Most people agree that the Earth's climate is changing and that it's anthropogenic actions that are the cause of it. The year 2015 was a historic milestone for the Earth's future climate. A climate agreement was signed by several heads of government worldwide. The agreement will take place and enter into force 2020, with a goal that the earth's temperature must not rise more than 2 degrees. In order to achieve this goal all countries, states, communities, entrepreneurs and companies begin to work together to reduce emissions. The coffee rostary Löfbergs aims to reduce their carbon footprint by 40 % to 2020. To achieve the goal, they are working with sustainable actions to reduce the climate impact of all processes the coffee undergoes before it is a drinkable cup of coffee. The enviromental work done in the production is performed constantly, often by both large and small energy efficiency of technical and mechanical processes. The purpose of this study is to investigate whether Löfbergs shielding gas requirement can be improved by comparison of the current technical solution to other alternative solutions. The goal of this study is to find solutions to improve Löfbergs energy, climate impact and cost, through technological improvements of the shielding gas requirement. Comparisons and calculations in this report is mainly done by studying each process lifecycle, to analyse and determine the climate impact of the product flows for the studied solutions to the shielding gas requirements causes. According to the results obtained in the present report, which covered five different solutions to shielding gas requirement, financial savings can be made by around 900 000 Swedish kronor per year and the environmental impact is improved up to 71 %. Both better and worse solutions to climate change and economic cost is presented in the report to guide Löfbergs in the development of a more cost- and energy-efficient and climate-smart business.

The present report aims to show the development process of a liquid level sensing system for the use within the propellant tanks of a launch vehicle. Whereas many recent launchers use discrete level sensing systems to indicate the amount of fuel on defined spots like fill-stop and engine cut-off, in this report a continuous capacitance based sensor probe is described. An accurate knowledge of the propellant level can serve as input for the throttling of the propellant valves to account for changes in the oxidizer-fuel ratio and therefore helps optimising the operation of the rocket engine. Furthermore, the more precise the amount of fuel is known, the less unused propellant mass will remain allowing a cost and mass optimisation for each mission. Additionally to the increased vehicle performance, the sensor designs described aim to have comparably low mass and cost. At the beginning of the report, an overview of different level measuring techniques is given before going into the special conditions and requirements regarding launch vehicles. Afterwards, the design and testing with RP-1 and LN2 of two different sensor probes using a capacitive measuring principle is described and compared to analytical calculations and numerical simulations using COMSOL Multiphysics. At the end, design suggestions for a flight probe and possible improvements for a higher reliability are given. All tested sensor designs show an accuracy of a few millimetres when tested within a settled, non-sloshing fluid. However, the theoretical models show a substantial deviation to the test data. / Föreliggande rapport syftar att visa utvecklingsprocessen av ett vätskenivåavkänningssystem för användningen i drivmedelstankarna i en bärraket. Medan många nya bärraketer använder diskreta nivåavkänningssytem för att ange mängden bränsle på definierade händelser som textit tankstopp och textit motor avstängning, beskrivs i denna rapport en kontinuerlig kapacitansbaserad sensor. En exakt kunskap om bränslenivån kan fungera som inmatning för strypningen av bränsleventilerna för att ta hänsyn till förändringar i förhållandet mellan oxidationsmedel och bränsle förhållandet. Detta hjälper därför till att optimera driften av raketmotorn. Dessutom, ju exaktare mängden bränsle är känd, desto mindre oanvänd bränsle återstår, vilket möjliggör en kostnads- och massoptimiering för varje uppdrag. Förutom den ökade fordonsprestandan syftar de beskrivna sensordesignerna till att ha jämförelsevis låg massa och kostnad. I början av rapporten ges en översikt över olika nivåmättekniker innan de speciella förhållandena och kraven för bärraketer berörs. Därefter beskrivs design och testning med med RP-1 och LN2 av två olika sensorer som använder en kapacitiv mätprincip och jämförs med analytiska beräkningar och numeriska simuleringar med COMSOL Multiphysics. I slutet ges designförslag för en flygprob och möjliga förbättringar för en högre tillförlitlighet. Alla testade sensorkonstruktioner visar en noggrannhet på några milimeter när de testas med en stilla, icke-plaskande vätska. De teoretiska modellerna visar dock en väsentlig avvikelse från testdatan.

