Search

This study examines the resiliency of an energy community powered by a photovoltaic-battery energy storage system (PV-BESS) integrating critical infrastructure, like telecom sites, with a specific focus on uncertainty scenarios. The overall objective of this study is to gain a better understanding into how this solution can make society more resilient by quantifying the self-sufficiency, the socio-economic costs and the network connectivity during power outages. Two case studies, located in Sweden and India, are included in this analysis which provide valuable outcomes due to the countries’ contrasting socio-economic and energy infrastructure contexts, which provide a comprehensive perspective. In the context of this study, a model is developed to simulate the hourly electricity flows between the different energy community components, including the PV production, the energy community’s demand, the telecom site demand, the battery and the external grid. An uncertainty analysis evaluates how the proposed system responds to power outages and through a socio-economic analysis, the social and business costs related to power outages and loss of connectivity are evaluated. To process the results, a sensitivity analysis is included to evaluate how BESS sizing and outage duration impact the outcomes for each case study. The findings indicate that an energy community integrating a telecom site significantly enhances energy self-sufficiency and reduces socio-economic losses during outages. The model shows that, on average, different battery sizes can increase self-sufficiency and reduce social loss associated with power outages compared to a scenario where consumers rely solely on the external grid. Specifically, in the case studies analyzed, considering a one-hour power outage across all BESS included in this analysis, the energy communities are self-sufficient 25.5% and 94% of the time during the outage, while the social losses associated to the power outage are reduced by 5, Denna studie undersöker motståndskraften hos en energigemenskap som drivs av ett energilagringssystem för solceller (PV-BESS) som integrerar kritisk infrastruktur, som telekomsajter, med ett specifikt fokus på osäkerhetsscenarierna. Det övergripande målet med denna studie är att få en bättre förståelse för hur denna lösning kan göra samhället mer motståndskraftigt genom att kvantifiera självförsörjningen, de socioekonomiska effekterna och nätverksanslutningen vid strömavbrott. Två fallstudier, lokaliserade i Sverige och Indien, ingår i denna analys som ger värdefulla resultat på grund av ländernas kontrasterande socioekonomiska och energiinfrastruktursammanhang, vilket ger ett övergripande perspektiv. Inom ramen för denna studie utvecklas en modell för att simulera elflödet per timme mellan de olika energigemenskapskomponenterna, inklusive solcellsproduktionen, energigemenskapens efterfrågan, efterfrågan på telekomplatsen, batteriet och det externa nätet. En osäkerhetsanalys utvärderar hur det föreslagna systemet reagerar på strömavbrott och genom en samhällsekonomisk analys utvärderas de sociala och affärsmässiga kostnaderna relaterade till strömavbrott och förlust av anslutning. För att bearbeta resultaten ingår en känslighetsanalys för att utvärdera hur BESS dimensionering och avbrottslängd påverkar resultaten för varje fallstudie. Resultaten tyder på att en energigemenskap som integrerar en telekomsajt avsevärt förbättrar energisjälvförsörjningen och minskar socioekonomiska förluster under avbrott. Modellen visar att olika batteristorlekar i genomsnitt kan öka självförsörjningen och minska sociala förluster i samband med strömavbrott jämfört med ett scenario där konsumenter enbart förlitar sig på det externa nätet. Specifikt, i de analyserade fallstudierna, med tanke på ett strömavbrott på en timme över alla analyserade BESS, ökar självförsörjningen till 25.5% och 94%, medan de sociala förlusterna i samband med strömavbrott minskas med 53.5% och 97.5%, i Sverige

Studiens syfte var att undersöka batterisortering och inhämta kunskap om ämnet igenom att undersöka dess processer, utmaningar och lagkrav som på verkar den. Detta genomfördes i samarbete med en aktör inom återvinningsindustrin som arbetar med batterisortering och tillämpar olika sorteringstekniker. Studien grundar sig i en undersökning på ett stort företag inom batterisortering med hjälp av en kvalitativ undersökning. Läsaren har fått information om intervjuer och observationer som grundar sig för att hantera en fallstudie. Dem intervjufrågorna som ställdes till respondenterna baserade på syftet och de olika frågeställningar denna uppsats har. Det resultatet som visade sig av studien var att med hjälp av olika förbättringsfilosofier och metodiker samt de lagkrav som ställs, kan de som arbetar med batterisortering förbättra och anpassa sina nuvarande processer för att hantera de olika typerna av batterier. Den skapade modellen är utformad för att kontinuerligt utveckla och förbättra företagets processer och dess medarbetare. Batterisortering behövs alltmer i dagens värld med tanke på världens omställning till ett mer hållbart samhälle. Därför är det viktigt att belysa en kritiks process som batterisortering, dess processer och utmaningar. Detta är extra viktigt när batterier av olika former och innehåll blir alltmer vanligt., The purpose of the study was to investigate battery sorting and to gain knowledge about the subject by examining its processes, challenges, and the legal requirements that affect it. This was conducted in collaboration with an actor in the recycling industry that works with battery sorting and applies various sorting techniques. The study is based on an investigation at a large company specializing in battery sorting, using a qualitative research approach. The reader is provided information on interviews and observations that form the basis for handling a case study. The interview questions posed to the respondents were based on the purpose and various questions this thesis addresses. The results of the study showed that by using various improvement philosophies and methodologies, along with the legal requirements imposed, those working with battery sorting can improve and adapt their current processes to handle different types of batteries. The model created is designed to continuously develop and enhance the company’s processes and its employees. Battery sorting is increasingly necessary in today’s world considering the global transition to a more sustainable society. Therefore, it is crucial to highlight a critical process such as battery sorting, its processes, and challenges. This is especially important as batteries of various shapes and contents become more common.

Battery packs consists of several smaller cells that can drift apart from each other and cause imbalance to the system. These imbalances can be balanced by either dissipating some energy (passive method) or redistributing the excess energy between the cells (active method). In this project they energy efficiency and balancing speed of two active method is investigated and compared to a traditional passive balancing method for 9 cells connected in series. The two active method investigated is the delta structured switched capacitor (DSSC) and chain structure switched inductor (CSSI) method. These methods have the ability to balance any cell with any other cell at any time, which, given the same initial imbalanced cells, results in a much faster balancing speed compared to the passive method. The energy efficiency and balancing speed was investigated further by examining the energy gained when continuously charging and discharging the cells to model real drive cycles of the cells. This resulted in energy saving corresponding up to 5 Wh more energy per cycle after simulating for about 1900 cycles. This energy gain started however after 1000 cycles due to small imbalance between the cells. The energy gain of the active methods are however not sufficient enough to compensate for their higher component cost when considering the whole life of the cell. However, looking only the second part of the cell’s life, cycled more than 1000 cycles, the energy gain became more clear and the DSSC method start to be more beneficial to use.

The role sustainability plays in today's society has increased in recent years, driven by the effects of global environmental challenges that the world is facing and an increase in regulations related to sustainable practices. To survive in today's competitive and challenging market, companies are increasingly recognizing the importance of integrating sustainability into their marketing strategies and business models. The main goal of marketing is to reach and influence consumers' decision-making together with satisfying and building profitable relationships with customers, which is what the customer journey does by placing customers at the centre. Explaining why the concept of the consumer decision journey has been widely adopted among marketers in recent years. Companies very much depend on their relationships with their customers. Making it important to have the customer’s needs and wants in mind to grow and survive. The customer journey can be a useful framework in assessing and evaluating the decision-making process by mapping the touch points toward the purchase and thereby further improving the customer experience and relationship building with brands. However, there is a gap in empirical research on sustainability coupled with the customer journey, and thereby also a gap connecting those fields with battery-powered products. This study aims to fill the research gap by investigating the critical points in the customer journey to identify where the sustainability aspect of battery-powered gardening products has a greater impact. To investigate the aim, a mixed research method approach was used in the form of primary data and secondary data. The primary data was collected through a mixed research approach by conducting interviews with employees at Husqvarna, and formulation of a questionnaire distributed on Facebook groups where the target group of gardening owners was reached. Secondary data was collected through scientific articles, literature, and reports., Medvetenheten om hållbarhetens betydelse har under de senaste åren ökat i samhället, vilket påverkats av de globala miljöutmaningar som världen står inför samt ökning av regleringar relaterade till hållbara metoder. För att överleva dagens konkurrensutsatta och utmanande marknad har företag därmed allt mer insett vikten av att integrera hållbarhet i sin marknadsföringsstrategi och affärsmodell. Huvudmålet med marknadsföring är att nå och påverka konsumentens beslutsfattande, samt att tillfredsställa och bygga lönsamma relationer med kunderna, vilket är vad kundresan, customer journey (CJ), gör genom att sätta kunderna i centrum, som i sin tur förklarar varför konceptet konsumentresa har blivit allmänt utnyttjat bland marknadsförare under de senaste åren. Företag är beroende av relationerna med sina kunder, det är därmed viktigt att som företag ha kundens behov och önskemål i åtanke för att växa och överleva. Kundresan kan vara ett användbart ramverk för att bedöma och utvärdera beslutsprocessen genom att kartlägga kritiska moment som leder till köp, och därigenom ytterligare förbättra kundupplevelsen och relationsbyggandet mellan kund och varumärke. Det finns en lucka i empirisk forskning inom hållbarhet kopplat till kundresan, och därmed också en lucka som förbinder dessa områden med batteridrivna produkter. Den här studien syftar till att fylla följande lucka genom att identifiera kritiska punkter i kundresan där hållbarhetsaspekter för batteridrivna trädgårdsprodukter är som viktigast. För att undersöka syftet användes en kombinerad forskningsmetod i form av primär- och sekundärdata. Primärdata samlades in genom en kombinerad forskningsansats där intervjuer genomfördes med anställda på Husqvarna, och utformning av ett frågeformulär som distribuerats i Facebook-grupper där målgruppen trädgårdsägare kunde nås. Sekundärdata samlades in genom vetenskapliga artiklar, litteratur och rapporter. Resultaten indikerar att hållbarhet inte betraktas som en prioritet för kund

