I såväl Brasilien som runt om i världen finns stora mängder organiskt avfall som skulle kunna utnyttjas på ett bättre sätt. Många potentiella substrat för biogasproduktion deponeras, eldas upp eller komposteras utan att den energi som skulle kunna utvinnas vid denna process tas tillvara. Detta examensarbete inriktade sig på att i laboratorium undersöka potentialen för biogasproduktion från några av dessa avfallsprodukter. Från biodieselproduktion, vilket är en snabbt växande industri i Brasilien, fås exempelvis 1 kg av restprodukten råglycerol per 9 kg producerad biodiesel. Detta är en restprodukt som man i dagsläget letar efter fler tillämpningar för och biogasproduktion har visat sig vara en möjlighet. Biogas har som förnybart bränsle dessutom ökat i attraktivitet under de senaste åren som ett alternativ till fossila bränslen. Syftet med undersökningen var att se om en liten mängd tillsatt råglycerol, eller glycerin som det också kallas, till en redan pågående rötningsprocess kunde öka den totala mängden producerad biogas från huvudsubstratet i fråga. Under arbetets gång utfördes två separata laboratorietester på olika typer av substrat. Det ena var slakteriavfall från ett kycklingslakteri och det andra var ett rötslam från en avfallshanteringsanläggning där industriellt avfall behandlas i bassänger med anaerobisk rötning. Dessa två substrat representerade två mycket olika mikrobiologiska processer där den ena var en ganska ostabil, nystartad process medan den andra var mycket stabil och etablerad. Resultaten från testerna visar att den ostabila processen inte alls klarade påfrestningen som det tillsatta glycerinet innebar, samtidigt som den stabila klarade sig mycket bra. Därför är en av slutsatserna som dras av arbetet att stor försiktighet måste tas när glycerin ska fasas in i en pågående rötningsprocess. Testerna visar dock att en satsvis tillsats av glycerin till rötslammet från avfallshanteringsanläggningen Ecocitrus skulle kunna öka biogasproduktionen från denna anläggning markant, vilket är ett intressant resultat då de står nära en investering i en riktig biogasanläggning. En tillsats av 6,0 eller 9,0 vol.% glycerin till en sådan anläggning har potential att fördubbla biogasproduktionen, samtidigt som metanhalten hålls på en godtagbar nivå. / In both Brazil and around the world, there are large amounts of organic waste that could be exploited in a better way. Many potential substrates for biogas production is deposited in land fillings, burned or composted, without taking advantage of the energy that could be extracted in this process. This thesis focuses on the potential for biogas production from some of these waste products. From biodiesel production for example, which is a rapidly growing industry in Brazil, 1 kg of the waste product crude glycerol is obtained per every 9 kg of produced biodiesel. This is a waste product that is beginning to be in a need for more applications, and biogas production has proven to be a possible application. Biogas as a renewable fuel has furthermore increased in attractiveness in the latest years, as an alternative to fossil fuels. The purpose of this study was to see if a small amount of added crude glycerol, also known as glycerine, to an ongoing digestion process could increase the total amount of biogas produced from the main substrate in question. During the test period, two separate laboratory tests were carried out on various types of substrates. One was the waste from a chicken slaughterhouse and the other was sludge from a waste treatment plant where industrial waste is being treated in pools with anaerobic digestion. These two substrates represented two very different microbiological processes of which one was a quite unstable, recently started process, while the second one was very stable and established. The results of the tests show that the unstable process could not manage the stress that the glycerine meant for the microorganisms, while the stable managed to handle it very well. One of the conclusions drawn from the work is that great care must be taken when glycerine is added to an ongoing anaerobic digestion process. The tests show that a batch addition of glycerin to the substrate from the waste treatment plant Ecocitrus could increase the biogas production from this plant considerably. This is an interesting result since this company is close to an investment in a real biogas plant. An addition of 6.0 or 9.0 vol.% glycerine to such a plant has the potential to double the biogas production, while methane concentration is still kept on an acceptable level.

