Search

District heating is a spread technology where buildings and industries are supplied with heatand hot tap water. This technology is used in 285 out of Sweden’s 290 municipalities. GöteborgEnergi has a theoretical possibility to lower their return temperature from 38 ◦C to 30 ◦C. This change corresponds to economic savings at 54 millions [kr/year] in production costs, anddecreased carbon dioxide emissions at 3 390 [ton CO2e/ year]. Ineffective heat exchangers indistrict heating centrals is one of the reasons why the return temperature is high in the districtheating grid, though the goal is to have the lowest return temperature as possible.To identify which district heating centrals that are ineffective has the Överkonsumstionsmetodenbeen applied. Through reinvestments of new heat exchangers in district heating centrals with ahigh return temperature, the company could lower the return temperature. Reinvesting in 247profitable apartment building centrals would lower the nets average return temperature with 0,44◦C, a saving in production costs of 2,84 [Mkr/year] and decreased carbon dioxide emissions of189 [ton CO2e/year]. However, calculations show that it is only profitable at 22% to reinvest innew heat exchangers at apartment buildings. The reinvestments tend to be profitable when thereturn temperature and heat use is high. A table has also been developed to determine when it isprofitable to do this reinvestment, dependent on return temperate, delivered heat and installedefficiency for the specific district heat central. Fjärrvärme är en utbredd teknik där byggnader och industrier förses med värme och varmttappvarmvatten. I Sverige används tekniken i 285 av 290 kommuner. Göteborg Energi har enteoretisk möjlighet att sänka sin returtemperatur från 38 ◦C till 30 ◦C, vilket motsvarar en ekonomiskbesparing om 54 [Mkr/år] i produktionskostnader och en koldioxidutsläpps minskningmed 3 390 [ton CO2e/år]. Ineffektiva värmeväxlare i fjärrvärmecentralerna är en utav anledningarnatill varför returtemperaturen är hög i fjärrvärmenätet, målet är dock att ha lägsta möjligareturtemperatur. För att identifiera vilka fjärrvärmecentraler som är ineffektiva har Överkonsumtionsmetodentillämpats. Genom reinvestering av nya värmeväxlare i fjärrvärmecentraler med hög returtemperatur,hade företaget kunnat sänka sin returtemperatur. Reinvestering av de 247 lönsammafjärrvärmecentralerna i flerbostadshus hade givit en förändring på fjärrvärmenätets genomsnittligareturtemperatur om 0,44 ◦C, en produktionskostnadsbesparing om 2,84 [Mkr/år] samt ettminskat koldioxidutsläpp om 189 [ton CO2e/år]. Dock visar beräkningar att det enbart är lönsamtvid 22% att reinvestera i nya värmeväxlare vid fjärrvärmecentraler i flerbostadshus. Exempelvistenderar lönsamheten för reinvestering av värmeväxlare att öka vid fjärrvärmecentraler med högreturtemperatur och stor värmemängd. Det har även tagits fram en tabell för att kunna avgöranär det är lönsamt att göra reinvesteringen, beroende på returtemperatur, värmemängd samtdimensionerad effekt för den specifika fjärrvärmecentralen.

Sweden is a country that since long have prioritized the development of energy-smart solutions and the optimization of energy systems to reduce its energy consumption. Energy usage encompasses various needs, including heating buildings and premises, but most importantly, heating of residential properties. Today, nearly half of all heating is done through district heating, and the transition towards the idealization of this energy source is therefore crucial for future climate transitions. This development is now focused on a new generation of district heating technology called the fourth-generation district heating (4GDH). These technologies aim to reduce distribution temperatures from the current third-generation district heating technology (3GDH), which operates at 80-120°C in forward flow and 40-60°C in return flow, to 55-70°C in forward flow and 20-35°C in return flow. The present report addresses what 4GDH may look like, with a focus on low-temperature district heating islands within an existing 3GDH network. The project is based on energy efficiency, competition from heat pumps, and recent customer demands, which necessitate the modernization of low-temperature networks to ensure the competitiveness of district heating. The objective of this work is therefore to gain an overview of the potential for improvement when establishing a low-temperature district heating network within an existing network, considering ecologic and economic perspectives. Using the programme NetSim, five different scenarios for conventional and low-temperature installations in Eskilstuna have been simulated. The results show that a low-temperature installation becomes significantly more expensive when only considering pipe prices, with economic losses amounting to approximately 1.05 million SEK in case 1 and around 0.91 million SEK in case 2. However, it was observed that the low-temperature networks in case 1 and 2 have significantly lower heat losses, primarily due to the material of the heat carrier but also the temperature difference in the pipes. An economic calculation was made, which revealed savings compared to the conventional network in each case, with profits of approximately 37 200 SEK and 24 400 SEK for each case, respectively. Regarding the assumed dimensioning, it is also evident that the hydraulic balance in the low-temperature networks is better than in the conventional one. In the lower temperature networks, temperature losses in the forward flow of up to 0.5°C and 0.6°C can be observed for case 1 and 2, respectively, while the conventional networks lose up to 6,4°C and 10,4°C. It can also be noted that there is a higher pressure drop in the low-temperature networks due to increased flow velocity to ensure power delivery. Furthermore, contact with Mälarenergi has confirmed that a hot water central system works well and should be utilized when switching from the primary network.

Storskalig värmeproduktion genom förbränning av biobränslen för distribution via fjärrvärmenät till hushåll och verksamheter bidrar till att minska utsläppen av fossila växthusgaser och ger en ökad möjlighet att nyttja förnybara bränslen. Sedan 2005 har fjärrvärme levererat mer än hälften av energin för uppvärmning av svenska byggnader. En hållbar produktion av fjärrvärme är därför en viktig faktor om Sverige ska klara de klimatpolitiska mål som antogs efter tecknandet av Parisavtalet. Fram till 2014 producerades fjärrvärmen i Storuman och Stensele vid Skellefteå Krafts bioenergikombinat Biostor. Efter dess nedläggning gjordes nya investeringar för att fortsatt klara av att leverera fjärrvärme till Skellefteå Krafts kunder i Storuman och Stensele. Dessa investeringar resulterade i två pelletspannor, SU4 och SU5, som kan leverera fem- respektive tre megawatt till nätet. Dessa visade sig dock inte räcka till för att täcka värmelasten på fjärrvärmenätet vilket lett till att de oljepannor som är tänkta att täcka reservbehovet även varit tvungna att användas för spetslast. Syftet med detta arbete var att utreda förutsättningarna för en investering i samt dimensionering av en lämplig anläggning för produktion av fjärrvärme i Storuman och Stensele. Målsättningen med projektet var att lösa problematiken med fjärrvärmeleveranserna samt möjliggöra ersättning av fossil olja för bas- och spetslast på ett miljömässigt och ekonomiskt hållbart sätt. Tre scenarier utgjorde utgångspunkten för utredningen, ett nollalternativ, som utgår från ett oförändrat värmebehov, samt alternativ för högre- respektive lägre värmebehov. Av dessa ansågs nollalternativet vara det mest troliga utfallet, då etableringsprognoser främst förutspår etableringar som inte nämnvärt påverkar värmebehovet. Värme från geotermisk energi stämmer väl in på Skellefteå Krafts ambitioner att leverera 100 % förnyelsebar energi och var därför av intresse för denna utredning. Dessvärre ställs detta alternativ i nuläget inför ett flertal hinder, framför allt långa anläggningstider och höga investeringskostnader. Den lokala bränsletillgången förväntas främst utgöras av restprodukter från sågverksindustrin, framför allt flis och spånbriketter. Även tillgången på bark förväntas vara relativt god. Efter bedömning av lämpliga alternativ ansågs en traditionell lösning med en varm- eller hetvattenpanna av rostertyp vara bäst lämpad för ändamålet. Två alternativa lösningar för detta undersöktes därför vidare; i. Nybyggnation av en 8 MW fastbränslepanna med rökgaskondensering som tillsammans med befintlig 5 MW panna (SU4) innebär en total installerad effekt på 13 MW. ii. Komplettering av befintlig anläggning med ytterligare en 5 MW flispanna anpassad för flis och briketter som tillsammans med båda de befintliga pannorna (SU4 och SU5) även det innebär en total installerad effekt på 13 MW. Utredningen visade att alternativ 2 är det alternativ som ur ett ekonomiskt perspektiv skulle vara mest lönsam. Kombinerat med en rosteruppgradering för SU4 som möjliggör nyttjandet av flis och briketter samt investering i en ackumulatortank innebär detta alternativ att ingen bas- eller spetslast skulle behövas täckas med olja. Därmed kan ekonomiska och miljömässiga målsättningar som Skellefteå Kraft satt upp kopplat till produktion och distribution av fjärrvärme i Storuman och Stensele, uppnås. Large scale heat production for distribution in district heating systems contributes to reduced emissions of fossil greenhouse gases and provides an opportunity to increase the use of renewable fuels. District heating has since 2005 supplied more than half of the energy for the heating of Swedish buildings. A sustainable production of district heating is therefore a very important factor if Sweden is to meet the climate policy goals adopted after the signing of the Paris Agreement. The district heating in Storuman and Stensele was previously produced at Skellefteå Kraft's CHP and pellet production facility called Biostor. When production at the Biostor facility ceased in 2014, new investments were made to continue the supply of district heating to Skellefteå Kraft's customers in Storuman and Stensele. These investments resulted in two pellet boilers, SU4 and SU5, capable of producing five- and three megawatts of heat respectively. However, these later proved unable to supply the entire heat demand, which led to the oil-fed boilers, supposed to cover reserve heat loads, also having to be used for peak loads. The purpose of this work was to investigate the conditions for an investment and to dimension a suitable heat production facility in Storuman and Stensele. The aim of the project was to solve the problems regarding the supply of district heating and simultaneously enable the replacement of fossil oil for base and peak load in both an environmentally and economically sustainable way. Three scenarios formed the starting point for the investigation, a null option, in which no change in heat demand occurs, and two alternatives for higher and lower heat demand, respectively. Of these, the null option was considered to be the most likely outcome, as forecasts of industrial establishments mainly predicts new establishments that do not significantly affect the heat demand. Heat from geothermal energy fits in well with Skellefteå Kraft's ambitions to have a 100 % renewable energy production and thus, was of interest to this investigation. Unfortunately this option is currently faced with several obstacles, above all long construction times and high investment costs. The local fuel supply is expected to mainly consist of residual products from the sawmill industry, mainly wood chips and briquettes. The availability of bark is also expected to be relatively good. After an assessment of suitable options, a hot water boiler with a reciprocating grate was considered best suited for the purpose. Two alternative solutions were then investigated further; i. New construction of a new 8 MW solid fuel boiler with flue gas condensation which, together with the existing 5 MW boiler, SU4, means a total capacity of 13 MW. ii. The addition of a new similar 5 MW hot water boiler adapted for woodchips and briquettes. Which, together with both the existing boilers, SU4 and SU5, means a total capacity of 13 MW. The conclusion drawn from the investigation shows that option 2 is the option that would be the most profitable from an economic perspective. Combined with an upgrade for SU4 that enables the use of chips and briquettes as fuel, as well as investing in a thermal storage tank, this option means that no base or peak load would need to be covered with fossil oil. In this way, the economic and environmental goals set by Skellefteå Kraft associated to production and distribution of district heating in Storuman and Stensele can be achieved.

Vid bestämmelse av vilket värme- och kylsystem som ska användas i fastigheter så finns det flertalet aspekter som går att ta hänsyn till. Tidigare har det varit högt fokus på energi och ekonomi, men med ökat fokus på hållbarhet och miljön både globalt och i Sverige har det blivit allt mer viktigt att hitta robusta lösningar som presterar inom samtliga av dessa områden. Helenius Ingenjörsbyrå som är installationskonsulter inom VVS-, miljö-, och energiområdet vill ligga i framkant när det kommer till energi och miljö. I samband med högre krav på hållbarhet och miljö är det av intresse för Helenius att se hur konventionella värme- och kylsystem presterar när de ställs inför energiprestanda, klimatpåverkan, ekonomi och återbruk. Utöver detta, även se hur resultatet för systemens prestanda påverkas av den geografiska placeringen genom att utreda dessa områden på lokal nivå (i Uppsala) och på generell nivå. Generell nivå motsvarar ett medelvärde för Sverige. Detta examensarbete har därmed tagit fram en arbetsmetodik för att utreda dessa områden och lämpliga system för ändamålet. Ändamålet i detta arbete handlar om att förse värme och kyla till en kontorsfastighet med tillhörande verksamheter där det finns en konstant kyllast över året. De fyra systemuppställningar som togs fram och utreddes i arbetet var: kylmaskin med värmeåtervinning från kondensorvärmen och separat fjärrvärmesystem (Modell 1). Andra uppställningen var kylmaskin med fjärrvärme och ingen möjlighet till värmeåtervinning (Modell 2). System tre var fjärrkyla och fjärrvärme (Modell 3) och system fyra borrhålslager som utnyttjar frikyla och bergvärmepumpar (Modell 4). Resultatet visar att Modell 4 var mest fördelaktigt för total köpt energi hos konsument både vid utredning lokalt och generellt. Den utredda EROI (Energy Return On Investment) visade på fördel hos Modell 3 både lokalt och generellt. Lägst klimatpåverkan i form av totalt utsläppta koldioxidekvivalenter från livscykelanalysen hade Modell 4 när det utreddes på lokal nivå, i Uppsala. Generellt i Sverige så var det istället Modell 1 som hade lägst klimatpåverkan. Systemet med lägst livscykelkostnad var Modell 1 när det utreddes lokalt för Uppsala, och i det generella fallet hade Modell 3 lägst livscykelkostnad. Kostnadsfördelningen mellan systemen visar att Modell 4 innehar en större grundinvestering men var därefter mer oberoende av marknadens energipriser, underhåll- och driftkostnader. De andra systemen hade lägre investeringskostnader och lägger större delen av livscykelkostnaden på energi-, drift- och underhållskostnader. Det framgick också att Modell 4 var den uppställning som var minst känslig mot ändringar i energipriser, vilket kan vara en säkerhetsfaktor för investeringar över lång tid. Arbetet utredde återbrukspotentialen hos systemen. Resultatet framgick till att återbruk är fortfarande en så pass ny arbetsmetodik och att det ännu inte finns tillräckligt mycket erfarenhet och generella metoder för att ta fram en exakt potential för återbruk hos icke enhetliga produkter. Återbrukspotentialen hos systemen i arbetet togs fram baserat på en fördelning hos delkomponenterna i systemet och samtliga viktades lika. Detta medförde att Modell 4 hade högst återbrukspotential på 53 %, förutsatt att de installerade borrhålen går att återbruka. Finns det inte möjlighet till återbruk hos borrhålen så sjönk resultatet till 28 %. Resterande system uppnådde 40 % återbrukspotential. Resultaten som togs fram i arbetet visar på att systemen inte ska jämföras direkt mellan lokalt och generellt fall. Detta på grund av att storleksordningen i resultaten samt vilket system som har lägst kontra högst värde i de olika fallen ändras. Det går att använda de generella resultaten och jämföra system på generell nivå men då krävs det också att diskussionen är på generell nivå. Detta medför vikten av att för varje enskilt fall kontrollera de lokala förutsättningarna för varje system. Rekommendationen för val av systemen blir därmed projektspecifik beroende på vilket område som värderas högst: energi, klimat, ekonomi eller återbruk. When determining which heating and cooling system to use in buildings, there are several aspects that can be taken into account. In the past there has been a high focus on energy and economy, but with an increased focus on sustainability and the environment both globally and in Sweden, it has become increasingly important to find robust solutions that perform in all areas. Helenius Ingenjörsbyrå, which are installation consultants in the HVAC, environmental and energy fields, wants to be at the forefront when it comes to energy and the environment. In connection with higher demands on sustainability and the environment, it is of interest to Helenius to see how conventional heating and cooling systems perform when evaluated with respect to energy performance, climate impact, economy and recycling. In addition to this, also see how the result of the systems performance is affected by its geographical location by investigating these areas at a local level (in Uppsala) and at a general level. General level corresponds to an average value for Sweden. This thesis has thus developed a methodology to investigate these areas and suitable systems for the purpose. This work will investigate an office property where heating and cooling is supplied by different conventional heating and cooling systems. The building also has a constant cooling load throughout the year. The four system setups that were developed and investigated in the work were: cooling machine with heat recovery from the condenser heat and separate district heating system (Model 1). The second set-up was a cooling machine with district heating and no option for heat recovery (Model 2). System three was district cooling and district heating (Model 3) and system four borehole storage that utilizes free cooling and heat pumps (Model 4). The result shows that Model 4 was the most beneficial for total energy purchased by the consumer both when investigated locally and generally. The investigated EROI (Energy Return On Investment) showed an advantage for Model 3 both locally and generally. Model 4 had the lowest climate impact in terms of total emitted carbon dioxide equivalents from the life cycle assessment when it was investigated at a local level, in Uppsala. Generally in Sweden, it was instead Model 1 that had the lowest climate impact. The system with the lowest life cycle cost was Model 1 when it was investigated locally for Uppsala, and in the general case Model 3 had the lowest life cycle cost. The distribution of costs between the systems shows that Model 4 has a larger initial investment but was subsequently more self-sustaining and also independent of the markets energy prices. The other systems had lower investment costs and spend most of the life cycle cost on energy, operation and maintenance costs. It also appeared that Model 4 was the setup that held up the most against changes in energy prices, which can be a safety factor for investments over the long term. The work investigated the re-use potential of the systems and the result showed that re-use is still such a new work methodology and that there is not yet enough experience and general methods to produce a fully accurate potential for re-use of non-uniform products. The re-use potential of the systems in the work was developed based on a distribution of the sub-components of the system and all were weighted equally. This meant that Model 4 had the highest re-use potential of 53 %, assuming that the installed boreholes can be re-used. If there is no possibility of re-use at the boreholes, the result dropped to 28 %. Remaining systems achieved 40 % re-use potential. The results produced in this work show that a direct comparison should not be made between local and general cases. This is because the order of magnitude in the results and which system has the lowest versus highest value in the various cases changes. It is possible to use the general results and compare systems on a general level, but then it is also required that the discussion is on a general level. This entails the importance of checking for each individual case the local conditions for each system. The recommendation for what system to go for will therefore be project specific depending on which area is valued the most: energy, climate impact, economic costs or re-use.

Idag är klimatet och miljön omdebatterade ämnen som påverkar alla, människor, djur och natur. Människor i Sverige, men även nationellt, blir alltmer medvetna och engagerade angående ämnet och debatten. Skolstrejker och demonstrationer är två exempel på åtaganden som människor vidtagit. Även större krav inom hållbarhet ställs inom fastighetsbranschen vilket leder till att fastighetsägare måste vidta åtgärder för att fastigheterna ska uppfylla dessa krav. Dessutom finns det olika certifikat på byggnader vilket även motiverar fastighetsägare att vilja äga och förvalta gröna och miljöklassade byggnader. Det finns många olika åtaganden och tekniska lösningar som kan utnyttjas för att uppfylla kraven om hållbarhet som ställs inom fastighetsbranschen. Geoenergi är ett exempel på åtaganden som kan göras för att öka hållbarheten för en fastighet. Geoenergi är billigare och bättre för klimatet än fjärrvärme som redan är känt för att vara billigt och bra för miljön. Syftet med denna studie är att undersöka vad en geoenergianläggning på en fastighet, Münchenbryggeriet, har för påverkan på hyresgästerna och vilken ekonomisk effekt detta har på hyresvärden. För att ta reda på den ekonomiska effekten kommer det göras en jämförelse med en motsvarande fastighet, Mullbärsträdet 6, där fjärrvärme står för uppvärmningen. I rapporten kommer geoenergi att förklaras utförligt och dess inverkan på miljö och klimat men även teoretisk data kommer att redogöras. I rapporten har det gjorts en litteraturstudie där information och fakta redovisas. Litteraturstudien följs därefter upp med en undersökning som består av intervjuer. Respondenterna är hyresgäster i Münchenbryggeriet och Mullbärsträdet 6. Resultatet av undersökningen visar att hyresgästerna i Münchenbryggeriet, som värms upp med geoenergi, sitter i en byggnad där uppvärmningen är billigare än i en byggnad som drivs av fjärrvärme. Dessutom visar resultatet av undersökningen att hyresgästerna bara har positiva tankar om geoenergianläggningen och en positiv relation med hyresvärden. Slutligen visar resultatet att även om fjärrvärme är en billig uppvärmningskälla och bra för klimatet, liksom geoenergi, går det att se att en geoenergianläggning genererar andra nya aspekter som fjärrvärme inte kan ge. Today, the climate and the environment are two controversial topics that affect everyone, humans, animals and nature. People in Sweden, but also nationally, are becoming increasingly aware and committed to the topic and the debate. School strikes and demonstrations for the climate are two examples of commitments made by people. The real estate sector is also making greater demands in terms of sustainability, which means that property owners have to take measures to ensure that their properties meet these requirements. In addition, there are various certificates for buildings, which also motivates property owners to want to own and manage green and environmentally rated buildings. There are many different commitments and technical solutions that can be used to meet the sustainability requirements of the real estate sector. Geoenergy is an example of a commitment that can be made to increase the sustainability of a property. Geothermal energy is cheaper and better for the climate than district heating, which is already known to be cheap and good for the environment. The purpose of this study is to investigate what impact a geoenergy installation on a property, the Münchenbryggeriet, has on the tenants and what economic effect this has on the landlord. To find out the economic effect, a comparison will be made with a similar property, Mullbärsträdet 6, where district heating is used. In the report, geoenergy will be explained in detail and its impact on the environment and climate, but also theoretical data will be presented. The report includes a literature study where information and facts are presented. The literature study is then followed up with a survey consisting of interviews. The respondents are tenants in Münchenbryggeriet and Mullbärsträdet 6. The results of the survey show that the tenants in Münchenbryggeriet, which is heated by geothermal energy, are in a building where heating is cheaper than in a building powered by district heating. Furthermore, the results of the survey show that the tenants have only positive thoughts about the geothermal installation and a positive relationship with the landlord. Finally, the results show that although district heating is a cheap source of heating and good for the climate, as well as geothermal energy, it can be seen that a geothermal installation generates other new aspects that district heating cannot provide.

