Dissertations / Theses on the topic 'Absorptionskyla'

Huvudsyftet med arbetet har varit att undersöka potentialen för värmedriven kylproduktion, dvs. absorptionskyla, i Linköpings energisystem. Bakgrunden är att många energibolag söker efter nya avsättningsområden för fjärrvärme pga. det överskott på värme som finns sommartid i energisystem med kraftvärme. Dessutom förväntas elpriserna fortsätta stiga då Sverige med stor sannolikhet kommer att följa resten av Europa och gå från ett energidimensionerat system till ett effektdimensionerat system. Till följd av detta blir energieffektiviserande åtgärder allt viktigare och absorptionskyla innebär att mer el kan produceras i ett system med kraftvärme, istället för att konsumeras.

Det finns två typer av absorptionskylmaskiner (ABS) tillgängliga på marknaden, antingen har de fjärrvärme eller ånga som drivmedel. Den typ av ABS som drivs av fjärrvärme lämpar sig för produktion av komfortkyla, dvs. kyla som inte behöver komma ned till så låga temperaturer. Ångdriven ABS kan däremot komma ned till lägre temperaturer, något som kan passa vid processkyla. En förutsättning för absorptionskyla är tillgång till billig värme/ånga. Tekniska Verken har tack vare avfallsförbränning tillgång till billig värme. Ångan i systemet produceras däremot idag med olja och el, något som gör det dyrare att generera absorptionskyla med hjälp av ånga.

En fallstudie utfördes på de två industrierna Linköpingsmejeriet och Swedish Meats där anslutningsmöjligheterna för absorptionskyla undersöktes. Främst behovet av processkyla har undersökts då det var betydligt större än behovet av komfortkyla. Ett antal fall med olika förutsättningar för att tillgodose dessa kylbehov till de båda industrierna har simulerats i MODEST. Utifrån de resultat som erhållits har följande slutsatser dragits.

• I dagsläget finns inte tillräckligt med ångproduktion i systemet för att tillgodose både det befintliga ångbehovet samt den mängd ånga som behövs för att framställa kylan.

• En investering i nya biopannor till ett kraftvärmeverk kan ge tillräcklig mängd billig ånga och värme för att ge lönsamhet i värmedriven kylproduktion.

• Koldioxidutsläppen, lokala såväl som globala, minskar som en följd av övergång från el-kompressorer till absorptionskylmaskiner. En investering i nya biopannor skulle minska utsläppen ytterligare, då fossilt bränsle ersätts.

• En investering i en litiumbromid absorptionskylmaskin är inte lönsam vid en så pass liten efterfråga som har varit aktuellt i de undersökta fallen.

The main purpose of this thesis has been to look in to the potential of a production of district cooling using heat as the source of power, i.e. absorptions cooling, in the energy system of Linköping. In the light of the fact that many energy companies are looking for new markets for district heating due to the surplus of heat in the summertime in an energy system with CHP (Combined Heat and Power). Furthermore, the price on electricity is expected to continue to rise since Sweden is most likely to follow Europe’s lead and embrace a power dimensioned energy system. As a result of that transition, energy efficient measures will be more important and absorption cooling implies that more electricity can be produced, instead of consumed, in a CHP system.

There are two different types of absorption cooling machines available in the market, with either district heating or steam as the source of power. A machine using district heating as the source of power is most suitable to produce comfort cooling i.e. the cold does not need to attain such low temperatures. A steam driven absorption cooling machine is able to attain the very low temperatures needed for cooling used in the processing industry. A condition for absorption cooling is the access to low-cost heat/steam. Tekniska Verken (an energy company) has due to waste incineration access to low-cost heat. The steam in the energy system is produced with oil and electricity, which makes it more expensive to generate absorption cooling with steam as the power source.

A casestudy was preformed at two industries in Linköping, Linköpingsmejeriet and Swedish Meats, where the possibility for connection of district cooling was examined. Mainly the cooling needed in the processing industry has been examined as this is need is considerably larger than the need for comfort cooling. A number of cases with different conditions for producing district cooling have been simulated in MODEST. The following conclusions have been drawn based on the results of the simulations.

• In the energy system of today there is not enough steam production to fulfil both the current need for steam and the amount of steam needed for cooling production.

• An investment in new CHP-plants using biomass fuels will generate enough heat and steam to be profitable for cooling production using heat as a source of power.

• The emission of carbon dioxide will decrease as a result of the transmission from compression cooling to absorption cooling. The emission will decrease further if an investment in new CHP plants with biomass fuels is carried out. This will then replace the use of fossil fuels.

• An investment in lithium bromide absorptions cooler will not be profitable with such a small demand as the one in question.

Efterfrågan av kyla ökar i Sverige trots det kalla klimatet vilket då medför att behovet av fjärrkyla kan öka. Fjärrkyla är en centraliserad kylproduktion med fördelar som säkrare drift, minskade haverier samt att buller avlägsnas i jämförelse med lokala kylanläggningar. Således är absorptionskyla ett alternativ till fjärrkyla som börjar bli mer och mer intressant för fjärrvärmeintegrering. Syftet med rapporten är att ge företaget Öresundskraft ett underlag över de tekniska och ekonomiska förutsättningarna för absorptionskyla i Helsingborg. Problemställningarna har varit att undersöka: temperaturen på fjärrvärmen som ska användas till absorptionsanläggningen, hur absorptionsmaskinens kylfaktor påverkar förutsättningarna, hur absorptionsanläggningen ska dimensioneras, utreda olika placeringsalternativ för absorptionsanläggningen, om den befintliga ackumulatortanken kan användas i framtiden och om det är lönsamt att investera i en absorptionsanläggning. Problemställningarna besvarades genom intervjuer, sammanställning och beräkning av data, granskning av forskningslitteratur samt annan litteratur. Slutsatser som författarna har kommit fram till är att absorptionsmaskinen ska dimensioneras till 2,2 MW och att den ska placeras på Västhamnsverket. Under de förutsättningar att det fanns tillgång till billig värme samt att driften endast sker på sommaren fick resultatet ett utfall som gav lönsamhet i en absorptionsanläggning.
The cooling demand increases in Sweden despite the cold climate, which could cause the increase of district cooling. District cooling is a centralized cooling system with multiple benefits such as safer operations, reduced failures and removal of rumbling that will otherwise occur in local cooling systems. That’s why the absorption chiller is becoming more and more interesting to incorporate indistrict heating.The purpose of this report is to give the company Öresundskraft the technical and economic conditions for absorption cooling in Helsingborg. The main goal with the report have been to investigate: which temperature from the district heating system will be used for the absorptions chiller, how the coefficient of performance affects the conditions of absorption chiller, different dimensions for absorption chiller, different placement options for absorption chiller, if the existing cool water storage tank can be used in the future, is it profitable to invest in an absorption plant. The main goal questions have been answered through interviews, compilation and calculation of data, examination of research literature and other literature. Conclusions the authors were able to find is that the absorption chiller should be sized to 2,2 MW and it should be placed on Västhamnsverket. Under the conditions that there was access to cheap heat and only operating during the summer the result to invest in an absorption plant was profitable.

Hedemora Energi produces and distributes district heating in Hedemora and Säter. It is during the summer in these cities, as in the rest of the country, a low heating demand. By offering its customers district heating driven absorption cooling, this could be a way to satisfy more requests while being able to sell more heat and better use the available capacity.  In this thesis the cooling potential in Hedemora and Säter is calculated. Furthermore, the impact of integrated absorption chillers on district heating production, as well as absorption cooling profitability for Hedemora Energi is investigated. Simulations and calculations show that the system need to be adjusted for absorption cooling by increasing the supply temperatures during the hours that they are below the requirements of the absorption chillers. In addition, the adjustments cause raised return temperatures and altered flows in the network. This results in increased fuel costs and heat losses, reduced flow revenues and reduced heat supplies from flue gas condensers. Despite this, the economic results are positive for all cases. For example, over 44 thousand SEK in annual profit after integration of absorption chillers, producing 422 MWh of cooling in Skönvik, Säter.

This independent degree project has been implemented on behalf of FVB Sverige AB in collaboration Sundsvall Energi AB with the initial purpose of mapping manufacturers of hot water driven absorption chillers. After that, several technical solutions are examined to manage the peak load of a theoretical object which cannot produce the cooling power required with only an absorptions chiller, due to limitations in the district heating supply. The market study has shown that the supply of absorption chillers with drive temperatures of 70–90˚C is limited to a few manufacturers. World Energy offers a unit with drive temperatures of 70 ˚C and efficiency (COP) of 0,4. Due to limitations of district heating flow, a unit with drive temperature of 85 ˚C and efficiency of 0,77 is chosen. The technical solutions are dimensioned for a building with a peak power of 264 kilowatt, where the required peak load ranges from 31 to 39 kilowatt. The technical solutions examined are a solar collector system, tap water heat exchanger, and a conventional compressor driven chiller. The solar collectors are dependent on location but use no refrigerants that are affected by the F-gas regulation. The tap water solution consumes large flows of tap water, but the installation is simple. The conventional chiller is not location dependent but uses ozone degrading refrigerants and has a high cost of operation. From an economic perspective the technical solutions are equally profitable with a present net value of approximately 500 000 SEK and pay-back of 13 years. The examination has also shown that the present value is one million crowns in sales of heat and building after a ten-year period. In conclusion the conventional chiller has the biggest prerequisites to be used as a standardised solution for buildings with a bigger cooling load. Based on the technical and economical conditions.