Considering that the price and demand for energy gradually has risen over the past decade and a wider discussion about the human impact on the environment has become increasingly more important and given a clearer role in modern society. This has contributed to increased incentives to reduce the use of fossil fuels and increase the use of renewable energy.The agriculture currently accounts for 20 % of Sweden's total greenhouse gas emissions. A way for an agricultural company like Wapnö AB to reduce their emissions could be to utilize existing renewable energy sources within their own premises.The report's aim is to create an energy audit of Wapnö’s existing energy system and how it changes with a future biogas plant in operation. The energy audit is used to illustrate how the company’s climate footprint could change. The report also investigates the economics of different heating options for the biogas process and the completion of the current refrigeration compressors with a heat-driven chiller, all to increase the usage of the waste heat from the cogeneration, and minimize the need of purchased energy.The results show that Wapnö can reduce their carbon emissions with 5600 tons of carbon dioxide per year with a future biogas plant in operation. The results also show that the waste heat, combined with a heat pump, is the most cost efficient way to heat the biogas process. Furthermore, the report also shows that the investment in an absorption chiller will be refunded within approximately 6 years, and that in a comparison of the reduced climate impact of either cogeneration or production of vehicle gas, at Wapnö, cogeneration provides a slightly larger reduction of greenhouse gas emissions. / Under det senaste decenniet har priset och efterfrågan på energi i världen successivt stigit. Diskussionen kring människans klimatpåverkan har blivit allt större och fått en tydligare roll i dagens samhälle. Detta har bidragit till ökade incitament att minska användningen av fossila bränslen och öka användningen av förnybara energikällor.Jordbruket står idag för 20 % av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser. En möjlighet för ett lantbruksföretag som Wapnö AB att minska sina utsläpp kan vara att utnyttja existerande förnyelsebara energikällor inom den egna verksamheten.Rapporten syftar till att kartlägga mjölkgården Wapnös befintliga energisystem och hur det förändras med en framtida biogasanläggning i bruk. Energikartläggningen ska användas som underlag för att belysa hur Wapnös klimatpåverkan kan komma att förändras. Rapporten avser även att utreda de ekonomiska förutsättningarna för olika uppvärmningsalternativ till biogasprocessen samt kompletteringen av dagens eldrivna kylmaskiner med en värmedriven kylmaskin. Allt för att kunna öka användningen av värmen från kraftvärmeproduktionen och minska gårdens behov av köpt energi.Resultaten visar på att Wapnö kan minska sin klimatpåverkan med 5600 ton koldioxid per år med en framtida biogasanläggning. Arbetsgruppens beräkningar visar också att spillvärme, kompletterad med en värmepump, är det mest kostnadseffektiva sättet att värma biogasprocessen. Vidare i rapporten framkommer även att investeringen i en absorptionskylmaskin blir återbetald efter drygt sex års tid samt att vid en jämförelse mellan kraftvärme- och fordonsgasproduktion på Wapnö ger kraftvärmeproduktion något större reducering av växthusgasutsläpp.