I Sverige finns det cirka 2,7 miljoner lägenheter i flerbostadshus, varav merparten är byggda innan 1980 med sämre energiklasser. Till följd av nya hållbarhetskrav från myndigheter kopplat till energiprestanda är det troligt att flerbostadshus i större utsträckning kommer utrustas med solceller och värmepumpar vid renovering. I dagsläget är fjärrvärme (FJV) den vanligaste energikällan i flerbostadshus. I detta examensarbete undersöks med hjälp av simuleringar i PVsyst (Photovoltaic systemsimulation software), ett kombinerat system med FJV, frånluftsvärmepump (FVP) och solceller i ett flerbostadshus ur en ekonomisk synvinkel. En känslighetsanalys på inköpspriser och priser på såld solel görs på uppdrag av bostadsföretaget AB Stora Tunabyggen. Syftet är att ge svar på när det är lönsamt att enbart använda FJV till fastigheten i Borlänge, jämfört med en kombination av FVP och FJV. Det är fyra scenarion som simuleras. Det första scenariot simulerar enbart FJV med solceller och fastighetens elbehov utan FVP. Det andra och tredje scenariot simulerar en FVP med solceller och värmefaktor 2,5 respektive 3,0 med fastighetens totala elbehov. Det fjärde scenariot är identiskt med scenario 2 (S 2), men med tidsstyrning. Valet av värmefaktor är den största felkällan, där beräknade värmefaktorer för år 2021 för fastigheten använts som utgångspunkt. Solelen som används av fastigheten har antagits vara gratis,vilket talar till FVP nackdel om egenanvänd solel i stället påförts en kostnad. Resultatet bygger på jämförelser av totala kostnader för fastighetens energi, där scenario 1 (S 1) med FJV jämförs med scenario 2–4. I perioden juni – augusti är det fördelaktigt med FJV oavsett priser på el, då fjärrvärmepriser är låga och såld solel gör det lönsamt. För övriga månader, påverkar kostnaden för inköp av el brytpunkten mest, som varierar mellan 0,5 – 1,3 kr/kWh (exkl. moms, skatt och elnätsavgifter) beroende på scenario och månad. Anledningen är att överproduktionen är liten i förhållande till inköpt energi i scenario 2 – 4 dessutom är grundkostnaden för inköpt el högre med elnätsavgifter och skatter. Slutsatsen ur ekonomisk synvinkel, är att byggnaden bör använda FJV juni – augusti. Övriga månader kan AB Stora Tunabyggen titta på resultatet av känslighetsanalysen och välja ett scenario som bedöms troligt.

District heating (DH) systems have been commonplace in Europe for over a century. These systems have undergone an evolution since their conceiving, and today we are at the precipice of the next major transition from the third-generation district heating system (3GDH) to the fourth generation (4GDH). Current 3GDH systems operate at a supply temperature in-between 80 °C - 100 °C and a return temperature of around 45 °C. Future 4GDH systems will operate at a supply temperature below 70 °C and return temperature as low as 25 °C, and therefore, will integrate waste heat available at low temperatures, and renewable heat sources.The literature review performed here shows that low temperature DH (LTDH) systems have several benefits over their conventional temperature DH (CTDH) predecessor and achieve lower operating costs for some technologies when compared to the CTDH alternative. Therefore, in this thesis, a TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) model is used to simulate the operation of a DH system. The learnings from the literature review were incorporated into the model so that certain operational differences between CTDH and LTDH systems could be compared.In this context, the aim of this project is to analyse the effects of flexibility options on the operation of a DH system, and to compare these effects between CTDH and LTDH systems. Flexibility options in DH systems are technologies and concepts that work towards balancing heat generation and demand in thermal grids and can also help balance power generation and demand in electrical grids. Examples of flexibility options are thermal energy storage (TES) tanks, and seasonal energy storages (e.g., borehole TES (BTES), caverns (CTES), and pits (PTES)). These flexibility options have already been implemented in varying amounts in today’s CTDH systems and will therefore have to provide the same service with LTDH systems in the future.As part of the REWARDHeat project (grant agreement No. 857811), the Swedish city of Helsingborg was used as the case-study in this thesis. The city’s heating sector was incorporated into a TIMES heat model and simulated for the period 2017 to 2052. The existing CTDH system model was then adapted to a LTDH system model and simulated for the same time horizon. Both the CTDH model and LTDH model were simulated for a case with TES available and then for a case where TES was not available, to better-identify the flexibility benefits. The effect of electricity prices on the operation of the system was also studied, where one case uses electricity prices that are on the conservative (i.e., higher) side and another on the ambitious (i.e., lower) side. This means that a total of eight scenarios were simulated and analysed.The results show that more heat storage capacity is utilised in the LTDH system due to TES technologies having lower heat losses. Also, it was found that peak shaving was more pronounced in the LTDH system. This is due to more base heat supply in the system from more excess heat, and from STES discharging. This means that the required installed capacity of heat generating technologies are lower compared to the CTDH alternative. This all translates to TES technologies facilitating greater savings in total system cost, by almost 10%, in the LTDH system. The CTDH and LTDH systems studied in this thesis (i.e., with and without TES) are seen to transition from being a net electricity generator to being a major electricity consumer. This is due to reducing electricity prices going into the future, which incentivise investments into heat pumps (HPs), eventually making the systems (with combined heat and power (CHP) plants in the mix in the earlier years) HP-dominated. The inclusion of TES technologies is shown to accelerate this transition in both CTDH and LTDH systems studied in this thesis. More electricity is generated in the CTDH system than in a LTDH system as the cost savings from running HPs (due to higher coefficients of performance (COP) in low-temperature operation) offsets the revenue from electricity sales.Finally, the effect of electricity prices is also seen in the results. Lower electricity prices favour more DH production from HPs, while higher electricity prices incentivise increased production from CHP plants. The results show that the CTDH system gives the network operator more freedom (than in the LTDH system) to respond to electricity prices.Therefore, to conclude, LTDH systems can make more use of the flexibility provided by TES technologies due to lower heat losses, as shown through DH production volumes being lower, and through more peak shaving.Similar studies in future could incorporate a sensitivity analysis on the COPs of HPs in LTDH systems, given that this parameter seems to greatly influence the cost optimised strategy for operating DH systems. Also, it may be beneficial to expand the study into incorporating the city’s power sector, which would mean incorporating the electricity demand into the model. It would be interesting to see if this would cause the model to invest in other technologies other than HPs, or if it might still make more financial sense to import the electricity at market prices. Finally, the cost of transitioning from a CTDH system to a LTDH system could also be considered in the model, as it was not the case in this project. This would probably show that the financial benefit of LTDH systems is less than what is predicted in this study. Fjärrvärmesystem har varit vanliga i Europa i över hundra år. Dessa system har utvecklats sedan de utformades, och idag står vi inför nästa stora övergång från tredje generationens fjärrvärmesystem (3GDH) till fjärde generationen (4GDH). Dagens 3GDH-nät fungerar med en framledningstemperatur mellan 80 °C och 100 °C och en returtemperatur på cirka 45 °C. Framtida 4GDH-nät kommer att fungera vid en framledningstemperatur under 70 °C och en returtemperatur så låg som 25 °C, och kommer därför att integrera spillvärme som är framkomlig vid låga temperaturer och förnybara värmekällor.Litteraturstudien som gjorts i den här studien visar att fjärrvärmenät med låg temperatur har flera fördelar jämfört med deras föregångare med konventionell temperatur och att driftskostnaderna för vissa tekniska system är lägre än för alternativet med konventionell temperatur. I denna avhandling används därför en TIMES-modell (The Integrated MARKAL-EFOM System) för att simulera driften av ett fjärrvärmesystem. Lärdomarna från litteraturstudien användes i modellen för att vissa driftskillnader mellan dessa två system så att de kunde jämföras. I detta sammanhang är syftet med detta projekt att analysera effekterna av flexibilitetsalternativ på driften av ett fjärrvärmesystem och att jämföra dessa effekter mellan konventionella temperaturer och lågtemperaturssystem. Flexibilitetsalternativ i fjärrvärmenät är teknologi och koncept som arbetar för att balansera värmeproduktionen och efterfrågan i termiska nät och som också kan bidra till att balansera elproduktionen och efterfrågan i elnätet. Exempel på flexibilitetsalternativ är lagringstankar av värmeenergi och säsongsbundna energilägen (till exempel lagring av värmeenergi i borrhål, grottor och gropar). Dessa flexibilitetsalternativ har redan införts i varierande omfattning i dagens fjärrvärmenät och kommer därför att användas med lågtemperaturnät i framtiden.Som en del av REWARDHeat-projektet (bidragsavtal nr 857811) användes den svenska staden Helsingborg som fallstudie i denna studie. Stadens värmesektor införlivades i en TIMES-värmemodell och simulerades för perioden 2017–2052. Den befintliga fjärrvärmenät modellen med konventionell temperatur anpassades sedan till en fjärrvärmenätmodell med låg temperatur och simulerades för samma tidsperiod. Båda modellerna simulerades för ett fall där värmeenergilagring var tillgänglig och sedan för ett fall där värmeenergilagring inte var tillgänglig, för att bättre identifiera flexibilitetsfördelarna. Effekten av elpriserna på systemets funktion undersöktes också, där ett fall använder elpriser som är på den konservativa (dvs. högre) sidan och ett annat på den ambitiösa (dvs. lägre) sidan. Detta innebär att totalt åtta scenarier simulerades och analyserades.Resultaten visar att mer värmelagringskapacitet utnyttjas i fjärrvärmesystemet med låg temperatur på grund av att tekniken för lagring av värmeenergi har mindre värmeförluster. Det konstaterades också att lastutjämning var mer i fjärrvärmesystemet med låg temperatur. Detta beror på att det finns mer grundvärme i systemet på grund av mer överskottsvärme och på att värmeenergilagringar i borrhålen laddas ur. Detta innebär att den installerade kapacitet som krävs för värmeproducerande teknologi är lägre jämfört med alternativet med konventionell temperatur. Allt detta innebär att tekniken för lagring av värmeenergi möjliggör större besparingar i den totala systemkostnaden, med nästan 10 %, i fjärrvärmesystemet med låg temperatur. De konventionella och lågtemperatur fjärrvärmesystem som studeras i denna avhandling (dvs. med och utan lagring av värmeenergi) övergår från att vara nettogeneratorer av el till att bli stora elkonsumenter. Detta beror på att elpriserna kommer att sjunka i framtiden, vilket ger incitament till investeringar i värmepumpar, vilket i slutändan gör att systemen (som har haft kraftvärmeverk i mixen under tidigare år) kommer att domineras av värmepumpar. Införandet av tekniken för värmeenergilagring visar sig påskynda denna övergång i båda de system som studeras i denna avhandling. Det produceras mer el i fjärrvärmesystemet med konventionell temperatur än i ett fjärrvärmesystem med låg temperatur, eftersom kostnadsbesparingarna från drift av värmepumpar (på grund av högre prestandakoefficienter) med låg temperatur uppväger intäkterna från elförsäljning.Slutligen syns också effekten av elpriserna i resultaten. Lägre elpriser gynnar mer värmeproduktion från värmepumpar, medan högre elpriser stimulerar ökad produktion från kraftvärmeverk. Resultaten visar att fjärrvärmesystemet med konventionell temperatur ger nätoperatören större frihet (än i fjärrvärmesystemet med låg temperatur) att reagera på elpriserna.Sammanfattningsvis kan man därför konstatera att fjärrvärmesystem med låg temperatur i högre grad kan utnyttja den flexibilitet som tekniken för värmeenergilagring ger på grund av lägre värmeförluster, vilket visas genom att produktionsvolymerna för fjärrvärme är lägre och genom en högre grad av lastutjämning.Liknande studier i framtiden skulle kunna omfatta en känslighetsanalys av värmepumparnas prestandakoefficient i fjärrvärmesystem med låg temperatur, eftersom denna parameter verkar ha stor betydelse för den kostnadsoptimerade strategin för driften av systemet. Det kan också vara fördelaktigt att utvidga studien till att omfatta stadens energisektor, vilket skulle innebära att elbehovet inkluderas i modellen. Det skulle vara intressant att se om detta skulle få modellen att investera i andra tekniker än värmepumpar, eller om det fortfarande skulle vara mer ekonomiskt fördelaktigt att importera el till marknadspris. Slutligen skulle kostnaden för att övergå från ett fjärrvärmenät med konventionell temperatur till ett fjärrvärmenät med låg temperatur också kunna beaktas i modellen, eftersom så inte var fallet i detta projekt. Detta skulle förmodligen visa att den ekonomiska fördelen med fjärrvärmenät med låg temperatur är mindre än vad som förutses i denna studie.

Energy efficiency and reduced energy consumption are two highly discussed topics in the global environmental debate where Sweden as a country is at the forefront. High demands on streamlining energy usage exists where a goal is to by 2030 have a 50% more efficient energy use than in 2005. This study examined how waste heat could be recovered from an industrial process to reintroduce it into the building and thus reduce energy consumption. The process included a test room for large motors at ABB Machines in Västerås, where a fire pond near the building was used as cooling water for the motors' cooling systems during testing. The fire pond was located underground and only the outdoor climate controlled the temperature of the water in the pond. This meant that for large parts of the year the water was too hot to be used as cooling water and thus there was a need to reduce the temperature of the pond and at the same time utilize the heat that was in it. Mass balances were performed on the fire pond using test protocols. In this way, the group was able to calculate how much energy was available to be utilized and what system temperatures were possible. After analysis of previous studies, a system solution was developed where the incoming cold water that would become domestic hot water was used to cool the fire pond and at the same time preheat the cold water. Calculations were made to prove the economic and environmental benefits of the solution. The result showed a saving of 121.89 MWh/y in district heating consumption, which corresponded to a decrease of 3.1% of the total district heating consumption. In figures, this corresponded to a gross saving of 66,730 SEK/year. In addition, the solution reduced cold water consumption by 3200 . The study showed that economic and environmental savings could be made but that the system solution was difficult to generalize as the current problem was unique. The group discussed other solutions that would have been possible if other conditions had existed for the fire pond. Among these was, for example, a proposal to upgrade the heat in the fire pond with the help of heat pumps and use this for the building's radiator circuit or for the primary district heating line. Objections to these proposals were that energy needed to be added to power the heat pumps.

Studien använder linjärprogrammering för att optimera driften av det termiska energisystemet på Karlstad centralsjukhus ur ett ekonomiskt perspektiv. Bakgrunden till studien är de höga elpriser som rådde under slutet av 2021 samt att det i dagsläget finns kunskapsluckor angående hur systemet bör köras optimalt. Studien baseras på driftdata från 2021. Energisystemet som optimeras är uppbyggt av kylvärmepumpar, bergvärmepumpar, kylmaskiner, frikyla, fjärrvärme och marklager. Ett förhållande för hur många kWh termisk energi som produceras per tillförd kWh el tas fram för samtliga komponenter, vilket sedan används för att modellera energisystemet. Optimering av systemet ger vilka komponenter som skall användas vid olika tidpunkter för att uppfylla ett bestämt värmebehov och kylbehov. Resultatet i form av optimal drift under 2021 analyseras och används för att ta fram driftrekommendationer för energisystemet i framtiden. En metod för att teoretiskt begränsa marklagrets kapacitet vid optimering presenteras. Metodenanvänder nettoenergi till marklagret över en specifik tidsperiod för att approximera temperaturen på brinevätskan ut ur marklagret. Genom att sätta temperaturbegränsningar på brinevätskan kan därigenom nettoenergin till marklagret begränsas. Baserat på data från 2021 tillåts nettoenergin till marklagretvariera mellan -14 700 kWh och 12 500 kWh per 24 timmar. Resultaten visar att det under vintern är fördelaktigt att primärt använda bergvärmepumparna A-D i kombination med frikyla. Sekundärt används kylvärmepumparna E-F. Skillnaden mellan primär och sekundär systemlösning är liten och de båda kan ses som relativt likvärdiga. Fjärrvärme används enbart som sista alternativ under vintern. Energikällan för bergvärmepumparna bör variera mellan Klarälven och marklager med avsikt att utnyttja marklagrets kapacitet optimalt. Vår och höst fallet är till stora delar likvärdigt med vinterfallet med undantaget att det innehåller fler variationer till följd av förändringar i omgivande förutsättningar. Under sommaren bör enbart fjärrvärme användas för att tillgodose värmebehovet. Frikyla och kylmaskinerna 2-3 används för att tillgodose kylbehovet. Frikyla reserveras till att användas under de tidpunkter då kylbehovet är som högst. Effektavgiften för fjärrvärme står för 25,7 % av total driftkostnad i optimalt driftfall. För att minska kostnaderna anses det därför viktigt att kapa effekttopparna för fjärrvärme. Studien undersöker eventuella fördelar med att koppla frikyle-värmeväxlaren mot Klarälven med avsikt att kunna utnyttja den mer än vad som görs i dagsläget. Systemlösningen ger ingen signifikant minskning av driftkostnader vid simulering av ett års drift. Det kan dock vara fördelaktigt att koppla frikyla mot Klarälven ur perspektivet att kunna justera nettoenergin till marklagret för att förhindra långsiktiga temperaturförändringar i berggrunden. Årlig driftkostnad kan minskas genom att öka maxkapaciteten för värmepumparna. En ökning avbergvärmepumparnas kapacitet motsvarande en komponent minskar total årlig kostnad med 4,6 %. En ökning av kylvärmepumparnas kapacitet motsvarande en komponent minskar total årlig kostnad med 1,5 %. Att öka maxkapaciteten för övriga komponenter ger ingen signifikant förändring av årlig driftkostnad. Förbättring av studien innebär att basera modellen på bättre indata samt ta hänsyn till fler detaljer i systemet. Vidare studier bör fokusera på att tillämpa resultaten för att verifiera dem i verkligheten samt göra investeringskalkyler över att utöka kapaciteten för värmepumparna. The study uses linear programming to optimize the operation of the thermal energy system at Karlstad Central Hospital from an economic perspective. The background to the study is the high electricity prices that occurred at the end of 2021 and the fact that there are currently knowledge gaps regarding how the system should be run optimally. The study is based on operational data from 2021. The energy system that is optimized is made up of cooling heat pumps, ground source heat pumps, cooling machines, free cooling, district heating and ground storage. A ratio for how many kWh of thermal energy that is produced per kWh of supplied electricity was produced for all components, which was then used to model the energy system. Optimization of the system provides which components are to be used at different times to meet a specific heating and cooling demand. The result in the form of optimal operation during 2021 is analyzed and used to produce operating recommendations for the energy system in the future. A method for theoretically limiting the capacity of the ground storage during optimization is presented. The method uses net energy to the ground storage over a specific period of time to approximate the temperature of the brine liquid out of the ground storage. By setting temperature limits on the brine liquid, the net energy to the ground storage can thereby be limited. Based on data from 2021, the net energy to the ground storage is allowed to vary between -14 700 kWh and 12 500 kWh per 24 hours. The results show that during the winter it is advantageous to primarily use the ground source heat pumps A-D in combination with free cooling. Secondary, the cooling heat pumps E-F are used. The difference between primary and secondary system solution is small and the two can be seen as relatively equivalent. District heating is only used as a last resort during the winter. The energy source for the ground source heat pumps should vary between the Klarälven river and the ground storage with the intention of utilizing the capacity of the ground storage optimally. The spring and autumn case is largely equivalent to the winter case, with the exception that it contains more variations as a result of changes in surrounding conditions. During the summer, only district heating should be used to meet the heat demand. Free cooling and cooling machines 2-3 are used to meet the cooling needs. Free cooling is reserved for use during the times when the cooling demand is at its highest.The power fee for district heating accounts for 25.7% of the total operating cost in the optimal operating case. To reduce costs, it is therefore considered important to cut the power peaks for district heating. The study examines the possible benefits of connecting the free cooling heat exchanger to the Klarälven river with the intention of being able to use it more than what is currently the case. The system solution does not provide a significant reduction in operating costs when simulating one year of operation. It might however be advantageous to connect free cooling to the Klarälven river from the perspective of being able to adjust the net energy to the ground storage to prevent long-term temperature changes in the bedrock. Annual operating costs can be reduced by increasing the maximum capacity of the heat pumps. An increase in the capacity of the ground source heat pumps equivalent to one component reduces the total annual cost by 4.6%. An increase in the capacity of the cooling heat pumps equivalent to one component reduces the total annual cost by 1.5%. Increasing the maximum capacity for the other components does not result in a significant change in annual operating costs. Improvements of the study means basing the model on better input data and taking into account more details in the system. Further studies should focus on applying the results to verify them in reality andmake investment calculations regarding expansion of the capacity of the heat pumps

Several climate and energy goals have been set in the European Union, one of them being to increase energy efficiency. In Sweden, a large potential for increased energy efficiency lies in the residential and service sectors, which account for about 40% of total energy use. A large share of buildings in Sweden were built in the Million Homes Program in the 1960s and ’70s. These buildings are now in need of renovation, which enables renovation with the ambition of reducing energy use. In this thesis, the purpose is to develop an energy signature method, a bottom-up statistical method. This method has been validated using a building energy simulation software called IDA ICE, for two kinds of multifamily buildings from the Million Homes Program. The energy signature method has then been applied to a district located in Gävle, Sweden, containing more than 90 multifamily buildings with similar construction. In addition to characterizing current thermal performance of the buildings, the energy signature method is further developed so that potential for energy renovation of the district can be simulated. Simulated energy renovation is developed to comply with building energy use requirements, according to the most recent Swedish building regulations. Both on building and district level, sensitivity analysis is performed. In both cases the energy signature method is insensitive to changes in internal heat gains and indoor temperature. To investigate the effects of simulated renovation on a local district heating system, results are visualized in a duration diagram, where energy use reduction in different load periods is displayed. Thus, it is demonstrated how the energy signature method can be used as a rapid way of simulating energy renovation on district level and with readily available data. EU har beslutat om flera klimat- och energimål, bland annat att energi ska användas mer effektivt. I Sverige finns en stor potential för ökad energieffektivitet i bostads- och servicesektorn, som står för cirka 40 % av den totala energianvändningen. En stor av del Sveriges byggnadsbestånd består av miljonprogramsbyggnader från 1960- och 1970-talen. Dessa byggnader är i behov av renovering, vilket möjliggör ytterligare renovering med syfte att sänka energianvändningen. Syftet med denna studie är att utveckla en energisignaturmetod, en ”bottom-up” statistisk metod. Metoden har validerats med byggnadsenergisimuleringsprogrammet, IDA ICE, för två typer av flerbostadshus från miljonprogrammet. Energisignaturmetoden har sedan applicerats på ett distrikt i Gävle som innehåller fler än 90 flerbostadshus med liknande konstruktion. Förutom att karakterisera byggnadernas nuvarande termiska prestanda, vidareutvecklas energisignaturmetoden så att även energirenovering kan simuleras. Denna metod utvecklas för att uppfylla Boverkets krav på byggnaders energianvändning, enligt gällande svenska byggnadsreglerna. Känslighetsanalys utförs både på byggnads- och distriktsnivå. I båda fallen visar sig energisignaturmetoden vara okänslig för förändringar i intern värmegenerering och inomhustemperatur. Effekterna av den simulerade renoveringen presenteras i ett varaktighetsdiagram, som visar de möjliga effekterna på ett lokalt fjärrvärmesystem. På detta sätt demonstreras hur energisignaturmetoden kan användas för att snabbt simulera energirenovering på distriktsnivå och med lättillgänglig data.

