Search

The European Union’s ambitious climate targets necessitate substantial reductions in greenhouse gas emissions, particularly within the heating and cooling sector, which accounts for a significant portion of energy consumption. District Heating and Cooling (DHC) systems emerge as a key solution for decarbonizing this sector by enabling high efficiency heat production and the integration of renewable and carbon-neutral energy sources. Despite the potential inherent in DHC systems, their utilization is limited, partly due to challenges associated with network topology selection. This master’s thesis addresses the optimization of District Heating Network layout expansion while tackling these challenges. Situated within the framework of an European funded project coordinated by EIFER, the research aims to develop an algorithm for modeling and planning the expansion of DHN networks, considering geographical location of pipes and heat production and consumption nodes. Building upon the Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) tool provided by EIFER, the project seeks to enhance it to generate expansion scenarios incorporating loops, a feature critical for network robustness absent in the current output. The tool pandapipes is used for fluid system modeling, effectively modelinghydraulics and heat through network elements such as heat producer, substationsand pipes. The algorithm’s core feature is to strategically determine optimallocations along initial tree-like network expansions to incorporate loops. Variousheuristic approaches are tested to identify the most efficient expansion strategies,subsequently adding new lines to minimize total costs, encompassing both capitaland operational expenses. Real-world data from a District Heating Network inMilan validate the algorithm’s capabilities., Europeiska unionens ambitiösa klimatmål kräver avsevärda minskningar av utsläppen av växthusgaser, särskilt inom värme- och kylsektorn, som står för en betydande del av energiförbrukningen. Fjärrvärme- och fjärrkylasystem (DHC) framstår som en nyckellösning för att minska koldioxidutsläppen i denna sektor genom att möjliggöra högeffektiv värmeproduktion och integrering av förnybara och koldioxidneutrala energikällor. Trots potentialen som finns i DHC-system är deras användning begränsad, delvis på grund av utmaningar i samband med val av nätverkstopologi. Denna masteruppsats behandlar optimering av utbyggnaden av fjärrvärmenätets layout samtidigt som man tacklar dessa utmaningar. Beläget inom ramen för ett europeiskt finansierat projekt koordinerat av EIFER, syftar forskningen till att utveckla en algoritm för modellering och planering av utbyggnaden av DHN-nät, med hänsyn till den geografiska placeringen av rör och värmeproduktions- och förbrukningsnoder. Med utgångspunkt i verktyget Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) från EIFER, försöker projektet förbättra det för att generera expansionsscenarier med slingor, en funktion som är avgörande för nätverkets robusthet som saknas i den aktuella utgången. Verktyget pandapipes används för modellering av vätskesystem, effektiv modellering av hydraulik och värme genom nätverkselement som värmeproducent, transformatorstationer och rör. Algoritmens kärnfunktion är att strategiskt bestämma optimala platser längs initiala trädliknande nätverksutbyggnader för att införliva slingor. Olika heuristiska tillvägagångssätt testas för att identifiera de mest effektiva expansionsstrategierna, och sedan läggas till nya linjer för att minimera de totala kostnaderna, som omfattar både kapital- och driftskostnader. Verkliga data från ett fjärrvärmenätverk i Milano validerar algoritmens kapacitet.

This work includes modelling of decarbonization scenarios at the scale of an urban area, providing policy insights and a methodology focusing on introducing district heating and maintaining the existing gas distribution network in a case study. With a focus on reducing gas consumption in the residential and tertiary sectors, the research integrates scenario developments giving a methodology to develop district heating, requiring a careful balance in selecting the optimal scale for city-wide analysis. The study assesses the fate of existing gas networks. The development of district heating can affect the use of gas, particularly in residential or tertiary buildings. This thesis assesses potential use cases of existing gas networks by identifying certain criteria. Among them are industrial, tertiary or residential consumption, the presence of a district heating network, or the number of homes using individual gas heating. These criteria make it possible to define areas where the question of removing the gas distribution network can be raised, and other areas where the gas distribution network must be retained even if gas consumption falls sharply between 2019 and 2050. By reviewing the relevant literature, detailing the research questions and presenting a comprehensive methodology of scenario modelling, the thesis provides policy insights and a methodology to develop district heating at the scale of an urban area while addressing the future of existing gas infrastructure., Detta arbete ger en modellering av scenarier för minskade koldioxidutsläpp i stadsområden, samt ger policyinsikter och metodik med fokus på införandet av fjärrvärme och underhållet av det befintliga gasdistributionsnätet som en fallstudie. Med fokus på att minska gasförbrukningen i bostads- och tjänstesektorerna integrerar forskningen scenarioutveckling med en metod för att utveckla fjärrvärme, vilket kräver en noggrann avvägning för att välja den optimala skalan för stadsomfattande analys. I studien bedöms vad som ska hända med befintliga gasnät. Utvecklingen av fjärrvärme kan påverka användningenav gas, särskilt i bostads- eller tertiärbyggnader. Denna avhandling bedömer potentiella användningsfall befintliga gasnät genom att identifiera kriterier baserade på faktorer som industriell, tertiär tertiär eller bostadsförbrukning, förekomsten av ett fjärrvärmenät eller antalet av bostäder som använder individuell gasuppvärmning, till exempel. Dessa kriterier gör det möjligt att definiera områden där frågan om att ta bort gasdistributionsnätet kan väckas, och andra områden där gasdistributionsnätet måste behållas även om förbrukningen förbrukningen minskar kraftigt mellan 2019 och 2050. Genom att granska den relevanta litteraturen, specificera forskningsfrågorna och presentera en omfattande metod för scenariomodellering, ger avhandlingen ett värdefullt exempel på hur man kan ge politisk insikt och metodik för att utveckla fjärrvärme i ett stadsområde samtidigt som man tar itu med framtiden för befintlig gasinfrastruktur.

The European Union’s ambitious climate targets necessitate substantial reductions in greenhouse gas emissions, particularly within the heating and cooling sector, which accounts for a significant portion of energy consumption. District Heating and Cooling (DHC) systems emerge as a key solution for decarbonizing this sector by enabling high efficiency heat production and the integration of renewable and carbon-neutral energy sources. Despite the potential inherent in DHC systems, their utilization is limited, partly due to challenges associated with network topology selection. This master’s thesis addresses the optimization of District Heating Network layout expansion while tackling these challenges. Situated within the framework of an European funded project coordinated by EIFER, the research aims to develop an algorithm for modeling and planning the expansion of DHN networks, considering geographical location of pipes and heat production and consumption nodes. Building upon the Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) tool provided by EIFER, the project seeks to enhance it to generate expansion scenarios incorporating loops, a feature critical for network robustness absent in the current output. The tool pandapipes is used for fluid system modeling, effectively modelinghydraulics and heat through network elements such as heat producer, substationsand pipes. The algorithm’s core feature is to strategically determine optimallocations along initial tree-like network expansions to incorporate loops. Variousheuristic approaches are tested to identify the most efficient expansion strategies,subsequently adding new lines to minimize total costs, encompassing both capitaland operational expenses. Real-world data from a District Heating Network inMilan validate the algorithm’s capabilities., Europeiska unionens ambitiösa klimatmål kräver avsevärda minskningar av utsläppen av växthusgaser, särskilt inom värme- och kylsektorn, som står för en betydande del av energiförbrukningen. Fjärrvärme- och fjärrkylasystem (DHC) framstår som en nyckellösning för att minska koldioxidutsläppen i denna sektor genom att möjliggöra högeffektiv värmeproduktion och integrering av förnybara och koldioxidneutrala energikällor. Trots potentialen som finns i DHC-system är deras användning begränsad, delvis på grund av utmaningar i samband med val av nätverkstopologi. Denna masteruppsats behandlar optimering av utbyggnaden av fjärrvärmenätets layout samtidigt som man tacklar dessa utmaningar. Beläget inom ramen för ett europeiskt finansierat projekt koordinerat av EIFER, syftar forskningen till att utveckla en algoritm för modellering och planering av utbyggnaden av DHN-nät, med hänsyn till den geografiska placeringen av rör och värmeproduktions- och förbrukningsnoder. Med utgångspunkt i verktyget Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) från EIFER, försöker projektet förbättra det för att generera expansionsscenarier med slingor, en funktion som är avgörande för nätverkets robusthet som saknas i den aktuella utgången. Verktyget pandapipes används för modellering av vätskesystem, effektiv modellering av hydraulik och värme genom nätverkselement som värmeproducent, transformatorstationer och rör. Algoritmens kärnfunktion är att strategiskt bestämma optimala platser längs initiala trädliknande nätverksutbyggnader för att införliva slingor. Olika heuristiska tillvägagångssätt testas för att identifiera de mest effektiva expansionsstrategierna, och sedan läggas till nya linjer för att minimera de totala kostnaderna, som omfattar både kapital- och driftskostnader. Verkliga data från ett fjärrvärmenätverk i Milano validerar algoritmens kapacitet.

This work includes modelling of decarbonization scenarios at the scale of an urban area, providing policy insights and a methodology focusing on introducing district heating and maintaining the existing gas distribution network in a case study. With a focus on reducing gas consumption in the residential and tertiary sectors, the research integrates scenario developments giving a methodology to develop district heating, requiring a careful balance in selecting the optimal scale for city-wide analysis. The study assesses the fate of existing gas networks. The development of district heating can affect the use of gas, particularly in residential or tertiary buildings. This thesis assesses potential use cases of existing gas networks by identifying certain criteria. Among them are industrial, tertiary or residential consumption, the presence of a district heating network, or the number of homes using individual gas heating. These criteria make it possible to define areas where the question of removing the gas distribution network can be raised, and other areas where the gas distribution network must be retained even if gas consumption falls sharply between 2019 and 2050. By reviewing the relevant literature, detailing the research questions and presenting a comprehensive methodology of scenario modelling, the thesis provides policy insights and a methodology to develop district heating at the scale of an urban area while addressing the future of existing gas infrastructure., Detta arbete ger en modellering av scenarier för minskade koldioxidutsläpp i stadsområden, samt ger policyinsikter och metodik med fokus på införandet av fjärrvärme och underhållet av det befintliga gasdistributionsnätet som en fallstudie. Med fokus på att minska gasförbrukningen i bostads- och tjänstesektorerna integrerar forskningen scenarioutveckling med en metod för att utveckla fjärrvärme, vilket kräver en noggrann avvägning för att välja den optimala skalan för stadsomfattande analys. I studien bedöms vad som ska hända med befintliga gasnät. Utvecklingen av fjärrvärme kan påverka användningenav gas, särskilt i bostads- eller tertiärbyggnader. Denna avhandling bedömer potentiella användningsfall befintliga gasnät genom att identifiera kriterier baserade på faktorer som industriell, tertiär tertiär eller bostadsförbrukning, förekomsten av ett fjärrvärmenät eller antalet av bostäder som använder individuell gasuppvärmning, till exempel. Dessa kriterier gör det möjligt att definiera områden där frågan om att ta bort gasdistributionsnätet kan väckas, och andra områden där gasdistributionsnätet måste behållas även om förbrukningen förbrukningen minskar kraftigt mellan 2019 och 2050. Genom att granska den relevanta litteraturen, specificera forskningsfrågorna och presentera en omfattande metod för scenariomodellering, ger avhandlingen ett värdefullt exempel på hur man kan ge politisk insikt och metodik för att utveckla fjärrvärme i ett stadsområde samtidigt som man tar itu med framtiden för befintlig gasinfrastruktur.