Strävan att nå ett hållbart samhälle har varit en av de viktigaste aspekterna under 2000-talet. Det stora problemet är hur målet skall nås. Användningen av fossila bränslen måste minskas, men vilken energikälla skall ersätta dem? Biomassa har haft en viktig roll i minskningen av fossila bränslen som använts i uppvärmningssyfte. Teknikutveckling har medfört att dess betydelse kan bli än viktigare. Snabb pyrolys är en process där en bioolja, kallad pyrolysolja, produceras genom nedbrytning av biomassa. Denna process kräver extern värmetillförsel, vilket gör den lämplig att integrera i ett kraftvärmeverk. Problemet med kraftvärmeverk är dess minimala drift under sommarhalvåret. En pyrolysintegration skulle öka användandet av anläggningen. Pyrolysoljan som utvinns kan ersätta fossila bränslen som används i pannor och turbiner. Den kan även uppgraderas till bio-diesel men det är i dagsläget inte lönsamt. Pyrolysintegration skulle få maximal produktion under sommarhalvåret. Under denna period ökar också behovet av kyla. Under sommaren täcks en del av kylbehovet av kylkompressorer som drivs på elektricitet. Ett hållbart samhälle innebär att rätt form av energi utnyttjas. Att använda den högvärdiga energiformen elektricitet till komfort är inte hållbart. Absorptionskylcykeln är en kylmaskin som är snarlik en kylkompressor, med den stora skillnaden att den drivs på lågtempererad värme. För att utvinna pyrolysoljan från pyrolysprocessen krävs det en eller flera kondensorer. Kondenseringsvärmen kan användas för att driva en absorptionskylmaskin. Förenklat omvandlar den värme till kyla med minimalt behov av elektricitet. Pyrolysintegreringen med fjärrkyleproduktion skulle producera värme, elektricitet, pyrolysolja och fjärrkyla, allt med ursprung från biomassa. Potentialen i denna anläggning är stor, vilket resultatet av denna undersökning visar. Ett kraftvärmeverk med en förbränningspanna på 80 MW ångeffekt har studerats och tre olika fall undersöktes. Det första fallet maximerar pyrolysoljeproduktionen och producerar 78 000 ton pyrolysolja/år och fjärrkyla motsvarande 11 GWh. Det andra fallet maximerar fjärrkyleproduktionen och producerar 37 GWh fjärrkyla och pyrolysolja motsvarande 68 000 ton/år. Det sista fallet ger en mer balanserad produktion på 74 000 ton pyrolysolja/år och 22 GWh fjärrkyla. Framtida forskning bör undersöka hur kyleffekten varierar under dygnet i ett försök att ytterligare effektivisera anläggningen. Kondenseringsbeteendet hos pyrolysolja utvunnen från biomassa med ursprung från Skandinavien bör också undersökas vidare.
The pursuit of a sustainable society has been one of the most important aspects in the 21st century. The big problem is how to achieve this goal. The use of fossil fuels must be reduced, but which energy source should be used to replace it? Biomass has played a significant role in the reduction of fossil fuels used for heating purposes. With new technology its importance may be even greater. Fast pyrolysis is a process where a bio oil, called pyrolysis oil, is produced by the degradation of biomass. This process requires external heat, which makes it suitable to integrate with a combined heat and power plant. The problem of combined heat and power plants are its minimal operational during the summer. A pyrolysis integration would increase the use of the facility. The pyrolysis oil that is extracted can replace fossil fuels used in boilers and turbines. It can also be upgraded to bio-diesel, but currently that process is too costly. The pyrolysis integration would get maximum production during the summer months. During the same period the cooling demand is increased. During the summer cooling load is covered largely of refrigerating compressors run on electricity. A sustainable society means that the right kind of energy is utilized. Using the high-quality form of energy electricity for comfort is not sustainable. The absorption refrigeration cycle is a chiller similar to a refrigeration compressor, with the major difference that it runs on low-temperature water. The pyrolysis process requires one or more condensers in order to extract pyrolysis oil. When the pyrolysis oil condenses low temperature heat is produced. This condensation heat can be used to drive an absorption chiller, which simplified converts heat to cold, with minimal need for electricity. The pyrolysis integration with district cooling production would produce heat, electricity, pyrolysis oil and cooling, all originating from biomass. The result from the study shows potential. A cogeneration plant with a combustion boiler steam output of 80 MW has been studied and three different cases were investigated. The first case maximizes the production of pyrolysis oil and produces 78 000 tonnes of pyrolysis oil / year and district cooling equivalent to 11 GWh. The second case maximizes the district cooling production and produces 37 GWh of district cooling and pyrolysis oil equivalent to 68 000 tonnes / year. The last study provides a more balanced production of 74 000 tons of pyrolysis oil / year and 22 GWh of district cooling. Future studies should investigate how the cooling effect varies during the day in an attempt to further improve the efficiency of the plant. The liquefaction behavior of pyrolysis oil derived from biomass originating from Scandinavia should also be investigated further.

Vattenfall Heat AB is a district heat provider in Drefviken, but has yet to establish any cooling systems in this area. This thesis examines the potential client base within the area today and over the coming 20 years. The feasibility of the most common cooling technologies is evaluated and results show a total potential for an installed capacity of 30 MW providing 50 GWh of cooling per year. One of the examined areas shows good prospect for heat driven absorption chillers during the summer months when the heat load is limited.

