Dissertationen zum Thema „Energi Effektivitet“

Försvarsmaktens nya inriktning mot ett internationellt verksamhetsfält innebär att anpassningarbehövs/krävs för att uppnå interoperabilitet med övriga samverkande aktörer. För attkunna verka med ett högt tempo, flexibilitet och uthållighet inom ramen förmanöverkrigföring eftersträvas en förenklad logistik på stridsfältet.En del av denna utveckling omfattar ett eventuellt införande av enhetligt drivmedel/bränsle(Single-Fuel Concept). Denna drivmedelskomponent exemplifierar interoperabilitet enligt destrukturer som gäller inom NATO och EU. Uppsatsens syfte är att ta fram styrande faktorersamt beskriva krav för en eventuell implementering av enhetligt drivmedel/bränsle inomFörsvarsmakten. Vidare är uppsatsens målsättning att identifiera problemområden med syfteatt ge underlag för materiel– och organisationsutveckling. Metoden för studien är deskriptiv.Litteraturstudierna och de kvalitativa intervjuerna utgör huvudsakligt källmaterial föruppsatsen.De viktigaste slutsatser som erhållits är att enhetsdrivmedel/bränsle sannolikt kan ge operativafördelar med ökad effekt vid stridskrafternas insatser. Ett flertal begränsningar har konstateratsoch problemområden bedöms främst omfatta materielanpassning och viktiga komponenterinom miljöområdet.
The new direction for the Swedish Armed Forces includes the international fieldof action and thus highlights the need for changes and adjustments in order toachieve interoperability with the forces of co-operating partners. Simplifiedlogistics in the theatre is worth looking into in order to find ways to strengthenthe ability to operate with a high tempo, flexibility and sustainability within theframework of manoeuvre warfare. One aspect of this development would be toconsider the introduction of a Single-Fuel Concept. This POL component is anexample of interoperability for NATO and EU organisations.The objective of this paper is to bring forth critical factors and to describe thedemands for a possible implementation of a Single-Fuel Concept – and fueltypes within the Armed Forces. This work is also aimed at identifying areas ofspecial concern and subsequently to present facts to be utilized in thedevelopment of organisation and equipment. The method in this study isdescriptive. Literature studies and qualitative interviews constitute thefoundation of this paper.The most important conclusions given here are that the Single-Fuel Conceptwill allegedly make way for operative advantages with increased efficiencyduring combat and missions. A number of limitations are being pointed out andthe most significant areas of concern are primarily the equipmentinteroperability and decisive components regarding environmental issues.
Avdelning: ALB - Slutet Mag 3 C-upps.Hylla: Upps. ChP 02-04

Indonesia’s energy demand has been growing rapidly driven by increasing population, urbanization, and rapid economic growth. With increasing energy demand, the emissions associated with the energy sector continue to increase. With the gradual increase in demand and dominant share of fossil fuels in the energy mix, implementing the energy efficiency measures is crucial for Indonesia to achieve its energy and climate goals. From the policy perspective, National Energy plan of Indonesia aims to achieve higher levels of energy efficiency to reduce the overall energy intensity. Indonesia also has commitments to reduce greenhouse gas emissions and achieve SDG targets. This report reviews the current status of energy demand and energy efficiency in Indonesia and evaluates the potential of implementing energy efficiency measures and fuel switching options to achieve future low carbon energy future. Long term energy model of Indonesia is modelled using the open-source modelling tool OSeMOSYS. Different scenarios have been developed to investigate the outcome of implementing energy efficiency and fuel switching measures in the Residential, Commercial, and Transportation sectors. The results are presented in terms of reduction in total final energy use, greenhouse gas emissions, and local air pollution. Cost-Benefit analysis of the applied measures present their financial feasibility. With the deployment of efficient appliances, up to 30% electricity savings can be achieved in the residential and commercial sector. Vehicle electrification can contribute towards reduction in annual energy use by 48% by the end of modelling period. Measures in the residential and commercial sector directly contribute towards emission reductions. Vehicle electrification does not show proportionate reduction in emissions compared to energy use reduction due to high carbon intensity of the electricity grid. However, significant reduction in local air pollutants can be achieved. Cost benefit analysis shows that deployment of efficient appliances is financially feasible with maximum 2 years of payback period. On the other hand, successful deployment of electric vehicles will require tangible support from government due to its high price premium compared to conventional vehicles. Energy efficiency measures and fuel switching also contribute substantially to achieving Sustainable Development Goal 7.3. In conclusion, this study presents a set of technically and economically feasible energy system development options for Indonesia. From the modelling perspective, this study identifies ways to implement demand side management measures in the energy supply modelling system OSeMOSYS.
