Olofsfors is a steel product manufacturer in Nordmaling, Sweden, producing steel edges for snowplows, tracks for forest machines, and wear edges for buckets on heavy equipment. Most of their products are heated to 900◦ C and then cooled down in water, so-called quenching, during the hardening process. A group of ovens and quench machines together form an oven system and this is used for the hardening. Since it takes a long time for the ovens to reach operating temperature, they are always kept on, which is why it is important to utilize them as effectively as possible. This project investigates the potential utilization increase of one of the three oven systems in the wear edge production unit. This oven system is part of a production line that consists of a saw and a mill, and can process products up to two meters in length, and is hereon called the two-meter line. The two-meter line has a natural inflow through the saw, but raw material produced in other parts of the factory can also be fetched from another inlet. The use of the other inlet is limited by the operator of the two-meter line who has to fetch the material with a forklift. This could be automated so that the operator would not have to handle this inlet. The purpose is to investigate the potential increases in utilization of the oven system for different degrees of automation in order to make the most of the machines and the operator at the two-meter line. In the end, a recommendation is given with a set of ideal properties of the investment that could improve productivity the most. The main method applied in order to explore the potential use of the oven system is a re-entrant flow shop scheduling model. As preceding steps, the production line is first mapped in order to find potential routes for different product families, then the order quantities in the production data are translated into jobs to be scheduled with the help of packing problems and batching rules. The scheduling model of the production line is then solved heuristically with a genetic algorithm based on the sequence of jobs entering the production line followed by a method for creating a deterministic schedule based on this initial sequence of jobs. Lastly, a sensitivity analysis is applied to the processing time for the steps performed by the operator to evaluate the results' robustness. The conclusion is that there is a substantial potential to increase the utilization of the oven system of the two-meter line. The largest potential is when the operator is not actively working at the production line; a maximum of 15.6 h on average. There does also exist a potential to increase utilization while the operator is working at the production line; a maximum of 3.9 h on average. The automation degree needed is high in both cases but due to different reasons. When the operator is not working, the automatic solution needs to work without supervision for longer periods of time, while, in the other case, it needs to be smart enough to adjust to not disturb the operator’s work. For the future, the recommendation is to focus the next step on finding investment options that could exploit the time when the operator is not working. By further specifying the potential investment alternatives, the cost factor can be added to the analysis as well. / Olofsfors AB är en stålproduktstillverkare i Nordmaling, Sverige, som producerar vägstål till bland annat snöplogar, band till skogsmaskiner och slitstål till entreprenadmaskiner. De flesta av deras produkter hettas upp till 900 C och släcks sedan i vatten under härdningsprocessen. En grupp av ugnar och härdmaskiner kallas tillsammans för ett ungsystem och det används till härdningen. Eftersom det tar lång tid att värma upp ugnarna står de alltid på-slagna och det är därför viktigt att använda dem så effektivt som möjligt.  I detta projekt har potentialen att öka användandet av ett av tre ugnsystem i slitstålsproduktionen undersökts.  Ugnsystemet i fråga är en del av en produktionslinje som också består av en såg och en fräs och kan härda artiklar med längder upp till två meter och kallas därför här tvåmeterslinjen. Den naturliga ingången för råmaterial i produktionslinjen är genom sågen, men det finns även en alternativ ingång för råmaterial som förbehandlats i tidigare produktionssteg i fabriken. Användandet av den andra ingången till produktionlinjen begränsas av att operatören i produktionslinjen måste hämta materialet med truck. Detta in-flöde skulle gå att automatisera så att operatören inte skulle behöva hämta dessa artiklar.  Syftet är att undersöka det potentiella ökade nyttjandet av ugnsystemet för olika grader av automation för att bäst använda maskiner och operatör i tvåmeterslinjen. I slutet ges en rekommendation gällande vilka egenskaper investeringen bör ha för att öka produktiviteten mest.  Huvudmetoden för att undersöka möjligt ökat nyttjande av ugnarna är en schemaläggningsmodel. Som underliggande steg kartläggs först produktionslinjen och de olika rutter som olika produktfamiljer tar genom produktionslinjen. Produktkvantiteterna för varje order i produktionsdatan omvandlas sedan till jobb som kan schemaläggas genom packningsproblem och regler för laststorlekar i de olika maskinerna. Schemaläggningsmodellen löses sedan heuristiskt med hjälp av en genetisk algoritm som bestämmer den initiala sekvensen av jobben i första steget, tillsammans med en deterministisk metod för att skapa ett helt schema baserat på den initiala sekvensen av jobben. Slutligen genomförs en känslighetsanalys på processtiderna för steg som motsvarar operatören för att undersöka hur robust resultatet är.    Slutsatsen är att det finns en stor potential att öka nyttjandet av ugnsystemet i tvåmeterslinjen. Den största potentialen är när operatören inte arbetar aktivt vid produktionslinjen, med ett maximum på ca 15,6 h per dag. Det finns också en möjlighet att utöka nyttjandet av ugnarna under tiden som operatören arbetar aktivt med ordrar och outnyttjad tid då är 3,9 h i genomsnitt. Graden av automation är hög oberoende av vilken tid som ska utnyttjas men på grund av olika anledning. Om tiden då operatören inte aktivt jobbar utnyttjas, måste den automatiserade lösningen fungera autonomt under längre tid. Om den istället förväntas fungera parallellt med operatören måste den anpassas smart så att den inte stör operatörens arbete och flöde. Rekommendationen är att fokusera på att hitta konkreta investeringsalternativ som utnyttjar tiden då operatören inte aktivt arbetar för att få bättre kostnadsunderlag att ha med i den vidare analysen.