Denna studie undersöker absorptionstekniken i syfte att ta reda på förutsättningarna för absorptionskyla i Härnösand. En investeringskalkyl har genomförts för att bedöma lönsamheten. I huvudsak har en litteraturstudie genomförts och för investeringskalkylen har nuvärdesmetoden använts samt att produktspecifikationer har efterfrågats från de största leverantörerna i världen. Resultatet visar att det finns två typer av kommersialiserade absorptionskylmaskiner på marknaden, varav den ena är tillämpbar för decentraliserad kylproduktion i fjärrvärmenät vid temperaturer kring 75 °C, och den andra för högre temperaturer kring 120-150 °C och lämpar sig därmed inte för decentraliserad kylproduktion. Det forskas och utvecklas kring andra mer avancerade tekniker och investeringskalkylen visar att en investering är lönsam beroende på storleken på absorptionskylmaskinen och försäljningspriset på kylan som levereras till kunden. Slutsatsen är att säljargument och en motivering måste tas fram varför kunden ska välja att få sin kyla levererad via en absorptionskylmaskin istället för en kompressorkylmaskin.
This study examines the absorption cooling technology in order to find the prerequisites of absorption cooling in Härnösand. An investment appraisal has been completed to ensure profitability. Mainly, a literature review has been conducted and the net present value decision rule has been used for the investment appraisal and product specifications have been requested from the main global suppliers. The result shows that there are essentially two absorption chillers commercialized in the market, one of which is applicable for decentralized cooling production in a district heating network at temperatures around 75 °C, and the second which is applicable for temperatures in the range of 120-150 °C and thus not suitable for decentralized cooling production. Research and development for more advanced techniques is ongoing and the investment appraisal shows that the profitability is depending on the size of the chiller unit and the selling price for the cooling energy. The conclusion is that a sale proposal and a motivation are needed on why the customer should choose to have their cooling delivered from an absorption chiller instead of a compressor chiller.

Under sommarmånaderna är behovet i fjärrvärmenät lågt, vilket innebär att fjärrvärmeproducenter i större utsträckning kan elda de mest lönsamma bränslena för att täcka behovet. Vid Linköpings kraftvärmeverk eldas under sommarperioden stora mängder billigt avfall vilket leder till låga och ibland negativa marginalkostnader i produktionen. Därmed är det intressant att utnyttja denna värme i så stor mån som möjligt, vilket kan göras via fjärrvärmedrivna absorptionskylmaskiner. Absorptionskylmaskiner används i dagsläget för produktion av fjärrkyla i Linköping, men är dessutom möjliga att använda för isproduktion.Denna rapport är tänkt att agera underlag för de beslut som fastighetsbolaget Lejonfastigheter AB i Linköping tar angående framtiden för kylsystemet vid Linköpings ishall. Rapporten syftar till att utreda möjligheterna för att installera en absorptionskylmaskin för isproduktion till ispistarna vid området Stångebro i Linköping. Som komplettering till den befintliga maskinparken bestående av eldrivna kompressorkylmaskiner skulle en absorptionskylmaskin kunna leda till en minskad elförbrukning i isproduktionen.Utöver detta syftar rapporten även till att undersöka effektiviseringsåtgärder för de befintliga kompressorkylmaskinerna, i form av en sänkning av kondenseringstemperaturen. Temperatursänkningen, som innebär att hela kompressorcykeln blir effektivare och att kompressorernas elförbrukning sänks, uppnås genom att använda fjärrkyla i kylningen av kondensorerna. Resultaten visar att den undersökta absorptionskylmaskinen inte leder till några kostnadsminskningar, utan är lika dyr eller dyrare än de befintliga kompressorkylmaskinerna under större delen av året. Däremot visar sig ett byte av kondensorkylning för de befintliga kompressorkylmaskinerna från dagens kylning mot utomhusluft till kylning med fjärrkyla, kunna ge en årlig besparing på runt 350 000 kr. Denna siffra inkluderar även ett byte av komfortkyla från dagens system med kompressorkylmaskin, till att istället använda sig av fjärrkyla direkt. Dessutom kan en sänkning av den årliga abonnerade toppeffekten för den inköpta elektriciteten erhållas i och med kylmaskinernas ökade effektivitet. Inkluderat investeringskostnader, så som rörläggning, fås en ungefärlig återbetalningstid på 13 år. Arbetet i denna rapport innehåller ett antal uppskattningar och osäkerheter vilket gör att det verkliga fallet kan komma att skilja sig från de resultat som här presenteras. Det är därmed intressant för framtiden att i mera detalj studera hur en eventuell absorptionskylmaskin skulle passa in i systemet med kompressorkylmaskiner, samt hur fjärrkylenätet på bästa sätt integreras i arenaområdets energisystem.