Indonesiens energibehov har ökat snabbt drivet av ökande befolkning, urbanisering och snabbekonomisk tillväxt. Med ökande energibehov fortsätter utsläppen i energisektorn att öka. Medden gradvisa ökningen i efterfrågan och den dominerande andelen fossila bränslen ienergimixen är genomförandet av energieffektivitetsåtgärderna avgörande för att Indonesienska uppnå sina energi- och klimatmål. Ur politiskt perspektiv syftar Indonesiens nationella energiplan till att uppnå högre nivåer av energieffektivitet för att minska den totala energiintensiteten. Indonesien har också åtaganden att minska utsläppen av växthusgaser och uppnå SDG-mål. Denna rapport granskar den aktuella statusen för efterfrågan på energi och energieffektivitet i Indonesien och utvärderar potentialen för att genomföra energieffektivitetsåtgärder och alternativ för bränsleomkoppling för att uppnå framtida energiförbrukning med låg koldioxid. Indonesiens långsiktiga energimodell modelleras med hjälp av open-sourcemodelleringsverktyget OSeMOSYS. Olika scenarier har utvecklats för att undersöka resultatet av genomförande av energieffektivitet och bränsleomkopplingsåtgärder inom bostads-, kommersiellt och transportsektorn. Resultaten presenteras i termer av minskning av den totalaslutliga energiförbrukningen, växthusgasutsläpp och lokal luftföroreningar. Kostnadsnyttoanalys av de tillämpade åtgärderna utgör deras ekonomiska genomförbarhet. Med användning av effektiva apparater kan upp till 30% elbesparing uppnås i bostads- och affärssektorn. Fordonselektrifiering kan bidra till minskning av den årliga energiförbrukningen med 48% i slutet av modelleringsperioden. Åtgärder inom bostads- och kommersiell sektor bidrar direkt till utsläppsminskningar. Fordonselektrifiering visar inte proportionell minskning av utsläpp jämfört med energiförbrukningen på grund av hög kolintensitet i elnätet. Emellertid kan en betydande minskning av lokala luftföroreningar uppnås. Kostnads för delningsanalys visar att distribution av effektiva apparater är ekonomiskt möjlig med maximalt 2 års återbetalningsperiod. Å andra sidan kommer framgångsrik distribution av elfordon att kräva konkret stöd från regeringen på grund av dess höga prispremie jämfört med konventionella fordon. Energi effektivitetsåtgärder och bränsleomkoppling bidrar också väsentligt till att uppnå mål för hållbar utveckling 7.3. Sammanfattningsvis presenterar denna studie en uppsättning tekniska och ekonomiskt genomförbara energisystemutvecklingsalternativ för Indonesien. Från modelleringsperspektivet identifierar denna studie sätt att implementera hanteringsåtgärder på efterfrågesidan i modelleringssystemet för energiförsörjning OSeMOSYS.

Sweden has a climate target to get a total renewable electricity production by 2040, in order to succeed with the goal, the proportion of solar energy needs to increase. Increased environmental awareness and increased profitability of solar cells have led to an increase. A new way of attaching solar cells to buildings is by integrating them into building materials. A solution that optimizes material, makes the installation easier and creates better design. Today, there is concern that the temperature of the solar cells may become very high as their cooling decreases. The consequences of an increased temperature in the solar cells is that the efficiency of the electricity production decreases. The purpose of this study is therefore to increase understanding of the influence of modular temperature on electricity production. The aim of the study was to find out how much electricity production [kWh/m2, year] varies in solar cells depending on whether they are applied to buildings or if they are integrated into building materials for solar cells placed in Nordic climate. In order to do this, a calculation model was built in Simulink Matlab to calculate how the modular temperature varied during the varying weather conditions that occur during a year in Gothenburg. Air flow in the gap is created by self-convection. Some periods blew the wind into the gap in the ceiling and then the wind was also assumed to contribute with an air flow. In order to describe the self-conception, a theoretical relationship was established, to describe how the wind influenced the airflow of the roof, a connection from an experimental study was used. With the help of the calculated calculation model, it was possible to determine how much electricity production varied during integrated or applied assembly in Gothenburg. The result found was an increase of 4% for ceiling-mounted and 2% respectively for wall-mounted solar cells with applied mounting compared to integrated installation. The model was also tested for a warmer and a colder climate, Rome and Luleå. The conclusion was that building-applied solar cells can increase electricity production by up to 4% for solar cells on roofs and up to 2% for solar cells placed on the wall in Nordic climate compared to fully integrated solar cells, an air gap is therefore more effective for solar cells placed on roofs than on the wall. It was found that in warmer climates, as in Rome, the corresponding increase in electricity production was about double that for both roof and wall, an air gap is therefore more efficient in a warmer climate.

En stor del av samhällets miljöpåverkan har ursprung hos bostaden, p.g.a. ineffektiva byggnader/energisystem och de boendes attityd mot energianvändningen. PEF är en förkortning för primärenergifaktor, vilket berättar hur mycket primära energiresurser som används för en källa. Examensarbetet undersökte uppvärmningssystem kombinerat med värmelagringssystem till en villa, med fokusering att finna den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning samt uppfylla komforttemperatur och varmvattenbehov. Syftet med arbetet var att utöka kunskapen om bostäders uppvärmning integrerad med värmelagring, för att kunna minska användningen av primärenergi till framtida byggnader. Målet med arbetet var att besvara två frågeställningar:   Frågeställning 1: Vilken systemlösning ger den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning och samtidigt uppfyller värmebehovet? Frågeställning 2: Hur mycket reducering av miljöpåverkan ger det optimerade systemet jämfört med en vanlig villas uppvärmningssystem?  De studerande uppvärmningssystemen var solfångare och värmepump. Värmelagringssystemen var fasomvandlingsmaterial, ackumulatortank och borrhålslagring. En vanlig villas uppvärmningssystem bestämdes till en luftvärmepump, en mindre ackumulatortank och ett kompletterande el-element.   Arbetet genomfördes i en litteraturstudie där information hämtades via akademiska böcker, vetenskapliga rapporter, myndigheter och lämpliga webbplatser. För att besvara frågeställningarna byggdes en teoretisk beräkningsmodell i Simulink.  Resultatet av undersökningen redovisade att systemkombinationen solfångare, ackumulatortank (med el-patron) och fasomvandlingsmaterial gav den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning. Med en beslutsamhet att systemlösningen kan tillämpas på alla geografiska platser där uppvärmningsbehov förekommer och solinstrålningen är minst lika hög som Mellansverige, övrig geografi bör också tillämpa ackumulatortank och fasomvandlingsmaterial, men ersätta solfångaren.