Denna rapport belyser två olika perspektiv på hur man skulle kunna lösa problemet med att elektrifiera bärplansbåtar. En tillämpning av bränslecell hybrid som kommer ge upphov till ökad räckvidd samt applikationen av ett snabbladdningssystem för minskad laddningstid vid kortare sträckor. Olika laddningsmodeller av batterier undersöktes och efter dessa utvecklades en optimal snabbladdningskurva som tar hänsyn till olika degraderingsmekanismer i batteriet. Vidare diskuterades hur denna kunde anpassas till ett 12s, 63 Ah batteri som skulle användas för att åka sträckan Tranholmen till Ropsten. Undersökning av hybrida batterier och bränslecellsystem visade att PEM-system som drivs av syrgas var betydligt mer effektiva gentemot PEM som använder luft. Dock på grund av den ökade komplexiteten är dessa mer lämpliga för användning hos större bärplansbåtar. Förändringar av systemets tryck ledde till påverkan på effektiviteten hos PEM-cellen. Utöver det bestämdes en lämplig hybridsystemmodell för användning på Float SAM plattformen.

The transition from combustion engine vehicles to electric vehicles (EV) is an important step in achieving a carbon neutral society, but poses future difficulties in energy production. This is an issue in sustaining sufficient net energy, as well as providing sufficient power during hours of high demand. Vehicle to grid (V2G) may serve as a means of mitigating the power related issues. The main restraints are that battery state of charge (SoC) must be high enough when transportation is desired, and that the added energy flux through the battery causes additional wear. Furthermore, the production of batteries is heavily energy demanding, and the supply chain prompts environmental concerns. This study examines V2G profitability and environmental impact through modelling and simulation using Python. A battery degradation model is constructed based on life cycle versus depth of discharge, a N(D)-function. A V2G-system for one vehicle is simulated with t = 8736 h. Profitability is determined applying parameter optimization of maximum SoC and minimum difference in price of bought and sold energy. Evironmental impact is assessed with GWP100, and presented in terms of g CO2e per discharged kWh of energy from the battery. The results show that battery degradation is an important factor in determining profitability, but do indicate that profit is possible. However, the N(D) based modelling involves a risk of underestimating battery degradation due to insufficient model complexity. Calculated environmental impact is low, which is partly a result of low battery degradation, but there is a lack of similar studies on other energy storage methods, leading to difficulties in making useful comparisons.

Studien analyserar personbilars livslängd utifrån klimat, kväveoxider, partiklar, värdefulla material och trafiksäkerhet. En snabbare omsättning kan minska dödsrisker och olycksrisker, växthusgasutsläpp och kväveoxider. Samtidigt skulle behoven av värdefulla material öka. Beräkningar redovisas med ett bokföringsperspektiv men konsekvensanalyser görs även på systemnivå i perspektiven global och europeisk utsläppspolitik och svensk reduktionsplikt, samt med monetära värderingar. Studien fann inte någon omsättningstakt som vore optimal utifrån alla dessa aspekter.

This report describes the thesis work carried out regarding experiments and simulations of the gas flow through a NiCd battery. The objective of the work was to investigate how different geometries of the flip top vent on the battery and the level of porosity of the flame arresting disc impacted the amount of potassium carbonate created at the outlet of the vent. Experimentsand simulations in COMSOL were performed, where the gained gas flows from the experiments were inserted into the COMSOL models. The physics selected for the models were Free and Porous Media Flow and Particle Tracing. The conclusion drawn from the experiment was that the vent that took the longest time before leakage or bubbling was vent G4, after that vent G2, and then vent G0. Vent G2 was the vent type that had the most potassium carbonate created after the experiment, while the other two vent types had approximately the same amount of potassium carbonate created. The results from the simulations with the experiment could indicate that a lower exit velocity, with a higher gauge pressure in the disc and a shorter time for the particles to travel through the vent, leads to a longer time before fizzing or bubble formation and a lower amount of salt created. The geometry inside the vent leads to different velocities of the gas right before the porous disc. The velocities right before the discs were estimated to be more than double in vent G4 than in G0 and G2. The particles, therefore, travel at a higher velocity towards the porous disc. The higher velocity could potentially be why more particles exit vent G4 than the other vents. However, these correlations cannot be fully established since a limited number of vents were used in the experiment and the simulations., Denna rapport beskriver det examensarbete som utförts avseende experiment och simuleringar av gasflödet genom ett NiCd-batteri. Syftet med detta arbete var att undersöka hur olika geometrier av flip-top-ventilen och nivån av porositet hos den flamskyddande skivan påverkade mängden kaliumkarbonat som skapas vid utloppet av ventilationen. Experimentet och simuleringar genomfördes i COMSOL, där det erhållna gasflödena från experimenten sattes in i COMSOL-modellerna. Fysiken som valdes ut för modellerna var Free and Porous Media Flow och Particle Tracing. Slutsatsen som drogs av experimentet var att den ventil som tog längst tid innan läckage eller bubbelformering var ventil G4, därefter ventil G2 och sedan ventil G0. Den ventiltyp som hade mest kaliumkarbonat skapat efter experimentet var ventil G2, medan de andra två ventiltyperna hade ungefär samma mängd kaliumkarbonat. Resultaten från simuleringarna med experimentet skulle kunna indikera att en lägre utloppshastighet, med ett högre tryck och en kortare tid för partiklarna åka igenom ventilen leder till längre tid innan brus eller bubbelbildning och en mindre mängd salt skapas. Geometrin inuti ventilen leder till olika hastigheter på gasen precis före den porösa skivan. Genom att observera resultaten uppskattades hastigheterna precis innan skivorna vara mer än det dubbla i ventilen G4 än G0 och G2. Detta resulterar i att partiklarna färdas med högre hastighet mot den porösa skivan. Detta kan potentiellt vara anledningen till att så många fler partiklar lämnar ventil G4 jämfört med de andra ventilerna. Dessa korrelationer kan dock inte fastställas utan fler experimentet och simuleringar.

This report will investigate and go through the steps required to develop several concepts for afuel cell-powered battery charger to be used in the field by Husqvarna AB. The purpose is togather information about available fuel cell technologies and provide an understanding of howthese concepts could look in both the present and the future. Through an examination ofprevious studies in the field, it has been determined that the most suitable types of fuel cells arePEMFC and DMFC. Additional information has been collected from various sources, such asthe internet, books, and through contact with fuel cell manufacturers and Husqvarna AB.Three different fuel cells were chosen, each of which was assigned a unique concept. Two ofthese concepts are more future-oriented, aiming to provide a better idea of how the productcould look if the requirements are strictly followed. The third concept demonstrates how theproduct would need to appear and the features required to be more suitable for the present.Finally, a comparison was made where the technical characteristics of concepts were pittedagainst each other, and weighted requirements showed that the concept containing EFOY´s12000 pro fuel cell moved forward., Denna rapport kommer att utreda och gå igenom de moment som krävs för att komma fram tillett flertal koncept för en bränslecellsdriven batteriladdare som ska användas ute på fältet förföretaget Husqvarna AB. Syftet är att samla information om tillgängliga teknologier förbränsleceller och ge en bild av hur dessa koncept skulle kunna se ut både i framtiden och idagsläget. Genom att undersöka tidigare studier inom ämnet har det bestämts att de mestlämpliga typerna av bränsleceller är PEMFC och DMFC. Ytterligare information har samlats infrån olika källor, såsom internet, böcker och genom kontakt med företag som producerarbränsleceller samt Husqvarna AB.Tre olika bränsleceller valdes, (EFOY 12000 pro, IE-LIFT 1T/1U och IE-LIFT 804), där var ochen av dessa fick varsitt unikt koncept. Två av dessa koncept är mer inriktade på framtiden föratt ge en bättre bild av hur produkten skulle kunna se ut om man följer kravspecifikationenstrikt. Det tredje konceptet visar bättre hur produkten skulle behöva se ut och vilka funktionersom skulle behövas för att vara mer lämplig för produktion i dagsläget.Slutligen gjordes en jämförelse där konceptens tekniska egenskaper ställdes mot varandra därviktade krav visade att konceptet som innehöll EFOY’s 12000 pro bränslecell gick vidare.

