Environmental Impacts of Digitalization in Buildings: Life Cycle Assessment of an Energy Monitoring System
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Miljöpåverkan av Digitalisering i Byggnadar : Livscykelanalys av ett energi monitoreringssystem (Swedish)
Abstract [en]
Households are responsible for approximately 25.4% of total energy consumption in Europe, with space heating and hot water accounting for nearly 80% of this use. As energy efficiency and climate neutrality is an important goal for cities, digital technologies are increasingly integrated into building energy systems to optimize performance and reduce emissions. While these systems are promoted for their energy-saving potential, their own environmental impacts—across manufacturing, use, and end-of-life—are often neglected.
This master’s thesis evaluates the environmental impacts of Information and Communication Technology (ICT) tools in the energy system of a residential complex in Stockholm, Sweden. The energy system was digitalized by the real estate company that owns the complex, with the aim of system monitoring.
Through a cradle-to-grave Life Cycle Assessment (LCA), the research examines the environmental impacts of ICT tools integrated into the energy system of a residential complex as a case study across manufacturing, use, and end-of-life phases. The LCA is conducted using SimaPro 9.6 with the Ecoinvent v3 database to assess four impact categories particularly important for ICT, including Cumulative Energy Demand (CED), Global Warming Potential (GWP), Mineral Resource Scarcity (MRS), and Fossil Resource Scarcity (FRS). A break-even analysis was also conducted based on the LCA results to determine the point where the system compensates for its own environmental impacts.
Findings show that the use phase is the most significant contributor to both CED and GWP, driven mostly by the power supply device, embedded PC, and router. On the other hand, the manufacturing phase is the biggest contributor to MRS and FRS.
A break-even point analysis was also conducted for both electricity and heating energy in terms of GWP. The results showed that the system needs to save approximately 2937 kWh electricity or 758 kWh heating energy in order to offset its climate impact.
Scenario analysis was conducted to evaluate the context dependency of the findings. Sweden’s low-voltage electricity mix was replaced with the global low-voltage electricity mix in the use phase of the model to evaluate how the system’s environmental impacts would differ if it was operating in other countries. The results suggest that the GWP associated with the global electricity mix is approximately 18.8 times higher than that of Sweden.
In another scenario, a global electronic and electrical waste process from Ecoinvent v3 was used for the disposal phase, instead of the scenario based on data from the case study’s recycling site. The GWP for the Ecoinvent scenario was 3.46 kg CO₂ eq, while the site-specific data resulted in 0.78 kg CO₂ eq for this phase.
This study concludes that digital energy systems can provide net environmental benefits under the right conditions. It also underscores the importance of context, as broad regulatory frameworks may overlook critical life cycle trade-offs depending on system design, energy source, and user behavior.
Abstract [sv]
Byggsektorn står för cirka 25,4 % av Europas totala energiförbrukning, där uppvärmning av inomhusmiljöer och varmvatten utgör nästan 80 % av denna användning. Eftersom energieffektivitet och klimatneutralitet är viktiga mål för städer, integreras digital teknik i allt större utsträckning i byggnaders energisystem för att optimera prestanda och minska utsläpp. Även om dessa system främjas för sin potential att spara energi, förbises ofta deras egna miljöpåverkan – från tillverkning till användning och avfallshantering.
Denna rapport utvärderar miljöpåverkan från digitala hjälpmedel (ICT) i energisystemet hos ett bostadskomplex i Stockholm, Sverige. Energisystemet digitaliserades av fastighetsägaren med syftet att förbättra övervakningen.
Genom en livscykelanalys (LCA) från vagga till grav undersöker studien miljöpåverkan från digitala komponenter integrerade i energisystemet, med fokus på tillverkningsfasen, användningsfasen och slutfasen. LCA:n genomförs med hjälp av SimaPro 9.6 och Ecoinvent v3-databasen, med särskild fokus på fyra miljöpåverkanskategorier som är särskilt relevanta för digitala system: Kumulativ energianvändning (CED), global uppvärmningspotential (GWP), brist på mineralresurser (MRS) och brist på fossila resurser (FRS). En brytpunktsanalys genomfördes även baserat på LCA-resultaten för att identifiera när systemet kompenserar för sin egen miljöpåverkan.
Resultaten visar att användningsfasen är den största bidragande faktorn till både CED och GWP, främst på grund av strömförsörjning, inbyggd PC och 4router. Tillverkningsfasen är däremot den största bidragande faktorn till MRS och FRS.
En brytpunktsanalys genomfördes också för både el- och värmeenergi i termer av GWP. Resultaten visar att systemet måste spara cirka 2937 kWh el eller 758 kWh värmeenergi för att kompensera för sin klimatpåverkan.
Scenarieanalys genomfördes för att utvärdera resultatens kontextberoende. Sveriges lågspännings elmix ersattes med den globala lågspännings elmixen i användningsfasen av modellen för att utvärdera hur miljöpåverkan skulle förändras om systemet hade implementerats i andra länder. Resultaten visar att GWP för den globala elmixen är cirka 18,8 gånger högre än för Sveriges elmix.
I ett annat scenario användes en global process för elektroniskt avfall från Ecoinvent v3 för slutfasen, istället för det scenario som baserades på data från återvinningsanläggningen i fallstudien. GWP för Ecoinvent-scenariet var 3,46 kg CO₂-ekvivalenter, medan den platsbaserade datan resulterade i 0,78 kg CO₂-ekvivalenter för denna fas.
Studien drar slutsatsen att digitala energisystem kan ge nettofördelar för miljön under rätt förutsättningar. Den understryker också vikten av kontext, eftersom breda regelverk riskerar att förbise viktiga livscykel-relaterade kompromisser beroende på systemdesign, energikälla och användarbeteende.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 55
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25532
Keywords [en]
Life Cycle Assessment (LCA), Environmental Impact, Digitalization, Building Energy Systems
Keywords [sv]
Livscykelanalys (LCA), Miljöpåverkan, Digitalisering, Byggnaders energisystem
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-368469OAI: oai:DiVA.org:kth-368469DiVA, id: diva2:1989346
Educational program
Degree of Master - Sustainable Urban Planning and Design
Supervisors
Examiners
2025-08-152025-08-152025-08-15Bibliographically approved