Abstract  Eskilstuna Strängnäs Energi och Miljö is an energy company that provides electricity to its customers in the Eskilstuna and Strängnäs region. The company is currently facing stability problems in its electrical grid caused by a change in load patterns and increased implementation of renewable energy sources. Research has shown that batteries can provide flexibility which allows stabilisation on these evolving grids. The purpose of this thesis is to evaluate how a grid connected battery and its inverter can provide stability in a distribution grid where the production of electricity suddenly changes. To get the results that were requested, a simscape-MATLAB model was used, which follows the IEEE requirements for inverter-based resources. The results from the simulation were presented in multiple graphs and revealed the capability of a battery to restore a balance between production and consumption of electricity very quickly. The results also showed that a grid forming inverter provides a faster response from the battery, allowing it to stabilize the grid faster than a grid following inverter. The results showed that the grid forming inverter is more suitable for the future electrical grid that is getting weaker than the grid following inverter

This study examines the complex interplay and relationships between national climate–, energy– and nature conservation policy within the framework of offshore wind power development in Sweden. Focusing on the potential conflicts and synergies between these policy areas, the research applies theories of Policy Integration (PI) and Environmental Policy Integration (EPI) to clarify the integration between the policy areas and whether environmental concerns are prioritized. The energy sector is developing rapidly in response to the challenges of climate change, with offshore wind power emerging as a central component in sustainable energy transitions. However, the expansion of offshore wind power poses a potential threat to marine biodiversity. The study uses a qualitative content analysis of selected national policy documents in the areas of climate, energy and nature conservation to identify important goals and concepts. The results reveal synergies between climate and energy goals, demonstrating a common motivation to reduce greenhouse gas emissions and transition to renewable energy sources. Nevertheless, conflicts arise in the energy policy area, highlighting tensions between economic benefits and the responsible use of marine resources. Marine biodiversity conservation policy exhibits strong environmental policy integration, which emphasizes the paramount importance of environmental considerations in decision-making. This research offers practical insights for policymakers navigating the intricate landscape of offshore wind deployment while emphasizing the need for a balanced approach that takes into account economic, climate and biodiversity objectives.

Cuba has a long history of different dependencies and is a country facing many energy challenges, and therefore seeks to diversify its energy sources and reduce its reliance on fossil fuels. The purpose of this degree project is therefore to conceptualize a microgrid based on renewable energy sources for local energy sustainability at the lowest cost possible. For this purpose, the sugar mill Carlos Baliño and its surrounding community, in Villa Clara, Cuba is used for a case study. The currently existing electricity generation at Carlos Baliño is tied to the steam needed to run the sugar production process, which is generated with a back-pressure steam engine. This thesis evaluates the possibility to extend the system including a condensing extraction steam turbine connected to a new generator, solar PV, and wind power by developing and comparing three scenarios for the future. The BASE scenario is the business as-usual case including no changes, the PLAN scenario is based on the plans of installing a 1 MW solar PV power plants, and the APT scenario includes all possible technologies to be part of the system. For all scenarios, the different microgrid configuration were evaluated based on the following key performance indicators; CAPEX, NPV, IRR and DPP of the microgrid, share of electricity supplied from the grid and lastly the emission reduction rate compared to the current system in Carlos Baliño. In addition to the technical, economic, and social perspective, the results are evaluated in relation to the national context and goals. Evolution of microgrids is significant to develop more sustainable power systems. The key advantages of this microgrid solution include reduced greenhouse gas emissions, increased energy independence, and improved resilience in the electricity supply. By utilizing bagasse and renewable energy sources like solar PV and wind, Cuba can reduce its dependence on imported fossil fuels, leading to lower carbon emissions and contributing to global climate change mitigation efforts. Moreover, the integration of bagasse-based cogeneration plants enhances the country's energy resilience by diversifying the energy mix and reducing vulnerability to external energy shocks. The distributed nature of