Hydrogen is seen as a key player in leading to a sustainable energy sector and decarbonizing the transport sector. Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) consume hydrogen and oxygen to generate water, heat and electricity. If designed properly, a hydrogen-fuelled system can significantly increase the endurance of vehicles without increasing the weight or volume of the energy system, which makes it a promising solution for maritime applications. To take advantage of the high density of energy in hydrogen and of power in batteries, a sizing strategy for hybrid systems was developed and implemented for an underwater vessel and a rescue boat, considering various constraints, e.g. neutral buoyancy for underwater vehicles. Several types of storage for reactants were compared and their thermal properties were included in the sizing strategy. To understand the behaviour of fuel cells in an underwater environment, i.e. a closed environment without presence of oxygen, an experimental lab-scale setup was built, and various hydrogen supply methods were tested. Finally, modelling of the hybrid system was used to compare different energy management strategies (EMSs). The developed sizing strategy, tested through real power profiles, demonstrates that an optimized hybrid system becomes more compact and lighter than a battery system when the length of the mission increases. Such a system can also compete in terms of weight and volume with a diesel engine and help reduce the environmental impact of a vehicle. The heat balance analysis shows that the fuel cell is the major heat contributor, regardless of the combination of reactants storage units. The experimental work highlights that the fuel cell should deliver a low current density at a high relative humidity in order to limit the waste of hydrogen and increase the performance of the stack. The symmetric purging strategy appears to increase the stability of the stack over time. It is also shown that it is crucial to select, Vätgas ses allmänt som en nyckelspelare för att nå en hållbar energisektor och minska koldioxidutsläppen i transportsektorn. Polymerelektrolytbränsleceller (PEMFC) förbrukar vätgas och syrgas för att generera elektricitet, värme och vatten. Med ett bra utformat vätgasdrivet energisystem kan uthållighet för en eldriven farkost öka avsevärt utan att vikt eller volym på systemet ökar, vilket gör detta till en lovande lösning i maritima tillämpningar. För att dra fördel av den höga energitätheten hos vätgas och den höga effekttätheten hos batterier, utvecklades och implementerades i detta arbete ett modellverktyg för dimensionering av hybridsystem till en undervattensfarkost och en räddningsbåt. Hänsyn togs till olika begränsningar, t ex krav på neutral flytkraft för undervattensfarkosten. Flera typer av vätgas- och syrgaslager jämfördes och deras termiska egenskaper inkluderades i dimensioneringen. För att förstå beteendet hos bränsleceller i en undervattenslik miljö, dvs i en sluten miljö utan närvaro av syrgas, byggdes en experimentell uppställning i labbskala och olika strategier för vätgashanteringen testades. Slutligen användes modellering av hybridsystemet för att jämföra olika energihanteringsstrategier (EMS). Dimensioneringen, testad mot verkliga effektprofiler, visar att ett optimerat hybridsystem blir mer kompakt och lättare än ett batterisystem när uppdragens längd ökar. Hybridsystemet kan även konkurrera vad gäller vikt och volym med en dieselmotor och bidra till att minska miljöpåverkan från en farkost. Beräkning av hybridsystemets värmebalans visar att den största källan till denna är bränslecellen, oavsett vilken kombination för lagring av reaktanter som används. Den experimentella studien visar att bränslecellen bör leverera en låg strömtäthet vid en hög relativ luftfuktighet för att kunna begränsa förlusten av vätgas och öka stackens prestanda. En symmetrisk strategi med byte av vätgasens flödesriktning genom stacken efter varje rening (purging), öka, QC 2022-04-19

Denna rapport presenterar en design och implementation av en portabel mätplattform ämnad för felsökning genom datainsamling av olika industriella signaler i fält. Konstruktionen kan mäta ±10 V och strömslinga, för att sedan logga dessa till ett SD-kort. Implementationen utfördes med hjälp av färdiga enkortslösningar i form av en Arduino Uno och diverse expansionskort, även kallade shields. Fokus i projektet har legat på att minimera strömförbrukningen av den mikrokontrollbaserade mätplattformen med olika hårdvaru- och mjukvarumetoder. Det resulterade i att den slutgiltiga produkten använde sig av mjukvarumetoder för att minimera strömförbrukningen. Detta var för att omkonstruktioner av hårdvara skulle vara både krångligt och mer tidskrävande än att använda sig av strömeffektiva funktioner i mjukvaran. Arduino Uno visade sig även vara den mikrokontrollen som passade bäst för att minimera strömförbrukningen men ett sämre alternativ om man ville behålla en hög samplingshastighet då klockhastigheten och minnet inte räckte till. Sammanfattningsvis kan man säga att projektet blev lyckat då majoriteteten av önskemålen från kravspecifikationen blev uppfyllda. Det finns även en del förbättringsförslag man kan jobba vidare med. Till exempel en förbättrad prestanda och egendesignade kretskort., This report presents the design and implementation of a portable data logger for debugging by logging different industrial signals in the field. The finished product can measure ±10 V and current loop signals. These are then logged to an SD card. The product was implemented using ready-made electronics boards such as the Arduino Uno microcontroller board and compatible expansion cards, also known as shields. The projects main focus is on minimizing the power consumption of the microcontroller based data logger through the use of different hardware- and software methods. The finished product mainly uses software solutions to achieve this. The main reason is that redesigns in hardware would be more difficult and time consuming. The Arduino turned out to be a very good microcontroller for low-power applications, although not optimal if higher sampling speeds are desired because of its limited clock speed and internal memory. In conclusion, the project was a success and most of the goals set out in the beginning where accomplished but there are some improvements that can be made to the product. Some suggested improvements are higher performing internals and circuit boards specifically designed for the application.

Vår tids miljöutmaning att minska mängden klimatförändringar i framtiden har gjort människor mer miljömedvetna. Högpresterande batterier är nu implementerade i många typer av elektroniska enheter och den ökade efterfrågan driver på utvecklingen av ännu bättre batterier. Denna studie syftar till att utvärdera olika mätmetoder för att testa batterier och ge ett förslag på en lämplig mätmetod för forskningsbatterierna vid Miun. Battericellerna tillverkas vid Miun och testas sedan med elektrokemisk impedansspektroskopi och cyklisk voltammetri. Resultaten jämförs sedan mellan de olika metoderna. Studien drar slutsatsen att på grund av stora variationer i mätningarna är metoden att tillverka och/eller testa batterierna bristfällig och att en ny metod behöver utvecklas. Den troliga orsaken till variationerna är olika typer av mekaniska påfrestningar och tryck som verkar vara mycket svåra att kontrollera. Den föreslagna metoden är att bara trycka på cellen och inte på förpackningen., The environmental challenge of our time to reduce the amount of climate change in the future have made people more environmentally conscious. High-performance batteries are now implemented in many types of electronic devices and the increased demand pushes the development for even better batteries. This study aims to evaluate different measurement methods for testing batteries and give a suggestion of a measuring method suitable for the research batteries at Miun. The battery cells are manufactured at Miun and then tested with electrochemical impedance spectroscopy measurement and cyclic voltammetry. The results are then compared between the different methods. The study concludes that due to high variations in the measurement, the method of making and/or testing the batteries is deficient and that a new method needs to be developed. The likely cause of the variations is various kinds of mechanical strains and pressures that appears to be very hard to control. The suggested method is to only put pressure on the cell and not the packaging.

Denna State of The Art rapport handlar om den senaste elbilsbatteritekniken, batteritillverkning för elbilar, och miljöpåverkan av batterier. Inom elbils batteriteknik förklaras hur dagens batterityper ser ut när det kommer till den kemiska sammansättningen och förklaring på varför de batterityperna är aktuella nu och vilka batterityper som troligtvis blir aktuella i framtiden. Därefter förklaras hur ett elbilsbatteri är uppbyggt, hur komponenterna ser ut idag och hur de kan vidareutvecklas i framtiden. Vidare så skrivs det om hur dagens batterimoduler fungerar. Ytterligare skrivs det om de vanligaste battericellerna som är de cylindriska, prismatiska och påsformade celltyperna. Deras fördelar och nackdelar tas upp. Slutligen finns det en kortfattad beskrivning på vilka dagens största batteritillverkare är och hur marknaden ser ut idag och i framtiden specifikt i Europa. Två företag har analyserats, VDMA och Northvolt. VDMA tillverkar cylindriska, prismatiska och pås batterier. Northvolt tillverkar prismatiska och cylindriska batterier, dessutom tillverkar de batteripack som kan installeras i elbilar. Deras tillverkningstekniker har slagits samman och bildat 5 tillverknings faser. Resultatet ger oss en helhetssyn på hur det går till att tillverka först ett batteri och sedan använda batteriet för att skapa ett batteripack som kan användas i ett elfordon. Vidare så har 3 olika förbättringar inom batteriproduktion tagits upp som resulterat med effektivisering inom produktionssystemet. Slutligen när det kommer till miljöpåverkan av batteritillverkning så anses det vara energikrävande och miljöskadligt. Återvinningsprocessen är komplex och problematisk. Det är billigare att använda nytt råvarumaterial än att använda återvunnen material. Dagens infrastruktur är inte redo för elektrifiering., This State of The Art report is about the latest electric car battery technology, battery manufacturing for electric cars, and the environmental impact of batteries. In electric car battery technology, it is explained what the current battery types look like when it comes to the chemical composition and an explanation of why those battery types are relevant now and which battery types will probably be relevant in the future. It then explains how an electric car battery is built, what the components look like today and how they can be further developed in the future. Furthermore, it is written about how today's battery modules work. It is also written about the most common battery cells, which are the cylindrical, prismatic and pouch shaped cell types. Their advantages and disadvantages are addressed. Finally, there is a brief description of who today's largest battery manufacturers are and what the market looks like today and in the future specifically in Europe. Two companies have been analyzed, VDMA and Northvolt. VDMA manufactures cylindrical, prismatic and pouch batteries. Northvolt manufactures prismatic and cylindrical batteries, and also manufactures battery packs that can be installed in electric cars. Their manufacturing techniques have merged to form 5 manufacturing phases. The result gives us a holistic view of how it is possible to first manufacture a battery and then use the battery to create a battery pack that can be used in an electric vehicle. Furthermore, 3 different improvements in battery production have been taken up which have resulted in efficiency improvements in the production system. Finally, when it comes to the environmental impact of battery manufacturing, it is considered energy intensive and environmentally harmful. The recycling process is complex and problematic. It is cheaper to use new raw material than to use recycled material. Today's infrastructure is not ready for electrification.

