District cooling supply is vital for service, commercial and industrial sectors like hospitals, data centers, supermarkets and sensitive laboratory facilities. The main cooling demand in the case of Sweden also originates from these sectors. The cooling demand in Stockholm is expanding mainly because of demand for comfort cooling, and data centers are rising. To cover the existing cooling demand and rising cooling demand, different cooling strategies have to be employed for optimal production of cold. This project concerns the optimization of such a district cooling system with primarily cold storage. This is achieved by choosing a case study network, namely considering the district cooling network of Norrenergi AB, in Sweden. Norrenergi AB is a company involved in supplying district cooling for cold consumers situated around Solna and Sundbyberg regions. The company provides around 70 GWh district cooling per year. The sources for the district cooling supply are free cooling, electrically driven chillers, and cold recovery from heat pumps. Besides these cold sources, currently, the parts of the peak cold demand are shaved using cold storage that is more cost-effectively charged during night-time, adopting the concept of power-to-cold. In running the district cooling system operation, Norrenergi AB’s current electricity mix is 100% renewable. In this thesis work, the existing district cooling network of Norrenergi AB is modeled using BoFiT optimization software (which is the base scenario), and then four future scenarios are developed, considering new, additional cold storages. The scenarios developed were meant to further optimize the existing district cooling grid to cater to the same existing total demand. This is assessed by integrating respective cold storages having larger (i.e., 15 MW capacity) or smaller (i.e., two cold storages each with 3 MW capacity) into the existing district cooling grid. The 15 MW capacity cold storage is integrated into Sundbybergsverket (Scenario 1) and in Frösundaverket (Scenario 2). While, from the smaller cold storages, the first one is integrated into the system in a manner that it supplies cooling for selected cooling customers, that is Scenario 3. The second small cold storage integrated in a way that supplies cooling to the entire grid, which is Scenario 4. Similar to the existing cold storage, in developed scenarios as well, the power-to-cold concept is utilized by charging the cold storage during the time in which the electricity price is lower (i.e., at night). The key outcome of this thesis work reveals that all the developed scenarios lead to cost savings in terms of the consumed electricity for producing DC. The achieved cost saving from each of the four scenarios developed are 23%, 4%, 13%, and 14%, respectively. Among all these scenarios, the first scenario has led to the largest cutback of DC production cost and impliesthat incorporating larger cold storages in cooling production plants results in higher savings. A performed sensitivity analysis also implies that increasing the supply capacity of free cooling results in production cost savings. Besides, an increased cooling capacity by 30% with respect to the base scenario results in a 10.6% cost saving. This saving infers that it is good to utilize free cooling as far as there is an opportunity to increase the use of free cooling. / Tillgången på kyla är i dag avgörande för service, kommersiella och industriella sektorer som sjukhus, serverhallar, kontor, stormarknader och känsliga laboratorieanläggningar. Den huvudsakliga efterfrågan på kyla i Sverige härstammar också från dessa sektorer. Kylbehovet i Stockholm expanderar främst på grund av efterfrågan på komfortkyla och serverhallar stiger. För att täcka det befintliga kylbehovet och den stigande efterfrågan på kyla, kan olika strategier användas för att uppnå en optimal production av kyla. Detta projekt handlar om optimering av ett fjärrkylsystem med kyllager. Detta har genomförts genom en fallstudie baserad på Norrenergis fjärrkylanät i Sverige. Norrenergi AB är ett företag som bl.a levererar fjärrkyla till kunder i Solna och Sundbyberg. Bolaget levererar cirka 70 GWh fjärrkyla per år, med hjälp av frikyla, kylmaskiner och värmepumpar. Förutom ovannämnda produktion används ett fjärrkyllager för att leverera fjärrkyla och jämna ut lasten över dygnet, och detta laddas när behovet av fjärrkyla är lägre. Elen som används för att producera Norrenergis fjärrkyla är helt förnybar. I detta examensarbete har Norrenergis befintliga fjärrkylanät modellerats med hjälp av BoFiT optimeringsprogram och sedan har fyra framtida scenarion utvecklats, med nya, distribuerade kyllager. De scenarierna som utvecklades var tänkta att ytterligare optimera det befintliga fjärrkylanätet, för att tillgodose samma befintliga totala efterfrågan. Detta bedöms genom att integrera kyllager av olika kapacitet i befintligt fjärrkylanät - ett större 15 MW lager eller två kyllager om vadera 3 MW kapacitet. Ett 15 MW fjärrkyllager integreras i Sundbybergsverket (scenario 1) och i Frösundaverket (scenario 2). De mindre fjärrkyllagren integreras i systemet så att kylning levereras till utvalda kunder (scenario 3). I scenario 4 integreras de mindre lagren så att kylning levereras till hela nätet. Precis som med det existerande kyllagret, ska dessa nya lager i de olika scenariona laddas under natten då elpriset är lägre, därav namnet kraftkyla. De viktigaste resultaten ur detta examensarbete visade att alla utvecklade scenarion ledde till kostnadsbesparingar med hänsyn till elförbrukningen. De uppnådda kostnadsbesparingarna från de fyra scenariona var 23%, 4%, 13% respektive 14%. Bland alla scenarier, leder det första scenariot den största besparingen av produktionskostnaden och medför att integrering av kyllager vid produktionsanläggningarna resulterar i högre besparingar. Den känslighetsanalys som genomfördes innebar också att en ökning av leveranskapaciteten för frikyla leder till besparingar i produktionskostnaderna. En ökad frikylkapacitet med 30% med avseende på basscenariot resulterade i 1% kostnadsbesparing. Denna kostnadsbesparing visar också att det är bra att använda frikyla så länge möjligheten finns att öka användandet av frikyla.

