No description available.

Klimathotet gör att energiproduktionen på vår jord behöver bli mer miljövänlig. En förnyelsebar energikälla som har en stor outnyttjad potential är solenergi. Elproduktion från solceller ökar snabbt men kan användas i betydligt högre utsträckning än idag, även i Sverige. I denna uppsats har syftet varit att studera hur de tre faktorerna solceller som produkt, potentiella kunder på marknaden och politisk styrning kan interagera och påverka den svenska solcellsmarknaden. Studien baseras främst på intervjuer som har genomförts med ett flertal aktörer på den svenska solcellsmarknaden. Vi har funnit att det finns en interaktion mellan de tre studerade faktorerna och att den faktor som har störst påverkan på marknaden i dagsläget är politik. Att underlätta för småskalig elproduktion är viktigt för att solcellsmarknaden ska utvecklas. Den största kundgruppen, husägare, kan genom enklare regler stimuleras att investera i solceller. Det behövs i dagsläget även ett ekonomiskt stödsystem för solceller men på sikt kan solcellsmarknaden förmodligen klara sig utan ekonomiskt stöd. Företag är mindre priskänsliga och ser i vissa fall solceller som en lönsam investering genom den goda PR dessa ger.  Solceller har i dagsläget en intressant och snabb teknikutveckling, vilket kan leda till lägre priser och bättre egenskaper i framtiden. Vi har slutligen gett ett antal förslag på åtgärder som kan underlätta för solcellsmarknadens utveckling i Sverige.

In Oxelösunds there is a complete production facility, from metallurgy with the production of steel to rolling, formatting and hardening of sheet metal. SSAB Oxelösunds is producing world-famous trademarks such as Hardox, which is considered one of the world’s most advanced steel. SSAB has a goal to improve its energy efficiency by taking advantage of excess heat to reduce the demand of purchased energy, both in terms of fuel and electricity. Today SSAB Oxelösunds uses excess heat (blast furnace gas, coke gas and hot water) internally and also as additional fuel in the company’s power plant for electricity generation and district heating. The district heating and electricity are used internally and are also sent to Oxelösunds district heating network and the grid. One way to achieve SSAB’s energy efficiency goals is to perform an energy optimization of the factory’s existing power plant. The purpose of the thesis at SSAB’s power plant is to identify opportunities and for recovering excess heat from the existing steam system using Pinch analysis. This is done to increase electricity generation in the factory’s power plant. The aim is to produce flowchart for the existing plant based on an energy survey done on the power plant. The goal is also, by implementation of Pinch analysis over the existing heat exchanger network, to present changes to reduce energy consumption in the power plants that lead to increased power generation and how these changes can be made in practice. The thesis has been done at SSAB and the necessary data for the analysis has been developed using the IP21 database, which consists of logged data and as well as measured data with two different thermometers. Based on the generated data, a pinch analysis has been performed to investigate how heat exchange occurs in the plant which reveals how optimized the exchange of heat is. The pinch analysis has shown pinch violations consisting of heat exchange of streams over the pinch with streams under the pinch and vice versa by 1.5 MW. Possible measures to optimize and eliminate pinch violations have been investigated in the OK2 heat exchanger. OK2 consist of two boilers, 1 and 2, which is used for production of process steam and district heating. By using the high-grade 5 bar steam which is used in the current OK2 for district heating production to do a mechanical work in the high-pressure steam turbine in OK3 and then the condensed steam from the turbine can be reused for district heating production. OK3 consists of high and low-pressure steam turbine and district heat condenser. The suggested improvement means that the entire district heating production should be done by the condenses steam from turbine, both in the district heat condenser in OK3 and the heat exchanger in OK2.  The improvement suggestion lead to a decrease in entropy generation and an increase in exergy recovery, which means increased electricity production of 2.8 MW compared with the current operation. Assuming that district heating costs 0.22 kr/MWh and electricity costs 1 kr/MWh, the upgraded OK3.2 gives an extra income of 33 kr/MWh per fed fuel. The implementation of the improvement suggestion is expected to increase the overall energy efficiency of the plant, resulting in economic benefits. Based on discussions with operating technicians in the power plant, a possible change does not require major investment either.

