In a sustainable society the use of renewable energy and recycling of materials is of high importance. Wastewater treatment plants use large amounts of energy in the processing of wastewater. This study seeks to evaluate wastewater as an energy resource and to examine treatment plants potential to become sustainable energy producers. The study is based upon the internal processes of Himmerfjärdsverket. Wastewater has a high content of heat energy because of its origin from households and industries. It also holds high concentrations of chemically bound energy as organic compounds and nutrients. The flow of chemically bound energy at Himmerfjärdsverket corresponds to a power of 15 MW. During the treatment processes sludge is separated from the wastewater. The sludge can be used for biogas production by anaerobic digestion. At Himmerfjärdsverket, 8 million m3 of biogas are produced every year. The reminder from the biogas production can be used as fertilizer in the farming industry. 56 % of the biogas is sold as fuel and the remaining gas is used for internal processes. Himmerfjärdsverket could reduce its energy need for heating by half by installing a heat pump system. This would lead to annual savings of two million SEK. The conclusion is that modern wastewater treatment plants have the potential to become an important part of the next generation’s renewable energy system. / I ett hållbart samhälle är det viktigt att utnyttja energi- och materialresurser på ett effektivt sätt. Dagens avloppsvattenreningsverk använder stora mängder energi vid hantering och rening av avloppsvatten. Denna studie syftar till att studera avloppsvattens potential som energiresurs samt att undersöka möjligheten att göra vattenreningsverk till hållbara energiproducenter. Studien har utförts med Himmerfjärdsverkets processer som grund. Avloppsvatten har ett högt värmeinnehåll eftersom det kommer från hushåll och industrier. Det innehåller även kemiskt bunden energi i form av lösta organiska föreningar och näringsämnen. Till Himmerfjärdsverket kommer kemiskt bunden energi med en effekt på 15 MW. Under reningen fälls det lösta materialet ut och bildar ett slam som kan rötas. Himmerfjärdsverket producerar cirka 8 miljoner Nm3 biogas varje år. 56 % av gasen säljs som fordonsgas och resterande mängd används för interna processer. Med en installerad värmepumpanläggning på Himmerfjärdsverket beräknas energiåtgången för uppvärmning halveras vilket ger en årlig besparing om två miljoner kronor. För att minimera mängden avfall från verksamheten kan rötresten användas som gödsel inom jordbruket. Slutsatsen är att avloppsvattenrening har god potential att utvecklas till en hållbar samhällsfunktion som minskar avloppsvattnets miljöpåverkan och samtidigt bidrar till en långsiktig energiproduktion och resursåtervinning.

I denna rapport genomförs en energikartläggning av Martinskolan i Hökarrängen (Stockholm) med mål att ge åtgärdsförslag för minskad energianvändning, minskade koldioxidutsläpp samt bibehållet eller förbättrat inomhusklimat. Energianvändningen kartläggs utifrån platsbesök, konstruktionsritningar, tekniska ritningar och uppgifter från leverantörer av el, vatten och värme. Energianvändningen samt föreslagna energieffektiviseringsåtgärder simuleras i VIP-Energy. År 2013 använde sig Martinskolan av 632 MWh nettovärme samt 188,9 MWh el (normalårs- korrigerade värden). Detta beräknas generera 18,8 ton koldioxid. Nettovärmeanvändningen är över genomsnittet för skolor i Sverige, medan elanvändningen är något lägre. Åtgärder för att minska energianvändningen presenteras i två paket. Paket 1 består av enkla åtgärder med låg investeringskostnad: Justering av tidkanal för två ventilationssystem, byte till LED-belysning samt installering av 100 kvm solceller. Detta beräknas ge nettovärmeanvändningen 548,9 MWh/år och elanvändningen 140,5 MWh samt koldioxidutsläpp på 14 ton. Besparingen beräknas till 79,1 tkr/år och återbetalningstiden till 1,4 år. Efter 30 år beräknas besparingen uppgå till 2,2 miljoner kronor. Paket 2 består även av åtgärder som har större investeringskostnader: Byte till från- och tilluftventilation med värmeåtervinning på hela skolan samt byte av 132 kvm