I den här rapporten har fokus varit att undersöka och identifiera förbättringsområden i användandet av fjärrvärme inom dagens fjärrvärmesystem. Rapporten är huvudsakligen en teoretisk studie som är kombinerad med egna simuleringar via programvaran NetSim. Användningen av fjärrvärme utvecklas ständigt och i dagsläget används främst tredje generationens fjärrvärme med en pågående utveckling av fjärde generationens fjärrvärme. Fjärrvärme kan produceras via olika anläggningar där kraftvärme har valts att avgränsa och fokusera på. Den producerade fjärrvärmen inom Sverige består av en framledningstemperatur med ett medelvärde av +86 ̊C och +47,2 ̊C i returledningen. Rapporten inriktar sig specifikt på användning av fjärrvärme inom bostads- och service sektorn där fjärrvärme stod för 31% av uppvärmningsbehovet år 2019. Detta skapar en bra grund för argumentet att effektivisera dess användning vilket kan möjliggöras utanför byggnaden i fjärrvärmenätet men även inuti byggnaden. Genomförandet har varit att ta fram slutsatser via simuleringar, tidigare forskning samt litteratur. Programvaran NetSim som är utvecklat för fjärrvärmesimuleringar användes för att simulera och undersöka hur fjärrvärmenätet påverkas utifrån tre olika scenarion (i) referensscenario (ii) lägre nättemperatur (iii) lägre nättemperatur vid högre påfrestning i fjärrvärmenätet. Scenarierna reflekterar dagens fjärrvärmenät och vilken potential som finns inom framtida fjärde generationens fjärrvärmenät. De resultat rapporten visar är att det finns potential för ett antal förbättringar inom fjärrvärmesystemet, första förbättringen är kring ändring av kopplingsprincip i fjärrvärmecentralen. Olika kopplingar har potential att uppnå olika returtemperatur utifrån dess utformning. De principer som studerades var parallell-, tvåstegs-, trestegs- och seriekoppling, där trestegskoppling åstadkom lägst returtemperatur på bekostnad av ökad komplexitet, miljöpåverkan och pris. Andra förbättringen är att frångå användningen av varmvattencirkulation då det estimeras att det stå för omkring 10 – 20% av flödet i fjärrvärmesystemet, det leder till en ökad returledningstemperatur vilket är ej något som eftersträvas. Lösningen är introduktionen av en tredje ledning som återcirkulerar varmt vatten från framledningen tillbaka till framledningen igen fast i ett tidigare skede. Framtidens fjärde generation för med sig stora förbättringar vilket visades i litteratur, tidigare forskning och egna simuleringar men det är i ett tidigt skede än. Endast tio projekt kring fjärde generationen hade startat eller planerades i Sverige år 2020. Fjärde generationen medför lägre nättemperatur med en framledningstemperaturen kring +50 ̊C till +55 ̊C och en returtemperatur på omkring +20 ̊C. Den lägre nättemperatur ger möjlighet till användning av lägenhetsväxlare i flerbostadshus i stället för en gemensam fjärrvärmecentral på botten- eller källarplan, det eliminerar användningen av varmvattencirkulation och risk för Legionella. Lägre nättemperatur möjliggör även att större mängd elektricitet i kraftvärmeverk kan produceras vid samma värmebehov samtidigt som högre effekt uppnås med rökgaskondensering ifall kraftvärmeverket använder sig av det. Det noteras även att det bör finnas större initiativ för fjärrvärmekunder att sänka dess returledningstemperatur antingen via ekonomiska medel eller alternativa lösningar. I dagsläget finns det ej tillräckligt stort incitament för kunden att vilja genomgå en förändring, en förändring som har potential att påverka nätet positivt ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv. The focus of this report has been to investigate and identify areas for improvement in the use of district heat within our current district heating system. The report is mainly a theoretical study combined with own simulations via the software NetSim. The use of district heating is constantly evolving and currently mainly third generation district heating is used with ongoing development of fourth generation district heating. District heating can be produced by different plants, where CHP-plants has been chosen to be delimited and focused on. The district heat produced within Sweden consists of a supply temperature with an average value of +86 ̊C and +47.2 ̊C in the return line. The report focuses specifically on the use of district heating in the residential and service sector where district heating accounted for 31% of the heating demand in 2019. This creates a good basis for the argument to make its use more efficient which can be made possible outside the building in the district heating network but also inside the building. The methodology has been to develop conclusions via simulations, previous research, and literature. The NetSim software developed for district heating simulations was used to simulate and investigate the impact on the district heating network based on three different scenarios (i) reference scenario (ii) lower network temperature (iii) lower network temperature at higher demand in the district heating network. The scenarios reflect the current district heating network and the potential of the future fourth generation district heating network. The results of the report show that there is potential for a number of improvements in the district heating system, the first improvement is around the change of the coupling principle in the district heating plant. Different couplings have the potential to achieve different return temperatures depending on their design. The principles studied were parallel, two-stage, three-stage and series coupling, where three-stage coupling achieved the lowest return temperature at the cost of increased complexity, environmental impact, and price. The second improvement is to abandon the use of hot water circulation as it is estimated to account for around 10 - 20% of the flow in the district heating system, leading to an increased return line temperature which is not desirable. The solution is the introduction of a third pipe that recirculates hot water from the supply line back to the supply line again but at an earlier stage. The fourth generation of the future brings great improvements which has been shown in literature, previous research, and own simulations but it is in an early stage yet. Only ten fourth generation projects had started or were planned in Sweden in 2020. Fourth generation brings lower net temperature with a supply temperature around +50 ̊C to +55 ̊C and a return temperature of around +20 ̊C. The lower net temperature allows the use of apartment exchangers in apartment buildings instead of a collective district heating substation on the ground or basement level, it eliminates the use of hot water circulation and the risk of Legionella. Lower net temperature also allows a larger amount of electricity to be produced in CHP-plants for the same heating demand, while higher output can be achieved with flue gas condensation if the CHP-plant uses it. It is also noted that greater initiative should be given to district heating customers to lower their return line temperature either through financial means or alternative solutions. At present, there is not enough incentive for the customer to want to undergo a change, a change that has the potential to positively impact the network from an economic and environmental perspective.

This study focuses on researching the performance of CO2 heat pumps in different real-time applications and in some studies, it compares the performance to synthetic and other natural refrigerants based on heat pump data provided from buildings. The research on the performance of the CO2 heat pump is performed based on Sweden's climatic conditions. The study consists of four different case studies each focusing on the CO2 heat pump used for four different buildings. The first study evaluates the performance of air source CO2 heat pump installed in a residential building and performs cost benefit in comparison to district heating energy consumption. The second study investigates the performance of the air source CO2 heat pump for the district heating application and compares the same with other refrigerant heat pumps. The refrigerants compared with include Ammonia (R-717), Propane (R-290), R-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane). The third study examines the performance of air source CO2 heat pumps in a commercial building with the field measured data obtained directly from the heat pump sensors through the online portal “itop”. The fourth study analyses the performance of a CO2 heat pump with that of a propane (R-290) heat pump for a commercial swimming pool application. The study is performed using a simulation model created using Microsoft Excel Sheets and Cool Prop add-in, a thermophysical property database. The simulation model makes use of formulae of heat pumps to analyse the performance of the heat pump systems. The climatic data for Stockholm is taken from ASHRAE IWEC 2 database. The results of the study show advantages of CO2 heat pumps when used for combined purposes like space heating, space cooling and domestic hot water over the heat pumps using other refrigerants for their operation, as these refrigerants when operated at high condensation temperature led to low Coefficient of Performance (COP). The first study on residential building CO2 heat pumps showed a cost savings of about 116,000 kr per year even in high-pressure operations concerning the annual cost of district heating, which is about 30% of the total cost district heating with auxiliary equipment. The study also examined the energy saving over the usage of an ejector used in the heat pump which reached an average energy saving of 8%. The second study shows the dominance of the performance of CO2 over other refrigerants for district heating purposes. The third study indicates the performance of the CO2 heat pump in the application using real-time measure data. The fourth study illustrates an increase in overall COP of about 10% from the CO2 heat pump in comparison to that of propane refrigerant for swimming pool application. These results show that when the domestic hot water demand is higher, the CO2 heat pump performs better than other refrigerants specifically because the COP of other refrigerants is lower at high condensation temperatures. Denna studie fokuserar på att undersöka prestandan hos CO2-värmepumpar i olika realtidsapplikationer och i vissa studier jämför den prestandan med syntetiska och andra naturliga köldmedier baserat på värmepumpsdata från byggnader. Forskningen kring CO2-värmepumpens prestanda utförs utifrån Sveriges klimatförhållanden. Studien består av fyra olika fallstudier som var och en fokuserar på CO2-värmepumpen som används för fyra olika byggnader. Den första studien utvärderar prestandan hos luftkällans CO2-värmepump installerad i ett bostadshus och ger kostnadsfördelar jämfört med energiförbrukningen för fjärrvärme. Den andra studien undersöker prestandan hos luftkällans CO2-värmepump för fjärrvärmeapplikationen och jämför densamma med andra köldmedievärmepumpar. Köldmedierna jämfört med inkluderar ammoniak (R-717), propan (R-290), R-134a (1,1,1,2-tetrafluoretan). Den tredje studien undersöker prestandan hos luftkällans CO2-värmepumpar i en kommersiell byggnad med fältuppmätta data som erhålls direkt från värmepumpens sensorer via onlineportalen "itop". Den fjärde studien analyserar prestandan hos en CO2-värmepump med den hos en propan (R-290) värmepump för en kommersiell simbassängapplikation. Studien utförs med hjälp av en simuleringsmodell skapad med Microsoft Excel Sheets och Cool Prop-tillägget, en termofysisk egenskapsdatabas. Simuleringsmodellen använder formler för värmepumpar för att analysera värmepumpsystemens prestanda. Klimatdata för Stockholm är hämtade från databasen ASHRAE IWEC 2. Resultaten av studien visar fördelarna med CO2-värmepumpar när de används för kombinerade ändamål som rumsuppvärmning, rumskylning och tappvarmvatten jämfört med värmepumpar som använder andra köldmedier för sin drift, eftersom dessa köldmedier när de används vid hög kondensationstemperatur ledde till låg koefficient prestanda (COP). Den första studien om bostadshus CO2-värmepumpar visade en kostnadsbesparing på cirka 116 000 kr per år även i högtrycksdrift avseende den årliga kostnaden för fjärrvärme, vilket är cirka 30 % av den totala kostnaden för fjärrvärme med hjälputrustning. Studien undersökte också energibesparingen jämfört med användningen av en ejektor som används i värmepumpen som nådde en genomsnittlig energibesparing på 8 %. Den andra studien visar dominansen av CO2s prestanda över andra köldmedier för fjärrvärmeändamål. Den tredje studien indikerar CO2-värmepumpens prestanda i applikationen med hjälp av mätdata i realtid. Den fjärde studien illustrerar en ökning av den totala COP på cirka 10 % från CO2-värmepumpen jämfört med den för propan-köldmedium för simbassängapplikationer. Dessa resultat visar att när efterfrågan på tappvarmvatten är högre presterar CO2-värmepumpen bättre än andra köldmedier, särskilt eftersom COP för andra köldmedier är lägre vid höga kondensationstemperaturer.

Climate change and the increase of carbon dioxide in the atmosphere is an ongoing problem affecting the earth globally. To break this trend and revert the changes a continuous upgrade of the current energy system is needed, one way of doing this is by using models to simulate new systems. One of the areas that needs optimization is heat distribution systems and district heating. In this master thesis a model for simulation of district heating is built and tested for several case studies. This thesis is part of a larger research project which aims at integrating multiple models regarding mobility and energy systems to simulate a smaller society. The distribution system model was created using matrices to describe the connections within the system and then used to calculate mass flow, pressure drop, temperatures and heat losses. Results show that placement of new users in the grid heavily impact the mass flow and pressure drop throughout the system. Moreover, the result also shows that a reduction of the temperature requirement at one user has the possibility to drastically lower the temperature through the system and lower the heat losses significantly. Before further use of this model verification with commercialized software is strongly suggested.

Det kalla klimatet i Sverige, framför allt i de norra delarna, ställer höga krav på uppvärmningen av byggnader och varmvatten. Att välja rätt värmesystem kan därför vara lönsamt, både ekonomiskt och miljömässigt. Fjärrvärmen är det vanligaste uppvärmningsmetoden i större byggnader, medan småhus ofta använder sig av värmepumpar. Studier har visat på att kombinationer av fjärrvärme och bergvärmepumpar kan ha ekonomiska fördelar. Det blir därmed intressant att undersöka vilken kombination av de två värmesystemen som är mest ekonomiskt fördelaktig. För att beräkna det har en beräkningsmodell skapats baserat på ett nybyggnadsprojekt i Umeå kallat Verkstan. Tanken är att beräkningsmodellen ska kunna beräkna vilken effektfördelning samt energitäckningsgrad som är mest gynnsam, vilket gjordes genom att beräkna minimum i ickelinjära uttryck. För att genomföra beräkningarna användes ett plugg in program i Excel kallat Solver. Livscykelkostnad samt payback tid användes för att beräkna uppvärmningssystemens lönsamhet. Där utöver undersöktes även den miljömässiga aspekten av de olika värmesystem som beräknats, vilket baserades på utsläpp kopplade till driften. Genom utsläppen av koldioxidekvivalenter till atmosfären inom el- och fjärrvärmeproduktionen beräknas och jämförs de årliga utsläppen för olika värmesystem. Beräkningarna visade på tydliga ekonomiska fördelar med ett kombinerat system, vilket även finner stöd i litteraturen. Resultaten från beräkningsmodellen visade på att effekten hos den installerade bergvärmepumpen i Verkstan är lägre än optimalt, och en högre effekt skulle möjliggöra betydande besparingar, upp emot 1,2 miljoner kr. Den valda effekten innebär dock betydande besparingar jämfört med ett system bestående av enbart fjärrvärme. En känslighetsanalys genomfördes, vilket undersökte vilken påverkan förändringar på parametrar har på resultatet. Den visade att trots betydande påverkan på livscykelkostnaden var det kombinerade systemet ekonomiskt fördelaktigt. Osäkerhet i beräkningsmodellens möjlighet att uppskatta energitäckningsgrad innebär att vidare studier och konfirmering av modellen vore önskvärd. Ur en miljösynpunkt visade beräkningar på två skilda resultat beroende på om direkta eller indirekta utsläpp beräknades. I de fall då enbart direkta utsläpp från el- och fjärrvärmeproducenterna användes i beräkningarna visade resultatet på tydliga fördelar vid användandet av bergvärmepumpar. Användes i stället indirekta utsläpp i form av utsläppen kopplade till marginalel och marginalfjärrvärme vid beräkningarna visade resultaten på lägre utsläpp vid användning av fjärrvärme. En vidare diskussion kring vilka utsläpp en slutanvändare av el eller fjärrvärme är ansvarig för, samt de olika värmesystemens utsläpp sett till hela livstiden vore intressant för framtida undersökningar. The cold climate in Sweden, especially in the northern parts, places high demands on the heating of buildings and hot water. Choosing the right heating system can therefore be profitable, both economically and environmentally. District heating is the most common heating method in larger buildings, while single-family homes often use heat pumps. Studies have shown that combinations of district heating and geothermal heat pumps can have economic benefits. It would thus be interesting to investigate which combination of the two heating systems is most economically advantageous. To calculate this, a calculation model was created based on a new construction project in Umeå called Verkstan. The idea is that the calculation model should be able to calculate which power distribution and energy coverage ratio is most favorable, which was done by calculating the minimum in non-linear expression. To perform the calculations, a plug-in program in Excel called Solver was used. Life cycle cost and payback time were used to calculate the profitability of heating systems. In addition, the environmental aspect of the various heating systems that were calculated was also examined, which was based on emissions linked to operations. Through the emissions of carbon dioxide equivalents to the atmosphere in electricity and district heating production, the annual emissions for different heating systems were calculated and compared. The calculations showed clear economic benefits of a combined system, which also finds support in literature. The results from the calculation model showed that the power of the installed ground source heat pump in Verkstan was lower than optimal, and a higher power would enable significant savings, up to SEK 1.2 million. However, the selected effect means significant savings compared to a system consisting only of district heating. A sensitivity analysis was performed, which examined the effect of changes in parameters on the result. It showed that despite the significant impact on the life cycle cost, the combined system was economically advantageous. Uncertainty about the calculation model's ability to estimate the energy coverage ratio means that further studies and confirmation of the model would be desirable. From an environmental point of view, calculations showed two different results depending on whether direct or indirect emissions were calculated. In cases where only direct emissions from electricity and district heating producers were used in the calculations, the results showed clear advantages in the use of geothermal heat pumps. If indirect emissions were used instead, in the form of emissions linked to marginal electricity and marginal district heating in the calculations, the results showed lower emissions when using district heating. A further discussion about which emissions an end user of electricity or district heating is responsible for, as well as the emissions of the various heating systems for the entire lifetime would be interesting for future investigations.

With the Paris agreement calling to limit global warming to 2°C below pre-industrial levels, with further efforts to ensure it stays below 1.5°C, the Finnish government passed the Lakihiilen energiakäytön kieltämisestä (416/2019), i.e., Act of Prohibition of Coal Energy,which stipulates that the use of coal as a fuel for heat/electricity production to be bannedfrom 1 May 2029. This affects Helsinki’s energy industry and a key concern to this work is the Salmisaari Combined Heat and Power plant, which is set to be decommissioned. This plant currently generates heat and electricity by using wood pellets and coal to cater toaround 25-45% of the District Heating consumption of the city of Helsinki. To compensate for this decommissioning, there arises a need for more heat production,around 300-500MW of capacity. One alternative is the heat recovery of seawater by utilising the phase change heat of freezing. The present project investigates a technical feasibility study of a system to generate ice slurry, which is then used to extract heat fromseawater at ~0°C via a heat pump. The competitiveness of an ice-slurry based system to state-of-the-art water or ice-based storage is analysed as well. The proposed system is then modelled in Aspen Plus, and the pressure drop characteristics of the generated ice slurry are studied. Finally, a sensitivity analysis of the pressure ratio of the compressor on the performance of the system is studied. Based on prior works, level of commercialisation and technical feasibility, it was found that a vacuum ice generation method, in combination with heat pumps, is a viable solution to cater to the district heating demand of the city. Further, it is concluded that the pressure drop occurring during transport of the ice slurry is quite minimal – less than 0.5% of the total power consumed whilst producing 300MW of district heat. The COP of the system varies between 2.6-2.8 depending on the pressure ratio of the compressor and thus is energy efficient. Overall, the proposed solution seems to be promising and with further socio-techno-economic analysis, this could be the potential alternative to bridge the deficit. Med Parisavtalet som kräver att den globala uppvärmningen ska begränsas till 2 °C under förindustriella nivåer, med ytterligare ansträngningar för att säkerställa att den håller sigunder 1,5 °C, antog den finska regeringen Laki hiilen energiakäytön kieltämisestä (416/2019), dvs. Förbud mot kolenergi, som föreskriver att användningen av kol som bränsle för värme-/elproduktion ska förbjudas från och med den 1 maj 2029. Detta påverkar Helsingfors energiindustri och en central fråga för detta arbete är Salmisaarikraftvärmeverk, som är planlagt på att avvecklas. Denna anläggning genererar för närvarande värme och elektricitet genom att använda träpellets och kol för att tillgodosecirka 25–45 % av Helsingfors stads fjärrvärmeförbrukning. För att kompensera för denna avveckling uppstår ett behov av mer värmeproduktion, cirka 300-500MW kapacitet. Ett alternativ är värmeåtervinning från havsvatten genom att utnyttja fasförändringsvärmen från frysning. Detta projekt skall undersöka genom en teknisk förstudie olika system för att generera isslurry (en blandning av is och vatten), som sedan används för att utvinna värme från havsvatten vid ~0°C med hjälp av en värmepump. Konkurrenskraften hos ett isslurrybaserat system jämfört mot toppmoderna vatten- eller isbaserad lagrings system analyseras också. Det föreslagna systemet modelleras sedan i Aspen Plus, och tryckfallsegenskaperna hos den genererade isslurryn studeras. Slutligengörs en känslighetsanalys av kompressorns tryckförhållande och dess påverkan på systemets prestanda. Baserat på tidigare arbeten, kommersialiseringsnivå och teknisk genomförbarhet fann denna rapport att genom en metod för att generera vakuumis, i kombination med värmepumpar att en hållbar lösning för att tillgodose stadens fjärrvärmebehov finns. Vidare dras slutsatsen att tryckfallet som inträffar under transport av isslurryn är minimalt- mindre än 0,5 % av den totala energiförbrukningen samtidigt som den producerar 300MW fjärrvärme. Systemets COP varierar mellan 2,6–2,8 beroende på kompressorns tryckförhållande och är därmed energieffektivt. Sammantaget verkar den föreslagna lösningen vara lovande och med ytterligare socio-teknoekonomisk analys kan detta vara ett potentiellt alternati för att brygga underskottet av fjärrvärme.

This is a study conducted on behalf of the pharmaceutical company Cytiva in Uppsala via STUNS Energi by students at Uppsala university. The goal for Cytiva is to reduce their carbon dioxide footprint and the purpose of this study is to evaluate the possibilities of reducing their carbon dioxide emissions from the heating and cooling of their facilities, mainly office buildings. The office buildings used for the study are the older A-buildings and the more modern D1 building. The main issue used in formulating the method for this study was “How does Cytivas CO2-emission behave in regards to their indoor temperature regulation?” A separate issue using the results from the first mentioned issue is to provide an answer to “How does Cytivas CO2-emission behave in the future?” and with this help Cytiva plan ahead for the future. A data study was conducted and was supplemented by a literature study. The data was provided by Cytiva and their partners for temperatures in the buildings, outdoor temperatures, and their heat energy consumption. Key figures for the CO2-emission could be used to calculate the emissions from the heating and cooling of the buildings. In the end a linear behavior between the outdoor temperature difference and their heat energy consumption was proven and a linear model was created in order to predict changes in their CO2-emission from altering the indoor temperature. Also a difference between the efficiency in the buildings was proven, where the D1 building would be considered superior to the A- buildings. Denna studie utfördes på uppdrag och efterfrågan av Cytiva via STUNS Energi av studenter på Uppsala universitet. Syftet var att analysera och kvantifiera hur regleringen av inomhustemperaturen i Cytivas kontorslokaler påverkar koldioxidemissionen. Kontorslokalerna som undersöktes är belägna i Uppsala och är två äldre hus, A1 och A2 samt ett nyare hus, D1. Huvudmålet med studien var att informera Cytiva om deras koldioxidutsläpp till följd av deras temperaturreglering inomhus. Den primära frågeställningen som besvarades med hjälp av studien är “Hur ser Cytivas koldioxidutsläpp ut från inomhustemperaturreglering?”. Ett ytterligare mål med studien var att hitta en generell modell som kan appliceras för att simulera framtidens koldioxidutsläpp. Modellen kunde vidare ge svar på studiens andra frågeställning som lyder “Hur ser Cytivas koldioxidutsläpp ut vid modellering för framtiden?”. Studien genomfördes genom datahantering, tolkning av data samt med hjälp av en förstudie. Den behandlade data bestod av utomhus-, inomhus- och tilluftstemperaturer samt energiförbrukningen för husen. Den första frågeställningen besvarades med hjälp av att ett samband togs fram mellan energiförbrukningen och skillnaden mellan utomhus- och inomhustemperaturen korrigerad med en konstant. Energiförbrukningen kunde sedan konverteras till koldioxidutsläpp med hjälp av ett nyckeltal för fjärrvärme. Till exempel var Cytivas totala koldioxidutsläpp 189 ton från fjärruppvärmningen i hus D1 under hela 2021. För A-husen användes samma metod som för D1 förutom att inomhustemperaturen ersattes av tilluftstemperaturen på grund av saknad data. A-husens koldioxidutsläpp till följd av fjärruppvärmning under hela 2021 var 158 ton. Den andra frågeställningen besvarades genom att modellen som konstruerades för den första frågeställningen användes. Studien resulterade i en skillnad mellan byggnaderna och att det finns ett tydligt samband mellan fjärrvärmeförbrukningen och utomhustemperaturen. Byggnaderna skiljer sig från varandra men ungefär samma slutsats kan dras. Eftersom utomhustemperaturen kommer öka till följd av den globala uppvärmningen kommer värmeförbrukningen minska medan kylning av lokalerna kommer öka för att uppnå en komfortabel inomhustemperatur. I framtiden kommer alltså koldioxidutsläppen från Cytivas inomhustemperaturreglering minska i jämförelse med hur det ser ut i dagsläget. Om inomhustemperaturen höjs i D1 med en grad kan utsläppen öka med upp till 16 % och en sänkning med en grad kan leda till minskade utsläpp med upp till 15 %.

Large-scale infrastructure projects are risky ventures, often subjected to poor performance. Time and cost are often escalating beyond estimation while quality and benefits remain unchanged. However, little is known about the project performance in the district heating sector, which serves as basic infrastructure and plays an important role in regional energy transitions. This thesis aims to explore the project performance of large-scale infrastructure projects within the energy sector, particularly the district heating setting to enhance the knowledge of large-scale project performance, and further explore what factors contribute to explaining the performance of large-scale projects within this setting. To fulfil the purpose of this thesis, a multiple case study was conducted in a Swedish district heating setting. A review of relevant literature served as a complement to the primary data retrieved from the cases, laying a theoretical foundation for analysis. The empirical study consists of three parts. The first phase consisted of 18 interviews conducted with people at various positions within the case company to get a holistic picture of the problem and to select the nine cases focused on within this study. The second phase consisted of gathering qualitative and quantitative data on project performance, while the last phase consisted of nine in-depth interviews with the project managers of the nine selected projects. This thesis found a varying project performance, with a mean cost escalation of 12.9 percent and a time increase of 140 days on average. Similar to other studies, large-scale energy infrastructure projects have a tendency to fail rather than succeed when compared to the Iron Triangle criterias, cost, time and quality. Insufficient planning and procurement, weak leadership and ill-performing contractors are significant factors that have a large negative impact on performance. In addition, scope change, environmental context and luck are also shown to impact project performance. Limited evidence on whether political factors have a substantial impact on project performance has been found, in contrast to a large segment within earlier literature. Strong teamwork, both internally within the project team and externally with contracting parties can help neutralise any poor performance caused by any of the above-mentioned factors. The thesis contributes to the literature by discussing large-scale energy infrastructure performance. It is known that large-scale projects are complex and uncertain endeavours and by analysing project performance, knowledge can be enhanced not only on what went wrong but also on what went right. With a global sustainability transition and decarbonisation, energy infrastructure is going to experience large investments in the years to come. With this in mind, developing the most sustainable best practices and prudent project objectives can help project managers to embrace uncertainty and make the right decisions to enhance project performance. Storskaliga infrastrukturprojekt är ofta riskfyllda, och levererar sällan i linje med uppsatta mål. Både projektens tid och kostnad eskalerar långt bortom de initiala estimeringar som gjorts medan kvalitén och investeringens förmåner förblir oförändrade. Fjärrvärmesektorn är en viktig del i Sveriges energisystem men behöver ständigt tackla dyra investeringar med låg lönsamhet. Syftet med denna uppsats var att undersöka storskaliga infrastrukturprojekt inom energisektorn, i synnerhet med fokus på fjärrvärme, för att öka kunskapen om projektens resultat gällande tid, kostnad och kvalité samt att utforska vilka faktorer som påverkar utfallet av storskaliga projekt i denna sektor. För att uppfylla syftet med denna studie så valdes en flerfallsstudie med en kombination av kvalitativ och kvantitativ metod tillsammans med en genomgång av relevant litteratur. Litteraturstudien fungerade som ett komplement till den projektspecifika informationen som samlades in och la grunden till det teoretiska ramverk som användes under analysen. Den empiriska studien bestod av tre delar. I den första delen utfördes 18 intervjuer med anställda på olika positioner inom företaget, syftet med dessa intervjuer var att få en holistisk bild av problemet samt att välja ut de nio projekt som analyserades vidare. Fokus för studiens andra del var att samla in kvantitativa och kvalitativa data för de nio projekten medan den sista delen bestod av intervjuer med projektledarna för de nio utvalda projekten. Studien visade på ett varierande resultat gällande projektens utfall där medelvärdet för kostnadsöverskridningar var 12,9 procent och medelvärdet för tidsfördröjningar var 140 dagar. I linje med tidigare studier så har storskaliga energiprojekt en tendens att misslyckas gällande att uppfylla både tidoch kostnadskriterier. De främsta faktorerna som påverkade projektens utfall var otillräcklig planering, en ofördelaktig inköpsstrategi, svagt ledarskap samt entreprenörer som presterade dåligt. Utöver dessa så påverkade även förändringar av projektets omfattning, projektets omgivande kontext och ren och skär tur projektens utfall. Politiska faktorer var ej en framträdande faktor i denna studie, till skillnad från tidigare litteratur där politiska faktorer ofta är i fokus. En sammansvetsad projektgrupp, både internt och externt med avtalade parter, visade sig kunna neutralisera de ovan nämnda faktorerna så att det övergripande utfallet ändå blev bra. Storskaliga energiprojekt är både komplexa och osäkra investeringar. Genom att studera projekts utfall och prestation kan insikter fås inte bara kring vad som gick fel utan också kring vad som gick rätt. Stora investeringar kommer att krävas inom energisektorn under kommande år för att möjliggöra den hållbara omställning som krävs på global nivå. Att etablera bra och hållbara metoder med försiktiga projektmål kan hjälpa projektledningen att flytta fokus från att minimera riskerna till att istället omfamna osäkerheten och fatta rätt beslut på bra grunder.

This thesis aims to investigate if the hourly heat load consumptiondata can be used to approximate the daily consumptions patterns forbuildings connected to Göteborg Energi’s district heating network. Theapproximated data shall act as foundation for dimensioning of thedistrict heating network. In this work, it is studied how theconsumption approximation are due to changes in the outdoortemperature between different years.The aim is to develop an approximation model for hourly heat loadpatterns, heat output, water flow and return temperature from thedistrict heating substations of individual buildings regardless ofbuilding types. The approximation methods used in the hourlyapproximation model is multiple ridge regression. Regression trees areused to define breaking points such as the building balance pointtemperature from the consumer heat load pattern. Two separateregression intervals were defined based on breaking points from theregression tree. Outdoor temperature data, solar radiation data,weekday and weekends data used as predictors.The approximation model is evaluated against a reference model usingthe daily mean heat load consumption data. Evaluation between themodel and reference is made on six different building and buildingtypes during the outdoor temperature of -16, which is the designoutdoor temperature of the district heating system of Göteborg Energi.The approximated maximum heat output and water flow during the daywhere 18 % and 10 % above the approximated daily mean. Theapproximated return temperature where 43-51 °C compared to the dailymean of 42 °C for a warm year and 47-52,5 °C compared to 50 °C dailymean for a cold year.The hourly approximation model where able to capture the heat loadpatterns of different building types. However, higher demands on dataquality needs to be addressed to ensure the use of the hourlyapproximation model. I detta examensarbete har en undersökning angående värmelastapproximationer baserade påtimupplöst kundlastdata gjorts. Värmelasterna som approximerades var värmeeffekt,vattenflöde och returtemperatur. Data för utomhustemperatur, helg och vardag samtsolinstrålningsdata har använts för att kunna approximera värmelasterna. Resultat avapproximationer har visualiserats i relation till utomhustemperaturen och har utvärderats fördimensionerande utomhustemperatur. Utvärdering gjordes på olika byggnader ochbyggnadstyper. Resultat av approximationsmodell med timupplöst kundlastdata utvärderadesmot modell baserad på dygnsmedeldata. Modellerna testades för två olika år med skildautomhustemperaturer, ett kall-år och ett varm-år.Resultat visar att det är möjligt att fånga den timvisa värmelasten hos enskilda kunder och skulleinnebära ett bättre underlag vid dimensionering. Detta då högsta värmelasten under ett dygnskiljer sig från dygnsmedellasten. Att implementera modell med timdatat ökar känsligheten imodellen och ställer högre krav på den inhämtade kundlastdatat. Mätare i fjärrvärmecentralerbör ses över för säkerställning av god mätupplösning och mätprecision.

Sandvik Coromant in Gimo wants to implement an accumulator tank to reduce their usage of fossil fuelsand therefore lessen their climate impact. The system implemented at the moment is dimensioned fortemperatures down to -14◦C, but at lower temperature the system cannot meet the demands. That is whenthe industry needs to use oil as backup. This report studies the possibilities to install an accumulator tankthat will cover the demand when the temperatures are below -14◦C. This report constructs and takes twomodels into consideration: one is an approximative model whereas the other is an adequate model. Theapproximative model is divided into two scenarios. The first scenario studies the heat storage needs for theaccumulator tank for the longest period when the ambient temperature is -14◦C and decreases to -20◦Cthen increases back to -14◦C. The second scenario uses the same method as the previously mentionedscenario, but the interval is down to -17◦C. Results from the first scenario gave the accumulator tanka volume of 244.8 m3 whilst the second scenario, the accumulator tank had a volume of 92.5 m3. Theapproximative model gave no credible results since the data used and available at the time was inadequate,but also because of other sources of errors.The adequate model is based on a code written in Python, one that Sandvik Coromant can use andapply the needed data themselves. The model takes the ambient temperature and heat income as inputsand will with the help of the input dimension an accumulator tank but also calculate its heat losses.Since there was no adequate data available, no result could be obtained from the model. Instead, themodel’s robustness and reliability were tested with the help of a sensitivity analysis but also through avalidation. The sensitivity analysis showed that the result from the model is mostly impacted when theambient temperature varies. To validate the model’s ability to correctly calculate the dimensions and thevolume of an accumulator tank, a master thesis was used that studied and dimensioned two accumulatortanks. When the master thesis values were used as inputs, the model gave a deviation of 0 % and 0.4%. The model’s ability to calculate the heat storage need was validated through using hourly data fromFebruary and April given from Nevel as inputs. The results from the model were compared to Nevels owncalculation done in excel. The results from February gave a 23.5 % deviation and for April the deviationwas 11 %. These deviations can seem big but the heat demand for Sandvik Coromant was calculatedthrough different equations in the model compared to Nevel’s own calculations. When Nevel’s equationwas used for the heat demand in the model the deviation was 0 % and 2.3 % for February respectiveApril. This shows that the model is capable of calculating the heat storage needs and the volume for theaccumulator tank and is therefore reliable.Furthermore, the results obtained was discussed and sources of errors were analyzed. From the discussionsome conclusions could be drawn. Some of the conclusions drawn are that the tank should be placed inconnection with the current oil tanks and based on the size of the accumulator tank two smaller tankscould be constructed instead. Based on the sensitivity analysis and the validation, it can be concludedthat the model will work without significant errors.

Energy efficiency of buildings is becoming more and more common as a step towards decreasing the amount of climate emissions in the world. In the Swedish city Gothenburg, there are many existing buildings that soon faces extensive renovations due to age and therefore they have a lot of potential to, at the same time, improve the energy efficiency. Some of the buildings uses district heating as heating system and therefore this project has included an investigation of how the energy efficiency of a building affects the delivery of the district heating. The project also included an investigation of how energy efficiency of existing buildings affects the planning of the future needs of district heating.By applying energy saving measures on a reference building that can represent all the buildings in an area can the maximal power use at the DVUT be forecasted. The energy savings impact on the building’s energy- and power signatures is also a part of the study. The result of the energy savings measures is then used in an example of Gothenburg´s urban development by applying the results of the reference building on an area called Heden.The project includes a study, a model in VIP-Energy, an economic analysis of the energy savings and the example of the urban development of Heden. The results shows that the suggested measures reduce the primary energy number by 47 % and that the maximal power use reduced by 50 %. For property owners the economic analysis showed that the measures were not enough profitable. On the other hand, did the result, by the example with Heden also showed that Göteborg Energi can profit by reducing the energy use in existing buildings because it reduces the future additional net power.

Denna delrapport beskriver resultat i projektet Tidstegen 5. Tidstegen 5 är ett samfinansprojekt som pågår under 2020 till 2023 med finansiering från Naturvårdsverket och Formas via Stiftelsen Institutet för Vatten- och Luftvårdsforskning (SIVL) samt från ett antal energibolag. Tidstegen är en metod, och numera också ett digitalt verktyg där metoden tillämpas, som tagits fram under flera utvecklingsprojekt. Tidstegen-metoden består av fem olika delar varav sista delen innebär att man beräknar klimatpåverkan av energiåtgärder baserat på en förändrad energianvändning i byggnaden samt miljövärdesfaktorer för fjärrvärme, fjärrkyla, el och/eller bränslen. I denna rapport presenteras uppdaterade indata för att kunna göra klimatbedömningarna. Det handlar om marginalproduktionen i elsystemet, som i sin tur ger olika emissionsfaktorer för elanvändning, samt emissionsfaktorer för olika bränslen som används vid produktion av fjärrvärme och fjärrkyla. Fyra olika scenarier för elsystemets utveckling har tagits fram: Ambitiöst Europa, Klimatneutralt Norden, Konservativt och Mycket konservativt. Dessa fyra scenarier beskriver den timvisa elproduktionsmarginalen i Sverige, med hänsyn tagen till kopplingarna till det europeiska elsystemet, för åren 2020, 2025, 2030, 2040 samt 2050. Scenarierna besvarar frågan: ”Hur påverkar en förändrad elanvändning i Sverige driftmarginalen i hela det europeiska elsystemet, givet olika scenarier?”. Utifrån de timvisa serierna i scenarierna har därefter emissionsfaktorer för elanvändning tagits fram. För att göra en klimatbedömning av en förändrad användning av värme och kyla används emissionsfaktorer för olika typer av bränslen. Dessa har nu uppdaterats, och några nya bränslen har lagts till. Emissionsfaktorerna inkluderar både produktion, distribution och användning (stationär förbränning) av de olika bränslena. I och med denna rapport uppdateras nu verktyget Tidstegen med nya emissionsfaktorer som påverkar klimatpåverkan från marginalproduktionen av el, fjärrvärme och kyla. Med dessa värden kan Tidstegen fånga både den utveckling som sker i energisystemet, såsom takten i omställningen av energisystemet och för effektivare energiproduktions-anläggningar, men också den ökade kunskapen om miljöpåverkan från olika energi-produktionsslag

För att minska de globala utsläppen och klara klimatmålen i Parisavtalet måste fossil elproduktion fasas ut och ersättas av förnybar energi. Förnybara energikällor, exempelvis vindkraft, har ökat kraftigt de senaste åren. Detta introducerar nya utmaningar då elproduktionen inte alltid stämmer överens med elbehovet eftersom förnybara energikällor inte kan kontrolleras på samma sätt som de fossila; vindkraftverken kan inte producera el utan vind. Detta får konsekvensen att elnätets stabilitet och elens kvalité blir sämre, samt att elpriset varierar kraftigare. Problemet kan lösas genom att köpa överskottsel och lagra energin när elbehovet är lågt, för att sedan sälja den när elbehovet är högt. På så sätt jämnas effektvariationerna ut. Att lagra energi i form av vätgas, har pekats ut som den mest lovande metoden för att genomföra detta i tillräckligt stor skala. Vätgas produceras i en elektrolysör av el och vatten när elbehovet, och därmed elpriset (spotpriset) är lågt. Vätgasen lagras sedan i naturliga och konstgjorda bergrum för de största anläggningarna, eller ovan jord i tankar och tuber för mindre anläggningar. När elbehovet och därmed elpriset i stället är högt omvandlas vätgasen till el i en bränslecell. I elektrolysören och bränslecellen produceras även spillvärme som kan utnyttjas exempelvis i ett fjärrvärmenät. Konstruktionen av vätgasanläggningar gör även en omvandling till vätgasdrift inom transportsektorn möjlig, vilket skulle medföra reducerade utsläpp av växthusgaser. Syftet är att visa vätgasens potential att bli en framtida energibärare och buffert i det svenska elnätet genom att studera olika design- och driftparametrar för en tänkt vätgasanläggning integrerad med värmekraftverket Heden, som drivs av Karlstads Energi AB. Den årliga fordonsvätgaskonsumtionen för Värmlandstrafik AB beräknas med hjälp av företagets totala körsträcka under 2020 ihop med kilometerförbrukningen vätgas för vätgasvarianterna av deras fordonstyper. Karlstads Energi AB:s årliga förbrukning beräknas genom att omvandla företagets mängd förbrukat bränsle under 2020 till den mängd vätgas som kan utföra samma arbete. De olika bränsletypernas energitäthet och de olika fordonens verkningsgrader används. För att simulera anläggningens årsintäkt konstrueras en modell i SIMULINK 9.2. Modellen har entimmes tidssteg vilket leder till 8760 tidssteg totalt. Spotpris tas in på timbasis och bestämmer om vätgas ska produceras i elektrolysören, konsumeras i bränslecellen för att producera el eller lagras tills senare. Spillvärmen från elektrolysören och bränslecellen säljs som fjärrvärme. Den beräknade årliga fordonsvätgaskonsumtionen delas upp till en daglig mängd med två fasta årliga nivåer. Värmlandstrafik AB använder en sommartidtabell vilket medför att förbrukningen sjunker under denna period. Anläggningens totala årsintäkt beräknas som såld el, fordonsvätgas och värme, minus köpt el och relaterade elhandelavgifter. Genom att bland annat variera storleken av anläggningens lagerstorlek samt elektrolysörens och bränslecellens märkeffekt byggs olika scenarion upp. Det reducerade utsläppet koldioxidekvivalenter beräknas genom att multiplicera vardera av de nuvarande bränslenas årsförbrukningar med respektive bränsles emissionsfaktor. Vätgasproduktionens utsläpp räknas som livscykelutsläppen för den konsumerade elen. 1360 ton vätgas/år är den årliga fordonsvätgaskonsumtionen som krävs för att tillgodose Värmlandstrafik AB:s och Karlstads Energi AB:s transporter. Den simulerade anläggningens årsintäkt är 51 – 65 MSEK/år beroende av anläggningens dimensioner och vilket spotpris som används. Bränslecellen beräknas ej vara lönsam i syftet att balansera elnätet. Ersättandet av de nuvarande bränslena med vätgas reducerar utsläppen med 4770 ton CO2eq/år räknat med svensk elmix, 1630 ton CO2eq/år räknat med nordisk elmix och 5870 ton CO2eq/år räknat med el köpt med ursprungsgaranti. Den framräknade fordonsvätgaskonsumtionen är stor nog för att installera en vätgasproduktion vid Heden. De miljömässiga fördelarna är också betydande. Med dagens verkningsgrader och avgifter krävs ett ostabilare spotpris för en bränslecell att bli lönsam. De ekonomiska simuleringarna är inte heltäckande nog för att möjliggöra några direkta beslut, men kan användas som grund. Fokus för fortsatta studier bör därför ligga i att inkludera investeringskostnader och avskrivningstider samt räkna på systemtjänsten som en bränslecell utför.

