Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs, achieve long communication ranges with a low energy consumption by communicating at low bit rates. Most LPWAN devices are battery powered and are required to operate for an extended period of time, which stresses the requirements for energy efficiency. This thesis investigates the energy consumption of LPWAN devices operating in the Industrial, Scientific and Medical, ISM, band and how use cases affect the consumption. Specifically, LoRa/LoRaWAN and Sigfox are examined. Their key characteristics are described and energy consumption is modelled. The models are verified by comparing the model outputs with measured power consumption of LoRa and Sigfox devices. Through the models, design parameters are investigated with regards to consumption, and product lifetime are estimated. The influence of use cases on energy consumption is explored by measuring the Package Delivery Ratio, PDR, at different ranges using various bit transmission rates.The results showed that the bitrate, data redundancy and protocol overhead were among parameters which could be used to optimise energy efficiency. It was also shown, that the device lifetimes could be significantly increased by increasing the transmission interval and removing message acknowledgements. Realistically, LoRa devices can have a lifetime of more than 10 years and Sigfox 3 years, using a 2800 mWh battery. The use case tests showed that a 100 % PDR should not be expected at any bitrate, but lower bitrates and messaging redundancy increase the likelihood of a successful package delivery. Hence, there is a tradeoff between low energy consumption and range/reliability. Additionally, it was found that a low node to gateway distance and a high gateway density increase the probability of a successful transaction. Thus, the power consumption is tightly coupled to the network configuration. / Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs, uppnår långa kommunikationsräckvidder med låg energiförbrukning genom att kommunicera med låga bithastigheter. De flesta enheter är batteridrivna och måste operera över längre tid, vilket ökar kraven för energieffektivitet. Denna avhandling undersöker energiförbrukningen för LPWAN enheter i det industriella, vetenskapliga och medicinska ISM bandet och hur olika användningsfall påverkar förbrukningen. Specifikt undersöks LoRa/LoRaWAN och Sigfox. Deras viktigaste egenskaper beskrivs och deras energiförbrukning modelleras. Modellerna verifieras genom att jämföra resultaten från modellerna med uppmätt effektförbrukning av LoRa och Sigfox-enheter. Genom modellerna undersöks även designparametrar med avseende på strömkonsumtion och produktens livslängd uppskattas. Påverkan användningsfall har på energiförbrukning undersöks genom att mäta Package Delivery Ratio, PDR, vid olika avstånd och bitöverföringshastigheter.Resultaten visade att bitraten, dataredundansen och protokollstorleken var bland parametrar som kunde användas för att optimera energieffektiviteten. Det visades också att enhetens livslängd kunde ökas signifikant genom att öka överföringsintervallet och ta bort meddelandebekräftelser. Realistiskt kan LoRaenheter ha en livslängd på mer än 10 år och Sigfox 3 år, med ett batteri på 2800 mWh. Resultatet av olika test visade att en 100 % PDR inte bör förväntas vid någon bitrate, men lägre bitrater och redundans för meddelanden ökar sannolikheten för en paketleverans. Det finns därför en avvägning mellan låg energiförbrukning och räckvidd och sannolikheten för en lyckad packetleverans. Dessutom konstaterades att en låg nod till gateway-avstånd och en hög gateway-densitet ökar sannolikheten för att transaktioner lyckas. Således är energiförbrukningen tätt kopplad till nätverkskonfigurationen.