fönster. Dessa åtgärder bidrar till en ökad inomhuskomfort med mindre drag och bättre luftkvalitet. Byte av fönster är även en typ av underhållsåtgärd då fönsternas är i behov av visst underhåll. Paket 2 beräknas ge nettovärmeanvändningen 364 MWh/år och elanvändningen 174,3 MWh/år samt koldioxidutsläpp på 17,4 ton. Besparingen beräknas till 150,2 tkr/år och återbetalningstiden till 28,3 år. Efter 30 år beräknas besparingen uppgå till 0,4 miljoner kronor. / This report consists of an energy audit of a school named Martinskolan in Stockholm. The aim of the report is to propose measures of how to decrease the energy use, the carbon dioxide emissions and preserve or improve the indoor environmental comfort. The energy audit is performed through site visits, studying the plans of the school and by gathering information from the suppliers of water, heat and electricity. The energy use and the proposed measures are simulated in VIP-Energy. The school used 632 MWh of net heating and 188.8 MWh of electricity in 2013, which generated approximately 18.9 tons of carbon dioxide emissions. The use of heat is higher than the average of surveyed schools in Sweden, whereas the use of electricity is slightly lower than the average. Measures to decrease the use of energy are featured in two packages in the report. Package 1 consists of measures with low investment costs: Adjust the running time for two ventilation systems, change all lighting to LED and install 100 square meters of PV panels. Package 1 is calculated to reduce the net heating to 548.9 MWh/year, the use of electricity to 140.5 MWh/year and the carbon dioxide emissions to 14 tons/year. The financial saving is calculated to be 79.1 SEK/year and a payback-time of 1.4 years. The financial saving after 30 years is calculated to be 2.2 million SEK. Package 2 includes in addition to package 1 also an exchange of in total 132 square meters of windows and change of all the ventilation systems to heat recovery ventilation systems. Package 2 is calculated to reduce the net heating to 364 MWh/year, the electricity use to 174.3 MWh/year and the carbon dioxide emissions to 17.4 tons/year. The financial saving is calculated to be 150 200 SEK/year and a payback-time of 28.4 years. The financial saving after 30 years is calculated to be 0.4 million SEK.

Jordens befolkning ökar i snabb takt och stadsodlingar kan vara ett sätt att förse den ökande populationen med mat. Hur byggnadsintegrerade stadsodlingar, med fokus på tak, kan kopplas till hållbarhet undersöks i denna rapport. Den nuvarande situationen i Afrika och Nordamerika undersöks och frågeställningen som besvaras är: Hur skiljer sig prioriteringen av olika dimensioner av hållbarhet vid olika förutsättningar för urbana byggnadsintegrerade odlingar i Afrika och Nordamerika? Vilka aspekter av hållbarhet som kopplas till byggnadsintegrerade stadsodlingar bestäms till ekologiska, sociala och ekonomiska. Stadsodlingar kan också delas in i fyra olika verksamhetsplaner, av vilka institutionella odlingar, kommersiella odlingar och community farms analyseras. Resultatet visar att Afrika och Nordamerika har olika förutsättningar för att stadsodling ska vara en hållbar lösning. Afrika består idag av 1.1 miljarder människor vilket beräknas stiga till 2.4 miljarder år 2050. Klimatet är torrt på de flesta platser och en stor del av befolkningen lever i fattigdom och svält. Nordamerika har ett tempererat klimat med fyra årstider, och befolkningen kommer att ligga på en stabil nivå fram till år 2050. Nordamerika räknas som ett mer utvecklat land, vilket innebär att de ekonomiska förutsättningarna här är större än de är i Afrika. Det finns en större andel stora odlingar i Nordamerika jämfört med Afrika, där odlingarna är mindre till ytan. Det finns också fler exempel på byggnadsintegrerad stadsodling i Nordamerika än i Afrika. Slutsatserna blir att byggnadsintegrerade stadsodlingar har bättre potential att utvecklas i Nordamerika då de kräver en stor investeringskostnad vid anläggning. För att byggnadsintegrerade stadsodlingar ska bli en mer hållbar och utbredd lösning både i Afrika och Nordamerika krävs att anläggningskostnaderna sänks med hjälp av nya tekniker. Community