A surge in the battery industry and market was observed a few years back. Currently, the leaders in producing batteries are Asian countries. Nevertheless, countries are attempting to penetrate the battery market and become stable manufacturing competitors of batteries, one of which is Sweden. One of the driving factors of the surge in battery usage is sustainability awareness. Industry 4.0 and digitalization have become popular within industries and firms with the years, where new concepts have emerged; one of these is the digital twin. There are different definitions of what a digital twin is. This study defines a digital twin as a virtual representation of a physical object that automatically transfers real-time data; if one of the states is altered, the other state should change. Therefore, the study aims to investigate the different applications of a digital twin, specifically in a battery manufacturing organization. Furthermore, it also gives an overview of the digital twin concept and its applications, where benefits, challenges, technologies, and data are investigated. In order to narrow and delimit the research, the primary focus has been on the assembly line, where both a manufacturing and sustainability perspective have been investigated. The research question has thus been “How could a digital twin be utilized in a fast-growing battery manufacturing firm?". With an inductive approach, both primary and secondary data have been collected through interviews and literature studies. Methods utilized for the research have been conducting, transcribing and coding the interviews. The results indicated that the technology is considered new and there are many different applications of a digital twin. Therefore, a firm needs to benchmark with other organization and lock down the digital twin's purpose before developing it. Applications recognized were visualization, measuring manufacturing KPIs as well as recording material for the material declaration of the produc, Sedan några år tillbaka har en ökning i batteriindustrin och marknaden observerats. För närvarande är asiatiska länder de ledande inom tillverkning av batterier. Dock försöker också andra länder etablera närvaro i batterimarknaden genom att bli en stabil tillverkningskonkurrent av batterier, ett av dessa länder är Sverige. En av de drivande faktorerna bakom ökningen av batterianvändning är ökningen av hållbarhetsmedvetenheten. Med introduktionen av Industri 4.0 har digitalisering blivit populärt inom olika industrier och företag, vilket har lett till att nya koncept dykt upp, ett av dessa koncept är digital tvilling. Det finns flera definitioner på vad en digital tvilling innebär. I denna studien är en digital tvilling en virtuell representation av ett fysiskt objekt som överför realtidsdata automatisk, om något ändras i ena objektet då ändras det i det andra också. Syftet med studien är därför att undersöka de olika tillämpningarna för en digital tvilling, särskilt för en organisation som tillverkar batterier. Denna rapporten visar en översikt över konceptet digital tvilling och dess tillämpningar, dess fördelar och utmaningar, teknologier och data som behövs. För att avgränsa forskningen har det primära fokus legat på produktionslinan, där både ett tillverknings- och hållbarhetsperspektiv har undersökts. Forskningsfrågan har alltså varit "Hur skulle en digital tvilling kunna användas i ett snabbväxande företag som tillverkar batterier?". Med ett induktivt tillvägagångsätt har både primär- och sekundärdata samlats in, i form av intervjuer och en litteraturstudie. Metoder som använts för forskningen har varit att genomföra, transkribera och koda intervjuerna. Resultaten indikerade att teknologin anses vara ny och det finns många olika applikationer av Digital Tvilling. Därmed behöver ett företag analysera hur en digital tvilling används i andra företag. Därför måste företaget låsa in syftet med den digitala tvillingen innan den börjar utvecklas. Applikationer som på

The interest in hydrogen as an energy carrier is growing. The whole world is investing in development of the technology surrounding hydrogen. In general the research regarding hydrogen focuses on hydrogen as an energy carrier, either for transportation as fuel or for storage and usage at a more profitable time or in times of need. In Sweden most of the current research focus on the transportation sector. This thesis explores the other part, stored hydrogen used at a more profitable time. A biogas-plant outside Uppsala city is used as a case exploring if the investment in hydrogen production and storage in combination with a battery storage is economically feasible. A model of a battery, an electrolyser and a hydrogen storage were created in Simulink where the output is the power flow: optimised towards the highest economic profit. Then, an economic analysis is made to explore the feasibility of the investment. The results show that the investment is not feasible in 2021. If the investment cost of the hydrogen system is reduced by 60%, the maintenance costs are reduced by 20% and the profit is increased by 50% the investment becomes feasible with a payback period of 15,2 years. These changes are reasonable in the coming 10 to 20 years with hydrogen technology developing and an increasingly unstable electric grid allowing for higher compensation for frequency regulating services., Intresset för vätgas som energibärare växer. Hela världen investerar i forskningen kring vätgas. Oftast inriktar forskningen sig på vätgas som en energibärare med två tydliga huvudfokus: som bränsle för transporter eller för lagring och att använda energin vid ett bättre tillfälle. I Sverige fokuserar den mesta forskningen på transportsektorn. Denna rapport bearbetar den andra delen, att använda vätgas för lagring och utnyttja den vid ett mer lönsamt tillfälle eller vid behovssitutioner, till exempel då elnätet blir instabilt. En biogasanläggning utanför Uppsala används som ett fall för att undersöka om investeringen i vätgasproduktion och lagring i kombination med ett batterilager är ekonomisk lönsamt. En modell av ett batteri, en elektrolysör och ett vätgaslager skapades i Simulink där utparametern är effektflödet optimerad mot ekonomisk lönsamhet. Sen undersöktes systemet ekonomiskt utifrån effektflödet för att undersöka om investeringen var lönsam. Resultatet visade att så inte var fallet: det krävs en sänkt investeringskostnad för vätgassystemet med 60%, de årliga kostnaderna behöver sjunka med 20% och den årliga vinsten behöver öka med 50% för att investeringen ska bli lönsam med en återbetalningstid på 15,2 år. Dessa förändringar kan dock ske inom de kommande 10 till 20 åren då vätgasteknologin fortsätter utvecklas samtidigt som ett allt mer instabilt elnät bidrar till möjligheten för ökad ersättning för frekvensregleringstjänster.

Rapporten avser ett produktutvecklingsprojekt hos ett företag. Företaget har ett problem avseende kontaktering i deras handhållna batteridrivna produkter, problemet har varit aktuellt att lösa under längre tid. Problemet yttrar sig i form av diverse olika tekniska, elrelaterade, sporadiska fel till följd av tillverkningsteknikens begränsningar i form av toleranssättning. När fullgod kontaktering (fullständigt hoptryckta kontaktdon) inte uppnås resulterar det också i att batteriet inte sitter helt inspänt och konstruktionen upplevs som racklig vilket minskar kvalitetsintrycket av produkten i sin helhet. Företaget kan, med modern tillverkningsteknik, inte garantera att batteriet placeras in i deras produkter på ett sätt som leder till fullgod kontaktering. Eftersom nolltolerans för variation i distanser och geometrier från produktion inte är realistiskt behöver företaget en ny konceptinriktning som tillåter normala avvikelser utan att skapa elektriska problem. Projektet har haft snäva ramar, krav och avgränsningar som har krävt en metodisk produktutvecklingsprocess. Kravbilden innefattar total kompabilitet med samtliga batterier i produktsortimentet, kontaktering med nolldistans i gränssnittet mellan produkt och batteri samt potential för fullständig universalitet i företagets olika produkter. Lösningen får dessutom inte öka komponentantalet eller monteringstiden avsevärt. Lösningen som tagits fram klarar variationer i distanser upp till fem millimeter och tillåter en svarande linjär rörelse i samband med placering av batteri. Oavsett vilka distanser, från det produktions tolererade intervallet, som en given produkt besitter uppnås fullgod kontaktering och batteriet spänns fast vilket minskar spel i placering av batteriet och ökar kvalitetsintrycket. Projektets ramar ledde till en lösning som både är kompakt och kan platsa i hela det handhållna sortimentet och som är fullständigt universell. Företaget har visat stort intresse för lösningen som anses besitta potential, This paper describes a product development project at a company. The company has a technical issue regarding connection between the battery and a given unit in their handheld electrical range of products. The problem consists of a range of sporadic, technical electrical issues because of the inherent limitations of the manufacturing processes due to tolerance of variations in the produced units and it has been relevant to solve for some time. When the connection between a product and its battery isn’t apposite it results in a rattling battery which makes for a less appealing product. Modern methods of manufacturing don’t allow zero tolerance for variation from production and so, the company needs a new direction that allows for normal variations without them causing various electrical issues. The project has been affected by strict requirements and demarcations that have made for a strict, methodical product development approach.The requirements consist of an absolute compatibility with the range of batteries used with the Company’s handheld electrical products, connection with a zero-tolerance distance in the interface between the product and the battery and the potential for universal implementation in the Company’s various products. The resulting system is also not allowed to increase the number of components, or the time spent assembling the units in a substantial way. The resulting system developed can accommodate variations of a magnitude of five millimetres and allows a responsive linear movement when a battery is placed in its socket. Regardless of the magnitude of tolerated variations from production, the solution allows for a zero-distance connection in the interface between the battery and the unit. The system also holds the battery in place which diminishes the battery rattling and improves the impression of the products quality. The framework of the project led to a solution that can fit in the entire handheld product range meaning the solution is fully

