<p>Sammandrag</p><p>Detta examensarbete utförs i samarbete med företaget Componenta Wirsbo AB. Componenta smider detaljer till den tunga fordonsindustrin. Företaget använder sig av sänksmide där materialet formas genom slag från två rörliga verktyg. Smitt material har mycket goda hållfasthets egenskaper samt en mycket homogen struktur.</p><p>Företaget har som miljömål att minska sin uppvärmningsenergi med 5 %. Componenta arbetar även med ett Leanprojekt som ska leda till en mer kontinuerlig produktion. Det föreslagna värmeåtervinningssystemet kommer även att avsevärt korta avkylningstiden för detaljerna och på så sätt bidra till en mer störningsfri produktion. Detta projekt går ut på att dimensionera en anläggning för värmeåtervinning av kylvattnet från de färdigsmidda detaljerna. Det uppvärmda vattnet kan sedan användas till att värma tappvarmvatten och lokaluppvärmning. För dimensionering av anläggningen genomfördes praktiska test. I dessa test nedsänktes korgar med de smidda detaljerna i vatten och temperaturändringen på detaljerna och vattnet uppmättes. Resultatet av testerna visade att det går att utvinna ca 65 kWh energi ur varje korg med detaljer. Med värmeåtervinning av detaljerna från den mekaniska pressen kan i stort sett endast företagets varmvattenbehov täckas. Om hela produktionen värmeåtervinns kan utöver tappvarmvattenbehovet, ca 50 % av lokaluppvärmningsbehovet tillgodoses. De praktiska testerna visade att korgarna behöver ca 4 - 6 minuter i vattenbadet för att uppnå önskad avkylning. Det beräknade massflödet som pump och värmeväxlare dimensionerats efter är 2 - 9 kg/s.</p><p>Återbetalningstiden för den investering som behövs för att bygga systemet har beräknats. Om detaljerna från den mekaniska pressen värmeåtervinns återbetalar sig systemet på ca 20 månader. Värmeåtervinning från hela produktionen resulterar i en återbetalningstid på ca 7 månader.</p> / <p>Abstract</p><p>This diploma work is performed in cooperation with Componenta Wirsbo AB. Componenta are a company specialized in forging parts for the vehicle industry. The company uses drop forging where the material is moulded through hammering by two separated tools. Forged material has very good tensile properties and a very homogenous structure. The environmental goal for the company is to reduce their heating energy with 5%. Componenta are also involved in a Lean project to obtain a more continuous production. The suggested heat recycling system will also shorten the cooling time for the products and thereby contribute to a more non-stop production. The goal of this diploma work is to dimension a system for heat recycling of the cooling water from the forged details. The heated water can then be used for hot water and heating.</p><p>For dimensioning the system practically testing was performed. In these test's baskets with forged details was dipped in water and the temperature changes on the details and the water was measured. The results from these testes showed that it is possible to extract approximately 65 kWh of energy from each basket. With heat recycling of the details from the mechanical press it is possible to cover the total need of hot water for the company. If the Componenta decides to heat recycle the total production it is possible to cover the hot water need and about 50 % of the heating. The practical testing showed that the baskets needed about 4 – 6 minutes in the water to obtain the desired cooling effect. The pump and the heat exchanger are dimensioned for a flow of 2-9 kg/s.</p><p>The payoff time for this investment has been calculated. If the company heat recycles the details from the mechanical press the payoff time will be approximately 20 months. Heat recycling of the whole productions will reduce the payoff time too approximately 7 months.</p>

Sammandrag Detta examensarbete utförs i samarbete med företaget Componenta Wirsbo AB. Componenta smider detaljer till den tunga fordonsindustrin. Företaget använder sig av sänksmide där materialet formas genom slag från två rörliga verktyg. Smitt material har mycket goda hållfasthets egenskaper samt en mycket homogen struktur. Företaget har som miljömål att minska sin uppvärmningsenergi med 5 %. Componenta arbetar även med ett Leanprojekt som ska leda till en mer kontinuerlig produktion. Det föreslagna värmeåtervinningssystemet kommer även att avsevärt korta avkylningstiden för detaljerna och på så sätt bidra till en mer störningsfri produktion. Detta projekt går ut på att dimensionera en anläggning för värmeåtervinning av kylvattnet från de färdigsmidda detaljerna. Det uppvärmda vattnet kan sedan användas till att värma tappvarmvatten och lokaluppvärmning. För dimensionering av anläggningen genomfördes praktiska test. I dessa test nedsänktes korgar med de smidda detaljerna