Efterfrågan på fjärrkyla ökar i Luleå och kunder som ligger utanför det befintliga fjärrkylanätet riskerar tvingas investera i egna kyllösningar innan nätet byggts ut. En av dessa är ett nytt kvarter kallat Biet som planeras byggas i centrala Luleå. Mot denna bakgrund vill Luleå Energi hitta lokala kyllösningar som antingen kan bli permanenta eller fungera temporärt fram tills nätet är utbyggt. Syftet med detta projekt är därför att undersöka hållbara tekniska och ekonomiska lösningar. Fokuset för denna undersökning var kvarteret Biet, men lösningen kan också appliceras på andra fastigheter med liknande förutsättningar. De två kyltekniker som undersökts i detta projekt är fjärrvärmedriven absorptionskyla och solelsdriven kompressorkyla. Lösningarna är utformade så att dessa kylmaskiner, tillsammans med ett kyllager, levererar kylan från maj till september då behovet är som störst. Under vintermånaderna utnyttjas endast frikyla från uteluft. De olika kylsystemen som undersökts är fjärrvärmedrivna absorptionskylmaskiner på 50 respektive 160 kW med eldrivna backupmaskiner, samt en 160 kW fjärrvärmedriven absorptionskylmaskin utan backupmaskin. För dessa alternativ undersöktes både torr och våt återkylning. För solelsdriven kompressorkyla undersöktes torr återkylning med två olika lutningar på solcellsmodulerna: 13° och 30°. Den ekonomiska jämförelsen utgår ifrån en livscykelanalys där investering, planering, installation, underhåll, drivmedel och eventuell vinst är inkluderat. Känslighetsanalyser på osäkra parametrar som elpris, investeringskostnad samt kylmaskinernas köldfaktor COP gjordes, och ett break-even fjärrvärmepris för att de värmedrivna maskinerna ska kunna konkurrera mot de solelsdrivna kompressorkylmaskinerna togs fram. Resultatet visar att kvarteret Biets toppeffektbehov kan komma att hamna kring 325 kW. Frikyla från uteluft kan troligen täcka kylbehovet under vintern, men under maj till september krävs det en annan lösning. Beräkningarna som har gjorts på fjärrvärmedriven och solelsdrivenkyla visar att samtliga alternativ är tekniskt möjliga, men att de solelsdrivna alternativen har ekonomiska fördelar. En lutning på 13° på solcellsmodulerna kan rekommenderas, eftersomdet har praktiska fördelar gentemot 30° på platta tak. Grundfallet på de rörliga priserna är ettelpris på 614 SEK/MWh och ett fjärrvärmepris på 180 SEK/MWh. För att få en lägre kostnad per producerad MWh gentemot solelsdriven kyla med moduler i 13° lutning skulle alternativen med 160 kW fjärrvärmedriven kylmaskin utan backupmaskin för torr respektive våt återkylning kräva fjärrvärmepris på ca 65 respektive 115 SEK/MWh. En lösning med fjärrvärmedriven kylmaskin utan backupmaskin innebär dock att inomhustemperaturen under några få tillfällen är högre än önskat. Övriga alternativ med fjärrvärmedriven kyla är inte ekonomiskt konkurranskraftiga oavsett fjärrvärmepris. Känslighetsanalysen visade att investeringskostnaden är den parameter som har störst påverkan på livscykelkostnaden. Slutsatsen av detta projekt är att värmedrivna kylmaskiner fortfarande inte kan mäta sig medeldrivna ekonomiskt. För att motivera ett val av ett kylsystem med värmedriven kylmaskin skulle det lyftas fram aspekter som att få mer användning av fjärrvärmen sommartid och att inte använda högvärdig energi för kylning.

E.ON Värme in Örebro produces electricity and delivers heat and cooling to customers in the region. The Åby Plant operates as a combined heat and power (CHP) plant and runs mostly on different biofuels. A new boiler and turbine is projected for the plant and will start operating fully during year 2012. This creates new possibilities for the existing small scale district cooling production. The number of cooling subscribers is today low and the power output is approximately 7.7 MW but has a great potential of growing in the future. Higher electricity prices, due to the deregulated electricity market and growing environmental concerns motivate the use of district cooling. Cooling production at E.ON Värme in Örebro today comes from modified heat pumps with low efficiency and free cooling. The idea is to replace the heat pumps with either new compression cooling machines, absorption cooling machines (ACM) or a mixture of both. This thesis analyzes possible benefits with the use of heat driven cooling i.e. absorption cooling compared with conventional compression cooling.

Excess heat from electricity generation in CHP plants is often a problem during the warm period of the year. Normally most of the heat is distributed to industries and households for heating. However, during the summer, the demand for district heating is low which constrain electricity production. The absorption technique utilizes heat as fuel and increases electricity generation during warm periods. This together with a decrease in electricity consumption has positive effects on the environment since it reduces electricity produced in plants controlling margin production. Those plants are most often coal condense plants with high emissions of fossil CO2.

Most scientists believe that CO2 emissions from human activities are the main cause to the increasing greenhouse effect. The importance of reducing CO2 emissions is therefore high and is one of the motives for district cooling based on ACM that replaces small local electricity driven chillers. Since the Åby plant uses mostly biofuels the contribution of fossil CO2 is low.

ACM utilizes heat as fuel, therefore the positive effects related to ACM are fairly obvious when the electricity price and the demand for cooling are high. To analyze and optimize the energy system in Örebro, a model was created in the program MODEST, which is software developed at Linköping Institute of Technology. Optimizations with different cooling demands and electricity prices have been made. The cooling production mix is split up in two scenarios, a visionary scenario where no restrictions are considered and a restricted scenario with restricted ACM capacity. The results have been gathered and analyzed and supports the common statements about absorption cooling.

