This bachelor thesis examines the part of the EU-project CoordiNet based on Vattenfall Distribution AB and their commitment in the project. The aim and purpose of CoordiNet are to find possible solutions on capacity shortage through coordination between customer -DSO -TSO achieving a more efficient usage of the electrical grid.  The report evaluates the outcomes of the implementation of the CoordiNet project, focusing on the demonstration in Uppsala. An investigation of the flexibility market used in CoordiNet is made with the aim to examine the impact on capacity shortage. Additionally the report looks into the profits of making flexibility calls and how accurate the load forecasting for the project has been and its impact on the result. All the calculations and evaluations are based on analyses from the available data sets. Statistical methods are used together with diagrams to make the evaluation possible.  The conclusion is that CoordiNet and its flexibility market in Uppsala has led to reduced subscription overruns, which in turn has an positive impact on both the capacity in the electrical grid and also costs regarding excess charges. The load forecasting model used in the project proved to be better and more stable than the previous model and it is neither markedly affected by temperature or energy prices. This CoordiNet demonstration is the first one in Uppsala and to a large extent it has been a test period. There will be further demonstrations in the future and this first demonstration is a great learning experience for upcoming projects.

I denna rapport undersöks om det föreligger ett behov av anpassningar inom energisystemet för att möjliggöra utvecklingen av eldrivna lastbilar i Sverige och mer specifikt Stockholm. En ansats till att projektera utvecklingen av eldrivna lastbilar görs och genom en kvalitativ litteraturstudie samt intervjuer med aktörer som representerar Scania, Volvo, Ellevio, EoN, Powercircle, Forum för smarta elnät, KTH, Energimarknadsinspektionen och BIL Sweden, och anpassningar som skulle kunna utgöra lösningar till dessa identifieras inom kategorierna: ‘’ökad tillgänglig kapacitet’’, ‘’förbättrad planering’’, ‘’d irekt reglerande åtgärder samt ekonomiska incitament’’ och ‘’p olitiska beslut på kommun- samt regional nivå med syfte att öka elektrifieringen av lastbilar ’’. Slutligen görs en jämförelse av anpassningarna med avseende på tillgänglighet och implementeringstid, lagliga hinder, kostnadseffektivitet, miljöpåverkan, replikerbarhet samt intressekonflikter. Utifrån resultatet dras slutsatserna att elektrifieringen kommer möjliggöras av flera lösningar i varierande grad men att anpassningar som inbegriper ökad flexibilitet inom elsystemet, för motverkandet av kapacitetsbrist inom elnätet, sannolikt kommer ingå. Vidare konkluderas att flera av de identifierade anpassningarna begränsas av legislativa- och politiska beslut och förändringar som gör dess bidragande till elektrifieringen av lastbilar svårkvantifierad. Resultaten bör därför betraktas som indikativa. / This study investigates the need for adaptations within the energy system of Stockholm, Sweden in order to improve the prerequisites for the development of electrical trucks. An attempt to project the development of electrical trucks is executed and by the use of a qualitative literature study as well as interviews with representatives for Scania, Volvo, Ellevio, EoN, Powercircle, Swedish Smartgrid, KTH, the Swedish Energy Markets Inspectorate and BIL Sweden, possible adaptations are identified within the categories: ‘’increased available capacity’’, ‘’improved planning’’, ‘’direct regulations and financial incentives’’ aswell ‘’political decisions on municipal and regional level with the aim to increase the electrification of trucks’’. Finally a comparison with respect to availability and implementation, legislation, cost, environmental impact, replicability and conflicts of interest is made between the identified adaptations. Based on the investigation it is concluded that several adaptations, to varying degrees, will play a part in enabling the electrification. It is furthermore concluded that adaptations that involve increasing the flexibility within the electricity system will play a prominent role as solutions. Several of the adaptations are limited in their implementation as they are dependent on the conceiving of legislative and political decisions. This provides uncertainty in terms of projecting their contribution to the electrification of trucks and the results are to be taken as indicative rather than absolute.