In response to the ever-increasing threat of the negative impacts of climate change, there has been a renewed international focus on the integration of renewable energy to meet their demands. One such project is located at Tezpur University in the state of Assam, India. In this project, a large PV project of 1 MWp capacity was installed in 2018, followed by a 91 kWh Li-ion battery system in 2020. While the system has been installed, an optimal operational algorithm (OA) is needed for the system to operate and meet the needs of the connected load. This thesis will consider several OAs for the battery system. The charging schedule for the system will be optimised based on data for the substation system. First, data from the electrical load and power outages with a time resolution of one minute were considered. Upon analysis of this data, an initial algorithm was proposed and its effectiveness was evaluated based on selected key performance indicators (KPIs). Next, a linear programming approach was used to optimise the battery charging schedule based on electricity cost, PV power production, and electric load. Based on the results of the optimisation, input from the proprietors of the energy management system, and results from the initial algorithm, a second advanced algorithm was created and its effectiveness was again evaluated based on the same KPIs. It was found that the two main goals within this project, initiating appropriate charging times to limit grid power usage while also maintaining sufficient energy reserves whenever a power outage occurs. While diesel usage cannot be completely eliminated, it can be greatly reduced for shorter power outages. Additionally, a high degree of load autonomy can be achieved before the diesel generator becomes necessary to activate., Som svar på det ständigt ökande hotet om klimatförändringens negativa effekter har det skett en förnyad internationell fokus på integrering av förnybar energi för att tillgodose deras behov. Ett sådant projekt finns på Tezpur University i delstaten Assam i Indien. Under detta projekt installerades ett stort solcellsprojekt med en kapacitet på 1 MWp under 2018, med följt av ett 91 kWh Li-ion-batterisystem under 2020. Medan systemet har installerats behövdes en optimal driftalgoritm för att systemet skulle kunna fungera och uppfylla behoven hos den anslutna lasten. I den här avhandlingen kommer flera driftalgoritmer för batterisystemet att diskuteras. Laddningsschemat för systemet kommer att optimeras utifrån data för understationssystemet. Först beaktades data från den elektriska belastningen med en minutupplösning och frekvensen av strömavbrott. Efter analys av dessa data samt föreslogs en första algoritm och dess effektivitet utvärderades utifrån utvalda nyckelindikatorer för prestanda. Därefter användes en metod för multivariabel linjär programmering för att optimera schemat för batteriladdning baserat på elkostnad, produktion av solcellseffekt och elektrisk belastning. På grundval av resultaten av optimeringen, input från ägarna till energihanteringssystemet och resultaten från den ursprungliga algoritmen skapades en andra avancerad algoritm och dess effektivitet utvärderades återigen utifrån samma nyckelindikatorer. Det visade sig att de två huvudmålen inom detta projekt, att initiera lämpliga laddningstider för att begränsa elanvändningen och samtidigt upprätthålla tillräckliga energireserver när ett strömavbrott inträffar. Dieselanvändningen kan inte helt elimineras, men den kan minskas avsevärt vid kortare strömavbrott. Dessutom kan en hög grad av lastautonomi uppnås innan dieselgeneratorn måste aktiveras.

In Sweden the installed capacity of the residential PV systems is increasing every year. The lack of feed-in-tariff-scheme makes the techno-economic optimization of the PV systems mainly based on the self-consumption. The calculation of this parameter involves hourly building loads and hourly PV generation. This data cannot be obtained easily from households. A predictive model based on already available data would be preferred and needed in this case. The already available machine learning models can be suitable and have been tested but the amount of literature in this topic is fairly low. The machine learning models are using a dataset which includes real measurement data of building loads and simulated PV generation data and the calculated self-consumption data based on these two inputs. The simulation of PV generation can be based on Typical Meteorological Year (TMY) weather file or on measured weather data. The TMY file can be generated quicker and more easily, but it is only spatially matched to the building load, while the measured data is matched temporally and spatially. This thesis investigates if the usage of TMY file leads to any major impact on the performance of the regression models by comparing it to the measured weather file model. In this model the buildings are single-family houses from south Sweden region. The different building types can have different load profiles which can affect the performance of the model. Because of the different load profiles, the effect of using TMY file may have more significant impact. This thesis also compares the impact of the TMY file usage in the case of multifamily houses and also compares the two building types by performance of the machine learning models. The PV and battery prices are decreasing from year to year. The subsidies in Sweden offer a significant tax credit on battery investments with PV systems. This can make the batteries profitable. Lastly this thesis evaluates the performance of the machine lea, I Sverige ökar den installerade kapaciteten för solcellsanläggningarna för bostäder varje år. Bristen på inmatningssystem gör att den tekniska ekonomiska optimeringen av solcellssystemen huvudsakligen bygger på egen konsumtion. Beräkningen av denna parameter omfattar byggnadsbelastningar per timme och PV-generering per timme. Dessa uppgifter kan inte lätt erhållas från hushållen. En prediktiv modell baserad på redan tillgängliga data skulle vara att föredra och behövas i detta fall. De redan tillgängliga maskininlärningsmodellerna kan vara lämpliga och redan testade men mängden litteratur i detta ämne är ganska låg. Maskininlärningsmodellerna använder en datauppsättning som inkluderar verkliga mätdata från byggnader och simulerad PV-genereringsdata och den beräknade egenförbrukningsdata baserad på dessa två indata. Simuleringen av PV-generering kan baseras på väderfilen Typical Meteorological Year (TMY) eller på uppmätta väderdata. TMY-filen kan genereras snabbare och enklare, men den anpassas endast rumsligt till byggnadsbelastningen, medan uppmätta data är temporärt och rumsligt. Denna avhandling undersöker om användningen av TMY-fil leder till någon större påverkan på prestandan genom att jämföra den med den uppmätta väderfilsmodellen. I denna modell är byggnaderna småhus från södra Sverige. De olika byggnadstyperna kan ha olika belastningsprofiler vilket kan påverka modellens prestanda. På grund av dessa olika belastningsprofiler kan effekten av att använda TMY-fil ha mer betydande inverkan. Den här avhandlingen jämför också effekten av TMY-filanvändningen i fallet med flerfamiljshus och jämför också de två byggnadstyperna efter prestanda för maskininlärningsmodellerna. PV- och batteripriserna minskar från år till år. Subventionerna i Sverige ger en betydande skattelättnad på batteriinvesteringar med solcellssystem. Detta kan göra batterierna lönsamma. Slutligen utvärderar denna avhandling prestandan för maskininlärningsmodellerna efter att ha lagt till batterie

Vätgas har en potential som energibärare som har möjlighet att användas i fastigheter. Genom elektricitet och en elektrolysör kan vätgas utvinnas ur vatten för att sedan lagras i tankar. Vätgasen kan sedan passera genom en bränslecell för att generera elektricitet och värme. Genom att göra vätgas under sommarhalvåret när förnyelsebara energikällor som solkraft producerar som mest effekt kan vätgas produceras och lagras till vinterhalvåret. Under vinterhalvåret kan vätgasen används som ett energilager som förser systemet med el. Att använda ett vätgassystem ger förmågan att självförsörja fastigheter med förnybar energi. Flera projekt som använder tekniken undersöks och riktvärden för att möjliggöra dess användning i fastigheter tas fram. Tekniken bedöms vara potentiellt användbar med dyr och tekniskt utmanande men med en stor utveckling på gång., Hydrogen can be used as an energy carrier with potential in buildings and households. Hydrogen gas can be extracted from water by an electrolyser and then stored in tanks. When needed, the hydrogen gas can then be converted by a fuel cell to electricity and heat. During the summer, when renewable energy sources such as solar power produce extra power, hydrogen can be produced and stored. During the winter, the hydrogen gas can be an extra energy source that supplies the system. Using a hydrogen system is an important step toward shaving households with self-supply of renewable energy. In this work, several projects that use this technology are investigated and guideline values for presuming its use in real estate are developed. The technology is considered to be potentially useful. However, it is expensive and technically challenging with major developments underway.