Klimatförändringarna och den globala uppvärmningen är ett faktum som kan leda till kraftigare nederbördstillfällen samt öka risken för bland annat översvämningar. Översvämningsrelaterade katastrofer har under de senaste 20 åren ökat och översvämningsrelaterade händelser står för 44 procent av världens naturkatastrofer. Samtidigt ökar tillväxten av många städer och samhällen vilket sätter större krav på beslutsfattare och kommuner att välja lämpliga platser för exploatering. Syftet med studien är att undersöka hur en GIS-baserad multikriterieanalys kan användas för att identifiera översvämningsrisker samt hur karteringen över översvämningsrisker vidare kan användas för att identifiera lämpliga platser för bostadsexploatering. Studien utfördes genom att intervjua översvämningsexperter och samhällsplanerare, samt genom att använda geografiska informationssystems (GIS)-baserade metoder såsom Multikriterieanalys (MKA), Analytisk hieratisk process (AHP) och känslighetsanalys. Intervjuerna gav värdefulla synpunkter på kriterier, rangordning och viktning. Resultaten av översvmningsriskkarteringen visar de områden som har mycket hög till mycket låg risk att exponeras för en översvämning. För att identifiera lämpliga platser för bostadsutveckling användes översvämningsriskkarteringen som ett kriterium tillsammans med andra viktiga komponenter såsom fysiska och sociala faktorer. Resultaten visar att den lämpligaste platsen är lokaliserad i den sydvästra delen av Näringen och har en storlek på 25 737 kvadratmeter (kvm). Den känslighetsanalys som utfördes i studien, genom att ändra rangordningen på kategorierna (översvämningsrisk, fysiska- och sociala faktorer), visade det att den största förändringen skedde när de sociala faktorerna fick en hög rangordning och vikt. Diskussionen och slutsatsen visar hur bland annat valet av kriterier och intervjupersoner kan påverka resultatet och att det finns många osäkerheter med att använda MKA. Resultatet av en MKA bör därför utvärderas om det ska vara möjligt att avgöra om bostäder kan exploateras på Näringen. / Climate change and global warming are some causes that can lead to heavier precipitation and increased risk of floods. Flood-related disasters have increased over the past 20 years and 44 percent of the world's natural disasters are due to flood-related events. At the same time, the growth is increasing in many of the world's cities and communities, which places greater demands on decision-makers and municipalities to choose suitable places for exploitation. The purpose of the study is to investigate how a GIS-based multi-criteria analysis can be used to identify flood risks and how the mapping of flood risks can be used further to identify suitable sites for housing development. The study was conducted by interviewing flood experts and urban planners and implementing Geographic Information Systems (GIS)-based method such as Multi-criteria Analysis (MCA), Analytical Hierarchy Process (AHP) and Sensitivity Analysis to produce the results. The respondents provided valuable views on the criteria, ranking and weighting of criteria. The results of the flood hazard map show the areas that are at high and low risk of being flooded. In finding suitable sites for housing development, the flood hazard map was used as an input together with other important components such physical and social factors. The results show that the most suitable place is in the southwestern part of Näringen, which has a size of 25 737 m2. In the sensitivity analysis that was performed where ranking of the categories was changed (flood risk, physical and social factors), it showed that the biggest change took place when the social factors received high ranking and weight. The discussion and conclusion show how the choice of criteria, weighting and interviews can affect the results and the many uncertainties with using MCA. The results of an MCA should therefore be evaluated if it is to be possible to decide whether housing can be exploited on Näringen.