The work is commissioned by Tekniska verken in Linköping AB and focuses on an absorption heat pump's role in future energy systems. They aim is to investigate the integration of an absorption heat pump into their district heating system to increase efficiency. The purpose of the work is to examine the feasibility of the absorption heat pump under various operating conditions. The work has been divided into calculations of the heat output supplied by the absorption heat pump, which were compared with the electricity losses incurred during operation. The COP value and annual operating hours of the absorption heat pump were also calculated. The goal of the work was to investigate the role of the absorption heat pump in future energy systems. This includes identifying potential benefits and challenges that the use of absorption heat pumps may entail. By addressing questions about the heat pump's efficiency, the work aims to provide insights to Tekniska verken and other stakeholders to shape future electricity and district heating production. The calculations were carried out on the key components of the system; the absorption heat pump, turbine, and condenser. The processes were assumed to be ideal, where the first law of thermodynamics was used to calculate the heat output and input as well as the electricity produced. The COP value of the absorption heat pump was defined and calculated to compare efficiency. To then dimension the system, different operating conditions were analyzed: original operation and designed operation where pressure, temperature, and mass flow of the water vapor through the heat pump's generator vary. Annual production calculations with the heat pump were also conducted, were interesting operating cases were selected from previous calculations. These operating cases were further examined by calculating the gain in district heating if the electricity loss had instead been used in a compressor heat pump. Finally, the study shows that the original, Arbetet är utfört på uppdrag av Tekniska verken i Linköping AB och fokuserar på absorptionsvärmepumpens roll i energisystem framöver. De vill undersöka integrationen av en absorptionsvärmepump i deras fjärrvärmesystem för att öka effektiviteten. Arbetet syftar till att undersöka absorptionsvärmepumpens gynnsamhet under olika driftförhållanden. Arbetet har delats upp i beräkningar av absorptionsvärmepumpens tillförda värmeeffekt som jämfördes med de elförluster som uppstår vid drift. Absorptionsvärmepumpens COP-värde och produktion per år har också beräknats. Arbetets mål var att undersöka vilken plats absorptionsvärmepumpen har i framtidens energisystem. Det inkluderar att identifiera potentiella fördelar och utmaningar som användningen av absorptionsvärmepumpar kan medföra. Genom att svara på frågeställningar om värmepumpens effektivitet strävar arbetet efter att ge insikter till Tekniska verken och andra aktörer för att forma framtidens el- och fjärrvärmeproduktion. Beräkningarna genomfördes på de väsentliga komponenterna i systemet; absorptionsvärmepumpen, turbinen och kondensorn. Processerna antogs vara ideala där termodynamikens första huvudsats användes för att beräkna avgiven och tillförd värmeeffekt samt elproduktionen. COP-värdet för absorptionsvärmepumpen har definierats och beräknats för att jämföra effektiviteten. För att sedan dimensionera systemet analyserades olika driftförhållanden: originaldrift och dimensionerad drift. I originaldrift användes de värdena som värmepumpen var designad för medan i dimensionerad drift varierades tryck, temperatur och massflöde på vattenångan genom värmepumpens generator varierar. Även beräkningar på produktionen per år med värmepumpen i drift har genomförts, där valdes intressanta driftfall ut från tidigare beräkningar. Driftfall undersöktes ytterligare genom att beräkna vinst i fjärrvärme om elförlusten istället hade använts i en kompressorvärmepump. Slutligen visar studien att originaldriftförhållandet kräver mer vä

För småhusägare finns ekonomiska incitament till att sänka det årliga energibehovet för värme och tappvarmvattenberedning, då det utgör huvudparten av det totala årliga energibehovet för bostäder i Sverige. Valet av värmesystem är därför ett viktigt då det kan medföra mer eller mindre gynnsamma ekonomiska konsekvenser sett över längre tidsperioder,då den mängd köpt energi som systemet kräver kan medföra besparingar som viktas mot den ekonomiska investeringen av systemet.Syftet med denna studie har därför varit att skapa ett referensunderlag över fyra olika värmesystem med jämförelser mot småhus av olika storlek, geografisk placering samt olikaisoleringsstandard, där det eller de mest ekonomiskt gynnsamma värmesystemen, sett över en 50-årsperiod, kan utläsas utifrån dessa parametrar.De småhus som studien har jämfört har bestått av enplanshus med tre antagna areor, 89,7/120/150,3 m2. Dessa har jämförts för Malmö, Stockholm, Sundsvall samt Luleå, varpå varje area har innefattat tre olika antagna genomsnittliga värmegenomgångskoefficienter, Umedelvärden. Studien har genomförts med energiberäkningar enligt gradtimmemetoden, och den ekonomiska analysen genom beräknade livscykelkostnader, LCC, för de olika systemkonstellationerna. Fyra värmesystem har undersökts: Fjärrvärme, bergvärmepump, luft-vattenvärmepump samt frånluftsvärmepump. Frånluftsvärmepumpen har inkorporerats som ett FX-ventilationssystem, frånluftsventilation med värmeåtervinning. De övriga tre systemen har för studien kombinerats med ett FTX-ventilationssystem, från- och tilluftsventilation med värmeåtervinning.Resultaten har påvisat att FTX-system, i jämförelse med FX-system, sänker för samtliga studerade byggnader i Malmö det årliga värmeenergibehovet, den energi som måste tillsättas byggnaden, med 36–71%, medan det i Luleå sänks med 32–61%. Den årliga energianskaffningen, den energi som måste köpas för att värmesystemen skall generera erfordrad värmeenergi och tappvarmvattenberedning, är genomgående lägs, For homeowners, there are economic incentives to reduce the annual energy demand for heating and domestic hot water preparation, as these constitute the main part of the total annual energy demand for houses in Sweden. The choice of heating system is therefore important as it can have more or less favorable economic consequences over longer periods of time, as the amount of purchased energy required by the system can lead to savings that weigh against the economic investment in the system. The purpose of this study has therefore been to create a reference framework for four different heating systems, comparing them across houses of different sizes, geographical locations, and insulation standards, to identify the most economically beneficial heating systems over a 50-year period, that can be interpreted based on these parameters. The houses compared in the study were single-story houses with three assumed sizes: 89.7/120/150.3 m². They have been compared in Malmö, Stockholm, Sundsvall and Luleå, with each size having three different assumed average thermal transmittance values, average U-values. The study was conducted using energy calculations based on the degree-hour method, and the economic analysis was performed using calculated life cycle costs, LCC, for the different system configurations. Four heating systems were investigated: district heating, geothermal heat pump, air-to-water heat pump, and exhaust air heat pump. The exhaust air heat pump was incorporated as an MEVHR ventilation system, mechanical exhaust air ventilation with heat recovery, while the other three systems were combined with an HRVventilation system, mechanical exhaust and supply air ventilation with heat recovery. The results have shown that HRV systems, compared to MEVHR systems, reduce the annual heating energy demand, the amount of energy that must be supplied to the building, for all studied buildings in Malmö by 36-71%, while in Luleå it is reduced by 32-61%. The annual energy procurem

With the need to reduce greenhouse gas emissions in the building sector, this thesis analyzes two common heating solutions: radiator and underfloor heating. As systems with the same purpose, but with diverse installation components, it was of interest to study the climate impact of different materials. Moreover, the energy performance of the systems was investigated for two different modes of heat supply: with district heating or heat pumps. By coupling the heating systems with modes of heat supply, four models were studied. The thesis aimed at analyzing the climate impact of the models by combining the embodied and operational carbon generated during the life cycle of the heating systems, thus conducting a life cycle assessment. The operational carbon was determined by making an energy analysis in IDA ICE combined with energy carrier emission rates. With an analysis of the material and production stage of the heating systems, the embodied carbon is estimated with the software One Click LCA. The results showed that the embodied carbon had a much smaller influence on the total emissions of the building compared to the operational carbon. It was also concluded that the coupling with a heat pump was more energy efficient than having heat supplied from a district heating network. Regarding the heating systems, the underfloor heating system was slightly more efficient than the radiator heating system when coupled with the heat pump, but required more top-up heating. Throughout the study, several different aspects of the systems were encountered. Changing the district heating supplier resulted in drastic changes in the operational carbon. The electricity mix also heavily influenced the emissions produced by the heat pump. These are factors that vary greatly with the location of the project and one combination of heating and supply systems is far from obvious to be a universal solution., Med behovet av att minska utsläppen av växthusgaser inom byggsektorn så analyserar detta examensarbete två vanliga värmelösningar: radiatorer och golvvärme. De båda systemen fyller samma syfte, men med olika installationskomponenter, vilket gör det intressant att studera klimatpåverkan av de olika materialen som systemen bygger på. Dessutom undersöktes energiprestandan hos systemen för två olika typer av värmekällor: fjärrvärme eller värmepump. Genom att kombinera värmesystemen med värmekällorna undersöktes fyra olika modeller. Examensarbetet syftade till att analysera modellernas klimatpåverkan genom att kombinera den inbyggda och operativa klimatpåverkan som genererades under värmesystemens livscykel, och följaktligen genomföra en livscykelanalys. De utsläpp som genereras från systemens driftskeden fastställdes genom att göra en energianalys i IDA ICE kombinerat med utsläpp från de olika värmekällorna. Med en analys av material- och produktionsstadiet för värmesystemen så uppskattades den inbyggda klimatpåverkan i programvaran One Click LCA. Resultaten visade att den inbyggda klimatpåverkan hade en mycket mindre effekt på byggnadens totala utsläpp jämfört med den under driftskedet. Det konstaterades också att driva värmesystemet med en värmepump var mer energieffektivt än att få det levererat från ett fjärrvärmenät. Gällande de olika värmesystemen så presterade golvvärmesystemet bättre än radiatorsystemet när det drevs med en värmepump, men det krävdes mer spetsvärme. Under studien stötte man på flera olika variationer av systemens uppbyggnad och funktion, vilket ledde till att val behövde göras för att anpassa till studiens begränsningar. Att byta fjärrvärme distributör resulterade i drastiska skillnader för driftskedets klimatpåverkan. Elmixen påverkade också kraftigt utsläppen som genererades av att driva värmepumpen. Dessa är faktorer som varierar kraftigt beroende på vart byggnaden är placerad och det gick inte att konstatera att ett värmesystem är den univer

Fjärrvärme är en väletablerad teknik i Sverige, i dagsläget kommer 50% av uppvärmningen i Sverige från fjärrvärme. I Kiruna står Tekniska Verken som leverantör av fjärrvärme, där hela 90% av alla fastigheter är anslutna till nätet. LKAB:s gruvverksamhet i Kiruna har lett till världens största stadsflytt, till följd av sprickbildningar och rörelser i marken som uppkommer i samband med brytningen efter järnmalmen. Stadsflytten samt reparationer av befintliga ledningar som går sönder som konsekvens av rörelserna i marken, har gjort att identifieringen samt underhållet av fjärrvärmenätets undercentraler har hamnat i skymundan. En underpresterande undercentral har många negativa konsekvenser för fjärrvärmenätet. Syftet med arbetet är att underlätta för Tekniska Verken att hitta de underpresterande undercentralerna. För det så har en applikation tagits fram, som kommunicerar med deras befintliga system för att sedan presentera relevant information till handhavande personal. De undercentraler som applikationen presenterar fyller de förutbestämda kriterierna: Flöde på 1000 [l/h] eller högre och en returtemperatur på 60 ºC eller högre. Vidare så har beräkningar utförts med den data som den framtagna applikationen tog fram, där befintlig returtemperatur från undercentralerna ersattes med en ny önskad returtemperatur. Beräkningarna utfördes för varje kvartal. Dygnsdata hämtades från 5 dagar från varje månad under våren, sommaren, hösten och vintern. För att göra beräkningarna mer hanterbara valdes 5 dagar istället för månadens alla dagar. Varje månad identifierades ett antal undercentraler enligt kriterierna ovan. För dessa undercentraler antogs en ny returtemperatur på 47 ºC för att motsvara åtgärder. Beräkningarna som utfördes ledde till besparingar i form av en kostnadsreduktion för pumpen och en utsläppsminskning av CO2 –ekvivalenter. För hela året blev kostnadsreduktionen för pumpen 97758 kr och utsläppsminskningen 7,32 tCO2e. Fler fördelar via rökgaskondenseringen uppnås, District heating is a well-established technology in Sweden; currently, 50% of heating in Sweden comes from district heating. In Kiruna, Tekniska Verken stands as the supplier of district heating, with a staggering 90% of all properties connected to the network. LKAB's mining operations in Kiruna have led to the world's largest urban relocation, due to ground fractures and movements arising from the extraction of iron ore. The city relocation and repairs of existing pipelines damaged by ground movements have diverted attention from the identification and maintenance of the district heating network's substations. Underperforming substations have many negative consequences for the district heating network. The purpose of the work is to facilitate Tekniska Verken in identifying the underperforming substations. To achieve this, an application has been developed that communicates with their existing system to then present relevant information to operational staff. The substations presented by the application meet predetermined criteria: a flow rate of 1000 [l/h] or higher and a return temperature of 60 ºC or higher. Furthermore, calculations have been performed using the data generated by the application, where the existing return temperature from the substations was replaced with a new desired return temperature. The calculations were conducted for each quarter. Using daily data from five days each month in spring, summer, autumn, and winter as the basis. To make the calculations more manageable, 5 days were chosen instead of all the days of the month. Each month a number of substations were identified based on the aforementioned criteria. For these substations a new return temperature of 47 ºC was assumed to correspond to actions. The calculations that were performed resulted in savings in the form of a cost reduction on the pump and a decrease of CO2 eqvuivalent emissions. For a year the calculations resulted in a cost reduction of the pump of 97758 SEK and a decrease

