Due to increasing penetration of decentralized variable renewable energy generators and the increasing demand of electrical power due to the electrification of the heat and transport sectors, low voltage grids are facing critical problems. Deviation of the permitted voltage range and local overloads of the grid equipment, are the two main issues that are compromising a smooth distribution grid operation. An intelligent integration of distributed generators, heat-pumps and electric vehicles into a Smart Grid, allows the flexibility that they intrinsically provide, to be used by distribution system operators to avoid critical grid conditions. Smart grid suppliers currently available on the market, have been categorized into Local, Decentralized and Centralized Smart Grid Concepts. Their main difference is represented by the level of control, communication and coordination that they make use of. The aim of the thesis was to evaluate the effectiveness of solution of the Smart Grid Concepts implementation in specific low voltage grids, especially in term of voltages and loadings mitigation capabilities, to be used as a decision making tool for future smart grid implementations. A control architecture that emulates the way the analyzed Smart Grid Concepts operate, has been implemented in Python and tested on three different low voltage distribution networks in DigSILENT PowerFactory. The control architecture is an algorithm that communicates to DigSILENT PowerFactory how the Smart Grid needs to operate in response to detected critical grid conditions. The flexibility that the Smart Grid Concepts make use of, are battery storage, active power curtailment and reactive power compensation from photovoltaic inverters and demand side management by means of electric vehicles and heat pumps. In particular, in order to make most use of the available flexibility, an intelligent electric vehicles charging strategy has been implemented as well as an intelligent heat pump operation. Both static worst-case simulations and time-dependent simulations, over a winter and a summer day, for different penetration scenarios, have been carried out. The summary of the simulation results showed that while the Decentralized Smart Grid Concept, if the flexibility is available, is always able to keep voltages and loadings between their critical values, the Local Smart Grid Concept is not able to do the same for the loadings. / På grund av ökad penetration av decentraliserade variabla förnybara energikällor och den ökande efterfrågan på elkraft på grund av elektrifiering av värme- och transportsektorn, står lågspänningsnätet inför kritiska problem. Avvikelse av det tillåtna spänningsområdet och lokala överbelastningar av nätutrustningen är de två huvudproblemen som äventyrar en smidig nätdrift. En intelligent integration av distribuerade generatorer, värmepumpar och elektriska fordon i ett smart nät, tillåter flexibiliteten som de egentligen tillhandahåller, för att undvika kritiska rutnätförhållanden. Smartnätleverantörer som för närvarande är tillgängliga på marknaden har system som kategoriserats som lokalt, decentraliserat och centralt Smart Grid Concepts. Deras huvudsakliga skillnad representeras av den nivå av kontroll, kommunikation och samordning som de utnyttjar. Syftet med avhandlingen var att utvärdera effektiviteten av lösningen av implementeringen av Smart Grid Concepts i specifika lågspänningsnät, särskilt när det gäller spänningar och belastningsreducerande förmågor, som ska användas som beslutsverktyg för framtida smarta nätverksimplementeringar. En reglerarkitektur som emulerar hur ett analyserat Smart Grid Concepts fungerar, har implementerats i Python och testats på tre olika lågspänningsdistributionsnä i DigSILENT PowerFactory. Kontrollarkitekturen är en algoritm som kommunicerar med DigSILENT PowerFactory hur Smart Grid bör fungera som svar på detekterade kritiska gridförhållanden. Den flexibilitet som Smart Grid Concepts använder sig av är batterilagring, aktiv strömavbrott och reaktiv effektkompensation från fotovoltaiska omvandlare och efterfrågesidan hantering med elbilar och värmepumpar. I synnerhet för att på bästa sätt utnyttja den tillgängliga flexibiliteten har en intelligent laddningsstrategi för elfordon implementerats liksom en intelligent värmepumpsoperation. Både statiska wärsta fall simuleringar och tidsberoende simuleringar, över en vinter och en sommardag, för olika penetrationsscenarier har utförts. Sammanfattningen av simuleringsresultaten visade att medan det decentraliserade Smart Grid Conceptet, om flexibiliteten är tillgänglig, alltid kan hålla spänningar och belastningar mellan sina kritiska värden, kan det lokala Smart Grid Concepts inte göra samma för belastningarna.

This thesis investigates the potential utilisation of Zigrid’s distributed power modules for waste heat utilisation and electricity production within an industrial cluster. The study examines generated waste heat from a hydrogen production plant with a PEM electrolyser and Zigrid’s innovative energy generation capabilities. Furthermore, the study investigates changes in the value chain within the industrial cluster when integrating Zigrid’s power modules as a cooling technique and thereby replacing cooling towers. This integration offers various potential avenues for the excess waste heat, such as electricity production and district heating. An in-depth economic evaluation was performed, weighing the cost-effectiveness of Zigrid's power modules against traditional cooling towers. The economic assessment includes the Levelized Cost of Electricity (LCOE) for locally produced electricity and showcase the potential savings by reducing dependence on the grid. Furthermore, the study also highlights the potential benefits of harnessing Sweden's waste heat, forecasting Zigrid's prospective contribution to local electricity generation and substantial economic efficiencies.  The study's findings underscore the viability of Zigrid's power units in increasing local electricity generation, curbing emissions, enhancing grid stability, and fostering sustainable practices within industrial clusters. / Denna avhandling undersöker potentialen för användning av Zigrids distribuerade kraftmoduler för utnyttjande av spillvärme och elproduktion inom ett industriellt kluster. Studien granskar genererad spillvärme från en väteproduktionsanläggning med en PEMelektrolysör och Zigrids innovativa energiproduktionsförmåga. Vidare undersöker studien förändringar i värdekedjan inom det industriella klustret när Zigrids kraftmoduler integreras som en kylteknik och därmed ersätter kyltorn. Denna integration erbjuder olika potentiella vägar för överskott av spillvärme, såsom elproduktion och fjärrvärme. En djupgående ekonomisk utvärdering genomfördes, där kostnadseffektiviteten hos Zigrids kraftmoduler jämfördes med traditionella kyltorn. Den ekonomiska bedömningen inkluderar den nivåbaserad elkostnaden (LCOE) för lokalt producerad elektricitet och visar de potentiella besparingarna genom att minska beroendet av elnätet. Vidare belyser studien också de potentiella fördelarna med att utnyttja Sveriges spillvärme och förutspår Zigrids framtida bidrag till lokal elproduktion och betydande ekonomisk effektivitet. Studiens resultat understryker Zigrids kraftenheters livskraftighet för att öka lokal elproduktion, minska utsläpp, förbättra nätstabiliteten och främja hållbara metoder inom industrikluster.