Järnvägen transporterar människor samt gods billigt och miljövänligt. I Sverige identifierar Trafikverket flera alternativa sträckningar när de planerar en ny järnväg. Landskapets karaktär, miljöförhållanden, geologi, tätortsstruktur, befolkningsutveckling, resande och transporter är exempel på kriterier som kan påverka beslutet om var dessa sträckningar ska placeras. Geografiska Informationssystem (GIS) kan standardisera processen för att identifiera flera möjliga korridorer. Syftet med detta examensarbete är att ge rekommendationer på hur GIS, särskilt cost path och känslighetsanalys, kan användas vid planering av nya järnvägskorridorer. Ett testfall i Blekinge län valdes för att illustrera potentialen i dessa metoder. Examensarbetet utvärderar även den nuvarande användningen av GIS inom företagsvärlden genom semistrukturerade intervjuer med medarbetare på Vectura Consulting AB. Cost path och känslighetsanalysen identifierar fem olika korridorer där olika teman (miljö, jordarter, markanvändning, lutning och lika vikt) används och viktas enligt deras betydelse. De resulterande sträckningarna, speciellt sträckningen som baserades på markanvändningstemat, överensstämmer till viss del en planerad korridor från en tidigare förstudie. Intervjuerna indikerade att GIS ses som ett användbart verktyg men att det idag används huvudsakligen för presentation och visualisering av data. Resultaten visar att det finns en önskan om att använda GIS för att utföra analyser. Det kan även användas som ett samgranskningsverktyg för att lätt visualisera alla parters intressen. En nackdel däremot, är att det tar tid att lära sig och förstå samt att det krävs kunskap för att behärska det fullt ut. Trots skillnaderna i hur den planerade korridoren och de GIS-genererade korridorerna skapades, visade resultatet likheter mellan dem. De övergripande resultaten indikerar att GIS, speciellt cost path-analyser är ett användbart verktyg för att välja nya järnvägs korridorer. / Railway systems transport people and goods in an economic and environmentally-friendly way. In Sweden the Transport Administration identifies several possible routes when planning a new railway. Landscape features, environmental conditions, geology, population structure, population trends, travel and transport are examples of criteria that can affect decisions about the location of the routes. Geographical Information Systems (GIS) can standardize the process of identifying several possible corridors. The main aims of this thesis are to recommend on how GIS and particularly cost path and sensitivity analysis can be used to plan new railway tracks. A test case in Blekinge County (southeastern Sweden) was selected to illustrate the potential of these methods. The thesis also assesses the current use of GIS in the industry through semi-structured interviews of employees of Vectura consulting AB. The cost path and sensitivity analyses identified five different corridors. Different selection themes (environment, soil, land-use, slope and equal weight) were used and weighted, according to their importance. The selected routes especially the land-use theme correspond in a part to a corridor identified by a previous study. The interviews indicated that GIS is seen to be a useful tool but that its use at present is primarily for presenting and visualizing data. The results suggest however that there is also a desire to use GIS to perform analyses. It can also be used as an assessment tool to easily visualize the interests of all parties. High training requirements were identified as the principal disadvantages of GIS based analyses. Despite differences in how the planned and the GIS-generated corridors were created, the results of the two methods were similar. Overall, the results indicate that GIS, particularly cost path-analysis can be a useful tool for selecting new railway corridors.

Tyre wear is a significant problem on today's road vehicles, particularly for heavy trucks. As the tyre wears, microplastics is released in the air causing long term health issues and environmental pollution. With the introduction of automated vehicles there is a big potential to improve tyre wear of heavy trucks. In this direction, this thesis investigates the fundamentals of motion planning for minimising the lateral tyre wear in cornering for automated articulated vehicles. The trade-off between journey time and tyre wear is analysed. For the simulations, firstly an articulated vehicle model is used from the literature and validated with IPG/TruckMaker. Secondly, a sensitivity analysis is conducted on the articulated vehicle on a couple of parameters. The front cornering stiffness, hitch point, trailer mass and trailer centre of gravity position where the parameters influence on tyre wear is analysed. The results showed that moving the hitch point forward decreases the total tyre wear, increasing mass of the trailer increases tyre wear while the front cornering stiffness and centre of gravity position of the trailer did low to no difference to the total tyre wear. Then, an optimal control problem was configured to investigate the motion planning of an articulated vehicle. Then, the motion planning system is configured to find an optimal feasible trajectory with respect to dynamic and path constraints for the articulated vehicle to minimise lateral wear at a predefined path for fixed journey times. Four case different configurations of the problem are investigated to study the influence of driving style, lateral manoeuvrability allowance, vehicle acceleration capabilities and of the number of steering axles on the tractor. The results showed that motion planning can be used for minimising lateral tyre wear. The case study with largest impact on tyre wear was driving style, where the tyre wear showed significant difference between slow driving and aggressive driving. The second case study showed that wider lateral allowance led to less tyre wear and increasing the acceleration capabilities also decreases lateral tyre wear. The additional steering axle on the truck decreased tyre wear at higher velocities but for lower velocities the difference was negligible. / Däckslitage är ett signifikant problem både ur ett miljöperspektiv och ur ett ekonomiskt perspektiv. Väldigt lite fokus läggs på utsläpp från däck när olika utsläppskällor diskuteras. När transportsamhället rör sig mot automation finns det stora möjligheter att utnyttja automatiserade fordon för att minska däckslitage. Det här examensarbetet undersöker möjligheterna att minimera däckslitage genom ruttplanering för automatiserade lastbilar med en artikulationspunkt. Ett optimeringsproblem formuleras och definieras med två målfunktioner för att undersöka hur det laterala däckslitaget i kurvor kan minimeras utan att förlänga restiden. Ruttplaneringens uppgift är att finna den mest optimala rutten med hänsyn till den fördefinierade vägen, fordonets dynamiska begränsningar och vägens begränsningar. Fyra delstudier genomförs, där körstil, vägbredd, maximal tillåten acceleration och påverkan av en ytterligare styrande axel undersökes. För att genomföra simuleringarna implementeras en bilmodell från litteraturen. Bilmodellen jämförs sedan med ett program för att validera dess noggrannhet och robusthet. Sedan görs en känslighetsanalys med hänsyn till däckslitage på några fordonsparametrar, nämligen artikuleringspunkten, framaxelns kurvstyvhet, placering av släpets tyngdpunkt och släpets vikt. Resultatet påvisade att ruttplanering är en bra metod för att minimera däckslitage, resultatet visade att körstil var en viktig faktor till däckslitage, där aggressiv körstil resulterade i mer slitage. Sedan visades det att vägbredd också hade en stor påverkan, där bredare vägar gav upphov till mindre slitage, och smalare vägar gav upphov till mer slitage. Vid högre tillåtna acclerationsnivåer blev däckslitaget lägre men högre vid lägre accelerationsgränser. När två styrbara axlar styrbara används så påvisades mindre däckslitage mot samma restid som när en axel är styrbar. Sist så visade känslighetsanalysen en stor skillnad på totalt däckslitage i relation till placering av artikuleringspunkten. Högre släpvikt gav också mer slitage medan placering av släpets tyngdpunkt och framaxelns kurvstyvhet gav upphov till låg ändring i totalt däckslitage.