A significant portion of Sweden's current energy production is dedicated to heating homes and buildings. Simultaneously, we anticipate a substantial increase in electricity usage in the future. This places a greater demand on district heating companies, among others, to meet the rising demand intelligently. Previously, more production facilities have been built to address the growing demand for heat. In the forthcoming development, district heating is considered to play an increasingly crucial role in the evolution of the Swedish energy system. This occurs as society becomes increasingly electrified and electricity systems become more reliant on other energy systems through sector coupling, such as district heating. Integrating thermal energy storage into district heating systems can significantly enhance the energy system's flexibility. This report investigates the potential of integrating thermal energy storage into Halmstad's district heating system and the associated benefits. It examines both short-term and seasonal heat storage. The short-term storage aims to address the daily variations in district heating load, preventing the frequent activation of peak load facilities. Additionally, a seasonal storage system is considered to handle the most significant district heating load fluctuations. Integrating seasonal heat storage into the district heating system would enable power plants to operate at a constant load throughout the year. Suitable storage methods were identified, and economic calculations were performed. The results indicate that installing a 42 000 short-term storage or a larger 830 000 seasonal storage system would be most cost-effective. Halmstad possesses favorable conditions for integrating these heat storage systems. The short-term storage system is designed to handle the annual daily variations in Halmstad's district heating load. The seasonal heat storage system has the capacity to store all the excess cooling energy during the summer per, Mycket av den producerande energin i Sverige idag går till att uppvärmning av bostäder och lokaler. Samtidigt som vi har en förväntad kraftigt ökad elanvändning i framtiden. Detta gör att det ställs högre krav på bland annat fjärrvärmebolagen för att möta den ökande efterfrågan på ett smart sätt. Tidigare så har det byggts ut fler produktionsanläggningar för att möta den ökande efterfrågan på värme. I den kommande utvecklingen så anses fjärrvärmen att spela en allt viktigare roll i utvecklingen av det svenska energisystemet. Detta sker när samhället elektrifieras i allt högre grad och elsystem blir mer beroende av andra energisystem genom sektorkoppling såsom fjärrvärmen. För att främja flexibiliteten i energisystemet så kan integrering av termiska energilagring inom fjärrvärmen ha en stor betydelse. Rapporten undersöker möjligheter med att integrera termisk energilagring för Halmstads fjärrvärmesystem och vilka nyttor det medför. Det undersöks både korttidslagring av värme och säsongsvärmelager, där korttidlagret ska klara de dygnsvariationerna i fjärrvärmelasten för att förhindra starter av spetsanläggningar, men även ett kottidslager som klarar de största variationerna i fjärrvärmelasten. Att integrera ett säsongsvärmelager i fjärrvärmesystemet ska göra att värmeverken kan drivas på konstant belastning under hela året. Lämpliga lagringsmetoder togs fram samt ekonomiska beräkningar och resultatet visar att det mest lönsamma är att installera ett korttidslager på 42 000 eller ett större säsongslager på 830 000 . Halmstads förutsättningar för att integrera dessa värmelager är goda. Korttidslagret har dimensionerats för att klara de dygnsvariationerna i fjärrvärmelasten i Halmstad över året. Säsongsvärmelagret har möjlighet att lagra all bortkyld effekt som kyls bort under sommarperioden, för att sedan använda energin under vintern när värmebehovet är som störst. Men även 54% av spetsanläggningarnas energi kan ersättas med säsongsvärmelagret över året. De

This thesis explores the potential of using building thermal inertia for thermal load balancing. It focuses on calculating time constants and determining the duration and amount of load that can be decreased in the building without the indoor temperature being decreased more than 0.5 degrees. Using data on residential area, construction year, building material, and supplied heat load, the study addresses the following main questions: calculating time constants for selected buildings, the quantities of supplied heat load that can be decreased, and over what duration of time, for the studied buildings.The method consisted of mapping a large amount of buildings from construction year, building material and relative heat demand to make a selection of buildings that were common and can be representative for more buildings. For each selected building the time constants and duration times were calculated. A model for heat load demand for space heating was made for each selected building to calculate the effect available for heat load balancing.Buildings with larger residential areas, higher heat demands per building, and lower heat demand per square meter exhibit significant potential for heat load balancing. The study identifies a newly constructed building with concrete structure and facade as having the highest thermal inertia. There is also potential for heat load balancing in larger, energy-efficient brick-built buildings.

The construction of the Southeast city district in Uppsala will start in 2025 with plans to be completed in 2050. When a new district is built, there is an opportunity to explore the best possible solution to all the needs of the city, one of the needs that must be met is the heat demand of all buildings. One possible way to meet these needs is through district heating. The aim of this report is to design and investigate the efficiency of a heat distribution network in the Southeast city district by determining its distribution losses and the requirements that heating distribution networks must fulfill. The method used to satisfy the purpose is to simulate the systems through a model in Python. The model produces key parameters such as distribution losses, pressure drop and temperature drop during high heat demand and low heat demand. The results of the report shows what a possible distribution network design could look like for two stages of construction. It is also shown that during low heat demand, the highest distribution losses were in the return pipe. During the high heat demand, the highest distribution losses were in the supply pipe. This is also the period of the greatest mass flow rate, temperature drop and pressure drop. The discussion addresses the correlation between these parameters as well as exploring how connecting an additional building stage impacts the performance of the system. The conclusions of this paper is that the designed distribution networks fulfill the necessary criteria for pressure, temperature and energy delivery with acceptable distribution losses. When a additional stage is connected to the system, distribution losses do not increase significantly, making the model suitable for future extensions of district heating networks.

För majoriteten av Umeå universitetscampus finns en anslutningspunkt för fjärrvärme från Umeå Energi. Under januari 2024 uppstod problem när fjärrvärmeeffekten överskred den abonnerade nivån under några extremt kalla dagar, vilket resulterade i straffavgifter från leverantören. Projektets syfte är att analysera och lösa överbelastningsproblemen genom att hitta och jämföra olika förbättringar för värmesystemen på campus. Effektsignaturer analyserades för utvärdering av variationen i den inköpta fjärrvärmen på Umeå universitetscampus, för drift under och utanför verksamhetstid. Resultaten visar en maximal potentiell effektreduktion på 29,4% vid DVUT (dimensionerande vinterutetemperatur). En strategisk driftstrategi kan tillämpas genom att ändra styrsystemets globala tidsschema till röd dag för att uppnå effektreduktion i byggnader utan närvaro. Detta motsvarar en maximal potentiell ekonomisk besparing på 1,7 miljoner kronor för den totala effektreduktionen. Effektkartläggning av Fysikhusets värmesystem utfördes. Resultatet vid DVUT visade att radiatorerna endast stod för 30% av fjärrvärmeeffekten, LA001 (ventilationsaggregat i Fysikhuset, laborationssalar) 64% och LA002 (ventilationsaggregat i Fysikhuset, kontor) 6%. Fysikhusets variation i fjärrvärmebehov under och utanför verksamhetstid vid DVUT visar en minimal skillnad på endast 0,3%, vilket främst beror på värmesystemens utformning och verksamheten som bedrivs. Radiatorernas effektbehov i Fysikhuset vid DVUT analyserades vid sänkning av inomhustemperatur från 21°C till 18°C. Resultaten visar en effektreduktion på 8,7kW och en ekonomisk besparing på 5 746kr, jämfört med radiatorernas normala effektbehov på 43,5kW. Sänkning av ventilationsflöde i Fysikhuset enligt BBR (Boverkets byggregler) visar potential för betydande effektreduktion, med möjlighet att minska ventilationen upp till 61,8% under närvaro och 89,1% utanför närvaro, vilket kan leda till en ekonomisk besparing på mellan 4 700 - 59 500kr. Beräkningar vi, For most of the buildings on Umeå University campus there is one main connection point for district heating from Umeå Energi. In January 2024 problems occurred when the district heating output exceeded the subscribed level during some extremely cold days, resulting in penalty charges from the supplier. The purpose of the project is to analyse and solve the overload problems by finding and comparing different improvements for the heating systems on campus. Power signatures were analysed for evaluation of the variation in the purchased district heating at Umeå University campus, for operation during and outside business hours. The results show a maximum potential power reduction of 29,4% at DVUT (dimensioned winter outdoor temperature). An operating strategy can be applied by changing the control system's global time schedule to public holiday to achieve a power reduction in unoccupied buildings. This corresponds to a maximum potential financial saving of SEK 1,7 million for the total effect reduction. Power mapping of the building “Fysikhusets” heating system was carried out. The results at DVUT showed that the radiators accounted for only 30% of the district heating power, LA001 (ventilation unit in Fysikhuset, laboratory rooms) 64% and LA002 (ventilation unit in Fysikhuset, offices) 6%. The district heating demand variation in Fysikhuset during and outside of operating hours at DVUT shows a minimal difference of only 0,3%, which is mainly due to the design of the heating systems and the operations that are carried out in the building. A power reduction on the radiators in Fysikhuset was analysed by lowering the indoor temperatures from 21°C to 18°C, the results showed a power reduction of 8,7 kW and a financial saving of SEK 5 746. Compared to the radiators normal power requirement of 43,5kW. Reduction of ventilation flow in Fysikhuset according to BBR (Boverket´s building regulations) shows potential for significant power reduction, with the possibility of reducin

Society is facing major challenges to reduce the use of fossil sources. Two of the greatest goals are the UN’s Sustainable Development Goals to ensure access to sustainable energy for all by 2030 and the EU’s goal to be climate-neutral by 2050. Big changes need to be done to achieve this, all while the demand for both electricity and hydrogen gas is expected to increase drastically. The Swedish electricity demand is expected to double by 2045 and the hydrogen demand is expected to quadruple by 2030, compared to today’s levels. This paper has examined the optimal way to produce hydrogen gas in Halland, regarding performance, sustainability, and reliability. This was done by evaluating different scenarios for hydrogen production, the possibilities to utilize the waste heat and how the hydrogen gas is to be converted back to electricity. Three methods to produce hydrogen gas has been examined in this paper, AEC-, PEM- and SOE-electrolysis. Through literature studies PEM-electrolysis has been established as the most efficient way to produce renewable hydrogen gas. The method performs better than the other two regarding both mass of hydrogen gas produced per unit of energy used and the possibility to utilize the waste heat in the local district heating network. Five locations in Halland have been examined since they are considered suitable to house hydrogen production, Hyltebruk, Varberg, Falkenberg and in connection with two offshore windfarms. This paper does not take expansion of the existing electricity grid into consideration, which has made the result dependent on the various locations’ existing transmission capacity. This gives every place its unique conditions, creating unique possibilities. The largest and smallest production possible would be located in Varberg respectively Falkenberg, corresponding to nearly 100 % respectively 0.02 % of the expected hydrogen demand in Sweden by 2030. Due to the enormous requirements the expected future demand is putting on the, Samhället står inför stora utmaningar för att minska användandet av fossila källor. Några av de stora målen består av FN:s globala mål om hållbar energi för alla år 2030 och EU:s mål om klimatneutralitet till år 2050. För att nå dit krävs stora förändringar och behovet av både el och vätgas förväntas öka drastiskt. Sveriges elbehov förväntas mer än dubbleras till år 2045 medan vätgasbehovet förväntas fyrdubblas till år 2030, jämfört med dagens nivåer. Det här arbetet har undersökt hur man på bästa sätt relaterat till prestanda, hållbarhet och reliabilitet kan produceras vätgas i Halland. Detta utfördes genom att utvärdera olika scenarier för vätgasproduktion, möjligheterna till att tillvarata restvärme samt hur vätgasen kan konverteras tillbaka till el. De tre metoder för vätgasproduktion som arbetet baserats på är teknikerna AEC-, PEM- och SOE-elektrolys. Genom litteraturstudier har PEM-tekniken fastställts som den effektivaste metoden för förnybar framställning av vätgas. Tekniken presterar bäst både med avseende på massa vätgas producerad per konsumerad enhet energi och på möjligheten att utnyttja restvärmen i fjärrvärmenätet. Fem olika platser i Halland har undersökts då de ansetts lämpliga för vätgasproduktion, Hyltebruk, Varberg och Falkenberg samt i anslutning till två havsbaserade vindkraftsparker. Arbetet har avgränsats till att inte beröra utbyggnad av det befintliga elnätet vilket gjort att resultatet baserats på den befintliga överföringskapaciteten. Detta ger alla platser unika förutsättningar, vilka leder till unika möjligheter. Den största och minsta möjliga produktionen fastlås möjlig i Varberg respektive Falkenberg, motsvarande uppemot 100 % respektive 0,02 % av det förutspådda vätgasbehovet 2030. Även det minsta bidrag ska dock välkommas, i och med de enorma krav framtidens behov ställer på branschen.

Den pågående omvandlingen av europeiska fjärrvärmesystem från användning av fossilbaserad teknik till icke-fossil värmeförsörjning sammanfattas med en utvald samling av 70 möjligheter kopplade till fossilfrihet. Dessa möjligheter exemplifieras med 284 genomförda, planerade eller föreslagna fall. De 70 möjligheterna för koldioxidfri fjärrvärme omfattar att använda värme, ansluta kunder, flytta värme, lagra värme, avskilja koldioxid och tillföra värme tillsammans med några aspekter för hela värdekedjan till värmeanvändning från värmeåtervinning eller värmegenerering. Uppsättningen av 70 möjligheter är varken komplett eller innehåller några rekommendationer för vilka möjligheter som bör användas. Syftet med detta projekt har varit att tillhandahålla en omfattande inventering av tidiga aktiviteter för att erhålla fossilfri fjärrvärme som nyligen utförts av fjärrvärmeföretag eller andra värmeaktörer. Dessa aktiviteter omfattar både direkt substitution av värme som tidigare erhållits från förbränning av fossila bränslen och stödjande indirekta åtgärder för att erhålla mer effektiva fjärrvärmesystem. Dessa stödjande åtgärder minskar kostnaderna eller ökar intäkterna som förbättrar fjärrvärmens konkurrenskraft. Tidshorisonten har varit 2030, kopplat till EU:s mål för minskning av växthusgasutsläppen med 55 % jämfört med 1990 års utsläpp. Denna inventering av tidiga projekt för fossilfri fjärrvärme har givit följande tre viktiga slutsatser. För det första, aktiviteter för fossilfri fjärrvärme kan delas in i ersättande och stödjande möjligheter. Ersättande möjligheter i värmeförsörjningen inkluderar linjär försörjning från förnybar energi, värmeåtervinning från processer som genererar restvärme och icke-fossila sätt att möta spetsbehov under mycket kalla dagar. Den linjära värmeförsörjningen baseras på geotermisk värme, solvärme och eltillförsel. Nya aktiviteter för värmeåtervinning är möjliga från många olika samhällsprocesser, såsom bioraffinaderier, vätgasförsörjning, petr