Idag produceras en stor del av grönsakerna som konsumeras i Sverige utomlands och transporteras till butiker och konsumenter i Sverige. Anledningen att Sverige idag inte producerar tomater, grönsaker och sallad med mera året runt är för att energianvändningen till att hålla växthusen varma under vinterhalvåret är stor och medför stora kostnader. I Borlänge och flera andra städer finns det stora industrier som genererar stora mängder värmeenergi som inte kan utnyttjas internt. Denna värme kan tas till vara och användas där värme med lägre temperatur är gångbar och kallas då för restvärme eller spillvärme. Syftet med denna studie är att ta reda på om det är möjligt att eliminera värmeförlusterna ut genom taket på ett växthus med hjälp av lågtempererat vatten. Metoden som används i denna studie är experiment i en klimatkammare där en växthusmodell monteras och används. I klimatkammaren kan test utföras för att efterlikna en vintersituation, temperaturer för varm och kall sida kan ändras efter önskad situation.Resultatet från denna studie visar att det är möjligt att med ett massflöde av varmvatten, 0,013kg/s.m2, och en temperatur som är under 40 ̊ C mellan dubbelskiktad plastfolie täcka värmeförluster genom växthusets takskikt. För den testade modellen som är tänkt att simulera en verklig situation vid -20 ̊ C utomhustemperatur så var 5,3 ̊ C temperaturskillnad mellan medelvattentemperatur och inomhustemperatur tillräcklig med diskmedeltillsats. Resultatet utan diskmedeltillsats var 9,5 ̊ C temperaturskillnad mellan medelvattentemperatur och inomhustemperatur. För ett venlo-växthus som är kvadratiskt och 10 000 m2 så har man då eliminerat majoriteten av växthusets värmeförluster.Det är även möjligt att värma växthuset med detta system men värmeförluster från vattnet ut genom taket blir orimligt mycket större än den nyttiga värme det tillför växthuset. För att täcka resterande värmeförluster är det då nödvändigt att komplettera med annat uppvärmningssystem. Studien visar även att man genom att bryta varmvattnets ytspänning, genom att tillsätta diskmedel, kan göra att vattnet täcker en större del av plastens yta och därmed få en större värmeöverföring. Med en blandning av 0,21 % diskmedel i vattnet så kan vatten med lägre temperatur användas för att uppnå samma resultat som med rent vatten med en högre temperatur. Today, a large part of the vegetables consumed in Sweden are produced abroad and transported to shops and consumers in Sweden. The reason that Sweden today does not produce tomatoes, vegetables and lettuce etc. all year round is because the energy use to keep the greenhouses warm during the winter months is large and entails large costs. In Borlänge and several other cities, there are large industries that generate large amounts of heat energy that cannot be used internally. This heat can be used and used where heat with a lower temperature is acceptable and is then called residual heat or waste heat. The purpose of this study is to find out if it is possible to eliminate heat losses out through the roof of a greenhouse with the help of low-temperature water. The method used in this study is experiments in a climate chamber where a greenhouse model is mounted and used. In the climate chamber, tests can be performed to mimic a winter situation, temperatures for hot and cold side can be changed according to the desired situation. The results from this study show that it is possible to cover heat losses through the roof layer of the greenhouse with a mass flow of hot water, 0.013 kg/s.m2 and a temperature that is below 40 ̊ C between double-layered plastic foil. For the tested model, which is intended to simulate a real situation at -20 ̊ C outdoor temperature, the 5.3 ̊ C temperature difference between average water temperature and indoor temperature was sufficient with detergent additive. The result without detergent additive was a temperature difference of 9.5 ̊ C between average water temperature and indoor temperature. For a venlo greenhouse that is square and 10,000 m2, the majority of the greenhouse's heat losses have been eliminated.It is also possible to heat the greenhouse with this system, but heat losses from the water out through the roof will be unreasonably much greater than the useful heat it adds to the greenhouse. To cover the remaining heat losses, it is then necessary to supplement with another heating system. The study also shows that by breaking the surface tension of the hot water, by adding detergent, you can make the water cover a larger part of the surface of the plastic and thus get a greater heat transfer. With a mixture of 0.21% detergent in the water, water with a lower temperature can be used to achieve the same results as with pure water with a higher temperature.

Energy use in the European Union is increasing. At the same time, it is estimated that by the year 2050 most of the EU population will be living in currently existing buildings. Some of these buildings are or will be in need of renovation, and they have identified a target to reduce overall energy use. The urgency of climate change also makes it highly relevant and important to improve buildings resource and energy efficiency. This thesis aims to explain how different proposed energy efficient renovation strategies affect the energy use at different system levels, the potential environmental impacts of these alternatives, how they are connected to economic impacts and the implications of using a commercial LCA software to answer these questions from a research perspective. In order to answer the questions above, the effect of different renovation strategies were studied by combining building energy simulations, energy system simulations, a building environmental assessment tool, life cycle assessment and life cycle cost calculations. These tools are used in order to provide an overview of how the different renovation strategies affect the production of district heating, greenhouse gas (GHG) emissions and the environmental and economic performance of the building. The results show that the selected renovation strategies reduce energy use by decreasing transmission losses, while reducing the total amount of purchased energy by using solar energy or by changing energy carriers. These different approaches have the potential to reduce the environmental impact, mainly by reducing global warming potential, acidification potential and eutrophication potential and to some extent abiotic depletion potential. However, when changing energy carriers there is a burden shift to radioactive waste disposed. When the economic aspects are analyzed, it is shown that there is no simple correlation between financial and environmental impacts. To analyze a building from a life cycle perspective can help to identify the advantages and disadvantages of energy efficient renovation from the building owner’s perspective as well as from a societal perspective. Applying a life cycle perspective is therefore important for building owners, building companies and practitioners as well for policy makers to avoid suboptimisation. Energianvändningen inom den Europeiska Unionen ökar. Samtidigt, beräknas att år 2050 så bor merparten av EU:s befolkning i byggnader som finns idag. En del av dessa byggnader behöver renoveras eller kommer att var i behov av renovering, och dessa är identifierade som ett mål för att minska energianvändning. Klimatförändringens akuta karaktär ökar också relevansen och betydelsen av att ha mer resurs- och energieffektiva byggnader. Denna avhandlings mål är att förklara hur olika energieffektiva renoveringsstrategier påverkar energianvändningen på olika systemnivåer, vilken är den potentiella miljöpåverkan av dessa alternativ, hur detta är kopplat till ekonomisk påverkan och vika är implikationerna av att använda en kommersiell mjukvara för att besvara dessa frågor ur ett forskningsperspektiv. För att svara på dessa frågor studeras effekten av olika renoveringsstrategier genom av kombinera byggnadsenergisimuleringar, energisystemssimuleringar, system för miljöcertifiering av byggnader, livscykelanalys och beräkningar av livscykelkostnader. Dessa verktyg används för att ge en överblick över hur olika renoveringsstrategier påverkar produktionen av fjärrvärme, utsläpp av växthusgaser och byggnadens miljömässiga och ekonomiska prestanda. Resultaten visar att de valda renoveringsstrategierna minskar energianvändningen genom att minska transmissionsförlusterna, och minskar behovet av köpt energi genom användning av solenergi och genom att byta energibärare. Dessa olika strategier har potential av minska miljöpåverkan i termer av klimatpåverkan, försurning, övergödning och till viss del utarmning av abiotiska tillgångar. Ett byte av energibärare medför dock att bördan skiftas till deponerat radioaktivt avfall. När de ekonomiska aspekterna analyseras visar det sig att det inte finns en enkel korrelation mellan dessa och miljöpåverkan. Att analysera byggnader utifrån ett livscykelperspektiv kan hjälpa till att identifiera för- och nackdelar med energieffektiv renovering från fastighetsägarens perspektiv, men också från ett samhällsperspektiv. Att använda livscykelperspektiv är följaktligen viktigt för att fastighetsägare, byggföretag, konsulter och beslutfattare ska kunna undvika suboptimering.

In Gävle there exists a residential area called Lindbacka where some of the houses are supplied with heat from both district heating and exhaust air heat pump. Gävle Energi owns the district heating system in Gävle and are interested in evaluating the effects from a combined heating system. Based on that, the aim of this study has been to evaluate the impacts a combined system with both district heating and heat pump can have compared to if only one of the two is installed in a house. The thesis has studied these perspectives in an energy, environmental and economic analysis. The results from the energy analysis display that the heat losses in the district heating system relative to the amount of heat sold to customers are relatively large during the year, especially in the summer when the losses are larger than sold amount of energy. The results from the environmental analysis indicates that heat pumps have a larger climate impact during operation measured in tons of carbon dioxide equivalents compared to district heating. On the other hand, the economic analysis present heat pumps to be the cheapest heating option for a customer. The most expensive option for a customer is to install both an exhaust air heat pump and connect to the district heating system since this leads to double fixed and variable costs during the year. For Gävle Energi the economic analysis indicates that the investment cost of building the district heating system to Lindbacka was not profitable since the investment cost does not pay back in 30 years. Some of the houses in Lindbacka has been excluded in the thesis due to insufficient data. This will have an impact on the results in the thesis.

In the south-east part of the district heating network in Luleå, LKAB:S facility for de-icing their trains transporting iron ore is situated. The de-icing is done by sprayning the trains with hot water. The hot water is stored and heated in a basin, heated by district heating. When the de-icing starts the temperature in the basin drops and to restore it more heat is supplied from the district heating network. This results in peaks in the heat demand which causes high flows in the district heating system. The pipes in the district heating system are under-dimensioned and the high flows thereby causes high pressure gradients and a low pressure difference in the district heating grid. The objective of this project is to even out the peaks in the heat demand from the de-icing facility in order to minimize the maximal flows and improve the pressure difference in the grid. This was done by developing a heating strategy for the facility, using the basin to store energy as hot water. The strategy resulted in lower maximal peaks, where the highest peak during the studied period was reduced from 2430 kW to 1560 kW. In order to improve the return temperature in the gridfrom the facility a new heat-exchanger was dimensioned. The impact of these changes on thedistrict heating grid in Luleå was examined by simulations of the grid in the simulation software Netsim. These simulations showed that the pressure difference at the de-icing facility increased from 50 kPa with the current system to 200 kPa with the proposed changes. An investment assesment was conducted with respect to the heat exchanger for LKAB. It shows that the yearly flow costs are reduced and that the investment would be repayed within one to three years.

Avskiljning och geologisk lagring av biogen koldioxid (bio-CCS) utgör en potentiellt viktig kompletterande åtgärd i att nå Sveriges mål om noll nettoutsläpp av växthusgaser år 2045 och därefter negativa utsläpp. Potentialen för att skapa negativa utsläpp via bio-CCS i Sverige bedöms som god, men i gällande lagar och regelverk finns fortfarande utmaningar att ta hänsyn till och lösa för att verksamhetsutövare ska kunna tillämpa tekniken. Denna rapport belyser och ger ett nuläge av de områden i regelverket som behöver behandlas för att möjliggöra investeringar och drift av bio-CCS anläggningar för verksamhetsutövare inom massa- och pappersindustrin och el- och fjärrvärmeproduktion inklusive avfallsförbränning. Rapporten sammanfattar även gällande regelverk på internationell nivå, EU-nivå och nationell nivå. Områden som kräver behandling inför en framtida implementering av bio-CCS är bland annat hur negativa utsläpp ska beräknas och redovisas genom kedjan för bio-CCS, hur moratoriet kring biologisk mångfald kopplar till bio-CCS och bilaterala avtal mellan Sverige och lagringsstat. Granskning:Granskat av andra forskare och verksamma inom området inom ramen för det projekt i vilket rapporten tagits fram Färdplan för BECCS i fjärrvärmesektorn i Sverige

Fjärrvärmeledningar levereras i olika isoleringsserier, där ökat serienummer ger en tjockare isolering. För enkelrör, fjärrvärmeledning med ett medierör, finns det fyra olika serier, och för dubbelrör, fjärrvärmeledning med två medierör, finns tre olika serier. Med en tjockare isolering minskar värmeförlusterna i distributionsnätet, men investeringskostnaden för ledningarna ökar. Syftet med detta projekt har därför varit att utveckla och demonstrera en teknoekonomisk modell, i uppdrag åt Mälarenergi, som undersökte i vilken utsträckning som fjärrvärmeledningar ska isoleras i förhållande till kostnaden för värmeförluster och investeringskostnad för fjärrvärmeledningen. Målet var att genomföra en fallstudie på ledningar med dimension 150 mm, samt ta fram en allmän rekommendation där marginalkostnadens inverkan på den potentiella besparingen kontrollerades. Med marginalkostnaden menas kostnaden för värmeförluster i distributionsnätet av fjärrvärme. I fallstudien jämfördes olika fjärrvärmeledningar mot ett referensfall, för att identifiera ur en kostnadssynpunkt det bästa alternativet vid en nyinvestering. Detta utfördes genom att beräkna kostnaden för värmeförlusterna, med hjälp av marginalkostnaden, samt jämföra investeringskostnaderna för de olika fjärrvärmeledningarna. Genom att kontrollera skillnaden mellan detta identifierades då en potentiell besparing, eller förlust. I både fallstudien och allmän rekommendation användes enkelrör serie 1 som referens. Ur fallstudien syndes att alla typer av ledningar ger en besparing. Störst besparing ger dock dubbelrören, där dubbelrör serie 1 visar en besparing på 311 kSEK och dubbelrör serie 2 217 kSEK i jämförelse med enkelrör serie 1. Bland enkelrören visade kombinationen med serie 4 på framledning och serie 2 på returledning störst besparing, med 157 kSEK. Från fallstudien rekommenderades alltså dubbelrör serie 1. Det var inte det fall med minst värmeförluster, men förhållandet mellan investeringskostnaden och kostnaden för värmeförlusterna ledde till att dubbelrör serie 1 gjorde störst besparing vid DN150. I den allmänna rekommendationen undersöktes besparingar för samtliga dimensioner vid marginalkostnaderna 25, 50, 100 och 150 SEK/MWh. För marginalkostnaderna 25 och 50 SEK/MWh visade sig dubbelrör ge en större besparing än enkelrör för dimensionerna 25-150, medan för marginalkostnaderna 100 och 150 SEK/MWh sträckte det sig till dimension 200. Efter dimension 150 rekommenderades enkelrör serie 1 vid både marginalkostnaden 25 och 50 SEK/MWh. Detta eftersom ingen annan serie visade på besparing efter denna dimension. Dock så visade sig motsvarande dimension vara DN200 vid marginalkostnaden 100 SEK/MWh, och vid marginalkostnaden 150 SEK/MWh DN250. Detta ledde till att en högre isoleringsserie kunde rekommenderas i högre dimensioner för dessa marginalkostnader. Slutsatser från projektet var bland annat att det bästa alternativet för fjärrvärmeledningar i lägre dimensioner var dubbelrör. Utöver att ha en högre potentiell besparing i form av kostnad för värmeförluster, behöver inte installationskostnaden vara lika stor som den hos enkelrör. Detta eftersom endast en ledning behöver läggas, och inte två. Graven som ledningarna läggs i kan därför vara mindre. Ur den allmänna rekommendationen syndes det hur behovet av en högre isoleringsserie ökade med ökad marginalkostnad. Med en högre marginalkostnad blev värmeförlusterna dyrare, och det kan därför vara mer ekonomiskt hållbart att ha en dyrare investeringskostnad för att kunna sänka kostnaderna för värmeförlusterna. I Mälarenergis fall var dock marginalkostnaden låg, vilket berodde på förbränning av avfall. Detta ledde till att behovet av en hög isoleringsserie inte existerade för Mälarenergi. Marginalkostnaden visade sig även vara negativ under sommarmånaderna, vilket innebar att under dessa månader var det fördelaktigt att ha värmeförluster i distributionsnätet. District heating pipes are produced in different insulation series, where an increased series number gives a thicker insulation. For single-pipes, district heating pipes with one medium pipe inside, there are four different series. For twin-pipes, district heating pipes with two medium pipes inside, there are three series. With a thicker insulation, the heating losses in the district heating network will decrease, but the investment cost will increase. Therefore, the purpose of this project was to develop and demonstrate a techno-economical model, on behalf of Mälarenergi, which examined how much a pipe should be insulated considering the cost of the heat losses, and the investment cost of the district heating pipes. The goal was to perform a case study on district heating pipes with a dimension of 150 mm, and to compile a general recommendation where the marginal costs impact on the potential savings was investigated. The marginal cost is the cost of the heat losses in the district heating network. In the case study, different district heating pipes was compared to a reference case to identify the best alternative to invest in, from an economical stand point. This was done by calculating the cost of the heat losses, dependent on the marginal cost, and to compare the investment costs for the different district heating pipes. By examining the difference between these, a potential saving or loss was identified. In both the case study and the general recommendation, single-pipe series 1 was used as a reference case. From the case study, it was shown that all other types of pipes created a saving compared to single-pipe series 1. The biggest saving was from twin-pipe series 1, with 311 kSEK, followed by twin-pipe series 2, with 217 kSEK. Among the single-pipes, the combination of series 4 on the supply pipe with series 2 on the return pipe had the biggest saving with 157 kSEK. The recommended type of pipe in the case study was therefore twin-pipe series 1. It was not the case with the least amount of heat losses, but the relationship between the investment cost and the cost of the heat losses lead to twin-pipe series 1 being the case with the highest saving. In the general recommendation case, the savings for all dimensions was calculated at the marginal costs of 25, 50, 100 and 150 SEK/MWh. After dimension 150, single-pipe series 1 was recommended for the marginal costs of 25 and 50 SEK/MWh. This was because no other series showed a saving after this dimension. Although, the corresponding dimension was shown to be DN200 at the marginal cost of 100 SEK/MWh, and at 150 SEK/MWh DN250. This lead to the conclusion that a higher insulation series can be recommended in higher dimensions for these marginal costs. Conclusions from the project was that the best alternative in lower dimensions are twin-pipes. Not only because it showed a high potential saving regarding heat losses, but also because the installation cost of the pipe does not have to be as big as that of a single-pipe. This is because there is only one pipe that is installed in the ground, and not two. The pit in which the pipe is installed can therefore be smaller. From the general recommendation, it was shown that the need of a thicker insulation increased with an increased marginal cost. With a higher marginal cost, the cost of the heat losses was increasing, and it can therefore be more economical sustainable to have a more expensive investment cost in order to decrease the cost of the heat losses. However, in the case of Mälarenergi, the marginal cost was low because of incineration of municipal waste. This lead to the need of a higher insulation series in Mälarenergi's case was eliminated. The marginal cost has also shown to be negative during the summer months, which meant that during these months it was profitable to have heat losses in the district heating network.

District heating (DH) is of great significance for the Nordic countries due to the high heat demand especially in the winter. In Finland, 40% of heat was generated by fossil fuels in DH system, and DH sector emits 10% of the total emissions. The Finnish government aims to achieve carbon neutrality as the national goal by 2035. This study aims to evaluate the decarbonization objectives of each city (i.e. Helsinki capital city, Espoo and Vantaa) in the Helsinki metropolitan area and their influences on DH oper-ation from 2010 to 2030 by energyPRO. A model of a joint DH system with the interconnec-tions between Helsinki-Espoo and Helsinki-Vantaa is developed, in order to describe the whole Helsinki metropolitan area DH under the decarbonization objectives. The study pro-vides a least-cost DH operation solution while matching the supply and demand conditions. The optimum performance of the DH is simulated considering different operation strategies (technical aspect), operation expenditures (economic aspect), CO2 emission (environmental aspect). The results are presented from 2010 to 2030 in five years intervals. From the technological option, heat pump has great potential operating in DH in the Helsinki metropolitan area, it will be turned from peak load producer to the baseload heat producer. Instead, heat pro-duced by combined heat and power plants (CHPs) will not be dominant in DH system in the future year. Waste incineration power plant in Vantaa will increase the total annual opera-tion time to about 7000h, it will export more heat to Helsinki city when heat transmission is allowed. From the economic aspect, average heat production cost will decrease with more biomass penetration and heat recovery technology implemented in the future year. Natural gas may appear less profitable with higher CO2 prices after phasing out the coal. About cli-mate change impact, CO2 emission has an 88% reduction in 2030 compared with 2010. Fjärrvärme (DH) har stor betydelse för de nordiska länderna på grund av det höga värmebe-hovet, särskilt på vintern. I Finland genererades 40% av värmen, i DH-systemet av fossila bränslen och DH-sektorn släpper ut 10% av de totala utsläppen. Finlands regering strävar efter att uppnå koldioxidneutralitet som ett nationellt mål år 2035. Denna studie syftar till att utvärdera målen för koldioxidutsläpp för varje stad i Helsingfors storstadsområde (d.v.s. Helsingfors huvudstad, Esbo och Vanda) och deras påverkan på DH-drift från 2010 till 2030 av energyPRO. En modell av ett gemensamt DH-system med sammankopplingarna mellan Helsingfors-Esbo och Helsingfors-Vanda utvecklas för att beskriva hela Helsingfors storstadsregions DH under målen för koldioxidutsläpp. Studien ger en billig DH-driftslösning samtidigt som utbud och efterfrågan stämmer överens. Den optimala prestandan för DH simuleras med beaktande av olika driftsstrategier (teknisk aspekt), driftskostnader (ekonomisk aspekt), CO2-utsläpp (miljöaspekt). Resultaten presenteras från 2010 till 2030 i femårsintervaller. Från det tekniska alternativet har värmepumpen en stor potential i DH i huvudstadsregionen, den kommer att förvandlas från topplastproducent till baslastvärmeproducent. Istället kommer värme som produceras av kraftvärmeverk inte vara dominerande I DH-systemet under det kommande året. Avfallsförbränningsanläggningen i Vanda kommer att öka den totala årliga drifttiden till cirka 7000 timmar, den kommer att exportera mer värme till Helsingfors när överföringen tillåts. Ur ekonomisk aspect kommer den genomsnittliga värmeproduktionskostnaden att minska i takt med större penetration av biomass samt värmeåtervinningsteknik som imple-menteras under det kommande året. Naturgas kan verka mindre lönsamt med högre koldi-oxidpris efter att kolet fasats ut. Vad gäller klimatförändringarnas påverkan så minskar koldioxidutsläppen med 90% år 2030 jämfört med 2010.

