No description available.

De ökade deponi- och transportkostnaderna har skapat ett ökat intresse att effektivisera hanteringen av avloppsslam. Umeås allmänna avloppsreningsverk (Vakin) tar emot avloppsvatten från mer än 80 000 hushåll och företag och det mesta leds till reningsverket på Ön. Efter 2020 upphör avtalet med Dåva deponi om att avloppsreningsverket får använda slammet till sluttäckning av deponier. Ett alternativ till deponering är torkning med efterföljande förbränning.Detta examensarbete har genomförts på uppdrag av Vakin och syftet var att kartlägga energiflödena och CO2-utsläppen före och efter en implementering av en ångtork i byggnaderna rörande slamhantering. Även effekter av förbränning respektive deponering av slam har inkluderats. Ett mål var presentera ett systemförslag för hur ångtorken kan implementeras till befintlig anläggning. För att uppnå syftet inhämtades data genom inventering på plats och i projektplaneringsverktyget Projectplace. Därefter beräknades och sammanställdes energibehovet, kostnaden och klimatpåverkan för respektive energiförbrukande enhet i Microsoft Excel Förslaget till implementering av ångtorken är baserat på litteraturdata.Resultatet visar att det årliga energibehovet för slamhantering skulle öka från cirka 2 700 MWh till cirka 3 000 MWh. Vilket resulterar i att den årliga kostnaden för slamhantering ökar från cirka 6,2 miljoner kronor till cirka 7,5 miljoner kronor. Men den årliga klimatpåverkan skulle minska från cirka 930 ton CO2 till cirka 490 ton CO2 med en ångtork. Det årliga elbehovet för slamhantering ökar från inget energibehov till 2 100 MWh vid en installation av en ångtork. Detta eftersom cirka hälften av biogasen som tidigare användes till att producera el- och värmeenergi förväntas användas i ångtorken. Detta resulterar i att den årliga elkostnaden minskar från en intäkt på 650 000 kronor till en kostnad på cirka 4,6 miljoner kronor. Vidare ökar den årliga klimatpåverkan för elen från cirka 10 ton CO2 till cirka 180 ton CO2.Det årliga energibehovet för transporten minskar från cirka 2 700 MWh till cirka 900 MWh vid en installation av en ångtork. Eftersom ångtorken reducerar mängden slam som ska transporteras. Vilket resulterar i att den årliga kostnaden för transporten minskar från cirka 4,1 miljoner kronor till cirka 1,4 miljoner kronor. Även klimatpåverkan för transporten minskar från cirka 720 ton CO2 till cirka 240 ton CO2. Det årliga energibehovet idag är oförändrat när Vakin förbränner det torkade slammet. Eftersom energibehovet för sluttäckning inte beaktats och energibehovet för förbränning av torkat slam är noll. Den årliga kostnaden minskar från cirka 2,8 miljoner kronor till cirka 1,6 miljoner kronor. Eftersom mängden slam minskar mer än vad kostnaden för att förbränna slammet ökar. Den årliga klimatpåverkan minskar från cirka 180 ton CO2 till inget CO2-utsläpp. Eftersom klimatpåverkan att förbränna förnybart biologiskt material är noll. Energikartläggningen av fastigheterna visar att idag förbrukar utrustningen och belysningen rörande slamhantering cirka 760 MWh respektive 25 MWh el. Byggnaderna rörande slamhantering förbrukar idag cirka 1 200 MWh (byggnad 4) respektive 500 MWh (byggnad 5) värmeenergi. Dessa värden är jämförbara med andra liknande slamhanteringsanläggningar. Ur ett hållbarhetsperspektiv rekommenderas att Vakin installerar en ångtork, vilket medför bland annat en minskad årlig transportsträcka och därav reduceras CO2-utsläppen från transporten. Den mest lämpliga integreringen av en ångtork till ett avloppsreningsverk är att upprätthålla en arbetstemperatur för rötkamrarna med värmen från kondensationen av det förångade vattnet, återcirkulera den överhettade ångan som värms av förbränningen av metangasen från rötkamrarna samt blanda torkat slam med blöt slam för att undvika slammets klibbiga fas.