A large part of society's environmental impact originates from the housing, due to inefficient buildings/energy systems and the attitude of the residents energy use. PEF is an abbreviation for primary energy factor, which tells you how much primary energy resources are used for a source. This degree project investigated heating systems combined with heat storage system for a villa, focusing on finding the highest efficiency of primary energy and simultaneously fulfill comfort temperature and hot water needs. The purpose of the work was to expand the knowledge of heating systems integrated with heat storage, in order to reduce the use of primary energy for future buildings. The aim of the work was to answer two questions: Question 1: Which system solution gives the highest efficiency of primary energy use and simultaneously satisfy the heating needs? Question 2: How much reduction of environmental impact provides the optimized system compared to a standard villa heating system?  The investigative heating systems were solar collectors and heat pumps. The heat storage systems were phase change materials, storage tank and borehole storage. A common villa heating system was determined as an air heat pump, a smaller storage tank and a supplementary electrical element.  The work was conducted in a literature study where information was obtained through academic books, scientific reports, authorities and appropriate websites. To answer the questions a theoretical calculation model was built in Simulink.  The result showed that the system combination solar collector, storage tank (with electric cartridge) and phase change materials gave the highest efficiency of primary energy use. With determination the system solution can be applied to all geographic locations where heating needs are present and solar radiation is at least as high as Central Sweden, other geography should also apply storage tank and phase change materials, but replace the solar collector.

Massa- och pappersindustrin utgör en stor andel av energianvändningen i den svenska industriella sektorn. Den energiintensiva industrin innebär en stor möjlighet till besparingar genom energieffektiviserande åtgärder. Denna rapport utreder ett köldbärarsystem som förser eltekniska driftrum med kyla samt avfuktar luften på pappersbruket Smurfit Kappa Piteå. På pappersbruket upplever man i dagsläget att deras köldbärarsystem fungerar ineffektivt och får som följd inte ut den projekterade kyleffekten. Syftet med denna utredning är att öka effektiviteten och kapaciteten på köldbärarsystemet. Målet var att ta fram åtgärdsförslag som bidrar till att uppfylla utredningens syfte. Genomförandet av utredningen har behandlats i tre del- system: Distribution av kyla, produktion av kyla samt användning av kyla. Det huvudsakliga tillvägagångssättet har varit analys av loggade data från styr- regler- och övervakningssystemet Larmia. Utöver detta har också driftprov utförts på kylmaskinerna. I undersökningen av distributionssystemet visade det sig att återströmning erhålls i köldbä- rarsystemet, vilket gör att redan kyld köldbärare leds in i kylmaskinen KC2. Detta leder till minskad effektivitet. Problemet med återströmning kan minimeras genom att komplettera det befintliga styrsystemet med en stoppsignal som stänger kylmaskiner vid ett lågt kylbehov. Undersökningen av kylmaskinerna visade att KC3 och KC4 fungerar suboptimalt. Vid drift av KC3 varierar utgående köldbärartemperatur kraftigt, vilket medför att den löser ut på frysskydd vid låga börvärden. På grund av detta är börvärdet i dagsläget ställt högre än vad som är önskvärt. För att kunna sänka börvärdet och därmed öka KC3’s kapacitet föreslås en flödesökning, så variationerna dämpas genom värmeväxling till en större värmekapacitet. Denna åtgärd kräver att KC3’s cirkulationspump byts. Driftprovet på KC4 visade att expan- sionsventilen i en av köldmediekretsarna hela tiden är fullt öppen. Detta är en indikation på att ett otillräckligt flöde erhålls i förångaren, då expansionsventilens uppgift är att reglera flödet för att hålla konstant överhettning. Det otillräckliga flödet är orsakat av ett för lågt kondensortryck. Detta leder till att förångaren inte nyttjas fullt. Orsaken till detta är en dålig vattensparventil, som reglerar kylmedelflödet till kondensorn. Lösningen på detta är att byta ut ventilen mot en reglerventil, som styrs mot önskat börvärde på kondensortrycket. Utöver detta bubblar det i synglaset i köldmediekrets 2 och rörtemperaturen ut från economisern och kondensorn är höga, vilket tyder på att något är fel. Detta kan bero på bland annat låg köldmediefyllnad, fel på economisern eller på kondensorn. Som åtgärd på detta föreslås att kylmaskinleverantören kontaktas för felsökning. Undersökningen av kylanvändarna visade att totalt 39 styrventiler var fullt öppna under he- la sommaren 2016, där 20 av dem styr avfuktningen i eltekniska driftrum. Orsaken till fullt öppna styrventiler till avfuktarna är att det inställda börvärdena på temperatur och relativ fuktighet är för låga. Detta gör att tillräcklig avfuktning är omöjlig vid rådande köldbärartem- peratur. Problemet kan lösas genom att höja börvärdena eller sänka köldbärartemperaturen. Resterande 19 styrventiler är till luftkylare. Anledningen till de fullt öppna styrventilerna kan bero på att köldbärarflödet är för lågt, luftflödet är för lågt eller att mer elektrisk utrustning installerats i driftrummen. Som en första åtgärd föreslås en justering av köldbärarflödet med injusteringsventilerna för att se till att rätt flöde erhålls i köldbärarsystemet.