This master thesis has examined how two of the heat pumps at Norrenergi, Solnaverket, can be converted to steam driven heat pumps. The heat pumps are driven by electrical motors today and this thesis has investigated the technical and economical aspects of replacing them with steam turbines and also installing a pellet boiler. The purpose with this project is to lower the costs for the heat pumps which varies with the electricity price, where the electricity taxes represent about 40-60 % of the total electricity cost. In addition, Norrenergi is one of the largest electricity consumers in Stockholm. This, combined with the prevailing capacity shortage in Stockholm makes it important to examine another alternative than electricity for the heat pumps. Capacity shortage means that electricity can't be transmitted into the city during periods with high electricity demand. The results of this master thesis show that the costs reduces on a system level when two steam driven heat pumps are installed compared to the electrity driven heat pumps. All district heating plants in Stockholm, including Söderenergi's, Norrenergi's and Stockholm Exergi's plants, have been involved while examining the costs in this study. Despite the cost reduction the investment calculation shows that the investment is not profitable for a low or average electrity price. For a high electricity price the investment seems to be profitable, but this is not considered enough for the investment to be recommend since future electricty prices are hard to predict. On the other hand there might be other aspects than economical to invest in this type of district heating plant, for example from a sustainability perspective. / Norrenergi är ett fjärrvärme- och fjärrkylabolag i Stockholm som bland annat producerar värme via energiåtervinning i en VP-anläggning i Solnaverket. Värmepumparna har en total värmeeffekt på 100 MW och drivs av elektricitet samt spillvatten från Bromma reningsverk. Kostnaden för att producera fjärrvärme via värmepumpar varierar med elpriset där en betydande faktor är elskatten. Elskatten utgör ungefär 40–60 % av den totala elkostnaden för VP-anläggningen i Solnaverket. Utöver de höga kostnaderna för att driva VP-anläggningen råder en så kallad kapacitetsbrist i Stockholm vilket bland annat grundar sig i att staden växt i en snabbare takt än utbyggnaden av stamnätet. På grund av ovan nämnda orsaker är det intressant att undersöka alternativa lösningar för hur den eldrivna VP-anläggningen kan producera fjärrvärme, dels för att minska kostnader för elektricitet men också för att bidra till en samhällsnytta genom att minska effektuttaget på elnätet. Detta examensarbete ämnar därför undersöka hur två av värmepumparna i Solnaverket kan omvandlas från eldrift till mekanisk ångdrift via ångturbiner, där ångturbinerna i sin tur drivs av ånga från en pelletspanna. Därtill undersöks systemdriftsnyttan, där även Stockholm Exergis och Söderenergis anläggningar beaktas, samt lönsamheten för att konvertera två av värmepumparna till ångdrift. Resultatet visar att systemdriftsnyttan är positiv oavsett elprisprofil vilket beror på att kostnaderna på systemnivå minskar när ångdriven VP-anläggning implementeras i Solnaverket. Trots den positiva systemdriftsnyttan visar dock investeringskalkylen att denna investering endast är lönsam vid ett högt elpris. Det beror bland annat på att den positiva systemdriftsnyttan inte är tillräckligt hög (vid låg och medelelpris) för att uppnå ett tillräckligt högt nuvärde med given kalkylränta och ekonomisk livslängd, i jämförelse med grundinvesteringskostnaderna. Den låga lönsamheten beror dessutom på att Stockholm Exergi ska bygga ett nytt avfallskraftvärmeverk i Lövsta som har billigare produktionskostnader än den ångdrivna VP-anläggningen. Det är svårt att förutspå elprisets utveckling framöver och variationerna i elpris under året förväntas öka, därför är det rekommenderat att denna investeringen inte genomförs eftersom den beror så pass mycket av elpriset. Det kan dock finnas andra aspekter än ekonomiska i att investera i en ångdriven VP-anläggning. Till exempel ur ett hållbarhetsperspektiv då belastningen på elnätet minskar när de eldrivna VP:arna konverteras till ångdrift.