Fjärrvärme i dagens Sverige är ett väletablerat sätt att leverera värme för både industriell och privat användning. Med nästa generations fjärrvärmesystem vid horisonten kan förändringar av existerande fjärrvärmenät komma att bli vanligt förekommande. Trots att det inte är fullt aktuellt med den typen av renoveringar ännu så måste fjärrvärmenät ibland byggas ut för att hantera nya situationer som kan uppstå. För att få en god uppskattning om vad de nya situationerna kommer kräva, och potentiellt kosta, så är simuleringsmodeller ett användbart verktyg. Den här studien har granskat en kommande ökning av effektbehovet och en konsekvent ökning av den producerade värmen angående fjärrvärmesystemet lokaliserat i Malå. Granskningen genomfördes via etablering av en simuleringsmodell som baserats på metoder från tillgänglig litteratur. Empiriska värden användes både som indata till modellen och för feluppskattning. Två hypotetiska scenarier undersöktes där effektbehovet hos en industrikund antas dubbleras, ett som systemet ser ut idag och det andra med ett termiskt energilager i form av en ackumulatortank inkluderat. Simuleringssvaren gav en uppskattning av hur mycket effekt en ny produktionsenhet behöver kunna producera för att nå ett eftersökt mål. Dessa visade på att en ny produktionsenhet med en effekt av minst 10.50 MW är nödvändigt. Vidare så indikerade resultaten att installation av ett sådant energilager med den valda styrningen inte reducerar effektmagnituden hos en ny produktionsenhet. De visade dock på att införande av energilagret kan medföra en reduktion i antalet effektsvängningar som förekommer i systemet. Beroende på övrig konfiguration så minskades förekomsten av antalet effektsvängningar mellan 0.2 till 25.5 procent med ett energilager av den minsta undersökta volymen infört. District heating in Sweden is a well established way of delivering heat for both industrial and private applications. With the next generation of district heating on the doorstep, changes of existing district heating networks may become a regular occurrence. Despite the fact that these kinds of reconstructions are not quite applicable yet, refurbishments of existing district heating networks are still sometimes necessary in order to deal with new prerequisites that may appear. In order to achieve a good estimation of what these new prerequisites will require and possibly cost, the usage of tools such as models for simulation are valuable. This study has evaluated a future increase of power demand and the subsequent expansion of the produced heat concerning the district heating network located in the city of Malå. The evaluation was carried forth by establishment of a simulation model which was based on present literature. Empirical data was used both as input and for error estimation. Two hypothetical scenarios were examined in which the power demand of an industrial customer is assumed to be doubled. The first represented the system as it is defined presently, while the other introduced a tank thermal energy storage to the system. The results of the simulation yielded an estimate of how much heat a new plant needs to produce in order to attain a set goal. These suggested that the necessary heat production in the new plant needs to be at least 10.50 MW. Furthermore, the results indicated that the inclusion of a thermal energy storage of this kind and with the defined priorities will not reduce the required size of a new production plant. However, they did indicate that the defined thermal energy storage may contribute to a reduction in the number of power fluctuations occurring in the system. Depending on other configurations, the frequency of the power fluctuations were reduced between 0.2 to 25.5 percent with the inlcusion of the smallest examined thermal energy storage.

Region Uppsala manages the buildings at the hospital area in Uppsala and has in recent years worked intensively with energy efficiency measures affecting the buildings, which have also yielded successful results. To continue Region Uppsala’s energy efficiency effort, Region Uppsala intends to install a local heating and cooling network for the hospital area. The intent of the local heating and cooling network is to enable the transfer of excess heat and cooling. Region Uppsala also plans to install a larger refrigerator (>1,000 kW cooling) that will provide the hospital area with cold and heat. This project is divided into three major parts, the first part of which involves examining how much residual heat is used from the existing refrigerators in the hospital area today, and what difference the introduction of local heating and cooling networks could make regarding the use of residual heat. The second part of the project consists of investigating the impact a larger refrigerator with 4.4 MW of cooling capacity could have on the hospital area's need for district heating and district cooling. Both the difference in energy and power are investigated. The third and final part of the project consists of examining two different operating strategies for the larger refrigerator to expand its use rate. Then the dimensioning of the cooling capacity of the refrigerator is analysed for the different operating strategies. The results of the project show that the introduction of a local heating and cooling network in the hospital area could contribute to the use of significantly more residual heat from today's existing refrigerators. Calculations show that the larger refrigerator could reduce the energy demand from both district heating and district cooling by 2,820 MWh and 7,050 MWh respectively, as well as reduce the subscribed power only from the district cooling by 3,830 kW. In addition, the analysis of the dimensioning of the larger cooling machine shows that the cooling capacity would be oversized to the cooling needs in the hospital area.

Projektet Hästgödsel och hampapellets för energiutvinning är en kartläggningsstudie för att genomlysa möjligheter och hinder med energiutvinning från pellets av hästgödsel och hampa. För att säkerställa att det är möjligt att erbjuda hästbönder en hållbar lösning på deras gödselproblematik och samtidigt bidra till att lösa Ekstas behov av pellets för fjärrvärme i framtiden så har detta projekt besvarat en rad frågeställningar. Rapporten inleds med en utförlig bakgrund kring hästgödsel och relaterade problem, en beskrivning av växten hampa och dess användningsområden, cirkularitet som koncept och dess implementering relaterat till denna studie, samt tidigare försök med hästgödsel och hampa för förbränning. En betydande del av projektet har handlat om att försöka bringa klarhet kring regelverket och vilken offentlig instans som äger rådighet i frågor avgörande för genomförande energiutvinning från hästgödsel och hampapellets. Utförarna till projektet har i samråd med myndigheter lyckats räta ut de frågetecken som finns och berett vägen framåt för konceptet med hästgödsel och hampapallets för energiutvinning. I rapporten läggs också stor vikt vid tekniska frågor kring konceptet. Dessa innefattar detaljer kring hampa som råvara, viktiga överväganden vid förbränning av hästgödsel, energiutvinning ur gödsel, hampa och pellets, frågor relaterade till aska samt en erfarenhetssammanställning från tidigare försök med liknande koncept. Rapportens avslutande stycke innehåller en beskrivning av hur ett cirkulärt system baserat på konceptet hade kunnat se ut och vilka fördelar detta hade fört med sig.

En stor andel av Sveriges bostäder och lokaler är beroende av fjärrvärmeleveransen. Energimyndigheten i Sverige påtalar att störningar och avbrott i fjärrvärmevärmeleveransen kan leda till allvarliga konsekvenser för individer och samhällsviktiga funktioner. Höga krav ställs på fjärrvärmesystemen som förväntas kunna leverera en trygg energiförsörjning till alla kunder, oavsett tid på dygnet. En viktig åtgärd för att öka leveranskvaliteten i fjärrvärmesystem är att säkerställa tillgängligheten på produktionsanläggningar. Energibolaget Sandviken Energi AB (SEAB) arbetar aktivt med frågeställningar som rör leveranssäkerhet i fjärrvärmesystem. SEAB har genom energikonsultbolaget FVB Sverige AB anlitat en praktiserande student för att undersöka hur leveranssäkerheten i Sandvikens fjärrvärmenät kan öka med hjälp av två externa samt en mobil panncentral. I studien riktades fokuset på prioriterade kunder, leveranskvalitet samt risker i fjärrvärmesystemet. Tillvägagångssättet i studien karaktäriseras av en simulering och optimeringsstrategi till vilket beräkningsverktyget NetSim använts. Simuleringarna baserades delvis på bedömda risker i fjärrvärmenätet, framtagna i intervjuer med nyckelpersoner inom SEAB. Utifrån riskbedömningen har sex olika driftscenarier konstruerats och simulerats i ett flertal olika temperaturfall. Scenarierna representerar driften av produktionsenheterna och innehåller bland annat ett basscenario då alla produktionsenheter i nätet fanns tillgängliga. I resterande scenarier simulerades konsekvenserna av driftstörningar i anläggningens olika produktionsenheter. Resultaten från studien visade på en fullgod värmeleverans i alla temperaturfall i fyra av sex driftscenarier. I två av driftscenarierna var den tillförda värmeeffekten för låg för att tillgodose kundernas behov fullt ut. En av slutsatserna som drogs var att när huvudproduktionen i nätet ej fanns tillgänglig, räckte inte värmeeffekten i nätet till för att försörja alla kunder vid alla temperaturfall. A large proportion of Sweden's homes and premises depend on district heating delivery. The Swedish Energy Agency points out that disruptions and interruptions in district heating supply can lead to serious consequences for individuals and socially important functions. An important measure to increase the delivery quality in district heating systems is to ensure the availability of production facilities. Through the energy consulting company FVB Sverige AB, Sandviken Energi AB (SEAB) has hired a practicing student to investigate how delivery security in Sandvikens district heating network can increase with the help of two external and a mobile boiler plant. The study focused on prioritized customers, delivery quality and risks in the district heating system. The approach in the study is characterized by a simulation and optimization strategy for which the calculation tool NetSim has been used. The simulations were partly based on assessed risks in the district heating network, developed in interviews with key people within SEAB. Based on the risk assessment, six different operating scenarios have been constructed and simulated in a number of different temperature cases. The scenarios represent the operation of the production units and contain, among other things, a base scenario when all production units in the network were available. In the remaining scenarios, the consequences of operational disruptions in the plant's various production units were simulated. The results from the study showed a satisfactory heat delivery in all temperature cases in four of six operating scenarios. In two of the operating scenarios, the added heat output was too low to fully meet customers' needs. One of the conclusions drawn was that when the main production in the network was not available, the heat output in the network was not sufficient to supply all customers in all temperature cases.

Studien syftade till att ge en rekommendation angående hur fjärrvärmebolaget Stockholm Exergi bör utforma sin framtida strategi beträffande fasta oförädlade skogliga biobräanslen. Genom litteraturstudier och intervjuer utreddes dessa bränslens konkurrenskraft utifrån perspektiven klimatneutralitet, politiska direktiv och styrmedel, leveranssäkerhet samt lönsamhet. Resultatet visade bland annat att användningen av grenar och toppar kan medföra klimatnytta. Vidare framkom att implementeringen av EU:s nya förnybartdirektiv inte kommer att ha storskalig påverkan på Stockholm Exergis framtida användning av dessa bränslen. Gällande leveranssäkerhet och lönsamhet påvisades exempelvis en större framtida efterfrågan på skogliga restprodukter från andra sektorer. Ändock kunde slutsatsen dras att skogliga biobräanslen, under vissa förutsäattningar, har en viktig roll i Stockholm Exergis framtida fjärrvärmeproduktion. The study aimed to give a recommendation regarding how the district heating company Stockholm Exergi should design their future strategy concerning unprocessed solid woody biofuels. Through literature studies and interviews, the competitiveness of the fuels has been assessed based on climate neutrality, political directives and instruments, security of supply as well as profitability. Among other things, the results showed that the use of tree branches and tops can imply positive climate effects. Furthermore, the implementation of EU's new renewable energy directive will only have a marginal impact on Stockholm Exergi's future use of woody biofuels. Regarding the security of supply and profitability,an increased future demand of forest residues in other sectors have been identified. However, the study concludes that, under certain circumstances, woody biofuels have an important role in Stockholm Exergi's future district heating production.

En av de mest debatterade frågorna i dagsläget är användningen av jordens resurser och hur dessa ska tas tillvara då efterfrågan ständigt ökar vilket medför ökad mängd klimatförändringar och växthusgaser. Idag beräknas byggnadssektorn stå för drygt en femtedel av Sveriges territoriella växthusgasutsläpp. Svenska byggnader står också för ungefär 30 % av Sveriges energianvändning, som går till el och uppvärmning. För att möta miljöproblemen som byggsektorn står inför styr boverkets byggregler utformning av byggnaderna och dess energisystem. Husbyggnadssektorn har dessutom ett flertal olika certifieringssystem som hjälper till med att göra miljömedvetna val. För att samla in data till arbetet har en fallstudie, litteraturstudie, livscykelanalys, simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate Energi samt matematiska beräkningar genomförts. I fallstudien ingår en skolbyggnad, Strömsbro skola – Hus 10. Byggnaden byggdes år 2018 enligt Miljöbyggnad 3.0 dåvarande standard. Syftet är att granska och återbedöma byggnaden enligt manualen Miljöbyggnad 3.1 för nyproduktion. Sammantaget visar studien att det är svårare att uppfylla kraven i boverkets byggregler med fjärrvärme som uppvärmningssystem än en bergvärmepump. En byggnad vars uppvärmning kommer från fjärrvärme kräver mycket isolerade väggar för att uppnå ett högre betyg. Byggnader som är välisolerade har högre koldioxidutsläpp vid produktion men om byggnaden värms upp genom fjärrvärme blir utsläppen mindre sätt över byggnadens livstid. Fjärrvärmesystem reducerar utsläppet av växthusgaser med cirka 30% jämfört med bergvärmepump.

Purpose: The aim of this study is to present the economic, environmental impact, and energy saving benefits of replacing an electric boiler to a bedrock heat pump or district heating. Furthermore, the impact of additional insulation will also be presented. Method: The technical, environmental, and economical aspects of the various heat sources in this study are gathered through websites and reports from agencies, industry organisations and corporations. A case study on a family house built in 1971, heated with a combination of electric boiler and air-to-air heat pump has been made. The study investigates the impact of replacing the existing heat sources with newer and better alternatives along with additional insulation. Results: The results present the energy demand for active heating, economic analysis, environmental impact, and the impact of additional insulation. Moreover, a comparison between the heat sources and the additional insulation is presented to show the difference between them. The case study objects demand for active heating includes passive heating, heat losses through the building envelope, heat losses due to ventilation. With all these factors combined, the family house has an annual active heating demand of 11 700 kWh. The energy consumption of the electric boiler combined with air-to-air heat pump (COP 4) have an annual consumption of 7 500 kWh. The required energy from the district heating goes up to 11 700 kWh and the bedrock heat pump (COP 3) have the lowest energy consumption of 3 900 kWh. However, the amount of electricity needed is 400 kWh for district heating compared to the other alternatives that require 7 500 kWh and 3 900 kWh. For the economic aspects, the installation and operating costs for the electric boiler combined with the air-to-air heat pump, district heating and the bedrock heat pump are concluded. This shows that, on one hand the bedrock heat pump is the most expensive heat source to install but on the other hand, the cheapest to operate. Furthermore, this study compares the emissions of carbon dioxide equivalents from the production of district heating and electric energy. Due to the clean electric energy in Sweden, district heating has the highest negative impact on the greenhouse effect as it uses energy resources that have high emission of carbon dioxide equivalents. The environmental impact of the electric boiler, air-to-air heat pump and the bedrock heat pump vary depending on the energy source used to generate electricity and can in the worst case be higher than for district heating. New values with the additional insulation suggest that the improved building envelope will have a positive impact on the operation costs, energy saving and emissions. As an example, the demand for active heating can be reduced with up to 30%. Conclusions: The conclusion is that the comparison of heat sources contains many uncertain variables. Consequently, the result of this study does most likely not apply directly to other study objects. The results may vary if, for example, the geographical location or electricity agreement is changed.

Klimatförändringarna medför nya utmaningar för verksamheter som både beror av politiska beslut för att begränsa den globala uppvärmningen och av de fysiska förändringarna i klimatet. Beslut som tas av verksamheter inom det kommande decenniet kan resultera i inlåsningseffekter om klimatförändringsaspekten inte inkluderas. I projektet Passivitet i klimatfrågan: Fjärrvärmesektorns exponering mot en utvecklad bioekonomi och ett förändrat klimat identifieras vilka påverkansfaktorer som fjärrvärmebranschen i Sverige behöver inkludera i framtida investeringsbeslut för att framtidssäkra verksamheten mot klimatförändringarna och undvika inlåsningseffekter. Sammanfattning max 200 ord Den svenska fjärrvärmebranschen står inför stora reinvesteringar detta decennium och tidigare studier visar att majoriteten planerar att investera i liknande teknik som i dag. Inom investeringarnas livslängd kommer förutsättningarna att förändras till följd av klimatförändringarna och ett investeringsbeslut som tas i dag måste inkludera klimatförändringsaspekten för att undvika inlåsningseffekter de kommande 30–40 åren. Projektets mål är att framtidssäkra fjärrvärmens roll i det svenska energisystemet mot förändringar som kan uppstå till följd av klimatförändringarna. Detta genom att identifiera påverkansfaktorer och dess exponering till följd av en utvecklad bioekonomi inom EU och fysiska förändringar i och med ett förändrat klimat. De identifierade påverkansfaktorer grupperas i projektet till tre påverkansbilder. 1) Bränsleberoende: reinvestering i stora produktionsanläggningar centralt belägna i nätet med tungt bränsleberoende och därmed inlåsningseffekter. 2) Det fysiska systemet: störningar på ledningsnät och anläggningar som påverkar leveranssäkerheten. 3) Fjärrvärmeaffären: investeringsbeslut baseras på kunders efterfrågan i dag. Av de tre påverkansbilderna bedöms 3) Fjärrvärmeaffären, vara den mest akuta påverkansbilden att agera på, följt av 1) Bränsleberoendet, och minst akut, 2) Det fysiska systemet. Efter diskussioner med fjärrvärmeföretag bedöms påverkansbild 1) Bränsleberoendet, vara den som medför störst osäkerheter och är svårast att hantera.

Värme står för det största energibehovet inom hushåll och andra byggnader i samhället och olika tekniker används för att kunna reducera mängden energi som går åt för att spara på både miljö och pengar. Ett angreppssätt på detta problem är genom informatiken, där maskininlärning kan användas för att analysera och förutspå värmebehovet. I denna studie används maskininlärning för att prognostisera framtida energiförbrukning för fjärrvärme utifrån historisk fjärrvärmedata från ett fjärrvärmebolag tillsammans med exogena variabler i form av väderdata från Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut. Studien är skriven på svenska och utforskar effekter av preprocessering hos prediktionsmodeller som använder tidsseriedata för att prognostisera framtida datapunkter. Stegen som utförs i studien är normalisering, interpolering, hantering av numeric outliers och missing values, datetime feature engineering, säsongsmässighet, feature selection, samt korsvalidering. Maskininlärningsmodellen som används i studien är Multilayer Perceptron som är en subkategori av artificiellt neuralt nätverk. Forskningsfrågan som besvaras fokuserar på effekter av preprocessering och feature selection för prediktiva modellers prestanda inom olika datamängder och kombinationer av preprocesseringsmetoder. Modellerna delades upp i tre olika datamängder utifrån datumintervall: 2009, 2007–2011, samt 2007–2017, där de olika kombinationerna utgörs av preprocesseringssteg som kombineras inom en iterativ process. Procentuella ökningar på R2-värden för dessa olika intervall har uppnått 47,45% för ett år, 9,97% för fem år och 32,44% för 11 år. I stora drag bekräftar och förstärker resultatet befintlig teori som menar på att preprocessering kan förbättra prediktionsmodeller. Ett antal mindre observationer kring enskilda preprocesseringsmetoders effekter har identifierats och diskuterats i studien, såsom DateTime Feature Engineerings negativa effekter på modeller som tränats med ett mindre antal iterationer. Heat accounts for the greatest energy needs in households and other buildings in society. Effective production and distribution of heat energy require techniques for minimising economic and environmental costs. One approach to this problem is through informatics where machine learning is used to analyze and predict the heating needs with the help of historical data from a district heating company and exogenous variables in the form of weather data from Sweden's Meteorological and Hydrological Institute (SMHI). This study is written in Swedish and explores the importance of preprocessing practices before training and using prediction models which utilizes time-series data to predict future energy consumption. The preprocessing steps explored in this study consists of normalization, interpolation, identification and management of numerical outliers and missing values, datetime feature engineering, seasonality, feature selection and cross-validation. The machine learning model used in this study is Multilayer Perceptron which is a subcategory of artificial neural network. The research question focuses on the effects of preprocessing and feature selection for predictive model performance within different datasets and combinations of preprocessing methods. The models were divided into three different data sets based on date ranges: 2009, 2007–2011, and 2007–2017, where the different combinations consist of preprocessing steps that are combined within an iterative process. Percentage increases in R2 values for these different ranges have reached 47,45% for one year, 9,97% for five years and 32,44% for 11 years. The results broadly confirm and reinforce the existing theory that preprocessing can improve prediction models. A few minor observations about the effects of individual preprocessing methods have been identified and discussed in the study, such as DateTime Feature Engineering having a detrimental effect on models with very few training iterations.

Fjärrvärmepriserna i Sverige varierar mycket mellan olika städer, där landets dyraste priser är mer än dubbelt så höga som de lägsta. Priset beror på flera olika faktorer, vilka påverkar både efterfrågan och produktionen. Exempelvis så påverkas produktionskostnaderna av vilket bränsle som används. Kostnaderna beror även på antalet kunder, eftersom fjärrvärmeföretag kan ses som naturliga monopol med fallande styckkostnader längs den relevanta efterfrågan. Syftet med denna studie är att analysera hur fjärrvärmepriset påverkas av olika förklarande faktorer. Till detta används en kvantitativ metod där en reducerad prisregression skattas, baserad på paneldata för åren 2015 till 2019 för de 100 största fjärrvärmenäten i Sverige. Resultaten visar att en högre andel biobränsle och spillvärme minskar priset på fjärrvärme, vilket kan vara en förklaring till de prisskillnader som finns. Även antalet kunder har en negativ effekt på priset. Detta indikerar att fjärrvärmeföretagen kan utnyttja stordriftsfördelar och därmed agera som naturliga monopol.