Studien är utförd åt Freezing Food Småland Öland AB. Syftet med undersökningen var att ge förslag på åtgärder som minskar anläggningens energibehov samt att beräkna återbetalningstid för åtgärder. Genom användningen av simuleringsprogramvara tillsammans med data från praktiska mätningar så testades olika förändringar i anläggningen. Studien resulterade i förslag på en höjning av frysrumstemperaturen och temperaturen i LTB1. Dessa åtgärder höjer anläggningens köldfaktor och minskar energibehovet. Förslag för att få bukt på istillväxten är att isolera av komponenter så som rör och ventiler. Isolering ger en energibesparing och en minskad risk för korrosion. Genom belastningstester framkom det att kompressorerna arbetar ofördelaktigt så förslag på lämpliga driftområden togs fram för att öka verkningsgraden och minska underhållskostnaderna och energibehovet. Anläggningen visade sig vara väl dimensionerad mot transmissionsförluster men att golvvärmen står för en oproportionerligt stor del av förlusterna i förhållande till dess yta. / The study is conducted for Freezing Food Småland Öland AB. The purpose of the study was to propose measures to decrease the facility’s energy demand and to calculate the payback time for these suggestions. By means of using simulation software along with data from practical measurements different configurations in the facility were tested. The study resulted in suggestions consisting of an increase of the temperature in the freezing room and the temperature in LTB1.Those suggestions increases the facilities COP and decreases the energy consumption. Proposals to curb the ice growth are the insulation of components such as pipes and valves. Insulation results in a small decrease in energy demand but greatly increases the accessibility and also decreases the risk of corrosion. Through load tests conducted on the compressors it showed that the compressors were not driven in the optimal load range, suggestions were made for operation in a more favourable load range. Thus increasing the efficiency and cutting the maintenance costs. From the results it is shown that the facility is well built and dimensioned against thermal transmission. Though it turned out that the floor heating accounts for a disproportionate amount of the thermal transmission.

Sammanfattning Mer än en fjärdedel av Indiens befolkning motsvarande 311 miljoner människor saknar elanslutning. Det allra flesta av dem bor i fattigar landsbygden. Indien är även en av dem största producenterna av lök i världen där staten Maharashtra står för 30 % och distriktet Nashik för 60 %. Gällande förvaringen av lök på landsbygden i Nashik, i området Sinnar, är det ett problem. Under perioder med hög temperatur och hög luftfuktighet i distriktet ruttnar lökarna som förvaras som resultat kan inte bönderna sälja sina lökar på marknaden och allt slängs. Med hjälp av den icke-statliga organisationen Yuva Mitra i Indien och Mälardalens Högskola har detta arbete kunnat utföras till följd att hjälpa bönderna. Syftet med detta arbete har varit att komma med ett förbättringsförslag av nuvarande förvaringslager till lökarna. Främst att bönderna ska kunna bevara sina lökar i gott skick och öka deras livslängd så att dem kan användas och säljas till marknaden framöver. Fältstudier gjordes i Sinnar under två månader där det ingick intervjuer med bönder, producentföretag, chefer på ” National bank for agriculture and rural development” (NABARD) och kyl företag i både Sverige och Indien. Observationer gjordes också på tre olika förvaringslagrar och andra jordbruksfält i både byn Vadangali och Wadgaon. Beräkningar på en kyleffekt gjordes i Sverige med hjälp av en beräkningsmall, för kylbehovsberäkning av kyllager, och med hjälp av litteraturstudier. Programmet PVsyst användes för att beräkna hur stort ett solcellssystem krävs för att driva en kompressorkylmaskin. Revit användes för ritning av en exempel modell på ett kyllager med bestämt material och mått. Ekonomisk utvärdering utfördes för att se investeringskostnaden och återbetalningstiden. Ett förvaringslager i byn Vadangali valdes för detta arbete som utpunkt för förbättring. Lagret har en area på 105 m2, volym på 420 m3 och rymmer maximalt 50 ton lök. Förvaringstiden är på 8 månader mellan mars och oktober månad. Materialet som används idag är av lokalnivå, trä längder, plåt och stålgaller, lagret