The potential of hydrogen as a clean energy carrier is hotly debated, but it promises to significantly contribute to a sustainable energy future. Hydrogen can replace fossil fuels in carbon-intensive industries, heavy transport and aviation, and support a renewable energysystem by acting as energy storage to balance intermittent supply. With increasing investment, high demand projections and the promise of hydrogen to reduce carbon emissions, it is becoming increasingly important to include hydrogen in energy models. While some studies include hydrogen in their energy models, they don’t comprehensively analyse the effects of uncertainty, which is significant in the hydrogen sector. This thesis addresses this gap by developing a Nordic energy model that includes hydrogen supply and storage using OSeMOSYS, based on the European OSeMBE model. In addition to a scenario analysis, a global sensitivity analysis is performed to identify the most influential uncertainties and key interactions between the hydrogen and electricity sectors. The study identifies hydrogen demand and carbon pricing as key uncertain drivers of change, affecting system costs and emissions levels. Uncertainty about the efficiency of carbon capture and the potential for biomass technology with carbon capture and storage also significantly impact emissions. While the share of renewables is projected to be robust, the technologies used for hydrogen production are susceptible to uncertainties. Steam reforming dominates in the absence of a strong carbon price. Electricity and hydrogen from biomass can provide negative emissions and have the potential to play an important role in decarbonisation. However, biomass availability is limited and policy support like carbon pricing is needed to make these technologies competitive in the market. A key link between the electricity and the hydrogen system is electrolysers. However, while cheaper electricity makes electrolysers more attractive, the cost and performance of hydrogen production technologies, such as steam reforming or biomass gasification, are more relevant in determining which hydrogen technologies will dominate. Hydrogen storage and fuel cells aren’t used in the study, except in small amounts for some of the runs in the sensitivity analysis. However, this may change with a specified time-dependent hydrogen demand or a finer time representation in the model. The thesis shows that uncertainties around hydrogen have a much larger impact on emissions than uncertainties around the electricity system. Hydrogen technologies are in close competition, with steam reforming difficult to displace. While in the Nordic countries, the advance of renewables in electricity generation seems unstoppable, the hydrogen sector needs public policy support to become an ally in decarbonisation rather than a burden. / Vätgasens potential som en ren energibärare är omdiskuterad, men den kan bidra avsevärt till en hållbar energiframtid. Vätgas kan ersätta fossila bränslen i koldioxidintensiva industrier, tunga transporter och luftfart, och stödja ett förnybart energisystem genom att fungera som energilagring för att balansera intermittenta leveranser. Med ökande investeringar, prognoser om hög efterfrågan och löftet om att vätgas kan minska koldioxidutsläppen blir det allt viktigare att inkludera vätgas i energimodeller. Vissa studier inkluderar vätgas i sina energimodeller, men de analyserar inte effekterna av osäkerhet på ett heltäckande sätt, vilket är betydande inom vätgassektorn. Den här avhandlingen adresserar detta gap genom att utveckla en nordisk energimodell som inkluderar vätgasförsörjning och lagring med hjälp av OSeMOSYS, baserat på den europeiska OSeMBE-modellen. Förutom en scenarioanalys utförs en global känslighetsanalys för att identifiera de mest inflytelserika osäkerheterna och viktiga interaktioner mellan vätgas- och elsektorerna. Studien identifierar efterfrågan på vätgas och prissättningen på koldioxid som viktiga osäkra drivkrafter för förändring, vilket påverkar systemkostnader och utsläppsnivåer. Osäkerheten kring koldioxidavskiljningens effektivitet och potentialen för biomassateknik med koldioxidavskiljning och lagring påverkar också utsläppen avsevärt. Även om andelen förnybara energikällor förväntas vara robust, är de tekniker som används för vätgasproduktion känsliga för osäkerheter. Ångreformering dominerar i avsaknad av ett starkt koldioxidpris. Elektricitet och vätgas från biomassa kan ge negativa utsläpp och har potential att spela enviktig roll i utfasningen av fossila bränslen. Tillgången på biomassa är dock begränsad och politiskt stöd i form av t.ex. koldioxidpriser behövs för att göra dessa tekniker konkurrenskraftiga på marknaden. En viktig länk mellan el- och vätgassystemet är elektrolysörer. Men även om billigare el gör elektrolysörer mer attraktiva, är kostnaden och prestandan för vätgasproduktionstekniker såsom ångreformering eller förgasning av biomassa mer relevanta för att avgöra vilka vätgastekniker som kommer att dominera. Vätgaslagring och bränsleceller används inte i studien, förutom i små mängder för några av körningarna i känslighetsanalysen. Detta kan dock förändras med en specificerad tidsberoende vätgasefterfrågan eller en finare tidsrepresentation i modellen. Avhandlingen visar att osäkerheter kring vätgas har en mycket större inverkan på utsläppen än osäkerheter kring elsystemet. Vätgasteknikerna konkurrerar nära varandra, men ångreformering är svår att ersätta. I de nordiska länderna verkar framstegen för förnybara energikällor inom elproduktion vara ostoppbara, men vätgassektorn behöver offentligt politiskt stöd för att bli en allierad i utfasningen av fossila bränslen snarare än en börda.