Kemcyklisk förbränning (CLC) involverar en icke komplex separation av den bildade koldioxiden (CO2) efter förbränningen eftersom syret (O2) överförs till bränslet via en syrebärare som cirkulerar mellan luft- och bränslereaktorn. Eftersom O2 separeras effektivt från kvävgasen (N2) i luftreaktorn, erhålls en produkt gas som till majoriteten består av CO2 och vatten (H2O). Detta resulterar således i mindre komplexa och energi-krävande rökgasreningssystem. Vid förbränning av biomassa inom kemcyklisk förbränning kan negativa CO2 utsläpp erhållas om den producerade CO2 gasen infångas och slutförvaras exempelvis i geologiska formationer. Den infångade CO2 gasen måste för att uppfylla stringenta reningskrav för att undvika diverse konsekvenser relaterade till transportkedjan och slutförvaringen. Förutom CO2 och H2O, kommer den genererade rökgasen från CLC innehålla mindre mängder av biprodukter som kväveoxider (NOx), svaveloxider (SOx) och övriga kontaminanter som behöver att reduceras ned till ppm nivåer för att möta reningskravet på CO2 gasen. På grund av en ofullständig förbränning i CLC erfordras en efterförbränningskammare med en extern tillsats av O2 för att uppnå en fullständig förbränning. Det kan därför förväntas att överskotts-O2 kommer att finnas i den utgående gasen efter post oxidationskammaren, som också behöver att renas ned till ppm koncentrationer. De föreslagna rökgasreningssystemen efter CLC involverar de mest konventionella rökgasreningssystem använda inom industrin idag. Till dessa tillhör bland annat elektrofilter (ESP), våt rökgasavsvavling (WFGD), selektiv katalytisk reduktion (SCR) och selektiv icke-katalytisk reduktion (SNCR) för kväveoxireducering. Två kylnings och CO2 förvätskningstekniker diskuteras i detta arbete: den förkylda Linde Hampson systemet och det kryogena destillationssystemet. Ett rökgasreningssystem har föreslagits för varje förvätskningsteknik. Bland de två föreslagna reningssystemen, enbart scenario 2 uppfyllde Northern Lights kravspecifikationen på CO2, med en reningsgrad på 99.998%. Denna studie anses vara unik då ingen litteratur rörande rökgasrening inom kemcyklisk förbränning var publicerad under skrivtiden av denna masteravhandling. / Chemical looping combustion (CLC) involves an inherent separation of carbon dioxide (CO2), since oxygen (O2) is transferred to the fuel via an oxygen carrier, circulating between the air and fuel reactor. With O2 being removed from nitrogen (N2) in the air reactor, a separate stream containing mostly CO2 and water (H2O) is produced in the fuel reactor, eliminating the need of expensive and energy-demanding gas separation technologies. The use of biomass as fuel in CLC may result in negative CO2 emissions if CO2 is captured and stored. The CO2 product gas must comply to certain purity levels depending on ways of CO2 transportation and where it will be stored. Besides H2O and CO2, the generated flue gas stream in CLC will also contain trace amounts of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx) and other contaminants, thus requiring a deep removal to ppm levels to comply with the stringent CO2 purity criteria for storage in saline aquifers in this work. Due to an incomplete combustion of fuel gases in CLC, an oxy-polishing step is required for a full conversion to gas products CO2 and H2O. Therefore, pure O2 is required for the oxy-polishing step. Some residual O2 will also be expected in the flue gas stream and needs to be reduced to ppm levels. The downstream treatment in CLC involves the best available gas processing technologies practiced commercially today, such as electrostatic precipitators (ESPs), wet flue gas desulfurization (WFGD), selective catalytic reduction (SCR) and selective non-catalytic reduction (SNCR). Two CO2 processing systems are discussed in this work; the precooled Linde Hampson unit and the Distillation Separation unit. For each CO2 processing unit (CPU), a flue gas treatment is proposed. Amongst the two proposed scenarios, scenario 2, could with highest certainty, produce a liquid CO2 stream with a purity of 99.998%, complying to the CO2 criteria set by the Northern Lights Project in Norway. At the time of writing this thesis, no other literature has been published assessing flue gas treatment and CPU alternatives in in bio-CLC.