microgrids enables local communities to generate their own clean energy, fostering self-sufficiency and socioeconomic empowerment. The results show negative NPV for the BASE and PLAN scenarios. When including a Condensing Extraction Steam Turbine generator, the electricity supplied from the grid decreases from 30 to 11% for the BASE scenario and even more for the PLAN. Additionally, for the PLAN scenario, the 1 MW solar PV investment in isolation generates a positive NPV of 2.67 million USD indicating a good investment even though the whole system shows infeasibility and should increase the solar PV installation size to become profitable. Lastly, for the APT scenario, the NPV is 59.8 million USD, with an IRR of 11% and payback time of 7 years showing a good investment. However, with a high CAPEX of 41.3 million USD. The emission reduction rate is as high as 92%. Furthermore, a sensitivity analysis is performed to address the uncertainty in different cost parameters affecting the results of the study. And the result shows that the system NPV is most sensitive to the change in cost in bagasse fuel price. In conclusion, the integrated microgrid solution with solar PV and bagasse represents a sustainable and resilient energy option for Carlos Baliño and Cuba in general. By capitalizing on its solar potential and utilizing bagasse as a local biomass resource, Cuba can achieve a greener and more reliable energy system while promoting rural development and reducing carbon footprint. This solution can serve as a blueprint for other regions in Cuba and the Caribbean with similar energy challenges seeking to transition to renewable energy and achieve energy security. / Kuba har en lång historia av olika beroenden och är ett land som står inför många energiutmaningar, och försöker därför diversifiera sina energikällor och minska sitt beroende av fossila bränslen. Syftet med detta examensarbete är därför att konceptualisera ett mikronät baserat på förnybara energikällor för lokal energihållbarhet till längsta möjliga kostnad. För detta ändamål genomförs en fallstudie av sockerfabriken Carlos Baliño och dess närliggande samhälle, i Villa Clara, Kuba. Den nuvarande elproduktionen vid Carlos Baliño är kopplad till den ånga som behövs för att driva sockerproduktionsprocessen, som genereras med en back-pressure turbin. Vårt mål är att utvärdera möjligheten att utöka systemet och inkludera en CEST-generator, solcellsenergi och vindkraft. Dem olika konfigurationerna på mikronätet utvärderas utifrån följande nyckeltal; CAPEX, NPV, IRR och DPP för mikronätet, andel el som levereras från nätet och slutligen utsläppsminskningstakten jämfört med det nuvarande systemet i Carlos Baliño. Utöver det tekniska, ekonomiska och sociala lokala perspektivet utvärderas resultaten i relation till nationella sammanhang och mål. Utvecklingen av mikronätet är viktig för att utveckla mer hållbara kraftsystem. De viktigaste fördelarna med denna mikronätslösning inkluderar minskade växthusgasutsläpp, ökat energioberoende och förbättrad motståndskraft i elförsörjningen. Genom att använda bagass och förnybara energikällor som solenergi och vindkraft kan Kuba minska sitt beroende av importerade fossila bränslen, vilket leder till lägre koldioxidutsläpp och bidrar till globala klimatförändringar. Dessutom förbättrar integrationen av bagass-baserade kraftvärmeverk landets energitålighet genom att diversifiera energimixen och minska sårbarheten för externa energichocker. Mikronätets möjlighet till distribuerad energiproduktion gör det möjligt för lokalsamhällen att generera sin egen rena energi, vilket främjar självförsörjning och socioekonomisk egenmakt.  Resultaten visar en negativ NPV för BASE och PLAN scenarierna. När en Condensing Extraction Steam Turbine generator inkluderas minskar eltillförseln från nätet från 30 till 11% i BASE scenariot och ännu mer för PLAN. Dessutom, för PLAN scenariot, ger 1 MW solcellsinvesteringen en positiv NPV på 2,67 miljoner USD när den beräknas för sig själv, vilket indikerar en bra investering. Däremot är hela systemet inte ekonomiskt möjlig, och bör öka solcellsanläggningens storlek för att bli lönsam. Slutligen, för APT scenariot, är NPV 59,8 miljoner USD, med en IRR på 11% och en återbetalningstid på 7 år, vilket visar på en bra investering. Dessutom med en utsläppsminskningsgraden är så hög som 92%. Dock med en hög CAPEX på 41,3 miljoner USD. Vidare görs en känslighetsanalys för att ta itu med osäkerheten i olika kostnadsparametrar som påverkar studiens resultat. Och resultatet visar att systemets NPV är mest känsligt för förändringen i priset på bagassbränslet. Sammanfattningsvis representerar den integrerade mikronätlösningen med solceller och bagass ett hållbart och motståndskraftigt energialternativ för Carlos Baliño och Kuba i allmänhet. Genom att utnyttja sin solpotential och använda bagass som en lokal biomassaresurs kan Kuba uppnå ett grönare och mer tillförlitligt energisystem samtidigt som det främjar landsbygdsutveckling och minskar koldioxidavtrycket. Denna lösning kan fungera som en plan för andra regioner på Kuba och Karibien med liknande energiutmaningar som försöker gå över till förnybar energi och uppnå energisäkerhet.