Estimating parameters is the problem of finding their values from measurements and modelling. Parameters describe properties of a system; material, for instance, are defined by mechanical, electrical, and chemical parameters. Fisher information is an information measure, giving information about how changes in the parameter effect the estimation. The Fisher information includes the physical model of the problem and the statistical model of noise. The Cramér-Rao bound is the inverse of the Fisher information and gives the best possible variance for any unbiased estimator. This thesis considers aspects of sensitivity analysis in two applied material parameter estimation problems. Sensitivity analysis with the Fisher information and the Cramér-Rao bound is used as a tool for evaluation of measurement feasibilities, comparison of measurement set-ups, and as a quantitative measure of the trade-off between accuracy and resolution in inverse imaging. The first application is with estimation of the wood grain angle parameter in trees and logs. The grain angle is the angle between the direction of the wood fibres and the direction of growth; a large grain angle strongly correlates to twist in sawn timber. In the thesis, measurements with microwaves are argued as a fast and robust measurement technique and electromagnetic modelling is applied, exploiting the anisotropic properties of wood. Both two-dimensional and three-dimensional modelling is considered. Mathematical modelling is essential, lowering the complexity and speeding up the computations. According to a sensitivity analysis with the Cramér-Rao bound, estimation of the wood grain angle with microwaves is feasible. The second application is electrical impedance tomography, where the conductivity of an object is estimated from surface measurements. Electrical impedance tomography has applications in, for example, medical imaging, geological surveillance, and wood evaluation. Different configurations and noise models are evaluated with sensitivity analysis for a two-dimensional electrical impedance tomography problem. The relation between the accuracy and resolution is also analysed using the Fisher information. To conclude, sensitivity analysis is employed in this thesis, as a method to enhance material parameter estimation. The sensitivity analysis methods are general and applicable also on other parameter estimation problems. / Estimering av parametrar är att finna deras värde utifrån mätningar och modellering. Parametrar beskriver egenskaper hos system och till exempel material kan definieras med mekaniska, elektriska och kemiska parametrar. Fisherinformation är ett informationsmått som ger information om hur ändringar i en parameter påverkar estimeringen. Fisherinformationen ges av en fysikalisk modell av problemet och en statistisk modell av mätbruset. Cramér-Rao-gränsen är inversen av Fisherinformationen och ger den bästa möjliga variansen för alla väntevärdesriktiga estimatorer.Den här avhandlingen behandlar aspekter av känslighetsanalys i två tillämpade estimeringsproblem för materialparametrar. Känslighetsanalys med Fisherinformation och Cramér-Rao-gränsen används som ett redskap för utvärdering av möjligheten att mäta och för jämförelser av mätuppställningar, samt som ett kvantitativt mått på avvägningen mellan noggrannhet och upplösning för inversa bilder. Den första tillämpningen är estimering av fibervinkeln hos träd och stockar. Fibervinkeln är vinkeln mellan växtriktningen och riktningen hos träfibern och en stor fibervinkel är relaterad till problem med formstabilitet i färdiga brädor. Mikrovågsmätningar av fibervinkeln presenteras som en snabb och robust mätteknik. I avhandlingen beskrivs två- och tredimensionella elektromagnetiska modeller som utnyttjar anisotropin hos trä. Eftersom matematisk modellering minskar komplexiteten och beräkningstiden är det en viktig del i estimeringen. Enligt känslighetsanalys med Cramér-Rao-gränsen är estimering av fibervinkeln hos trä möjlig. Den andra tillämpningen är elektrisk impedanstomografi, där ledningsförmågan hos objekt bestäms genom mätningar på ytan. Elektrisk impedanstomografi har tillämpningar inom till exempel medicinska bilder, geologisk övervakning och trämätningar. Olika mätkonfigurationer och brusmodeller utvärderas med känslighetsanalys för ett tvådimensionellt exempel på elektrisk impedanstomografi. Relationen mellan noggrannhet och upplösning analyseras med Fisher information. För att sammanfatta beskrivs känslighetsanalys som en metod för att förbättra estimeringen av materialparametrar. Metoderna för känslighetsanalys är generella och kan tillämpas också på andra estimeringsproblem för parametrar.

