11 |
System studies of MCFC power plantsFillman, Benny January 2005 (has links)
Die Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Reaktor und wandelt chemisch gebundene Energie direkt in elektrische Energie um. In der stationären Energieerzeugung ist der Brennstoffzellenstapel selbst nur ein kleiner Bestandteil des vollständigen Systems. Die Integration aller zusätzlichen Bestandteile, der Peripheriegeräte (Balance-of-Plant) (BoP), ist eine der Hauptaufgaben in der Studie der Brennstoffzellenkraftwerke. Diese Untersuchung betrifft die Systemstudie des auf der Schmelz-Karbonat-Brennstoffzelle (MCFC) basierten Kraftwerks. Die Systemstudie ist mit dem Simulationprogramm Aspen PlusTM durchgeführt worden. Artikel I beschreibt die Implementierung eines in Aspen PlusTM entwickelten MCFC Stapelmodells, um ein MCFC Kraftwerk zu studieren, das Erdgas als Brennstoff verwendet. Artikel II beschreibt, wie unterschiedliche Prozeßparameter, wie Brenngasnutzung und dieWahl des Brennstoffes, die Leistung eines MCFC Kraftwerks / A fuel cell is an electrochemical reactor, directly converting chemically bound energy to electrical energy. In stationary power production the fuel cell stack itself is only a small component of the whole system. The integration of all the auxiliary components, the Balance-of-Plant (BoP), is one of the main issues in the study of fuel cell power plants. This thesis concerns the systems studies of molten carbonate fuel cell (MCFC) based power plants. The system studies has been performed with the simulation software Aspen PlusTM. Paper I describes on the implementation of a developed MCFC stack model into Aspen PlusTM in order to study an MCFC power plant fueled with natural gas. Paper II describes how different process parameters, such as fuel cell fuel utilization, influence the performance of an MCFC power plant. / Bränslecellen är en elektrokemisk reaktor som kan direkt omvandla kemiskt bunden energi till elektrisk energi. I stationär kraftproduktion är själva bränslecellsstapeln endast en mindre komponent i systemet. Integrationen av kringutrustningen, den s.k. Balance-of-Plant (BoP), som tex. pumpar, kompressorer och värmeväxlare är en av huvudfrågeställningarna i studierna av bränslecellskraftverk. Denna avhandling avser systemstudier av mältkarbonatbränslecellsbaserade (MCFC) kraftverk. Systemstudierna har utförts med processimuleringprogramet Aspen PlusTM. Artikel I beskriver en utvecklad MCFC-cellmodell, som implementeras som "user model" i Aspen Plus, för att studera ett naturgasbaserat bränslecellskraftverk. Artikel II beskriver hur olika processparametrar, som tex bränsleutnyttjande och val av bränsle, påverkar ett MCFC-kraftverks prestanda. / QC 20101129
|
12 |
Model on degradation of PEM fuel cells in marine applications / Modell för degradering av PEM-bränsleceller för marina applikationerÖstling, Erik January 2021 (has links)
Sjöfarten står för 3 % av världens totala växthusgaser och är idag högst beroende av fossila bränslen. Ett alternativ för att gå över till en fossilfri flotta är användning av bränsleceller och vätgas som drivmedel. Om vätgasen produceras från elektrolys med förnyelsebara energikällor så är driften utsläppsfri och koldioxidneutral. Bränsleceller kan användas i många olika sammanhang, men har ännu inte slagit igenom med full kraft. En anledning till detta är livslängden som är för kort. För att sjöfarten ska kunna implementera bränslecellsdrift behöver nedbrytningen av bränslecellen bli vidare utforskad och motverkad. Syftet med detta examensarbete var att hitta de mest signifikanta nedbrytningsmekanismerna för sjöfarten samt att bygga en modell för att förutspå livslängden utifrån lastprofiler från fartyg. Rapportens avgränsningar var att enbart studera PEM-bränsleceller tack vare dess höga energitäthet och att teknologin är närmast marknaden för mobila applikationer. En litteraturstudie genomfördes för att fastställa de viktigaste nedbrytningsmekanismerna samt de faktorer som begränsar livslängden. Dessa bestämdes till start/stop cykler samt lastcykler vilka försämrar konduktiviteten i membranet samt minskar den elektrokemiska ytarean. En empirisk modell från experiment från litteraturen etablerades för att hitta relationen mellan parametrarna konduktivitet och elektrokemisk ytarea som funktion av start/stop cykler respektive lastcykler. En Comsol-modell användes för att utvärdera bränslecellens prestanda med dessa försämrade parametrar. Två lastprofiler analyserades och tolkades som antal start/stop cykler samt lastcykler för att utvärdera prestandan som funktion av antal år i drift. Båda fallen var i drift till dess att prestandan minskat med 20 % utvärderat vid strömtätheten 0.6 A/cm2. Båda lastprofilerna var utvärdera med olika körstrategier för att jämföra den modellerade livslängden beroende på ingångsvärden. Den första lastprofilen delades in i Case 1a och Case 1b där antalet start/stop cykler och lastcykler varierade. Resultatet visade att antalet timmar i drift mer