Global ETD Search

1	Control and monitoring of a BTES-system Fjordestam, Patrik, Hansen, Sebastian January 2016 (has links) During the summer excess energy is produced from solar heaters, this is not taken care of, and usually goes to waste. The base of the project is built on that you should take the excess energy during the warmest months of the summer and save the energy in boreholes in the ground, then during the colder months the energy can be used. The purpose of the project was to build a prototype for the control and monitoring of a system. With this project we want to present a solution to a prototype which can be used as a development platform for the client. Communication between the actuators, sensors and the controller is made via a CAN-bus. The temperature sensors uses a One-wire buss and its values are stored and can be shown on a website. The results show that the monitoring and control functions works. Theoretically, the prototype is designed to be expanded to a real application. / Under sommaren produceras överbliven energi från solvärmare, denna tas inte omhand utan går oftast till spillo. Projektets grund bygger på att ta den överblivna energin under de varmaste månaderna på sommaren och spara undan energin i borrhål i marken, för att sedan under kallare månader kunna använda detta. Syftet med projektet har varit att bygga en prototyp för styrning och övervakning av ett system. Med detta projekt vill vi visa en lösning på en prototyp som kan fungera som utvecklingsplattform för beställaren. Kommunikation mellan aktuatorer, sensorer och styrenhet görs via en CAN-buss. Temperaturensorernas använder sig av en One-wire buss och dess värden sparas och kan avläsas på en webbplats. Resultatet visar att övervakning av sensordata och reglering av aktuatorer fungerar. Teoretiskt sett är prototypen utformad för att expanderas till en verklig applikation. CAN One-wire BTES BTES-system
2	Geoenergilager Xylem : Visualisering och lönsamhet / Borehole storage Xylem : Visualization and profitability Milesson, Joel, Abrahamsson, Erika January 2013 (has links) Inom svensk process- och tillverkningsindustri finns det stora mängder spillvärme som sällan kommer till användning. Att hitta olika tekniska lösningar för att effektivt tillvarata denna spillvärme skapar både nytta ur ett hållbart perspektiv samt ur ett ekonomiskt perspektiv för företaget. I denna rapport presenteras en utarbetad beräkningsmodell i Excel. Beräkningsmodellen används för att uppskatta lönsamheten för anläggning av ett högtemperaturlager i berggrunden. Excel-filen ska kunna användas för företag som en första uppskattning om ett borrhålslager är ett alternativ för tillvaratagande av spillvärme. Utformningen av beräkningsmallen utgick från Xylems högtemperaturlager i Emmaboda. Beräkningsmallen testades på Xylems borrhålslager. Resultatet visar att 2166 MWh/år kan tas ut från lagret, vilket stämmer överens till 83 % med Xylems egna beräkningar. Borrhålslagrets verkningsgrad beräknades till 65 % vilket kan jämföras med de 68 % som Xylem kalkylerat med. Nyckelord: Borrhålslager, UTES-system, BTES-system, HT-BTES-system, geoenergi, spillvärme. Borrhålslager UTES-system BTES-system HT-BTES-system geoenergi spillvärme TECHNOLOGY TEKNIKVETENSKAP
3	Control and Monitoring of a BTES-System Persson, Jesper, Dahl, Kristoffer January 2016 (has links) Termisk energi som solfångare producerar kan lagras i Borehole Thermal Energy Storage, BTES, när efterfrågan är låg, för att sedan användas när efterfrågan är hög. Målet med detta examensarbete är att utveckla en skalbar systemarkitektur för styrning och monitorering av en BTES prototyp, där ringarna som borrhålen utgör är indelade i olika temperaturhierarkier. De ringar som ligger närmare centrum av borrhålen har högre temperaturhierarki än de som ligger längre ut. Driftinformation från systemet ska kunna följas på en webbplats och temperaturdata från systemet ska sparas undan för lagring. Datakommunikationen består av en One-Wire buss som innehåller temperatursensorer och ett CAN-buss system för datakommunikation mellan sensor/aktuator-noder och server-nod. Utifrån sensordata bestäms reglering av ventiler. Driftinformation lagras i en databas och från denna