Awareness of climate change has resulted in enormous challenges for developed and developing countries. The frightening truth about our environmental situation has led to investigations of the causes of these changes and to obstruct these sources gradually but quickly. The alarming increase of average temperature of the earth has caused much worry around the world. Gas emissions in the atmosphere greatly affect the environment, where CO 2 emissions is one of the most serious factors contributing to the global warming potential. As the building sector emits 40% of global energy use and one-third of global greenhouse gas emissions, engineers must be educated to choose the best materials that lead to reducing CO 2 emissions. This means selecting materials that have less negative impact on the environment and are more “environmentally friendly”. This study shows how much CO 2e emissions are released into the atmosphere from a wooden structure villa that consists of two stories, a storage and a garage, with a total area of 229.6m2. The results of this case will be compared to a second case, where the external wooden siding is replaced with brick veneer. This result of this comparison provides us with a guideline in for how the selected materials impact the environment, illuminating the importance in choosing the right materials according to their CO 2e emission levels. In this way, the building sector can actively work to reduce the environmental impact. To achieve these goals, this study performed via life cycle assessment LCA methodology by using the One-Click LCA program. LCA is identified as a technique to assess the environmental impact and resources used through a product’s life cycle. This study utilized the LCA methodology (cradle to grave), which means starting from the extraction of raw materials, to product production, manufacturing, product usage and its end of life. The study lifespan was estimated to be 50 years. The results of the study verify that the wooden villa is more environmentally friendly than the villa made of brick, where carbon dioxide equivalent emission can be reduced to more than half by utilizing wood. Implementing the life cycle assessment study to any building aids in making the decision to choose the right materials for building according to CO 2e emission. And in this way, the environmental impact caused by the building sector will be greatly reduced.

No description available.

No description available.

The idea of nearly zero energy building (nZEB) has been emerged from the global trend toward reduction in fossil fuel consumption and green-house gas emission. In spite of different definitions for nZEB, it is vastly known as a grid connected building with highly reduced energy consumption by means of on-site renewable energy production. Accordingly, heat pumps are one of the remarkably efficient heating and cooling technologies considered as the promising components of the nZEBs, specially, when they are associated with the renewable energy systems. However, due to the interaction between heat pump, PV and the grid, the efficiency and the electrical self-consumption of the system strongly depend on the advanced controller strategies such as predictive controllers using price and weather forecast services. Although design of the control algorithms is a very challenging procedure, evaluation of the functionality of these defined algorithms is of paramount importance as well.In this thesis, the robustness of the pre-defined price and weather predictive controllers is studied by testing the performance of a heat pump system for different boundary conditions and compare the results with a reference case study. The base case is a heat pump system for a single-family house with the total heating floor area of 143 m2 and the annual heating demand of 100 kWh/m2.year. The building is located in Norrköping, Sweden and it is assumed that a family of 4 (parents and 2 children) are living in the house. The associated 5.7 kW PV system is mounted on the south oriented roof with the slope of 27˚. Moreover, the system has a storage tank with the total capacity of 180 liter for DHW and a 7.2 kWh battery bank increases the amount of harvested solar energy.The identified methodology of this thesis suggests evaluating the system for the range of variables and boundary conditions, included the climate, thermal properties of the building, orientation and slope of the roof of the building, room set temperature and the occupancy of the building which leads to the various DHW and electricity load profile. Moreover, to study the influences of the controllers on the system, a group of performance indicators are defined. PV self-consumption, solar fraction, final energy use, annual net cost of electricity and seasonal performance factor of the system are considered as the key figures of this study. Next, it aims to do the sensitivity analysis of the system with and without controllers under various boundary conditions. For this purpose, the TRNEdit, as one of the TRNSYS tools which is extended purposely to edit TRNSYS files and manage the parametric simulation studies, is used. Finally, the results from the parametric studies of the system is evaluated to examine the robustness of the controllers.Consequently, the acquired results from the sensitivity analysis of the system with the introduced predictive controllers proves that the performance of the system successfully promotes when it utilizes predictive strategies of PV generation and electricity price. However, the suggested control algorithms need to be slightly modified in order to achieve better results when they operate simultaneously.