än tredubblades i Case 1b där båda ingående indata hade minskats. Case 2 delades upp i tre olika körstrategier där Case 2a var en referens som jämfördes mot Case 2b respektive Case 2c. Skillnaden mot Case 2b var att antalet start/stop cykler per dag multiplicerades med faktor 4. Resultatet från modellen var att livstiden minskade från 6 till 4 år. Vidare utvärderades Case 2c där istället antalet lastcykler dividerades med faktor 4, allt annat identiskt med Case 2a. Utfallet var en ökad livslängd från 6 år till 11 år, med totalt 32 032 timmar i drift. Denna livslängd kan jämföras med kommersialiserade marina produkter från Ballard och Powercell, där livslängden är 30 000 respektive 20 000 timmar i drift. Sammanfattningsvis kan det konstateras att både start/stop cykler och lastcykler bryter ner bränslecellen och därmed minskar dess prestanda. Lastcykler var den faktor som var mest förödande gällande livslängden. Den modellerade livslängden på 32 032 timmar indikerar att den empirisk modellen tillsammans med Comsol-modellen genererade realistiska resultat. Slutligen kan sägas att ett område för framtida forskning inom ämnet innefattar lastcykler eftersom denna hade störst påverkan på modellen. Att särskilja olika typer av lastcykler och koppla till olika degradering skulle skapa än mer förståelse för livslängden. Då denna studie genomfördes på bränslecellsnivå skulle framtida studier kunna inkludera att analysera degradering på systemnivå för att få mer insikt i dessa processer. / The shipping industry emits 3 % of the global GHG-emissions and is highly dependent on fossil fuels. One alternative to decarbonise the sector is by utilising hydrogen in fuel cells. The propulsion is free from emissions if hydrogen is produced from renewables. The fuel cell technology can be applied in various applications but have not been fully commercialised. One of the biggest bottlenecks for fuel cell technology is the durability that needs to be improved. In order for marine vessels to implement hydrogen propulsion, the degradation need to be further understood and mitigated. The purpose of this thesis was to assess the most significant degradation mechanisms for marine applications and to build a model to evaluate the lifetime depending on load profiles. The scope of the thesis was to include PEMFCs since they have the highest power density and are closest to commercialisation for transport applications. A literature review was conducted to assess the most important degradation mechanisms and operating conditions that limits the lifetime, which concluded in start/stop cycling and load cycling. These conditions deteriorate the membrane conductivity and the electrochemical surface area. An empirical model based on experimental data from the literature was conducted to find relationships for conductivity and ECSA as function of start/stop cycling and load cycling, respectively. A Comsol model was established to evaluate performance reduction with degraded parameters. Two different load cycles were interpreted as number of start/stop cycles and load cycles in order to simulate the degradation. The output was polarization curves as function of operating years. Each case was operated until a performance reduction of 20 % was obtained at the current density of 0.6 A/cm2. Both load profiles were analysed with different operation strategies to compare the resulting lifetime. The first load curve was divided into Case 1a and Case 1b where start/stop cycles and load cycles were altered. The results showed that the lifetime in operation hours was more than three-folded in Case 1b when the number of start/stop cycles and load cycles was reduced. Case 2 was divided into three operating strategies. For comparison with Case 2a, the number of start/stop cycles per day in Case 2b was increased by a factor of 4. The result was that the lifetime declined from 6 to 4 years. Furthermore, Case 2c evaluated the lifetime if the number of load cycles per day decreased by a factor of 4, all else being equal to Case 2a. The outcome was an increment in lifetime from 6 to 11 years, with a total of 32 032 hours of operation. This lifetime can be compared to commercialised products from Ballard and Powercell with lifetimes of 30 000 and 20 000 operating hours, respectively. Conclusively, the simulations showed that both start/stop cycling and load cycling deteriorates the fuel cell performance. Load cycling is the operating condition that cause the most severe degradation. Moreover, the modelled lifetime of 32 032 hours indicates that the empirical model in combination with the Comsol model generate realistic lifetimes. Finally, since load cycling had the most vital impact on the lifetime, one of the topics for future research would be to distinguish different types of load cycles and connect to separate degradation outcomes. Since the model was on fuel cell level, future work could also include systems effects such as ripple current or distributions within fuel cell stacks.