SEEGER, MICHAEL, open, The supraglacial ecosystem is rich of life and it hosts many microorganisms (e.g. bacteria, algae, fungi). This biodiversity is endangered because of global warming, therefore, it is necessary to study it now to fully understand its dynamics. In this PhD thesis different themes have been faced to fill this gap and fully understand our knowledge of supraglacial ecosystems. First, we investigated bacterial communities of cryoconite holes (small depression of glaciers surface full of melting water with a fine-grained sediment on the bottom) extracting DNA from the sediment and sequencing the 16S rRNA gene through Illumina sequencing. We investigated different aspects: their temporal trend both seasonal and diel trends, and their geographic differences at both local and global scale. Results showed that these bacterial communities are extremely dynamics changing both along the same day that during the ablation season. Furthermore, these communities are different from one glacier to another even at local scale, but without a decay-by-distance pattern since other variables look more predominant in explaining their variation (e.g. lithology). On the other side this pattern is appreciable at global scale (e.g. South vs North Chile). A second part of the thesis investigated the colonization along a chronosequence of a recently deglaciated area of Forni Glacier (Italian Alps) of bacterial, fungal and plants communities. Bacterial communities have been charcterized as above reported, while fungal communities through ITS gene sequencing. Plants communities have just been described counting their occurrences. Results showed that bacteria play an important role in the early stages of the colonization, making the environment more suitable for the colonization by fungi and plants, providing more nutrients. The third part of the thesis is about the results of a work about algal blooms: bloomings of rich-pigments algae that can verify on glaciers surface decreasing significantly the, L'ecosistema sovraglaciale è ricco di vita e ospita soprattutto numerosi microrganismi (es. batteri, alghe, funghi). A seguito del surriscaldamento globale rischiamo di perdere questa biodiversità, ed è necessario quindi studiarla ora per capire le sue dinamiche. In questa tesi di dottorato sono state quindi affrontate diverse tematiche che aiutano a colmare questo grande gap e ad ampliare la nostra conoscenza sugli ecosistemi sovraglaciali. Innanzitutto, sono state studiate le comunità batteriche delle coppette crioconitiche (piccole depressioni della superficie dei ghiacciai che contengono acqua di fusione e un sedimento a granulometria fine sul fondo) estraendo il DNA dal sedimento e sequenziando il gene che codifica per il 16S rRNA tramite sequenziamento Illumina. Di queste comunità sono stati studiati più aspetti: i loro trend temporali sia stagionali che giornalieri e le differenze tra ghiacciai sia su scala locale che globale. I risultati hanno mostrato una forte dinamicità di queste comunità batteriche che temporalmente mostrano cambiamenti sia giornalieri che stagionali. Inoltre, queste comunità differiscono anche tra ghiacciai su scala locale, senza mostrare differenze che aumentano con la distanza siccome predominano altre variabili (es. litologia). L'aumento delle differenze con la distanza è stato invece riscontrato a livello globale tra ghiacciai più distanti (es. sud vs nord del Cile). Una seconda parte ha invece investigato la colonizzazione lungo una cronosequenza di un’area recentemente deglaciata del ghiacciaio dei Forni (Alpi Italiane) da parte di comunità batteriche, fungine e da parte della vegetazione. Le comunità batteriche sono state caratterizzate come già riportato, mentre quelle fungine tramite sequenziamento del gene ITS. Le piante sono state incluse nelle analisi valutandone solo la presenza/assenza. I risultati hanno mostrato che i batteri rivestono un ruolo importante nelle prime fasi della colonizzazione, rendendo l'ambiente adatto a, 0, open, Pittino, F

Fuel Cell Hybrid Electric vehicles are hybrid vehicles that consist of both fuel cells and batteries as energy conversion systems. The Energy Management System plays an important role in the operation of the fuel cell hybrid system, as it helps in reducing the hydrogen consumption of the system. This study investigates an optimal control algorithm with an aim to reduce the hydrogen consumption of the fuel cell system for five different drive cycles operating in Europe. Model Predictive Control(MPC) is used to solve the optimal control problem, by formalizing a look ahead controller, utilizing its receding horizon approach. The optimal controller analysis is compared with a conventional rule-based controller, by analysing the hybrid system over various battery and fuel cell sizes, on the basis of the overall hydrogen consumption. Firstly, a simplified system model is developed, by modelling the fuel cell system with respect to the efficiency curve of the hydrogen power and fuel cell power. The battery system model with its State of Charge(SOC) is coupled with the fuel cell model to form an objective function satisfying the power demand from the drive cycles. The MPC controller and the rule-based controller are implemented in MATLAB and the powersplit analysis is simulated for all five routes. The results show that the energy management system with the MPC controller optimizes the powertrain configuration efficiently, with preparing for the uphill or downhill, such that the battery SOC stays in its limits and the fuel cell operates in the most efficient range. This ensures operating over different types of drive cycles with the most efficient battery and fuel cell size, hence concluding with the MPC controller outperforming the rule-based one., Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle (FCHEV) är hybridfordon som består av både bränsleceller och batterier som energiomvandlingssystem. Energy ManagementSystem (EMS) spelar en viktig roll i driften av bränslecellshybridsystemet, eftersom det hjälper till att minska systemets vätgasförbrukning. Denna studie undersöker en optimal styralgoritm framtagen i syfte att minska syfte att minska vätgasförbrukningen i bränslecellssystemet. Algoritmen testas på fem olika körcykler, baserade på verkliga Europeiska vägsträckor. Model Predictive Controller (MPC) används för att lösa det optimala styrproblemet, genom att formalisera en framåtblickskontroller med hjälp av dess vikande horisont. Den optimala kontroller jämförs med en konventionell regelbaserad kontroller, genom att analysera hybridsystemet över olika batteri- och bränslecellstorlekar, baserat på den totala väteförbrukningen. Först utvecklas en förenklad systemmodell, som modellerar bränslecellssystemet med avseende på effektivitetskurvan för vätgaskraften och bränslecellseffekten. Batterisystemmodellen med dess State of Charge (SOC) är kopplad till bränslecellsmodellen för att bilda en målfunktion som tillfredsställer kraftbehovet från drivcyklerna. MPC-styrningen och den regelbaserade styrningen är implementerade i matlab och effektdelningsanalysen simuleras för alla fem rutterna. Resultaten visar att energihanteringssystemet medMPC-styrningen optimerar drivlinans konfiguration effektivt, med förberedelser för uppförsbacke eller nedförsbacke, så att batteriets SOC håller sig inom sina gränser och bränslecellen arbetar i mest optimala räckvidden. Detta säkerställer drift över olika typer av körcykler med den mest effektiva batteri- och bränslecellsstorleken, och avslutar därför med att MPC-styrenheten överträffar den regelbaserade.

This Master’s thesis work is about the conditions that can affect the identification of defects in lithium-ion batteries. In lithium batteries, there are cathode and anode, which are separated with electrically insulative but ionically conductive electrolytes and separators. The cathode consists of aluminum foil, and the anode consists of copper foil. During the production of the batteries, these foils are being coated with active materials. Unfortunately, some defects such as scratches, misshape, marks, or spots can occur during the coating, and these defects harm the batteries’ performance. To ensure a good performance of the batteries, these defects have to be detected and identified. Today, these defects can be detected with a camera that scans the foils. To detect all the defects, even smaller marks, and dots, a new high-resolution sensor was investigated. The new sensor called Contact Image Sensor that acquires the raw information of the light and converts it into electrical signals was used. In other words, all the objects reflect the light, and the Contact Image Sensor captures the reflected light from the objects. By investigating the light, illumination time, and the contrast of the objects, it is possible to make the defects more visible. Furthermore, this thesis covers the speed of the coated foils passing the sensor. Since the production of the batteries should be time and cost-efficient, the speed can be high, but the sensor should have enough time to scan clear images. In this Master’s thesis work the implications of different sensor resolutions and contrast settings in a roll-to-roll process were studied, considering the speed of the process vs identifying defects (such as scratches and misshapes). It has also been studied if the light conditions, under normal circumstances, have a substantial impact on this trade-off. The result has been promising. Since the sensor has an internal resolution, a limited scanning area, and a scanning frequency, the sp, Det här masterexamensarbetet handlar om förhållanden som påverkar identifieringen av defekter i litiumjonbatterier. Litiumbatterier består av katod och anod som separeras av elektriskt isolerande men joniskt ledande elektrolyt och separatorer. Katoden består av aluminiumfolie och anoden består av kopparfolie. Under tillverkningen av batterierna beläggs dessa folier med aktiva material. Tyvärr uppstår det ibland skador i beläggningen så som repor, missbildning, märke eller fläckar. Dessa defekter försämrar batteriets prestanda. För att säkerställa att batterierna fungerar felfritt måste dessa defekter upptäckas och elimineras. Idag används kamera som skannar folierna för att hitta defekter. För att upptäcka samtliga skador, bland annat mindre märken och fläckar, övervägs en ny högupplöst sensor. En ny sensor, så kallad Contact Image Sensor, som tar in ljuset och omvandlar det till elektriska signaler undersöks. Med andra ord fångar Contact Image Sensor det reflekterade ljuset från objekten. Genom att undersöka ljusets styrka, belysningstiden och kontrast är det möjligt att göra defekterna mer synliga. Vidare omfattar detta examensarbete hastigheten hos de folierna som passerar sensorn. Under en tids- och kostnadseffektiv produktion av batterier kan hastigheter av foljer vara höga, men sensorn måste ha tillräcklig tid och utrymme att skanna tydliga bilder. Påföljden av olika sensorupplösningar och kontrastinställningar i en roll-to-roll-process har därför studerats i detta examensarbete med hänsyn taget till processens hastighet kontra identifieringen av defekter (såsom repor och missbildningar). Det har också studerats om ljusförhållandena har, under normala omständigheter, en väsentlig inverkan på denna avvägning. Resultatet har varit lovande. Med anledning av sensorns interna upplösning, dess begränsade skanningsområdet, samt skanningsfrekvensen, kommer hastigheten att begränsas av en maximal belysningstid. Men så länge belysningstiden är under maximalt kommer hast