farms och institutionella odlingar prioriterar social hållbarhet medan kommersiella odlingar främst satsar på ekologisk och ekonomisk hållbarhet. Stadsodlingar är och har möjlighet att bli en allt viktigare del i matförsörjningen i städer. Då städerna förtätas minskar tillgänglig odlingsyta och andra lösningar måste användas. Byggnadsintegrerad stadsodling är en hållbar lösning både ekologiskt och socialt, och kan även kostnaderna för en byggnadsintegrerad odling minska kan dessa odlingar vara till stor hjälp för att minska svält och fattigdom. / The world population is increasing at a rapid pace and city farms may be a way to provide food to the growing population. How building integrated urban farms, with a focus on roofs, can be linked to sustainability, is examined in this report. The current situation in Africa and North America are examined and the question to be answered is: How does the priority of the dimensions of sustainability vary at different conditions for urban building integrated farms in Africa and North America? The aspects of sustainability linked to building integrated urban farms are determined to be ecological, social and economic. Urban farms can also be divided into four different business types, of which institutional farms, commercial farms and community farms are analyzed. The results show that Africa and North America differ in possibilities for urban farming to be sustainable. Africa currently consists of 1.1 billion people, and this is expected to rise to 2.4 billion in 2050. Climate is dry in most places and a large part of the population lives in poverty and starvation. North America has a colder climate with four seasons, and the population will remain stable until 2050. North America is classified as a more developed area, which means that the economics in this area also are more developed than they are in Africa. There are more large-sized farms in North America than in Africa, and there are also more examples in North America. The conclusions are that building integrated urban cultures have a better potential to develop in North America since they require a large investment expense. For building integrated urban farms to be a more sustainable solution both in Africa and North America requirements are that construction costs need to be lowered. Community farms and institutional cultures prioritize social sustainability while commercial plantations mainly focus on ecological and economic sustainability. Urban farming is and may become an increasingly important part of the food supply in cities. When the cities densify it reduces available spaces for cultivation and other solutions must be used. These types of farms are sustainable solution both economic and social. If the cost of a building integrated farm can reduce these farms may help to reduce hunger and poverty.

För att möjliggöra hållbara och energieffektiva byggnader ställs det höga krav på energibehovet i kontorsbyggnader. Inledningsvis presenteras de faktorer som påverkar energibehovet i byggnader för att sedan övergå till utförandet av studien. Syftet med studien var att studera vilken påverkan som beläggningsgrad och antal belagda kontorsplatser har på energibehovet i en kontorsbyggnad i Stockholm. I energisimuleringsmodeller används oftast antagande om en beläggningsgrad på 70 procent, vilket även var fallet med den energisimuleringsmodell som användes som referensmodell. Referensmodellen modellerades utifrån 1230 disponibla kontorsplatser, vilket med den antagna beläggningsgraden innebar att 861 kontorsplatser var belagda i referensmodellen. Vidare modifierades referensmodellen med 300, 600, 900, 1500 samt 2000 disponibla kontorsplatser samt utrustning tillhörande de belagda kontorsplatserna. De resultat som erhölls var att antal belagda kontorsplatser och beläggningsgrad inte hade en signifikant påverkan på energianvändningen i kontorsbyggnaden för de fyra första fallen då ett konstant ventilationsflödessystem användes. Detta på grund av att då värmebehovet ökade reducerades kylbehovet och vise versa. Dock för fallet med 2000 disponibla kontorsplatser ökade kylbehovet kraftigt samtidigt som värmebehovet inte reducerades i samma takt vilket