The thesis project presented in this report focuses on an analysis of the electrification prospects for a remote village in the Malaysian state of Sabah, where a micro grid is planned to be built. The main goal is to define the best sizing for a hybrid power plant to serve the micro grid, coupling a solar PV array with a storage system and a diesel genset. The first step of the study case consists of defining the energy needs of the village in order to draw its consumption curve and assume its evolution over time. Then a model of the hybrid power plant was built in Matlab and Simulink. It simulates the behavior of the power plant components – mainly the solar power plant, the storage system, the genset and the energy management system – and the interactions between these elements. The model is then used in order to run simulations according to four scenarios corresponding to four different power plant configurations: genset standalone power plant, genset & solar power plant, genset & solar & storage automatically operated, and genset & solar & storage manually operated. For each one of these scenarios, simulations were run and the optimal sizing and settings were defined according to different criteria related mainly to the fuel consumption, the genset penetration and the cost of electricity. The different scenarios and consequently the related hybrid plant configurations were compared according to the abovementioned criteria and an optimal design was selected, allowing the best trade-off between the cost of electricity and the genset penetration. This solution should guarantee a reliable and affordable access to electricity for this village over the assumed lifetime of ten years.

The power performance characteristic of a wind turbine is defined by its power curve and resulting estimate in annual energy production. It is a key attribute for validating the performance of newly installed wind turbines, and the power curve is monitored throughout the wind turbine life cycle. This report explains power performance, upgrading, and conventional measurement methods. Wind farm stakeholders are keen on understanding the power performance of their wind turbines. The manufacturers’ monitoring software allows the power curve to be tracked in real time. Deviations from normal operation and underperformance can quickly be identified. However, these power curves cannot be trusted for evaluating upgrades and particular changes made to the wind turbine. The power curve is highly sensitive to small deviations in wind speed output of the nacelle anemometer. Upgrades which impact the air flow at the nacelle will introduce significant wind speed bias in such power curves. Thus owners are lacking appropriate tools for evaluating past events’ impact on power performance. The focus of this work lies on testing an alternative approach to measuring change in power performance using only historical wind turbine log data. Side-by-Side Testing as explained by Axel Albers was tested on real wind turbine data. This method uses no wind measurements, but instead simulates the wind speed using a deducted power relation to a neighbouring wind turbine and an assumed power curve behaviour. This allows any change in power output to be tracked onto the power curve, relying only on power output measurements. A full power performance analysis was performed by constructing Side-by-Side Testing in Microsoft Excel exclusively for this MSc thesis work.  It was applied on a wind farm whose recent blade upgrade had never before been analysed. Two neighbouring identical 2.3 MW wind turbines were considered for the analysis, one which in May 2013 installed blade add-ons featuring serrated trailing edges to the blades. The analysis was executed completely off site. The power performance analysis was completed, producing meaningful results with known uncertainty levels. The test results indicate an improvement of power performance throughout the power curve, corresponding to an increase of 0.53% in annual energy production, at ±1.35% uncertainty. The analysis needs further work and validation, as the power curve shows signs of artefacts. The complex wind farm settings increase the uncertainty levels. The method could likely be tested in flat terrain or offshore with lower uncertainty of results, targeting below ±0.5% uncertainty in annual energy production.

No description available.

Nowadays, the matters of global warming along with fossil fuels depletion are more and more on our agenda. The energetic worldwide issue is an even more important stake than ever before. A change from thermal to electrical mobility could be an option to reduce both the use of fossil fuels and CO2 emissions. There are currently large public debates around the world on this sensitive topic. In France, political signals are being set to promote the deployment of electric vehicles, considered as a key solution for sustainable transport development given that the French electricity generation is characterized by a particularly low carbon emission. Nevertheless, the context of isolated systems and notably French islands is definitely specific. Compared to continental areas, the grids are fragile, the electricity generation costs are high and the part of fossil fueled power plants is significant. Consequently, the e-mobility development in these particular territories has to face unique challenges from technical, economic and environmental points of view. The goal of this master thesis is to develop and integrate innovative charging solutions based on both renewable energies with storage and smart grid technologies aiming at making possible the electric vehicles integration in island electric systems and reducing their economic and ecologic impact. Reunion Island, one of the French overseas departments, will be used as a case study and an illustration of the benefits of these different innovations.