With the need to reduce greenhouse gas emissions in the building sector, this thesis analyzes two common heating solutions: radiator and underfloor heating. As systems with the same purpose, but with diverse installation components, it was of interest to study the climate impact of different materials. Moreover, the energy performance of the systems was investigated for two different modes of heat supply: with district heating or heat pumps. By coupling the heating systems with modes of heat supply, four models were studied. The thesis aimed at analyzing the climate impact of the models by combining the embodied and operational carbon generated during the life cycle of the heating systems, thus conducting a life cycle assessment. The operational carbon was determined by making an energy analysis in IDA ICE combined with energy carrier emission rates. With an analysis of the material and production stage of the heating systems, the embodied carbon is estimated with the software One Click LCA. The results showed that the embodied carbon had a much smaller influence on the total emissions of the building compared to the operational carbon. It was also concluded that the coupling with a heat pump was more energy efficient than having heat supplied from a district heating network. Regarding the heating systems, the underfloor heating system was slightly more efficient than the radiator heating system when coupled with the heat pump, but required more top-up heating. Throughout the study, several different aspects of the systems were encountered. Changing the district heating supplier resulted in drastic changes in the operational carbon. The electricity mix also heavily influenced the emissions produced by the heat pump. These are factors that vary greatly with the location of the project and one combination of heating and supply systems is far from obvious to be a universal solution., Med behovet av att minska utsläppen av växthusgaser inom byggsektorn så analyserar detta examensarbete två vanliga värmelösningar: radiatorer och golvvärme. De båda systemen fyller samma syfte, men med olika installationskomponenter, vilket gör det intressant att studera klimatpåverkan av de olika materialen som systemen bygger på. Dessutom undersöktes energiprestandan hos systemen för två olika typer av värmekällor: fjärrvärme eller värmepump. Genom att kombinera värmesystemen med värmekällorna undersöktes fyra olika modeller. Examensarbetet syftade till att analysera modellernas klimatpåverkan genom att kombinera den inbyggda och operativa klimatpåverkan som genererades under värmesystemens livscykel, och följaktligen genomföra en livscykelanalys. De utsläpp som genereras från systemens driftskeden fastställdes genom att göra en energianalys i IDA ICE kombinerat med utsläpp från de olika värmekällorna. Med en analys av material- och produktionsstadiet för värmesystemen så uppskattades den inbyggda klimatpåverkan i programvaran One Click LCA. Resultaten visade att den inbyggda klimatpåverkan hade en mycket mindre effekt på byggnadens totala utsläpp jämfört med den under driftskedet. Det konstaterades också att driva värmesystemet med en värmepump var mer energieffektivt än att få det levererat från ett fjärrvärmenät. Gällande de olika värmesystemen så presterade golvvärmesystemet bättre än radiatorsystemet när det drevs med en värmepump, men det krävdes mer spetsvärme. Under studien stötte man på flera olika variationer av systemens uppbyggnad och funktion, vilket ledde till att val behövde göras för att anpassa till studiens begränsningar. Att byta fjärrvärme distributör resulterade i drastiska skillnader för driftskedets klimatpåverkan. Elmixen påverkade också kraftigt utsläppen som genererades av att driva värmepumpen. Dessa är faktorer som varierar kraftigt beroende på vart byggnaden är placerad och det gick inte att konstatera att ett värmesystem är den univer

Fjärrvärme är en väletablerad teknik i Sverige, i dagsläget kommer 50% av uppvärmningen i Sverige från fjärrvärme. I Kiruna står Tekniska Verken som leverantör av fjärrvärme, där hela 90% av alla fastigheter är anslutna till nätet. LKAB:s gruvverksamhet i Kiruna har lett till världens största stadsflytt, till följd av sprickbildningar och rörelser i marken som uppkommer i samband med brytningen efter järnmalmen. Stadsflytten samt reparationer av befintliga ledningar som går sönder som konsekvens av rörelserna i marken, har gjort att identifieringen samt underhållet av fjärrvärmenätets undercentraler har hamnat i skymundan. En underpresterande undercentral har många negativa konsekvenser för fjärrvärmenätet. Syftet med arbetet är att underlätta för Tekniska Verken att hitta de underpresterande undercentralerna. För det så har en applikation tagits fram, som kommunicerar med deras befintliga system för att sedan presentera relevant information till handhavande personal. De undercentraler som applikationen presenterar fyller de förutbestämda kriterierna: Flöde på 1000 [l/h] eller högre och en returtemperatur på 60 ºC eller högre. Vidare så har beräkningar utförts med den data som den framtagna applikationen tog fram, där befintlig returtemperatur från undercentralerna ersattes med en ny önskad returtemperatur. Beräkningarna utfördes för varje kvartal. Dygnsdata hämtades från 5 dagar från varje månad under våren, sommaren, hösten och vintern. För att göra beräkningarna mer hanterbara valdes 5 dagar istället för månadens alla dagar. Varje månad identifierades ett antal undercentraler enligt kriterierna ovan. För dessa undercentraler antogs en ny returtemperatur på 47 ºC för att motsvara åtgärder. Beräkningarna som utfördes ledde till besparingar i form av en kostnadsreduktion för pumpen och en utsläppsminskning av CO2 –ekvivalenter. För hela året blev kostnadsreduktionen för pumpen 97758 kr och utsläppsminskningen 7,32 tCO2e. Fler fördelar via rökgaskondenseringen uppnås, District heating is a well-established technology in Sweden; currently, 50% of heating in Sweden comes from district heating. In Kiruna, Tekniska Verken stands as the supplier of district heating, with a staggering 90% of all properties connected to the network. LKAB's mining operations in Kiruna have led to the world's largest urban relocation, due to ground fractures and movements arising from the extraction of iron ore. The city relocation and repairs of existing pipelines damaged by ground movements have diverted attention from the identification and maintenance of the district heating network's substations. Underperforming substations have many negative consequences for the district heating network. The purpose of the work is to facilitate Tekniska Verken in identifying the underperforming substations. To achieve this, an application has been developed that communicates with their existing system to then present relevant information to operational staff. The substations presented by the application meet predetermined criteria: a flow rate of 1000 [l/h] or higher and a return temperature of 60 ºC or higher. Furthermore, calculations have been performed using the data generated by the application, where the existing return temperature from the substations was replaced with a new desired return temperature. The calculations were conducted for each quarter. Using daily data from five days each month in spring, summer, autumn, and winter as the basis. To make the calculations more manageable, 5 days were chosen instead of all the days of the month. Each month a number of substations were identified based on the aforementioned criteria. For these substations a new return temperature of 47 ºC was assumed to correspond to actions. The calculations that were performed resulted in savings in the form of a cost reduction on the pump and a decrease of CO2 eqvuivalent emissions. For a year the calculations resulted in a cost reduction of the pump of 97758 SEK and a decrease

The work is commissioned by Tekniska verken in Linköping AB and focuses on an absorption heat pump's role in future energy systems. They aim is to investigate the integration of an absorption heat pump into their district heating system to increase efficiency. The purpose of the work is to examine the feasibility of the absorption heat pump under various operating conditions. The work has been divided into calculations of the heat output supplied by the absorption heat pump, which were compared with the electricity losses incurred during operation. The COP value and annual operating hours of the absorption heat pump were also calculated. The goal of the work was to investigate the role of the absorption heat pump in future energy systems. This includes identifying potential benefits and challenges that the use of absorption heat pumps may entail. By addressing questions about the heat pump's efficiency, the work aims to provide insights to Tekniska verken and other stakeholders to shape future electricity and district heating production. The calculations were carried out on the key components of the system; the absorption heat pump, turbine, and condenser. The processes were assumed to be ideal, where the first law of thermodynamics was used to calculate the heat output and input as well as the electricity produced. The COP value of the absorption heat pump was defined and calculated to compare efficiency. To then dimension the system, different operating conditions were analyzed: original operation and designed operation where pressure, temperature, and mass flow of the water vapor through the heat pump's generator vary. Annual production calculations with the heat pump were also conducted, were interesting operating cases were selected from previous calculations. These operating cases were further examined by calculating the gain in district heating if the electricity loss had instead been used in a compressor heat pump. Finally, the study shows that the original, Arbetet är utfört på uppdrag av Tekniska verken i Linköping AB och fokuserar på absorptionsvärmepumpens roll i energisystem framöver. De vill undersöka integrationen av en absorptionsvärmepump i deras fjärrvärmesystem för att öka effektiviteten. Arbetet syftar till att undersöka absorptionsvärmepumpens gynnsamhet under olika driftförhållanden. Arbetet har delats upp i beräkningar av absorptionsvärmepumpens tillförda värmeeffekt som jämfördes med de elförluster som uppstår vid drift. Absorptionsvärmepumpens COP-värde och produktion per år har också beräknats. Arbetets mål var att undersöka vilken plats absorptionsvärmepumpen har i framtidens energisystem. Det inkluderar att identifiera potentiella fördelar och utmaningar som användningen av absorptionsvärmepumpar kan medföra. Genom att svara på frågeställningar om värmepumpens effektivitet strävar arbetet efter att ge insikter till Tekniska verken och andra aktörer för att forma framtidens el- och fjärrvärmeproduktion. Beräkningarna genomfördes på de väsentliga komponenterna i systemet; absorptionsvärmepumpen, turbinen och kondensorn. Processerna antogs vara ideala där termodynamikens första huvudsats användes för att beräkna avgiven och tillförd värmeeffekt samt elproduktionen. COP-värdet för absorptionsvärmepumpen har definierats och beräknats för att jämföra effektiviteten. För att sedan dimensionera systemet analyserades olika driftförhållanden: originaldrift och dimensionerad drift. I originaldrift användes de värdena som värmepumpen var designad för medan i dimensionerad drift varierades tryck, temperatur och massflöde på vattenångan genom värmepumpens generator varierar. Även beräkningar på produktionen per år med värmepumpen i drift har genomförts, där valdes intressanta driftfall ut från tidigare beräkningar. Driftfall undersöktes ytterligare genom att beräkna vinst i fjärrvärme om elförlusten istället hade använts i en kompressorvärmepump. Slutligen visar studien att originaldriftförhållandet kräver mer vä

För småhusägare finns ekonomiska incitament till att sänka det årliga energibehovet för värme och tappvarmvattenberedning, då det utgör huvudparten av det totala årliga energibehovet för bostäder i Sverige. Valet av värmesystem är därför ett viktigt då det kan medföra mer eller mindre gynnsamma ekonomiska konsekvenser sett över längre tidsperioder,då den mängd köpt energi som systemet kräver kan medföra besparingar som viktas mot den ekonomiska investeringen av systemet.Syftet med denna studie har därför varit att skapa ett referensunderlag över fyra olika värmesystem med jämförelser mot småhus av olika storlek, geografisk placering samt olikaisoleringsstandard, där det eller de mest ekonomiskt gynnsamma värmesystemen, sett över en 50-årsperiod, kan utläsas utifrån dessa parametrar.De småhus som studien har jämfört har bestått av enplanshus med tre antagna areor, 89,7/120/150,3 m2. Dessa har jämförts för Malmö, Stockholm, Sundsvall samt Luleå, varpå varje area har innefattat tre olika antagna genomsnittliga värmegenomgångskoefficienter, Umedelvärden. Studien har genomförts med energiberäkningar enligt gradtimmemetoden, och den ekonomiska analysen genom beräknade livscykelkostnader, LCC, för de olika systemkonstellationerna. Fyra värmesystem har undersökts: Fjärrvärme, bergvärmepump, luft-vattenvärmepump samt frånluftsvärmepump. Frånluftsvärmepumpen har inkorporerats som ett FX-ventilationssystem, frånluftsventilation med värmeåtervinning. De övriga tre systemen har för studien kombinerats med ett FTX-ventilationssystem, från- och tilluftsventilation med värmeåtervinning.Resultaten har påvisat att FTX-system, i jämförelse med FX-system, sänker för samtliga studerade byggnader i Malmö det årliga värmeenergibehovet, den energi som måste tillsättas byggnaden, med 36–71%, medan det i Luleå sänks med 32–61%. Den årliga energianskaffningen, den energi som måste köpas för att värmesystemen skall generera erfordrad värmeenergi och tappvarmvattenberedning, är genomgående lägs, For homeowners, there are economic incentives to reduce the annual energy demand for heating and domestic hot water preparation, as these constitute the main part of the total annual energy demand for houses in Sweden. The choice of heating system is therefore important as it can have more or less favorable economic consequences over longer periods of time, as the amount of purchased energy required by the system can lead to savings that weigh against the economic investment in the system. The purpose of this study has therefore been to create a reference framework for four different heating systems, comparing them across houses of different sizes, geographical locations, and insulation standards, to identify the most economically beneficial heating systems over a 50-year period, that can be interpreted based on these parameters. The houses compared in the study were single-story houses with three assumed sizes: 89.7/120/150.3 m². They have been compared in Malmö, Stockholm, Sundsvall and Luleå, with each size having three different assumed average thermal transmittance values, average U-values. The study was conducted using energy calculations based on the degree-hour method, and the economic analysis was performed using calculated life cycle costs, LCC, for the different system configurations. Four heating systems were investigated: district heating, geothermal heat pump, air-to-water heat pump, and exhaust air heat pump. The exhaust air heat pump was incorporated as an MEVHR ventilation system, mechanical exhaust air ventilation with heat recovery, while the other three systems were combined with an HRVventilation system, mechanical exhaust and supply air ventilation with heat recovery. The results have shown that HRV systems, compared to MEVHR systems, reduce the annual heating energy demand, the amount of energy that must be supplied to the building, for all studied buildings in Malmö by 36-71%, while in Luleå it is reduced by 32-61%. The annual energy procurem