|
13 |
Component sizing in a microgrid with hydrogen as one energy carrier / Dimensionering av komponenter i ett mikronät med vätgas som enenergibärareStrandberg, Josefin, Adolfsson, Erik, Jiang, Xiaoling, Zakko, Kresty January 2021 (has links)
En av de största utmaningarna framöver är att säkerställa en jämn övergång från fossila bränslen till förnybar energi utan att kompromissa driftstabilitet. För att genomföra detta behövs det någon form av energilagring för att lagra överskott av förnybar energi, exempelvis solenergi, som sedan kan användas när solenergin inte räcker till för att täcka elbehovet. Syftet med detta projektet är att modellera ett fristående mikronät med vätgaslagring i Simulink. Empiriska data har samlats för samtliga komponenter, som inkluderar en PEM bränslecell, ett NMC622 litiumjonbatteri och en AEM elektrolysör. På så sätt kunde ideala driftparametrar identifieras för komponenterna. Det modellerade systemet klarade elbehovet av en 2 W lampa för en hel vinter-, vår- och sommardag. Genom att använda väderdata för en vårdag kunde systemet dimensioneras för att uppfylla kravet för neutral balans med avseende på vätgasnivån och batteriernas laddningstillstånd. Det krävdes 38 solceller (med en total nominell effekt på 37.95 W), 5 batterier (med en total kapacitet av 175 mAh, 2 bränsleceller (med en vald effekt på 2.34 W inom det ohmiska intervallet) och 2 elektrolysörer (med en maximal effekt på 14.8504 W) för att uppfylla kravet. För att mikronätsystemet ska ha en större ekonomisk potential och en bättre genomförbarhet bör simuleringen förbättras genom att inkludera fler parametrar och använda väderdata som täcker längre perioder.
|
14 |
Boost Converter Inductor Design for High-Power Fuel Cells Using Pareto Optimisation for Single and Coupled Cores / Design av Induktanser till Boost Gränssnittsomvandlare för Kraftfulla Bränsleceller Genom Pareto Optimering för Enskilda och Magnetisk Kopplade JärnkärnorTunelid, Lucas January 2022 (has links)
Hydrogen has been identified by the European Commission to be a competitive alternative to fossil fuels within the transport sector in the medium to long perspective. Because of this, an increased understanding is required of the electrical power train present within such vehicles. An integral aspect of these systems is the interface converter, which is located between the fuel cell and the rest of the power train. During the design process of high-powered fuel cell interface converters used in transport applications, it is important to achieve designs of low losses, size and cost. One of the most important parts to achieve these goals is the inductor present within the converter; this is generally the bulkiest part of the converter. To analyse how the inductor’s properties are affected by the converter topology, three different topologies have been analysed: the conventional single-phase boost converter and two versions a two-phase interleaved boost converter, where one uses two single inductors and the other an inversely coupled inductor. These three cases’ steady-state properties have then been characterised and used to select designs minimising either the self-inductance or the flux levels induced in the inductor, while maintaining a permissible input current ripple and continuous conduction mode throughout the converter’s operational region. Finally, a preliminary design framework has been developed for both the single and coupled inductors, where initially the so-called geometrical constant method and then a multiobjective optimisation method using evolutionary algorithms was used to design each inductor. Provided the optimisation framework was fed appropriate bounds and constraints, it was able to outperform the geometrical method. For the case of an inductor operating under a high DC bias, it was found that it is better to premiere a core material with a high saturation flux density over a reduction in the losses. Moreover, the inductor’s dimensions are reduced by using an inversely coupled core irrespective if the switching frequency was the same or halved compared to the test case of the conventional boost converter inductor. Irrespective of the switching frequency, a coupling factor of 0.55 is deemed to provide the best overall performance and most robust design at the price of a slightly worse transient response compared to using a stronger coupling. / Vätgas har blivit identifierat av den Europeiska kommissionen till att vara ett konkurrenskraftigt alternativ till fossila bränslen inom transportsektorn i ett mellan- till långtidsperspektiv. På grund av det krävs en bättre