A simulation of the visionary scenario with unrestricted ACM capacity together with the highest cooling demand (20 MW) and the highest electricity prices (European prices), gave an annual decrease in global CO2 emissions of 9 400 tonnes compared to a scenario with only compression cooling machines. Furthermore, the system running cost was almost 9 MSEK lower on an annual basis. In the restricted scenario, a pay-off analysis shows that the additional costs due to ACM is covered by the lower system cost in less than 3 years when the electricity prices are as forecasted for 2012-2015. All the simulations where absorption cooling was a part of the energy system gave positive results both from an economical and environmental point of view.

Då Sverige historiskt sett har haft låga priser på el har ett system som använder mycket el byggts upp. Efter avregleringen av den europeiska elmarknaden har priserna på el ökat och beräknas stiga till samma nivåer som på kontinenten. Behovet att minska energianvändningen och då främst el har blivit en viktig fråga varpå Energimyndigheten valt att inom projektet STIL2, STatistik I Lokaler, inventera energianvändningen i svenska lokaler.

 Rapportens syfte är att undersöka hur kontorslokalers energianvändning i Stockholmsregionen påverkar energisystemet med fokus på användningen av komfortkyla. Genom att utnyttja fjärrvärmedrivna kylmaskiner, absorptionskylmaskiner, höjs värmelasten sommartid när värmelasten är låg vilket medför ett ökat underlag för produktion av värme och el i kraftvärmeverk. Med data från STIL 2 uppskattades kylbehovet i kontorslokaler till 30 kWh kyla per m2 och år. Denna last användes sedan vid undersökningen av kontorslokalernas påverkan på energisystemet och vid inkopplingen av en absorptionskylmaskin i Farsta företagsområde.

Undersökningen visade att det i vissa delar av Stockholms södra och centrala fjärrvärmenät finns en viss möjlighet att använda absorptionskylmaskiner för produktion av kyla. Lönsamheten för dessa ökar med ett höjt elpris och ökat underlag av billig värme från kraftvärmeverk. Undersökning av kylproduktion i Farsta företagsområde visade att bäst lönsamhet gav en kombination av absorptionskylmaskin och eldriven kompressorkylmaskin. Maskinerna används ungefär hälften av årets timmar vardera och gav en vinst på 2,9 MSEK i nuläget och 3,7 i framtidsscenariot över 10 år. Utsläppen av koldioxid minskade med 130 ton i nutidsscenariot och 180 ton i framtidsscenariot per år på grund av den ökade elproduktionen som absorptionskylmaskinen gav underlag för i kraftvärmeverken ibland annat Högdalen.

Att installera absorptionskylmaskiner i de befintliga fjärrkylanäten är i dagens system inte lönsamt då tillgången på billig värme är för liten och maskinerna skulle producera under för få av årets timmar. Konkurrensen från frikylaproduktionen gör att värmen måste vara väldigt billig för att absorptionskylmaskinerna ska producera.

Hungary’s share of renewable energy in 2010 was 7.9 %, and their renewable energy goal for 2020 is 14.65 %. Geothermal energy is one option that could help to achieve the goal, since Hungary has favorable bedrock, the temperature gradient is above average and thepermeability is high. Today Hungary is importing just over half of its primary energy supply. Because of political conflicts between nations Hungary wants to expand its own production of energy. One of the major investments implemented was to build the largest geothermal heating plant in central Europe, located in Miskolc. This degree theses aims is to raise the capacity factor for this heating plant. To achieve this objective, a survey of how grain dryers and absorption chillers could increase the heat load in the summer has been performed. With grain dryers that only dries wheat, the capacity factor for the geothermal heating plant in Miskolc increased by 2.6 % and by 4.4 % for the absorption chiller. Although surveys have been carried out for a specific case the idea can be implemented in other heating plants. Keywords: Capacity factor, geothermal energy, wheat dryers and absorptions chiller.