medförde ett ökat energibehov för kontorsbyggnaden. Slutsatsen av denna studie, baserat på de erhållna resultaten för den specifika kontorsbyggnaden, blev således att den modellerade beläggningsgraden på 70 procent kan anses vara rimlig eftersom att ett konstant energibehov erhölls då beläggningsgraden var mellan 17 till 85 procent. Dock förutsätter denna slutsats att ett konstant ventilationsflöde används i ventilationssystemet. Vidare skulle antal belagda kontorsplatser kunna ökas från dagens 861 till 1050 utan att det skulle påverka det totala energibehovet. Om beläggningsgraden skulle vara högre än 85 procent skulle inte andelen kontorsyta per arbetstagare vara i enlighet med det riktvärde som finns och därmed är det inte fördelaktigt att ha fler belagda kontorsplatser än 1050 i kontorsbyggnaden. / There are high requirements and demands to be able to provide sustainable and energy efficient buildings. Initially factors that influence the energy demand in buildings are presented to be continued by the study. The purpose of this study was to investigate the influence of occupancy and attendance of the energy use in an office building in Stockholm. In energy simulation models an assumption of occupancy of 70 percent is the most common, which is also the case for the reference model in this study. In the reference model the disposable office locations were 1230 which corresponds to 861 attendances with the assumption of the 70 percent occupancy. In the study the referensmodell were modified by 300, 600, 900, 1500 and 2000 disposable office locations including the equipment of the attendances. The obtained results were that the occupancy and attendance did not have a significant influence of the energy demand in the office building for the first four cases due to a constant volume air flow. The reason was that the reduced energy demand of heating was cancelled out by the increased energy demand for cooling and vice versa. However, for the case with disposable office locations of 2000 the cooling demand did increase rapidly at the same time as the heating demand did not decrease at the same rate which resulted in an increased energy demand for the office building. The conclusion of this study, based on the results obtained for the specific office building, thus became that the assumed occupancy rate of 70 percent can be considered reasonable because a constant energy demand was obtained when the occupancy was between 17 and 85 percent. However, this conclusion requires a constant air volume flow in the ventilation system. Furthermore, the number of coated office locations could be increased from the current 861 to 1050 without affecting the total energy demand for the office building. If the occupancy rate would be higher than 85 percent, then the office space per worker would not be in accordance to the benchmark. Hence, it is not beneficial to have more covered office locations than 1050 in the specific office building.

This study presents a methodology that enables the annual average power of a wind turbine to be increased by automatically optimizing it’s airfoil, twist and chord dis- tribution. As a part of the study the software SiteOpt has been developed. This software connects the open source software XFOIL with the blade element momen- tum theory. XFOIL gives lift and drag coefficients which enable the blade element momentum theory to predict the power of a wind turbine at different wind and ro- tational speeds. An optimization algorithm of the type genetic algorithms is used to develop a new rotor blade. An academic benchmark case (Unsteady Aerodynamics Experiment Phase III) was selected as a starting point of the optimization because wind tunnel data was available for that campain. With the geometry developed by the genetic algoritm a theoretical increase of 15 % more power could be extracted. However, it has been shown that the model has shortcomings at high wind speeds where the predicted power does not match wind tunnel data. This is thought to be related to that the model assumes a completely rigid blade. In real world applica- tions a rotorblade will bend on higher wind speeds (about 8 m/s). It is therefore concluded that the