Transport- och byggindustrin är en bidragande orsak till klimatkläget på grund av den betydande mängd växthusgaser som produceras. Att byta till elfordon är en metod för att minska de skadliga effekterna av klimatförändringarna. Under byggandet av nya vägar bidrar användningen av konventionella byggfordon som drivs av fossila bränslen till utsläppen av växthusgaser över hela världen. Följaktligen är behovet stort av att elektrifiera transport – samt konstruktionssekotorn. Som ett resultat har storleken på en potentiell mikronät som konstrueras med linjär optimering för att möta en statisk energiefterfrågan på en hypotetisk byggplats bedömts i denna studie. Det statiska energibehovet tillhandahölls från en fallstudie som syftade till att utvärdera en helt elektrifierad fordonsflotta för vägkonstruktionsindustrin.  Studien utgörs av två delar. Den första delen undersöker installationskapaciteterna för komponenterna i det potentiella mikronätet, medan den andra delen bedömer påverkan av den maximala anslutningskapaciteten till elnätet. En optimeringsmodell konstruerades genom att använda Python Optimization Modeling Objects (PYOMO). Antaganden och begränsningar för utformningen av mikronätet baseras på riktlinjer från Ramboll och Trafikverket.  Optimeringsmodellen gav en lösning som överensstämmer med energisystemets moderna kapacitet. Dock ansågs installationskapaciteterna för mikronätets komponenter vara opraktiska för den konceptuella byggplatsen. Metoden betonade behovet av verkliga data om belastningen som genereras av elektriska byggfordon (ECVs) samt data om anslutningen till elnätet. / The transportation and construction industry produces a sizable amount of greenhouse gases (GHGs), which significantly contribute to the worldwide problem of climate change. A strategy for reducing the adverse impacts of climate change on the environment is to switch to an electric vehicle fleet. The use of traditional construction vehicles powered by fossil fuels during road construction contributes to global GHG emissions. Consequently, electrification is required in this sector. As a result, the size of a potential microgrid constructed with linear optimization to meet a static energy demand of a hypothetical construction site is assessed in this thesis. The static energy demand was provided from a case study objected to evaluating a fully electrified construction vehicle fleet.  There are two parts to this thesis. The installation capacities of the potential microgrid's component parts are examined in the first section, and the impact of the maximum connection capacity to the electrical grid is assessed in the second. An optimization model was designed by utilizing Python Optimization Modeling Objects (PYOMO). Assumptions and delimitations considering the design of the microgrid are based on guidelines from Ramboll and the Swedish Transport Administration (STA).  The optimization model yielded a solution that aligns with state-of-the-art energy system capacities. However, the installation capacities of the microgrid components were found to be impractical for the conceptual construction site. The methodology stressed the need for real-world data on load generated by Electric Construction Vehicles (ECVs) and data regarding electrical grid connection.

This report is for the Master of Science thesis project undertaken for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School. The aim of this project was to theoretically explore the possibility of replacing the hydraulic driveline with an electric series driveline and to understand the differences between using one or the other so that it can be convincingly concluded if a Diesel-electric driveline in Forestry forwarders is a worthwhile endeavour or not. In this report, the current status of the XT28 driveline is explored as well as improvements in terms of energy storage, energy recovery and controls are suggested. These two concepts are quantified and compared against a theoretical Diesel-Electric driveline, with details about its different parts from Power source to Motors and Gearboxes discussed at length. These three concepts are compared against each other in terms of Physical characteristics like mass, Performance characteristics like efficiency, energy recovery, energy storage capacity, etc. and Practical characteristics like cost. According to the results of the multiple weighted Pugh matrix comparisons, the theorized Diesel-Electric Driveline holds an edge over even the improved/idealised version of the current XT28 driveline, despite being hampered by the cost. In conclusion, electrification of XT28 is definitely a possibility for the future, only major concern being the high