Transportsektorn står i dagsläget för cirka en tredjedel av alla växthusgasutsläpp inom Sverige. För att arbeta i linje med Parisavtalet har Sveriges riksdag därmed beslutat att dessa utsläpp ska minska med 70 procent fram till år 2030, relativt de nivåer som uppmättes år 2010. För att uppnå målet och klara klimatomställningen, arbetar man bland annat med att påskynda elektrifieringen av transporter. Detta skulle kunna innebära stora utmaningar för det svenska elnätet, eftersom man inte byggt ut ledningar i samma takt som elbehovet har ökat. I Stockholm har det därför uppstått kapacitetsbrist, som innebär att man inte kan tillgodose regionen med el vid alla tidpunkter under året. Samtidigt kommer man inte kunna bygga ut nya ledningar till Stockholm förrän vi når cirka år 2030.  Syftet med denna studie, är att undersöka hur elektrifieringen av personbilsflottan kan komma att påverka regionnätet i Stockholm år 2030, där det redan idag råder kapacitetsbrist. Metoden som används är baserad på scenariometodik där både kvantitativa och kvalitativa data används för att konstruera två olika huvudscenarion, ett lågscenario där personbilsflottan elektrifieras långsamt och ett högscenario där personbilsflottan elektrifieras snabbt. Genom att utforska hur elbehovet skulle kunna utvecklas fram till år 2030 på timbasis för dessa scenarion, görs en uppskattning över hur många timmar om året som det skulle kunna råda kapacitetsbrist, samt hur stor effektbristen blir vid dessa tillfällen, om allt elbehov ska kunna tillgodoses. Vidare undersöks om även flexibilitetsresurser i hemmaladdningen, kan påverka hur många timmar det råder kapacitetsbrist och hur korrelation ser ut mellan antalet laddbara bilar och kapacitetsbrist.  Resultatet från studien visar att elektrifieringen av personbilsflottan kan leda till stora ansträngningar på elnätet om användare laddar utifrån egna preferenser och därmed okontrollerat, eftersom laddningen sannolikt sammanfaller med tider på dygnet när elbehovet redan är som störst. Vidare ökar antalet timmar med kapacitetsbrist proportionellt mot hur många personbilar som elektrifieras. När flexibilitetsresurser integreras i hemmaladdningen, minskar ansträngningen på elnätet dock betydligt. Att öka incitamenten för att människor ska ändra sina beteenden gällande laddning, kan därmed positiva effekter på elnätet. Men även om flexibilitetresurser integreras i hemmaladdningen, på det sätt som har antagits genomföras i denna studie, visar resultatet att det fortfarande kan uppstå kapacitetsbrist. Det finns därmed fortfarande en risk för att elektrifieringen av personbilsflottan skulle kunna försenas. / The transport sector currently accounts for about a third of all greenhouse gas emissions in Sweden. To work in line with the Paris Agreement, it has thus been decided that these emissions should be reduced by 70 percent by 2030, relative to the levels measured in 2010. To achieve this goal and cope with climate change, the Swedish parliament is, among other things, currently working towards accelerating the electrification of transports. This, in turn, could result in major challenges for the Swedish electricity grid, as power lines have not been expanded at the same rate as the need for electricity has increased. In Stockholm, it has become a problem with a lack of capacity, which means that it is not possible to satisfy the region with electricity at all times of the year. Meanwhile, it will not be possible to expand new power lines to Stockholm until we reach around the year 2030.  The purpose of this study is to investigate how the electrification of the passenger car fleet could affect the regional network in Stockholm when we reach the year 2030. The method that has been used is based on scenario methodology where both quantitative and qualitative data has been used to construct two different main scenarios. Firstly, a low scenario was constructed, where the passenger car fleet is electrified slowly, and secondly, a high scenario was constructed where the passenger car fleet is electrified rapidly. By examining how the electricity demand could develop until the year 2030 on an hourly basis for these two scenarios, an estimate is made of how many hours a year there could be a lack of capacity and how large the power shortage would be on these occasions if all the electricity demand is to be satisfied. Furthermore, it is also investigated whether flexible resources in the home-charging of electric vehicles can affect how many hours there could be a lack of capacity and what the correlation looks like between the number of electric vehicles and lack of capacity.  The result from the study shows that the electrification of the passenger car fleet can lead to a congested electricity grid if users charge their cars uncontrolled. This, as the charge is likely to coincide with times of the day when the electricity demand already is great. Furthermore, the number of hours with a lack of capacity increases in proportion to the number of passenger cars that are electrified. When flexible resources are integrated into the home-charging, the effort on the power grid is significantly reduced. Increasing the incentives for people to change their behaviours about charging can thus have positive effects on the electricity grid. However, even if flexible resources are integrated into the home charging system, the way it is assumed to be implemented here, the result shows that there may still be a lack of capacity. There is thus still a risk that the electrification of the passenger car fleet will be delayed.