The largest contributing factor for human impact on global warming is the emission of greenhouse gasses, of which carbon dioxide (CO­2) has the greatest consequences for the climate. Energy use in buildings is closely related to CO2 emissions from electricity and heat generation. An improvement of the energy efficiency of buildings would therefore have great impact on slowing down climate change and could also be economically beneficial for facility owners. In its Europe 2020 Strategy, the European Union has set itself three priorities for the year 2020; Smart, Sustainable and Inclusive growth, where sustainability addresses the issues of energy efficiency. The target is to reduce greenhouse gas emissions by at least 20% compared to 1990 levels; increase the share of renewable energy sources in our final energy consumption to 20%; and a 20% increase in energy efficiency. To promote energy-saving, cost-effective building solutions and attain a higher energy efficiency the European Union has created the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) and the Energy Efficiency Directive (EED), which both have been interpreted and incorporated into national legislation by the different member states of the EU. These directives and Swedish interpretations thereof are studied to investigate what impact they have on buildings in Sweden. Next, an Energy Performance Audit of the residential building Landsfogden 6 in the south of Stockholm was carried out. The results of that is that the energy performance of the building is 126 kWh/m2, which was surprising, given the recently executed substantial renovations, aiming at a 50% reduction in energy need. The only technical building system that has not been updated to a modern standard is the district heating substation. The system is old and oversized, both heat exchangers and pumps and valves, and the analysis shows that there is much to gain by installing a new substation. Fitted with an online control system and correctly adjusted, the energy use could decrease by 110 to 170 MWh/year, with the investment paid back in 2,5 years. Landsfogden 6 has been impacted by the Energy efficiency directive and the Energy performance of buildings directive as the decisions leading up to the renovations were directly connected first to the 20/20 goals of the Europe 2020 Strategy, but then decided upon aiming for the (possibly coming) Swedish goal for 2050, 50% higher energy efficiency. / Den största bidragande orsaken till människans påverkan på den globala uppvärmningen är utsläppen av växthusgaser, varav koldioxid (CO2) har de största konsekvenserna för klimatet. Energianvändningen i byggnader är nära sammankopplat med CO2-utsläpp från el- och värmeproduktion. En förbättring av byggnaders energieffektivitet skulle därför få stort genomslag på bromsningen av klimatförändringarna och kuinde också vara ekonomiskt fördelaktigt för fastighetsägare. I sin tillväxtstrategi, Europa 2020, har den Europeiska unionen satt upp tre prioriteringar inför år 2020; Smart, Hållbar och Inkluderande tillväxt, där hållbarhet riktar in sig på energieffektivitetsfrågor. Målet är att reducera utsläppen av växthusgaser med minst 20% jämfört med 1990 års nivåer; öka andelen förnyelsebara energikällor för energianvändningen hos slutanvändare till 20%; samt en 20-procentig ökning i energieffektivitet. För att verka för energibesparande, kostnadseffektiva byggkonstruktioner och nå en högre enrgieffektivitet, har den Europeiska Unionen skapat direktiv om byggnaders energiprestanda och om energieffektivitet, vilka båda har tolkats och införlivats med nationell lagstiftning av de olika medlemsstaterna i EU. Dessa direktiv och de svenska tolkninigarna därav har studerats för att utreda vilken påverkan de har på byggnader i Sverige. Därnäst gjordes en energikartläggning av flerbostadshuset Landsfogden 6 i södra Stockholm. Resultatet av den var att byggnadens energiprestanda är 126 kWh/m2, vilket var överraskande i ljuset av den nyligen utförda väldigt omfattande renoveringen, med sikte på en 50-procentig sänkning av energibehovet. Det enda systemet som inte uppdaterats till modern standard är fjärrvärmeundercentralen. Den är gammal och överdimensionerad, både vad gäller värmeväxlare samt pumpar och ventiler och analysen visar att det finns mycket att vinna på att installera en ny undercentral. Utrustad med ett uppkopplat styrsystem och korrekt injusterat, skulle energianvändningen kunna sjunka med 110 till 170 MWh/år och investeringen vara återbetald på två år. Landsfogden 6 har på verkats av energieffektiviseringsdirektivet och energiprestandadirektivet på så sätt att de beslut som togs för renoveringarna var direkt kopplade först till 20/20-målen från Europa 2020-strategin, men att man sedan bestämde sig för att sikta på de (troligen kommande) svenska målen inför 2050, med 50% bättre energieffektivitet.