Det finns stora utmaningar i dagens samhälle för att uppnå målet att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser senast 2045. Därför undersöks snökylesystem i en öppen bassäng i denna rapport då detta är en metod som bidrar både till hållbar utveckling och även billigare elanvändning. Systemet tillåter även föroreningar från snön att hanteras på ett miljövänligt sätt. Syftet med arbetet är att Akademiska Hus i Luleå under en längre period har varit intresserad av att undersöka om snökyla skulle kunna täcka kylbehovet för Luleå tekniska universitet (LTU) under årets varma säsong, samt undersöka möjligheten att koppla in andra potentiella företag i närheten till samma system för att fler byggnader ska kunna utvinna snökyla. Arbetet är inspirerat från den fungerande snökyleanläggningen i Sundsvall, där denna metod har lett till en minskning på 90 % av både elanvändning och växthusgasutsläpp och som även lett till ekonomiska fördelar för Sundsvalls sjukhus. Fördelen med snökyla är att både snö och is har sin frys- och smältpunkt vid 0 °C vilket resulterar i att snö har en utmärkt egenskap vid lagring och utvinning av kyla. Under åren 1991-2020 skiljde årsmedeltemperaturen mellan Luleå och Sundsvall med 1,4 °C och klimatet i Luleå förväntas i framtiden att bli blötare och varmare. Marken som snökyleanläggningen är tänkt att placeras på är en befintlig snödeponi cirka 1,5 km bort från LTU och troligtvis består den av jordarten morän och lera-silt där den förstnämnda möjligen kan bestå av grövre material. Det är fördelaktigt att bygga på mark med grövre material för att undvika tjällyftning. Utformning av optimala bassängdimensioner är okänt däremot är det känt att en kompakt lagring är fördelaktigt för att minska naturliga snösmältningar då snösmältningen är proportionerlig mot bottenarean. De naturliga snösmältningarna kan delas upp i faktorerna luft, regn och mark. Den naturliga snösmältningen domineras av värmeöverföringen från luften och därmed spelar värmeisoleringen ovanpå snön en stor roll. I arbetet har beräkningar av naturliga snösmältningar orsakade av värmeledning från marken, värmeöverföring från luft och regn genomförts. Även generella uppskattningar och jämförelser av investeringskostnader samt olika potentiella kylbehov hos kunder har sammanställts. I den ekonomiska kalkylen testades olika potentiella genomsnittliga flöden för driftsäsongen och även olika delfall för investeringskostnader för att se påverkan på den ekonomiska lönsamheten. Driftkostnader för snökylesystemets cirkulationspump jämfördes med kylmaskiner med antagandet att intäkten för mängden snö som tas emot är ekvivalent med snökylesystemets resterande underhålls- och driftkostnader som kan uppstå för snöhantering etcetera. Ytterligare ett antagande vid driften är att elanvändningen och flödet följde ett linjärt samband. Resultatet visade att driftkostnaden för snökylesystemets cirkulationspump hade en avsevärt mindre driftkostnad än kylmaskiner. Den ekonomiska kalkylen visade på att investering av snökyleanläggningen var lönsam för driftsäsongens höga medelflöden för alla delfall som testades och att återbetalningstiden kan minskas med bättre utredning och fördelning på investeringskostnaden. Resultatet visade även att störst påverkan av naturlig snösmältning kommer från värmeöverföringen från luften, cirka 81 %. Resterande faktorer till naturlig snösmältning bestod av cirka 4 % respektive 14 % av värmeöverföring och värmeledning från regn och mark. Resultatet påvisade att en större volym ger minskade snöförluster. Slutsatsen från denna rapport är att det är fullt möjligt att implementera stora snökyleanläggningar och att Luleå har ett gynnsamt klimat för denna typ av anläggning. I förlängningen kan utvinning av snökyla bidra till både ekonomisk och ekologisk lönsamhet.