Purpose: The building sector accounts for 40 % of the total energy consumption in Sweden today, and the largest proportion is consumed during the operating phase. From the year 2020 and onwards, all new buildings should be erected as zero-emissionbuildings. The building’s design can reduce energy demands, but the current legal requirements do not favour energy-efficient designs. This study focuses on the design’s importance for the energy efficiency of buildings, i.e., energy-saving design. The impact of specific measures is difficult to calculate due to the complexity of reality. This study aims to highlight the measures that could reduce energy consumption in commercial buildings. Method: In order to provide answers to the issues stated in the report and to achieve the objective of the study, case studies are being conducted investigating three commercial buildings where deliberate decisions were made to use energy-reducing measures. Results and conclusions are based on qualitative interviews and literature studies. Findings: The energy-reducing design measures found to be of most importance used in the studied buildings are the form factor, the window portion and the thermal storage capacity. Moreover, significant savings are possible by carefully consider how solar energy can be limited or used in the building. Generally, buildings tends to become more technical, therefore technical knowledge early in the process is important to reach a good result. Economic incentives and clear objectives with right focus are also important for optimizing a building’s energy performance. The wording and the requirement levels in the Swedish building regulations highly controls the construction of energy efficient buildings. Implications: This study shows how energy efficient design is made today and provides an indication of what can be done and what should be prioritized. By imposing requirements on consumed energy instead of bought, energy efficient design could be favoured. Furthermore, this study suggests that a balance between windows, façade and solar shading are important energy-reducing measures. Regardless of selected energyreducing measures, a good performance is essential. Finally, this study shows that a methodical use of existing knowledge and technology makes a difference. Limitations: A lifecycle approach provides an overall picture of a building’s energy consumption. However, this study is based on the energy consumption during the operating phase. The result of this study does not take economic or aesthetic factors into account. This study is a comparative case study and is based on few but carefully matched cases. The selected cases are commercial buildings where deliberate decisions were made to use energy-reducing measures.

Översvämningar till följd av intensiva nederbördstillfällen har de senaste åren ökat i antal och omfattning. Dessa händelser förväntas bli vanligare i framtiden och skapa fler översvämningar. Med anledning av detta är det intressant att undersöka hur översvämningar i framtiden breder ut sig och vilka vattennivåer som bildas med förväntad nederbörd. Att modellera översvämningar kräver data som i vissa fall kan vara både tidskrävande och omständig att införskaffa. Möjliga avgräsningar och antaganden i modellparametrar kan då vara intressanta att göra som fortfarande ger användbara resultat. En skyfallskartering har genomförts med 2D-hydraulisk modellering i Kumla med programvaran MIKE 21 Flow Model FM. De översvämningskartor som skapades användes för att identifiera områden i Kumla som riskerar att drabbas av höga vattennivåer till följd av skyfall motsvarande 100- och 200-årsregn. En stor osäkerhet vid modellering av översvämningar är att validera resultaten som fås fram. Ofta saknas information om tidigare översvämningar. De nederbördstillfällen som används är ofta så stora att det saknas data om liknande händelser tidigare. Vid översvämningsmodellering anväds data som beskriver olika typer av modellparametrar. Dessa kommer med ytterligare osäkerheter som kan göra valideringen problematisk. För att undersöka hur stor effekt olika modellparametrar har på resultatet genomfördes en känslighetsanalys där differenskartor skapades mellan undersökta scenarion och referenskartor. Skyfallskarteringen visade att stora delar i Kumla drabbas av översvämningar för både ett 100- och 200-årsregn. Området Kumlaby identifierades som känsligt och får höga vattennivåer. Detta beror mest troligt på omgivningens topografi och att Kumlaby underlagras av leror med låg infiltrationskapacitet. I känslighetsanalysen identifierades markens råhet och infiltrationskapacitet vara styrande parametrar för översvämningens utbredning och vattennivåer. Dessa påverkar främst hur höga vattenflöden som uppstår och översvämningens utbredningen och vattennivåer. Kunskap om dessa parametrar är viktigt för att undvika över- eller underskattning av en översvämning. Användningen av avrinningskoefficienter istället för markens råhet, infiltrationskapacitet och evaporation undersöktes. Differensen i översvämningens utbredning och vattennivåer blev stor i och utanför Kumla tätort. På mindre områden kan det vara mer lämpligt att använda en avrinningskoefficient när en mer detaljerad klassning kan göras av de markytor som finns. Ett scenario som undersöktes i känslighetsanalysen var installation av gröna tak på alla byggnader i Kumla. Simuleringarna som genomfördes visade att både utbredningen och vattennivåer minskade. Detta till följd av större lagringskapacitet och motstånd mot vattenflöden som kommer med gröna tak. / Urban floods caused by intense rainfall have occurred more frequently the last couple