This thesis evaluates the energy system effects off co-localizing solar photovoltaics (PV)  production with a filling station for compressed vehicle gas. A MATLAB model was constructed based on gas and electricity consumption data from three actual filling stations for vehicle gas in Sweden. The model was used to simulate how the introduction of a PV  and PVB (photovoltaic battery) system would affect the amount of electricity bought from  and sold to the grid as well as the economic implications connected to this. The results show that a self-consumption of 42 % can be reach already without available energy  storage for an installed power of PV panels matching the power of the gas compressor. A battery storage with capacity corresponding to one hour of electricity generation doubles the self-consumption. The increased self-sufficiency has the potential to decrease the strain on the electricity grid, depending on spatial and temporal factors. The simplistic economic model in this project shows that the return of investment is just over 15 years for a PV system, and less than 21 years for a small battery storage with capacity to store less than one hour of electricity production, however, this should be examined in greater detail if the system is to be implemented.  Since transport has an important societal function, the access to fuel is key from an energy  security point of view. Filling stations require access to electricity to operate, meaning fuel can’t be obtained in case of an interruption. Therefore, the possibility of self-sufficiency during the summer months (May through September) through the added PVB system was evaluated, resulting in enough electric energy to supply 31 % of the current fuel volume supplied yearly at normal conditions. This corresponds to 145 tons of vehicle gas, which could power a private car around 3 220 000 kilometers. The connection between the electricity and transport sectors could be furthered integrated by installing the proposed system which turns the filling station into a prosumer, ideally with some opportunity of self-sufficiency if needed. The modelled filling station handles gaseous fuel, however the conceptual design applies also to liquid fuels. To cover an even larger portion of the fleet, charging of electric vehicles at the filling station could also be examined.

With the goal of achieving 100% fossil-free electricity production by 2040 in Sweden, the electricity system is expected to undergo significant changes due to increased electrification, digitalization, and automation. Battery storage will become crucial for supporting and stabilizing the power grid, as well as balancing demand and production, which reduces the risk of overload. It also contributes to increased grid flexibility and a smoother, more efficient use of the power network. The purpose of this work is to develop a deeper understanding of battery storage technology and its potential impact on the Swedish power grid to meet current and future energy needs. The method examines the energy usage patterns of Södra Hallands Kraft to appropriately size a battery storage system and determine its operational scenario. It is essential to consider both the battery’s power (W), which describes the total amount of power that can be delivered, and storage capacity (Wh), which describes the total amount of energy that can be stored. By implementing battery storage systems, the share of renewable energy usage can increase, and dependence on external energy sources can decrease. This work examines different threshold levels: 60 MW, which requires a 33 MW/ 735 MWh battery; 65 MW, which requires a 28 MW/ 414 MWh battery; and 70 MW, which requires a 23 MW/ 153 MWh battery. These thresholds successfully reduce all power peaks between 2019 and 2023. This also leads to significant economic savings in the form of reduced grid fees. / Med målet att uppnå 100% fossilfri elproduktion till år 2040 i Sverige, förväntas elsystemet genomgå betydande förändringar på grund av ökad elektrifiering, digitalisering och automatisering. Batterilager blir viktiga för att stödja och stabilisera elnätet, samt balansera efterfrågan och produktion som minskar risken för överbelastning. Det bidrar även till en ökad flexibilitet på elnätet och en jämnare och mer effektiv användning av elnätet. Syftet med arbetet är att utveckla en djupare förståelse för batterilagringsteknik och dess potentiella påverkan på det svenska elnätet för att möta dagens och framtidens energibehov. Metoden undersöker energianvändningsmönstren för Södra Hallands Kraft, för att kunna dimensionera ett batterilager med lämplig storlek och driftscenario. Det är därför viktigt att beakta både batteriets effekt (W), som beskriver den totala mängd effekt som kan levereras, och lagringskapaciteten (Wh), som beskriver den totala mängd energi som kan lagras. Genom att implementera batterilagringssystem kan andelen förnybar energianvändning öka och beroendet av externa energikällor minska. Arbetet undersöker olika tröskelnivåer på 60 MW som kräver ett batteri på 33 MW/ 735 MWh, 65 MW som kräver ett batteri på 28 MW/ 414 MWh, samt 70 MW som kräver ett batteri på 23 MW/ 153 MWh. De lyckas minska alla effekttoppar mellan 2019 – 2023. Detta bidrar även till betydande ekonomiska besparingar i form av minskade elnätsavgifter.