förståelse av det elektriska drivsystemet som används inom dessa fordon. En viktig del av ett sådant drivsystem är gränssnittsomvandlaren som är placerad emellan bränslecellen och de resterande delarna av drivsystemet. Under designprocessen av gränssnittsomvandlare till kraftfulla bränsleceller, ämnade till att användas inom transportapplikationer, är det viktigt att uppnå designer med låga förluster, storlek och kostnad. En av de viktigaste delarna till att uppnå dessa målsättningar är induktansen; detta är generellt den största delen av omriktaren. Som metod till att analysera hur induktorns egenskaper påverkas av omriktarens topologi, har tre olika topologier analyserats: den konventionella boost omriktaren och två versioner av en två-fas interleaved boost omriktare, där en använder två induktanser och den andra en omvänt kopplad induktans. Dessa tre olika falls egenskaper under stabilt tillstånd karakteriserades och sedan användes för att välja designer som antingen minimerade själv-induktansen eller järnkärnans magnetiska flöde, medan ett godkänt rippel och kontinuerlig ledningsläge säkerhetsställdes för hela omriktarens operativa region. Slutgiltigen formulerades en reluktansbaserad dimensionerings metod för varje fall av induktor, där initialt den såkallade geometriska konstant metoden och sedan en multiobjektiv heuristisk optimerings metod, som baserades på evolutionära algoritmer, användes för att designa induktanserna. Förutsatt optimerings algoritmen fick ta del av korrekta gränser och begränsningar, utklassade den geometriska metoden. För induktanser utsatta för stora DC-komponenter i strömmen, är det bättre att premiera material med en hög mättningsgrad för den magnetisk flödestäthet över låga järnförluster. Utöver det är induktorns dimensioner reducerade genom att använda en omvänt kopplad induktor oavsett om samma eller en halverad switch frekvens användes jämfört med testfallet av den konventionella boost omvandlarens induktans. Oavsett switch frekvensen, en kopplings faktor på 0.55 ansågs ge den bästa prestandan samt mest robusta designen, till priset av ett någorlunda sämre transitenrespons jämfört med en starkare kopplingsfaktor.
|
15 |
Development of a CFD model and methodology for the internal flow simulation in a hydrogen-powered UAV / Utveckling av CFD-modell och metodik för intern flödesimulering i vätgasdriven UAVPorcarelli, Alessandro January 2021 (has links)
In the context of an aviation industry whose top priority is to face the sustainability challenge, the growing civil UAV branch is not an exception. Hydrogen-powered UAVs equipped with PEM (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cells are more and more frequently identified as the most convincing and promising technology, particularly for long-endurance mission requirements. However, the onboard carriage of a hydrogen fuel cell leads to unexplored internal flow characteristics, including the introduction of water vapour. The purpose of this master thesis is to develop a valid CFD model and methodology for the internal flow simulation of hydrogen-powered UAVs. Given the strict environmental operational requirements of PEM fuel cells, the intended application of the model is to effectively assess the evolution of the internal bay flow temperature and humidity fields. An explicit-time fourth-order Runge-Kutta projection method is tested successfully on a sample 2D case setup. The case geometry and flow conditions are inspired by the Green Raven UAV project conceived by the Department of Aeronautical and Vehicle Engineering at KTH. / I samband med en flygindustri vars högsta prioritet är att bemöta hållbarhetsutma- ningen är den växande civila UAV-sektorn inget undantag. Vätgasdrivna UAV:er utrustade med PEM (Polymer Electrolyte Membrane) bränsleceller betecknas allt oftare som den mest övertygande och lovande teknologin, särskilt för att de ska kunna utföra långvariga uppdrag. Den ombordgående transporten av en vätebränslecell leder emellertid till outforskade inre flödesfenomen, inklusive alstrad vattenånga. Syftet med detta examensarbete är att utveckla en lämplig CFD-modell och metodik för intern flödesimulering av vätgasdrivna UAV. Med tanke på de strikta miljökraven för PEM-bränsleceller är modellens avsedda tillämpning att eektivt utvärdera utvecklingen av de inre flödestemperaturerna och luftfuktighetsfälten. En tidsexplicit Runge-Kutta-projektionsmetod av fjärde ordningen testas framgångsrikt på ett 2D-exempel. Fallets geometri och flödesförhållanden är inspirerade av Green Raven UAV-projektet som utförts på Farkost och Flyg avdelningen på KTH.