In today’s forest industry two mechanized methods are used, the Tree Length (TL) method and the Cut To Length (CTL) method. With the Tree Length method, trees are harvested and extracted from the forest as a whole tree to be further processed whereas with the Cut To Length method trees are harvested, branches are removed and the tree is cut to desired length to be extracted by a forwarder. The Cut To Length method is now a day 100 percent mechanized and more and more emphasis is put on efficiency in both harvesting and forwarding the trees. Efficiency can be measured in trees harvested per hour but also in fuel consumption. As an effect, the performance of the machines is in higher demand. Ponsse Plc is a finnish forestry machine company with production in Vieremä where both harvesters and forwarders are manufactured. Cranes and loaders are also made by Ponsse to match their harvesters and forwarders. Ponsse manufactures two designs of harvester cranes; a sliding boom crane and a parallel crane. The different types of cranes have the same reach but with different geometries and weights, which also leads to different momentum of inertia. The purpose of this master thesis is to investigate, from an energy efficiency point of view, the difference in performance between a sliding boom crane, C2, and a parallel crane, C22 by measuring the hydraulic pump’s flow and the rotational energy of the cranes. This has been done by modelling the cranes’ hydraulic circuits and by using 3D-CAD models with mass and inertias in Simulink. More specific, only the crane tips of the cranes have moved along a set trajectory, equal for both crane types. Different range and loads have been simulated. The energy needed for rotating the cranes have been calculated for different crane tip positions and compared. Simulink simulations gave beneficial results for the parallel crane when unloaded and acting at a shorter reach. For longer reach, the sliding boom crane was more efficient. The calculations of the cranes rotational energies showed that the parallel crane C22 yielded higher values than the C2 at shorter distance from the axis of revolution. The C2 crane had however slightly higher values than the C22 crane at longer reach, but it should be noted that differences were small. From this analysis, it is concluded that the C2 crane has an overall lower need of rotational energy and is therefore deemed the better crane. Keywords: Forest machines, hydraulics, efficiency
I världen idag existerar två mekaniserade skördartekniker inom skogsavverkningen, helträdsavverkning och kortvirkesavverkningen. Den första innebär att hela träd skördas och skotas ut till en uppläggningsplats medan man inom korttimmeravverkningen istället fäller träden med en skördare som sedan kvistar och till sist kapar trädet till önskad längd. Denna avverkning är numera 100 procent mekaniserad och effektivare avverkning är ständigt i blickfånget. Effektivare avverkning kan yttra sig i antalet fällda träd per timme men också i bränslekostnader. Dessa krav ställer i slutändan krav på skördarna och skotarnas prestanda. Ponsse Oyj är ett finskt skogsmaskinsföretag med fabrik i Vieremä som tillverkar både skördare och skotare. Till dessa maskiner tillverkar man även egna kranar. För skördare har man två olika designer, dels en bomkran och dels en parallellkran. Dessa båda krantyper har lika räckvidd men olika geometrier och vikt, vilket också innebär att masströgheterna skiljer dem åt. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka en av vardera krantypen, C2 från bomkrantypen och C22 från parallelltypen ur ett energieffektivitetshänseende. Detta har gjorts genom att mäta hydraulpumpflödet och kranarnas rotationsenergi. Mer specifikt har båda kranarna modellerats i Simulink med hydraulik och mekanik för att avgöra vilken av kranarna som är effektivast när kranspetsen har flyttats i en rörelse lika för båda kranarna. Kranspetsrörelsen simulerades med olika laster och för olika rörelser. Denna rörelse har varit i planet och för att jämföra kranarna vid vridning har kranspetsen placerats i olika positioner och masströgheten beräknats för vridning kring rotationsaxeln. För given rotationshastighet beräknades sedan vederbörande rotationsenergi för de olika positionerna. Simuleringarna resulterade i en fördel för parallellkranen vid korta sträckor och obelastad kran. För längre räckvid visade istället bomkranen bättre effektvärden. För rotation av kranarna kring dess rotationsaxel med kranspetsen i olika positioner visar parallellkranen C22 högre energivärden än bomkranen när kranspetsen är placerad fem meter från rotationsaxeln men för positioner längre ut, vid 9,9 respektive 10 meter påvisar C2 kranen kräva högre energi, om än i nivå med parallellkranen. Energieffektivast ur rotationshänseende är således bomkranen då den överlag behöver lägre energi eller i nivå med den andra. Nyckelord: Skogsmaskiner, hydraulik, effektivitet

The aim of the study is to investigate whether induction devices can replace fan convectors, which is the climate system that is most common in hotel rooms today. The study compares the importance of the power of the two climate systems, induction devices and fan convectors, for use in hotel rooms. Climate systems controlled by presence require high power if room temperature is to be quickly regulated. The results show that fan convectors with power of 3000 W are often oversized for the hotel room, as the room being studied has a dimensioning cooling power requirement between 600 – 1700 W and heating power needs between 600 – 1000 W. Induction devices with a power of 1500 W are capable of meeting the cooling and heating needs if the room is appropriately designed according to its conditions, including sun protection and high window quality.    When the climate systems have been switched off during the absence period, the room has reached different temperatures depending on the design of the room. The time to cool or heat the room to the desired temperature, which is related to how hot or cold the room has been, differs between fan convectors and induction apparatus. High-power fan convectors have always been able to cool or heat the room in under 1.5 hours, while induction devices often can do it in a shorter time, except in cases where the power requirement is over 900 W.   What distinguishes the rooms studied is the placement of windows in different directions, the quality of the windows such as permeability, g-value and insulation ability, u-value, the rooms also have different thermal masses and sun shielding. The room that requires the highest heat output has a window with high g-value to get the most heat in during the winter months to reduce the power requirement, which turned out to have the opposite effect. When the permeability of light is high, it also contributes to more sunlight and heat being given to the room in the summer, therefore the cooling power requirement is also high for rooms with such a window.   To reduce the power requirement in an existing room, measures such as window replacement, additional insulation or sun protection change can be performed. The measures have different effects and can contribute up to 150 W lower power requirements, which means that both climate systems can be used in hotel rooms without problems.

This thesis studied a new method for continuous calculation of boiler efficiency at Säbyverket:s boiler 11, 12 and 13 located in Jakobsberg, Sweden. Säbyverket three boilers are supplying peak power to Stockholms “Nordvästra nät” with district heat during lack of power in the district heating grid. The plant was originally designed to run on oil, but new regulations and environmental knowledge caused E.on who own the plant to convert boiler 12 to a multifuel boiler burning wood powder mainly and bio-oil secondary.  Boiler 11 and 13 changed to be operated with bio-oil. Recent data on the boiler efficiency after the conversion showed boiler efficiencies not in line with the expected efficiency. Therefore, a study was conducted to forward a different method of calculating boiler efficiency at Säbyverket. The requirement of the new method was that it should be calculated in a way that avoided existing uncertainties.  Today’s method was based on the direct method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13. Due to difficulties in calculating mass flow for solid-state fuel, boiler 12 had a method based partly on the indirect method, and partly based on the direct method. A new method for the three boilers based on the indirect method was produced. Comparing results showed that the current method for boiler 11 resulted in a way to low calculated boiler efficiency compared to the new indirect method. While boiler 12 method was confirmed giving the same results with the two methods. Boiler 13 had a double-calculated density when calculating the delivered power from the oil fuel. This caused a calculated boiler efficiency over 100 %. When compensating for this factor the two different methods gave the same mean result. However, the new method based on the indirect method was significantly more stable when calculating boiler efficiency with a sampling time with mean-minute values. Results from the calculations show that the method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13 should be changed to the new method described in the report. However, no improvements could be achieved by changing the method for boiler 12. Therefore, it is recommended to keep the existing method for calculating boiler efficiency for boiler 12.