This thesis will investigate possible energy storages in Luleå Energi’s power grid within a five-year period. The transition to a more sustainable and efficient energy system, in response to climate change, creates new challenges for the power grid. Energy storage has, according to many sources, the potential to contribute to meet the challenges that arise from a larger share of intermittent renewables, a growing number of electrical vehicles and increased demands for reliability and stability. Several reports conclude that currently energy storages are most profitable in customer applications, especially in combination with micro-production, e.g. solar cells. Therefore, this report will investigate if battery storages could be installed in three multi-residential properties with solar cells, with the purpose to increase self-use of electricity generated from the solar cells and peak-shaving. Batteries have been chosen as storage technology, since they currently seem to be the technology with the most potential. Possible savings for the customer as well as potential benefits for the grid will be considered. Based on data for the properties’ consumption and solar power production, an analysis has been made to see how much excess electricity the solar cells generate and to identify peak demands. Regarding the solar cells, data has only been available for a few months. For other days, the production has been estimated base on measurements of global radiation over Luleå municipality. A simulation in MATLAB has then been carried out to dimension the battery. When customers connect micro-production to the grid, the voltage may rise above permissible limits, especially in weaker rural grids. As a result, reinforcements of the grid may be necessary, which means expenses for the grid owner. Installation of a battery, that can store energy and keep the voltage within permissible limits, could be an alternative. The report considers such a case and makes a comparison between reinforcements of the grid and installation of a battery.   The results of the report show that energy storages have several potential benefits, both for customers, grid owners and system operators. Forecasts point to a strong growth, as well as lowered battery prices, which could lead to investments that are more profitable. The study of installing a battery in properties with solar cells shows that an increased self-use and peak shaving is possible. However, the economic results show negative net values. This means that currently the investment is not profitable. Approximately, battery prices must be cut in half to reach profitability. The calculation concludes that power tariffs enables most savings for the customers and gives them incentives for peak-shaving. The report also shows that the amount of micro-production in a rural grid can be limited by the strength of the grid. If five customers in the investigated part of the grid each would install 8.6 kW solar power, the voltage rise at the point of common coupling would go above permissible values, and the grid would have to be reinforced. The economical comparison between investing in new cables and installing a battery storage shows that currently, a battery storage is more expensive than a new cable. The overall conclusion from the report is that energy storage has the potential to contribute to the transition of the energy system. However, regulations and battery prices currently limit the possibilities for profitable investments. It is recommended to do an oversight of regulations and new business models to enable more investments in energy storage. Studying alternative tariffs is also important, to create incentives for a more efficient use of the power grid.

<p>Att vi behöver göra något åt rådande miljösituationen är det få som tvekar på. Elbilar kommer mer och mer som ett alternativ till de konventionella fordonen och det satsas mycket på förnybara energikällor.</p><p>Med en introduktion av elbilar i samhället kommer behovet av elenergi att öka. Inledningsvis kommer elbehovet endast påvekas marginellt och genom att ladda under nattetid när elkonsumtionen är låg kommer nuvarande produktion att räcka ända fram till att hälften av vår fordonsflotta är elektrifierad. När sedan antalet bilar ökar ytterligare krävs en förändring för att klara av det ökade behovet av elenergi. Med den potential våra förnybara energikällor har så visar denna rapport att det kommer klaras av gott och väl. Att köra våra elbilar på förnybar energi har också fördelen att utsläppen i princip blir lika med noll, vilket skapar mervärden. Elbilen blir inte renare än elen som den körs på är.</p><p>Redan idag är en mycket stor del av vår elproduktion från förnybara energikällor. Vattenkraft står för ca 46 % av elproduktionen sett ur ett perspektiv på 11 år. Sedan finns ett planeringsmål att år 2020 ska det produceras 30 TWh från vindkraft i Sverige (idag 2,5 TWh) vilket skulle räcka som energi till både alla våra bilar samt att exportera "grön el" ut i Europa.</p>

Att vi behöver göra något åt rådande miljösituationen är det få som tvekar på. Elbilar kommer mer och mer som ett alternativ till de konventionella fordonen och det satsas mycket på förnybara energikällor. Med en introduktion av elbilar i samhället kommer behovet av elenergi att öka. Inledningsvis kommer elbehovet endast påvekas marginellt och genom att ladda under nattetid när elkonsumtionen är låg kommer nuvarande produktion att räcka ända fram till att hälften av vår fordonsflotta är elektrifierad. När sedan antalet bilar ökar ytterligare krävs en förändring för att klara av det ökade behovet av elenergi. Med den potential våra förnybara energikällor har så visar denna rapport att det kommer klaras av gott och väl. Att köra våra elbilar på förnybar energi har också fördelen att utsläppen i princip blir lika med noll, vilket skapar mervärden. Elbilen blir inte renare än elen som den körs på är. Redan idag är en mycket stor del av vår elproduktion från förnybara energikällor. Vattenkraft står för ca 46 % av elproduktionen sett ur ett perspektiv på 11 år. Sedan finns ett planeringsmål att år 2020 ska det produceras 30 TWh från vindkraft i Sverige (idag 2,5 TWh) vilket skulle räcka som energi till både alla våra bilar samt att exportera "grön el" ut i Europa.