Det svenska elnätet har en mycket hög leveranssäkerhet på den el som skickas till kunderna och på många ställen kan elen levereras från flera håll till samma punkt. I utkanterna av elnätet som exempelvis öar, har inte elnätet samma säkerhet längre och om ett avbrott uppstår kan det vara vid dåligt väder. Framkomligheten blir svår och det kan ta tid att få dit en reparatör som kan laga felet. Syftet med det här arbetet var att undersöka om Umeå Energi Elnät (UEEN) skulle kunna använda sig av lokala energisystem för att motverka svåravhjälpta avbrott på öar och områden som är utsatta för den typen av avbrott, samt undersöka vilka komponenter som skulle krävas i en sådan lösning. Målet var att skapa ett lösningspaket som kan skalas om till olika antal abonnenter. Lösningen togs fram genom att först undersöka vilka komponenter som vanligtvis används i lokala energisystem. Därefter undersöktes och jämfördes komponenternas styrkor och svagheter med hjälp av fakta och resultat från vetenskapliga artiklar. De komponenter som inte var lämpade för den här typen av applikation eller som inte var tillräckligt bra, valdes successivt bort tills den bäst lämpade lösningen kvarstod. Den bästa lösningen blev ett litiumjonbatteri som laddas direkt av elnätet då den kräver lite underhåll, kan leverera höga effekter utan att ta skada och har en låg kapacitetsförlust. Anledningen till varför ingen lokal elproduktionsanläggning var med i lösningen beror på att ingen lösning är tillräckligt pålitlig för att kunna användas vid uppladdning av batterilagret och blir för stora om de ska användas till att göra ön självförsörjande. Detta beror på att de lösningar som är bäst lämpade som lokala elproduktionsanläggningar är för väderberoende och de lösningar som inte beror av vädret blir för stora och dyra för att vara rimliga alternativ. Storleksdimensioneringen av batterilagret skedde utifrån avbrottsstatistik för Umeås landsbygdsnät. Genom att göra en täthetsfördelning över landsbygdsnätets avbrottsstatistik kunde sedan den bästa fördelningsfunktionen passas in till det datat. Den fördelning som passade bäst till datat var en weibullfördelning som visade i sin kumulativa täthetsfunktion att drygt 80 % av alla avbrott som sker i ett område, pågår i tre timmar eller mindre. Genom att anta att avbrotten på öar också följer den här funktionen sånär som på att deras avbrott blir längre, kunde en dimensioneringsmetod tas fram. Metoden gick ut på att energilagret dimensioneras efter de tre på varandra följande timmar med högst energiförbrukning i ett givet område under ett år, vilket garanterar att strömförsörjningen kan täckas i tre timmar. Med tanke på att energiförbrukningen varierar mycket beroende på årstid och tid på dygnet kan batterilagret därför också klara mycket längre avbrott än tre timmar. Anledningen till varför just tre timmar valdes beror på att ett större energilager inte täcker upp så många procent fler avbrott än ett energilager på tre timmar och ett mindre energilager skulle inte klara tillräckligt långa avbrott. Det finns teknologier som inom några år kan ha mognat tillräckligt för att vara en bättre lösning än den som presenteras i den här rapporten, men den här lösningen är fortfarande tillräckligt bra för att kunna användas till att motverka långa avbrott och är en lösning som troligen skulle fungera länge efter att den installerats.