databas presenteras informationen på en hemsida. Hemsidan innehåller en överblick av brunnparken där temperaturen i varje brunn kan utläsas. Regleralgoritmen uppfyller den sökta temperaturhierarkin där de högsta temperaturerna ska vara i centrum av brunnparken. Prototypen fungerar som en utvecklingsplattform och demonstrerande prototyp. / Thermal energy produced from solar collectors can be stored in Borehole Thermal Energy Storage, BTES, when demand is low for later usage when demand is high. The aim of this thesis is to develop a scalable system architecture for control and monitoring of a BTES prototype.The BTES prototype consist of 13 boreholes configured in a hierarchically manner in two circles and one core. The core is of the highest priority. The operational information is displayed on a website and stored in a database.The data communication consist of two One-wire buses and one CAN bus. The temperature sensors are connected to the One-Wire buses. The CAN bus consist of sensor/actuator nodes and a server node. Based on sensor data, a control loop configures the actuators. Operational data is stored in a database and visually presented on a website. The website displays an overview of all the boreholes where all of the sensors data can be read. The control algorithm runs successfully according to its hierarchically priorities. The prototype works as a developement platform and a demonstrating prototype. CAN One-wire BTES BTES-system Raspberry Pi Arduino Embedded Systems Inbäddad systemteknik Computer Engineering Datorteknik
4	Geoenergilösning för DN-huset Strandberg, Christoffer January 2014 (has links) In this thesis proposals for different designs of a borehole thermal energy storage (BTES) have been developed for the building DN-huset in Stockholm, Sweden. To build a BTES results in savings in energy costs by approximately 44 %, i.e. 2 million Swedish crowns annually. Furthermore, a BTES would reduce the annual environmental impact with roughly 75-157 tonnes of CO2 equivalents per year, depending on how the electricity consumption’s environmental impact is estimated. The payback period is about 11 years, including the warm-up period that is necessary before commissioning the BTES. The savings in environmental impact and operating costs are a result of energy being reused. During the summer heat is stored in the bedrock beneath the building for retrieval about half a year later in the winter, when there is a heating demand. In addition to developing proposals for different BTES designs the thesis also examines the influence of certain design parameters, conservative choices and operating conditions. shallow geothermal borehole thermal energy storage BTES geoenergi borrhålslager
5	Termisk energilagring i borrhål : En studie av borrhålets temperaturinverkan på värmepumpens värmefaktor / Borehole thermal energy storage : A study of the boreholes temperature impact on the heat pump's coefficient of performance Raschke, Marcus, Peterson, Victor January 2014 (has links) Sverige har en hög andel installerade bergvärmepumpar, som är en typ av vätska-vatten värmepump. Ett problem som finns för befintliga bergvärmesystem är att berget med tiden kyls ned då returslangen till borrhålet konstant levererar kyla till berget. Till följd av detta mister systemet en betydande del av sin verkningsgrad samtidigt som det i extrema fall kan leda till permanent isbildning i borrhålet. Ett sätt att motverka detta problem är att tillämpa termisk energilagring i bergvärmesystemets borrhål. Den internationella benämningen för denna teknik är ”Borehole Thermal Energy Storage, BTES”. Rapporten har behandlat en friliggande enplansvilla med ett befintligt bergvärmesystem som tillämpar termisk energilagring i bergvärmesystemets borrhål med solvärme. Två beräkningsfall har gjorts och resultatet från simuleringarna i en upprättad beräkningsmodell visar att en temperaturhöjning i borrhålet inte alltid innebär en årlig energibesparing. Vid varje grads temperaturhöjning sker en ökning av värmepumpens COP med ca 1,85 % enligt ett linjärt samband för höga temperaturdifferenser över värmepumpen. Detta motsvarar en kostnadsbesparing på 1,02 %/°C. Detta gäller för normala förhållanden med