Syftet med detta examensarbete är att värdera och jämföra ett antal utvalda kyltekniker, med huvudfokus på värmedriven kyla. Dels för en specifik befintlig byggnad men även en generell jämförelse som kan ligga till grund för andra projekt. Arbetet är utförti samarbete med ÅF i Borlänge. Den specifika byggnaden som har undersökts är belägen i Borlänge och kyls idag av stadsvatten, och har en kyleffektpå 655kW. Borlänge Energis fjärrvärmenät ligger till grund för samtliga beräkningar och antaganden. Huvudsyftet har varit att jämföra de olika kylteknikerna ur ett ekonomiskt perspektiv, men även snudda vid ett miljöperspektiv. Utöver detta så var syftet att undersöka hur en fjärrvärmeleverantör ska kunna leverera kyla till sin kund, utan att behöva gräva ner nya fjärrkylledningar. De kyltekniker som jämförts i detta arbete är absorptionskyla, adsorptionskyla, sorptiv kyla & eldriven kompressorkyla. För att kunna jämföra de olika teknikerna har den totala livscykelkostnaden beräknas. Investeringskostnader och data har erhållits ifrån leverantörer genom kontakt med kunniga säljare. Driftkostnader har beräknats fram med hjälp av driftdata samt energipriser hos Borlänge Energi. Kostnader för installation, frakt och lyft är inte medräknade i detta arbete. För den befintliga byggnaden visade det sig att den mest kostnadseffektiva lösningen är absorptionskyla, tätt följt av att komplettera befintligt system med frikyla i form utav en kylmedelkylare. Absorptionskylan har väldigt låga driftkostnader under sommarhalvåret, då fjärrvärmepriset är som lägst. Dyrast av teknikerna är adsorptionskyla, tack vare den dyra investeringskostnadenoch dess låga verkningsgrad. Även för den generella jämförelsen visade det sig att den mest kostnadseffektiva lösningen är absorptionskyla, tätt följt av eldriven kompressorkyla. Absorptionskylan har mycket låga driftkostnader, men kompressorkylan har istället en lägre investeringskostnad och mycket bättre verkningsgrad. Om Borlänge Energi skulle sälja fjärrvärmeproducerad kyla under sommaren, så skulle de vid 655kW kyleffekt ha en återbetalningstid avett absorptionskylaggregat på endast 2 år. Skulle de istället ha en kyleffekt på 100kW skulle återbetalningstiden vara ca 5 år. Slutsatser kan dras ifrån detta arbete att byggnader med högre kyleffekt är mer fördelaktiga för värmedriven kyla.
The aim of this thesis is to evaluate and compare a number of selected chilling techniques, with a main focus on heat driven cooling. Mainly for an existing building, but also a more general comparison that can be used as a basis for other projects. This thesis has been carried out in cooperationwith ÅF in Borlänge.The building that has been investigated is located in Borlänge. All calculations and assumptions regarding the district heating network are based on Borlänge Energi’s district heating network. The main purpose has been to compare the different cooling techniques from an economical point of view, but also a slight comparison from an environmental point of view. In addition, the purpose has been to investigate how a district heating supplier can deliver cooling to its customers without having to dig down newdistrict cooling pipes. The cooling techniques compared in this thesis are absorption chillers, adsorption chillers, sorptive cooling and conventional electrical compression chillers. In order to compare the different techniques, the total life cycle cost has been calculated. Investment costs and data have been obtained from skillful salesmen representing variouscompanies. Operating costs have been calculated using data and energy prices from Borlänge Energi. Costs for installation, shipping and lifting are not included in this thesis. The most cost-effective solution for the existing building is to install an absorption chiller, closely followed by complementing the existing cooling system with free cooling. The absorption chillers has very low operating costs during the summer, when the price of the district heating is at its lowest. The most expensive technique are adsorption cooling, due to its expensive investment cost and its low efficiency. For the general comparison, it was found that the most cost-effective solution is absorption chiller as well, closely followed by the conventional compressor chiller. The absorption chillers has much lower operating costs than its competitors, but the compressor chiller has a lower investment cost and a much better efficiency. If Borlänge Energi were to sell district heat-produced cooling during the summerusing an adsorption chiller, they would have a payback time of only approximately 2 years, with a cooling power of 655kW. With a cooling power of 100 kW, the payback time would be approximately 5 years. Conclusions can be drawn from this thesis that buildings with higher cooling demand are better suited for heat-driven cooling.

The supply of cooling has increased significantly in recent years, the trend shows that the increase will continue one reason is that the standard of living has increased, but EU has also set a requirement that energy consumption must be better at the same time. With “better” means more efficient and environmentally friendly. District cooling today uses either chillers or naturally available cold sources such as deep sea water, lake water or cold air. Cold air is, of course, only available when the seasons permit it and the cold air is not available when comfort cooling is needed for e.g. offices. The only alternative for areas that do not have a cold water source nearby is to use chillers. The most common chillers today are compressor chillers and absorption chillers. The most interesting chiller for the energy and environmental company HEM in Halmstad, is the absorption chiller which is driven by heat. HEM has, during the summer, surplus heat produced in Kristinehed plant which they want to use, they also have an increased inventory of waste during the summer which they get from the municipality of Halland. This heat is, of course, qualified to be used in the making of cold. Absorption chillers is today, however, not as common as compressor chillers which are capable of dealing with most cooling capacities, from small to large, and simultaneously works more or less flawlessly. Most of today’s absorption chillers are of a few hundred kW and upwards while there are no absorption chillers for the smaller effects, they are also very expensive and can have problems with crystallization of the absorbent if the operation is handled incorrectly. But it’s also expensive when it comes to piping of district cooling networks depending on where the pipes are desired, for example if it is the middle of town or over a grass field. A fictional project of the area Sannarp is used for a case study in this thesis where one investment alternative was to extend the existing district cooling pipes and another alternative was to invest in absorption chillers to meet the company's cooling demand. The results were obviously much affected by the area's layout and the distance to the first company starting from the existing pipe. The company's cooling demand also affected the results and the first alternatives investment cost could only be competitive with alternative 2 because the distance was just of the right length. If the distance to the company had been shorter, then the cooling demand for the same company has had to be less. The conclusion of the project was still in the end that and expansion of the current district cooling network to the company was the most feasible and economically advantageous.