of years. These rainfall events are expected to become more common in the future and create more floods in urban areas. This makes it important to investigate the extent and water levels from urban floods in the future. In order to simulate floods, different types of data is needed. This data can be both time consuming and difficult to obtain. With this in mind, it is interesting to investigate possible simplifications and assumptions of model parameters. A cloud burst mapping was made with 2D hydraulic modelling in Kumla with the software MIKE 21 Flow Model FM. The flood maps created were used to identify areas in Kumla which have a higher risk of being subject to high water levels. One uncertainty while modelling urban floods is the process of validating the results. There is often a lack of data for the used rainfall events or information from previous floods in the area. In flood modelling data is used which describes different model parameters, these comes with additional uncertainties and can make the validation more difficult. A sensitivity analysis was made to be able to examine effects on the results from variations in model parameters. The cloud burst mapping showed that large parts of Kumla will be affected by water levels which goes up to 1 m. The area Kumlaby was identified as being sensitive for high water levels. This is due to placement of Kumlaby below higher ground which causes water to flow toward Kumlaby. The ground below is mostly made up of clay which has low infiltration capacity. In the sensitivity analysis the bed resistance and infiltration capacity were identified as governing parameters regarding the extent and water levels of urban floods. In order to avoid over- or underestimation of floods it is important to have knowledge about these parameters in the model area. The use of a runoff coefficient instead of bed resistance, infiltration and evaporation were examined. The difference of the resulting flood were large in the whole model area. In smaller areas a runoff coefficient could be used with better results when a more detailed description can be made of the surfaces in the area. A scenario where green roofs were assumed to have been installed on all buildings in Kumla were examined. The simulations showed that both the extent and water levels decreased. This due to the fact that green roofs have a capacity to store water and delay flows of water.

Hydraulisk modellering är ett viktigt verktyg vid utvärdering av lämpliga åtgärder för torrfåror. Modelleringen påverkas dock alltid av osäkerheter och om dessa är stora kan en modells simuleringsresultat bli opålitligt. Det kan därför vara viktigt att presentera dess simuleringsresultat tillsammans med osäkerheter. Denna studie utreder olika typer av osäkerheter som kan påverka hydrauliska modellers simuleringsresultat. Dessutom utförs känslighetsanalyser där en andel av osäkerheten i simuleringsresultatet tillskrivs de olika inmatningsvariablerna som beaktas. De parametrar som ingår i analysen är upplösningen i använd terrängmodell, upplösning i den hydrauliska modellens beräkningsnät, inflöde till modellen och råheten genom Mannings tal. Studieobjektet som behandlades i denna studie var en torrfåra som ligger nedströms Sandforsdammen i Skellefteälven och programvaran TELEMAC-MASCARET nyttjades för samtliga hydrauliska simuleringar i denna studie.  För att analysera osäkerheter kopplade till upplösning i en terrängmodell och ett beräkningsnät användes ett kvalitativt tillvägagångsätt. Ett antal simuleringar utfördes där alla parametrar förutom de kopplade till upplösning fixerades. Simuleringsresultaten illustrerades sedan genom profil, sektioner, enskilda raster och raster som visade differensen mellan olika simuleringar. Resultaten för analysen visade att en låg upplösning i terrängmodeller och beräkningsnät kan medföra osäkerheter lokalt där det är högre vattenhastigheter och där det finns stor variation i geometrin. Några signifikanta effekter kunde dock inte skönjas på större skala.  Separat gjordes kvantitativa osäkerhets- och känslighetsanalyser för vattendjup och vattenhastighet i torrfåran. Inmatningsparametrarna inflöde till modellen och råhet genom Mannings tal ansågs medföra störst påverkan och övriga parametrar fixerades således. Genom script skapade i programmeringsspråket Python tillsammans med biblioteket OpenTURNS upprättades ett stort urval av möjliga kombinationer för storlek på inflöde och Mannings tal. Alla kombinationer som skapades antogs till fullo täcka upp för den totala osäkerheten i inmatningsparametrarna. Genom att använda urvalet för simulering kunde osäkerheten i simuleringsresultaten också beskrivas. Osäkerhetsanalyser utfördes både genom klassisk beräkning av statistiska moment och genom Polynomial Chaos Expansion. En känslighetsanalys följde sedan där Polynomial Chaos Expansion användes för att beräkna Sobols känslighetsindex för inflödet och Mannings tal i varje kontrollpunkt. Den kvantitativa osäkerhetsanalysen visade att det fanns relativt stora osäkerheter för både vattendjupet och vattenhastighet vid behandlat studieobjekt. Flödet bidrog med störst påverkan på osäkerheten medan Mannings tals påverkan var insignifikant i jämförelse, bortsett från ett område i modellen där dess påverkan ökade markant. / Hydraulic modelling is an important tool when measures for dry river stretches are assessed. The modelling is however always affected by uncertainties and if these are big the simulation results from the models could become unreliable. It may therefore be important to present its simulation results together with the uncertainties. This study addresses various types of uncertainties that may affect the simulation results from hydraulic models. In addition, sensitivity analysis is conducted where a proportion of the uncertainty in the simulation result is attributed to the various input variables that are included. The parameters included in the analysis are terrain model resolution, hydraulic model mesh resolution, inflow to the model and Manning’s roughness coefficient. The object studied in this paper was a dry river stretch located downstream of Sandforsdammen in the river of Skellefteälven, Sweden. The software TELEMAC-MASCARET was used to perform all hydraulic simulations for this thesis.  