system inertia and frequency instability. Moreover, it is concluded that the implemented battery support is successful in stabilising frequency following a disturbance. / Då andelen kraftelektronikbaserade förnybara energikällor ökar i kraftsystem så kommer systemets tröghet, tillfört av konventionell generering av elektricitet, att minska. Trögheten är en viktig faktor för elnätets frekvensstabilitet. Då trögheten minskar utmanas tillförlitligheten av elnätet. Frekvensstabiliserande frekvenshållningsreserver behöver fungera i samspel med de snabbare och stabiliserade frekvensreserverna för att undvika strömavbrott vid plötsliga störningar. Projektet ämnar undersöka trögheten och metoder som används vid förbättring av frekvensstabilitet i framtida kraftsystem med låg tröghet. Beteendet hos frekvenser studeras med en förenklad och linjäriserad modell av det nordiska kraftsystemet implementerat i Matlab/Simulink. Modellen utökas genom att inkludera en batterikontrollmetod för att tillförse ett snabbt frekvenssvar. Resultatet av simuleringarna visar att det finns en korrelation mellan minskning av systemets tröghet och frekvensinstabilitet. Vidare visas det att implementationen av batteristöd lyckas förbättra frekvensen i fallet av en störning. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2022, KTH, Stockholm

In the search for green energy to combat climatechange, a shift from conventional energy sources such as coal,oil, and nuclear towards Renewable Energy Sources (RES) isneeded. This shift poses a threat to the stability of the powergrids as RES do not contribute with rotating mass in the system.A lack of rotating mass, or in other words inertia, jeopardizesthe ability of power systems to counteract large disturbances.Frequency Containment Reserves (FCR) units are responsiblefor controlling the frequency in power systems by regulatingthe balance between the generated and consumed power. If thefrequency deviates outside of the defined range from the nominalvalue, it can lead to system separation, blackouts, and systemequipment damage. The frequency deviations are faster in lowinertia systems, making it more difficult for FCR to keep thefrequency within accepted ranges. Hydro turbines are often usedas FCR units, but additional means of support could be neededfor low inertia systems. Viable support could be battery systems.This project investigates the change towards low inertia and thepossible implementation of a battery system as fast step-wisepower support with a frequency trigger. The investigation is donethrough case studies of simulated system models in Matlab andSimulink. / I jakten på grön energi för att bekämpaklimatförändringarna behövs en övergång från konventionellaenergikällor som kol, olja och kärnkraft mot förnyelsebaraenergikällor. Denna övergång utgör ett hot mot kraftnätensstabilitet då förnyelsebara energikällor inte bidrar med roterandemassa. Brist på roterande massa eller med andra ord tröghetäventyrar kraftsystemens förmåga att motverka stora störningar.Frequency Containment Reserves (FCR) är system som aktivt arbetarmed att styra frekvensen i kraftsystemet genom att reglerabalansen mellan den producerade och konsumerade effekten.Om detta misslyckas och frekvensen avviker för mycket frånden nominella frekvensen kan detta leda till systemseparation,strömavbrott eller skada hos systemkomponenter. I ett systemmed låg tröghet blir frekvensavvikelserna snabbare. Detta gördet svårare att använda sig av FCR för att hålla frekvenseninom accepterade intervall. Vattenkraftverk används ofta somFCR enheter, men för system med låg tröghet kan ytterliggarestöd behövas. Ett möjligt effektstöd kan vara batterisystem.Detta projekt undersöker förändringen till lägre tröghet i ettkraftsystem och möjlig implementering av ett batterisystemmed ett snabbt stegsvar för effektstöd, vilket aktiveras vid enförbestämd frekvens. Undersökningen görs genom studier avspecifika fall med en linjäriserad modell av ett kraftsystemet,simulerade i Matlab och Simulink. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm

Load, haul and dump machines (LHDs) are commonly used in underground mines around the world. The machines are used to transport fragmented ore after blasting in the ore body. The main propellant used is diesel which accounts for a large part of the diesel consumed in mines today. This master thesis is a pilot study for further work to be done by LTU and Atlas Copco in a project called SIMS or Sustainable Intelligent Mining Systems, where the aim is to physically demonstrate diesel free LHDs doing productive work in mines. The objective of the thesis was to assess if the integration of battery-powered LHD machines is plausible in today’s underground mines. The aims were to map the current state of the production and to perform risk and job analysis of the