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
Förbättringsförslag för kyl och värmesystemet i en GasHub-anläggning för Stirlingmotorer
University West, Department of Engineering Science, Division of Mechanical Engineering and Natural Sciences.
2016 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

År 1816 uppfanns Stirlingmotorn och har sedan dess prövats i en rad olika användningsområden. Cleanergy använder Stirling tekniken i sina sol och gas anläggningar för att producera el och värme. Målet med detta arbete är att ta fram förslag för att på ett energieffektivt sätt styra kylningen på en GasHub-anläggning till önskvärda temperaturer samt ta fram förslag på kombinerade värme och energilösningar så kallade CHP (Combined Heat and Power). Metoden för arbetet har varit att kartlägga hur systemet ser ut, kundbesök och framtagning av förbättringsförslag. En GasHub är en anläggning byggd utav en container där denna har inretts för att ansluta och placera GasBox enheter i. En GasBox är en enhet med stirlingmotor, generator och gasbrännare. En nödvändig funktion i en stirlingmotor är dess kylning, dels för att motorns komponenter inte ska bli för varma och dels för att kyla av den uppvärmda gasen. Detta för att trycket och volymen på gasen ska kunna minskas i avkylningsfasen för att motorn ska kunna rotera. Kyl och värmesystemet i GasHub förbinder samman alla GasBox där det glykolblandade kylvattnet roterar runt i en slinga. Värmen från Stirlingmotorerna avleds i värmeväxlaren till det avkylda kylvattnet från GasHub och på detta vis sänks då värmen i kylsystemet till Stirlingmotorerna. En GasBox producerar cirka 7,2kW el då denna går på biogas och 20kW värmeenergi. De kunder som valt att installera värmesystemet använder denna främst till att värma upp lokaler och till markvärme utomhus för att hålla denna ren från snö och is. En GasHub 5 anläggning producerar omkring 36 kW el. Enligt de data Cleanergy har uppskattas de genomsnittliga parasitlasterna till cirka 1,5kW eller ca 4 % av den totala energiproduktionen. Ett studiebesök genomfördes på en GasHub anläggning i Ulricehamn för att bland annat ta reda på hur kunden upplevde hur stora parasitlasterna var och vad som kan vara orsak till detta. Beräkningarna som är genomförda visar att cirkulationspumpen är rätt dimensionerad. Pumpen behöver klara en uppfordringshöjd på 9 meter och behöver ett flöde på 8,6 m3/timme. I resultatet har tre förbättringsförslag för styrningen presenterats. Det första förslaget är styrning genom temperatur, då cirkulationspumpens varvtal regleras så den håller en temperaturskillnad på 12 grader från den ingående värmen genom GasBox och ut ifrån denna. Det andra förslaget handlar om att köra på olika differenstryck för olika driftsfall. Det tredje förslaget handlar om att montera en termostat på GasBox för att reglera värmen ut därifrån. I förbättringsförslaget som handlar om att minska slöseri av värme och energi föreslås att isolera rören i GasHub. Beräkningar visar att det är möjligt att spara 35kWh värme per dygn. I förslagen över CHP-lösningar föreslås att värmen kan användas till luftkonditionering om en adsorptionskylare används. Vidare föreslås att värmen lagras i berggrunden och att kyla tas därifrån för att kyla GasHub. I diskussion och analysdelen av rapporten utvärderas förbättringsförslagen och temperaturdifferential regleringsförslaget anses vara det som är det som är relativt enkelt att genomföra och är det mest optimala för cirkulationspumpens energiförbrukning och flöde. Bland CHP-förslagen anses det vara relativt enkelt att installera en adsorptionskylare för att använda värmen till luftkonditionering. Vidare i kapitlet tas frågan upp om det vore möjligt att kyla med ett lägre flöde i systemet eftersom att detta skulle kunna spara mer energi. Även frågan om det vore möjligt att höja temperaturen i motorn om en större gaskylare används lyfts fram. I slutsatsen av rapporten konstateras att GasHub är i dag en fullt fungerande anläggning för produktion av el och värme, dock att det finns mycket förbättringspotential i anläggningen. Det konstateras att reglerförslagen uppskattas kunna halvera energiförbrukningen till cirkulationspumpen.

Abstract [en]

In 1816 the Stirling engine was invented and has since been tested in a variety of applications. Cleanergy using Stirling technology in its solar and gas plants to produce electricity and heat. The goal of this work is to develop proposals for an energy-efficient way to control the cooling of a GasHub plant to the desired temperatures and draft proposals on combined heat and power solutions known as CHP (Combined Heat and Power). The method of work was to identify how the system looks like, customer visits and the development of proposals for improvement. A GasHub is a facility built out of a container in which this has been designed to connect and place GasBox units. A GasBox is a unit of the Stirling engine, generator and gas burners. A necessary feature of a Stirling engine is its cooling, partly to engine components is not too hot and partly to cool the heated gas. This is because the pressure and volume of gas to be reduced in the cooling phase of the motor to rotate. Cooling and heating system in GasHub linking together all GasBox where glycol mixed cooling water rotates around in a loop. The heat from the Stirling engines is transmitted in the heat exchanger to the cooled coolant from GasHub and in this way is reduced when the heat in the cooling system to Stirling engines. A GasBox produces about 7,2kW electricity when it runs on biogas and 20kW heat energy. The customers who have chosen to install the heating system uses this mainly to heat buildings and land heat outdoors to keep this clean of snow and ice. A GasHub 5 plant produces about 36 kW of electricity. According to the data Cleanergy has estimated the average parasitic loads to about 1.5kW or about 4% of the total energy production. A study was conducted on a GasHub facility in Ulricehamn to, among other things to find out how the customer experienced how large parasite loads were and what could be the reason for this. The calculations are carried out shows that the circulation pump is correctly sized. The pump needs to cope with a delivery height of 9 meters and need a flow of 8.6 m3 / hour. The result has three suggestions for improvement of control system for the cooling presented. The first proposal is control by the temperature, then the circulation pump speed is controlled so that a temperature difference of 12 degrees from the input heat to GasBox and out of this. The second proposal involves driving at various differential pressures for various operating conditions. The third proposal involves installing a thermostat on GasBox to regulate the heat out of it. The improvement proposal is about reducing waste heat and energy are proposed to isolate pipes in GasHub. Calculations show that it is possible to save 35kWh heat-energy per day. The proposals of the CHP solutions suggested that the heat can be used for air conditioning if an adsorptions-chiller is used. It is further proposed that the heat stored in the bedrock and cooling taken from there to cool GasHub. The discussion and analysis section of the report assesses improvement proposals and temperature differential regulation proposal is considered that it is relatively easy to implement and is the most optimal for the circulation flow and lower energy consumption. Among CHP proposals considered to be relatively easy to install an adsorptions-chiller to use the heat to the air. Furthermore, the chapter raises the question whether it would be possible to cool using a lower flow in the system because this could save more energy. The question of whether it would be possible to raise the temperature in the engine of a major gas coolers are used are highlighted. The conclusion of the report states that GasHub is today a fully functional facility for the production of electricity and heat, however, that there is much potential for improvement in the plant. It is found that rules the proposals is estimated to halve the energy consumption of the circulation pump.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 33 p.
Keyword [sv]
Stirling, kylning, energieffektivitet
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hv:diva-9851Local ID: EXM502OAI: oai:DiVA.org:hv-9851DiVA: diva2:957896
Subject / course
Mechanical engineering
Educational program
Maskiningenjör
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-05 Created: 2016-09-05 Last updated: 2016-09-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
Division of Mechanical Engineering and Natural Sciences
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 89 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