model in its current form is flawed and that future work should aim to take these effects into account. However, a wind histogram for a specific loca- tion was used in order to calculate the annual average power for the wind turbine. The wind histogram used in this study to obtain the results has it’s wind speeds 81 % before 10 m/s where the model is acceptable. Therefore the results are largely to be considered accurate. / I denna studie presenteras en metod som möjliggör att ett vindkraftverks årliga genomsnittseffekt kan ökas genom att vingprofiler, korda- och twistdistributioner automatiskt optimeras. För studien har därför programvaran SiteOpt utvecklats. Denna sammanbinder den öppna programvaran XFOIL med den så kallade “bla- de element momentum”-teorin. XFOIL kan för vingprofiler ta fram lyft- och mot- ståndskoefficienter vilka möjliggör för “blade element momentum”-teorin att ta fram ett vindkraftverks effekt vid olika vindhastigheter och rotationshastigheter. En op- timeringsalgoritm av typen genetiska algoritmer har använts för att utifrån ett re- ferensfall ta fram ett optimerat rotorblad. I detta fallet valdes ett akademiskt vind- kraftverk (Unsteady Aerodynamics Experiment Phase III) där vindtunneldata fanns tillgänglig. Genom att den genetiska algoritmen optimerade vingprofilens geometri kunde teoretiskt 15 % mer effektuttag göras och en ny vingprofil presenteras i stu- dien. Däremot har det visats att den för studien utvecklade modellen har avvikelser från verkligheten vid höga vindhastigheter. Detta tros ha att göra med att model- len förutsätter ett helt stelt blad, medans verkligheten ofta medför blad som böjer sig vid höga vindhastigheter (c:a 8 m/s). Det konstateras därför att modellen i sin nuvarande form har vissa brister och att framtida arbete bör inrikta sig på att ta hänsyn till dessa hållfasthetsaspekter. Däremot används ett vindhistogram för en specifik plats för att beräkna ett vindkraftverks årliga genomsnittseffekt. Då vind- histogrammet som godtyckligt användes har vindhastigheter som till 81 % ligger innan 10 m/s, konstateras det att resultatet som presenteras till stor del ändå är giltigt då det använder den delen av modellen som visats ge god överensstämmelse med verkligheten.

No description available.

Den senaste FN-rapporten som utfördes av IPCC sätter punkt på faktumet att katastrofala klimatförändringar kan undvikas utan märkbar inverka på levnadsstandarden. Det gör förnybar energi till den billigaste och minst riskabla vägen till en fossilfri framtid. Detta motiverar intresset för att undersöka lönsamheten i solcellsanläggningar för elnätinmatning. I detta arbete dimensionerades Husbybadet för solcellsinstallation. Grundtanken var att Husbybadet ska både försörja sig genom solel och mata in till elnätet vid överskott. Anläggningen studerades för solcellsmontering och monteringsytorna valdes utifrån deras riktning. Den maximaltinstallerade dc-effekten på Husbybadet beräknades till 69 kWp 1 med en inmatningseffekt till elnätet på 51 kW. Skillnaden beror på att anläggningen underdimensionerades. Underdimensionering tillåts när solcellerna har horisontell och vertikal montering. Något som hindrar solcellerna från att generera märkeffekten. Enligt växelriktarnas tillverkare så kan överbelastningen av omriktarna uppgå till 30 % av deras maximala dc-effekt. Anläggningen underdimensionerades eftersom sannolikheten att solcellerna skulle generera sin maximala effekt bedömdes vara låg. Komponenterna som valdes för anläggningens design redovisas tillsammans med en kostnadskalkyl på dessa. Energiförlusterna från ledningarna beräknades och ställdes mot den beräknade årliga energiproduktionen. Växelriktarna som användes var trefasiga och uppfyllde anslutningskraven som ställs av den svenska elstandarden. I brist på information om installationspriser för solcellsanläggningar användes marknadspriser för nyckelfärdiga solcellsanläggningar. Priset som användes är 20000 kronor för varje installerad kWp. Investeringskostnaden beräknades till 1,4 Mkr inklusive komponenter och arbete. Det statliga stödet är på 35 % och reducerar investeringskostnaden till 910 kkr. Anläggningens återbetalningstid beräknades till ca 26 år.