Superconducting nanowire single-photon detectors are the most promising technology in quantum photon information. They offer high speed, high detection efficiency, low dark count rate as well as low timing jitter compared to other single photon detection solutions. Since the recent advances in photonic quantum computing, the drive for improvement of the implementation complexity, performance and scalability of quantum photon detection has increased. This presents challenges with the current device readout schemes and alternative solutions are required. One of the key parameters to improve the scalability of superconducting nanowire single-photon detectors, is reducing the power dissipation per pixel. This is especially important in cryogenic readouts, where the performance of electronic components changes compared to room temperature. Moreover, the performance of a cryogenic superconducting nanowire single-photon detector readout is dependent both on the device and readout electronics level characteristics, and both must be fine-tuned for desired performance. A solution to the scalability of superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) is the development of a readout scheme with minimized power dissipation. We propose a fully digital readout scheme interfaced with a superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD), that allows photon detection and reset. For this purpose, a digital single-pixel SiGe Bi-CMOS readout is designed, simulated, and characterised. An improved readout scheme is proposed with an addition of a die resistor to allow a full reset of the detector. / Supraledande nanotrådsdetektorer baserade på enstaka fotoner är ett av de mest avancerade koncepten inom kvantfotoninformationsteknik. Syftet med att utveckla denna teknik är att förbättra egenskaper så som komplexiteten, prestandan och skalbarheten. En av de viktigaste parametrarna för att förbättra skalbarheten hos supraledande nanotrådsdetektorer med enstaka fotoner är att minska energiförbrukningen per pixel. Detta är särskilt viktigt i kryogena avläsningar, där prestandan hos elektroniska komponenter förändras jämfört med rumstemperatur. Dessutom, beror prestandan hos en kryogen supraledande nanotrådsdetektor både på komponenten och på avläsningselektroniken,och båda måste finjusteras för att uppnå önskad prestanda. En lösning på kalbarheten för supraledande nanotrådsdetektorer med enstaka fotoner (SNSPDs) är att realisera avläsning med minimerad effektförlust. Vi föreslår en helt digital avläsning som är kopplad till en supraledande enfoton nanotrådsdetektor (SNSPD), som gör det möjligt att detektera fotoner och att återställa detektorn efter avläsning. För detta ändamål, designades, simuleras och karakteriserades en digital avläsningkrets med en enda pixel. Ett förbättrat avläsningssystem föreslås genom att lägga till ett diskret motstånd för att möjliggöra en fullständig återställning av detektorn.

This paper examines two examples of testing activities of sub-components of a 300kN methalox first-stage rocket engine developed by Pangea Aerospace, namely, theinjectors and the cryogenic pumps. One of the difficulties of these test campaignsis to evaluate the performances of these sub-components without using cryogenicpropellants and in conditions differing from flight conditions.Two different methods were used to replace the cryogenic propellants at extreme pressures and temperatures: the pumps were tested using water to replace both propellants, and the injectors were tested using water and nitrogen to account for the different propellant phases. The correlation, similarity methods, and bench sizing were detailed for both test campaigns, but only the injector test campaign was completed and its results were analyzed.The method to emulate cryogenic fluid behavior in a pump leads to the use of a bench controlling not only pressure and mass flow but also temperature to account for the cavitation effects. Furthermore, the bench must have the capability to pressurize the water under atmospheric pressure, leading to the use of a vacuum pump. The injector test campaign produces results that closely align with theoretical predictions. This enables the selection of the optimal single-element injector design through a quantitative assessment of the discharge coefficient and a qualitative evaluation of the spray angle and atomization. Although these studies are based on strong models, they must be compared to hotfire data and later flight data to be assessed fully, all the more so that the pump test campaign was not performed. / I denna rapport behandlas två exempel på provningsaktiviteter för delkomponenter av en methalox-driven 300 kN-klass raketmotor, utvecklad av Pangea Aerospace för användning på förstasteg. Delkomponenterna består av injektorerna samt dekryogena pumparna. En av svårigheterna med provkampanjerna är att utvärdera prestandan hos dessa delkomponenter utan att använda kryogena drivmedel och underförhållanden som skiljer sig från flygförhållandena. Två olika metoder användes för att imitera de kryogena drivmedlen vid extrema tryck och temperaturer. Först testades