En väl fungerande energiförsörjning är en viktig del i det moderna samhället som aldrig tidigare varit så elberoende som det är nu. Spänningsvariationer är ett problem som kan innebära störningar i näten. Om andelen solcellsanläggningar fortsätter att öka kan vi hamna i ett läge där variationer i spänningen och omvända effektflöden ställer till med problem i elnäten. Sandhult-Sandareds Elektriska ekonomiska förening, som är studiens uppdragsgivare, har nyligen installerat en egen solcellsanläggning och intresset för att installera solceller ökar även bland deras kunder. Syftet med denna studie är att företaget skall få en uppfattning om hur mycket småskaligt producerad energi deras nät kan hantera. Det har även varit av intresse att se vilka spänningsnivåer som kan komma att bli aktuella i olika delar av nätet. Elnätets egenskaper har överförts och simulerats i Matlab Simscape Power Systems. Företagets ritningar över delar av elnätet i Sandhult blev utgångspunkten vid modelleringen av elnätet. De simuleringar som gjorts kan delas upp i två typer; ojämnt fördeladelproduktion, och jämnt fördelad elproduktion. En solcellsanläggning med varierande effekt har simulerats för att få en uppfattning om hur spänningen varierar vid ojämn elproduktion. För att se hur stor del jämnt fördelad elproduktion som kan ske utan att energi matas ut på transmissionsnätet har parametern för andel solelsproduktion successivt ökats. Vid en specifik nivå installerad effekt var andelen förbrukad och producerad energi lika stora i det aktuella nätet. Simuleringsresultaten visar att det inte bör innebära några större problem att installera 765kW solceller ute i nätet förutsatt att produktionen är någorlunda jämnt fördelad. Som tumregelföreslås att den totala installerade effekten i nätet, utan problem, bör kunna vara i samma storleksordning som medeleffekten under låg last. Resultaten visar även att man vid enstaka anläggningar kan producera förhållandevis stora mängder energi utan att spänningen påverkas på ett olämpligt sätt. / A well-functioning energy supply plays an important part in modern society, which today relies upon electricity more than ever before. Variations in voltage levels are a problem which could cause disruptions on the electrical grid. Should the amount of PV plants continue to increase, we could end up with a situation where voltage variations and reverse power flow cause problems to the grid. Sandhult-Sandareds Elektriska ekonomiska förening , the outsourcer of the task that underlies this study, recently installed a PV plant. The interest in these systems has increased among their customers as well. The purpose of this study is to give the company an idea of how much small-scale energy their electrical grid can handle. It has also been in their interest to see which voltage levels may occur in different parts of the grid. The properties of the electrical grid were transferred to and simulated in Matlab SimscapePower Systems. The grid schematics that were provided by the company constitute the blueprint for the grid modeling. The simulations made can be divided into two types; unevenly distributed electricity production, and evenly distributed electricity production. APV plant with varying power output was simulated to illustrate how the voltage level varies with uneven electricity production. In order to see how much evenly distributed electricity production is possible without energy being discharged on the transmission network, the proportion of solar power production was gradually increased. At a specific level of installed solar power, the proportion of consumed power was equal to the produced power. The results indicate that an installment of a 765 kW solar power would not induce any major problems to the grid, provided that the production is reasonably evenly distributed. As a general rule of thumb, the results suggest that the installed power in total well could be equal to the average power during periods of low energy use. The results also show that certain plants may produce relatively large amounts of energy without inducing inappropriate impact on the voltage levels.

All typ av elektricitet människan använder påverkar miljön negativt och bidrar till klimatförändringarna. Det som bör analyseras är nyttan det ger samt vilka användningsområden det har. Mer än hälften av elproduktionen i Sverige förbrukas i bostadshuen. Elproduktionen är viktig att analysera då det består 20 procent av den totala hållbarheten. För en positiv inverkan på miljön är det viktigt att förstå konceptet av hållbarhet. “Hållbar utveckling är utveckling som uppfyller dagens behov utan att förbruka nästkommande generationernas förmåga att tillgodose sina egna behov”, påstår Gro Harlem (1987). Hållbarhet består av tre aspekter vilka är, ekonomiska, miljömässiga och sociala. Dessa tre aspekter måste betraktas vid analys av hållbarhetsutveckling enligt Chong, Lee och Wang (2016).Harlem (1987) menar att en hållbar elproduktion ska tillgodose männsikans behov utan att förstöra miljön, varken idag eller på sikt. Enligt ”Hållbar produktion”, har förnybara energikällor inget koldioxidutsläpp vid elproduktion och har därför en låg klimatpåverkan. Det tillförs ny energi från solen hela tiden vilket innebär att förnybara energikällor inte tar slut.Sverige har gått med i Agenda 2030, vilket är en pakt som inkluderar 17 mål för att bland annat kunna uppnå hållbarhet i hela världen. Ett krav för att uppfylla målen är att