Kyla produceras med ett antal helt skilda metoder. Denna rapport och fallstudie tar hänsyn till fyra metoder för kylning, kompressordriven-, absorptions-, fri-, och fjärrkyla. En del i problematiken är att systemen har mycket olika tekniska utformningar och krav på fastigheten, så som geografi och närhet till stora tekniska system som fjärrvärme och fjärrkyla. Kylsystemen jämfördes för att finna vilket kylsystem som var lämpligast samt vilket som hade den mest gynnsamma taxeringen för fastigheten. Kylsystemens lämplighet bedömdes framförallt efter underhållsbehov, men även storlek och ljudnivå. Fastigheten som utgör examensarbetets studieobjekt har ett kylbehov på 150 kW, vilket attribueras ett bageri, restaurang, kontor samt kylbänkar m.fl. Dessa har ett kylbehov under framförallt fyra sommarmånader, där kylbänkar m.fl även har ett kylbehov under resterande året. Flera studier har gjorts och pekar på att kylbehovet i framtiden kommer att öka, även om en exakt prognos inte kan ges. Det är även tydligt att alla de ovan nämnda kylsystemslösningarna har en roll att spela framöver. Examensarbetet har framförallt använt sig av en litteraturstudie för att besvara frågeställningarna. För litteraturstudien användes hemsidor som Discovery och ScienceDirect. För att beräkna energiförbrukning, drifttider och total kostnad så har Microsoft Excel använts. Framförallt för kylproduktion med kompressor, där det givna referensaggregatet har fyra olika driftfall beroende på kylbehov, varav ett är kylproduktion med frikyla. För att vikta frikylans andel har klimatdata från SMHI (2020) använts. Programmet har även använts för att sammanställa de tabeller och figurer som presenteras i resultatet. Prisförslag har givits efter personliga kommunikation per e-mail och telefonintervjuer med energiproducenter och tillverkare av kylaggregat. Resultatet visade att fjärrkyla var det för studieobjektet mest lönsamma alternativet, det står även för det system som är lämpligast då det är helt underhållsfritt för kunden. Anledningen till dess lönsamhet tillskrevs framförallt dess låga investeringskostnad. Att använda Gavleån för ren frikyla visade sig inte vara möjligt då temperaturen i ån är för hög sommartid. Även absorptionskyla visade sig vara olämpligt för studieobjektet då temperaturen i det lokala fjärrvärmenätet är för låg samtidigt som investeringskostnaden blivit hög. För absorptionskyla hade ett extra system behövts installeras, vilket rapporten inte kunnat prissätta. Rapporten visar däremot att metoden att producera kyla med absorptionsaggregat har potential att under rätt förutsättningar ersätta kompressorkyla. Detta för att minska dels belastningen på elnätet samt som ett sätt att minska CO2-utsläpp globalt, genom export av elektricitet till Europa. Detta arbete visar att dagens teknik är begränsad men att framtida teknik visar sig ha potential. Rapporten fann även att vidare arbete med vinning kunnat utföras för att identifiera absorptionskylas expansionspotential.
Cooling is produced with several completely differentiated methods. This report and case study considers four different methods of cooling, vapor-compression-, absorption-, free- and district cooling. A part of the problem is that the systems have vastly different technical configuration and requirement of a facility, such as geography and vicinity to other big technical system such as district cooling and district heating. The cooling systems are compared to find the method that is most suitable and has the most beneficial assessment. The different methods suitablitiy was graded based on, noise level, size and required maintenance. The facility that constitutes this thesis study has a cooling demand of 150kW, which is attributed to a bakery, a restaurant, an office and cooling benches etc. These have a cooling demand during four summer months, where cooling benches etc also have a demand during the rest of the year. Multiple studies showcase and point out that the cooling demand will grow in the future, even if a precise prognosis is not made. It is also clear that these above-mentioned cooling systems have a continuing role to play going forward. This thesis has foremostly used a literature review to answer the research questions. For the review webpages such as Discovery and ScienceDirect was used. To calculate the energy consumption, running hours and total yearly cost Microsoft Excel was used. Especially when cool produced with the compressor unit. The reference unit has four different operating modes depending on the cooling demand, one of the modes is production with free cooling. To value the share and impact that free cooling has, Microsoft Excel is used in combination with statistical data from SMHI (2020). Microsoft Excel is also used to compile the tables and figures in the “results” section. The pricing published in this report is based on personal communications per e-mail and phone interviews with energy producers and manufacturers of different cooling units. The result of the thesis show that district cooling is the most beneficial solution for cooling the facility. As well as the most suitable system since it is completely maintenance free for a customer. The reason for its profitability is attributed to its low investment cost. Using the nearby river for free cooling was deemed impossible because of its high temperature during the summers. Using absorption cooling was also considered unsuitable for the case object because of the low temperature in the local district heating network during summer times, as well as the high investment cost required because of it. To make absorption cooling suitable an additional system for cooling the processes would have to be installed, which this report has not been able to price.