I takt med att världens befolkning ständigt ökar har klimatfrågan blivit en allt viktigare debatt i dagens samhälle. Befolkningen i det urbaniserade samhället förväntas växa årligen med mer än en procent fram till 2030 och enligt estimeringar kommer befolkningsmängden år 2050 att uppgå till nio miljarder. En påtaglig ökad medvetenhet gällande sambandet mellan klimatfrågan och befolkningstillväxten har lett till en stor debatt kring hur städer ska bli mer hållbara i framtiden. För kommuner och företag har detta lett till en ökad samarbetsvilja aktörer emellan för att tillsammans kunna främja satsningar kring innovativa och teknologiska lösningar. I slutändan är sedan målsättningen att i framtiden kunna se samhället utvecklas till ett mer hållbart sådant.   Utvecklingen som sker när det gäller klimatförändringar och befolkningstillväxt har på så vis fungerat som understöd till ekostadens uppkomst. Klimatförändringar i samband med behovet av att hitta nya lösningar i form av innovationer och teknologier har fungerat som grund för begreppet ekostad.   Studiens syfte är att genom analys och undersökning av valda kända ekostadsprojekt kunna identifiera och utvärdera hur energi- och miljötekniklösningar i ekostäder tar form. Den intressanta aspekten är att se till huruvida vissa teknologier blir accepterade och därmed implementerade, och vissa inte, för att kunna klarlägga och förstå bakgrunden till båda dessa resultat. Studien ämnar därför identifiera vilka hinder det finns för teknologier att fostras i en ekostad genom intervjuer med inblandade aktörer i två valda kända ekostadsprojekt, Hammarby Sjöstad och Norra Djurgårdsstaden.   De frågor som studien avser att belysa och finna svar på är följande: Vilka steg utgör en innovationsprocess för en ekostad? Vilka inträdeskriterier och/eller hinder finns det för teknologi att etablera sig i svenska ekostadsprojekt?   Resultaten i denna studie har möjliggjorts i form av en intervju- och litteraturstudie. En modell för en innovationsprocess i en ekostad har tagits fram som består av åtta stadier. Vidare har olika inträdeskriterier och hinder identifierats och kategoriserats i de fem kategorierna finansiella, informativa, sociala samt affärsutvecklings- och integrationsmässiga. Slutligen presenteras även en illustration av de olika hindren som visar var i tid och landskap som dessa ofta uppstår. Baserat på ovannämnda resultat avslutas studien med en rad olika slutsatser samt förslag till förbättringar och vidareutveckling relaterat till denna studie. / In a time where the world population is constantly increasing, the debate on climate change has become an increasingly important part of our society. The population in the world’s urban societies is expected to grow at an annual rate of over one per cent until 2030, and according to estimates the world population in total will reach nine billion in 2050. A palpably increased consciousness with regards to the correlation between climate change and the increasing population has spiked an intense debate around the fact that cities need to become more sustainable going forward. This has led communities and cities to become more willing to cooperate in order to promote innovation and new technologies for these purposes. In the future, the goal is to create more sustainable societies. The debate on climate change in correlation to the increasing world population has therefore served as an underlying factor as to why eco cities have emerged. A combination of debating climate change and finding new solutions for sustainable cities in the form of innovation and technology has been a solid basis for the concept of the eco city. The purpose of this report is to identify, through analysis and thorough screening, how energy and environmental technology solutions emerge in eco cities. The interesting aspect of this is to evaluate how and why some technologies are accepted and therefore implemented, while others are not. Therefore, the aim of this study is to identify the barriers of entry for these types of technologies to be able to emerge and evolve in an eco city by executing interviews with involved actors in two chosen well-known eco city projects, namely Hammarby Sjöstad and Norra Djurgårdsstaden.   The questions that this report aims to highlight and answer are the following: What are the steps that make up an innovation process in an eco city? What are the entry criteria and/or barriers for technology establishment in Swedish eco cities? The results of this report have been made possible through method work consisting mainly of interviews and literature studies. A model for an innovation process in an eco city has been formulated consisting of eight steps as a result of the studies. Different entry criteria and barriers have been identified and categorized in the five categories financial, informative, social, and business development related. Lastly, part of the result of this report is also an illustration of the aforementioned model with the different barriers integrated to give a clear view on where in time and landscape these often tend to occur. The study is finalized with a section of conclusions and suggestions in regards to areas for improvement as well as future development related to this study.