Elektrifiering i transportsektorn och Rysslands anfallskrig mot Ukraina är de främsta bidragande orsak till de nuvarande höga energipriserna. Ryssland använder energi som ett politiskt vapen genom att minska gasflöde vilket har resulterat i höga gaspriser i Europa. Dessutom går elektrifieringen av transportsektorn i hög varv i många europiska länder vilket också bidrar till att energikrisen på den europeiska energimarknaden höjs ännu mer.  Merparten av den energi som används idag kommer från fossila bränslen som bidrar till koldioxidutsläpp som påverkar miljön negativt. Något måste förändras för att minska utsläppen av växthusgaser och beroendet av fossila energikällor. En hållbar och miljövänlig lösning är att investera i solenergi som producerar förnybar energikälla. Med rätt teknik kan man enkelt installera villor och bostäder med solceller och solfångare och för att kunna producera el och värme. Syftet med detta examensarbete är att undersöka om ett solcellssystem i en villa kan tillgodose bostadens energibehov under olika årstider, och även att ta redo på om investeringen för solceller är lönsam.  Arbetsmetoden bygger på beräkningar, simulering och litteraturstudier för att nå ett tillförlitligt resultat. Resultatet redovisar villans totala elförbrukning i 2023 samt solcellernas energiproduktion. Genom att analysera resultatet visade det sig att solcellsanläggnings elproduktion täcker 53 % av hushållens totala elförbrukning. Detta betyder att huset köper el för sex av årets 12 månader enligt tabell 10. Resultaten redovisar även beräkningen av återbetalningstiden för olika fall av solceller, solceller utan batteri och solcell med batteri.  Av resultatet dras slutsatsen att solcellanläggningen är en bra investering 2024. Förutom att anläggningen producerar förnybara energikällor så betalar den sig även efter cirka 8-15år och ger också en besparing på cirka 649 654,75 kronor under en livslängd på 25år. Slutligen om elpriset stiger och priset på solceller fortsätter att sjunka kan återbetalningstiden bli ännu kortare.

No description available.

I jakt på nya energikällor undersöks idag potentialen hos hydrovoltaiska generatorer. Detta är en typ av generator som utvinner elektricitet genom direkt interaktion mellan vatten och ett material. En variant av denna anordning är den avdunstningsdrivna hydrovoltaiska generatorn. Denna består av ett poröst material som är delvis nedsänkt i vatten, som då dras upp i materialet genom kapillärkrafter och avdunstar från dess yta. Detta skapar ett flöde av vatten genom materialet, vilket genererar en elektrisk spänning tack vare ett elektrokinetiskt fenomen som kallas för strömningspotential. Denna studie undersöker huruvida hydro- och aerogeler gjorda av nanofibriller från vassleprotein utgör lämpliga porösa material för den ovan beskrivna generatorn. Då det är en biprodukt från mejeriindustrin är vassleprotein billigt och förnybart. Gelerna har dessutom egenskaper som väntas främja en hög strömningspotential, såsom hydrofilicitet, små porer, och en ytladdning. I studien testades två sorters hydrogeler, varav den ena korslänkades med hjälp av citronsyra för att göra den mer vattentålig. Aerogeler tillverkades med tre olika koncentrationer av vassleprotein. Dessa geler frystes också på tre olika sätt inför att de frystorkades för att bilda aerogeler. De frystes vid -80 °C i en frys, vid -196 °C i flytande kväve, samt genomgick riktad frysning i flytande kväve. Detta för att variera deras porstruktur. När de olika gelerna testades som hydrovoltaiska generatorer gav de olika spänningar, men ingen mätbar ström. När spänningen från de olika generatorerna mättes över tid följde den oftast samma mönster av en inledande skarp ökning följd av en långsammare minskning som slutligen planade ut mot något jämviktsvärde. Den genomsnittliga maxspänningen från de olika gelerna varierade mellan 73 och 149 mV, huvudsakligen beroende på vilken frysmetod som använts. Längre tester visade att aerogelerna kunde upprätthålla en spänning på runt 60 mV i minst 19 timmar. Hydrogelernas spänningsprofiler hade inte någon pik i början såsom aerogelerna hade, men såg ut att också skapa en jämviktsspänning på runt 60 mV, vilket innebar att de var kompetitiva med