Uppsala kommun har beslutat att bebygga området Östra Sala backe, beläget mellan Gränby i norr och Boländerna och Fyrislund i söder. Markanvisning har givits byggherrar för första etappen och byggandet beräknas starta 2013. Området är tänkt att ha en hållbarhetsprofil. Detta arbete undersöker delar av den framtida energianvändningen med utgångspunkt från första etappens planerade byggnader. Huvudfrågorna för arbetet har varit följande: Går det ur lågtempererad fjärrvärme att utvinna tillräckligt med energi för att täcka värmebehovet med ett luftburet system? Vilka alternativ finns avseende utvinning av förnybar energi integrerat i byggnader och hur utnyttjas dessa mest effektivt? Examensarbetet är utfört i samråd med Arne Roos och Magnus Åberg vid Institutionen för teknikvetenskaper, Fasta tillståndets fysik, Uppsala universitet. Examensarbetet innehåller en bakgrundsbeskrivning, beräkning av temperatur hos tilluft vid luftburen uppvärmning och elproduktion hos småskaliga vindkraftverk, och simuleringar av dels luftburen uppvärmning med olika fjärrvärmetemperaturer och dels byggnader med solfångare och solceller. Beräkningarna visade att flödet, som blir högre för större byggnader, hade stor inverkan på vilken temperatur tilluften behövdes värmas till. Simuleringarna med olika fjärrvärmetemperaturer indikerade att lågtempererade fjärrvärme ställer väldigt höga krav på ett luftburet uppvärmningssystem. Vidare gav simuleringarna med solfångare resultatet att värmebehovet minskar relativt sett kraftigast för små anläggningar för att sedan succesivt avtar i förhållande till ökad storlek. Solcellsimuleringarna gav utfallet att elproduktion blir liten i förhållande till förbrukningen för framförallt stora byggnader. Beräkningarna med småskaliga vindkraftverk gav en ännu mindre elproduktion. Slutsatserna från examensarbetet är att för att använda sig av luftburen värme bör fjärrvärmen vara av normal temperatur. Solenergi bidrar i högre utsträckning än vindkraft till att sänka energiförbrukningen för byggnader. Det är av stor vikt att storleken på solfångar- eller solcellsanläggningen noga väljs för att effektivast utnyttja värme- eller elproduktionen.

När Energimyndigheten 2008 frågade ungdomar om förnybar energi kunde 40 % av de tillfrågade inte namnge en enda förnybar energikälla. Användandet av förnybar energi är en del av den strategi som Förenta Nationerna [FN] har lagt fram för att nå en hållbar utveckling i framtiden. FN framhäver även vikten och behovet av att undervisa om hållbar utveckling och förnybar energi. Vi ville studera vilka förnybara energikällor som förekom i läroböcker för grundskolans senare år och gymnasiet. Detta för att få en uppfattning om hur lärare kan använda läroböckerna i framtida undervisning om förnybar energi. Vi har gjort en kvantitativ innehållsanalys av energikapitlet i olika läroböcker där vi har studerat hur området förnybar energi presenterades, bland annat utifrån perspektivet scientific literacy. Våra resultat visar signifikanta skillnader mellan läroböckerna för gymnasiet och grundskolans senare år. Bland annat presenteras många fler energikällor i läroböckerna på gymnasiet, och de presenteras även på ett sådant sätt att de ingriper flera områden av perspektivet scientific literacy. Några av de vanligast förekommande energikällorna var vattenkraft och vindkraft.