The European Parliament has shown its legislative capabilities by adopting a tough approach on the reduction of fluorinated gases (F-gases). The EU Regulation No 517/2014, will phase out F-gases with high global warming potential (GWP) within a well-defined step down time schedule. This will affect refrigerants which are commonly used in commercial cooling applications. While the time schedule implies existence of replace- ment refrigerants, the market continues to develop alternatives for the refrigerants already in deployment. Though the R404A,which is a commonly used refrigerant in station- ary cooling applications, will be prohibited of use 1 January 2020. In this paper, the two alternatives R448A from Honeywell and R449A from DuPont were compared to the R404A baseline, within a theoretical model with empirical compressor and system input data. The key points of comparison were cooling capacity, compressor discharge temperature, coefficient of performance (COP) and total equivalent warming impact (TEWI). The outcome of the model showed a decrease in cooling capacity for both alternatives, as well as an overall increase in compressor discharge temperature. For low evaporator temperatures, a decrease in COP was present and vice versa for high evaporator temperatures, both for medium and high condenser temperature. However, the TEWI for the both refrigerants, showed a decrease in carbon dioxide (CO2) equivalent emissions during the refrigerant system lifespan, running on both R448A and R449A, regardless of which European country the electricity was produced in. / Det Europeiska Parlamentet har visat sin lagstiftande förmåga i och med antagandet av en tuff förordning om reducering av F-gaser. EU Förordningen Nr 517/2014 kommer att fasa ut flourinerade gaser med högt GWP värde och det med en väl definierad nedtrappningsperiod. Detta kommer bland annat att påverka köldmedier som ofta förekommer i kommersiella kylapplikationer. Medan tidsschemat förutsätter redan existerande ersättare fortsätter marknaden att utveckla alternativ för de köldmedier som idag är i bruk, samtidigt som användandet av det vanligt förekommande kylmediet R404A kommer att förbjudas i och med 1 januari 2020. I den här rapporten jämförs de två alternativa kylmedierna R448A från Honeywell och R449A från DuPont i en teoretiskt modell, med empiriska data för kompressor- och systemvariabler, där kylmediet R404A används som referens. Huvudsakligen jämfördes kyleffekt, kompressorns utströmningstemperatur, COP och TEWI. Resultaten från modellen visade en minskad kyleffekt för båda de båda alternativen, såväl som en ökad utströmningstemperatur för kompressorn. Låga evaporatortemperaturer resulterade i en minskning av COP och vice versa för höga evaporatortemperaturer, både för mellan och hög kondensortemperatur. Dock konstaterades för TEWI, en minskning av de sammanlagda CO2 ekvivalenta utsläpp under kylsystemets livslängd, under drift på både R448A och R449A oavsett i vilket Europeiskt land elektriciteten producerats i.