aerogelerna. Således visade studien att material av nanofibriller från vassleprotein kunde producera en låg men signifikant hydrovoltaisk potential, och att porernas morfologi var en avgörande faktor för potentialens styrka. / In search of new power sources, scientists are investigating hydrovoltaic devices. This is a type of device that generates electricity from the direct interaction between water and a material. One such device is the evaporation-driven hydrovoltaic device. It consists of a porous material that is partially submerged into water, which rises though the material through capillary forces and evaporates from its surface. This creates a flow of water through the material which gives rise to an electric voltage, through an electrokinetic phenomenon called the streaming potential. This study investigates whetherhydro- and aerogels made from whey protein nanofibrils are a suitable porous material for these devices. As a by-product from the dairy industry, whey protein is cheap and renewable. The gels also have properties which are beneficial for generating a high streaming potential, such as hydrophilicity, small pores, and charged surface groups. In the study, two types of hydrogels were tested, one of which was treated with citric acid as a crosslinker in order to increase their stability in water. Aerogels were fabricated with three different initial concentrations of WPI. The gels were also frozen in three different ways before being freeze-dried to create aerogels. They were frozen at -80 °C in a freezer, at -196 °C by submersion in liquid nitrogen, and through directional freezing using liquid nitrogen, in order to vary their pore structure. When tested as hydrovoltaic devices, the gels did produce voltages, but no measurable currents. When measured over time, the voltages of most aerogels followed the same pattern with a fast initial increase followed by a slow decrease which levelled out towards some equilibrium voltage. The average maximum voltages for the aerogels varied between 73 and 149 mV, depending mostly on the freezing method. Varying the WPI concentration showed no significant effect on the voltage. Long term tests showed that the gels could sustain a voltage of around 60 mV for at least 19 hours. Hydrogels did not have an initial voltage peak but appeared to also produce an equilibrium voltage of around 60 mV, showing them to be competitive with the aerogels. It was thus shown that whey protein nanofibril materials could produce a low but significant hydrovoltaic potential, and that pore morphology was a significant factor in determining the voltage produced.

It is important for NEOM management in the contemporary world to put in place NEOM projects using the available resources. The region in which the NEOM project is spacious and vast with conditions suited to generate energy from solar and wind. The NEOM projectis expected to be set up in the very resourceful state of Saudi Arabia. The purpose of the study is to assist in setting up a sustainable city through the exploitation of solar and wind energy. The aim of the study was to assist in the generation of more than 10 GW renewable energy to replace approximately 80,000 barrels of fossil energy. The problem of coming up with renewable and sustainable energy from the unexploited sources is addressed. The renewable city is expected to be a technological hub based on Green Energy with 100% renewable energy, which is correspond to 72:4GW. Freiburg and Masdar as renewable cities are used as case studies in the research. NEOM power generation capacity is capable to cover Saudi Arabia power generation capacity (approximately 71GW), which is more than enough for a city. The study reveals that the total power generation from wind farms, tidal farms, solar stations, and solar power tower stations are 9:1373GW, 4:76GW, 57:398GW and 1:11GW respectively. Saudi Arabia has plans to set up 16 nuclear plants (17 GW each) for energy purposes (total of 272 GW), which will be part of Saudi Arabia national grid and will be more than enough to cover NEOM electricity demand in case NEOM does not reach demand capacity. In case NEOM energy does not meet the demand, electricity generation from 16 Nuclearpower plants