With the climate change issues growing in importance on the social agenda, the field of urban masterplanning is of no exception when it comes to minimizing the carbon footprint in a variety of projects. The aim of this thesis has been to prepare the Carbon Critical Masterplanning tool, a software plugin for carbon dioxide emissions assessment developed by Atkins, to be used in Swedish conditions. The main targets were to improve the areas of the tool associated with energy conversion and renewable energy sources, and to test the tool in a real case. A planned construction of a new campus in Albano, Stockholm was chosen for the pilot study. A 3D model was built in the tool and the carbon footprint was calculated for a variety of combinations for energy supply to the future area. The results show that use of locally installed renewable energy sources can reduce the total climate impact when life cycle perspective is applied. Largest reduction of emissions on an annual basis can be achieved by heat production from solar collectors and neighbourhood-scale biofuel plants. Masterplanning tool can be considered as a useful assistant during a masterplanning process, from creation of early sketches to detailed development plans. Depending on the project specifications, a certain degree of adjustment will however be needed in order to receive meaningful results. Development of the two large areas of the tool – emissions related to traffic and waste management, which are not covered by this thesis, are to be completed in order to obtain an overall view of the climate impact of masterplanning.

På uppdrag av Skövde Värmeverk undersöker detta examensarbete hur det svenska framtida kraftsystemet kan vara utformat genom en jämförande litteraturstudie. Det utförs också en ekonomisk utvärdering av att undvika balansavgifter med hjälp av produktionsplanering av elproduktionen för energibolagets två kraftvärmeverk. Den jämförande litteraturstudien omfattade relevanta scenariostudier, utredningar och prognoser från myndigheter och organisationer. Även litteratur om det danska och tyska kraftsystemet undersöktes för att göra en jämförelse mellan ländernas elförsörjning. Två scenarier togs fram för kostnadsbesparing med en ökad prisvolatilitet i förhållande till referensåret 2017. Ett scenario med hjälp av lägre genomsnittspriser och ett med högre genomsnittspriser. Priserna är prognostiserade årsgenomsnittspriser som har gjorts om till spotpriser på timbasis i enlighet med den variation som fanns året 2017, dock med en ökad volatilitet på 1 procentenhet per år från referensårets priser. Kostnadsbesparingen baseras på en obalans om 3MW vid alla tillfällen som spotpris och nedregleringspris har en differens. Orsaken till den schablonmässiga beräkningen är avsaknaden av den inrapporterade produktionsplanen till systemansvarig aktör och därmed den verkliga obalansen som uppstod året 2017. I detta fall är det endast nedreglering av elproduktion som utvärderats och en möjlig bränslebesparing togs därför fram. I detta fall kan alternativ dyrare värmeproduktion regleras ned om 3MW elproduktion ersätter annan värmeproduktion. Resultatet tyder på ett svenskt kraftsystem utan kärnkraft efter åren 2040 - 2050 och en fortsatt investering i det interna nätet samt i utlandsförbindelser. Ökningen av intermittent kraft, exempelvis vindkraft, väntas fortsätta och det svenska kraftsystemet har på grund av vattenkraften goda förutsättningar att hantera volatil produktion och de prisvariationer som framträder mer i system utan samma flexibilitet. Kring frågan om likheter mellan Sveriges, Danmarks och Tysklands kraftsystem är det förutsättningarna att ta sig an utmaningarna som skiljer länderna emellan. Kostnadsbesparingen för produktionsplanering av kraftvärmeverken visar ett positivt resultat som ökar vid en möjlig bränslebesparing. / On behalf of Skövde Värmeverk this paper investigates the future Swedish electricity system and its similarities to the Danish and German systems. The report also analyzes the potential economic profitability of using production planning to avoid the fee for causing imbalances on the electricity system. The analysis of the future Swedish electricity system is a comparative study of relevant literature in the subject area. The potential economic saving was analyzed by using price forecasts for annual average prices which then were modified with an increasing volatility by 1 percent unit, each following year, relative to the volatility of the reference year 2017. The result shows that the Swedish electricity system will have a lack of nuclear power by year 2040–2050, a continued expansion of wind power and good conditions to handle expected volatility in electricity prices compared to systems without the same flexibility. The result indicates that there is an economic profitability for production planning.