The energy consumption of the first world has reached unexpected heights, and is increasing every day. Because of this, energy efficiency has become a hot subject, both on a small and large scale. Every individual has a possibility to improve their energy efficiency and energy use alike by substantial amounts, and should act on this for the sake of the environment. The report begins with a study of different regulations and standards regarding energy efficiency. After this, a literature study is conducted regarding the latest available technology in all areas of home appliances. Finally, a field study is conducted on an apartment in Stockholm to find out how much energy that actually can be saved, and what the economic results are from this. The result shows that in general, it isn’t economically viable to upgrade to the latest energy efficient technology within home appliances, but that one has to consider the environmental gains as incitement for action. Approximately 10% of the total annual energy consumption could be saved by changing all machinery and functions in the house, except the heating, ventilation and air conditioning part. / Västvärldens energianvändning har nått oanade höjder, och ökar varje dag. Därför har energieffektivitet blivit ett hett ämne, både på liten och stor skala. Varje enskild individ har möjlighet att förbättra sin energieffektivitet och därmed sin energianvändning med märkbara skillnader, och bör agera därefter för miljöns skull. Rapporten börjar med en studie av olika regleringar och bestämmelser om energieffektivitet. Efter det kommer en litteraturstudie om vilken teknik som finns tillgänglig inom alla delar av hemmets energianvändning. Slutligen utförs en fältstudie på en lägenhet i Stockholm för att avgöra hur mycket energi som kan sparas, och vilka ekonomiska följder detta har. Resultatet visar att det i allmänhet inte är ekonomiskt hållbart att byta till den senaste energieffektiva tekniken inom hemmets apparater, utan att man får avse de miljömässiga vinsterna som incitament för dessa uppgraderingar. Ungefär 10% av den totala årliga energianvändningen kunde sparas genom att åtgärda alla apparater och funktioner i huset, utan avseende på uppvärmning och isolering.

In numerous energy systems there are discrepancies between the energy supply and demand. One such system is domestic water heater. The hot water heater is a sensible heat storage where the thermal energy is stored through change in temperature. The sensible heat storage has the disadvantage of high losses and low energy density. An alternative to the sensible heat storage is the latent heat storage. The latent heat storage stores energy through phase change and exhibits high energy density. This method of storing energy is consequently more compact. Furthermore the latent heat storage can be charged during off peak hour and discharged when peaks arise at almost constant temperature level. A material that is commonly used in latent heat storages is phase change material (PCM). These have refined properties for the purpose of storing energy at phase changes. The aim of the study in this report was to present a theoretical solution for a PCM thermal energy storage (TES) combined water heater for domestic water use in single-family households. This was done through a model in COMSOL Multiphysics analysing a PCM TES heat exchanger. The study moreover aimed to compare and evaluate various authentic PCM TES whit respect to numbers of PCMs and their phase change temperature. The focus laid on comparing single PCM TES to multi PCM TES. A PCM TES was to be suggested for the system defined A numerical simulation was performed from a previously built model. A user profile of hot water in single-family households was derived from the Swedish Energy Agency. The profile was divided up into two main areas, off peak and on peak. During off peak the PCM TES was melted and thereby charged and during the peak the PCM was solidified, discharged. Four cases for charging and discharging was studied. Two of each case had the properties of multi PCM TES and two of single PCM TES. Furthermore, two of the cases had PCMs with phase change temperatures in the range of 42-60°C and the other two in the range of 35-55°C. The result of the study shows that a multi PCM TES with a high phase change temperature was preferable for the application studied. The capacity and power rate performance improvement from single to multi PCM TES during the discharging cycle reached up to 1,44% and 8,62% respectively. / I flera energisystem finns skillnader mellan utbud och efterfrågan på energi. Ett sådant system är varmvattenberedaren. Varmvattenberedaren är en sensibel värmelagring där värmeenergi lagras genom temperaturförändring i mediet. Två nackdelar med den sensibla värmelagringen är höga energiförluster och låg energitäthet i mediet. Ett alternativ till den sensibla värmelagringen är den latenta. Den latenta värmelagringen lagrar energi genom en fasändring i mediet och har hög energitäthet. Denna metod för att lagra energi är följaktligen mer kompakt. Dessutom har den latenta värmelagringen goda egenskaper för att laddas upp vid låg användning och laddas ur, dvs. konsumeras, när användningen är högre vid nästan konstant temperaturnivå. Ett material som vanligen används vid latent värmelagring är Phase Change Material (PCM). Dessa har förfinade egenskaper i syfte att lagra energi vid fasändringar. Syftet med studien i denna rapport var att presentera en teoretisk lösning för en PCM Thermal Energy Storage (TES) kombinerad varmvattenberedare för hushållsvattenanvändning i enskilda hushåll. Detta gjordes genom modellering COMSOL Multiphysics där en PCM TES värmeväxlare analyserades. Studien syftade dessutom till att jämföra och utvärdera olika autentiska PCM TES med fokus på antalet PCM och deras fasändringstemperatur. Fokus lades på att jämföra en-PCM TES med två-PCM TES. Syftet var vidare att rekommendera en PCM TES för det definierade systemet utifrån studien. En numerisk simulering utfördes från en tidigare byggd modell. En användarprofil för varmvattenanvändning i enskilda hushåll fastställd från Energimyndigheten användes som grund i arbetet. Profilen delades upp i två huvudområden, låganvändning och höganvändning. Under låganvändning smältes PCM och laddades därmed upp och under höganvändning stelnades PCM och laddades därmed ur. Fyra fall för laddning och urladdning studerades. Två av varje fall hade egenskaperna av två-PCM TES och de andra två av en-PCM TES. Vidare hade två av fallen PCMer med fasändringstemperatur i området av 42 till 60° C och de andra två i området av 35 till 55° C. Resultatet av studien visar att en multi PCM TES med hög fasomvandlingstemperatur var att föredra för den studerade applikationen. Kapacitetens och effektens prestandaförbättring från en- till två PCM TES under urladdningscykeln nådde upp till 1,44% respektive 8,62%.