en framledningstemperatur för tappvarmvatten och rumsvärmare på 55 ⁰C. Med en högre energiförbrukning finns alltså större besparingar att göra. Vid mycket låga temperaturdifferenser mellan förångare och kondensor sker dock större procentuella förändringar, vilket medför att lågtemperatursystem kan bidra till en större energibesparing. I normalfallet är dessa system svåra att räkna hem för småhus. För en god lönsamhet krävs en optimerad systemlösning och effektiv styrning av cirkulationspumpar och andra samspelande komponenter med en PLC. I framtiden kommer dock sannolikt värmepumparnas mekaniska verkningsgrad att öka med bättre teknik och även energipriset som följd av politiska beslut, tillgång etc. Detta innebär att varje besparad kilowattimme kommer att bli mer värd. / Sweden has a high proportion of installed geothermal heat pumps, which are a type of liquid -water heat pump. One problem that exists for existing geothermal heating systems is that the rock in time cool down when the return hose to the borehole constantly supply cooling to the rock. As a result of this the system loses a significant portion of their efficiency while in extreme cases has led to the permanent ice in the borehole. One way to counter this problem is to apply thermal energy storage in the geothermal heating systems borehole. The international term for this technique is "Borehole Thermal Energy Storage, BTES". This report has analyzed a detached single storey house with an existing geothermal heating system utilizing thermal energy storage in the geothermal heating systems borehole with solar heating. Two calculation cases has been made and the results of the simulations in an established computational model shows that an increase in temperature in the borehole does not always result in an annual energy savings. Each degree of increased temperature is an increase in the heat pumps COP of 1.85 %, according to a linear relationship for high temperature differences across the heat pump. This results in a cost saving of 1.02 %/°C. This applies to normal conditions with a radiator temperature at 55 ⁰ C. With higher energy consumption can greater savings be made. At very low temperature differences between the evaporator and condenser is however larger percentage changes made, which means that low temperature systems can lead to greater energy savings. Typically, these systems are difficult to recoup for small detached houses. For a good profitability requires an optimized system solution and efficient control of circulation pumps and other interacting components with a PLC. In the future the heat pump mechanical efficiency will probably increase with better technology and even energy prices as a result of political decisions, access, etc. This means that each spared kilowatt hour will be worth more. thermal energy storage BTES solar collectors solar cell boreholes heat pump COP termisk energilagring BTES solfångare solcell borrhål värmepump värmefaktor COP Civil Engineering Samhällsbyggnadsteknik
6	A Reduced Model of Borehole Thermal Energy Storage Thermal Response Dudalski, Jacob January 2023 (has links) In Canada 15% of greenhouse gas (GHG) emissions are produced by the residential sector’s energy demand. The majority of the energy demand is space heating which is primarily met with natural gas combustion. Motivation exists to reduce GHG emissions due to their contribution to climate change. Integrated Community Energy Harvesting (ICE-Harvest) systems seek to integrate thermal and electrical energy production, storage, redistribution, and consumption in a way that reduces GHG emissions. Borehole thermal energy storage (BTES) is implemented in ICE-Harvest systems as seasonal thermal energy storage. This thesis presents a novel model of BTES thermal response with reduced complexity to aid in early siting, design, optimization, and control systems development work for ICE-Harvest systems. The reduced model can be used to approximate periodic steady state BTES thermal response. The model provides information on average ground storage volume temperature, outlet fluid temperature, heat exchanger fluid to storage volume heat transfer rate, storage volume top loss heat transfer rate, storage volume side and bottom loss heat transfer rate, and annual thermal energy storage efficiency which aids system modelling efforts for BTES in solar thermal and ICE-Harvest systems. The reduced model is formed from a solution of the thermal energy balance equations for the BTES ground storage volume and heat exchanger fluid with simplified operating conditions for a yearly BTES charging and discharging cycle. Ground storage volume temperature is lumped as a single value. Heat transfer rates between the storage volume and the heat exchanger fluid and the storage volume and its surroundings are modelled with periodic steady state thermal resistance values for the charging and discharging timesteps. A TRNSYS DST simulation of BTES is validated against measurements from a BTES installation and TRNSYS DST is used to generate the periodic steady state thermal resistance values the reduced model requires. The periodic steady state thermal resistance values of BTES charging and discharging are dependent on BTES design parameters (spacing between boreholes, number of boreholes, borehole depth, and storage volume size) and ground thermal properties (thermal capacity and thermal conductivity) which is presented in a series of parameter sweeps with respect to a reference simulation. The reduced model predicts periodic steady state average storage volume temperature with a RMSD of 0.96°C for charging and 1.3°C for discharging when compared to the TRNSYS DST reference simulation. The reduced model predicts the periodic steady state heat exchanger total energy transfer within 1.8% for the charging timestep and 2.8% for the discharging timestep when compared to the TRNSYS DST reference simulation. The reduced model’s periodic steady state thermal resistance values are demonstrated to be independent of heat exchanger fluid inlet temperature except for the side and bottom loss thermal resistance during discharging. The reduced model cannot replicate the change in heat transfer direction that occurs during BTES discharging when the temperature of the storage volume decreases below the temperature of the surrounding ground, however, the magnitude of the energy transfer that would occur is negligible compared to the magnitude of the BTES heat exchanger total energy transfer. / Thesis / Master of Applied Science (MASc) Reduced Model BTES Borehole thermal energy storage Thermal response Storage Efficiency Thermal resistance TRNSYS validation Borehole heat exchanger
7	Högtempererat borrhålslager för fjärrvärme / High Temperature Borehole Thermal Energy Storage for District Heating Hallqvist, Karl January 2014 (has links) The district heating load is seasonally dependent, with a low load during periods of high ambient temperature. Thermal energy storage (TES) has the potential to shift heating loads from winter to summer, thus reducing cost and environmental impact of District Heat production. In this study, a concept of high temperature borehole thermal energy storage (HT-BTES) together with a pellet heating plant for temperature boost, is presented and evaluated by its technical limitations, its ability to supply heat, its function within the district heating system, as well as its environmental impact and economic viability in Gothenburg, Sweden, a city with access to high quantities of waste heat. The concept has proven potentially environmentally friendly and potentially profitable if its design is balanced to achieve a good enough supply temperature from the HT-BTES. The size of the heat storage, the distance between boreholes and low borehole thermal resistance are key parameters to achieve high temperature. Profitability increases if a location with lower temperature demand, as well as risk of future shortage of supply, can be met. Feasibility also increases if existing pellet heating plant and district heating connection can be used and if lower rate of return on investment can be accepted. Access to HT-BTES in the district heating network enables greater flexibility and availability of production of District Heating, thereby facilitating readjustments to different strategies and policies. However, concerns for the durability of feasible borehole heat exchangers (BHE) exist in high temperature application. / Värmebehovet är starkt säsongsberoende, med låg last under perioder av högre omgivningstemperatur och hög last under perioder av lägre omgivningstemperaturer. I Göteborg finns en stor mängd spillvärme tillgängligt för fjärrvärmeproduktion sommartid när behovet av värme är lågt. Tillgång till säsongsvärmelager möjliggör att fjärrvärmeproduktion flyttas från vinterhalvår till sommarhalvår, vilket kan ge såväl lönsamhet som miljönytta. Borrhålsvärmelager är ett förhållandevis billigt sätt att lagra värme, och innebär att berggrunden värms upp under sommaren genom att varmt vatten flödar i borrhål, för att under vinterhalvåret användas genom att låta kallt vatten flöda i borrhålen och värmas upp. I traditionella borrhålsvärmelager används ofta värmepump för att höja värmelagrets urladdade temperatur, men på grund av höga temperaturkrav för fjärrvärme kan kostnaden för värmepump bli hög. I denna rapport föreslås ett system för att klara av att nå höga temperaturer till en lägre kostnad. Systemet består av ett borrhålsvärmelager anpassat för högre temperaturer (HT-BTES) samt pelletspannor för att spetsa lagrets utgående fluid för att nå hög temperatur. Syftet med rapporten är att undersöka potentialen för detta HT-BTES-system med avseende på dess tekniska begränsningar, förmåga till fjärrvärmeleverans, konsekvenser för fjärrvärmesystemet, samt lönsamhet och miljöpåverkan. För att garantera att inlagringen av värme inte är så stor att priset för inlagrad värme ökar väsentligt, utgår inlagringen från hur mycket värme som kyls bort i fjärrvärmenätet sommartid. I verkligheten finns betydligt mer värme tillgänglig till låg kostnad. När HT-BTES-systemet producerar fjärrvärme, ersätts fjärrvärmeproduktion från andra produktionsenheter, förutsatt att HT-BTES-systemets rörliga kostnader är lägre. I Göteborg ersätts främst naturgas från kraftvärme, men också en del flis. Kostnadsbesparingen beror på differensen för total fjärrvärmeproduktionskostnad med och utan HT-BTES-systemet. Undersökningen visar att besparingen är större om HT-BTES-systemet placeras i ett område där det är möjligt att mata ut fjärrvärme med lägre temperatur. Om urladdning från HT-BTES kan ske med hög temperatur ökar också besparingen. Detta sker om lagrets volym ökar, om avståndet mellan borrhål minskar eller om värmeöverföringen mellan det flödande vattnet i borrhålen och berggrunden ökar. Dessa egenskaper för lagret leder också till minskade koldioxidutsläpp. Storleken på besparingen beror dock i hög grad på hur bränslepriser utvecklas i framtiden. Strategiska fördelar med HT-BTES-systemet inkluderar; minskad miljöpåverkan, robust system med lång teknisk livslängd (för delar av HT-BTES-systemet), samt att inlagring av värme kan ske från många olika produktionsenheter. Dessutom kan positiva bieffekter identifieras. Undersökningen visar att HT-BTES-systemet har god potential att ge lönsamhet och minskad miljöpåverkan, och att anläggning och drift av lagret kan ske utan omfattande lokal miljöpåverkan. Det har också visats att de geologiska förutsättningarna för HT-BTES är goda på många platser i Göteborg, även om lokala förhållanden kan skilja sig åt. För att nå lönsamhet för HT-BTES-systemet krävs en avvägning på utformning av lagret för att nå hög urladdad temperatur utan att investeringskostnaden blir för stor. Undersökningen visar att om anslutning av HT-BTES-systemet kan ske mot befintlig anslutningspunkt eller till befintlig värmepanna kan investeringskostnaden minska och därmed lönsamheten öka. Placering av HT-BTES-systemet i områden med risk för överföringsbegränsningar kan också minska behovet av att förstärka fjärrvärmenätet, och således bidra till att minska de kostnader som förstärkning av nätet innebär. Betydelsefulla parametrar för att nå lönsamhet för HT-BTES-system inkluderar dessutom kostnaden för inlagrad värme liksom vilket vinstkrav som kan accepteras. Tillgång till HT-BTES möjliggör ökad nyttjandegrad och flexibilitet för fjärrvärmeproduktionsenheter, och därmed ökad anpassningsmöjlighet till förändrade förutsättningar på värmemarknaden. Dock återstår att visa att komponenter som klarar de höga temperaturkraven kan tillverkas till acceptabel kostnad. HT-BTES BTES TES High Temperature Borehole Duct Thermal Energy Storage District Heating Seasonal Storage Storage Pellet Heat Plant Energy Power Flow Martes Environmental impact Finance Investment Cost Technology Drilling Saving Gothenburg Heat Transfer Bedrock Review Feasibility Study Load Peak load Base load District Heating Production Network Grid Pipe Borehole Heat exchanger Collector New Future Generation Low temperature Bottle neck System Successive calculation Matlab Computor programming Science HT-BTES BTES TES Borrhålslager Säsongslager Fjärrvärme Martes Värmelager Pellets Panna Energi Effekt Flöde Miljöpåverkan Ekonomi Investeringskostnad Teknik Borrning Besparing Göteborg Värmeöverföring Berggrund Review Förstudie Borrhål Last Spetslast Baslast Fjärrvärmeproduktion Hög temperatur Produktion Nät Rör Kollektor Borrhålsvärmeväxlare Ny Framtid Generation Låg temperatur Flaskhals System Successive kalkylering Matlab Data programmering Vetenskap
8	Hydronic Pavement Systems for Sustainable Winter Road Maintenance in Sweden : A Study of Hamnbacken in Visby / Uppvärmda vägar för hållbar halkbekämpning i Sverige Barikan, Chirin January 2019 (has links) In countries with harsh winter climates extensive winter road maintenance is necessary to achieve traffic accessibility and road safety. These measures have high economic and environmental costs as snow free roads and winter road maintenance in Sweden today is achieved by a combination of mechanical snow clearance and the spreading of salt to prevent ice formation. The salt ends up in the roadside environment and has negative effects on groundwater and vegetation. An alternative to traditional winter road maintenance to obtain non-skid winter roads is the use of hydronic pavement(HP) systems. Existing HP systems in Sweden are powered by district heating which limits the application to urban locations. The goal is to utilize renewable energy sources such as geoenergy which can be used in both rural and urban locations. This thesis suggests Hamnbacken in Visby as a pilot project for a full-scale application of the proposed HP system using surface water source heat.The weather related road surface conditions on Hamnbacken, and the potential of a renewable energysource have been examined in this study and the proposed location has been found favourable for a HP system. / Länder med övervägande kallt vinterklimat är halkbekämpning en nödvändighet för trafikens framkomlighet och säkerhet. Åtgärderna som vidtas för att få snö- och isfria vägar är kostsamma samt har en hög miljöpåverkan, ett vedertagligt exempel är plogning och saltning. Saltet hamnar i slutändan inom vägens omgivande områden och har en negativ påverkan på grundvatten och vegetation. En alternativ lösning till traditionell halkbekämpning är uppvärmda vägar för att uppnå ett halkfritt vinterväglag. Befintliga väguppvärmningssystem i Sverige försörjs av fjärrvärme vilket är en begräsning då tillgången till fjärrvärme finns i anslutning till tätorter. Målet är att utnyttja förnybara energikällor såsom geoenergi som är tillgänglig både i tätorter och på landsbygden. Det här examensarbetet undersöker Hamnbacken i Visby som ett pilotprojekt för en fullskalig implementering av väguppvärmningssystem där sjövärme används som energikälla. Denna studie har undersökt väderrelaterade vägförhållanden på Hamnbacken samt potentialen för användning av sjövärme. Den föreslagna platsens förutsättningar har visat sig vara gynnsamma i detta avseende. Winter road maintenance sustainable infrastructure geoenergy renewable energy Nordic climate BTES surface water source heat Halkbekämpning hållbar infrastruktur geoenergi förnybar energi nordiskt klimat borrhål sjövärme Engineering and Technology Teknik och teknologier
9	Thermo-Economic Study of Hybrid Photovoltaic-Thermal (PVT) Solar Collectors Combined with Borehole Thermal Energy Storage Systems Aldubyan, Mohammad Hasan 24 May 2017 (has links) No description available. Mechanical Engineering Engineering Energy Photovoltaic Thermal PVT PV thermal collector Geothermal Ground loop GCHP GHX BTES solar energy renewable energy building cell temperature cell efficiency thermo economic borehole storage TRNSYS simulation

Search results