generating 17GW each, and 6 Natural underground batteries with a capacity of 120MW each are recommended. The study results can be applied in NEOM Institute of Science and Technology for further research on renewable energy. The findings can also be used for research extension of HVDC transmission lines between NEOM and Saudi Arabia main grid, Egypt, and Jordan. / Det är viktigt för NEOM projektets ledning att planera och införa projektet med hjälp av förnybara energiresurser på plats. Regionen är rymligt och stort och är en lämplig plats för att kunna generera tillräcklig med energi från sol och vind för energiförsörjning av området. Syftet med studien är att studera en pågående planering och byggnation av en hållbar stad med upp till 10 GW förnybar energi som motsvarar cirka 80 000 fat fossil bränsle. Problem och utmaningar för att försörja en hel stad med förnybara energiresurser kommer att diskuteras. Den förnybara staden förväntas vara ett föredöme för 100% förnybar energi, vilket i kapacitetssammanhang motsvarar 72:4GW, vilket är mer tillräckligt än behovet för NEOM staden. Freiburg och Masdar städer används som fallstudier i examensarbetet. NEOMs kraftproduktionskapacitet kan täcka behovet av hela landet som uppgår till 71GW. Studien visar att den totala kraftproduktionskapaciteten från olika förnybara energiresurser såsom vindkraftparker, tidvattenanläggningar, solcellkraftverk och soltornskraftverk med en kapacitet av 9:1373GW,4:76GW, 57:398GW och 1:11GW respektive kan uppgå till 72:4GW. Saudiarabien har planer på att skaffa 16 kärnkraftverk (17GW vardera) med en total kapacitet på 272GW som kommer att ingå i Saudiarabiens nationella satsningar för framtidens elproduktion och det kan täcka elbehovet om NEOM inte når efterfrågekapaciteten. Utöver ovan har studien föreslagit 6 underjordiska batterier med en kapacitet på 120MW per batteri. Studieresultaten kan användas för kompetensuppbyggnad och vidare forskning om förnybara energiresurser för NEOM Institute of Science and Technology. Resultaten kan också användas för teknikutveckling och forskning inom HVDC- överföringsledningar mellan NEOM, Saudiarabiens huvudnät, Egypten och Jordanien.

<p>Sverige ska år 2020 ha en energiförsörjning bestående av 50 % förnybara energikällor. Den viktigaste källan till förnybar energi är solen. Solel är dock en dyr investering idag och gällande regelverk försvårar möjligheterna till att tillgodoräkna sig egenproducerad el.</p><p>Byggföretaget JM bygger redan hus med låg energianvändning. Ett sätt att bidra till ett förnybart energianvändande är att installera system som producerar egen el till husen. Detta arbete har genomförts för att undersöka om solel kan komma att bli en konkurrenskraftig produkt att erbjuda JM:s husköpare. I arbetet har ett specifikt område och en av företagets typhusmodeller studerats.</p><p>Dagens solcellsteknik har studerats och ett system för huset har komponerats. Det finns ett flertal typer av solceller men i detta arbete har polykristallina solceller valts utifrån det offertförslag som legat till grund för arbetet. För att kunna dimensionera anläggningen har placering, orientering och solvinklar undersökts. Genom att välja en anläggning har investeringskalkyler och simuleringar kunnat utföras för ett par olika scenarier. Samtliga scenarier bygger på nätanslutna system men skiljer sig mellan dagens regelverk och ett framtida scenario med nettodebitering, dvs. kvittning av egenproducerad el och köpt el.</p><p>Från JM:s sida har det funnits önskemål om att studera hur ett bostadsområde skulle kunna dela på en solcellsanläggning genom ett samfällt system. Den samfällda anläggningen har dimensionerats utifrån fullgott solläge. I aktuellt område innebar det att 16 av 35 hus är lämpligt placerade mot solen, detta kan dock skilja mellan olika områden.</p><p>Resultatet visar att en investering i solel är svår att försvara idag. Med ett statligt stöd på 60 % är återbetalningstiden likväl 20 år. Med ett förändrat regelverk och ett långsiktigt stöd skulle det kunna bli ekonomiskt lönsamt. Genom att solcellstekniken blir billigare och elpriset stiger förbättras läget för solelen. Investeringskostnaden blir lägre per person och öppnar därmed upp för fler investerare.</p>