The purpose of the thesis was to make a comprehensive guide for PV systems installers and engineers, using the best practices and following the applicable regulations and standards for the mechanical and electrical installations of PV systems. The guide includes all the different aspects of a PV system installation including different types of roofs and mounting structures, fire safety, height safety and fall protection, installation precautions, electrical and mechanical installations, safety gears and finally system commissioning. The guide was developed by reviewing the various standards and best practices deployed in various countries that are pioneers in PV installations as Germany, UK and the US in the period from 2006-2018.   A troubleshooting errors scheme was conducted to help installers track down operational faults in a PV system. Installers will be able to identify problems of old or newly installed PV systems according to few procedures to resolve operational problems.   In addition, a PV system was designed on the rooftop of Högskolan Dalarna in Sweden. The system will be used as a learning platform for installers in a course that will be introduced on the University’s campus, aimed at educating installers on PV systems installations. The designed system mainly focuses on flat and pitched roofs installations. The system was designed with the main priority to benefit installers working on and installing the system. Performance ratio and energy yield of the system were not emphasized when designing the system. It was specifically designed to match the objectives of the university’s installer’s course to be conducted on the campus. The designed system consists of two sub-arrays with two different mounting structures. The first one was a pitched roof mounting structure installed on a small hut on the university’s rooftop, and the second sub-array was a ballast mounting system directly situated on the roof surface with no penetrations to its surface. The system was designed on Sketchup software as a 3D model, simulated in PVsyst for energy yield forecast and losses evaluations, drawn as a single line electrical diagram on AutoCAD and lastly, a bill of materials was conducted with all the necessary components and parts to install the system on the rooftop.   Results from the simulated system shows a steep drop in energy yield during the winter months, energy losses due to shading effects of approximately 5 % and minimal other system and cables losses were recorded.   A study visit for a pitched roof PV system installation to be carried out by a group of six Swedish students was conducted. A discussion about the installation procedure, major mistakes and lack of practical knowledge by the engineering students were analyzed. Possessing knowledge of PV systems installations is of great importance not only to installers, but to solar design engineers. It is a necessity that engineers poses the fundamentals of installing a PV system and follow the applicable standards and best practices during systems design and execution.