To analyze the uncertainties related to the resolution for the terrain model and the mesh a qualitative approach was used. Several simulations were run where all parameters except those linked to the resolution were fixed. The simulation results were illustrated through individual rasters, profiles, sections and rasters that showed the differences between different simulations. The results of the analysis showed that a low resolution for terrain models and meshes can lead to uncertainties locally where there are higher water velocities and where there are big variations in the geometry. However, no significant effects could be discerned on a larger scale.  Separately, quantitative uncertainty and sensitivity analyzes were performed for the simulation results, water depth and water velocity for the dry river stretch. The input parameters that were assumed to have the biggest impact were the inflow to the model and Manning's roughness coefficient. Other model input parameters were fixed. Through scripts created in the programming language Python together with the library OpenTURNS, a large sample of possible combinations for the size of inflow and Manning's roughness coefficient was created. All combinations were assumed to fully cover the uncertainty of the input parameters. After using the sample for simulation, the uncertainty of the simulation results could also be described. Uncertainty analyses were conducted through both classical calculation of statistical moments and through Polynomial Chaos Expansion. A sensitivity analysis was then conducted through Polynomial Chaos Expansion where Sobol's sensitivity indices were calculated for the inflow and Manning's M at each control point. The analysis showed that there were relatively large uncertainties for both the water depth and the water velocity. The inflow had the greatest impact on the uncertainties while Manning's M was insignificant in comparison, apart from one area in the model where its impact increased.

With the increasing demand for renewable energy sources, new systems are being developed to sustain future infrastructure, accommodating these new energy sources. One of the proposed solutions is to incorporate distributed energy resources to different households in order to provide local energy demands effectively. To enable large-scale integration of flexible energy resources, it is crucial to reduce end-user energy and power costs, which can be done by designing an optimization model objected to minimize the total electricity bill. In the scope of this Master thesis, the interest lies in investigating a control strategy to operate batteries, heat pumps, and other assets by producing the optimal setpoints using the designed optimization algorithm that takes, amongst others, market and weather data as well as customer behavior into account. The applied method for producing these setpoints is sensitivity analysis in linear programming, and heat pump scheduling has been investigated for performance evaluation of this technique. The results show that applying this method produces the optimal setpoints over the non-controllable electricity load range by utilizing a low number of optimizations, i.e. high computation-efficiency, and high accuracy. Consequently, the controller by having the given setpoints as the input can easily adjust the heat pump output power based on the real-time non-controllable electricity load without creating any peaks and extra costs for the customers. / Med en ökad efterfrågan på förnybara energikällor utvecklas nya system för att upprätthålla framtida infrastruktur vilket kommer säkra dessa nya energikällor. En av de föreslagna lösningarna är att integrera distribuerade energiresurser till olika hushåll för att effektivt kunna tillgodose lokala energikrav. För att möjliggöra en storskalig integrering av flexibla energiresurser det avgörande är att man kan minska slutkundens energi och effektkostnader. Detta kan nås genom att utforma en optimeringsmodell av problemet som tar hänsyn till olika resourses begränsningar osv. för att minska elkosnaden hos slutkunden. Syftet med detta examensarbete är att undersöka en kontrollstrategi för att använda batterier, värmepumpar och andra tillgångar på ett optimalt sätt, genom att producera de optimala börvärdena med hjälp av den utformade optimeringsalgoritmen som tar hänsyn till bland annat marknads och väderdata samt kund beteende. För att producera dessa börvärden användes methoden känslighetsanalys som är en del inom linjär programmering och fokus har varit styrningen av värmepumpar. Resultaten visar att tillämpningen av denna metod leder till att de optimala börvärdena över det icke-kontrollerbara elektriska lasten erhålles, med ett lågt antal optimeringar, dvs att metoden har hög beräknings-effektivitet samt noggrannhet. Följaktligen kan regulatorn med de givna börvärdena som ingång enkelt justera värmepumpens utgångseffekt baserat på realtids icke-kontrollerbar elektriska lasten, utan att skapa några toppar och extra kostnader för kunderna.