pumparna med vatten som en ersättning för de båda drivmedlen, och sedan testades injektorerna med både vatten och kväve för att ta hänsyn till de olika aggregations tillstånden. Korrelationen, likhetsmetoderna, samt provbänkstorleken utredes i detalj för bägge testkampanjer, men endast injektortestkampanjen slutfördes och dess resultat analyserades. Metoden för att efterlikna kryogena vätskors beteende i en pump leder till användning av en provbänk som inte bara reglerar tryck och massflöde utan även temperatur för att ta hänsyn till kavitations effekterna. Dessutom måste bänken ha kapacitet att trycksätta vattnet under atmosfärstryck, vilket leder till användning av en vakuumpump. Injektortestkampanjen ger resultat som ligger nära de teoretiska förutsägelserna. Detta gör det möjligt att välja den optimala injektordesignen genom en kvantitativ bedömning av utloppskoefficienten och en kvalitativ bedömning av vinkeln och finfördelningen av injektorstrålen. Även om dessa studier baseras på starka modeller måste de jämföras med data från brännprover och senare flygdata för att kunna bedömas fullt ut, särskilt som pumptestkampanjen inte genomfördes.

Ein Fortschritt im Verständnis der Naturgesetzte wäre eine quantenphysikalische Beschreibung der Gravitation. Eine gültige Theorie der Quantengravitation (QG) existiert derzeit wegen des fehlenden experimentellen Zugangs des Planck-Skalen-Bereichs nicht. Dennoch können Experimente Hinweise für die Suche nach einer QG liefern. Die Standardmodellerweiterung (SME) bspw. beschreibt mögliche QG-induzierte beobachtbare niederenergetische Planck-Skalen-Effekte. Diesem Ansatz folgend wurde ein modernes Michelson-Morley-Experiment der nächsten Generation entwickelt, das es erstmalig erlaubt, simultan Obergrenzen für niederenergetische Planck-Skalen-Effekte in den Bewegungsgleichungen von Photonen und Fermionen zu bestimmen. Das zugrundeliegende theoretische Modell innerhalb der SME wurde neu betrachtet und Unstimmigkeiten korrigiert. Der Aufbau besteht aus ultra-stabilen kryogenen optischen Resonatoren (COREs) und Mikrowellenresonatoren, die gemeinsam im Raum rotieren. Die durch thermisches Rauschen limitierte vorhergesagte relative Frequenzinstabilität der entwickelten COREs liegt bei Temperaturen von flüssigem Helium im Bereich von 10^-17. Die Mikrowellenresonatoren können eine relative Frequenzinstabilität von 10^-16 erreichen. Um Störeinflüsse zu reduzieren, wurde zudem ein rauscharmer Niedrigtemperatur- sowie Drehtischaufbau konzipiert. Parallel wurde mit den Mikrowellenresonatoren ein einjähriges modernes Michelson-Morley-Experiment mit einer Sensitivität im Bereich von 10^-18 durchgeführt und erstmalig vollständig entkoppelte Obergrenzen für niederenergetische Planck-Skalen-Effekte im Bereich von 10^-17 bestimmt. Für den Aufbau der nächsten Generation lässt sich basierend auf der Frequenzinstabilität der COREs und der Mikrowellenresonatoren eine Sensitivität für niederenergetische Planck-Skalen-Effekte im Bereich von 10^-20 abschätzen. Zum ersten Mal kann somit der hypothetische Planck-unterdrückte-Bereich mit elektromagnetischen Resonatoren erkundet werden. / The next big leap in understanding the working principles of nature can be expected from a quantum physical description of gravity. None of the quantum gravity (QG) candidate theories can be verified, since observations at the Planck regime have currently been impossible. Still, experiments can help to give insights. For example, standard model extension (SME) describes potential observable low-energy remnant Planck scale effects. With this in mind, a design for a next-generation modern Michelson-Morley experiment has been developed that allows extracting upper bounds on potentially observable remnant Planck scale effects in the equations of motion of photons and fermions simultaneously. The corresponding theoretical model within the framework of the SME has been revisited and discrepancies have been corrected. The experimental setup consists of co-rotating ultra-stable cryogenic optical resonators (COREs) and ultra-stable sapphire loaded cryogenic microwave whispering-gallery resonators. The developed COREs have a theoretical thermal noise limited fractional frequency instability on the order of 10^-17 at liquid helium temperatures. The cryogenic microwave resonators allow in principle a performance on the order of 10^-16. For noise reduction, a suitable low noise cryogenic as well as turntable system has been designed. In parallel, a one-year modern Michelson-Morley measurement campaign with a sensitivity on the order of 10^-18 was carried out using the cryogenic microwave resonators. The experiment has allowed to set new stringent disentangled upper bounds on remnant Planck scale effects on the order of 10^-17. With the frequency performance of the COREs and cryogenic microwave resonators of the next-generation experimental setup, a sensitivity for remnant Planck scale effects on the order of 10^-20 can be estimated. Thus, the designed setup has the potential to explore the hypothetical Planck suppressed regime using electromagnetic resonators for the first time.

Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are presented within this study for super-cooled liquid oxygen atomisation and gasification in a subcritical chamber operating at 1MPa. Relatively low cost simulation techniques have been used and their accuracy evaluated. Gasification efficiency expected from theory is compared with simulation results and physical limitation in addition to modelling limitations are discussed. Impinging jets have been used within the simulations with the intent of atomising the incoming liquid oxygen, followed by injection of hot water vapour perpendicularly, to increase turbulent mixing, residence time and in turn expected gasification efficiency. A computational fluid dynamics heating analysis is also included in order to highlight constraints on the chamber geometry imposed by transient rapid oxidation material limits. 316 stainless steel and 3D printed Inconel 718 were investigated experimentally to identify their transient macroscopic rapid oxidation limits. This information supplements existing published literature for operation at high temperatures for a transient period of time in oxygen rich environments. ANSYS Fluent 2020R1, and its newly included Volume of Fluid to Discrete Particle (VOF-DPM) Model, is used for CFD simulation of LOx atomisation and vaporisation. The CFD simulation technique is discussed in detail in order to allow the reader to gain knowledge into areas where computational power can be saved while still allowing assessment of trends for conducting relatively quick feasibility reviews e.g. for different chamber configurations. The CFD simulation results are compared with published experimental data and its accuracy when extended to this application is discussed. Results indicate that gasification of LOx within a compact chamber may be feasible if sufficient turbulence, resulting in longer residence times is present providing sufficient time for heat and mass transfer from the continuous phase. Simulations indicate that due to the mixing and gasification process the LOx particles within the chamber that have not entered the gaseous phase are smaller than that from pure atomisation and therefore more susceptible to gasification if injected into the main motor combustion chamber. Results hint at the potential benefit of swirl injection of hot gases to increase residence time and in turn the gasification efficiency, therefore, this is recommended for the topic of future research. / Computational Fluid Dynamics (CFD) simuleringar presenteras i denna studie för superkyld flytande syreförstoftning och förgasning i en underkritisk kammare som arbetar vid SI 1 MPa. Relativt billiga simuleringstekniker har använts och deras noggrannhet utvärderats. Förgasningseffektivitet som förväntas från teorin jämförs med simuleringsresultat och fysisk begränsning utöver detta diskuteras modelleringsberäkningarna. Stötstrålar har använts inom simuleringarna med avsikt att finfördela det inkommande flytande syret, följt av injektion av varm vattenånga vinkelrätt, för att öka turbulent blandning, uppehållstid och i sin tur förväntad förgasningseffektivitet. En beräkningsenhetsanalys för uppvärmningsdynamik ingår också för att belysa begränsningar för kammargeometri som införs genom övergående gränser för snabb oxidation. 316 rostfritt stål och 3D-printad Inconel 718 undersöktes experimentellt för att identifiera deras övergående makroskopiska snabba oxidationsgränser. Denna information kompletterar befintlig publicerad litteratur för drift vid höga temperaturer under en kort tid i syrgasrika miljöer. ANSYS Fluent 2020R1, och dess nyligen inkluderade volym av vätska till diskret partikel (VOF-DPM) -modell, används för CFD-simulering av LOxatomisering och förångning. CFD-simuleringstekniken diskuteras i detalj för att göra det möjligt för läsaren att få kunskap om områden där beräkningskraft kan sparas medan man fortfarande tillåter bedömning av trender för att göra relativt snabba genomförbarhetsgranskningar, t.ex. för olika kammarkonfigurationer. CFD-simuleringsresultaten jämförs med publicerade experimentella data och dess noggrannhet när den utvidgas till denna applikation diskuteras. Resultaten indikerar att förgasning av LOx i en kompakt kammare kan vara möjlig vid tillräcklig turbulens, vilket resulterar i längre uppehållstider är närvarande som ger tillräcklig tid för värme och massöverföring från den kontinuerliga fasen. Simuleringar indikerar att på grund av blandnings- och förgasningsprocessen är LOx-partiklarna i kammaren som inte har gått in i gasfasen mindre än den från ren förgasning och därför mer mottagliga för förgasning om de injiceras i huvudmotorns förbränningskammare. Resultat antyder den potentiella fördelen med virvelinjektion av heta gaser för att öka uppehållstiden och i sin tur förgasningseffektivitet, därför rekommenderas detta för ämnet för framtida forskning.