Säbyverket tre pannor byggdes mellan 1977 - 1982 och bestod ursprungligen av tre stycken fossiloljeeldade fartygspannor om 47 MW var. På grund av hårdare miljökrav samt ett hårdare miljöarbete av E.on, konverterades panna 11 och 13 till bioolja 2006 respektive 2016. Panna 12 konverterades till en tvåbränsleeldad panna med träpulver som primärbränsle och bioolja som sekundärbränsle år 2003. Beräkningen av pannverknignsgrad var efter konvertering opålitlig framförallt för panna 11 och 13, den beräknade pannverknigsraden visade på pannverknignsgrader som inte var överensstämde med det förväntade resultatet. På grund av osäkerheten som fanns i beräkningarna ämnade examensarbetet att reda ut om en alternativ metod för beräkning av pannverknignsgrad skulle ge en pålitligare beräkning av pannverkningsdgraden. En ny metod togs därför fram för beräkning av pannverknigsrad baserat på den indirekta metoden. Metoden beräknar pannverkningsgraden genom förluster, istället för kvoten mellan levererad och tillförd effekt vilket dagens metod baseras på. En stor fördel med den indirekta metoden är att den kan beräknas relativt. Detta betyder således att tillförd bränslemängd inte behöver vara känd indata vid beräkning. Eftersom fastbränsleflöden är svåra att mäta är detta en fördel för framförallt panna 12. Eftersom panna 12 eldar två bränslen itererades respektive massandel bränsle fram för beräkning av pannverkningsgraden. Den nya metoden beräknar följande förlustfaktorer: Rökgasförluster, oförbränt i fast rest (askförluster), oförbränt i gasfas och strålning och ledningsförlsuter.  Resultatet från de två olika metoderna visade att nuvarande metod för panna 11 beräknade en för låg pannverkningsgrad i jämförelse med den nya metoden. Panna 12 visade samma resultat vid beräknad pannverkningsgrad med de två olika metoderna. Dagens metod för Panna 13 dubbelräknade densiteten vid beräkning av massbränsleflödet, detta resulterade i en beräknad pannverkningsgrad över 100 % då den tillförda effekten minskade med en faktor om 0,9. Vid kompensering av den dubbelräknade densiteten var den beräknade medelverkningsgraden samma för de två metoderna. Den nya metoden resulterade dock i ett stabilare resultat vid beräkning av pannverkningsgrad med mindre svängningar i jämförelse med dagens metod.  E.on rekommenderas att byta metod för beräkning av pannverkningsgrad för panna 11 och 13. Den nya framtagna metoden resulterar i en förbättrad och stabilare beräkning av pannverkningsgraden jämfört med dagens metod. Panna 12:s metod bedöms vara lika nogrann som den nya metoden, således rekommenderas det att behålla dagens metod för panna 12. En korrigering i beräkningssystemet för beräkning av massbränsleflödet från huvudoljeledningen bör göras för panna 13. Detta genom att ta bort termen Olja.dens vid beräkning av P13_Molja för korrekt mätning. Detta bör göras även om ny metod appliceras. Metoden ska även vara applicerbar på andra av E.on:s anläggningar. Kravet är att bränslet ska vara homogent och den mätutrustning som är beskriven i rapporten ska vara installerad i anläggningen.

The load in the electricity grid fluctuates during the day and between seasons. As a distribution system operator (DSO), an uneven load profile leads to increased transmission losses and unnecessary high costs for subscribing power from the feeding grid. Efficiency measures and a more even power consumption by the end-users, could therefore lead to that a DSO can achieve lower costs for power-subscription from the feeding grid and transmission losses, but also implies a lowered cap of total revenues. As a step towards implementing the EU energy efficiency directive, the Energy Markets Inspectorate (Ei) have developed two economic incentives which enables for DSOs to profit economically from cost reductions related to transmission losses and feeding grid. For this reason the electricity suppliers Storuman Energi and Affärsverken Energi sees a possibility to offer a load shift-service to low voltage DSOs using the flexibility in the demand of electrically heated households. The aim of this study is therefore to demonstrate how a service such as this one can be valued in the Swedish electricity market. The task at hand was examined by conducting a survey of the values of demand-side flexibility, as well as an investigation of how the costs for the end-user and incentives for the DSO are affected by flexibility. A review of the values associated with demand-side flexibility has been conducted for electricity suppliers, DSOs and end-users. With regard to the DSOs, the main value is connected to the new economic incentives from Ei, whose potential depends on the properties of the grid and the tariff for the feeding grid. Other values related to operation and delivery reliability can also be achieved. The main values for electricity suppliers are a lowered risk for unbalance following as a consequence of better knowledge of their end-users’ usage, and also the possibility to profit by offering a load shift-service. The values for end-users have been divided between cost reductions and system benefits, both of which are regarded to compensate the remuneration end-users require to offer their flexibility. By adapting consumption after the spot market price or the grid tariff, lowered costs for electricity can be achieved. The end-users can also appreciate system-benefits such as the facilitation for intermittent renewable electricity production, electric vehicles and reducing the societal dependency on expensive fossil-fuelled power generation as positive. They do on the other hand regard a possible depreciation of the heat comfort, data confidentiality and reduced control over one’s own electricity consumption as negative. If the service can be bundled with equipment which yields other values, such as an increased heat comfort, the end-users’ demand for remuneration can decrease. To explore what effects demand-side flexibility can have on the electricity costs of end-users and the economic incentives for DSOs, a case study is conducted in the electricity distribution grid of Karlskrona. Through review of previous studies, a potential for demand reductions was established and used as input in the case study. It can be determined that the incentive for a more even load profile constitutes a substantially greater share of the total incentives, compared to the incentive for reduced distribution losses. It is further concluded that a fairly large part of the incentives can be