Värmelagret för detta arbete undersöks med syftet att minska oljeanvändning för ett kraftvärmeverk i Luleå. I arbetet utreds två olika alternativ för borrhålslagring. Det första alternativet är ett decentraliserat lager ute i fjärrvärmenätet och det andra alternativet är ett centraliserat lager nära kraftvärmeverket. Borrhålslagret ska leverera värme till fjärrvärmenätets framledning under vintertid. Eftersom temperaturen från lagret är lägre än fjärrvärmenätets framledningstemperatur krävs en uppgradering av värmen från lagret för att höja temperaturen. I arbetet utreds två olika metoder för uppgradering. För det decentraliserade lagret sker temperaturhöjningen genom en kompressionsvärmepump och motsvarade för det centrala lagret är en biobränslepanna. För att utföra arbetet har litteraturstudier inom värmelagring, simulering i programmet DST (Duct storage systems), samt beräkningar i Microsoft Excel 2013 varit de övergripande metoderna. Vidare har ekonomiska förutsättningar för investering av ett borrhålslager utretts och även den miljömässiga påverkan genom beräkning av minskade koldioxid-utsläpp. De viktigaste resultaten från arbetet är att ett system med ett decentraliserat lager och en kompressionsvärmepump med en installerad effekt på 50 MW kan reducera oljeanvändningen med 28 GWh under ett år, vilket motsvarar en minskning på 43 %. Ett sådant system har en återbetalningstid på 21 år och bidrar till en minskning av koldioxid-utsläpp på 2034 ton per år. För ett centralt lager med en biobränslepanna som uppgradering och en installerad effekt på 50 MW uppgår återbetalningstiden till 23 år och koldioxid-utsläppen minskar med 2838 ton per år. Slutsatserna från arbetet är att energin i dagsläget är för billig för att det ska vara ekonomiskt motiverat att lagra överskottsenergi. Dock framstår det som intressant att undersöka vidare i ett borrhålslager eftersom det finns potential att minska oljeanvändningen och därmed få en mer hållbar värmeproduktion. / The heat storage for this project is being investigated with the aim of reducing the oil consumption for a combined heat and power plant in Luleå. Two different options for a borehole storage are investigated. The first option is a decentralized storage in the district heating network, and the second option is a centralized storage near the power plant. The borehole storage will supply heat to the district heating network during the winter. Since the temperature from the storage is lower than the district heating temperature, an upgrade of the heat from the storage is required to increase the temperature. Two different methods for upgrading are being investigated. For the decentralized storage, the temperature increase is achieved by a compression heat pump and corresponding to the central storage is a biofuel boiler. To carry out the project, literature studies concerning heat storage theory, simulation in the computer program DST (Duct storage systems), and calculation in Microsoft Excel 2013 have been the overall methods. Furthermore, the economic conditions for investment of a borehole storage are assessed and also the environmental impact by calculating reduced carbon dioxide emissions. The main results of the project are that a decentralized storage and a compression heat pump with an installed power of 50 MW can reduce the oil consumption by 28 GWh over a year, which corresponds to a reduction of 43 %. Such a system has a payback period of 21 years and the reduced carbon dioxide emissions are 2034 tonnes in a year. For a central storage with a biofuel boiler for the upgrade and an installed power of 50 MW, the payback time is 23 years and the carbon dioxide emissions are decreased by 2838 tonnes in a year. The conclusions from the study are that the energy is currently too cheap for it to be economically justified to store surplus energy. However, it appears interesting to further investigate a borehole storage because of the potential of reducing the oil consumption and thus obtain a more sustainable heat production.

No description available.

Fluid hammer is a problem, which may lead to catastrophic consequences and many engineers have a deficiency in competence when it comes to its prediction. This study´s objective is to assess various fluid hammer prediction models, to evaluate how substantial pressure thrusts would affect a system and to verify the analytical results toward experimental data. The experimental data are collected from a novel experimental rig constituted of tubes, valves and data acquisition (DAQ) equipment. The literature review reveals several algorithms, analytical calculations and items of transient numerical analysis software (simulation software) for this purpose. In this study, the fluid hammer prediction is performed by analytical and numerical analyses using the commercial mathematic software suite Maple 2017. Assessments reveal that the results differed between analytical calculation, simulation and experimental data. The experimental activities yield the lowest pressure thrust magnitude and transient analysis predicted the highest. For the sake of conservative prediction, use of simulation software is recommended. / Vätskeslag är ett problem som kan ge katastrofala följder och många ingenjörer saknar kompetens när det handlar om att förutspå det. Målet med denna studie är att utvärdera olika metoder för att utvärdera hur betydande tryckstötarna blir i ett system samt att verifiera analytiska data gentemot ett experiment. Datan för experimentet fås från en testrigg som består av tuber, ventiler och instrumentering. Av litteraturstudien framgår att det finns flertalet algoritmer, analytiska beräkningar och transienta numeriska mjukvaror (simuleringsprogram) till detta syfte. I den här studien värderas och jämförs vätskeslag genom analytiska och numeriska analyser med hjälp av mjukvarupaketet Maple. 2017 Utvärdering av resultaten visar att de varierar med de olika metoderna. Experimentet gav de lägsta tryckstötarna och simuleringarna gav de högsta. Därför rekommenderar jag att för säkerhets skull använda simuleringsprogram.