cost associated with it. The efficiency improvements possible through use of hybrid electric driveline are significant, with mass difference between the two concepts much lower than initially expected. However, since most of the performance will depend heavily on control systems and practical losses, the only way to concretely prove the efficiency advantage is through detailed computer modelling or manufacturing prototype. / Denna avhandling är resultatet av ett examensarbete för en masterexamen i maskinkonstruktion vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan. Examensarbetet har bedrivits på uppdrag av det svenska skogsbrukets forskningsinstitut Skogforsk. Syftet med detta projekt var att teoretiskt undersöka möjligheten att ersätta den hydrauliska drivlinan i fullskaleprototypen XT28 med en diesel-elektrisk och för att förstå fördelarna och nackdelarna med att använda den ena, samt att försöka värdera möjligheterna och nyttan med diesel-elektriska drivlinor i skogsmaskiner. I denna rapport undersöks status för nuvarande drivlina. Vidare, föreslås potentiella förbättringar när det gäller energilagring, energiåtervinning och reglering. Dessa egenskaper kvantifieras och jämförs med en teoretisk diesel-electrisk drivlina, med dess viktigaste komponenter från kraftkälla till motorer och växellådor. De tre egenskaperna jämförs med varandra med avseende på fysiska egenskaper som massa, samt prestandaegenskaper, som effektivitet, energiåtervinning, energilagringskapacitet etc., och även andra egenskaper som kostnad. Resultaten av de multipelviktade Pugh-matrisjämförelserna visar att den teoretiska dieselelektriska drivelinan är något bättre än en förbättrad / idealiserad version av den nuvarande drivlinan, trots den högre kostnaden. Sammanfattningsvis är elektrifiering av XT28 definitivt en framtida möjlighet, med den höga kostnaden som en hämmande faktor. Effektiviseringsförbättringar genom användning av hybrid-elektrisk drivlina är potentiellt signifikanta, med en betydligt mindre skillnad i totalvikt än vad som förväntades. Eftersom prestandan starkt beror på styrsystemet och de verkliga förlusterna är det enda sättet att konkret påvisa de förväntade effektivitetsfördelarna genom mera detaljerade modellsimuleringar och/eller tillverkning och prov med en fullskaleprototyp.

Utveckling av det moderna samhället och den fortsatt accelererande energiintensiva tillvaro människan lever i sätter stor press på klimatet. För att nå de hållbarhetsmål FN satt upp som bland annat innebär minskade utsläpp och effektivare energianvändning krävs krafttag i det globala energisystemet. För att öka andelen modern och ren energi krävs att sol- och vindkraft prioriteras. Ett stort problem med dessa energikällor är dess intermittenta produktion vilken alstrar oregelbunden elektricitet och ställer nya krav på elnätet. För att underlätta implementering av förnybara energikällor på det nationella elnätet och i mindre energisystem undersöks i den här rapporten de förutsättningar som finns för att integrera batterienergilagringssystem i kombination med intermittenta energikällor. Rådande förutsättningar redogörs för i en omfattande litteraturundersökning där bland annat elnätets funktion, lovande batteriteknologier, ekonomiska incitament för batterienergilagring och framtidspotential undersöks. Ett globalt engagemang för att öka andelen förnybar energi med hjälp av batterienergilagring i det globala energisystemet identifieras. Vidare visas batterienergilagringssystem har stor potential att minimera den belastning intermittenta energikällor har på elnätet. Potentialen begränsas i nuläget av rådande politiska styrmedel och elmarknadens utformning då en småskalig elproducent idag gynnas av att direkt mata ut överskottsel på elnätet istället för att använda energilagring. Med en växande andel intermittent elproduktion förväntas minskade begränsningar och batterienergilagring kopplat till elproduktion bli mer lönsamt. / The development of the modern society and the global continuously accelerating energy intensive way of living is putting stress on the climate. In order to achieve the UNs set of sustainability goals, including reduced emissions and more efficient use of energy, vigorous actions in the global energy system is required. To increase the share of clean and modern energy generation a larger quantity of solar and wind power is required. Due to weather dependency these resources generate intermittent electricity which will put new challenges on the grid.   