By structural health monitoring (SHM) of composite structures, their sustainability, safety and economics can be improved. On one hand, it enables using components to their full life or having them replaced early before otherwise unforeseen failure. On the other hand, it may make structures lighter as designs with smaller safety margins would be possible. Cryogenic liquid hydrogen tanks for aircraft would need to become lighter to enable such fossil-free aviation, which could require SHM. Vertically aligned carbon nanotubes (VACNT) have been used as embedded sensors in composites for temperature and strain sensing while other architectures of nanotubes have been used to detect fatigue damage. In this work, VACNT embedded in carbon fibre/epoxy composites are cycled both thermally and mechanically to investigate their suitability to detect damage in composite cryogenic tanks. It was found VACNT retain their strain sensing ability after cycling to cryogenic temperatures and that a relationship of increasing electrical resistance to increased cycling and damage is possible. That indicates VACNT are suitable for SHM of cryogenic tanks, but more testing and better electrical insulation of the VACNT is needed to confirm this. / Genom att övervaka kompositstrukturers livslängd med structural health monitoring (SHM), kan miljöhållbarheten, säkerheten och ekonomin i att använda dem förbättras. Å ena sidan möjliggör det att komponenter används sin fulla livslängd eller ersätts innan annars oförutsedda skador leder till kollaps. Å andra sidan kan det göra strukturer lättare eftersom designer med mindre säkerhetsmarginaler vore möjliga. Kryotankar för flytande väte i flygplan behöver bli lättare för att möjliggöra sådant fossilfritt flygande, vilket skulle kunna kräva SHM. Vertikalt riktade kolnanorör (vertically aligned carbon nanotubes, VACNT) har använts som inbäddade temperatur- och töjningssensorer i kompositer och andra kolnanorörsmaterial har använts för att detektera utmattningsskador. I detta arbetet har VACNT inbäddat i kolfiber och epoxi cyklats både termiskt och mekaniskt för att undersöka dess lämplighet som sensorer för skadedetektering i kryotankar. Det konstaterades att VACNT behåller sin töjningsdetekteringsförmåga efter termisk cykling till kryotemperatur och att det är möjligt att ett förhållande om ökande resistans med ökande cykling och skada kan finnas. Det indikerar att VACNT vore lämpliga för SHM i kryotankar, men mer provning och bättre elektrisk isolering av VACNT behövs för att bekräfta det.

<p>Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år.</p><p>Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II.</p><p>Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning.</p><p>Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning.</p><p>Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el.</p><p>Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla.</p> / <p>This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually.</p><p>This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II.</p><p>The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use.</p><p>The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity.</p><p>An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity.</p><p>My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.</p>

Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år. Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II. Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning. Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning. Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el. Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla. / This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually. This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II. The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use. The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity. An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity. My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.