achieved by controlling the end-users on only a few occasions each year. It is also established that the cost reductions for end-users can match their demand for remuneration. A future scenario with more electrical vehicles connected to the grid for charging, greatly increases the possible benefits for both the DSO and end-users. Through the investigation of different possible designs for the energy service, it is recommended that the demand side management of end-users is placed in the hands of an electricity supplier responsible for balancing the consumption of the end-users. A procurement-procedure is deemed problematicfollowing the risk for unproportional use of resources and time. As a result of this, the energy service should not be traded directly between DSOs and electricity suppliers. Instead, it is proposed that the DSO develops a time-differentiated tariff, after which the electricity supplier can adapt the end-users’ consumption. Since the results indicate that controlling the end-users consumption on just a few occasions is sufficient to yield large benefits for the DSO, a grid-tariff with critical peak pricing is recommended. This tariff employs a high price for shorter periods of time when the grid load is peaking and a rebated price during all other occasions. This opens up for controlling the use during the other days according to the spot market price. As the electricity supplier grants the end-user lowered costs for both the electricity grid and trading, they have the opportunity to apply a charge for the service. Both the DSO, end-user and electricity supplier is presumed to improve their profitability with this design. When implementing the energy service, a couple of aspects are important to shed light on. The grid-tariff of the end-user and the tariff for the feeding grid needs to be synchronized with each other, to stimulate the same type of load shifts. It should also be noted that the possible gain from the incentives will decrease as demand side management-measures is taken since the reference-level from which a comparison is made improves. Another interesting aspect is that the regulation stipulates that only a certain percentage of the cost reductions will result in incentives, thus limiting the amount of profitable measures. Since the costs and revenues between the actors in the transmission system (low and medium voltage DSOs and the TSO) are interdependent, the revenue loss for the medium voltage DSO resulting from the cost reduction for the low voltage DSO, can result in a recoil effect. Lastly, a widespread introduction of control equipment to end-users can facilitate other uses for the demand-side flexibility.
Belastningen i elnätet varierar under dagen och mellan olika säsonger. Att som nätägare ha en ojämn belastning i sitt nät leder till ökade nätförluster och onödigt höga kostnader för att abonnera effekt från det överliggande nätet. Effektiviseringar i nätet och ett jämnare effektuttag av användarna kan därmed leda till att en nätägare kan erhålla minskade kostnader för abonnerad effekt från överliggande nät och nätförluster, men innebär också en sänkt intäktsram för nätägaren. Vid implementering av EU:s energieffektiviseringsdirektiv har Energimarknadsinspektionen tagit fram två ekonomiska incitament som möjliggör för nätägare att dra nytta av kostnadsminskningar för nätförluster och överliggande nät. Av denna anledning ser elhandelsbolagen Storuman Energi och Affärsverken Energi möjligheter att, med hjälp av efterfrågeflexibilitet hos framförallt eluppvärmda hushåll, erbjuda en laststyrningstjänst till lokalnätsnätägare. Syftet med denna studie är därmed att demonstrera hur en tjänst som denna kan värdesättas av aktörerna på den svenska elmarknaden. Frågan behandlas genom att undersöka vilka värden efterfrågeflexibilitet kan ge upphov till, exempelvis hur slutanvändares elkostnader och nätägares ekonomiska incitament påverkas av efterfrågeflexibilitet. En inventering har gjorts av efterfrågeflexibilitetens värde för elhandlare, nätägare och slutanvändare. För nätägare bedöms de huvudsakliga värdena finnas kring de nya ekonomiska incitamenten, vars potential beror på nätets förutsättningar och regionnätstariffen. Det finns också nyttor kopplade till driftsäkerhet och leveranskvalitet. Elhandlare kan dra nytta av en lägre risk för obalans genom att de får bättre uppfattning om sina kunders användningsmönster, samt möjligheten att även debitera för utförd laststyrningstjänst. För slutanvändare har värdena delats upp i kostnadsminskningar och systemnyttor. Båda dessa anses kunna kompensera för de krav på ersättning som slutanvändare har för att bidra med sin flexibilitet. Genom anpassning efter exempelvis spotpris eller en nättariff kan lägre kostnader för elhandel respektive nät erhållas. Vad gäller systemnyttor kan följder som att exempelvis främja intermittent förnybar elproduktion, underlätta införande av en eldriven fordonsflotta samt att minska beroendet av dyra fossileldade produktionsslag ses som positiva. Å andra sidan bedöms en upplevd risk för försämrad värmekomfort och datasekretess samt minskad kontroll över sin användning spela in som negativa värden. Om tjänsten kan paketeras tillsammans med utrustning som även ger andra mervärden, exempelvis möjliggör en ökad värmekomfort, kan slutanvändares ersättningskrav minska. För att utreda vilken konkret påverkan efterfrågeflexibilitet kan ha på slutanvändares elkostnader och nätägares ekonomiska incitament görs en undersökning i Karlskronas lokalnät. Där appliceras den potential för efterfrågeflexibilitet som tidigare studier visat på. Det konstateras att incitamentet för jämnare nätbelastning visar betydligt större potential än det för minskade nätförluster samt att en stor del av incitamenten går att erhålla genom att styra endast ett fåtal tillfällen varje år. Vidare pekar resultatet på att slutanvändares kostnadsminskningar kan nå upp i nivåer som motsvarar deras ersättningskrav. Ett framtidsscenario med fler elfordon ger mycket större ekonomisk potential för både nätägare och slutanvändare. Efter att ha utrett olika alternativa utformningar för energitjänsten föreslås att passiv efterfrågeflexibilitet tillämpas genom att laststyrning av slutanvändare sker av en elhandlande aggregator med balansansvar. Ett upphandlingsförfarande bedöms medföra risk för stor resurs- och tidsåtgång, varför handel av tjänsten inte bör äga rum mellan elhandlare och nätägare. Men för att elhandlare ändå ska kunna ta del av värdet