To facilitate the implementation of intermittent energy sources on the national grid and in smaller energy systems this report aims to investigate current prerequisites on integrating battery energy storage systems and intermittent resources to increase the share of clean energy sources in the power system. Current prerequisites are presented as the result of an extensive literature study where the electrical grid, promising battery technologies, financial incentives for battery energy storage and future potential is examined.   A global commitment to increase the share of renewable energy sources using battery energy storage system in the global energy system is identified. Furthermore, battery energy storage systems are shown to have great potential in limiting the negative impact of intermittent energy sources on the electrical grid. This potential is currently being limited by existing political control means and the design of the electricity market such that small producers are benefitted by directly supplying the grid with excess electricity instead of using energy storage. With a growing share of intermittent power generation these limitations are expected to ease and battery energy storage systems in connection with power production becoming more profitable.​

Unique layered structure with excellent electrical, mechanical, thermal, and optical properties gives graphene widespread application. Graphene based materials are extensively studied in the field of energy storage such as batteries, hydrogen storage and supercapacitors (SC’s). High surface area, electrical conductivity and mechanical flexibility are notable properties for the materials used in energy conversion systems. Porous spaced graphene oxide (PGO) structures were synthesized by hydrothermal and solvothermal reaction between GO and various pillaring molecules include Tetrakis (4-aminophenyl) methane (TKAm), Ethylenediamine (EDA), 2-Amino-5-diethylaminopentane (ADAP) and 2-Aminoethyl trimethylammonium chloride hydrochloride (ATA). Pristine GO shows interlayer distance of 7.2 Å. Characterisation techniques such as XRD, SEM, FTIR, BET and TGA were used understand the properties of these PGO. In contrast, these pillared structures show interlayer distance greater than of the pristine GO. Notably, GO/TKAm show interlayer distance of 14.30 Å. These pillared structures are considered to solve the restacking and aggregation issues found in 2D porous structures. Since these pillaring molecules help to achieve 3D porous network. Pristine GO shows only surface area of 14 m2/g whereas these materials also show excellent surface area as well. GO/TKAm shows high surface area of 450 m2/g. Followed it GO/ATA shows surface area of 106 m2/g. GO/pillared structures show low sheet resistance which means good electrical conductivity. Ultimately, these pillared structures not only solve the issues in 2D porous systems but also improve the surface area, mechanical stability, and electrical conductivity of those systems by means of 3D porous interconnected structures. All these excellent properties make them a great candidate for the energy conversion systems. / Unik skiktad struktur med utmärkta elektriska, mekaniska, termiska och optiska egenskaper ger grafen en utbredd tillämpning. Grafenbaserade material studeras omfattande inom området energilagring såsom batterier, vätelagring och superkondensatorer (SC). Hög yta, elektrisk ledningsförmåga och mekanisk flexibilitet är anmärkningsvärda egenskaper för de material som används i energiomvandlingssystem. Porösa grafenoxidstrukturer (PGO) syntetiserades genom hydrotermisk och solvotermisk reaktion mellan GO och olika pelarmolekyler inkluderar tetrakis (4-aminofenyl) metan (TKAm), etylendiamin (EDA), 2-amino-5-dietylaminopentan (ADAP) och 2 Aminoetyltrimetylammoniumkloridhydroklorid (ATA). Pristine GO visar mellanskiktsavstånd på 7,2 Å. Karakteriseringstekniker som XRD, SEM, FTIR, BET och TGA användes för att förstå egenskaperna hos dessa PGO. Däremot visar dessa pelarstrukturer mellanskiktsavståndet större än det för den orörda GO. Noterbart visar GO / TKAm mellanskiktsavstånd på 14.30 Å. Dessa pelarstrukturer anses lösa omstaplings- och aggregeringsproblemen som finns i 2D-porösa strukturer. Eftersom dessa pelarmolekyler hjälper till att uppnå 3Dporöst nätverk. Pristine GO visar endast en yta på 14 m2 / g medan dessa material också visar utmärkt yta också. GO / TKAm visar hög yta på 450 m2 / g. Följde den visar GO/ATA en yta på 106 m2/g. GO / pelarstrukturer visar lågt plåtmotstånd vilket innebär god elektrisk ledningsförmåga. I slutändan löser dessa pelarstrukturer inte bara problemen i 2D-porösa system utan förbättrar också ytarean, den mekaniska stabiliteten och den elektriska ledningsförmågan hos dessa system med hjälp av 3D-porösa sammankopplade strukturer. Alla dessa utmärkta egenskaper gör energiomvandlingssystem.