Omställningen till förnyelsebara energikällor kombinerat med ett åldrande elnät har resulterat i en opålitlig strömförsörjning för Svenska industrier. Det har lett till att Sverige behövt importera stora mängder elektricitet från utlandet för att möta marknadensefterfrågan. Det har drabbat energikrävande industrier hårt och konsekvenserna har blivit en nedstängning av produktionen på grund av skenande elpriser. Den här uppsatsens syfte är att lösa problemet genom att undersöka en implementation av egenägda solceller ovanpå industriella lokaler. Syftet är att täcka upp för den Svenska energimarknadens tillkortakommanden. För att göra det så är det här kandidatexamensarbetet skrivet i samarbete med Logistikbolaget Speed Logistics AB som har sin verksamhet i Rosersberg utanför Stockholm. Arbetet kommer att undersöka huruvida solceller kopplade med batterier kan hjälpa Svenska industrier att bli självständiga från elnätet. Arbetet undersökte vilka solceller och batterier som fanns tillgängliga på marknaden samt de bidrag och incitament som fanns under tiden det här arbetet utfördes våren 2021. Därefter genomfördes lönsamhetsberäkningar och en praktisk undersökning av Speed Logistics anläggning för att skapa ett beslutsunderlag kring industriella tillämpningar av solceller. Beräkningar utfördes med en anläggningsstorlek av solceller på 499 kW för att hjälpa tillatt täcka Speed Logistics energibehov på 864 000 kWh per år. Resultaten visade att med kalkylränta på 7 % så krävdes det att solcellerna kostade 14 tusen kronor eller mindre per installerad kW för att uppnå lönsamhet. Att uppnå en sjävlförsörjning från elnätet med den mängd solenergi producerad i Rosersberg är inte praktiskt möjligt. Batterier blev inte lönsamt och gav en negativ internränta även med optimala förutsättningar. Batteriinstallationen blir därför en eventuell försäkring mot ett opålitligt elnät och inte en investering., The transition to renewable energy coupled with an outdated electricity grid has resulted in unreliable access to electricity for Swedish industries. The country is forced to import large amounts of electricity to meet demand. This leads to problems for the large energy demanding Swedish Industries where some industrial corporations are forced to shut down production due to soaring prices in electricity. To solve these problems this thesis will examine the incorporation of privately owned solar cells on top of industrial properties to help combat the shortfalls of the Swedish energy markets. This bachelor thesis will be written in cooperation with the Swedish Logistical corporation Speed Logistics who has decided to be proactive towards these current issues. The aim of this thesis is to examine the installation of solar cells on top of their facility in Rosersberg outside of Stockholm. Another solution that will be examined is the implementation of batteries to become self-sufficient from the grid and generate further savings in case of a continuation of increased electricity pricing. The paper also examined the market for solar cells, batteries, and the current regulatory incentives during the writing of this thesis in spring 2021. Calculations were made using various financial formulas in order to provide a measurement of the profitability of solar cells. The calculations were carried out for a 499 kW solar cell system to cover parts of Speed Logistics’ almost 864 000 kWh yearly electricity usage. The results showed that solar panels will indeed be a useful investment if the cost of installation falls at 14 thousand SEK or lower per kW. The amount of solar energy in Rosersberg was found to not be sufficient for practical self-reliance of electricity. Batteries won’t provide any profitability measured in internal rate of return or Net present value. However, they might still work as insurance from electricity outages.

A hydraulic bending tool is used in the manufacturing of transformer windings at Hitachi ABB Power Grids. This tool is used to create a pitch between the turns in the winding, a process which demands very strict tolerances during bending. Hitachi/ABB believes that the current tool is quite inconvenient and, in some cases, dangerous to use. This is due to the tool's hydraulic hoses which causes potential risks of tripping and a risk of leaking pressurized hydraulic fluid. A potential solution to this problem was identified to be a redesign of the tool where the hydraulic system is replaced by an electrical system with batteries as the power source. Using interviews, experiments and literature reviews, user and product requirements specifications were formulated. These laid the foundation for the concept generation that followed where concepts were developed for different parts of the tool. These concepts were evaluated and then passed on to a concept combination matrix where different configurations were developed. The configurations were scored in a Pugh matrix which ultimately led to a final concept choice. This concept was then further developed with appropriate calculations and investigations, as well as a complete 3D-CAD modeling. The result was a complete solution that was equipped with batteries, an electro-hydraulic actuator as well as a control system for the stroke of the actuator. Evaluation of the tool’s performance and weight as well as cost calculations were made to compare the new design with the old one. The battery-powered bending tool proved to be a good replacement for the hydraulic bending tool. The weight and price increased slightly compared to the old one, but it was considered that the new tool generally fulfilled the needs and requirements that were presented in the beginning of the study., Vid tillverkning av transformatorlindningar på Hitachi/ABB används ett hydrauliskt bockverktyg. Detta verktyg används för att skapa en stigning mellan varven i lindningen, denna process ställer mycket höga krav på toleransen vid bockningen. Hitachi/ABB anser att verktyget i dagsläget är otympligt och i vissa fall farligt att använda, detta beror på verktygets hydraulslangar som både utgör en snubbelrisk samt en risk för läckande hydraulolja. En potentiell lösning på detta problem identifierades att vara en omkonstruktion av verktyget där hydraulsystemet byts ut mot ett elektriskt system med batterier som kraftkälla. Med hjälp av intervjuer, experiment och litteraturstudier formulerades användar- och produktkravspecifikationer. Dessa lade grunden till den konceptgenerering som följde där koncept togs fram för olika delar i verktyget. Dessa koncept utvärderades och fördes sedan vidare till en konceptkombinationstabell där olika konfigureringar togs fram. Konfigureringarna poängsattes i en Pughmatris vilket slutligen ledde till ett slutgiltigt konceptval. Detta koncept vidareutvecklades sedan med lämpliga beräkningar och undersökningar, samt en komplett 3D-CAD modellering.Resultatet blev en komplett lösning som bestyckades med batterier, ett elektrohydrauliskt ställdon samt ett styrsystem för verktygets slaglängd. Utvärdering av prestanda samt vikt- och kostnadsberäkningar gjordes för att jämföra den nya konstruktionen med den gamla. Det batteridrivna bockverktyget visade sig vara en god ersättare till det hydrauliska bockverktyget. Vikten och priset steg något men det ansågs att verktyget över lag uppfyllde de krav och önskemål som ställts under arbetet.

Sverige har under de senaste åren åtagit sig att minska sin klimatpåverkan vilket har lett en ökad övergång till eldrift hos bland annat röj- och motorsågar som används i skogsbruket. Olika egenskaper har visat sig påverkas positivt av övergång till batteridrift såsom buller, avgaser, ergonomi samt minskade vibrationer. Syftet med denna studie var att studera vilken efterfrågan som fanns på de egenskaper som var förknippade med batteridrivna röj- och motorsågar inom skogsbruket, vilka förbättringsbehov som fanns på dem samt undersöka vilka erfarenheter som de olika aktörerna hade av dessa inom skogsbruket. För studera efterfrågan på olika egenskaper samt vilka förbättringsbehov som fanns på röj- och motorsågar genomfördes sju kvalitativa intervjuer av semistrukturerad typ. Resultatet av intervjuerna visade på att batteridrivna röj- och motorsågar generellt ansågs vara enklare att använda, tystare, smidigare samt vibrerade mindre. Till batteridrivna röj- och motorsågars nackdelar hörde framförallt bristande batterikapacitet och effekt.