A significant portion of Sweden's current energy production is dedicated to heating homes and buildings. Simultaneously, we anticipate a substantial increase in electricity usage in the future. This places a greater demand on district heating companies, among others, to meet the rising demand intelligently. Previously, more production facilities have been built to address the growing demand for heat. In the forthcoming development, district heating is considered to play an increasingly crucial role in the evolution of the Swedish energy system. This occurs as society becomes increasingly electrified and electricity systems become more reliant on other energy systems through sector coupling, such as district heating. Integrating thermal energy storage into district heating systems can significantly enhance the energy system's flexibility. This report investigates the potential of integrating thermal energy storage into Halmstad's district heating system and the associated benefits. It examines both short-term and seasonal heat storage. The short-term storage aims to address the daily variations in district heating load, preventing the frequent activation of peak load facilities. Additionally, a seasonal storage system is considered to handle the most significant district heating load fluctuations. Integrating seasonal heat storage into the district heating system would enable power plants to operate at a constant load throughout the year. Suitable storage methods were identified, and economic calculations were performed. The results indicate that installing a 42 000 short-term storage or a larger 830 000 seasonal storage system would be most cost-effective. Halmstad possesses favorable conditions for integrating these heat storage systems. The short-term storage system is designed to handle the annual daily variations in Halmstad's district heating load. The seasonal heat storage system has the capacity to store all the excess cooling energy during the summer per, Mycket av den producerande energin i Sverige idag går till att uppvärmning av bostäder och lokaler. Samtidigt som vi har en förväntad kraftigt ökad elanvändning i framtiden. Detta gör att det ställs högre krav på bland annat fjärrvärmebolagen för att möta den ökande efterfrågan på ett smart sätt. Tidigare så har det byggts ut fler produktionsanläggningar för att möta den ökande efterfrågan på värme. I den kommande utvecklingen så anses fjärrvärmen att spela en allt viktigare roll i utvecklingen av det svenska energisystemet. Detta sker när samhället elektrifieras i allt högre grad och elsystem blir mer beroende av andra energisystem genom sektorkoppling såsom fjärrvärmen. För att främja flexibiliteten i energisystemet så kan integrering av termiska energilagring inom fjärrvärmen ha en stor betydelse. Rapporten undersöker möjligheter med att integrera termisk energilagring för Halmstads fjärrvärmesystem och vilka nyttor det medför. Det undersöks både korttidslagring av värme och säsongsvärmelager, där korttidlagret ska klara de dygnsvariationerna i fjärrvärmelasten för att förhindra starter av spetsanläggningar, men även ett kottidslager som klarar de största variationerna i fjärrvärmelasten. Att integrera ett säsongsvärmelager i fjärrvärmesystemet ska göra att värmeverken kan drivas på konstant belastning under hela året. Lämpliga lagringsmetoder togs fram samt ekonomiska beräkningar och resultatet visar att det mest lönsamma är att installera ett korttidslager på 42 000 eller ett större säsongslager på 830 000 . Halmstads förutsättningar för att integrera dessa värmelager är goda. Korttidslagret har dimensionerats för att klara de dygnsvariationerna i fjärrvärmelasten i Halmstad över året. Säsongsvärmelagret har möjlighet att lagra all bortkyld effekt som kyls bort under sommarperioden, för att sedan använda energin under vintern när värmebehovet är som störst. Men även 54% av spetsanläggningarnas energi kan ersättas med säsongsvärmelagret över året. De

The construction of the Southeast city district in Uppsala will start in 2025 with plans to be completed in 2050. When a new district is built, there is an opportunity to explore the best possible solution to all the needs of the city, one of the needs that must be met is the heat demand of all buildings. One possible way to meet these needs is through district heating. The aim of this report is to design and investigate the efficiency of a heat distribution network in the Southeast city district by determining its distribution losses and the requirements that heating distribution networks must fulfill. The method used to satisfy the purpose is to simulate the systems through a model in Python. The model produces key parameters such as distribution losses, pressure drop and temperature drop during high heat demand and low heat demand. The results of the report shows what a possible distribution network design could look like for two stages of construction. It is also shown that during low heat demand, the highest distribution losses were in the return pipe. During the high heat demand, the highest distribution losses were in the supply pipe. This is also the period of the greatest mass flow rate, temperature drop and pressure drop. The discussion addresses the correlation between these parameters as well as exploring how connecting an additional building stage impacts the performance of the system. The conclusions of this paper is that the designed distribution networks fulfill the necessary criteria for pressure, temperature and energy delivery with acceptable distribution losses. When a additional stage is connected to the system, distribution losses do not increase significantly, making the model suitable for future extensions of district heating networks.

This thesis explores the potential of using building thermal inertia for thermal load balancing. It focuses on calculating time constants and determining the duration and amount of load that can be decreased in the building without the indoor temperature being decreased more than 0.5 degrees. Using data on residential area, construction year, building material, and supplied heat load, the study addresses the following main questions: calculating time constants for selected buildings, the quantities of supplied heat load that can be decreased, and over what duration of time, for the studied buildings.The method consisted of mapping a large amount of buildings from construction year, building material and relative heat demand to make a selection of buildings that were common and can be representative for more buildings. For each selected building the time constants and duration times were calculated. A model for heat load demand for space heating was made for each selected building to calculate the effect available for heat load balancing.Buildings with larger residential areas, higher heat demands per building, and lower heat demand per square meter exhibit significant potential for heat load balancing. The study identifies a newly constructed building with concrete structure and facade as having the highest thermal inertia. There is also potential for heat load balancing in larger, energy-efficient brick-built buildings.

För majoriteten av Umeå universitetscampus finns en anslutningspunkt för fjärrvärme från Umeå Energi. Under januari 2024 uppstod problem när fjärrvärmeeffekten överskred den abonnerade nivån under några extremt kalla dagar, vilket resulterade i straffavgifter från leverantören. Projektets syfte är att analysera och lösa överbelastningsproblemen genom att hitta och jämföra olika förbättringar för värmesystemen på campus. Effektsignaturer analyserades för utvärdering av variationen i den inköpta fjärrvärmen på Umeå universitetscampus, för drift under och utanför verksamhetstid. Resultaten visar en maximal potentiell effektreduktion på 29,4% vid DVUT (dimensionerande vinterutetemperatur). En strategisk driftstrategi kan tillämpas genom att ändra styrsystemets globala tidsschema till röd dag för att uppnå effektreduktion i byggnader utan närvaro. Detta motsvarar en maximal potentiell ekonomisk besparing på 1,7 miljoner kronor för den totala effektreduktionen. Effektkartläggning av Fysikhusets värmesystem utfördes. Resultatet vid DVUT visade att radiatorerna endast stod för 30% av fjärrvärmeeffekten, LA001 (ventilationsaggregat i Fysikhuset, laborationssalar) 64% och LA002 (ventilationsaggregat i Fysikhuset, kontor) 6%. Fysikhusets variation i fjärrvärmebehov under och utanför verksamhetstid vid DVUT visar en minimal skillnad på endast 0,3%, vilket främst beror på värmesystemens utformning och verksamheten som bedrivs. Radiatorernas effektbehov i Fysikhuset vid DVUT analyserades vid sänkning av inomhustemperatur från 21°C till 18°C. Resultaten visar en effektreduktion på 8,7kW och en ekonomisk besparing på 5 746kr, jämfört med radiatorernas normala effektbehov på 43,5kW. Sänkning av ventilationsflöde i Fysikhuset enligt BBR (Boverkets byggregler) visar potential för betydande effektreduktion, med möjlighet att minska ventilationen upp till 61,8% under närvaro och 89,1% utanför närvaro, vilket kan leda till en ekonomisk besparing på mellan 4 700 - 59 500kr. Beräkningar vi, For most of the buildings on Umeå University campus there is one main connection point for district heating from Umeå Energi. In January 2024 problems occurred when the district heating output exceeded the subscribed level during some extremely cold days, resulting in penalty charges from the supplier. The purpose of the project is to analyse and solve the overload problems by finding and comparing different improvements for the heating systems on campus. Power signatures were analysed for evaluation of the variation in the purchased district heating at Umeå University campus, for operation during and outside business hours. The results show a maximum potential power reduction of 29,4% at DVUT (dimensioned winter outdoor temperature). An operating strategy can be applied by changing the control system's global time schedule to public holiday to achieve a power reduction in unoccupied buildings. This corresponds to a maximum potential financial saving of SEK 1,7 million for the total effect reduction. Power mapping of the building “Fysikhusets” heating system was carried out. The results at DVUT showed that the radiators accounted for only 30% of the district heating power, LA001 (ventilation unit in Fysikhuset, laboratory rooms) 64% and LA002 (ventilation unit in Fysikhuset, offices) 6%. The district heating demand variation in Fysikhuset during and outside of operating hours at DVUT shows a minimal difference of only 0,3%, which is mainly due to the design of the heating systems and the operations that are carried out in the building. A power reduction on the radiators in Fysikhuset was analysed by lowering the indoor temperatures from 21°C to 18°C, the results showed a power reduction of 8,7 kW and a financial saving of SEK 5 746. Compared to the radiators normal power requirement of 43,5kW. Reduction of ventilation flow in Fysikhuset according to BBR (Boverket´s building regulations) shows potential for significant power reduction, with the possibility of reducin

Society is facing major challenges to reduce the use of fossil sources. Two of the greatest goals are the UN’s Sustainable Development Goals to ensure access to sustainable energy for all by 2030 and the EU’s goal to be climate-neutral by 2050. Big changes need to be done to achieve this, all while the demand for both electricity and hydrogen gas is expected to increase drastically. The Swedish electricity demand is expected to double by 2045 and the hydrogen demand is expected to quadruple by 2030, compared to today’s levels. This paper has examined the optimal way to produce hydrogen gas in Halland, regarding performance, sustainability, and reliability. This was done by evaluating different scenarios for hydrogen production, the possibilities to utilize the waste heat and how the hydrogen gas is to be converted back to electricity. Three methods to produce hydrogen gas has been examined in this paper, AEC-, PEM- and SOE-electrolysis. Through literature studies PEM-electrolysis has been established as the most efficient way to produce renewable hydrogen gas. The method performs better than the other two regarding both mass of hydrogen gas produced per unit of energy used and the possibility to utilize the waste heat in the local district heating network. Five locations in Halland have been examined since they are considered suitable to house hydrogen production, Hyltebruk, Varberg, Falkenberg and in connection with two offshore windfarms. This paper does not take expansion of the existing electricity grid into consideration, which has made the result dependent on the various locations’ existing transmission capacity. This gives every place its unique conditions, creating unique possibilities. The largest and smallest production possible would be located in Varberg respectively Falkenberg, corresponding to nearly 100 % respectively 0.02 % of the expected hydrogen demand in Sweden by 2030. Due to the enormous requirements the expected future demand is putting on the, Samhället står inför stora utmaningar för att minska användandet av fossila källor. Några av de stora målen består av FN:s globala mål om hållbar energi för alla år 2030 och EU:s mål om klimatneutralitet till år 2050. För att nå dit krävs stora förändringar och behovet av både el och vätgas förväntas öka drastiskt. Sveriges elbehov förväntas mer än dubbleras till år 2045 medan vätgasbehovet förväntas fyrdubblas till år 2030, jämfört med dagens nivåer. Det här arbetet har undersökt hur man på bästa sätt relaterat till prestanda, hållbarhet och reliabilitet kan produceras vätgas i Halland. Detta utfördes genom att utvärdera olika scenarier för vätgasproduktion, möjligheterna till att tillvarata restvärme samt hur vätgasen kan konverteras tillbaka till el. De tre metoder för vätgasproduktion som arbetet baserats på är teknikerna AEC-, PEM- och SOE-elektrolys. Genom litteraturstudier har PEM-tekniken fastställts som den effektivaste metoden för förnybar framställning av vätgas. Tekniken presterar bäst både med avseende på massa vätgas producerad per konsumerad enhet energi och på möjligheten att utnyttja restvärmen i fjärrvärmenätet. Fem olika platser i Halland har undersökts då de ansetts lämpliga för vätgasproduktion, Hyltebruk, Varberg och Falkenberg samt i anslutning till två havsbaserade vindkraftsparker. Arbetet har avgränsats till att inte beröra utbyggnad av det befintliga elnätet vilket gjort att resultatet baserats på den befintliga överföringskapaciteten. Detta ger alla platser unika förutsättningar, vilka leder till unika möjligheter. Den största och minsta möjliga produktionen fastlås möjlig i Varberg respektive Falkenberg, motsvarande uppemot 100 % respektive 0,02 % av det förutspådda vätgasbehovet 2030. Även det minsta bidrag ska dock välkommas, i och med de enorma krav framtidens behov ställer på branschen.