The increasing share of renewable energy especially wind energy leads to increased share of unpredictable and varying energy into the grid. This leads to congestion in the grid which ultimately results in wind curtailment. In Germany in 2015 alone more than 4000 GWh of wind energy was curtailed. On the other hand, off grid energy requirements for event industry especially concerts and festivals, rely heavily on diesel generators to fulfill their power requirements. This thesis investigates a unique use case for the mobile storage application. The batteries are used to utilize the curtailed wind energy for off-grid applications like festivals and concerts in Germany. The batteries are charged at the wind farm during the duration of curtailment and once they are fully charged, the batteries are transported to the location of concert or an event to provide clean energy. The batteries or storage system used for this case have a capacity of 1.5 MWh and the whole system is constructed in a standard shipping container to allow convenient transportation. According to the findings of this study, the proposed use case can lead to a significant CO2 emission reduction, a single storage system could save up to about 8.4 million kg of CO2, at the events and festivals. Furthermore, it could help in renewable energy integration by providing clean wind energy, that is otherwise curtailed, to festivals and concerts. This study identifies a wind farm with most curtailed energy in Germany with total curtailment duration accounting for about 32% of the time in the year 2017. The technical model, simulated in MATALB/Simulink, successfully charged the battery storage system without any bottleneck. The levelized cost of storage was found to be in comparison with the levelized cost of diesel generators. A single storage system has an ability save up to 8.4 million kg of CO2 emissions. The study further proposes policy suggestions to promote such innovative use case. / Den ökande andelen förnybar energi, särskilt vindenergi, leder en till ökad andel av oförutsägbar intermittent energi till elnätet. Detta leder tidvis till en överbelastning på elnätet, vilket resulterar i att vindkraftverkens elproduktion måste begränsas. Endast i Tyskland under 2015 begränsades 4000 GWh av vindenergi. Samtidigt används diesel generatorer i off-grid områden för att bedriva mässor, marknader, festivaler och liknande arrangemang. Den här rapporten undersöker ett specifikt fall för mobila lagringsmöjligheter. Batterier kan användas för att nyttja den begränsade vindenergin för offgrid evenemang som festivaler och konserter i Tyskland. Batterierna laddas i vindkraftsparker vid hög tillgång till vindenergi och transporteras sedan till ett evenemang för att försörjas med förnybar energi. Batterierna eller lagringsmediet som används för detta fall har en kapacitet på 1,5 MWh och systemet är paketerad i en fraktcontainer för enkel transport. Enligt resultaten från denna studie kan det föreslagna användningsfallet leda till en betydande minskning av koldioxidutsläppen, ett enda lagringssystem skulle kunna spara upp till cirka 8,4 miljoner kg CO2 vid evenemang och festivaler. Dessutom skulle det kunna bidra till integration av förnybar energi genom att tillhandahålla ren vindkraft, som annars begränsas, till festivaler och konserter. Denna studie identifierar en vindkraftspark med den mest begränsade energin i Tyskland med total kapacitetsvaraktighet som står för cirka 32% av tiden under 2017. Den tekniska modellen, simulerad i MATALB / Simulink, laddade batterilagringssystemet framgångsrikt utan flaskhals. De nivåiserade lagringskostnaderna visade sig vara i jämförelse med de nivåiserade kostnaderna för dieselgeneratorer. Ett enda lagringssystem kan spara upp till 8,4 miljoner kg koldioxidutsläpp. Studien föreslår vidare policyförslag för att främja ett sådant innovativt fall.

Uppsala is growing at a fast rate and todays powergrid cannot support the increase in population hence the power grid must be relieved. We can accomplish this through peak shaving.  The mobility house Dansmästaren in Rosendal was built with the purpose of serving as a test bed for technical systems that have the task of relieving the power grid. It does this by applying the peak shaving technique to reduce the energy use, which mainly comes from the electric car chargers that is in Dansmästaren. Uppsala Parkering AB (UPAB), which runs Dansmästren is currently building a second mobility house in Rosendal called Brandmästaren. This report presents a comprehensive analysis of what kind of energy storage system Brandmästaren should have to streamline it's peak shaving.  The results showed that there are many ways to improve the energy storage system. But a detailed cost estimate is needed to know which of the alternatives is the most cost-effective.