I takt med nya innovationer och samhällets fortsatta utveckling och utbredning ökar även elektrifieringen. För att uppnå flera av de miljömål som satts upp av Sveriges riksdag krävs en övergång till ett elsystem byggt på el från förnybara källor. Den ökande elektrifieringen medför inte bara ökade krav på den mängd el som produceras, men även förmågan att transportera den. Den ökade belastningen på elnätet skapar flaskhalsar och kapacitetsbrist i större städer och regioner, vilket gör det svårt att till exempel etablera nya fabriker och bostadsområden vilket bromsar samhällets utveckling. För att lösa denna kapacitetsbrist behövs det svenska stamnätet byggas ut. Detta är dock en relativt långsam process vilket ställer krav på innovativa lösningar som kan avlasta elnätet på kort och lång sikt. En sådan lösning är en ökad efterfrågeflexibilitet, vilket innebär att vissa effektkrävande aktiviteter flyttas till tider på dygnet då elnätet är mindre belastat. Genom att använda sig av smart elnätsteknik kan konsumenter få information om elpriser i realtid och därmed anpassa sin elkonsumtion och dra nytta av lägre elpriser och större tillgång till grön el då topplasten på elnätet är lägre. Syftet med denna studie är att undersöka hur sådana smarta elnätstjänster kan resultera i en ökad efterfrågeflexibilitet i bostäder, och om denna efterfrågeflexibilitet kan hjälpa till att motverka kapacitetsbristen i det svenska elnätet. För att undersöka detta har en litteraturstudie med fokus på beteendeförändringar kopplade till hållbar utveckling samt fyra kvalitativa intervjuer av relevanta aktörer i elbranschen gjorts. Resultaten från litteraturstudien har analyserats i syfte att undersöka huruvida de är applicerbara på smarta elnätstjänster för att uppnå en ökad efterfrågeflexibilitet eller ej. De kvalitativa intervjuerna har summerats och analyserats för att undersöka vilka frågor det råder enighet samt oenighet i bland branschens aktörer. Efter analys samt diskussionen visar studien att smarta elnätstjänster kopplade till bostäders elkonsumtion har potential att uppnå en ökad efterfrågeflexibilitet samt att denna efterfrågeflexibilitet kan bidra till att minska kapacitetsbristen i elnätet. Detta ska dock inte ses som en universell lösning utan en av flera nödvändiga lösningar för att rå på problemet. / As innovation and society continue their growth, electrification is increasing rapidly. To achieve several of the environmental goals set by the Swedish Parliament, a transition to an electricity system based on electricity from renewable sources is also required. The increasing electrification entails not only increased demands on the amount of electricity produced, but also the ability to transport it. Increased load on the electricity grid creates bottlenecks and capacity shortages in larger cities and regions, which makes it difficult to establish, among other things, new factories and residential areas, which slows down the development of society. To solve this capacity shortage, the Swedish electrical grid needs to be expanded. However, this is a relatively slow process, which places demands on innovative solutions that can relieve the electricity grid, both short term and long term. Such a solution is an increased demand flexibility, which means that certain power-demanding activities are moved to times of the day when the grid is less congested. By using smart grid technology, consumers can get information about electricity prices in real time and thereby adjust their electricity consumption and benefit from lower electricity prices and greater access to renewable energy when the top load on the electricity grid is lower. The purpose of this study is to investigate how such smart grid services can result in increased demand flexibility in homes, and whether this demand flexibility can help counteract the capacity shortage in the Swedish grid. To investigate this, a literature study focusing on behavioral changes linked to sustainable development, and four qualitative interviews with relevant actors in the energy industry, have been conducted. The results from the literature study have been analyzed to investigate whether or not they are applicable to smart grid services to achieve increased demand flexibility. The qualitative interviews have been summarized and analyzed to examine what issues there is agreement and disagreement in among the industry's players. After analysis and discussion, the study shows that smart grid services linked to residential electricity consumption have the potential to achieve increased demand flexibility and that this demand flexibility can contribute to reducing capacity shortage. However, this should not be seen as a universal solution but as one of several necessary solutions to tackle the problem.

