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.

Renewable energy sources have dominated energy use throughout human history and biomass is one of the world's oldest energy sources. The use of biomass as a fuel has increased in recent decades and has led to great technological development as a result of the growing demands for sustainable solutions. The main source of energy in households in sub-Saharan Africa is traditional biomass, such as firewood and charcoal. Charcoal production in Zambia is estimated to require 6,089,000 tonnes per year, which with its inefficient energy production and unsustainable forestry means that the country has one of the highest deforestation rates in the world in percentage terms. Since 2012, Emerging Cooking Solutions Ldt (ECS) has been supplying modern pellet stoves and producing fuel pellets in Zambia to phase out the use of charcoal in cooking. Pellet stoves minimize emissions of volatile particles and carbon monoxide emissions and reduces health risks. ECS is actively working to improve its cooking stoves and the purpose of the studies is to increase knowledge about how pellets' properties affect combustion. The study designed and built a test facility to be able to analyze the combustion of pellets in cooking stoves at the Faculty of Health, Science and Technology at Karlstad University. The plant includes measurement of carbon monoxide, nitrogen oxides, temperature and velocity in outgoing flue gases. The fuel consumption of the stove and the temperature of the water are measured during the entire combustion process. The test unit and its design meet the majority of the requirements of ISO 19867-1 and can be used for tests on the combustion of different types of pellets in different types of cooking stoves. The study analyzed the effect of the pellets' properties on emissions of carbon monoxide and nitrogen oxides during combustion. The analysis was conducted on purchased straw pellets, pellets from Zambia and pellets from bark, heartwood, sapwood and from Laxåpellets that were pelletized at Karlstad University. The combustion tests also included analyzes of efficiency, power, usable energy and fuel consumption for the pellet stove. Incineration of produced pellets, purchased straw pellets and pellets from Zambia in the test facility reported that higher moisture content, ash content and extractives lead to higher carbon monoxide emissions and poorer combustion with lower fuel consumption and efficiency. According to the study, ECS should focus the production of pellets on biomass with a low ash content and extractives to ensure efficient combustion with low carbon monoxide and nitrogen oxide emissions. Using bark pellets in the cooking stove in of lack of other fuel should be avoided. This entails greater health risks such as pellets with increased moisture content. It should thus be avoided to store pellets openly in a humid environment, which can occur during the rainy season in Zambia.

In this thesis the aerodynamic loads for maximum power output at acceptable fatigue loads on a 1.5MW onshore wind turbine are examined. The objective mainly is to investigate pitch angles where optimal value of maximum power output at an acceptable level of fatigue loading can be achieved while studying the source of fatigue loading and the constraints of increasing the coefficient of performance of wind turbine power output. A total of thirteen hub height mean wind speed profiles, at the same turbulence level, ranging from cut-in wind speed of 3m/s to cut-out wind speed of 27m/s at 2m/s incremental are simulated. The reference wind speed is set at the hub height. For reference wind set below the hub height, the logarithm wind profile is used to determine the hub height mean wind speed, and then the power law follows to determine the mean speed at other height. The speeds are determined on a meshed grid point to examine the change of wind speed and direction in time and space or turbulence which is mainly due to the shape and hostile of the terrains. Wind profile simulation is performed by TurbSim simulation code, and the resulting profile is used as input to analyze the loads at the blade root. The loads are analyzed for the wind speed above the rated wind speed, 11m/s to 27m/s, where the blades are pitched to obtain an even power output. After performing several runs to investigate the relationship of wind speed to power output and fatigue loading, the wind speed, where the load should be analyzed, is narrowed to 21m/s which is close to the cut-out wind speed. The loads at the blade root are examined using the free simulation code, FAST, for different pitch angles ranging from 7.5 degrees to 17 degrees for each hub height mean wind speeds mentioned above. For examination of the loads at the selected locations the blade root is segmented to twelve equal points located 15 degrees away to each other. The points are located in angle between 0 and 180 degrees according to Load Rose approach. The loads at the blade root are FAST output and they are used as input for post-processor MLife to analyze the fatigue load. The fatigue loads are examined in terms of damage equivalent loads of the bending moment out of plane. It is observed that pitching a blade angle has a significant effect on the power output and fatigue load, the power output increases and with undesirable fatigue load while pitching the blade angle to capture as maximum power output as possible. On the other hand, attempting to decrease the fatigue load affects the power output as well, that indicates minimizing the fatigue load cannot be achieved without affecting the power output. Output power and fatigue load relation for different pitch angle ranging from 7.5 to 17 degrees of the selected wind speed 21m/s shows that while pitching the blade the power output increases with undesirable fatigue load. In general, it can be said that expected results are achieved at pitch angle ranging from 15 to 17 degrees. However, the fatigues loads may be not are in acceptable level, hence, it will not be appropriate to conclude that these pitch angles are the optimal angles where the maximum power output and minimum fatigue load can be achieved. Furthermore, looking at only the fatigue loads the minimum fatigue load is achieved at pitch angle of 7.5 at a sacrifice of 0.6MW of the maximum output power, 1.92MW, which is significant compared to the maximum output power that can be achieved. / Denna studie handlar om en analys av aerodynamiska laster hos en 1.5 MW landbaserad vindturbin. Målet handlar om specificering av stigningsvinkeln där kraftutbytet maximeras medan utmattningslaster hållas inom rimliga nivåer. Tretton hastighetsprofiler studerats (3 m/s till 27 m/s) för att kunna se samband mellan kraftutbytet och utmattningslaster. Vindhastighetsprofilerna simulerades med TurbSim, och de resulterande profilerna används som input för att analysera lasterna vid bladroten. Simuleringsverktyget FAST utnyttjas för olika stigningsvinklar (7,5 till 17 grader). Resultaten visar avvägningen mellan kraftutbyte och utmattningslast som funktion av stigningsvinkeln. Högre stigningsvinklar resulterar i ökat kraftutbytet, och oönskade utmattningslaster inträffar vid 16-17 grader. Skillnaden i kraftutbytet mellan lägsta och högsta stigningsvinklar kan vara så hög som 30%.

Predicting the performance of wind turbines is a key part of the turbine design process and operation, as predictive models play a large role in determining potential power output and efficiency at different operating conditions to help maximize production. On small-scale wind turbines performance models become more complex, as the rotor aerodynamic performance depends not only on the tip speed ratio, but also on the flow Reynolds number. An accurate predictive model that includes this behavior on small-scale wind turbines can be used to find the optimal operating conditions for power output, and is also a critical component of the design of a control system. This project aims to develop such a model for the small-scale wind turbine operated by the Cal Poly Wind Power Research Center, and to use the developed model to redesign the current control system. The full turbine system model developed in this project for the Cal Poly Wind Turbine includes detailed models of the aerodynamic, mechanical, and electrical subsystems on the turbine based on first- principles physics. Model parameters were determined through a combination of experimental testing and theoretical analysis. The full turbine model was compared against experimental data, showing that estimations from the predictive model matched closely with the true performance of the turbine. Through the model, the turbine was estimated to have a maximum efficiency of 83.63% and to produce a maximum total ���� of 35.93% at a tip speed ratio around 5. Using the performance information from the model, a new non-linear controller was designed for constant speed, constant tip speed ratio, and maximum power output. The new maximum power controller is predicted to increase the overall power production of the turbine by 17.1% over the course of a year.