The energy transition taking place in various parts of the world will have many effects on the current energy systems as an increasing amount of intermittent power supply gets installed every year. In Sweden, just as many other countries, this will cause both challenges and opportunities for today´s energy producers. Challenges that may arise along with an increasingly fluctuating electricity production include both power deficits at certain times and regions but also hours of over-production which can cause electricity prices to drop significantly. Such challenges will have to be met by both dispatchable power generation and dynamic consumption. Conversely, actors prepared to adapt to the new climate by implementing new technologies or innovative business models could benefit from the transition towards a fully renewable energy system. This thesis evaluates the techno-economic potential of green hydrogen production at a combined heat and power plant with the objective to provide decision support to a district heat and electricity producer in Sweden. It was in the company’s interest to investigate how hydrogen production could help reduce the production cost of district heat as well as contribute to the reduction of greenhouse gases. In the project, two separate business models: Power-to-gas and Power-to-power were evaluated on the basis of technical and economic performance and environmental impact. To do this, a mathematical model of the CHP plant and the hydrogen systems was developed in Python which optimizes the operation based on costs. The business models were then simulated for two different years with each year representing a distinctly different electricity market situation. The main conclusions of the study show that Power-to-gas could already be profitable at a hydrogen retail price of 40 SEK per kg, which is the projected retail price for the transportation sector. The demand today is however limited but is expected to grow fast in the near future, especially within heavy transportation. Another limiting factor for hydrogen production showed to be the availability of storage space, as hydrogen gas even at pressures up to 200 bar require large volumes. Power-to-power for frequency regulation was found to not be economically justifiable as the revenue for providing grid services could not outweigh the high investment costs for any of the simulated years. This resulted in a high levelized cost of energy at over 3000 SEK per MWh which was mostly due to the low capacity factor of the power-to-power system. Finally, green hydrogen has the potential of replacing fossil fuels in sectors that is difficult to reach with electricity, for example long-haul road transport or the shipping industry. Therefore, green hydrogen production in large scale could help decarbonize many of society’s fossil-heavy segments. By also serving as a grid-balancer, hydrogen production in a power-to-gas process has the potential of becoming an important part of a renewable energy system. Energiomställningen som äger rum i olika delar av världen kommer att ha många effekter på de nuvarande energisystemen eftersom en ökande mängd väderberoende kraftproduktion installeras varje år. I Sverige, precis som många andra länder, kommer detta att medföra både utmaningar och möjligheter för dagens energiproducenter. Utmaningar som kan uppstå tillsammans med en alltmer fluktuerande elproduktion inkluderar både kraftunderskott vid vissa tider och regioner men också timmar av överproduktion som kan få elpriserna att sjunka avsevärt. Sådana utmaningar måste mötas av både planerbar kraftproduktion och dynamisk konsumtion. Omvänt kan aktörer som är beredda att anpassa sig till det nya klimatet genom att implementera ny teknik eller innovativa affärsmodeller dra nytta av övergången till ett helt förnybart energisystem. Denna rapport utvärderar den tekno-ekonomiska potentialen för produktion av grön vätgas vid ett kraftvärmeverk med målet att ge beslutsstöd till en fjärrvärme- och elproducent i Sverige. Det var i företagets intresse att undersöka hur vätgasproduktion kan bidra till att sänka produktionskostnaden för fjärrvärme samt bidra till att minska växthusgaser. I projektet utvärderades två separata affärsmodeller: Power-to-gas och Power-to-power baserat på teknisk och ekonomisk prestanda samt miljöpåverkan. För att kunna göra detta utvecklades en matematisk modell i Python av kraftvärmeverket och vätgassystemen som optimerar driften baserat på kostnader. Affärsmodellerna simulerades sedan för två olika års elpriser för att undersöka modellens prestanda i olika typer av elmarknader. De viktigaste slutsatserna i studien visar att Power-to-gas redan kan vara lönsamt till ett vätgaspris på 40 SEK per kg, vilket är det förväntade marknadspriset på grön vätgas for transportsektorn. Efterfrågan är idag begränsad men förväntas växa snabbt inom en snar framtid, särskilt inom tung transport. En annan begränsande faktor för vätgasproduktion visade sig vara tillgången på lagringsutrymme, eftersom vätgas även vid tryck upp till 200 bar kräver stora volymer. Power-to-power för frekvensreglering visade sig inte vara ekonomiskt försvarbart, eftersom intäkterna för att tillhandahålla nättjänster inte kunde uppväga de höga investeringskostnaderna under några av de simulerade åren. Detta resulterade i en hög LCOE på över 3000 SEK per MWh, vilket främst berodde på Power-to-power-systemets låga utnyttjandegrad. Slutligen kan det sägas att grön vätgas har stor potential att ersätta fossila bränslen i sektorer som är svåra att elektrifiera, exempelvis tunga vägtransporter eller sjöfart. Därför kan storskalig grön vätgasproduktion hjälpa till att dekarbonisera många av samhällets fossiltunga segment. Genom att dessutom fungera som balansering har väteproduktion i en Power-to-gas-process potential att bli en viktig del av ett system med stor andel förnybar energi.

This thesis studied a new method for continuous calculation of boiler efficiency at Säbyverket:s boiler 11, 12 and 13 located in Jakobsberg, Sweden. Säbyverket three boilers are supplying peak power to Stockholms “Nordvästra nät” with district heat during lack of power in the district heating grid. The plant was originally designed to run on oil, but new regulations and environmental knowledge caused E.on who own the plant to convert boiler 12 to a multifuel boiler burning wood powder mainly and bio-oil secondary. Boiler 11 and 13 changed to be operated with bio-oil. Recent data on the boiler efficiency after the conversion showed boiler efficiencies not in line with the expected efficiency. Therefore, a study was conducted to forward a different method of calculating boiler efficiency at Säbyverket. The requirement of the new method was that it should be calculated in a way that avoided existing uncertainties. Today’s method was based on the direct method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13. Due to difficulties in calculating mass flow for solid-state fuel, boiler 12 had a method based partly on the indirect method, and partly based on the direct method. A new method for the three boilers based on the indirect method was produced. Comparing results showed that the current method for boiler 11 resulted in a way to low calculated boiler efficiency compared to the new indirect method. While boiler 12 method was confirmed giving the same results with the two methods. Boiler 13 had a double-calculated density when calculating the delivered power from the oil fuel. This caused a calculated boiler efficiency over 100 %. When compensating for this factor the two different methods gave the same mean result. However, the new method based on the indirect method was significantly more stable when calculating boiler efficiency with a sampling time with mean-minute values. Results from the calculations show that the method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13 should be changed to the new method described in the report. However, no improvements could be achieved by changing the method for boiler 12. Therefore, it is recommended to keep the existing method for calculating boiler efficiency for boiler 12. Säbyverket tre pannor byggdes mellan 1977 - 1982 och bestod ursprungligen av tre stycken fossiloljeeldade fartygspannor om 47 MW var. På grund av hårdare miljökrav samt ett hårdare miljöarbete av E.on, konverterades panna 11 och 13 till bioolja 2006 respektive 2016. Panna 12 konverterades till en tvåbränsleeldad panna med träpulver som primärbränsle och bioolja som sekundärbränsle år 2003. Beräkningen av pannverknignsgrad var efter konvertering opålitlig framförallt för panna 11 och 13, den beräknade pannverknigsraden visade på pannverknignsgrader som inte var överensstämde med det förväntade resultatet. På grund av osäkerheten som fanns i beräkningarna ämnade examensarbetet att reda ut om en alternativ metod för beräkning av pannverknignsgrad skulle ge en pålitligare beräkning av pannverkningsdgraden. En ny metod togs därför fram för beräkning av pannverknigsrad baserat på den indirekta metoden. Metoden beräknar pannverkningsgraden genom förluster, istället för kvoten mellan levererad och tillförd effekt vilket dagens metod baseras på. En stor fördel med den indirekta metoden är att den kan beräknas relativt. Detta betyder således att tillförd bränslemängd inte behöver vara känd indata vid beräkning. Eftersom fastbränsleflöden är svåra att mäta är detta en fördel för framförallt panna 12. Eftersom panna 12 eldar två bränslen itererades respektive massandel bränsle fram för beräkning av pannverkningsgraden. Den nya metoden beräknar följande förlustfaktorer: Rökgasförluster, oförbränt i fast rest (askförluster), oförbränt i gasfas och strålning och ledningsförlsuter. Resultatet från de två olika metoderna visade att nuvarande metod för panna 11 beräknade en för låg pannverkningsgrad i jämförelse med den nya metoden. Panna 12 visade samma resultat vid beräknad pannverkningsgrad med de två olika metoderna. Dagens metod för Panna 13 dubbelräknade densiteten vid beräkning av massbränsleflödet, detta resulterade i en beräknad pannverkningsgrad över 100 % då den tillförda effekten minskade med en faktor om 0,9. Vid kompensering av den dubbelräknade densiteten var den beräknade medelverkningsgraden samma för de två metoderna. Den nya metoden resulterade dock i ett stabilare resultat vid beräkning av pannverkningsgrad med mindre svängningar i jämförelse med dagens metod. E.on rekommenderas att byta metod för beräkning av pannverkningsgrad för panna 11 och 13. Den nya framtagna metoden resulterar i en förbättrad och stabilare beräkning av pannverkningsgraden jämfört med dagens metod. Panna 12:s metod bedöms vara lika nogrann som den nya metoden, således rekommenderas det att behålla dagens metod för panna 12. En korrigering i beräkningssystemet för beräkning av massbränsleflödet från huvudoljeledningen bör göras för panna 13. Detta genom att ta bort termen Olja.dens vid beräkning av P13_Molja för korrekt mätning. Detta bör göras även om ny metod appliceras. Metoden ska även vara applicerbar på andra av E.on:s anläggningar. Kravet är att bränslet ska vara homogent och den mätutrustning som är beskriven i rapporten ska vara installerad i anläggningen.

Systemtemperaturer i värmesystem är en debatterad fråga i Sverige. Vid projektering av ett värmesystem har valet av systemtemperatur en avgörande roll för kostnaden av värmesystemet. Frågan vilka systemtemperaturer i värmesystemen som är det mest ekonomiska är viktig för att värmesystemet ska ha en fördel jämfört med konkurrenterna på marknaden. Historiskt sett har systemtemperaturerna i de svenska värmesystemen varit 80/60 medans idag är den vanligaste temperaturerna 55/45. Under 60-talet stod Östen Sandberg som förespråkare för ett nytänkande värmesystem kallat lågflödesystem (LF). Detta värmesystem använder sig av låga flöden i rörledningarna och stora temperaturskillnader på framledningen och returledningen. Förespråkare av dessa lågflödesystem hävdar att vid rätt användning kan en omjustering av det befintliga värmesystemet från ett högflödesystem (HF) till ett lågflödesystem drastigt reducera energiförbrukningen för fastigheten och samtidigt uppnå acceptabla inomhusförhållanden. Hade ett LFsystem kunnat konkurrera mot ett HFsystem ekonomiskt? För att undersöka detta kommer ett 55/45-HFsystem att användas som ursprungsfall vid jämförelser mellan HFsystem och LFsystem med olika systemtemperaturer för att utreda om ett 55/45-HFsystem är det mest ekonomiska värmesystemet. Studien visar många fördelar med 55/45-HFsystemet. Ett 55/45-HFsystem har relativt låga investeringskostnader vid projekteringen i jämförelse med de andra värmesystemen. En annan fördel är att detta värmesystem är kompatibelt med både fjärrvärme samt bergvärme vilket gör detta system passande som ett standardiserat värmesystem. Det mest ekonomiska värmesystemet är ett 80/60-HFsystem, vilket har lägre investeringskostnader för både radiatorer samt rörkostnader. Förespråkare av LFsystem hävdar att de reducerade flödena medför reducerade elkostnader för cirkulationspumpen vilket i längden gör LFsystemet energisnålare. Denna studie visar att de reducerade flödena och dess påverkan av energiförbrukningen hos cirkulationspumpen är förhållandevis så låga i jämförelse med de totala energiförbrukningen hos värmesystemet att den möjliga vinsten är försumbar. Däremot kan de reducerade flödena minska risken för en snedfördelad värmefördelning i fastigheten. LFsystemens stora nackdel är ökade investeringskostnader jämfört med HFsystemen. The choice of temperatures in heating systems has long been a question for debate in Sweden. For the design engineer, the choice of system temperatures in a heating system has a decisive impact on the cost and in order to stay competitive on the market it is crucial to design the heating system as cost effective as possible. Historically the system temperature in Swedish heating systems has been 80/60 but today we see that the most common temperatures are 55/45. During the 1960´s Östen Sandberg became the leading advocate for a new type of heating system using a low flow principle (LF) for heat distribution. The LF principle requires a larger temperatur difference between the supply and return temperatures for the adequate heating. Advocates of the LF principle claims that large energy savings are possible if an exsisting high flow heating system (HF) undergoes an adjustment to a LF heating system. The question is how accurate is this claim? This article shows many advantages with the nowadays common 55/45-HFsystem. A 55/45-HFsystem has relatively low investment costs in comparison with other types of heating systems. Another advantage is the fact that the 55/45-HFsystem is compatible with both district heating and geothermal heat pump heating systems which makes this radiator system suitable as a standardized system. The most economical radiator system is the 80/60-HFsystem, which has a lower investment cost for both radiators and piping in comparison with a 55/45-HFsystem. The claim that LFsystems and the associated LF principle could result in a reduced energy cost for the heating system was not supported. This article shows that the energy savings that comes from the LF principle is negligible in comparison with the heating systems total energy cost. The LF principle could however reduce the risk of an uneven heating distribution in the building due to a more unpredictable regulation of the flow through the radiators. LFsystem disadvantage is an general overall larger investment cost in comparison with a HFsystem.

Ett säkert samhälle kräver välplanerade strategier för att uppehålla samhällets tjänster, även i situationer då leveranser och tillhandahållning av resurser kan förhindras – som vid kris och krig. Det är därför viktigt att sjukhus, inte minst sjukhus som går under benämningen krigssjukhus och har extra krav på beredskap, har tillgång till ett överskott av viktiga resurser via tillförlitliga alternativa vägar; redundans. Syftet med projektet som beskrivs i denna rapport var att kartlägga flöden av värme, kyla, elektricitet och vatten på Akademiska sjukhuset i Uppsala. Detta för att kunna identifiera sårbarheter och beroenden av utomstående faktorer som kan riskera att äventyra sjukhusets funktion. Projektet genomfördes på beställning av Region Uppsala, i samarbete med STUNS Energi. Med hjälp av mätdata över årsförbrukning av de respektive resurserna gjordes beräkningar över fördelningen till olika användningsområden, i studien kallade poster, inom sjukhuset. Beräkningarna byggde på information (såsom antal och dagsförbrukning) om stora punktlaster för värme, kyla, elektricitet och vatten. För elektriciteten bestämdes vissa poster även utifrån resultat från liknande studier över resursfördelning på sjukhus. För vattenförbrukning gjordes beräkningar med hjälp av antaganden gällande rutiner för vattenförbrukning hos personal och patienter, bland annat baserade på hur stor andel av personalen som bedriver vårdverksamhet och inte. Slutligen beräknades, från givna data, hur ekonomiska resurser fördelade sig mellan de studerade flödena. Resultaten presenterades i form av resursflöden i flödesdiagram och visade att den största andelen kyla gick till processkyla, den största andelen värme gick till komfortvärme, den största andelen el gick till icke-kritisk ventilation, den största andelen vatten gick till handtvätt och att den största kostnaden var för resurser till allmän fastighetsanvändning (exempelvis uppvärmning och belysning). I övrigt gick en mindre andel resurser till olika poster som kan betraktas som kritiska, exempelvis operation och dialys, vilka bör prioriteras i krissituation. Akademiska sjukhuset har pålitliga system för energi- och vattenförsörjning när alla utomstående leveranser fungerar, men då inga reservsystem finns för värme eller kyla kan brister i systemen få negativa konsekvenser för sjukhusets verksamhet. Även vattenförsörjningen saknar redundans på området och är beroende av nödvatten från andra aktörer ifall den kommunala försörjningen skulle brista. Utan Akademiska sjukhusets tillgång till nämnda resurser kan konsekvenserna bli allvarliga, även på samhällsnivå, eftersom vissa av de resurskrävande posterna är livsnödvändiga för de människor som använder dem. Sårbarheten kan minskas med hjälp av återcirkulation av resurser inom sjukhuset och genom planering av resursfördelning till prioriterade poster vid kris.

Cities and districts contribute to a large fraction of the total energy consumption in Sweden. The residential- and service sector accounted for almost 40% of the total energy consumption in 2018. The increasing urbanization also puts more importance on the energy supply, distribution and consumption in these areas. One way of planning an energy system in urban areas is to have integrated energy systems where synergies between different technologies and energy carriers are utilized. Such a solution can increase the flexibility of the energy system and thus help integrate more intermittent renewable energy sources. The aim of this study was to suggest tools for planning energy systems in districts. This was done by performing a literature review regarding the design of energy systems and the identification of barriers and opportunities for the integration of different production- and distribution technologies. The focus was on systems for heating, cooling and electricity. The proposed tools are three Excel-based modules. The first module is a qualitative model that presents the reviewed technologies and their connections. It also includes synergies between different energy carriers and sectors for consumption and production. The second module is qualitative model related to market mechanisms, juridical, organizational and institutional aspects. The third module is a table containing the barriers and opportunities. Furthermore, relevant stakeholders are identified to be district heating companies, building owners, joint associations, municipalities, district cooling companies and photovoltaic plant owners. The proposed tools can be used in the first stage of planning when the technologies are selected. To show how the suggested tools can be applied, a case study was performed. The study case is a district being planned in Stockholm, Sweden. For the analysis, a model for a hypothetical heating system was required. Two models were developed for the heat supply system using the modelling environment OpenModelica. The main objective of the case study was to compare the techno-economic and environmental performance of different scenarios. Three different scenarios were considered for covering the total heating demand in the district. In the first scenario the total heating demand is covered only by local heat pumps. In the second scenario the space heating demand is covered by heat pump(s) coupled with a thermal energy storage (hot water tank). An electric boiler is used as backup. In the third scenario, the electric boiler is replaced by district heating as backup. A sensitivity analysis was included for different numbers of heat pumps and different sizes of thermal energy storage in the two last scenarios. The economic and environmental results in this study were strongly dependent on the assumptions regarding prices and emission factors. The result of the case study indicates that the third scenario causes the lowest CO2 emissions. An increased size of the thermal energy storage causes a higher compressor electricity consumption thus more emissions. However the total emissions from the system depends on the backup component. For this result, the emission factor related to Swedish electricity mix and the emission factor stated by a district heating company in Stockholm was used. The cheapest alternative in terms of annual operational cost of energy is the first scenario with only heat pumps. However, from the scenarios which also includes thermal energy storage, the second scenario with three heat pumps and a 100 m3 large thermal energy storage, presents the lowest cost. This system design in scenario 2 is only 0.6% more expensive than the first scenario. For the energy prices, the assumption for electricity is based on hourly values from Nordpol and for heat, the values presented in a normal price list from a district heating company is assumed. Regarding the technical performance of the system the result indicates that the contribution from the thermal energy storage as it is modelled in this case study is not significant on anannual basis. However it is observed that a larger thermal energy storage unit covers a higher fraction of the power demand during the hours it is utilized. Städer och stadsdelar står för en stor del av totala energikonsumtionen i Sverige. Bostads- och servicesektor stod för ungefär 40% av totala energikonsumtionen under 2018. Den ökande urbaniseringen lägger också mer vikt vid energiproduktion, distribution och konsumtionen i dessa områden. Ett alternativ för planering av energisystem i urbana områden är att ha integrerade energisystem där synergier mellan olika teknologier och energibärare kan utnyttjas. Den typen av system skulle kunna öka flexibiliteten i energisystemet och därför förenkla integrering av oförutsägbara förnybara energikällor. Syftet med denna studie var att föreslå verktyg för planering av energisystem i stadsdelar. Detta gjordes genom en litteraturstudie angående utformningen av olika energisystem samt identifiera hinder och möjligheter för att integrera olika produktions- och distributions teknologier. Fokus låg på systemen för värme, kyla och elektricitet. Det föreslagna verktygen är tre Excel baserade moduler. Den första modulen är en qualitative modell som presenterar de studerade teknologier och deras kopplingar. Den innehåller också synergier mellan de olika energibärarna och konsumtions- och produktionssektorn. Den andra modulen är en qualitative modell, men relaterad till marknad mekanismer, juridiska, organisatoriska och institutionella aspekter. Den tredje modulen är en tabell som beskriver hinder och möjligheter för några av teknologierna. Utöver det de relevanta aktörerna identifierades. För värme-, kyla- och elektricitet marknaden är de fjärrvärmeföretagen, fastighetsägare, samfälligheter, kommuner, fjärrkyla företagen, solcells ägare. De föreslagna verktyget kan användas för planering av energisystem i ett första skede när teknologier ska väljas. En fallstudie genomfördes för att visa hur det föreslagna verktyget kan användas. Fallstudien en stadsdel som planeras i Stockholm, Sverige. För att genomföra en analys behövdes en modell för ett hypotetiskt värmesystem. Två modeller utvecklades för värmesystemet genom att använda modelleringsmiljön OpenModelica. Det huvudsakliga målet med fallstudien var att jämföra den teknoekonomiska- och miljöinriktade prestandan för olika scenarierna. Tre olika scenarier övervägdes för att täcka totala värmebehovet i stadsdelen. I det första scenariot täcks det totala värmebehovet endast av lokala värmepumpar. I andra scenariot täcks värmebehovet för uppvärmning av värmepump(ar) kopplade till en värmelagrings komponent (ackumulatortank). En elpanna användes för reserveffekt. I tredje scenariot är elpannan ersatt av fjärrvärme. En känslighetsanalys var utförd för olika antal värmepumpar kopplade till olika storlekar av värmelagrings-komponenten i de två sista scenarierna. De ekonomiska och miljörelaterade resultatet i den här studien är starkt beroende av antaganden gällande priser och utsläppsfaktorer. Resultatet indikerar att det tredje scenariot har de lägsta CO2 utsläppen. Ökad värmelagringsstorlek bidrar till att värmepumpen förbrukar mer elektricitet och därför ökar de relaterade utsläppen. Däremot beror de totala utsläppen i systemet på vilken reservkraft som används. För dessa resultat användes utsläppsfaktorn för svensk elmix samt utsläppsfaktorn från ett fjärrvärme företag i Stockholm. Den billigaste alternativet gällande årlig driftsenergikostnad är det första scenariot med endast värmepumpar. Däremot, bland de scenarion som innehåller värmelagring, har det andra scenariot med tre värmepumpar och 100m3 stor värmelagringsenhet den lägsta kostnaden. Detta system är endast 0.6% dyrare än det första scenariot. För energipriser har timvärden från Nordpol antagits för elektricitet och för värme har normalprislistan från ett fjärrvärmebolag i Stockholm antagits. Angående den tekniska systemprestandan, indikerar resultatet att bidraget från värmelagringsenheten som den är modellerad i den här fallstudien inte är signifikant på årsbasis. Det observeras emellertid att en större värmelagringsenhet täcker en större andel av effektbehovet under de timmar som enheten används.