Under de senaste åren har den svenska staten under press av EU ställt mer och mer strikta krav för energieffektivisering vid nybyggnation av flerbostadshus för att minska bostadssektorns klimatpåverkan. Incitamenten för att bygga mer energieffektiva flerbostadshus skiljer sig dock mellan olika aktörer på den svenska marknaden. Genom att kvalitativt undersöka och jämföra den teoretiska energiprestandan mot den uppmätta energiprestandan för några olika fastigheter upprättade av olika aktörer, ämnar detta arbete undersöka om denna skillnad i incitament även leder till skillnader i uppmätt energiprestanda för fastigheter beroende på upplåtelseform och affärsmodell. Upplåtelseformen, affärsmodellen för uppförandet och Principal/Agent-problemet – dels i byggprocessen, dels efter färdigställd byggnad – är tre tänkbara parametrar som kan tänkas ha betydelse för hur energieffektivt ett flerbostadshus blir när det tas i drift, eftersom olika incitament för att bygga energieffektivt förekommer beroende på kombinationen av dessa parametrar. Undersökningen har genomförts med hjälp av två empiriska delar - dels genom en intervjustudie, dels genom att utföra en fallstudie för tre fastigheter i Stockholms kommun. I resultaten har studien återkopplat till de tre parametrarna som studerats i litteraturstudien. Resultaten belyser vilka ekonomiska incitament som finns för att bygga energieffektivt beroende på vilken affärsmodell som tillämpas, samt att det förekommer en systematisk skillnad mellan den teoretiska och uppmätta energiprestandan för flerbostadshus i Sverige. Resultaten visar dessutom att det förekommer stora skillnader i energiprestanda för flerbostadshus, men skillnaden har inte entydigt kunnat kopplas till upplåtelseformen och/eller affärsmodellen som tillämpats vid uppförandet av fastigheterna. / Over the past few years, the energy efficiency requirements in the process of building multi-family dwellings have become more strict, both on a national level and on European union level, in order to limit the climate impact of the housing sector. Depending on the market actor, the incentives to follow these regulations differ. Through a qualitative analysis of the theoretical energy performance compared to the actual energy performance for a few properties built by different market players, this report aims to investigate if these incentives also have an impact on the measured energy performance for buildings depending on housing tenure and business model applied. The housing tenure, the market player’s business model, and the presence of the Principal/Agent-problem – both in the construction process and after establishment of the building – are three possible parameters which might have an impact on how energy efficient a multi-family dwelling becomes in use, since the incentives to aim for energy efficiency might differ depending on these parameters. The study has been carried out empirically through an interview study and a study of three multi-family dwellings in Stockholm, in which feedback to the three parameters mentioned above has been given. The results mainly consist of presenting the financial incentives that exist for building energy efficient buildings depending on the business model applied, but also the fact that systematical differences between the theoretical energy performance and the measured energy performance exist for multi-family dwellings in Sweden. The results also show that there exist big variations in the energy performance for multi-family dwellings, but the variations cannot be unequivocally linked with the housing tenure and/or the business model applied during the construction process.