L'ecosistema sovraglaciale è ricco di vita e ospita soprattutto numerosi microrganismi (es. batteri, alghe, funghi). A seguito del surriscaldamento globale rischiamo di perdere questa biodiversità, ed è necessario quindi studiarla ora per capire le sue dinamiche. In questa tesi di dottorato sono state quindi affrontate diverse tematiche che aiutano a colmare questo grande gap e ad ampliare la nostra conoscenza sugli ecosistemi sovraglaciali. Innanzitutto, sono state studiate le comunità batteriche delle coppette crioconitiche (piccole depressioni della superficie dei ghiacciai che contengono acqua di fusione e un sedimento a granulometria fine sul fondo) estraendo il DNA dal sedimento e sequenziando il gene che codifica per il 16S rRNA tramite sequenziamento Illumina. Di queste comunità sono stati studiati più aspetti: i loro trend temporali sia stagionali che giornalieri e le differenze tra ghiacciai sia su scala locale che globale. I risultati hanno mostrato una forte dinamicità di queste comunità batteriche che temporalmente mostrano cambiamenti sia giornalieri che stagionali. Inoltre, queste comunità differiscono anche tra ghiacciai su scala locale, senza mostrare differenze che aumentano con la distanza siccome predominano altre variabili (es. litologia). L'aumento delle differenze con la distanza è stato invece riscontrato a livello globale tra ghiacciai più distanti (es. sud vs nord del Cile). Una seconda parte ha invece investigato la colonizzazione lungo una cronosequenza di un’area recentemente deglaciata del ghiacciaio dei Forni (Alpi Italiane) da parte di comunità batteriche, fungine e da parte della vegetazione. Le comunità batteriche sono state caratterizzate come già riportato, mentre quelle fungine tramite sequenziamento del gene ITS. Le piante sono state incluse nelle analisi valutandone solo la presenza/assenza. I risultati hanno mostrato che i batteri rivestono un ruolo importante nelle prime fasi della colonizzazione, rendendo l'amb, The supraglacial ecosystem is rich of life and it hosts many microorganisms (e.g. bacteria, algae, fungi). This biodiversity is endangered because of global warming, therefore, it is necessary to study it now to fully understand its dynamics. In this PhD thesis different themes have been faced to fill this gap and fully understand our knowledge of supraglacial ecosystems. First, we investigated bacterial communities of cryoconite holes (small depression of glaciers surface full of melting water with a fine-grained sediment on the bottom) extracting DNA from the sediment and sequencing the 16S rRNA gene through Illumina sequencing. We investigated different aspects: their temporal trend both seasonal and diel trends, and their geographic differences at both local and global scale. Results showed that these bacterial communities are extremely dynamics changing both along the same day that during the ablation season. Furthermore, these communities are different from one glacier to another even at local scale, but without a decay-by-distance pattern since other variables look more predominant in explaining their variation (e.g. lithology). On the other side this pattern is appreciable at global scale (e.g. South vs North Chile). A second part of the thesis investigated the colonization along a chronosequence of a recently deglaciated area of Forni Glacier (Italian Alps) of bacterial, fungal and plants communities. Bacterial communities have been charcterized as above reported, while fungal communities through ITS gene sequencing. Plants communities have just been described counting their occurrences. Results showed that bacteria play an important role in the early stages of the colonization, making the environment more suitable for the colonization by fungi and plants, providing more nutrients. The third part of the thesis is about the results of a work about algal blooms: bloomings of rich-pigments algae that can verify on glaciers surface decreasing significantly the

Målet med den här undersökningen har varit att se om fastigheten Orkestern 1 går att koppla off-grid och om det är ekonomiskt försvarbart eller om en on-grid lösning är bättre. Förutsättningarna är goda med ett stort tak med plats för solpaneler i öst-västlig riktning och en årsmedelvind på 4 m/s. Då huset är nybyggt och välisolerat är även energiförbrukning låg. För att kunna beräkna hur mycket energi som ska produceras i form av värme och el med hjälp av solceller, vindkraftverk, pelletskamin och dieselverk upprättas en energibalans och energifördelning med hjälp av transmission och ventilationsberäkningar. Lagring av energi görs i form av pellets, batteri och biodiesel. Simuleringsprogrammet för solceller Polysun används för att beräkna produktion av solel över varje månad på året. Diagram upprättas över året indelat i månader där det framgår hur stort energibehovet är och visar hur stor del varje energiproducent har varje månad. En pay-off kalkyl görs för att se om det är ekonomiskt lönsamt och för att kunna jämföra mellan två olika off-grid system. Pay-off kalkylen används också för att jämföra mellan off-grid och on-grid system. Resultatet landar i att on-grid systemet är ekonomiskt hållbart medan off-grid systemet inte är det men är ändå fullt genomförbart., The main target of this examination has been to see if the real estate Orkestern 1 has the possibility to go off-grid and if it is economical defendable or if on-grid solution is a better way to go. The prerequisites are good with a large roof to place solar panels to the east and west, a yearly average windspeed at 4 m/s and a low energy consumption because the house is new built and well insulated. To calculate how much energy that must be produced in form of heat and electricity with solar cells, windmills, pellet stove and diesel generator an energy balance and an energy distribution will be prepared with help of calculations of transmission and ventilation loses. Storage of energy will be done in form of pellets, battery and biodiesel. The simulation program for solar panels Polysun is used to calculate the produced solar energy for each month on the year. Diagram is prepared for each month to see the need of energy and how much every energy producer is delivering. A straight pay-off calculation is done to see if there are any economic benefits and to compare between off-grid and on-grid systems. The result will be that on-grid system is better economical but still the off-grid system is doable.

Sweden has a goal of becoming carbon neutral by 2045. To reach this goal electrification of different sectors are one of the most important pathways for becoming fossil free. The power grid in Sweden has historically been seen as stable and with unlimited transmission capacity. However, with increasing power demand of electricity in society the transmission capacity is becoming limited. In short term this can delay development of new district and housing projects. In long term capacity deficit could prevent the opportunity of electrification project replacing fossil fuel for the transport and industry sector. This could have a negative impact on both Sweden’s competitiveness and ability to become carbon neutral. As an industry player with the aim of providing leading solutions for sustainable development, AFRY has an interest in finding solutions enabling a transition to a fossil free energy use. With capacity deficits in the power grid becoming a growing problem for metropolitan areas, AFRY has requested tool that can evaluate technical solutions for solving local power deficits. The aim of this thesis is thus to develop an evaluation tool for comparing technical solutions for solving local power deficit. Based on a literature review identifying suitable technologies; reinforcing local power grids, implementing BESS or combined BESS PV systems to a local power grid are the technical solutions chosen for this study. With the compiled technical key characteristics and component costs fort the technologies the tool is developed in Excel. From testing the tool with different cases, combined BESS PV solution is seen to have the lowest investment cost if the local power deficit is low. If the deficit is high, reinforcing the grid with transformer and substation capacity is the solution whit the lowest investment cost., Sverige har som mål att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser till atmosfären till 2045. För att uppnå detta mål är elektrifiering av olika sektorer sett som ett av de viktigaste spåren mot en fossilfri framtid. Elnätet i Sverige har historiskt set varit stabilt och med en näst intill obegränsad överföringskapacitet. Men med ett ökande effektbehov av el i samhället börjar den befintliga överföringskapaciteten bli begränsad och i vissa fall otillräcklig. På kort sikt kan detta försena utvecklingen av nya stads- och bostadsprojekt. På lång sikt kan kapacitetsbrist förhindra möjligheten av elektrifieringsprojekt med syfte att ersätta fossila bränslen inom transport- och industrisektorn. Detta kan påverka Sveriges konkurrenskraft och mål att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser negativt. Som en aktör med målet att tillhandahålla ledande lösningar för en hållbar framtid har AFRY ett intresse av att finna lösningar som möjliggör en omställning till fossilfri energi. Eftersom kapacitetsbrist i elnätet är ett växande problem i och runt storstadsregioner, har AFRY efterfrågat ett verktyg som kan utvärdera tekniska lösningar för att möta lokal effektbrist. Syftet med denna studie är där med att utveckla ett utvärderingsverktyg som jämföra tekniska lösningar för att möta lokal effektbrist. Genom en litteraturstudie har kunskap om olika tekniska lösningar sammanställts och förstärkning av lokala elnät, implementering av BESS eller kombinerade BESS PVsystem till det lokala elnätet inkluderats som lösningar i denna studie. Tillsammans med de tekniska parametrarna och investeringskostnader för teknikerna utvecklas ett analysverktyg i Excel. Från att ha testat olika fall i verktyget kan den kombinerade BESS PV-lösningen ses ha den lägsta investeringskostnaden om effektbristen är låg. Om effektbristen där emot är hög är utbyggnad av transformator och nätstations kapacitet i det lokala elnätet lösningen med lägst investeringskostnad.

Energy storage is an important key for future energy systems. A most common form of energy storage is the battery. However, producing a battery is not very efficient nor sustainable. Therefore, every part and every machine in the manufacturing process must be measured and analysed. The next step is to find solutions of how to make each part more effective. The purpose of the thesis was to analyse the power consumption of a battery cycling machine and log the temperature changes. The quality of a battery cell is tested by charging and discharging the cell to different state of charge in this machine. The results showed a lower efficiency during standby state, which is a state when the machine is not used yet is still running. The efficiency increased during charge and discharge of the cells. Moreover, with enough cells discharging at the same time, the machine could produce electricity. This would also mean that the cells charge at the same time and lead to a volatile load profile. The temperature increased slightly during charge and discharge but not above the upper limit. In summary, by scheming the usage of the machines adapted to the number of cells, some machines can be turned off instead of being in standby state. All the machines should be connected to each other in order to exchange excess electricity between them. These solutions can lower the power consumption and make the process more efficient.