The building sector is a significant contributor to global greenhouse gas emissions, necessitating the development of energy-efficient measures to address environmental concerns. The availability of building energy data sets enables the application of data analysis techniques to assess building energy conditions, providing greater potential for evaluating building energy demands. This research centers on the evaluation of three distinct Campuses in Stockholm, including KTH, Frescati, and Solna buildings. The analysis encompasses two critical dimensions: the first related to energy performance certificates, while the second leverages data from the Akademiska Hus database. The information gathered from the Akademiska Hus database is obtained by using a web application developed at KTH Energy Technology, which was mainly available for internal usage. Examination of energy performance certificates reveals a crucial distinction among buildings concerning their energy utilization, construction year, and activity areas. Buildings categorized with energy performance levels E, F, and G emerge as critical areas demanding urgent evaluations. By inspecting data from the Akademiska Hus database, the study evaluates district heating, district cooling, and electricity variations in relation to outdoor temperature fluctuations during 2022. This analysis uncovers notable anomalies in buildings' energy demands. KTH and Solna buildings present abrupt district cooling and district heating variations, as well as high district cooling values during winter, and high district heating values during summer. While some Frescati and Solna buildings evidence constant district heating and district cooling values as an anomaly, along with high district cooling and district heating values during winter and summer periods, respectively. In conclusion, this study recommends in-depth assessments and the implementation of energyefficient measures for buildings classified with energy performance levels, Byggsektorn är en betydande bidragsgivare till globala utsläpp av växthusgaser, vilket kräver utveckling av energieffektiva åtgärder för att hantera miljöproblem. Tillgången till byggnadsenergidatauppsättningar möjliggör tillämpning av dataanalystekniker för att bedöma byggnaders energiförhållanden, vilket ger större potential för att utvärdera byggnaders energibehov. Denna forskning fokuserar på utvärdering av tre distinkta Campus i Stockholm, inklusive KTH, Frescati och Solna-byggnaderna. Analysen omfattar två kritiska dimensioner: den första avser energicertifikat, medan den andra utnyttjar data från Akademiska Hus energiplattform. Granskning av energicertifikat visar en avgörande skillnad mellan byggnader när det gäller deras energianvändning, ålder och verksamhetsområden. Byggnader kategoriserade med energiprestandanivåerna E, F och G framstår som kritiska områden som kräver brådskande utvärderingar. Genom att granska data från Akademiska Hus energiplattform utvärderar studien fjärrvärme-, fjärrkyla- och elvariationer i relation till utomhustemperaturfluktuationer under 2022. Denna analys avslöjar betydande anomalier i byggnaders energibehov. KTH och Solnas byggnader uppvisar abrupta fjärrkyla- och fjärrvärmevariationer, samt höga fjärrkylavärden under vinter noch höga fjärrvärmevärden under sommaren. Medan vissa Frescati- och Solna-byggnader visar konstanta fjärrvärme- och fjärrkylavärden som en anomali, tillsammans med höga fjärrkyla och fjärrvärmevärden under vinter- respektive sommarperioder. Sammanfattningsvis rekommenderar denna studie fördjupade bedömningar och genomförande av energieffektiva åtgärder för byggnader klassificerade med energiprestandanivåer E, F och G kopplade till stora energivariationer. Syftet är att lokalisera källorna till dessa anomalier och förbättra den övergripande energiprestanda. Noterbart är att Campus KTH och Solna har en framträdande plats som områden som kräver omedelbar uppmärksamhet.

Nästan 80 procent av den globala energitillförseln kommer från fossila källor, och behöver drastiskt minska. Industriell spillvärme är en energitillgång som blir allt attraktivare men är ofta lågtempererad, vanligtvis mellan 30°C och 100°C, genom att tillsätta en värmepump och låta värmen gå till fjärrvärmenätet blir ofta återbetalningstiden låg. Uddeholms AB använder idag fjärrvärme och en naturgasbaserad spetsvärme för att möta sitt energibehov. Uddeholm AB har stora mängder lågtempererad spillenergi i form av kylvatten från processtegen Electro slag remelting (ESR) och ljusbågsugnen (LBU) som i nuläget inte utnyttjas. Syftet är därför att skapa ett underlag för rekommendation om hur energi som genereras inom industrin kan utvinnas för att möta energibehovet och för att minska användandet av naturgasbaserad spetsvärme. Genom simuleringsprogrammet Simulink har en dynamisk modell byggts upp för att simulera 6 olika system över ett år med en timmes tidssteg. Systemen består av olika kombinationer av värmepumpar, värmeväxlare och ackumulatortank och använder kylvattenflödet från ESR och LBU. Referenssystemet är systemet som används idag, och det första systemet består av en värmepump som använder ESRs kylvattenflöde på värmepumpens kalla sida för att leverera energi till fjärrvärmereturen (VPESR). Det andra systemet består av en värmeväxlare på ljusbågsugnens kylvatten som återvinner energin från ljusbågsugnens kylvatten till fjärrvärmereturen (VVX). Det tredje systemet är en kombination av de två första systemen (VVX + VPESR). I det fjärde systemet tillsätts en extra värmepump efter värmeväxlaren på det tredje systemet (VVX + VPLBU + VPESR). Det femte systemet innebär en värmepump på ljusbågsugnens kylvatten och en värmepump på ESRs kylvatten (VPLBU + VPESR). Det sjätte systemet är samma som det femte men med undantaget att en ackumulatortank tillsätts på ljusbågsugnens kylvat, Almost 80% of global energy supply comes from fossil sources and needs to be drastically reduced. Industrial waste heat is an increasingly attractive energy resource but is often low temperature, usually between 30°C and 100°C, and by adding a heat pump and letting the heat go to the district heating network, the payback time is often low. Uddeholm AB currently uses district heating and a natural gas-based peak heating to meet its energy needs. Uddeholm AB has large amounts of low-temperature waste energy in the form of cooling water from the process steps Electro slag remelting (ESR) and the electric arc furnace (LBU) that are currently not utilized. The purpose is therefore to create a basis for recommendations on how energy generated in industry can be recovered to meet the energy demand and to reduce the use of natural gas-based peak heat. Through the simulation program Simulink, a dynamic model has been built to simulate 6 different systems over a year with one hour time steps. The systems consist of different combinations of heat pumps, heat exchangers and storage tanks and use the cooling water flow from ESR and LBU. The reference system is the system used today, and the first system consists of a heat pump that uses the ESR cooling water flow on the cold side of the heat pump to supply energy to the district heating network (VPESR). The second system consists of a heat exchanger on the arc furnace cooling water that recovers the energy from the arc furnace cooling water to the district heating network (VVX). The third system is a combination of the first two systems (VVX + VPESR). The fourth system adds an additional heat pump after the heat exchanger of the third system (VVX + VPLBU + VPESR). The fifth system involves a heat pump on the arc furnace cooling water and a heat pump on the ESR cooling water (VPLBU + VPESR). The sixth system is the same as the fifth but with the exception that an accumulator tank is added to the arc furnace cooling water before i

The integration of distributed energy sources and systems is of high relevance for the transition towards a more sustainable energy system. Taking into consideration the amount of emissions produced by the heating sector, which account for at least half of the energy demand in buildings, district heating systems have the potential to play a key role in the transition, by enabling the integration of various energy sources and provide flexible energy services to the grid. The objective of this research is to evaluate the potential for flexible sector coupling between the electrical and heating sectors, utilizing thermal energy storage alongside various heat generation units, including heat pumps and a combined heat and power (CHP) unit. To examine this concept, we used a district heating facility located in Oskarshamn, Sweden, as our case study. At present, the production mix at this facility comprises various production units- that utilize mainly biomass as their fuel source, including wood pellets, wood chips, and occasionally, bio-oil. Extensive research was conducted to review the existing literature and gain a comprehensive understanding of the technologies and concepts associated with FSC. This thorough examination allowed for a comprehensive overview of the current state-of-the-art in FSC. As the main contributions of this work, two numerical models respectively for production and dispatch optimization were developed and simulated complementary, concerning the thermal and electrical system of the studied plant. A dispatch model was developed with the aim of analyzing the operating behaviour of the system, identifying the available energy sources and optimizing their hourly dispatch. Subsequently, utilizing the open-access tool for capacity and investment optimization (OSeMOSYS), various scenarios were examined to evaluate the potential of thermal energy storage (TES), where a water tank was found to be the most cost-effective solution, and heat pump integratio, Integreringen av distribuerade energikällor och energisystem är av stor betydelse för övergången till ett mer hållbart energisystem. Med hänsyn till det utsläpp från värmesektorn, som står för minst hälften av energibehovet i byggnader, har fjärrvärmesystem potential att spela en nyckelroll i omställningen genom att möjliggöra integrering av olika energikällor och tillhandahålla flexibla energitjänster till nätet. Syftet med denna forskning är att utvärdera Potentialen för flexibel sektorkoppling (FSC) mellan el- och värmesektorerna, med hjälp av termisk energilagring tillsammans med olika värmeproduktionsenheter, inklusive värmepumpar och en kombinerad kraftvärmeproduktion (CHP). För att undersöka detta koncept, använde vi en fjärrvärmeanläggning i Oskarshamn, Sverige, som vår fallstudie. För tillfället består produktionsmixen vid denna anläggning av olika produktionsenheter som huvudsakligen använder biomassa som bränslekälla, inklusive träpellets, träflis och ibland bioolja. Omfattande forskning genomfördes för att granska den befintliga litteratur och få en heltäckande förståelse för de tekniker och koncept som är förknippade med FSC. Denna grundliga undersökning möjliggjorde en omfattande översikt av det aktuella kunskapsläget inom FSC. Som de viktigaste bidragen i detta arbete utvecklades och simulerades två numeriska modeller för produktions- respektive leveransoptimering, som berör det termiska och elektriska systemet i den studerade anläggningen. En fördelningsmodell utvecklades i syfte att analysera systemets driftsbeteende, identifiera tillgängliga energikällor och optimera deras fördelning per timme. Med hjälp av det verktyget med öppna tillgång (open-aceess) för kapacitets- och investeringsoptimering (OSeMOSYS) undersöktes därefter olika scenarier för att utvärdera potentialen för termisk energilagring (TES), där en vattentank visade sig vara den mest kostnadseffektiva lösningen, och integration av värmepumpar för att förbättra anläggningens prestanda o

Detta projekt har analyserat sektorkopplingars möjligheter att ta vara på restflöden som genereras vid produktion av vätgas genom elektrolys samt hur dessa flöden kan generera ekonomiska och systemmässiga fördelar. Förutsättningen har varit att all el köps in externt för spotpris. Projektet har redovisat i detalj hur restvärmen, som uppstår i elektrolysen, kan tillgodogöras som fjärrvärme och därigenom öka processens verkningsgrad från cirka 66 till 95 %. EU:s mål om produktion av 10 miljoner ton vätgas per år till 2030 innebär att det bildas 230 TWh restvärme, motsvarande fyra gånger Sveriges totala fjärrvärmeenergi. Det visar potentialen och vikten av att värmeöverskottet nyttjas i framtida investeringar. För varje kilo vätgas som produceras bildas åtta kilo syrgas, som kan användas i för att förbättra förbränningen i en avfallspanna. Alternativt kan syrgasen transporteras till ett närliggande vattenreningsverk, vilket minskar elanvändningen för de pumpar som idag cirkulerar luft i de biologiska reningsstegen. Svenska kraftnät har skapat flera olika marknader för systemtjänster. Vätgasproduktion har goda förutsättningar att delta, särskilt med FCR-D. Analyserna visar att intäkterna från dessa tjänster kan vara större än både restvärmen och syrgasen, förutsatt att restvärmen inte ersätter bränslen som har en högre kostnadsprofil, som exempelvis bio-olja eller pellets. I dessa fall får restvärmen ett betydligt högre värde. Sektorkopplingen mot fjärrvärme skapar ett resurseffektivt energisystem där alla restflöden kan komma till nytta. Vätgaslager kan också bidra till ett mer robust och resilient energisystem, med möjligheter att förse kritiska verksamheter med reservkraft eller för att starta lokala elnät i ö-drift. För bästa lönsamhet, utifrån befintliga data om elpriser och vätgasens värde, bör vätgasen säljas vidare som bränsle till tunga transport eller som råvara till industrier istället för att lagras för senare omvandling tillbaka till el. I en framtid, där b, Produktion av vätgas med sektorkoppling till fjärrvärme HyCoGen Slutrapport 2023-12-18

Den pågående stadsomvandlingen i Kiruna, att en stor del av staden måste flyttastill följd av LKAB:s fortsatta gruvverksamhet, skapar möjligheter att etablera etteffektivare energisystem och bidra till att uppnå stadens klimatmål. I dag tillgodosescirka 15% av stadens fjärrvärmebehov med restvärme från LKAB och målsättningenpå sikt är att nå 100% restvärme i systemet. Investeringsbeslut som togs 2021kommer att resultera i en ökning av restvärmeandelen på upp mot 70% till 2024 dåLKAB frigör högvärdig restvärme genom att internt ta tillvara på lågtempereradvärme. För att öka andelen restvärme ytterligare finns ett behov av att lagra värmefrån sommarperioden då det finns ett överskott till vinterperioden när behovet ärsom störst. I projektet skapas en helhetsbild av restvärmelösningen i Kiruna frånsamspel mellan aktörer till teknik vilket genererar ny kunskap om effektivenergiomställning till hållbara städer med restvärmeåtervinning.Det finns flera alternativ för termiska säsongslager vars tillämplighet baseras påtermogeologisk förutsättningar. Borrhålslager och bergrumslager valdes ut förvidare analys givet förutsättningarna i Kiruna. Genom energisystemmodelleringoptimerades Kirunas fjärrvärmesystem fram till år 2040 genom scenarioanalys. Medett energilager i systemet möjliggörs att en större mängd restvärme kan användastotalt sett över året och särskilt minskar det behovet av värmeproduktion underperioden med störst värmebehov (vintermånaderna), vilket innebär minskadanvändning av spetslastpannor. En nyttokostnadsanalys genomfördes på tvåmodellscenarier. Båda scenarierna resulterar i ekonomiska kostnadsbesparingar ochminskade externa kostnader (förbättrad folkhälsa som minskar till exempel uteblivetarbete, sjukvårdskostnader och förtidiga dödsfall) jämfört med referensscenariet, attinte uppföra ett energilager.Ett energilager, borrhålslager och bergrumslager, i storleksordningarna 30 GWh och20 MW simulerades i Kirunas fjärrvärmesystem. Baserat på det värmebehov ochre, Other funders: Tekniska Verken i Kiruna, LKAB, NeoEnergy, LKAB Wassara.