In connection to the increase of emissions of greenhouse gases, electrification of the society is pointed out as absolute necessary to achieve the climate goals. To succeed with this, a substantial proportion of the intermittent electricity production needs, with the help from technical solutions, be used as a buffer for this production. The production of renewable hydrogen gas is seen as one of the solutions. The purpose of this study is to function as a foundation for a pilot study for establishment of production of renewable hydrogen which Jämtkraft will conduct during 2023. The study is compiled with information from updated science reports and studies, authorities or equate sources, Jämtkraft and workshops. The production cost of hydrogen gas has been set to price of electricity, three sizes of electrolysers and two types of electrolysers. The selling price has been divided into the transport sector and the industry sector. The calculations have been made with help from calculation methods from Jämtkraft and according to levelized cost of hydrogen formula. It is clear the production cost of hydrogen strongly correlates with the electricity price. The size of the electrolyser also affects, a larger electrolyser decreases the production costs of hydrogen. The difference between types of electrolysers do not affect the cost significantly, rather the placement and energy source to the hydrogen production. In comparison to 2020, the competitiveness for hydrogen within the transport sector has increased. The increase of the electricity cost has decreased the competitiveness within the industry sector. For economic success of an establishment of hydrogen production in Jämtland a careful analyse of customer interest must be made and an adjustment of selling price according to the electricity price. An investment rather towards the transport sector rather than the industry sector is to recommend. / I samband med de ökade utsläppen av växthusgaser, anses elektrifiering av samhället vara absolut nödvändigt för att uppnå klimatmålen. För att lyckas med detta, krävs det att en storandel av den intermittenta elproduktionen genom tekniska lösningar kan nyttjas som en buffert för denna produktion. Där ses produktion av förnyelsebar vätgas som en avlösningarna. Syftet med studien är att fungera som underlag för den förstudie för etableringav produktion av förnyelsebar vätgas som Jämtkraft genomför under 2023. Studien har sammanställts med information från uppdaterade forskningsstudier, myndigheter ellerl ikställda källor, Jämtkraft samt workshops. Vätgasproduktionskostanden har ställts mot elpris, tre storlekar på elektrolysör samt två typer av elektrolysör. Försäljningspriset har fördelats på transport-, och industrisektor. Beräkningarna har gjort med kalkylmetoder från Jämtkraft samt enligt Levelized Cost of Hydrogen- modellen. Det är tydligt är att vätgasproduktionskostanden korrelerar stark med elpriset. Även storleken på elektrolysör påverkar, en större elektrolysör minskar vätgasproduktionskostnaden. Typ av elektrolysör påverkar inte kostnaden nämnvärt, utan mer placering och vilken energityp som är källa till vätgasen. Sett mot 2020 har konkurrenskraften för vätgas inom transportsektorn ökat. Ökningen av elkostnaden, sett mot 2020, har bidragit till en minskad konkurrenskraft mot industrisektorn. För att ekonomiskt lyckas med en etablering av förnyelsebar vätgasproduktion i Jämtlands län måste en noggrann kundintressenanalys göras samt anpassa försäljningspriset efter elpriset. En satsning mot transportsektorn snarare än industrisektorn är att rekommendera. / <p>2023-08-22</p>

Det råder koncensus bland klimatforskare världen över att en omställning från fossila bränslen till mer klimatneutrala alternativ måste ske i energiproduktionen om det ska gå att hejda den globala uppvärmningen. Ett alternativ för att lyckas med detta är att producera energin från förnybara energikällor som vind och solkraft. Detta är också något som utnyttjas i allt högre grad runt om i världen, men problem uppstår dock när en stor del av en regions andel av energiproduktionen kommer från dessa källor. Det skapas en prisvolatilitet på marknaden, med priser som varierar lika mycket som vindstyrkan eller solinstrålningen. Ibland sjunker priserna så lågt att det är svårt att nå en lönsamhet för