Studien är utförd åt Freezing Food Småland Öland AB. Syftet med undersökningen var att ge förslag på åtgärder som minskar anläggningens energibehov samt att beräkna återbetalningstid för åtgärder. Genom användningen av simuleringsprogramvara tillsammans med data från praktiska mätningar så testades olika förändringar i anläggningen. Studien resulterade i förslag på en höjning av frysrumstemperaturen och temperaturen i LTB1. Dessa åtgärder höjer anläggningens köldfaktor och minskar energibehovet. Förslag för att få bukt på istillväxten är att isolera av komponenter så som rör och ventiler. Isolering ger en energibesparing och en minskad risk för korrosion. Genom belastningstester framkom det att kompressorerna arbetar ofördelaktigt så förslag på lämpliga driftområden togs fram för att öka verkningsgraden och minska underhållskostnaderna och energibehovet. Anläggningen visade sig vara väl dimensionerad mot transmissionsförluster men att golvvärmen står för en oproportionerligt stor del av förlusterna i förhållande till dess yta. / The study is conducted for Freezing Food Småland Öland AB. The purpose of the study was to propose measures to decrease the facility’s energy demand and to calculate the payback time for these suggestions. By means of using simulation software along with data from practical measurements different configurations in the facility were tested. The study resulted in suggestions consisting of an increase of the temperature in the freezing room and the temperature in LTB1.Those suggestions increases the facilities COP and decreases the energy consumption. Proposals to curb the ice growth are the insulation of components such as pipes and valves. Insulation results in a small decrease in energy demand but greatly increases the accessibility and also decreases the risk of corrosion. Through load tests conducted on the compressors it showed that the compressors were not driven in the optimal load range, suggestions were made for operation in a more favourable load range. Thus increasing the efficiency and cutting the maintenance costs. From the results it is shown that the facility is well built and dimensioned against thermal transmission. Though it turned out that the floor heating accounts for a disproportionate amount of the thermal transmission.

The aim of the project was to implement a machine learning model to optimise the power consumption of Ericsson’s Kista data center. The approach taken was to use a Reinforcement Learning agent trained in a simulation environment based on data specific to the data center. In this manner, the machine learning model could find interactions between parameters, both general and site specific in ways that a sophisticated algorithm designed by a human never could. In this work it was found that a neural network can effectively mimic a real data center and that the Reinforcement Learning policy "TD3" could, within the simulated environment, consistently and convincingly outperform the control policy currently in use at Ericsson’s Kista data center.

Detta arbete har undersökt möjligheten att via styrsystemet för en avloppspump-station optimera energiförbrukningen av pumpar och med styrfunktioner förenkla driftunderhållet av stationen.För att undersöka energiförbrukningen har en teoretisk modell av en pumpstation gjorts där energitester för tre olika reglermetoder simulerats. Två av metoderna var start/stopp-styrning och en P-regulator som vanligen används i pumpstationer. Den tredje metoden var en Fuzzy-regulator som med hänsyn till nivån och nivåför-ändring reglerar varvtalet på pumpen.Resultatet från energitesterna visade att start/stopp-styrning förbrukade mest energi och att Fuzzy-regulatorn påvisade bäst egenskaper för att optimera energi-förbrukningen. Fuzzy-regulatorns energiförbrukning var mindre vid merparten av testerna jämfört med P-regulatorn. Fuzzy-regulatorn påvisade bäst egenskaper då inflödet var lågt relativt pumpens kapacitet och då bottenarean på sumpen var mindre.Vid undersökning av nya styrfunktioner har intervjuer av driftchefer utförts för att få en bild av problematiken som kan uppstå i en pumpstation. De styrfunktioner som utvecklats hade syftet att minska antalet förstoppade pumpar då detta var största problematiken. / This paper has investigated the possibility of optimizing the power consumption of pumps through the control system for a wastewater pumping stations. Further-more, the possibilities of developing new control functions has been investigated, with the purpose to simplify the operation maintenance of the station. To investigate energy consumption, a theoretical model of a pumping station has been made where energy tests for three different control methods have been per-formed. Two of the methods studied were on/off control and a P controller which are commonly used in pump stations. The third method was a Fuzzy controller which, with regard to the level and level change, regulates the speed of the pump.The results from the energy tests showed that on/off control consumed most en-ergy and the Fuzzy controller demonstrated best features to optimize energy con-sumption. The Fuzzy controller’s energy consumption was less in most of the tests compared with the P controller. The Fuzzy controller showed the best properties when the inflow was low relative to the pump’s capacity and the bottom area of the sump was smaller.When investigating new control functions, interviews with management executives has been made to get a picture of the problems that may occur in a pump station. The control functions developed had the purpose of reducing the number of clogged pumps as this was the biggest problem.