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 förhåll

The choice of heating system in new residential buildings has a significant effect onthe total life cycle-cost. Rising energy prices and tougher energy demands for newbuildings creates incentive for energy- and cost-efficient solutions. The purpose ofthis project is therefore to investigate how the choice and sizing of a heating systemin a building can be performed with focus on cost-efficiency. The project is conducted as a case study on a residential building during the buildingphase on behalf of INTEC Dalarna AB, a technical engineering company. The project aim is to answer the following questions: – What heating system of district heating, ground source heat pumps or air towater heat pumps is the most cost-effective for a new residential building inthe middle of Sweden? – Is there a specific combination of a heat pump of arbitrary size and peak heating system that is particularly advantageous for the building? – Is IDA ICE suitable for simulation of energy use in buildings with heatpumps? – Does high energy-efficiency also mean high cost-efficiency for the building? The questions will be answered with building simulation software IDA Indoor Climate and Energy along with capital budgeting. The capital budgeting will be performed with net present value and payoff period for the heat pumps over choosingdistrict heating. The results of the project show that a system with ground source heat pumps with acapacity of 50 percent of the annual peak heat demand and electricity for peak loadsis the most cost-efficient option for the building. However, the most energy efficient option is a ground source heat pump with a capacity of 50 percent of the annual peak heat demand with district heating for peak loads. The project also shows that IDA ICE is suitable for simulating the performance of heat pumps in buildings.The conclusion is that a smaller system of ground source is more cost-efficient forthe building, and that the most energy efficient option is not always equal to t

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 geoenergianläggn, 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 r

Det här arbetets syfte är att ta fram ett underlag för att konvertera uppvärmningen avCalmare Nyckel till fjärrvärme från nuvarande system med oljeeldad värmepanna, samt en ombyggnation på fartygets tappvattensystem till ett cirkulationssystem. Arbetet använder bunkersiffror från åren 2014-2019 för att jämföra nuvarandedriftskostnader till ett fjärrvärmebaserat system. Installationskostnaderna har tyvärr inte kunnat uppskattas, driftskostnaderna skulleförbli på en liknande nivå som pannans förutsatt att olje- och energipriserna är stabilagentemot varandra.Miljöavtrycket för uppvärmningen av fartyget skulle minska med över 95% från 200gCO2/kWh till 8,96 gCO2/kWh, eller ungefär 167 ton CO2 på en femårsperiod medliknande värmeförbrukning som 2014 till 2019., The purpose of this project is to provide a base to convert the mode of heating ofCalmare Nyckel from its current oil-fired boiler to district heating, and also aconversion of the potable hot water system on board into a circulatory system.The project uses bunker reports from the years 2014-2019 to compare operationalcosts between the current system and district heating.The costs of installation have unfortunately not been possible to appreciate, theoperational costs for district heating would remain similar to the boilers assumingthat the oil- and energy prices remain stable towards each other.The environmental impact of the heating of the ship would be reduced by more than95% from 200 gCO2/kWh to 8,96 gCO2/kWh, or approximately 167 tons of CO2over a five year period with similar heat consumption as from 2014 to 2019.

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 i, 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 % renewabl

With new smart power meters being installed in the households of Sweden an opportunity has presented itself. It allows the distribution companies to collect a variety of different measurements such as voltage in each phase and the total reactive and active power flowing to and from the customers. This thesis is written in collaboration with Öresundskraft AB, a distribution company in Helsingborg, Sweden. They wished to examine how the smart meter they install, the Kaifa MA304, could aid them in creating a power grid fit for the future. The thesis aims to achieve this goal by researching if PEV, plug-in electrical vehicles, can be identified utilizing data from the new power meters. It is also considered if district heating, and different types of electrical heating, can be identified using outside temperature measurements together with the data. Data has been collected and analyzed from 20 customers over a timespan of eight months in 2022. Here, the mean voltage for every ten minutes (in each phase) and active/reactive power accumulated during the last fifteen minutes is used. The raw data is transformed using a tool developed by the authors in python and is thereafter analyzed using the library pandas. Initial results showed a clear correlation between voltage drop and active power import during three phase charging. In the future, we will study the underlying mechanism of this correlation for devising algorithms to develop and use it as a reliable and effective means to identify PEV’s charging. Households with district heating had, as expected, a relatively even use of power consumption regardless of season or temperature. Electrically heated households used significantly more active power during lower temperature and cold months. The amount of imported reactive power greatly varies between customers, likely due to different technologies such as direct electrical heating and heating pumps. Future work should include knowledge of the utilized heating technologie

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 i, 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 % renewabl

With new smart power meters being installed in the households of Sweden an opportunity has presented itself. It allows the distribution companies to collect a variety of different measurements such as voltage in each phase and the total reactive and active power flowing to and from the customers. This thesis is written in collaboration with Öresundskraft AB, a distribution company in Helsingborg, Sweden. They wished to examine how the smart meter they install, the Kaifa MA304, could aid them in creating a power grid fit for the future. The thesis aims to achieve this goal by researching if PEV, plug-in electrical vehicles, can be identified utilizing data from the new power meters. It is also considered if district heating, and different types of electrical heating, can be identified using outside temperature measurements together with the data. Data has been collected and analyzed from 20 customers over a timespan of eight months in 2022. Here, the mean voltage for every ten minutes (in each phase) and active/reactive power accumulated during the last fifteen minutes is used. The raw data is transformed using a tool developed by the authors in python and is thereafter analyzed using the library pandas. Initial results showed a clear correlation between voltage drop and active power import during three phase charging. In the future, we will study the underlying mechanism of this correlation for devising algorithms to develop and use it as a reliable and effective means to identify PEV’s charging. Households with district heating had, as expected, a relatively even use of power consumption regardless of season or temperature. Electrically heated households used significantly more active power during lower temperature and cold months. The amount of imported reactive power greatly varies between customers, likely due to different technologies such as direct electrical heating and heating pumps. Future work should include knowledge of the utilized heating technologie

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, 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 O

Fjärrvärmen utgör omkring hälften av all uppvärmning som sker i Sverige idag och har utöver det en viktig roll då den tar vara på mycket energi som annars hade gått till spillo. Att kunna vara ekonomiskt konkurrenskraftig gentemot andra uppvärmningsalternativ är en viktig del för fjärrvärmens fortsatta utveckling. Det finns flera alternativ och möjligheter att göra detta, ett av dem är att hålla nere driftkostnaderna. Det kan bland annat göras genom att minska tryckfallen i näten, som även kan ge en ökad expansionsmöjlighet. Idag används främst avstängningsventiler med reducerande genomlopp i näten, främst på grund av den billigare investeringen. Trots detta saknas en kunskap om hur dessa ventiler påverkar näten sett till tryckfall, drift- och investeringskostnader jämfört med ventiler med fullt genomlopp. För att undersöka detta har två metoder använts för att komplettera varandra och öka förståelsen för ventilerna. Den första metoden beräknade det generella fallet teoretiskt för att se vid vilka flöden som ventiler med fullt genomlopp är mer gynnsamma. Den andra metoden beräknade ett specifikt fall med simuleringar i ett verkligt nät med de olika ventilerna och beräkna vilken som är den mest ekonomiskt gynnsamma. Resultaten av det generella fallet visar att ventiler med fullt genomlopp blir mer gynnsamma när flödeshastigheten överstiger omkring 1 m/s, oavsett dimension, beräknat på under 30 år med ett elpris på 1,50 kr/kWh. Vid dimensionering av nät är det vanligt att använda 1,5 - 2,0 m/s, detta utgör ofta en liten del av nätets drifttid och är ofta lägre. Beräkning av det specifika fallet visade att ventiler med reducerande genomlopp är det ekonomiska alternativet då återbetalningstiden för ventiler med fullt genomlopp var över 600 år vid 1,50 kr/kWh. Utifrån detta kan slutsatsen dras att ventiler med fullt genomlopp inte bör ersätta reducerande genomlopp, utan att det i stället handlar om att identifiera de delar i nätet som utgör, eller kan komma att utgöra, e, District heating makes up about half of all heating that takes place in Sweden today and, in addition to that, has an important role as it makes use of a lot of energy that would otherwise have been wasted. Being able to be economically competitive against other heating alternatives is an important part of the continued development of district heating. There are several options to do this, one of which is to keep operating costs down. This can be done by reducing the pressure drops in the networks, which can also provide an increased possibility of expansion. Today, shut-off valves with reducing throughput are mainly used in networks, often because of the cheaper investment. Despite this, there is a lack of knowledge about how these valves affect the networks, which is attributed to pressure drop, operating and investment costs compared to valves with full flow. To investigate this, two methods have been used to complement each other and increase the understanding of the valves. In the first method, the general case is calculated theoretically to see at which flows valves with full flow are advantageous. The second method calculates a specific case with simulations in a real network with the different valves and calculates which one is the most economically advantageous. The results of the general case show that valves with full flow become more advantageous when the flow rate exceeds about 1 m/s, regardless of dimension, calculated over 30 years with an electricity price of SEK 1.50 /kWh. When dimensioning networks, 1.5 - 2.0 m/s is a common value, this often constitutes a small part of the network's operating time and is often lower. Calculation of the specific case showed that valves with reducing throughput are the economic alternative as the payback period for valves with full throughput was over 600 years at SEK 1.50/kWh. Based on this, the conclusion can be drawn that valves with full throughput should not replace reducing throughput, but that it is instead a

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 förhåll

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 geoenergianläggn, 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 r

The choice of heating system in new residential buildings has a significant effect onthe total life cycle-cost. Rising energy prices and tougher energy demands for newbuildings creates incentive for energy- and cost-efficient solutions. The purpose ofthis project is therefore to investigate how the choice and sizing of a heating systemin a building can be performed with focus on cost-efficiency. The project is conducted as a case study on a residential building during the buildingphase on behalf of INTEC Dalarna AB, a technical engineering company. The project aim is to answer the following questions: – What heating system of district heating, ground source heat pumps or air towater heat pumps is the most cost-effective for a new residential building inthe middle of Sweden? – Is there a specific combination of a heat pump of arbitrary size and peak heating system that is particularly advantageous for the building? – Is IDA ICE suitable for simulation of energy use in buildings with heatpumps? – Does high energy-efficiency also mean high cost-efficiency for the building? The questions will be answered with building simulation software IDA Indoor Climate and Energy along with capital budgeting. The capital budgeting will be performed with net present value and payoff period for the heat pumps over choosingdistrict heating. The results of the project show that a system with ground source heat pumps with acapacity of 50 percent of the annual peak heat demand and electricity for peak loadsis the most cost-efficient option for the building. However, the most energy efficient option is a ground source heat pump with a capacity of 50 percent of the annual peak heat demand with district heating for peak loads. The project also shows that IDA ICE is suitable for simulating the performance of heat pumps in buildings.The conclusion is that a smaller system of ground source is more cost-efficient forthe building, and that the most energy efficient option is not always equal to t

Det här arbetets syfte är att ta fram ett underlag för att konvertera uppvärmningen avCalmare Nyckel till fjärrvärme från nuvarande system med oljeeldad värmepanna, samt en ombyggnation på fartygets tappvattensystem till ett cirkulationssystem. Arbetet använder bunkersiffror från åren 2014-2019 för att jämföra nuvarandedriftskostnader till ett fjärrvärmebaserat system. Installationskostnaderna har tyvärr inte kunnat uppskattas, driftskostnaderna skulleförbli på en liknande nivå som pannans förutsatt att olje- och energipriserna är stabilagentemot varandra.Miljöavtrycket för uppvärmningen av fartyget skulle minska med över 95% från 200gCO2/kWh till 8,96 gCO2/kWh, eller ungefär 167 ton CO2 på en femårsperiod medliknande värmeförbrukning som 2014 till 2019., The purpose of this project is to provide a base to convert the mode of heating ofCalmare Nyckel from its current oil-fired boiler to district heating, and also aconversion of the potable hot water system on board into a circulatory system.The project uses bunker reports from the years 2014-2019 to compare operationalcosts between the current system and district heating.The costs of installation have unfortunately not been possible to appreciate, theoperational costs for district heating would remain similar to the boilers assumingthat the oil- and energy prices remain stable towards each other.The environmental impact of the heating of the ship would be reduced by more than95% from 200 gCO2/kWh to 8,96 gCO2/kWh, or approximately 167 tons of CO2over a five year period with similar heat consumption as from 2014 to 2019.