Marknadsanalyser gjorda av Svenska kraftnät visar att elenergianvändningen i Sverige kommer att öka. Denna utveckling drivs på av bland annat omställningen till elektriska transporter och kan potentiellt leda till kapacitetsbrist i ledningar inom transmissions- och regionnät, framför allt i storstadsområden. För att kunna reducera kapacitetsbrist i en ledning finns det ett antal åtgärder, men hur dessa står sig mot varandra i ett tekniskt och ekonomiskt perspektiv är inte fastställt. Det är där denna rapport tar vid. Bland annat studeras Dynamic line rating (DLR) som en åtgärd för att reducera kapacitetsbristen i den studerade ledningen. DLR är en teknik som används för att justera den maximalt tillåtna överföringskapaciteten i en ledning baserat på ett antal parametrar. Beräkningarna för att bestämma maximalt tillåtna överföringskapaciteten i ledningen gjordes på två olika sätt detta för att undersöka om de var likvärdiga. Det visade sig att de stämde relativt bra överens, dock med en offset. Den potentiella överlasten skulle inträffa under 3379 timmar under ett år, men enbart om en specifik transformator gick sönder. Medeltiden till felet visade sig vara 173 år utan att några åtgärder applicerades. För att nå upp till 100 % tillgänglighet på ledningen, utan åtgärder, skulle det behöva köpas flexibilitetstjänster motsvarande 82150 MWh (Megawattimmar) under det studerade året.  Även den ekonomiska kostnaden för att köpa upp- eller nedreglerande tjänster studerades. Rapporten visar att det för den studerade ledningen var till fördel att investera i DLR vid ett flexibilitetsbehov på 1,2 GWh/år. Från resultatet utformades ett förslag på lämplig ordning för att nyttja de olika åtgärdena samt förslag på vidareutveckling av arbetet. Slutsatsen är att åtgärderna har sina för- och nackdelar, men att det inte går att säga att någon åtgärd är bättre än någon annan. Detta gäller inom samtliga områden som studerades. / Market analyzes made by Svenska kraftnät show that electricity use in Sweden will increase. This development is driven by, among other things, the transition to electric transport and can potentially lead to a lack of capacity in lines within backbone and regional networks, especially in metropolitan areas. In order to be able to reduce capacity shortages in a transmission line, there are a number of measures, but how these stand against each other in a technical and economic perspective has not been determined. That's what this report tries to answer.  Among other things, Dynamic line rating (DLR) is studied as a measure to reduce the capacity shortage in the studied transmission line. DLR is a technology used to adjust the maximum allowable transmission capacity in a line based on a number of parameters. The calculations to determine the maximum allowable transmission capacity in the transmission line were made in two different ways to examine whether they were equivalent. It turned out that they matched relatively well, though with an offset. The potential overload would occur during 3379 hours in a year, but only if a specific transformer broke down. The mean time to failure turned out to be 173 years without any measures being applied. In order to achieve up to 100 % availability on the line, without measures, it would be necessary to purchase flexibility services corresponding to 82150 MWh (Megawatt hours) during the year studied. The financial cost of buying up or down regulation services was also studied. The report shows that it was advantageous for the studied transmission line to invest in DLR at a flexibility requirement of 1.2 GWh / year. From the results, a proposal was made for an appropriate arrangement for using the various measures as well as proposals for further development of the work. The conclusion is that the measures have their advantages and disadvantages, but it is not possible to say that one measure is better than another. This applies to all areas studied.