kraftverken. För att komma till bukt med denna obalans på energimarknaden kommer det att behöva byggas ett energilagringssystem som lagrar energin de förnybara källorna producerar. Ett alternativ för att lagra energi är att utvinna vätgas genom elektrolys när priserna på elmarknaden är låga för att sälja detta till olika aktörer. Tanken är att prisdalar ska jämnas ut om en överproduktion av el motverkas av en ökande elförbrukning genom vätgasframställning. På samma sätt jämnas pristopparna ut genom att upphöra med denna framställning när elproduktionen minskar. De aktörer som kan tänkas använda den producerade vätgasen kan vara allt från förbrukare inom industrin, vätgasbilar i transportsektorn, stationära bränsleceller för reservkraftverk, omvandling av koldioxid till biogas med hjälp av vätgas och konvertering av oljeeldade värmepannor. Vätgas är en skrymmande gas vid normalt tryck och temperatur, varför lagring måste ske i högt tryck eller i vätskefas. Detta göra att lagring och transport är två av de kostsammaste aspekterna i vätgashanteringen. Elpriset är också en stor kostnadsdrivare när vätgas framställs genom elektrolys. Dock kan en del av kostnaden för inköp av elenergi till en sådan här elektrolysanläggning undvikas om den placeras inom ett så kallat icke konscessionspliktigt nät, där ingen överföringsavgift behöver betalas. Exempel på sådana områden är vindkraftsparken på berget Uljabuouda utanför Arjeplog och fjärrvärmeverket på Hedensbyn i Skellefteå. Det huvudsakliga syftet med denna rapport har varit att undersöka om det är ekonomiskt försvarbart att lagra energi i form av vätgas genom elektrolysframställning. För att undersöka detta valdes att placera två tänkta elektrolysörer på Uljabuouda och Hedensbyn tillsammans med en jämförelseanläggning i Arjeplogs samhälle. Dessutom valdes två olika storlekar på elektrolysörerna, en som producerar 150 Nm3 vätgas i timmen, kallad C150, och en annan som producerar 300 Nm3, kallad C300. Förutom det huvudsakliga syftet har rapporten undersökt vilket snittpris på el det varit under de senaste fyra åren. Det presenteras också några beräkningar för olika marknadsaktörers möjligheter att använda vätgas. Undersökningens resultat Lönsamheten för elektrolysören styrs i första hand av om all vätgas som produceras kan säljas, givet att anläggningen placeras inom icke koncessionspliktigt nät. Placeras den utanför sagda område är lönsamheten betydligt sämre. Placering av elektrolysören på Hedensbyn ger lite bättre ekonomiskt resultat och kortare återbetalningstid i jämförelse med en placering på Uljabuouda. Det här beror till största del på de stordriftsfördelar som antas erhållas i anslutning till ett bemannat fjärrvärmeverk. Återbetalningstiden i år för en elektrolysör som producerar 150 Nm3/h, med en drifttid på 4000 h/år och ett försäljningspris för vätgasen på 90 kr/kg är följandeUljabuouda: 11,3 år Arjeplog: 14,4 år Hedensbyn: 10,8 år Återbetalningstiden i år för en elektrolysör som producerar 300 Nm3/h, med en drifttid på 4000 h/år och ett försäljningspris för vätgasen på 90 kr/kg är följandeUljabuouda: 7,92 år Arjeplog: 9,25 år Hedensbyn: 7,75 år Det är osäkert om det går få tillstånd att bygga en elektrolysör på Uljabuouda. Detta gör att det kanske inte ens är lönt att överväga byggnation av en elektrolysör på detta ställe. De senaste fyra åren har snittpriset på el har varit 274 kr/MWh. Vid ett så lågt elpris kan vindkraftverk få problem med lönsamhet för sin elproduktion. Marknadsundersökningen visar att marknaden för vätgas i Västerbotten och Norrbotten inte är speciellt stor i nuläget. Den kan dock komma att växa. Biltestverksamheten i Arjeplog kan inom en snar framtid förbruka en väsentlig del av det som en elektrolysör i storlek C150 producerar. Fjärrvärmeverket på Hedensbyn är också en möjlig förbrukare av vätgas i sina uppstartsbrännare. / There is a consensus amongst climate scientists around the world that a shift from fossil fuels to more climate-neutral alternatives must take place in the energy production in order to cope with global warming. One way to succeed with this is to produce energy from renewable sources such as wind and solar power. This is also something that is increasingly being utilized around the world, but problems arise when a large part of a region's share of energy production comes