With sharp climate goals to be climate neutral by 2045, Sweden needs to rapidly change the present energy system. The Swedish government has assigned Gotland as a pilot area for the energy transition, due to its geographical constrains as an island, and because of the major structural changes planned for Gotland’s energy supply and industrial establishment. These changes create the opportunity to build a more flexible, efficient, and robust energy system. To support the transition, IVL Swedish Environmental Research institute has initiated the GOT Heat project. This thesis contributes to the GOT Heat project by developing a GIS model that represent the heat sector of Gotland. The model has been developed in parallel with a TIMES model. The purpose of the GIS model is to be used as a heat atlas and to support the TIMES model of Gotland’s energy system by spatial visualization and knowledge. The GIS model was successfully developed and utilized to enhance the representation of Gotland’s energy system within the TIMES model. Data from Boverket, Lantmäteriet, Energimyndigheten and companies has been collected, processed for the development of the GIS model. The incorporation of spatial knowledge and visualization of the heat sector through the GIS model is expected to improve the overall outcomes of the TIMES model. The heat atlas also proved to be a valuable support tool, enabling the visualization of excess heat potentials within the heat sector. This visualization provides insights into potential opportunities for industrial and sector coupling, which would lead to more efficient utilization of excess heat.

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

Fjärrvärmen utgör omkring hälften av all uppvärmning som sker i Sverige idag och har utöver det en viktig roll då den tar vara på mycket energi som annars hade gått till spillo. Att kunna vara ekonomiskt konkurrenskraftig gentemot andra uppvärmningsalternativ är en viktig del för fjärrvärmens fortsatta utveckling. Det finns flera alternativ och möjligheter att göra detta, ett av dem är att hålla nere driftkostnaderna. Det kan bland annat göras genom att minska tryckfallen i näten, som även kan ge en ökad expansionsmöjlighet. Idag används främst avstängningsventiler med reducerande genomlopp i näten, främst på grund av den billigare investeringen. Trots detta saknas en kunskap om hur dessa ventiler påverkar näten sett till tryckfall, drift- och investeringskostnader jämfört med ventiler med fullt genomlopp. För att undersöka detta har två metoder använts för att komplettera varandra och öka förståelsen för ventilerna. Den första metoden beräknade det generella fallet teoretiskt för att se vid vilka flöden som ventiler med fullt genomlopp är mer gynnsamma. Den andra metoden beräknade ett specifikt fall med simuleringar i ett verkligt nät med de olika ventilerna och beräkna vilken som är den mest ekonomiskt gynnsamma. Resultaten av det generella fallet visar att ventiler med fullt genomlopp blir mer gynnsamma när flödeshastigheten överstiger omkring 1 m/s, oavsett dimension, beräknat på under 30 år med ett elpris på 1,50 kr/kWh. Vid dimensionering av nät är det vanligt att använda 1,5 - 2,0 m/s, detta utgör ofta en liten del av nätets drifttid och är ofta lägre. Beräkning av det specifika fallet visade att ventiler med reducerande genomlopp är det ekonomiska alternativet då återbetalningstiden för ventiler med fullt genomlopp var över 600 år vid 1,50 kr/kWh. Utifrån detta kan slutsatsen dras att ventiler med fullt genomlopp inte bör ersätta reducerande genomlopp, utan att det i stället handlar om att identifiera de delar i nätet som utgör, eller kan komma att utgöra, e, District heating makes up about half of all heating that takes place in Sweden today and, in addition to that, has an important role as it makes use of a lot of energy that would otherwise have been wasted. Being able to be economically competitive against other heating alternatives is an important part of the continued development of district heating. There are several options to do this, one of which is to keep operating costs down. This can be done by reducing the pressure drops in the networks, which can also provide an increased possibility of expansion. Today, shut-off valves with reducing throughput are mainly used in networks, often because of the cheaper investment. Despite this, there is a lack of knowledge about how these valves affect the networks, which is attributed to pressure drop, operating and investment costs compared to valves with full flow. To investigate this, two methods have been used to complement each other and increase the understanding of the valves. In the first method, the general case is calculated theoretically to see at which flows valves with full flow are advantageous. The second method calculates a specific case with simulations in a real network with the different valves and calculates which one is the most economically advantageous. The results of the general case show that valves with full flow become more advantageous when the flow rate exceeds about 1 m/s, regardless of dimension, calculated over 30 years with an electricity price of SEK 1.50 /kWh. When dimensioning networks, 1.5 - 2.0 m/s is a common value, this often constitutes a small part of the network's operating time and is often lower. Calculation of the specific case showed that valves with reducing throughput are the economic alternative as the payback period for valves with full throughput was over 600 years at SEK 1.50/kWh. Based on this, the conclusion can be drawn that valves with full throughput should not replace reducing throughput, but that it is instead a

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, 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 O

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

With sharp climate goals to be climate neutral by 2045, Sweden needs to rapidly change the present energy system. The Swedish government has assigned Gotland as a pilot area for the energy transition, due to its geographical constrains as an island, and because of the major structural changes planned for Gotland’s energy supply and industrial establishment. These changes create the opportunity to build a more flexible, efficient, and robust energy system. To support the transition, IVL Swedish Environmental Research institute has initiated the GOT Heat project. This thesis contributes to the GOT Heat project by developing a GIS model that represent the heat sector of Gotland. The model has been developed in parallel with a TIMES model. The purpose of the GIS model is to be used as a heat atlas and to support the TIMES model of Gotland’s energy system by spatial visualization and knowledge. The GIS model was successfully developed and utilized to enhance the representation of Gotland’s energy system within the TIMES model. Data from Boverket, Lantmäteriet, Energimyndigheten and companies has been collected, processed for the development of the GIS model. The incorporation of spatial knowledge and visualization of the heat sector through the GIS model is expected to improve the overall outcomes of the TIMES model. The heat atlas also proved to be a valuable support tool, enabling the visualization of excess heat potentials within the heat sector. This visualization provides insights into potential opportunities for industrial and sector coupling, which would lead to more efficient utilization of excess heat.

Nästan 80 procent av den globala energitillförseln kommer från fossila källor, och behöver drastiskt minska. Industriell spillvärme är en energitillgång som blir allt attraktivare men är ofta lågtempererad, vanligtvis mellan 30°C och 100°C, genom att tillsätta en värmepump och låta värmen gå till fjärrvärmenätet blir ofta återbetalningstiden låg. Uddeholms AB använder idag fjärrvärme och en naturgasbaserad spetsvärme för att möta sitt energibehov. Uddeholm AB har stora mängder lågtempererad spillenergi i form av kylvatten från processtegen Electro slag remelting (ESR) och ljusbågsugnen (LBU) som i nuläget inte utnyttjas. Syftet är därför att skapa ett underlag för rekommendation om hur energi som genereras inom industrin kan utvinnas för att möta energibehovet och för att minska användandet av naturgasbaserad spetsvärme. Genom simuleringsprogrammet Simulink har en dynamisk modell byggts upp för att simulera 6 olika system över ett år med en timmes tidssteg. Systemen består av olika kombinationer av värmepumpar, värmeväxlare och ackumulatortank och använder kylvattenflödet från ESR och LBU. Referenssystemet är systemet som används idag, och det första systemet består av en värmepump som använder ESRs kylvattenflöde på värmepumpens kalla sida för att leverera energi till fjärrvärmereturen (VPESR). Det andra systemet består av en värmeväxlare på ljusbågsugnens kylvatten som återvinner energin från ljusbågsugnens kylvatten till fjärrvärmereturen (VVX). Det tredje systemet är en kombination av de två första systemen (VVX + VPESR). I det fjärde systemet tillsätts en extra värmepump efter värmeväxlaren på det tredje systemet (VVX + VPLBU + VPESR). Det femte systemet innebär en värmepump på ljusbågsugnens kylvatten och en värmepump på ESRs kylvatten (VPLBU + VPESR). Det sjätte systemet är samma som det femte men med undantaget att en ackumulatortank tillsätts på ljusbågsugnens kylvat, Almost 80% of global energy supply comes from fossil sources and needs to be drastically reduced. Industrial waste heat is an increasingly attractive energy resource but is often low temperature, usually between 30°C and 100°C, and by adding a heat pump and letting the heat go to the district heating network, the payback time is often low. Uddeholm AB currently uses district heating and a natural gas-based peak heating to meet its energy needs. Uddeholm AB has large amounts of low-temperature waste energy in the form of cooling water from the process steps Electro slag remelting (ESR) and the electric arc furnace (LBU) that are currently not utilized. The purpose is therefore to create a basis for recommendations on how energy generated in industry can be recovered to meet the energy demand and to reduce the use of natural gas-based peak heat. Through the simulation program Simulink, a dynamic model has been built to simulate 6 different systems over a year with one hour time steps. The systems consist of different combinations of heat pumps, heat exchangers and storage tanks and use the cooling water flow from ESR and LBU. The reference system is the system used today, and the first system consists of a heat pump that uses the ESR cooling water flow on the cold side of the heat pump to supply energy to the district heating network (VPESR). The second system consists of a heat exchanger on the arc furnace cooling water that recovers the energy from the arc furnace cooling water to the district heating network (VVX). The third system is a combination of the first two systems (VVX + VPESR). The fourth system adds an additional heat pump after the heat exchanger of the third system (VVX + VPLBU + VPESR). The fifth system involves a heat pump on the arc furnace cooling water and a heat pump on the ESR cooling water (VPLBU + VPESR). The sixth system is the same as the fifth but with the exception that an accumulator tank is added to the arc furnace cooling water before i

The building sector is a significant contributor to global greenhouse gas emissions, necessitating the development of energy-efficient measures to address environmental concerns. The availability of building energy data sets enables the application of data analysis techniques to assess building energy conditions, providing greater potential for evaluating building energy demands. This research centers on the evaluation of three distinct Campuses in Stockholm, including KTH, Frescati, and Solna buildings. The analysis encompasses two critical dimensions: the first related to energy performance certificates, while the second leverages data from the Akademiska Hus database. The information gathered from the Akademiska Hus database is obtained by using a web application developed at KTH Energy Technology, which was mainly available for internal usage. Examination of energy performance certificates reveals a crucial distinction among buildings concerning their energy utilization, construction year, and activity areas. Buildings categorized with energy performance levels E, F, and G emerge as critical areas demanding urgent evaluations. By inspecting data from the Akademiska Hus database, the study evaluates district heating, district cooling, and electricity variations in relation to outdoor temperature fluctuations during 2022. This analysis uncovers notable anomalies in buildings' energy demands. KTH and Solna buildings present abrupt district cooling and district heating variations, as well as high district cooling values during winter, and high district heating values during summer. While some Frescati and Solna buildings evidence constant district heating and district cooling values as an anomaly, along with high district cooling and district heating values during winter and summer periods, respectively. In conclusion, this study recommends in-depth assessments and the implementation of energyefficient measures for buildings classified with energy performance levels, Byggsektorn är en betydande bidragsgivare till globala utsläpp av växthusgaser, vilket kräver utveckling av energieffektiva åtgärder för att hantera miljöproblem. Tillgången till byggnadsenergidatauppsättningar möjliggör tillämpning av dataanalystekniker för att bedöma byggnaders energiförhållanden, vilket ger större potential för att utvärdera byggnaders energibehov. Denna forskning fokuserar på utvärdering av tre distinkta Campus i Stockholm, inklusive KTH, Frescati och Solna-byggnaderna. Analysen omfattar två kritiska dimensioner: den första avser energicertifikat, medan den andra utnyttjar data från Akademiska Hus energiplattform. Granskning av energicertifikat visar en avgörande skillnad mellan byggnader när det gäller deras energianvändning, ålder och verksamhetsområden. Byggnader kategoriserade med energiprestandanivåerna E, F och G framstår som kritiska områden som kräver brådskande utvärderingar. Genom att granska data från Akademiska Hus energiplattform utvärderar studien fjärrvärme-, fjärrkyla- och elvariationer i relation till utomhustemperaturfluktuationer under 2022. Denna analys avslöjar betydande anomalier i byggnaders energibehov. KTH och Solnas byggnader uppvisar abrupta fjärrkyla- och fjärrvärmevariationer, samt höga fjärrkylavärden under vinter noch höga fjärrvärmevärden under sommaren. Medan vissa Frescati- och Solna-byggnader visar konstanta fjärrvärme- och fjärrkylavärden som en anomali, tillsammans med höga fjärrkyla och fjärrvärmevärden under vinter- respektive sommarperioder. Sammanfattningsvis rekommenderar denna studie fördjupade bedömningar och genomförande av energieffektiva åtgärder för byggnader klassificerade med energiprestandanivåer E, F och G kopplade till stora energivariationer. Syftet är att lokalisera källorna till dessa anomalier och förbättra den övergripande energiprestanda. Noterbart är att Campus KTH och Solna har en framträdande plats som områden som kräver omedelbar uppmärksamhet.