Världen står inför en av de kanske största utmaningarna någonsin, att begränsa mängden växthusgaser i atmosfären till hållbara nivåer. För att uppnå detta måste alla delar av samhället effektivisera och begränsa sin energi och resursanvändning. I detta kandidatexamensarbete har ett av Åsbacka Trädgårds växthus i Söderhamn studerats för att undersöka möjliga investeringar till reduktion av den energianvändning som idag råder. De energireducerande åtgärderna har simulerats med programvaran IDA ICE 4.6 och därefter analyserats och jämförts med varandra. Då anläggningen idag värms med olja är det intressant att ersätta denna med en förnybar energiresurs. Resultatet visar att vid installation av energiväv kan en reduktion av energibehovet göras med upp till 20 procent. Betydande besparingar i uppvärmningskostnad kan ske om energiväven kombineras med uppvärmning från träpellets eller bergvärme, där besparingar mellan 70 000 och 85 000 kronor årligen kan uppnås för den aktuella perioden Åsbacka Trädgård bedriver verksamhet i växthuset. Detta kan jämföras med de 100 000 kronor som driften kostar idag. Av denna anledning rekommenderas installation av energiväv och ett utbyte till förnybar energiresurs. De presenterade investeringarna har valts utifrån produkter som finns tillgängliga på marknaden. Investeringskostnader för de presenterade alternativen har inte beaktats, endast den årliga driftskostnaden för uppvärmning har tagits hänsyn till.

One of Sweden’s visions set to be real before 2050 is to replace fossil fuels with renewable energy sources; this could be done partly by using biomass as a substitute. One kind of common energy crop is short-rotation willow coppice (SRWC) which is a fast growing energy crop cultivated by farmers in the agricultural landscape. In this report a SRWC cultivation in Västergörland, Sweden was studied and modelled with CoupModel to evaluate the sustainability in the cultivation, especially focusing on the green house gas balance in the system and eutrophication enhancing substances. One reference case and two different scenarios where modelled and evaluated (with enhanced fertilizing and a different climate) and a brief economic calculation was made for the farmer and the thermal station that buys the SWRC to judge the economic sustainability in the system. The study showed that there are several advantages with SRWC cultivation. In the studied case it was an economically sustainable substitute to fossil fuels, and an economically profitable crop for the farmer. It contributes to a renewable fuel mix and therefore to a reduced climate impact, and it appears to contribute less to eutrophication than traditional agricultural crops. In an area where the SRWC does not restrain food production it might be a sustainable energy source.

This paper discusses the development of an energy systems model for Swedenconsidering electricity, heat and direct fossil fuel consumption in the residential,industrial and transport sectors as well as the energy interaction with the other Nordiccountries and its impact on the Swedish energy system. The model is developed in theOpen source energy modelling system (OSeMOSYS) (Mark Howells 2011) andshowcases potential energy investment options for Sweden in the next four decades(2010-2050). It considers different scenarios and provides a technology neutralassessment of how Sweden can invest in energy infrastructure in the most judiciousway. The paper also describes the new user interface developed called ANSWEROSeMOSYS.The paper further discusses the results of the different scenarios. Thebusiness as usual scenario shows an inclination towards investments in nuclear power.Further scenarios consider the gradual phasing out of the use of oil in CHP plants andnuclear power as well as new energy policies and tax reforms. The paper discusses theseresults in detail and demonstrates how Sweden could improve its energy infrastructureconsidering different policy implications and constraints put up by the availability andfeasibility of different resources. Finally, the prospect of wider stakeholder engagementbased on this model is discussed. Building on the open-source nature of the model,inputs and modifications from research institutes, energy modelling experts,government bodies, as well as the wider public will be incorporated into the model. Thesource code and modelling data will be made publicly available.