elproduktionen ska ske via förnybara energikällor.Enligt “Sustainable buildings market study” skriven av Ramboll (2019) är byggbranchen ansvarig för en tredjedel av växthusgasutsläppen och 40 procent av den globala elanvändningen. Växthusgasutsläpp inom byggbranschen sker vid olika skeden inom byggprocessen vilket måste analyseras för att tillfredställa rättvis bedömning av hållbarhet. Analys kan ske via olika sett beroende på vilka kriterier man vill analysera. För att kunna uppskatta en byggnads rimliga energiprestanda är en energianalys viktig i det tidiga skedded av byggprocessen. Detta gör det möjligt att minska skillnaden mellan förväntad och verklig energiprestanda. Det är viktigt att göra energianalys i design skeddet för att säkerställa att projektering framställs på bästa sätt.Elproduktionen är en av den största faktorn till de höga växthusgasutsläppen som sker i landet och motsvarar 26 procent av de totala växthusgasutsläppen. Elproduktionen har ett växthusgasutsläpp på cirka 13 gram CO2-ekvivalenter per kWh. Växthusgasutsläppen resulterar bland annat i klimatförändringarna vilket är ett av de största miljöproblemen i Sverige (Naturskyddsföreningen 2016).I artikeln ”Regeringen växlar upp arbete med sikte på ett 100 procent förnybar energiproduktion”, siktar Sverige att uppnå hållbar elproduktion. Regeringen inkludera mål som underlättar att framställa förnybar el, vilket är ett positivt framsteg inom hållbar elproduktion i Sverige.Rapportens syfte är att utreda brister som finns i elpoduktionen det vill säga redogöra för dagens elanvändning ur aspekter som definerar hållbarhet. Rapporten skall analysera energikällor som används idag, miljöpåverkan och vad som krävs för att lyckas uppnå en hållbar elproduktion.Örebro Universitet Institutionen för naturvetenskap & teknik4Examensarbetet består av tre delar, där den första är analys av litteraturstudie där rätt metod väljs för fortsatt arbete. Andra delen inkluderar studier kring energisystemen i Sverige och energisystemens klimatpåverkan. Den avslutande delen i rapporten består av att utvärdera vilken elproduktionsmix som framställer dagens elbehov utifrån krav och möjligheter för att uppnå hållbarhet.Efter analys är slutsatsen att energikällorna har en miljöpåverkan på olika sätt och därför måste hela elprocessen undersökas det vill säga från ”vagga till grav”. Det som måste analyseras i elprocessen är bland annat produktion-, transport-och montering av kraftverkets delar, hur elproduktion sker och konsekvenserna, vad som sker vid elförbrukning samt efter elanvändning. Denna typ av analys kallas för livscykelperspektiv och kan analyseras med hjälp av livscykelanalys, LCA.För att uppnå hållbar elproduktion enligt Agenda 2030 är det viktigt att uppnå två krav vilka är att minska elanvändningen och att elproduktionen ska ske via förnybara energikällor utan klimatpåverkan. En kombination av förnybara energikällor såsom vind-, vatten-, solkraftverk är en lösning som uppfyller kravet för hållbar elproduktion. / All kind of electricity that humans use has a negative impact on the environment and contributes to the climate change. The majoritity of the electricity use is in the building houses and this contribute 20 procent of sustainability. It is important to understand what sustainability is. Gro Harlem defined “Sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs”.Sustainability can be composed in three different elements, which are economic, environmental and social. These three aspects have impact on the data needed to be considered when analysing sustainability but also when assessing the value of sustainability in a building. These elements should be considered simultaneously in order to conduct an efficient sustainability development (Chong, Lee, Wang. 2016).According to Gro Harlems definition about sustainability we can implement this to the energy use. Sustainable electricity production must meet the humans needs without negative environment effect or the possibility to the next generations electricity use.Renewable energy sources could produce electricity without an end.Sweden participate to Agenda 2030 and must fulfill the 17 goals to achive the requirements for sustainability.A goal that Agenda 2030 includes is to achive is that all the electricity use have to be produced by the renewable energy sources.According to the “sustainable buildings market study” made by Ramboll (2019), the construction industry is responsible for a third of greenhouse gas emissions and 40 percent of the global energy use. There are different ways of evaluating and grading buildings according to their environmental performance.This report will analyze if it is possible to achive the goals in Agenda 2030 to contribute for sustainable electricity production for the houses in Sweden. Sweden has the knowledge about the negative environment effects because the electricite production and use. This report will help people to understand the connection between sustainable development, energy production and the electricite use.After all simulations were made, the conclusion of the project is that the whole life cycle assessment of the energy production is not included and a lot of factors that have a direct impact on the ecological footprint is missed out. Because of the enormous impact the construction industry has on the environment, harder requirements must be set on the whole building life cycle. This in order to achieve the goals for Agenda 2030.