i vatten och temperaturändringen på detaljerna och vattnet uppmättes. Resultatet av testerna visade att det går att utvinna ca 65 kWh energi ur varje korg med detaljer. Med värmeåtervinning av detaljerna från den mekaniska pressen kan i stort sett endast företagets varmvattenbehov täckas. Om hela produktionen värmeåtervinns kan utöver tappvarmvattenbehovet, ca 50 % av lokaluppvärmningsbehovet tillgodoses. De praktiska testerna visade att korgarna behöver ca 4 - 6 minuter i vattenbadet för att uppnå önskad avkylning. Det beräknade massflödet som pump och värmeväxlare dimensionerats efter är 2 - 9 kg/s. Återbetalningstiden för den investering som behövs för att bygga systemet har beräknats. Om detaljerna från den mekaniska pressen värmeåtervinns återbetalar sig systemet på ca 20 månader. Värmeåtervinning från hela produktionen resulterar i en återbetalningstid på ca 7 månader. / Abstract This diploma work is performed in cooperation with Componenta Wirsbo AB. Componenta are a company specialized in forging parts for the vehicle industry. The company uses drop forging where the material is moulded through hammering by two separated tools. Forged material has very good tensile properties and a very homogenous structure. The environmental goal for the company is to reduce their heating energy with 5%. Componenta are also involved in a Lean project to obtain a more continuous production. The suggested heat recycling system will also shorten the cooling time for the products and thereby contribute to a more non-stop production. The goal of this diploma work is to dimension a system for heat recycling of the cooling water from the forged details. The heated water can then be used for hot water and heating. For dimensioning the system practically testing was performed. In these test's baskets with forged details was dipped in water and the temperature changes on the details and the water was measured. The results from these testes showed that it is possible to extract approximately 65 kWh of energy from each basket. With heat recycling of the details from the mechanical press it is possible to cover the total need of hot water for the company. If the Componenta decides to heat recycle the total production it is possible to cover the hot water need and about 50 % of the heating. The practical testing showed that the baskets needed about 4 – 6 minutes in the water to obtain the desired cooling effect. The pump and the heat exchanger are dimensioned for a flow of 2-9 kg/s. The payoff time for this investment has been calculated. If the company heat recycles the details from the mechanical press the payoff time will be approximately 20 months. Heat recycling of the whole productions will reduce the payoff time too approximately 7 months.

Most studies that tried to minimize carbon emissions from marine vessels have used the recycled waste heat generated from the propulsion engines to generate heating and minimize the electricity needed for the cooling systems. In this Master Thesis, a collaboration with Saab Kockums was conducted which had a goal to evaluate the possibilities to use waste heat from a cooling machine to create a more energy-efficient, sustainable and cost-efficient system for a surface vessel. The aim was to reduce carbon emissions and energy consumption without compromising the economic costs. But to also evaluate the advantages and disadvantages of using a cooling machine as a heating system for common areas and to examine the functionality and performance of such a system. This system would remove the current existing heating systems on a maritime platform and supplement the heating demand by recycling the waste heat from the cooling machines. The research questions posed were as follows: What structure would a system have that can integrate cooling and heating systems into a sustainable system? How can the functionality and performance of a cooling and heating system, designed with a focus on sustainability and economy, be evaluated both qualitatively and quantitatively? How will the functional flow of the concept operate under different operating conditions? What advantages and disadvantages will the concept have in different operating conditions? The research engineering methods applied in this thesis consists of interviews with system engineers, a design of a new heating battery, and a new concept generation. Furthermore, evaluation and systematic design drawing of the system’s connections to its subsystems and a functional flow diagram of the system are included. The result of this thesis shows that there is a possibility to use the water mixed with 20% glycol from the condenser side of a cooling machine with a temperature at 42℃ to provide heat to the platforms heating demands while maintaining its cooling