Verktyget Tidstegen kan användas för att analysera klimatpåverkan vid val av olika energiåtgärder. Resultaten från verktyget kan med fördel användas som ett komplement till andra beslutsunderlag (ekonomi och innemiljö med mera) när ett bygg- eller fastighetsföretag står inför beslut att genomföra en investering i nybyggnation eller i ändring av en befintlig byggnad. I rapporten beskrivs resultat från fyra olika pilotprojekt som har använt verktyget för att analysera klimatpåverkan av olika energiåtgärder i byggnader. Pilotprojekten har även bidragit till utvecklingen av verktyget genom regelbunden återkoppling. Pilotprojekten har genomförts i tre olika fjärrvärmenät (Linköping, Stockholm Nordvästra samt Stockholm Södra och Centrala). Ett av pilotprojekten har även inkluderat energilösningar med fjärrkyla och två pilotprojekt har omfattat solcellslösningar. Beräkningarna i verktyget Tidstegen bygger på så kallad konsekvensanalys, som innebär att effekterna av en förändrad energianvändning analyseras. Det är alltså bara de anläggningar i energisystemet (el, fjärrvärme, fjärrkyla) som påverkas av den förändrade energianvändningen som ingår i konsekvensanalysen. Verktygets beräkningar bygger på metodik som utvecklats av IVL i flera tidigare forskningsprojekt i samarbete med representanter från bygg-, fastighets- och energibranschen. Rapporten beskriver resultat från fyra pilotprojekt som beräknat klimatpåverkan av olika energilösningar i byggnader. Beräkningarna har gjorts med hjälp av verktyget Tidstegen och bygger på metodik som tagits fram i tidigare forskningsprojekt. Pilotprojekten har genomförts i samarbete mellan ett bygg- eller fastighetsföretag, ett energibolag och IVL. I ett pilotprojekt har även ett solcellsföretag deltagit. Syftet har varit att analysera klimatpåverkan från olika energilösningar och att bidra till vidareutveckling av verktyget.

Krympande städer är vanligt förekommande i Europa, Nordamerika, Korea, Japan, och Australien,och det finns inget som pekar på att den ojämna befolkningsutvecklingen städer emellan ska avta. Inuläget krymper omkring hälften av medelstora och större städer i Europa (Wolff & Wiechmann,2018:130). Ekonomisk och befolkningsmässig tillväxt är fortfarande förhoppningen bland politiskabeslutsfattare och planerare i krympande städer trots att de inte har upplevt den typen av utvecklingpå många år. Sedan tidigt 2000-tal har det emellertid förekommit allt fler försök att planera för attanpassa städer till en mindre befolkning istället för tillväxtskapande åtgärder – till exempel, i de östradelarna av Tyskland och staden Youngstown i USA (se Pallagst, Fleschurz, & Said, 2017; Rhodes &Russo, 2013; Schatz, 2013; Schetke & Haase, 2008; Wiechmann, 2008). Omfattande befolkningsminskning under en längre tidsperiod för med sig stora problem fördrabbade städer och kommuner. Finansiering av offentlig verksamhet som samhällsservice ochvälfärd blir ansträngd vid ett vikande befolkningsunderlag, och försörjningsbördan för dekvarvarande invånarna ökar (Beetz, Huning, & Plieninger, 2008; Fjertorp, 2013; Haase, Rink,Grossmann, Bernt, & Mykhnenko, 2014). Vakanta bostäder, företagslokaler och industrifastigheterblir vanligare som ett resultat av att antalet invånare och företag minskar (Audirac, Fol, & Martinez-Fernandez, 2011; Haase, Bernt, Großmann, Mykhnenko, & Rink, 2016; Haase m.fl., 2014; Hummel,2015; Mallach, Haase, & Hattori, 2017). Befolkningsminskning medför även överkapacitet hosinfrastruktur som vatten och avlopp samt fjärrvärme med serviceförsämring och högre priser somföljd (Huning, Naumann, Bens, & Hüttl, 2011; Moss, 2008; Naumann & Bernt, 2009). I Sverige haromkring hälften av kommunerna haft en minskande befolkning under perioden 1995-2018. Det finnsett fåtal studier av svenska krympande kommuner (se Fjertorp, 2013; Jonsson & Syssner, 2016;Meijer & Syssner, 2017; Syssner, 2014; Syssner & Olausson, 2016), men det nationellaforskningsområdet är fortfarande att betrakta som relativt nytt och outforskat – och då i synnerhetvad det gäller befolkningsminskningens påverkan på fjärrvärme. Detta arbetsnotat är en del av projektet ”Fjärrvärme i krympande kommuner - utmaningar ochstrategier för ett hållbart energisystem” som genomförs under perioden 2018 – 2021. Avsikten ärdels att sammanställa en forskningsöversikt för att generera ett teoretiskt ramverk samt uppslag förlämpliga metoder, dels att sondera det empiriska läget genom att genomföra materialinsamling ochmindre delstudier. Den här studien söker svar på frågorna hur krympande kommuner påverkas ochhanterar sin befolkningsutveckling, samt vilken effekt befolkningsminskning har på fjärrvärmen ikrympande kommuner. För att besvara dessa frågor har dokument från tre krympande kommuner –Hällefors, Ragunda och Sorsele – varit föremål för kvalitativ innehållsanalys, och material som berörfjärrvärmens utveckling i 25 krympande kommuner under perioden 2009 till 2017 har använts förutforskande trendanalyser. I merparten av de dokument – årsredovisningar, översiktsplaner, och strategiska dokument – somhar varit föremål för innehållsanalys uppmärksammar kommunerna sin befolkningsminskning. Detfinns tecken på att kommunerna påverkas negativt av mindre skatteintäkter och vakanta fastigheter ide tre fall som undersökts. De undersöka kommunerna försöker i någon mån motverka den negativabefolkningsutvecklingen genom tillväxtstimulerande åtgärder, men utan märkbar effekt. För attskapa balans på de lokala hyresmarknaderna, och för att minska kommunernas utgifter för drift ochunderhåll, har vakanta fastigheter rivits eller anpassats efter de behov som finns inom kommunerna– företrädesvis flykting- och äldreboenden. Befolkningsminskningen sammankopplas inte direkt medfjärrvärme i de undersökta dokumenten, men fjärrvärmeaktörerna nämner ibland konsekvenser avrivningar i sina årsredovisningar – d.v.s. kundbortfall och minskade värmeleveranser. Fjärrvärmen i de 25 krympande kommuner som varit föremål för trendanalys expanderar dockfortfarande vilket gör att den effekt rivningar har på antalet kunder kompenseras för genomnyanslutningar – antalet kunder är följaktligen försiktigt ökande. Trenden för värmeleveranser ärdock nedåtgående, men eftersom antalet kunder ökar marginellt är nedgången sannolikt orsakad avvarmare vintrar i samband med energieffektiviseringar hos kund, och därmed inte en minskandebefolkning. Under perioden 2009 till 2017 har priset för fjärrvärme ökat med 13,3% i de 25krympande kommunerna som finns med i studien, och fler fjärrvärmeaktörer använder sig av fastapriser. Priset för fjärrvärme i de undersökta kommunerna är fortsatt högre än det nationellareferensvärdet, men skillnaden har minskat mellan 2009 och 2017. Kostnader för drift, underhåll ochinvesteringar har minskat kraftigt trots de höjda priserna, och samtidigt har antalet oplaneradeavbrott som en följd av läckage och haveri blivit allt vanligare. Fjärrvärme i krympande kommuner

In the fall of 2019, a comprehensive idea study was conducted on heat storage in two rock caverns located at Näsudden in Skelleftehamn and was part of the project course "Energiteknik, huvudkurs" at Luleå University of Technology. This idea study investigated the conditions of using waste heat from Boliden AB:s copper smeltery (Rönnskär) and storing this waste heat in two rock caverns and use them as seasonal thermal storage tanks, with the purpose of using the heat in the nearby district heating network, thus replacing some of the oil burned at Rönnskär. To investigate this, the authors of the idea study looked at two different storage cycles of seasonal storage and modeled this in ANSYS Fluent to simulate the heat storage and the heat losses. The results from this idea study showed promising results for using these caverns as heat storage and this work is therefore a continuation of the idea study. Since the study provided a good understanding of the conditions for seasonal storage, some questions arose about how the rock caverns will behave during an intermittent operation, which is the planned mode of operating the caverns in case of deployment. In this thesis, intermittent operation of these caverns are explored and how this effects the temperature in the caverns and its surrondings, the charge/discharge speed, how insulated walls affect the operation and how much oil is replaced. At the beginning of this project a review of the idea study and similar projects was done to gain deeper knowledge about the subject, but also to get a wider grasp on the different problems that could arise during the thesis. Relevant data for the caverns was collected and acquired to get a deeper understanding of its geometry, layout and what kind of modifications are really possible. Further data from the district heating networks of Boliden AB and Skellefteå Kraft was acquired. The available waste heat from Rönnskär was examined and used to calculate the chargeable energy by hour for the caverns, with the limits of Skelleftehamn district heating network in mind. By examining the different steam boiler patterns, the discharge pattern could be calculated. Using CFD, the unknown global heat transfer coefficient between the cavern water and the cavern wall can be determined. This data was then used with a set of differential equations to model the behavior of the caverns in Simulink. This allowed to determine the behavior for the caverns during normal operation, such as how the heat losses evolve, how the temperatures fluctuate, how much heat the caverns can be charged with and how much they can discharge. The results from the simulations showed that the caverns discharge a higher amount of energy when operating intermittently than when operating seasonally. Depending on how the caverns are utilized, different amounts of discharged energy are obtained. This range from 2224,7MWh to 7846,1MWh for the different discharging patterns. The usage also affects the efficiency of the cavern giving the efficiency a range between 19% to 53,9%. The heat losses range from around 20kW to 1000kW, depending on operation. Insulating the cavern walls reduces on average the heat losses by a factor of 5. Operating the caverns intermittently would on average remove a total of 29 ktonne CO2 and 88,74 tonne NOx for its expected lifespan of 30 years. Economically, the rock caverns have good economic potential as they would save about 80 million SEK during their lifetime just from buying less oil. Hösten 2019 genomfördes en omfattande idéstudie om värmelagring i två bergrum vid Näsudden i Skelleftehamn och var en del av projektkursen "\textit {Energiteknik, huvudkurs}" vid Luleå tekniska universitet. Denna idéstudie undersökte villkoren för att använda spillvärme från Boliden AB:s kopparsmältverk (Rönnskär) och lagra denna värme i bergrummen och använda dem som säsongslagrade ackumulatortankar. Syftet med detta var att använda värmen i det närliggande fjärrvärmenätverket och därmed ersätta en del av den förbrända oljan hos Rönnskär. Författarna utforskade detta genom att undersöka två olika lagringscykler för säsongslagring och modellerade detta i ANSYS Fluent för att simulera värmelagring och värmeförluster. Resultaten från idéstudien visade lovande resultat för säsongsbaserad värmelagring i dessa bergrum och detta arbete är därför en fortsättning av idéstudien. Eftersom studien gav en god förståelse för förhållandena för säsongslagring, uppstod några frågor om hur bergrummen kommer att bete sig under en intermittent drift, vilket är den planerade driften av bergrummen vid en framtida användning. I detta projekt undersöks intermittent drift av dessa bergrum och hur detta påverkar temperaturen i bergrummen och dess omgivning, laddnings- / urladdningshastigheten, hur isolerade väggar påverkar driften och hur oljeförbrukningen reduceras. I början av detta projekt gjordes en genomgång av idéstudien och liknande projekt för att få djupare kunskap om ämnet, men också för att få ett bredare grepp om de olika problem som kan uppstå under arbetets gång. Relevant data för bergrummen samlades in och anskaffades för att få en djupare förståelse för dess geometri, layout och vilken typ av ändringar som verkligen är möjliga. Ytterligare data från fjärrvärmenätverket för Boliden AB och Skellefteå Kraft förvärvades. Den tillgängliga spillvärme från Rönnskär undersöktes och användes för att beräkna den urladdningsbara energin per timme för bergrummen, med begränsningarna i Skelleftehamns fjärrvärmenät i åtanke. Genom att undersöka de olika ångpannmönstren kan urladdningsmönstret beräknas. Med hjälp av CFD kan den okända globala värmeöverföringskoefficienten mellan bergrumsvattnet och bergväggen bestämmas. Denna data användes sedan med en uppsättning differentialekvationer för att modellera driften av bergrummen i Simulink. Detta gjorde det möjligt att bestämma beteendet för bergrummen under normal drift, till exempel hur värmeförlusterna utvecklas, hur temperaturen fluktuerar, hur mycket värme bergrummen kan laddas med och hur mycket de kan ladda ur. Resultaten från simuleringarna visade att bergrummen kan ladda ur en större mängd energi än vid en säsongsbetonad drift. Beroende på hur grottorna utnyttjas erhålls olika mängder urladdad energi. Detta sträcker sig från 2224,7MWh till 7846,1MWh för de olika urladdningsmönstren. Användningen påverkar också grottans effektivitet vilket ger en effektivitet mellan 19% och 53,9%. Värmeförlusterna sträcker sig från cirka 1000 kW till 20kw, beroende på drift. Isolering av bergväggarna minskar i genomsnitt värmeförlusten med en faktor 5. Att använda grottorna intermittent skulle i genomsnitt ersätta totalt 29 kton CO2 och 88,74 ton NOx för den förväntade livslängden på 30 år. Bergrummen har även god ekonomisk potential eftersom de skulle spara cirka 80 miljoner SEK under sin livstid bara från minskade oljekostnader.

I samband med en ökad tillväxt och elektrifiering av samhället där andelen grön intermittent elkraft ökar och kärnkraften avvecklas kan efterfrågan på el vid topplasttimmar bli svårhanterliga för elnätsägare. Med en ökad risk för både effekt- och kapacitetsbrist i södra Sverige och långa handläggningstider vid utbyggnation av stam- och regionnät behöver nya åtgärder för att upprätthålla stabila elnät undersökas och analyseras. Energimyndigheten anser att bostadssektorn spelar en viktig roll där både energi- och resurseffektivisering samt en ökad kunskap kring elanvändning är nödvändigt för att uppnå flera samhällsmål. Rapporten ämnar därmed att undersöka och belysa elbehovet för bostäder med olika uppvärmningssystem i Halmstad samt ta reda på hur en effekttariff kan påverka bostäders ekonomiska situation jämfört med dagens säkringstariff. Studien utförs tillsammans med Halmstad Energi och Miljö Nät som driver elnätet i Halmstads tätort med omnejd, varav rapportens undersökta bostäder ligger inom koncessionsområdet. Resultatet påvisar en markant skillnad i elanvändning mellan bostäderna, speciellt under kalla årstider, där valet av uppvärmningssystem kan påverka effektbehovet inom koncessionsområdet avsevärt samt reducera effekttoppar. Resultatet belyser även effekttariffens inverkan på bostädernas månadskostnad där tariffen gynnar bostäder med ett lågt elbehov samt ger ekonomiska incitament för lastförflyttning under höglastperioder. With an increasing share of green intermittent power and the upcoming discontinuance of nuclear reactors the electricity demand of today’s Swedish society could become hard to purvey for net grid owners. When the risk for capacity and power shortages are growing and the proceedings of new powerlines are long, new strategies are needed to keep stability in the grids. According to the Swedish energy authority the residential sector plays a major part where both energy- and resource efficiency, together with increased knowledge of energy usage, is necessary to reach several societal goals. Therefore, this report aims to investigate the difference in power demand between residential buildings in Halmstad based on their heating systems and the economic effects of a power tariff implementation. The study is carried out together with Halmstad Energi och Miljö Nät, who operates the electricity grid in Halmstad’s urban areas and provides information of their customers for the aim of this study. The results show a significant difference in power demand between residential buildings, where the method of heating could have a major effect on the power grids capacity and be used as means for power peak reductions. An implementation of power tariffs favors residential buildings with a low power demand, where high demands can lead to expensive bills and force owners to reallocate their demands.

This study has examined how an oil storage could be converted into a thermal heat storage (TES). Focus was put on the transient thermal heat flow that occurs during the early years when using a rock cavern as a TES. First existing literature were studied to learn from earlier experiences. Crucial steps of a conversion were identified as well as important mistakes that have been made in the past. Simulations of Sundsvall’s district heating (DH) system were made to see what impact a large TES would have. These simulations showed the importance of being able to transfer enough amount of heat. Then heat simulations were preformed to study the transient heat flow. This showed that much of the heat will be heating the rock around the cavern. Over time, the losses decrease as the rock around the cavern remains heated, due to its thermal inertia. This means that some energy needs to be considered an investment cost as it will not be used in the DH-grid but will increase the efficiency of the TES. 4 different heating strategies were analysed and the heat losses during 25 years were measured. The results showed that a conversion would save between 0,7 – 1,55 million SEK annually depending on how many caverns were converted and cost approximately 6 million SEK for one cavern, 10,5 million SEK for two caverns and 15 million SEK for three caverns. I denna studie har det undersökts hur ett oljelager kan omvandlas till ett termisk värmelager. Fokus låg på det transienta värmeflödet som inträffar under de första åren när ett bergrum används som värmelager. Först studerades litteratur för att lära av tidigare erfarenheter. Avgörande steg för en konvertering identifierades liksom viktiga misstag som har gjorts tidigare. Simuleringar av Sundsvalls fjärrvärmesystem gjordes för att se vilken påverkan ett stort värmelager skulle ha. Dessa simuleringar visade vikten av att kunna överföra tillräcklig mängd värme. Därefter genomfördes värmesimuleringar för att studera det transienta värmeflödet. Detta visade att mycket av värmen kommer att värma berget runt bergrummet. Med tiden minskar förlusterna när berget runt rummet förblir uppvärmd på grund av dess termiska tröghet. Detta innebär att en del energi måste betraktas som en investeringskostnad eftersom den inte kommer att användas i fjärrvärmesystemet utan kommer att öka effektiviteten hos lagret. Fyra olika uppvärmningsstrategier analyserades och värmeförlusterna under 25 år mättes. Resultaten visade att en omvandling skulle spara mellan 0,7 - 1,55 miljoner SEK årligen med en trivial driftstrategi beroende på hur många bergrum som konverterades och kosta cirka 6 miljoner SEK för ett bergrum, 10,5 miljoner SEK för två bergrum och 15 miljoner SEK för tre bergrum. I framtida studier bör en optimal driftstrategi tas fram utifrån det aktuella systemet.

On behalf of Umeå Energi, a study was carried out on how the company can reduce its carbon dioxide emissions from district heating production. Umeå Energi has fifteen production units in Umeå with different types of fuel, which supply the city with district heating. The heat demand governs how many of these units that are running at the same time and the order in which these units start is governed by the company priority. The purpose of this project was to investigate how Umeå Energy can reduce its carbon dioxide emissions by changing the order of priority for these production units. The project has developed four scenarios with different priority conditions and the results shows how much the company reduces its emissions by following these different priority schemes. The presently used priority scheme is planned according to economy, but in the scenarios developed in the project, the priority scheme is controlled from a climate perspective, where the production units carbon dioxide emissions control the prioritization. The scenarios gave mixed results. In the best-case scenario Umeå Energi can reduce its carbon dioxide emissions by almost 80%, but then incineration is de-prioritized, which leads to other problems for the society. In the scenarios where incineration is prioritized, the result does not have as great an impact, but still shows that Umeå Energi can reduce its carbon dioxide emissions significantly by changing the production planning. På uppdrag av Umeå Energi gjordes en undersökning om hur företaget kan minska sina koldioxidutsläpp i samband med fjärrvärmeproduktion. Företaget har femton olika produktionsenheter runt om i Umeå med olika typer av bränsle som förser staden med fjärrvärme. Värmebehovet styr hur många av dessa anläggningar som är i gång samtidigt och i vilken ordning dessa enheter startar styrs av företagets prioriteringslista. Syftet med detta examensarbete var att undersöka hur Umeå Energi kan minska sina koldioxidutsläpp genom att ändra prioriteringsordningen för dessa produktionsenheter. Projektet har tagit fram fyra scenarion med olika prioriteringsvillkor och kommit fram till hur mycket företaget minskar sina utsläpp genom att följa dessa olika listor. I dagsläget är denna prioriteringsordning planerad efter ekonomi, men i de scenarier som är framtagna i projektet är prioriteringsordningen mer eller mindre styrda utifrån ett klimatperspektiv, där produktionsenheternas koldioxidutsläpp styr prioriteringen. De olika scenarierna gav blandade resultat, i det bästa scenariot kan företaget minska sina koldioxidutsläpp med ungefär 80 %, men då är avfallsförbränningen bortprioriterad vilket leder till andra problem för samhället. I scenarierna där avfallsförbränningen är prioriterad först ger inte resultatet lika stort genomslag, men visar ändå att Umeå energi kan minska sina koldioxidutsläpp markant genom att ändra på produktionsplaneringen.