from these sources. There can be price volatility in the market, with prices that vary as much as wind or solar radiation. Sometimes prices drop so low that it is difficult to achieve profitability for power plants. In order to overcome this imbalance in the energy market, an energy storage system will need to be built that stores the energy the renewable sources produce. An alternative to storing energy is to extract hydrogen through electrolysis when prices in the electricity market are low to sell this to different players. The idea is that price valleys will be leveled out if an overproduction of electricity is counteracted by increasing electricity consumption through hydrogen production. Similarly, pricing peaks are leveled by ending this production when power generation decreases. The operators who may use the hydrogen produced may range from industrial users, hydrogen vehicles in the transport sector, stationary fuel cells for reserve power plants, conversion of carbon dioxide to biogas by hydrogen and conversion of oil-fired boilers. Hydrogen is a bulky gas at normal pressure and temperature, so storage must take place in high pressure or in liquid phase. This means that storage and transportation are two of the most expensive aspects of hydropower management. Electricity price is also a major cost driver when hydrogen is produced by electrolysis. However, part of the cost of purchasing electricity for such an electrolysis plant can be avoided if it is placed within a so-called non-licensed network, where no transfer fee is required. Examples of such areas are the wind farm on the Uljabuouda mountain outside Arjeplog and the district heating plant at Hedensbyn in Skellefteå. The main purpose of this report has been to investigate whether it is economically justifiable to store energy in the form of hydrogen through electrolysis production. To investigate this, it was decided to place two thought electrolysers on Uljabuouda and Hedensbyn together with a comparison facility in Arjeplog's society. In addition, two different sizes were selected on the electrolysis tubes, one that produces 150 Nm3 hydrogen per hour, called C150, and another that produces 300 Nm3, called the C300. In addition to the main purpose, the report has examined the average price of electricity for the last four years. It also presents some estimates for the potential of various market participants to use hydrogen. Survey results: The profitability of the electrolyzer is primarily governed by the fact that all hydrogen produced can be sold, given that the plant is placed within non-concessionary networks. Placed outside the stated area, profitability is significantly reduced. Placement of the electrolyzer on Hedensbyn gives a little better financial performance and a shorter payback time compared to a location on Uljabuouda. This is largely due to the economies of scale assumed to be obtained in connection with a manned district heating plant. The payback time in figures for an electrolyzer that produces 150 Nm3/h, with a running time of 4000 h/year and a sales price of 90 kr/kg of hydrogen is the followingUljabuouda: 11,3 år Arjeplog: 14,4 år Hedensbyn: 10,8 år The payback time in figures for an electrolyzer producing 300 Nm3 / h, with a running time of 4000 h / year and a sales price of 90 kr / kg of hydrogen is the followingUljabuouda: 7,92 år Arjeplog: 9,25 år Hedensbyn: 7,75 år It is uncertain whether permission is being given to build an electrolyzer on Uljabuouda. This may make the construction of an electrolytic tube there not even worth to consider. In the past four years, the average electricity price has been 274 kr / MWh. This is a low electricity price due to overproduction of electricity. At such a low electricity price, wind turbines can have problems with profitability for their production. The market survey shows that the market for hydrogen in Västerbotten and Norrbotten is not particularly high at present. However, it may grow. The car test business in Arjeplog can in the near future consume an essential part of what an electrolytic tube in size C150 produces. The district heating plant at Hedensbyn is also a potential hydrogen source in its boot burner.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage. / Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring.