från de ekonomiska incitamenten föreslås att nätägaren tar fram en tidsdifferentierad nättariff, vilken elhandlaren kan laststyra slutanvändare efter. Då resultatet pekar på att styrning under endast ett fåtal tillfällen är erforderligt kan en nättariff av typen spetspristariff tillämpas, där kostnaden för effektuttag kraftigt stiger när belastningen är hög i nätet. Då möjliggörs styrning efter exempelvis spotpris de tillfällen som inte är nödvändiga att styra med hänsyn till nätet, eftersom kostnaden för effektuttag då är låg. Genom att elhandlare på så sätt kan erbjuda slutanvändare lägre kostnader för både nät och elhandel har de möjlighet att debitera slutanvändare en avgift för utförd tjänst. Med denna utformning anses både nätägare, elhandlare och slutanvändare kunna nå en ökad lönsamhet. Vid införandet av energitjänsten är ett antal aspekter viktiga att belysa. Slutanvändares nättariff och lokalnätets tariff för överliggande nät spelar en viktig roll då de behöver stimulera till att samma styrning utförs, exempelvis om det är fördelaktigt att styrning sker ofta eller mer sällan. Då incitamentens nivå bestäms utifrån en referensperiod kommer möjlig avkastning att avta i takt med att förbättringar görs. I nätregleringen är det fastställt att bara en viss del av kostnadsbesparingarna erhålls i form av de ekonomiska incitamenten, vilket innebär att vilka åtgärder som är lönsamma begränsas. Genom att kostnader och intäkter är tätt sammankopplade mellan aktörerna i elnätet (lokal-, region- och stamnät) kan regionnätets intäktsbortfall till följd av lokalnätets lägre kostnader, ge upphov till rekyleffekter. Att storskaligt installera styrutrustning hos slutanvändare kan också möjliggöra andra användningsområden, med andra ord skapas det en plattform för efterfrågeflexibilitet.

A Power Transfer Unit (PTU) of an All-Wheel Drive System is a hypoid gear transmission unit that distributes the power from the vehicle transmission to all wheels of the vehicle. This thesis aims at increasing the fidelity of the analytical power loss calculation methods through test data correlation and develop a 1D simulation model that can be used to evaluate the drag losses in the PTU at early design stages.  Firstly, the analytical methods to predict the frictional losses and oil churning losses due to the hypoid gearset, rolling bearings and seals immersed in oil are studied. Several drag loss tests with different combinations of internal components, bearing preloads and with/without the presence of oil were previously conducted on the PTU at different speeds and temperatures at zero torque. The power losses are computed in ROMAX Energy and Excel using different analytical methods available in the literature for each component in the PTU. Then the results from the drag loss tests are segregated component-wise for data correlation with the losses evaluated previously. Based on the data correlation, modification factors are introduced for all analytical methods to match the segregated test results.  The demand in the automotive industry to reduce time to market is high. Hence, system-level simulation was chosen as a solution to assess the system efficiency at early concept design stage, saving a lot of time and aid the detailed design. 1D simulation technique is used to study the total power loss of the PTU to optimize its design. The thesis is aimed at developing a 1D system model of the PTU in a commercial tool called LMS AMESim, to evaluate the total power loss of the unit. Inbuilt component models from the software library are used to build a sketch of a simplified lumped mass model of the physical system. The model is simulated in a time domain temporal analysis. The total power loss results simulated using AMESim are compared to the efficiency tests results conducted at different torque levels and ROMAX results.  Comparisons between the simulations and test data shows that the system model is accurate and can be used in predicting the power losses in the PTU in the early design stages. This model can also be used to study the influential factors through sensitivity analysis of different parameters which can be done as an extension to the current scope of this work.
En kraftöverföringsenhet (PTU) i ett fyrhjulsdriftsystem är en hypoidväxellådsöverföringsenhet som fördelar kraften från växellådan till alla hjul i fordonet. Det rapporterade arbetet syftar till att öka konfidensen i de analytiska beräkningsmetoderna för effektförlust genom testdatakorrelation och genom att utveckla en 1D-simuleringsmodell som kan användas för att utvärdera dragförlusterna i PTUn i tidiga designfaser.  För det första studeras analysmetoderna för att förutsäga friktionsförluster och plaskförluster på grund av hypoidväxeln, rullager och tätningar nedsänkta i olja. Flera ”Drag Loss”-tester med olika kombinationer av interna komponenter, lagerförspänningar och med / utan närvaro av olja utfördes tidigare på PTU vid olika hastigheter och temperaturer utan pålagt moment. Effektförlusterna beräknas i ROMAX Energy med olika analysmetoder tillgängliga i litteraturen för varje komponent i PTU. Sedan separeras resultaten från dragförlusttesterna komponentmässigt för datakorrelation med de tidigare utvärderade förlusterna. Baserat på datakorrelationen införs modifieringsfaktorer för alla analysmetoder för att matcha de segregerade testresultaten.  Efterfrågan inom fordonsindustrin att minska tiden till marknaden är hög. Därför väljs simulering på systemnivå som en lösning för att bedöma systemeffektiviteten i ett tidigt konceptdesignfas, vilket sparar mycket tid och underlättar den detaljerade designen. 1D-simuleringsteknik används för att studera PTUns totala effektförlust för att optimera dess design. Arbetet syftar till att utveckla en 1D-systemmodell av PTU i ett kommersiellt verktyg som heter LMS AMESim, för att utvärdera enhetens totala effektförlust. Inbyggda komponentmodeller från programvarubiblioteket används för att skapa en skiss av en förenklad modell av det fysiska systemet. De totala effektförlusterna beräknade med AMESim jämförs med effektivitetstestresultaten vid olika vridmomentnivåer och ROMAX-resultat.  Från korrelationen med testresultaten observeras att systemmodellen är korrekt och kan användas för att förutsäga effektförlusterna i PTU i de tidiga designstadierna. Denna modell kan också användas för att studera de viktigaste faktorerna genom känslighetsanalys av olika parametrar, vilket kan göras som en förlängning av detta arbete.