new technology in the current systems. A theoretical framework was constructed with focus on safety, risk, hazards and change in work content. Social acceptance was then researched to be able to analyze how the new technology is received. Data gathering was done through interviews, observations, a focus group and reviewing documents while visiting Atlas Copco and two underground mines in Sweden. Diesel and electric-powered LHDs were studied in the mines and battery-powered LHDs were studied at Atlas Copco. The results present the current state of diesel, electric and battery-powered LHDs. How the machines are used in the visited mines and the identified risks with the work is presented along with the mapping of the battery system being developed by Atlas Copco. New risks that the battery system will bring to the work environment were identified using energy and deviation analyzes. The change in work content was discussed using the information from the visits and identifying what tasks will change, disappear and be added with the new technology. A large part of the thesis was analyzing the results with support from the theoretical framework. The analysis showed that a switch from diesel to battery-power would improve the overall health and safety inside the mines. A switch does not change the skill needed to operate the machines but can increase the qualifications for the service personnel. The main obstacles, in terms of social acceptance, with implementing the battery systems in the current state are that the need for constant battery exchange would cause problems in the production, the prejudice that the batteries would increase the consequences of a fire and the initial cost of making the switch. Recommendations for Atlas Copco going forward in the SIMS project were made. They need to emphasizing the safety of the technology to the users, developing the battery exchange so it can be done closer to the stopes and involve the operators in the projects of SIMS to help them understand the benefits it will have on them directly. / Gruvlastmaskiner (LHD) används ofta i gruvor runt om i världen. Maskinerna används för transportera fragmenterade malm efter malmen sprängts. Det huvudsakliga drivmedlet som används är diesel, som står för en stor del av den diesel som förbrukas i gruvor idag. Detta examensarbete är en pilotstudie för ytterligare arbete som ska utföras av LTU och Atlas Copco i ett projekt som heter SIMS eller Sustainable Intelligent Mining Systems. Syftet är att fysiskt demonstrera dieselfria LHD-maskiner göra produktivt arbete i gruvor. Syftet med examensarbetet var att bedöma om integrationen av batteridrivna LHD-maskiner är möjligt i dagens underjordiska gruvor. Målet var att kartlägga den aktuella produktionssituationen och att utföra risk- och arbetsanalyser av den nya tekniken i nuvarande system. En teoretisk referensram konstruerades med fokus på säkerhet, risk och förändring i arbetsinnehåll. Social acceptans undersöktes sedan för att kunna analysera hur den nya tekniken tas emot. Datainsamlingen gjordes genom intervjuer, observationer, en fokusgrupp och granskning av dokument givna vid besök på Atlas Copco och två underjordiska gruvor i Sverige. Diesel- och el-drivna maskiner studerades i gruvorna och batteridrivna studerades hos Atlas Copco. Resultaten presenterar det nuvarande läget för diesel, elektriska och batteridrivna LHDmaskiner. Hur maskinerna används i de besökta gruvorna och de identifierade riskerna med arbetet presenteras tillsammans med kartläggningen av batterisystemet som utvecklas av Atlas Copco. Nya risker med batterisystemet identifierades med hjälp av energi- och avvikelsesanalyser. Ändringarna i arbetsinnehåll diskuterades med hjälp av informationen från besöken och klargör vilka uppgifter som ska förändras, försvinnas och läggas till med den nya tekniken. En stor del av arbetet var att analysera resultaten med stöd från den teoretiska referensramen. Analysen visade att bytet från diesel till batterier skulle förbättra hälsan och säkerheten i gruvorna. Teknologibytet förändrar inte den färdighet som krävs för att kunna manövrera maskinerna men kan öka kvalifikationerna för servicepersonalen. De viktigaste hindren när det gäller social acceptans med att implementera batterisystemen i det nuvarande tillståndet är att behovet av konstant batteribyte skulle orsaka problem i produktionen, fördomarna om att batterierna skulle öka konsekvenserna av en brand och de initiala kostnaderna att göra ett byte. Rekommendationer för Atlas Copco för fortsatt arbete i SIMS-projektet gjordes. De behöver klargöra säkerheten hos den nya teknik för användarna, utveckla batteribytet så att det kan göras närmare produktionen och involvera operatörerna i SIMS-projekten för att hjälpa dem att förstå de fördelar som det kommer att ha på dem direkt.