Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energilagring med vätgas i Off-Grid-system för en besöksanläggning
University West, Department of Engineering Science, Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering.
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Detta examensarbete har utförts som en fortsättning på en förstudie som påbörjats av ÅF i Göteborg 2018. Beställaren är Chalmersfastigheter AB, som planerar att uppföra en besöksanläggning i Kungsbacka kommun i samma område som befintligt rymdobservatorium finns. Efter att byggnadens form och area var bestämda, utförde energikonsult firman Bengt Dahlgren en energianalys.

Som en fortsättning på ÅF-förstudien skall en Off-Grid lösning på byggnaden tas fram. Byggnaden skall kunna drivas 365 dagar om året med förnybar energi och utan att vara kopplad till anslutande elnät. Lösningar med solceller och korttidslager av batteri finns redan på marknaden, men att driva byggnaden under vintern när det råder minusgrader och låg solinstrålning är den stora utmaningen.

Rapporten avser att dimensionera en vätgasanläggning baserat på överskottsenergi från solceller. Överskottet från sommarmånaderna skall räcka för att generera vätgas via en elektrolysör och vätgasen är sedan tänkt att användas under vinterhalvåret. Vätgasen kommer sparas i ståltuber i en egen byggnad en bit bort från besöksanläggningen. Fördelen med vätgas är att det inte sker några förluster av energi under lagring. Rörsystemet som transporterar vätgasen har endast en liten förlust i form av tryckfall beroende på längden på rörsystemet.

Efter besök på en befintlig Off-Grid byggnad i Göteborg påbörjades beräkningarna. Med hjälp av simuleringsprogrammet PV SOL togs information fram om solcellsproduktion och byggnadens förbrukning varje månad. Efter detta kunde drifttiden på elektrolysören beräknas. Ett överskott av solel på 12 371 kWh/år räcker efter beaktande av förluster vid vätgasproduktion samt bränslecell till 3 711 kWh el på vintern. Verkningsgraden på elektrolysören samt bränslecellen är vardera ca 50-60%, vilket ger en verkningsgrad på cirka 30%. Resten är mest förluster i form av spillvärme. För varje kWh som bränslecellen genererar fås även en kWh i varmvatten. Detta är en viktigt faktor som togs med i beräkningar när byggnadens årsförbrukning togs fram. Det är tekniskt möjligt att driva den planerade byggnaden på 500 m2 Off-Grid 365 dagar om året. Faktumet att både elektrolysör och bränslecell avger spillvärme vilket leder till minskad årsförbrukning av el för besöksanläggninen. En nackdel med elektrolysör och bränslecell är den korta tekniska livslängden på ca tio år.

Abstract [en]

This thesis is carried out as a continuation of a pilot study that ÅF in Gothenburg started in 2018. The client is Chalmersfastigheter AB, who plans to construct a visitor facility in Kungsbacka Municipality, in the same area as the existing space observatory. After the building's shape and area were determined, the energy consultancy firm Bengt Dahlgren performed an energy analysis. As a continuation of ÅF's pilot study, an Off-Grid solution to the building will be examined in this thesis. The building should be operated 365 days a year with renewable energy and without being connected to the grid. Solutions with solar cells and short-term storage of battery already exist, but to operate the building during the winter when there is minus degrees (C°) and low solar irridation is the big challenge.

This thesis intends to dimension a hydrogen system depending on surplus energy from solar cells. The surplus in the summer months is sufficient to generate hydrogen gas via a electrolysis. The hydrogen will be stored in pressure thanks in its own building a safe distance from the visitor facility. The advantage of hydrogen is that there is no loss of energy during storage. The piping system also has a neglectable loss in drop of pressure depending on the length of the pipes.

After a visit to an existing Off-Grid building in Gothenburg, calculations began. With the help of the PV SOL simulation software, information was produced about solar cell production and the building's consumption every month. After this the operating time of the electrolysis was determined. An excess of sunelectricity of 12 371 kWh/year is sufficient to generate 3 711 kWh of electricity during winter. The efficiency on both the electrolyser and fuelcell is about 50-60 %, which gives a total efficiency of electricty of roughly 30%. The rest is mostly losses in the form of waste heatwater. As it follows, the fuelcell also produce as many kWh in hot water as the number of kWh electricty it generates during operation. This is a major fact that was taken into account when calculations of the buildings yearly electricty consumption where to be determined.

It is technically possible to operate the planned building of 500 m2 Off-Grid 365 days a year. The fact that both the electrolyser and fuelcell produce excessiv waste heat helps to save electricity on the yearly consumption. A disadvantage with the electrolyser and the fuel cell is the short technical lifespann of approximate ten years.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 26
Keywords [en]
Energy storage, surplus energy, hydrogen gas, Off-Grid, yearly consumption
Keywords [sv]
Energilagring, överskottsenergi, vätgas, Off-grid-system, årsförbrukning
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hv:diva-14656Local ID: EXH300OAI: oai:DiVA.org:hv-14656DiVA, id: diva2:1366500
Subject / course
Electrotechnology
Educational program
Högskoletekniker, elkraft
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-12 Created: 2019-10-29 Last updated: 2019-11-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 32 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf