A new design AMTEC converter model was developed, and its effectiveness as a design tool was evaluated. To develop the model, requirements of the model were defined, several new design models were successively developed, and finally an optimal new design model was developed. The model was created within Sinda/Fluint, with its graphical interface, Thermal Desktop, a software package that can be used to conduct complex thermal and fluid analyses. Performance predictions were then correlated and compared with actual performance data from the Road Runner II AMTEC converter. Predicted performance results were within 10% of actual performance data for all operating conditions analyzed. This accuracy tended to increase within operating ranges that would be more likely encountered in AMTEC applications. Performance predictions and parametric design studies were then performed on a proposed new design converter model with a variety of annular condenser heights and with potassium as a working fluid to evaluate the effects of various design modifications. Results clearly indicated the effects of the converter design modifications on the converter's power and efficiency, thus simplifying the design optimization process. With the close correlation to actual data and the design information obtained from parametric studies, it was determined that the model could serve as an effective tool for the design of AMTEC converters.

A new design AMTEC converter model was developed, and its effectiveness as a design tool was evaluated. To develop the model, requirements of the model were defined, several new design models were successively developed, and finally an optimal new design model was developed. The model was created within Sinda/Fluint, with its graphical interface, Thermal Desktop, a software package that can be used to conduct complex thermal and fluid analyses. Performance predictions were then correlated and compared with actual performance data from the Road Runner II AMTEC converter. Predicted performance results were within 10% of actual performance data for all operating conditions analyzed. This accuracy tended to increase within operating ranges that would be more likely encountered in AMTEC applications. Performance predictions and parametric design studies were then performed on a proposed new design converter model with a variety of annular condenser heights and with potassium as a working fluid to evaluate the effects of various design modifications. Results clearly indicated the effects of the converter design modifications on the converter's power and efficiency, thus simplifying the design optimization process. With the close correlation to actual data and the design information obtained from parametric studies, it was determined that the model could serve as an effective tool for the design of AMTEC converters.

The electrification of personal transport vehicles is one of the strategies to counteract global warming and dependance on fossil fuels. Diesel powered cars are already prohibited in several big cities and the prices for fuel are constantly climbing. Even so, electric cars are still a premium that not everyone can afford as they could an older ICE-car. This means that there can be a gap in the near future were the Swedish working- and middle class can neither afford a new EV nor refuel their combustion engine car. This thesis investigates the possibilities and challenges of electric conversion of an existing, (used) combustion engine car as an alternative to buying a new electric car. The conversion is meant to be a DIY-project that can be carried out by anyone with the capacity to learn all the skills necessary and with sufficient funds to own a car in the first place. Parts of or the whole project can be outsourced to machine shops or similar, if there are areas where knowledge or equipment of the builder are insufficient. This type of conversion proves to be highly modular where the selection of both car and components depends on budget, time, and knowledge. Brushed DC motors offer reliability at a low cost, but with relatively low efficiency. A three-phase induction motor will be a more costly option, but with the benefit of higher efficiency and power. The batteries that are deemed appropriate for the conversion are lead-acid and lithium-ion batteries. Lead-acid batteries are robust and have a low cost. Their low energy density will however result in a higher weight making this type of battery best suited for a small car with short range. Lithium-ion batteries, which are used in commercial EVs, have a high energy density and lower weight. They come at a high cost however, and they require individual monitoring of the cells’ voltage to prevent potential failure. The converted car will have to be registered as a modified vehicle in order to legally be used in Sweden. The original total weight of the car cannot be exceeded during the conversion and because of this, a car with low curb weight and high max load is preferable as a starting point. / Den pågående elektrifieringen av personlig transport är ett av verktygen för att uppnå en hållbar utveckling. I samband med detta stiger bränslepriser och förbud mot dieseldrivna bilar finns numera i flertalet städer. Trots detta är elbilar fortfarande mycket dyra i inköp. Elkonvertering av befintliga (begagnade) bilar kan vara både ekonomiskt och ekologiskt gynnsamt då resultatet blir en cirkulär ekonomi och minskat behov av fossila bränslen, samtidigt som bilägaren ej behöver betala för dyrt bränsle. Detta examensarbete kartlägger möjligheterna och utmaningarna kring elkonvertering av enbegagnad bil med förbränningsmotor som alternativ för att köpa en ny elektrisk bil. Konverteringen skall vara ett DIY-projekt som kan genomföras av alla som har kapaciteten att lära sig de färdigheter som krävs samt har finansiella möjlighten att äga en bil. Delar av eller hela arbetet kan även lämnas bort till en mekanisk verkstad om byggaren saknar kunskap eller utrustningen för att genomföra projektet. Att utföra en sådan konvertering visar sig vara högst modulärt där val av bil eller komponenter behöver fattas utifrån budget, tid och kunskap. Kolborst-DC motorer erbjuder pålitlighet till ett lågt pris men har förhållandevis låg verkningsgrad. Trefas AC motorer innebär högre kostnad men erbjuder högre effektivitet och mer effekt. De batterier som bedöms lämpliga för konverteringen är bly-syra batterier och litium-jonbatterier. Även här skiljer sig kostnad och prestanda. Bly-syrabatterier är robusta och innebär lägre kostnad, men har låg energidensitet och resulterar i hög vikt. De lämpar sig därför för mindre bilar med kort räckvidd. Litium-jonbatterier, som används kommersiellt i dagens elbilar, har hög energidensitet och lägre vikt. De är dock ett mer kostsamt alternativ och kräver cellövervakning för att förhindra potentiellt haveri. Bilen kommer behövas registreras som ombyggt fordon för att lagligt kunna brukas i Sverige. Viktigt är att bilens ursprungliga totalvikt ej överskrids, varför en bil med låg tjänstevikt och hög maxlast är att föredra som utgångspunkt för konverteringen.

If you buy a new electric car today it will take on average about ten years for you to start saving money compared to just continue driving your old gasoline car. It will also take about 4 years until you start saving carbon dioxide emissions, both of this is because of new production costs and emissions. As the EU has banned producing new fossil fuel cars from 2035, it’s just a question of time before the power train in our cars will be electric. This rapid transition will lead to the older generation gasoline cars left by the road, with still usable chassis. This calls for a solution that uses this chassis but swaps out its power train for an electric one, reducing the initial cost and emission to drive electric. But is it that easy? In this mission, we take that technical question into our hands and convert a Swedish classic Volvo 340 from 1979 and give it an electric power train from 2022. We provide a detailed theory about the technology, a guide in choosing the right components, and the legal build requirements to pass the inspection. The conversion is done in an ordinary garage with standard tools and a welder. Using a small power-train with a maximum power of 30kW (40hp) and a battery size of 20kWh gave us a car with a maximum speed of 110km/h and a range of 150km. The project costed a total of 60 000 kronor, including the registration process. The technical legality and registration process went smoothly thanks to the Organisation SFRO (Sveriges fordonsbyggares riksorganisation) which takes care of the technical inspection and handles the paperwork. After one year and 10 000 km of driving and collecting data, we estimate that transitioning from gasoline to electric via a conversion compared to a new electric car reduces the economical investment return time from 10 to 2 years. And saves 8 tons of CO2. The battery used is secondhand. The second-hand market of electric car batteries, mostly from crashed or defective cars is growing and is estimated to be enough to convert the majority of old gasoline cars that are in good condition. The life length of second hand batteries in conversion is estimated to be equal to the rest of the chassis, due to the lower power requirements in conversion builds. We see that this idea has potential on a larger scale due to satisfying the criteria: Enough low complexity to do a conversion (if using common car models), lower cost and CO2 emissions then other options, supply for batteries exists, donor cars exist with chassis in good condition, market size is big enough and it’s legal to modify your car in Sweden and a few other countries. / Det är bara en tidsfråga innan drivlinan i våra bilar kommer att vara elektrisk, eftersom EU har lagt ett förbud mot att producera nya fossilbränslebilar från 2035. Men det är inte det enda trycket på förändring eftersom även bensinpriserna fortsätter att öka. En mycket hög efterfrågan förväntas på elbilar. Men för de flesta är det inte ett ekonomiskt alternativ att köpa en ny elbil, även om användandet är billigare tar det cirka 10 år innan du börjar se besparingar. Även produktionen av nya elbilar släpper ut koldioxid, motsvarande cirka 4 års körning av en bensinbil. Den snabba övergången kommer också att leda till att den äldre generationens bensinbilar skrotas, med fortfarande användbara chassi. Detta kallar på en lösning som använder dessa chassin men byter ut sin drivlinan till en elektrisk, vilket minskar den initiala kostnaden för att köra elbil samtidigt som man sparar in utsläppen från en ny produktion. Men är det verkligen så lätt? Vi tar vi frågan i våra händer och konverterar en svensk klassiker, en Volvo 340 från 1979 och ger den en drivlina från 2022. Vi ger en detaljerad teori om tekniken, en guide för att välja rätt komponenter och lagliga byggkrav för att klara besiktningen. Konverteringen görs i ett vanligt garage med standardverktyg och en svets. Ett år och tusen mil senare av körning och insamling av data uppskattar vi att en övergång från bensin till el via en konvertering jämfört med en ny elbil minskar den ekonomiska avkastningstiden för investeringen från 10 till 2 år. Och sparar 8 ton koldioxid. Batteriet som används är begagnat. Andrahandsmarknaden för elbilsbatterier, främst från kraschade eller defekta bilar, växer och beräknas räcka för att konvertera majoriteten av gamla bensinbilar som är i gott skick. Livslängden för begagnade batterier vid konvertering uppskattas vara lika med resten av chassit, på grund av de lägre effektkraven i konverteringsbyggen. Vi ser att denna lösning har potential i det större perspektivet, främst igenom utbudet och livslängd av batterier och chassin för konverteringar. Men också att kostnaden och kompexiteten är tillräkligt låg om de vanligaste modellerna används. Denna lösning är just nu bara tillgänglig i sverige och ett fåtal andra länder där det är lagigt att modifiera sina bilar.