På grund av den rådande energiomställningen flockar både företag och privatpersoner till mer effektiva och gröna energislag. I många fall är dessa via elnätet, vilket gör det lämpligt att se över hur ett lokalnät påverkas av en sådan ökning av effekt samt om det finns kapacitetsbrist. Syftet är att utreda mängen nya elbilsladdare till 2030, samt undersöka om det finns kapacitetsbrist vid både normalt kopplingsläge samt två reservkopplingslägen. Det ska även undersökas om det finns nyckeltal för olika dimensioneringskriterier. De metoder som används för att uppskatta en framtida toppeffekt i nätet är olika. Den ena antar en homogen ökning samtidigt som den andra baserar sin väntade ökning på antal hushåll, parkeringsplatser och verksamheter i området runtomkring en nätstation. Det blir ganska stor spridning, samt olika slags resultat för de olika kopplingslägena. Utifrån uppskattningarna som gjordes, simulerades den nya högsta effekten för de olika scenarierna och kopplingslägena och därefter beräknades belastningen i kablarna för dessa. Simuleringar visade att det finns kablar i alla scenarierna som inte håller upp till företagets egna mål angående belastning i kablarna. I reservkopplingsläget klarade många kablar heller inte av den högsta strömmen som kan förväntas under högsta lasttimmen utifrån databladet för kablarna. När topplasten ökar, ökar även antalet kablar som blir överbelastade, i scenario 1 blev det många fler jämfört med nuläget och scenario 2. För de normala kopplingsläget gick det nästan alltid att byta ut till grövre kablar för hålla sig under den angivna belastningsgraden av 50$\%$ eller precis ovanför.  För reservkopplingslägena blir det svårare då kablarna måste ha en belastningsgrad under $100\%$ för att inte överlastskydden ska slå till. Där hittades det att byta till grövre kablar inte alltid var bäst då högsta strömmen var högre än den grövsta kabeln som används. Denna högsta strömmen verkar bero på att en slinga ska reservmata fler än en annan slinga. Det kan då vara lämpligt att bygga fler reservslingor som då kan underlätta vid reservmatningsläget. / Given the roaring energy transition, both people and companies want to be ahead of the curve and change to more energy efficient and green energy con- sumption. In most cases these renewable energy have to use the electrical grid, which is why this study focuses on the distribution network in a local electrical grid regarding its capacity. The goal is to estimate and investigate the amount of charging points for electrical vehicles in regards to the available capacity in the network. This is to be done in three different network configurations, which is then to conclude in dimensioning criterias. The three methods used to estimate the increase in top load in the local electrical grid are different. Two of the assumes a linear increase in the top load of every transformer, while the other one is based on the area which the sub- station is placed and estimates according to households, businesses and parking places. Where the top load increase differes between the different scenarios. With the estimations at hand, the different network configurations were simulated and subsquently calculated the load in the cables for the different scenarios. These simulations pointed out that there are cables in every scenario that are not up to par with the companys goal of limiting the load in the network configuration that is normally used. Aswell as not up to par with the cable data sheet in the reserve configuration. As the top load increase the amount of cable above the threshold increased, especially in scenario 1 for the normal configura- tion mode. In most cases in the normal configuration mode changing the cable to a 240mm2 cable would solve the problem. For the reserve configuration mode it was not always that simple, mostly because one trail of cable sometimes back up several other trails. Resulting in a bottle neck between the trails, some of these are not fully up to par, and some of them even have a higher maximum current than what the cables that are used can handle. Which meant that so- mething other than changing cable would be prefered, the best option seems to be increasing the amount of trail that can back up in the reserve configuration