Termen off grid är av stort intresse nuförtiden och tillämpas av många privata ägare såväl som företag. Att vara off grid innebär att kunna hantera energiförsörjningen, avlopp och vatten. Den utmanande aspekten av övergången till off grid är hanteringen av energiförsörjningen. Intresset för ämnet finns för att uppfylla FNs Agenda 2030 och Sveriges klimatplan för år 2040. Båda målen inkluderar en övergång från användningen av fossila bränslen till förnybara energikällor. I detta examensarbete undersöks möjligheten att omvandla en äldre gård från 1900-talet till ett off grid småhus med avseende på energianvändningen. Undersökningen utförs genom att värdera vilka renoveringsåtgärder behövs för att minska energiförluster och begränsa energibehovet, vilka tekniker och förnybara energikällor behöver tillämpas, hur mycket energi behöver framställa lokalt samt hur mycket överskottsenergi måste förvaras för att täcka energibehovet. Undersökningen baseras på en referensbyggnad som ligger i Ljungbyhed. Programmet VIP-Energy används för att ta fram energi- och effektbehovet för byggnaden. Efter de genomförda renoveringsåtgärder som innefattar tilläggsisolering, lufttätning, byte av fönster och dörrar och tillsättning av en uteluftsvärmepump på 17.6 kW har referensbyggnaden ett primärenergital som uppfyller kraven från BBR på 73 kWh/m2Atemp och år och ett Um-värde på0.156 W/m2K. Referensbyggnaden har ett totalt energibehov lika med 53 183 kWh vilket inkluderar 20448 kWh för värme och 32 735 kWh för el. I denna studien konstrueras tre olika fall som undersöks för att täcka energibehovet med hjälp av vindkraft i Fall 1, solkraft i Fall 2 och en kombination av båda i Fall 3. Ett vätelagringssystem väljs för att komplettera de konstruerade off grid systemen för att anpassa energiproduktionen till behoven genom att hantera både korttids- och säsongslagring. I Fall 1 krävs det en energiproduktion på 58 236 kWh av ett vindkraftverk med en vingspann på 16 m där 9 780 kWh behöver lagras i vätgassystemet för att täcka energibehovet. Fall 2 innefattar ett 20 m2 solfångarsystemet för att producera 14 321 kWh som täcker upp till 50% av värmeenergibehovet som inte täcks av värmepumpen. Solcellsystemet ska komplettera resterande energibehov vilket uppnås genom att täcka resten av takytan som resulterar i enproduktion lika med 57 373 kWh där 30 386 kWh ska sparas för att klara energibehovet. I Fall 3 täcks energibehovet med ett 10 m2 solfångarsystem med en värmeenergiproduktion på 7 161kWh, ett vindkraftverk med ett vingspann på 10 m som producerar 22 748 kWh och ett 140 m2 solcellssystem med en produktion på 32 388 kWh. Av denna mängden producerad energin från solcellssystemet behöver 19 779 kWh lagras för senare användning. / The term off grid refers to being disconnected from the electrical grid in addition to self-management of the water and sewer systems. The application of off grid houses contributesto fulfilling UN’s Agenda 2030 as well as Sweden's climate plan for year 2040, by supporting the transition from using fossil fuel to renewable energy sources. A challenging aspect of the off grid application is obtaining the required amounts of energy for heating and electricity. This thesis aims to investigate the possibility of transforming an old farm to an off grid house inregards to its energy consumption. The investigation is carried out by examining the renovation measurements needed, the amount of energy that can be produced by renewable energy sources and how much excess energy needs to be stored for later use. The research is based on a case study of a reference house located in Ljungbyhed. The program VIP-Energy is used to carry out calculations that will aid in obtaining data in regards to energy and effect needs. Three cases are constructed to evaluate the possibility of covering the energy demand by implementing either wind power, solar power or a system that includes a combination of both. A hydrogen storage system is chosen to complement the off grid systems constructed. In the first case a wind turbine with a wingspan of 16 m is required to cover the energy demand. Case number 2 involves a 20 m2 system of solar thermal collectors and a solar cell system that covers the rest of the roof area to supply the house with the energy needed. In Case 3, the energy demand is met by using a 10 m2 solar thermal collector system, wind turbine with a wingspan of 10 m and a 140 m2 solar cell system.