Omställningen till förnyelsebara energikällor innebär att bland annat elproduktionen från vattenkraftverken måste utökas. I Sverige är vattenkraften redan etablerad och platser att bygga nya vattenkraftverk på är få. Därmed är det viktigt att ta vara på de vattenkraftverk som är i drift och om möjligt utöka elproduktionen i de kraftverken. En utökning av elproduktionen i ett vattenkraftverk kan bland annat genomföras genom att rensa och bredda utloppskanalen vilket ökar fallhöjden. Målet för den här studien var att finna den ekonomiskt mest optimala volymen att rensa i utloppskanalen från Rottnens vattenkraftverk för att utöka elproduktionen. Rottnadammen är placerad i anslutning till Rottnens vattenkraftverk och ska eventuellt rivas. En dammrivning medför miljökonsekvenser. Målet från studien var att undersöka vilka miljökonsekvenser en dammrivning medför. För beräkningen av elproduktionseffektiviseringen i Rottnens vattenkraftverk användes programvaran HEC-RAS. HEC-RAS användes för att simulera hur vatten- nivån i utloppskanalen förändras när olika volymer har rensats. För att undersöka miljökonsekvenser av en dammrivning genomfördes en litteraturstudie. Elproduktionsökning i Rottnens vattenkraftverk är möjlig genom rensningar i utloppskanalen i samband med att vattenintaget till Rottneros bruk flyttas från Rottnens vattenkraftverk till sjön Fryken. Det är ekonomiskt mest optimalt att rensa cirka 20 000 m3 vilket medför en elproduktionsökning på ungefär 1,1 GWh/år för ett statistiskt normalår. Inkomsten till följd av elproduktionsökningen är cirka 750 Kkr/år. Investeringskostnaden för en rensning på 20 000 m3 är ungefär 7 300 Kkr. Återbetalningstiden för investeringen är ungefär 16 år. Flytten av vattenintaget innebär att flödet som i dagsläget tas ut från bruket vid Rottnens kraftverk istället kan adderas till flödet som går genom vattenkraftverket och därmed utöka elproduktionen ytterligare. Med det extra flödet skulle elproduktionsökningen i Rottnens vattenkraftverk bli ungefär 1,7 GWh/år för rensning av volymen 20 000 m3 vilket skulle bidra till en inkomst på cirka 1 200 Kkr/år.Resultatet från litteraturstudien visar att det är viktigt att undersöka miljö- konsekvenser av en dammrivning för att kunna göra miljömedvetna val. För en eventuell rivning av Rottnadammen är det viktigt att ta hänsyn till vilken tid på året som rivningen sker för att minimera mängden organiskt material som flödar ut i sjön Fryken. Hastigheten av tömningen är också en viktig faktor för att dammrivningen ska medföra så liten påverkan som möjligt på ekosystemen i och omkring dammen.

Many scenarios try to describe a future of supply and demand for electricity in Sweden. All the studied scenarios contain an increased amount of variable renewable energy (VRE) power production. VRE power sources, such as solar and wind power, depend on weather conditions, like solar irradiance and wind speed. There are also scenarios predicting an increased amount of plug-in electrical vehicles (PEVs), which charge their batteries from the electricity grid and thereby changes the consumption patterns. In a future power system with less nuclear power and increased VRE power production it is of interest to investigate the scenarios impact on supply and demand. The scenarios were compiled into cases for the years 2030, 2050, and 2100. Simulations of each case VRE shares resulted in hourly power production data. Aggregating the data and comparing it with the consumption gives an understanding of the power and regulation need.  For Case 2030, a VRE share of 10.3% was calculated. The hydropower in Sweden could cover the power need for the whole year and even peaks in demand. For the larger shares of Case 2050 and 2100, hydropower was not able to cover peaks in power demand solemnly. The consumption of PEVs was small for all cases, reaching shares of 1.5% to 7.1%, compared to the consumption of all other sectors. Considering short-term statistics for wind power and the latest news that some of Sweden’s nuclear reactors might shut down in advance, it is possible that Case 2030 might occur sooner than predicted. If larger shares of VRE power have to be produced to meet consumer needs in the near future, grid-stabilizing measures has to be investigated.