Turbomachinery forms the principal prime mover in the energy and aviation industries. Due to its size, improvements to this fleet of machines have the potential of significant impact on global emissions. Due to high gas temperatures in stationary gas turbines and jet engines, areas of flow mixing and cooling are identified to benefit from continued research. Here, sensitive areas are cooled through cold air injection, but with the cost of power to compress the coolant to appropriate pressure. Further, the injection itself reduces output due to mixing losses.A turbine testing facility is center to the study, allowing measurement of cooling impact on a rotating low degree of reaction high pressure axial turbine. General performance, flow details, and cooling performance is quantified by output torque, pneumatic probes, and gas concentration measurement respectively. The methodology of simultaneously investigating the beneficial cooling and the detrimental mixing is aimed at the cavity purge flow, used to purge the wheelspace upstream of the rotor from hot main flow gas.Results show the tradeoff between turbine efficiency and cooling performance, with an efficiency penalty of 1.2 %-points for each percentage point of massflow ratio of purge. The simultaneous cooling effectiveness increase is about 40 %-points, and local impact on flow parameters downstream of the rotor is of the order of 2° altered turning and a Mach number delta of 0.01. It has also been showed that flow bypassing the rotor blading may be beneficial for cooling downstream.The results may be used to design turbines with less cooling. Detrimental effects of the remaining cooling may be minimized with the flow field knowledge. Stage performance is then optimized aerodynamically, mixing losses are reduced, and the cycle output is maximized due to the reduced compression work. The combination may be used to provide a significant benefit to the turbomachinery industry and reduced associated emissions.
Strömningsmaskinen i dess olika variationer bildar den främsta drivmotorn inom kraftproduktion och flygindustrin. En förbättring av denna väldiga maskinpark har potentialen till betydande inverkan på globala utsläpp. Områden som identifierats kunna dra nytta av vidare forskning är ombandningsprocesser och kylning. Dessa områden är inneboende i stationära gasturbiner och jetmotorer på grund av de heta gaser som används. Kylning uppnås genom injektion av kall luft i kritiska områden och försäkrar därmed säker drift. Kylningen kommer dock till en kostnad. På cykelnivå krävs arbete för att komprimera flödet till korrekt tryck. Dessutom medför injektionen i sig förluster som kan härledas till omblandningsprocessen. Syftet med detta arbete är att samtidigt undersöka de fördelaktiga kylegenskaperna som nackdelarna med inblandning för att på så sätt bestämma den uppoffring som måste göras för en viss kylning. Alla förbättringar tros dock inte behöva föregås av en uppoffring. Om påverkan av kylningen på huvudflödet är välförstådd kan designen justeras för att ta hänsyn till denna förändring och minimera inverkan. Denna metodologi riktar sig mot ett särskilt kylflöde, kavitetsrensningsflödet, som har till uppgift att avlägsna het luft från den kavitet som uppkommer uppströms rotorskivan i ett högtrycksturbinsteg. Studien kretsar kring en turbinprovanläggning som möjliggör detaljerade strömningsmätningar i ett roterande turbinsteg under inverkan av kavitetsrensningsflödet. Högtrycksturbinsteget som används för undersökningen är av låg reaktionsgrad. Här kvantifieras generell prestanda genom mätning av vridmomentet på utgående axel. Flödesfältet kvantifieras med pneumatiska sonder, och kylningsprestandan predikteras genom gaskoncentrationsmätningar. Resultaten visar avvägningen och sambandet mellan turbinverkningsgrad och kylning i kavitet samt huvudkanal. Flödet mäts i detalj, och de effekter som kan förväntas uppkomma då ett turbinsteg utsätts för en viss mängd av kylflödet kvantifieras. De kvantitativa resultaten för det undersökta steget visar på en förlust i verkningsgrad på 1.2 procentenheter för varje procentenhet av kavitetsrensningsflödet i termer om massflödesförhållande. Samtidigt ses kyleffektiviteten öka med 40 procentenheter. Den lokala inverkan på flödesfältet nedströms rotorn för det undersökta steget är 2° i flödesvinken och en ändring på 0.01 i Machnummer för varje procentenhet av kylflödet. Dessa ändringar ses i form av ökad omlänkning och reducerad hastighet nära hubben, och vice versa omkring halva spännvidden. Inverkan av aktuell driftpunkt understryks genom arbetet. Det har också visats att ett läckage som kringgår rotorbladen i vissa kan fall ge fördelaktig kylning i områden nedströms. Denna kombinerade kunskap kan användas för design av turbiner med så låg mängd kylning som möjligt samtidigt som säker drift bibehålls. Den negativa inverkan av den återstående kylningen kan minimeras genom kunskapen om hur flödesfältet påverkas. Genom detta optimeras stegverkningsgraden aerodynamiskt, omblandningsförluster minimeras, och cykeleffekten maximeras genom det minskade kompressionsarbetet till följd av de reducerade kylmängderna. Kombinationen kan ge en betydande förbättring för turbinindustrin och minskade utsläpp.

QC 20171129