functionality. The implementation would require some new pipelines and multiple valves between certain components so that the cooling machine would operate as a heat pump and/or as a cooling machine despite the weather conditions. Finally, a new heating battery would be needed and created. An operating year was determined to be 292 days and the system would switch between the two operating cases: summer- and winter-mode, in two geographical areas, the Mediterranean and the Baltic Sea. The new system compared to the current system of a Visby class corvette resulted in a reduction of carbon emissions up to 14%, 9% reduction in weight, and up to and 25% reduction in power usage. The fuel reduction cost is estimated up to 14%, for each operating year. / De flesta studier som har försökt minimera koldioxidutsläppen från marina fartyg har använt den återvunna restvärmen som genereras från framdrivningsmotorerna för att generera värme och minimera den elektricitet som behövs för kylsystemen. I detta arbete har ett samarbete tillsammans med Saab Kockums genomförts med syftet att undersöka möjligheterna att använda restvärmen från en kylmaskin för att skapa ett mer energieffektivt, hållbart och kostnadseffektivt system för ett ytfartyg. Målen var att minska koldioxidutsläppen och energianvändningen utan att kompromissa de ekonomiska kostnaderna, utreda för- och nackdelarna med att använda kylmaskinen som ett värmesystem för gemensamma utrymmen samt undersöka funktionaliteten och systemstrukturen för ett sådant system. Detta system skulle ersätta det existerande värmesystemet och komplettera värmebehovet genom att återvinna restvärmen från kylmaskinen. De forskningsfrågor som ställdes var följande, vilken struktur skulle ett system ha som kan integrera kyl- och värmesystemen till ett hållbart system? Hur kan funktionaliteten och prestandan hos ett kyl- och värmesystem, utformat med fokus på hållbarhet och ekonomi, utvärderas både kvalitativt och kvantitativt? Hur kommer det funktionella flödet i konceptet att fungera under olika driftfall? Vilka för- och nackdelar kommer konceptet att ha i olika driftfall? Metoderna som ingick i detta arbete var intervjuer med systemingenjörer, en design av ett nytt värmebatteri, konceptgenerering, utvärdering och systematisk designritning av systemens kopplingar till dess delsystem samt ett funktionellt flödesschema över systemet. Resultatet av detta arbete var att det är möjligt att använda en vattenblandning med 20 % glykol från kondensorsidan av en kylmaskin med en temperatur på 42 ℃ för att ge värme till plattformens värmebehov samtidigt som dess kylfunktion bibehålls. Det krävdes lite nya rörledningar och flera ventiler mellan vissa komponenter för att kylmaskinen skulle fungera som värmepump och/eller som kylmaskin trots väderförhållandena. Slutligen behövdes ett nytt värmebatteri skapas. Ett verksamhetsår fastställdes till 292 dagar och systemet kunde växla mellan två driftfall, sommar- och vinterläge i två geografiska områden, Medelhavet och Östersjön. Det nya systemet jämfört med det nuvarande systemet på en korvett, Visby-klassen, resulterade i en minskning av koldioxidutsläppen upp till 14 %, 9 % minskning av vikten, en minskning av effektförbrukningen upp till 25 % och en bränslereduktionskostnad upp till 14 % för varje verksamhetsår.

Mälarenergi’s vision is a world where we live and operate together without climate impact. This degree project has examined which opportunities Mälarenergi Elnät has in order to work towards this vision by looking more closely at whether their bigger substations can become self-sufficient in terms of heating, cooling and battery charging. The purpose of this degree project was to investigate how heat recovery from the substations’ transformers and the installation of PV-systems could contribute to both more environmentally friendly and self-sufficient substations. In addition to that, the economics and how this would affect the Swedish power grid regulation were of interest. The thesis was based on current values and data for oil temperatures and installed power in three of Mälarenergi Elnät’s substations. In addition to this, the thesis also includes a literature study, where previous research in heat transfer from power transformers, up-to-date information about PV-installations and the power grid regulation in Sweden were studied. The results of the thesis showed that both PV-installations and heat exchange for heating the station buildings could be of great benefit for Mälarenergi Elnät. In all but one case, the energy saving measures resulted in lower life cycle costs than if no measures were taken. It shows that the measures investigated in the thesis are not only good from an environmental perspective, but also has economic profitability.