är sponsrat av regeringen och kostade cirka 35 500 kr. Arbetet inkluderade utformandet av ett kyllager med en kompressorkylmaskin driven av ett fristående solcellssystem. Det föreslagna kyllagret har samma area som det nuvarande, dock en annan volym på 525 m3, och är dessutom utformat för att klara av en inomhustemperatur på 0°C. Detta kräver en kyleffekt av 20 kW samt en soleffekt av 18,48 kW med arean 153 m2 på solpanelen som skall placeras på marken med hjälp av en ställning. Solpanelens ska även placeras med en riktning mod syd och ha en vinkel på 20 grader för att uppnå maximal effekt. Två resultat åstadkoms av detta arbete varav ena är ett självbyggt kyllager med ett solcellssystem, och den andra en prefabricerad kyllager med ett kylaggregat med samma solcellssystem. Som slutsats av detta arbete är bästa lösningen med lägst investeringskostnad och återbetalningstid en prefabricerad kyllager med kylaggregat och ett solcellssystem som ska driva kompressorn med elenergi. Den totala investeringskostnaden med bidrag och lån från NABARD för ett sådant system kommer att kosta 240 633 kr vilket motsvarar en återbetalningstid på 4 år. Nyckelord: Kyllager, solcellssystem, solenergi, kompressorkylmaskin, Yuva Mitra, lök, producentföretag, landsbygdsutveckling, jordbruk, förvaringslager / Abstract India is one of the largest producers of onion in the world, which means that there is a great demand of storage facilities for the harvested onions. Indian onion farmers usually don’t use cold storage for their onions because of lack of electricity in the rural areas. During periods of high temperature and high humidity large quantities of stored onions rot. This results in much of the produce being wasted as the rotten onions cannot be sold to the market. This is a serious problem to the farmers in Nashik, situated in a block called Sinnar. The non-government organization Yuva Mitra in Nashik is supporting farmers to improve their storage of onions. Malardalens University has been asked to assist the NGO with this, therefore this work has been carried out to investigate how to improve the cooling of harvested onions, in order to improve the situation for the onion farmers. The aim of the study was to investigate cost- and energy effective solutions to provide electricity to the farmers, using solar power, allowing the farmers to build a cold storage. The purpose of this work has been to present a suggestion for improvement of an existing warehouse that currently is used by the onion farmers in Nashik. The main purpose is to provide a solution to the farmers that allows them to preserve their onions in good condition and increase the onions lifetime so that more onions can be sold to the market. Field studies were made in Sinnar, including interviews with farmers, the producer companies, managers at "National Bank for Agriculture and Rural Development" (NABARD) and cooling companies in both Sweden and India. Calculations of cooling effect were made in Sweden using a calculation template, for cooling calculations of cold storage, and with the help of literature. The solar program, PVsyst, was used to calculate how big a PV system has to be to operate a compressor chiller. The Revit program was used to draw a model example of a cold storage with selected materials and dimensions. An economic evaluation was conducted to determine the investment cost and payback period. The suggested cold storage has the same area as the current storage facility of ​​105 m2, but a larger volume of 525 m3. The suggested storage can accommodate a maximum of 50 tons of onions. It is designed to hold an indoor temperature of 0°C, which requires a cooling capacity of 20 kW and solar power of 18,48 kW with a solar panel area of ​​153 m2 to be placed with a position on the ground facing south at an angel of 20 degrees. The results show that the total investment with grants and loans from NABARD for such a system will be 240 633 SEK, which corresponds to a payback period of 4 years. The best solution with the lowest investment cost and with the lowest payback period is a prefabricated warehouses, which has chillers and a solar system to drive the compressor with electrical energy. Keywords:    cooling storage, PV-system, solar energy, compressor chiller, Yuva Mitra, onion, Producer Company, rural development, agriculture, warehouse