Energikontor Sydost har startat demonstrationsprojekt inom småskalig kraftvärme. Ronneby Miljö och Teknik AB driver en demonstrationsanläggning för småskalig elproduktion med ORC-turbin på värmeverk i Bräkne-Hoby. I samband med installation av ORC-turbin gjordes även ombyggnation av fjärrvärmeledning till närliggande sågverk. Detta examensarbete är en teknisk- och lönsamhetsanalys för utvärdering av investeringen. Elverkningsgrad uppgick för denna fjärrvärmesäsong till 2,23 %, alfa-värde till 2,3 %, systemverkningsgrad för ORC-system till 99,54 %. Ledningsförluster minskade från 19,7 till 17,25 % efter ombyggnation. Det visades även att sänkning av fjärrvärmereturtemperatur ökar elproduktionen. Investeringskalkyl visade en icke lönsam investering om el säljs externt. Att producera och använda el internt inom anläggningen visade sig lönsamt även utan investeringsstöd. Ombyggnation av fjärrvärmeledning visades även vara lönsamt. Tekniken är vid anslutning till värmeverk förnybar, lokal och har hög tillgänglighet vid högbelastningstider.

Vid industriell produktion så uppstår värme vilken inte till fullo kan utnyttjas varför en viss mängd värme blir kvar som restvärme. Företagen inom industrin strävar efter att minska eller ytterligare utnyttja restvärmen och den energin som denna innehåller. Idag är det vanligaste användningsområdet i Sverige för restvärme från industrin att denna används i närliggande fjärrvärmenät. Ibland finns inte denna möjlighet eller är begränsad i sin omfattning. Ett alternativ för svensk industri skulle kunna vara att producera elektricitet av denna restvärme. Denna rapport är ett examensarbete för KTH i samarbete med företaget Climeon. Syftet med arbetet är att undersöka möjligheterna kring elproduktion av restvärme från svensk industri. Climeon är ett företag som utvecklar en process där elektricitet produceras från en värmekälla vid låga temperaturer, 70-120°C. Processen har många fördelar gentemot de alternativ som finns idag för elproduktion inom motsvarande temperaturintervall. Ett användningsområde för Climeons teknik kan därför vara industrins restvärme om värmen återfinns i lämpligt temperaturintervall och form. En undersökning av några utvalda branscher inom svensk industri har därför utförts med syftet att kartlägga deras förekomst av restvärme samt deras synsätt och attityd kring restvärmeutnyttjande. Visst fokus har även lagts på att undersöka attityder kring elproduktion av restvärme hos svensk industri. Undersökningen utfördes i två delar; en enkät som skickades ut samt en intervju som utfördes på telefon. Totalt omfattade undersökningen 17 företag och sju branscher. För varje bransch redovisas deras restvärme, procentuellt fördelad inom olika temperaturintervall, samt deras interna och externa användning av restvärme. För varje företag redovisas grad av mognad samt en mindre bedömning kring branschens potential för elproduktion av restvärme. Generellt för alla branscher redovisas den procentuella fördelningen av restvärmen, deras synsätt och attityd, drivkrafter och organisering kring energifrågor. Från industrins perspektiv har en analys för fyra alternativ för användning av restvärme utförts; Göra ingenting, Intern Användning, Fjärrvärme samt Elproduktion. Baserat på dessa analyser har sedan fyra branscher identifierats med potential att producera elektricitet från sin restvärme. Branscherna Pappers- och Massaindustrin samt Stål- och Metallindustrin bedöms ha god potential att producera elektricitet från restvärme, medan potentialen bedöms som tämligen god hos branscherna Kemisk Industri samt Övrig Processindustri.