|
16 |
En jämförelsestudie av risker och säkerhet mellan elbilar och vätgasbilar / A comparative study of risks and safety between electric cars and hydrogen carsAnwer, Andri, Boujakly, Edward January 2021 (has links)
Rapporten är skriven för ett högskoleingenjörsexamensarbete på kungliga tekniska högskolan, inom programmet maskinteknik, med inriktning industriell ekonomi och produktion. Bakgrunden av detta arbete ska ge läsaren en grund för de olika modellerna, elbilar och vätgasbilar samt väcka ett intresse för att bevara säkerheten med valet av bil. Syftet och målet med denna studie har varit att presentera en jämförelsestudie, gällande elbilar och vätgasbilar, samt svara på frågeställningarna som arbetet tagit fram. Resultatet av arbetet bygger på både FMEA- analyser för vätgasbilar och elbilar, samt jämförelsematris som ger en förtydligad bild på skillnader mellan elbilar och vätgasbilar, ur vissa valda funktioner. En förtydligad bild av FMEA analysen har byggt, genom att tillämpa ett paretodiagram som beskriver de olika risker och prioritering som finns för respektive modell. Rekommendationer och ytterligare säkerhetsarbeten för att minimera dessa risker beskrivs i FMEA analysen, utifrån indata och beskrivningar från tidigare rapporter, samt kunskap från studier. Resultatet från FMEA- analysen, paretodiagrammet, samt jämförelsematrisen visar att vätgasbilar är en säkrare modell och har en framtid eftersom utvecklingsmöjligheterna fortfarande finns, då dessa är nya på marknaden. Vätgasbilen är även mindre riskbenägen modell jämfört med elbilar, detta kan man visa med hjälp av RPN-talet, som är lägre för vätgasbilar, i jämförelse med elbilarnas RPN-tal. / The background of this thesis will give the reader the basis for the models of electric and hydrogen fueled vehicles. The purpose and goal of this study has been to present a comparative study regarding electric and hydrogen vehicles, and to answer the questions that the study has raised. The results of the work are based on both FMEA analysis for hydrogen and electric vehicles, as well as a comparison matrix that provides a clarified picture of the differences between electric vehicles and hydrogen vehicles, through certain selected factors. A clarified picture of the FMEA analysis results has been built by applying a pareto diagram that describes the different risks of each model and also what their priorities are. Recommendations and additional safety work to minimize these risks are suggested and described in the FMEA analysis, based on input data and descriptions from previous reports, as well as gained knowledge from studies. The results from the FMEA analysis, pareto-diagram and the comparison matrix shows that hydrogen vehicles are a less risk-prone model compared to electric vehicles and have a bright future as development opportunities still exist, this due to the fact that they are still new in the automotive industry. This can be proved with the help of the RPN number for hydrogen vehicles, which is lower compared to the RPN number of electric vehicles.
|
17 |
Full gas mot en (o)hållbar framtid : Förväntningar på bränsleceller och vätgas 1978 - 2005 i relation till svensk energi- och miljöpolitik / From Hydrogen Societies to Hydrogen Economy : Expectations regarding hydrogen and fuel cells 1978–2005 in relation to energy- and environmental politicsHultman, Martin January 2010 (has links)
I föreliggande avhandling undersöker Hultman hur bränsleceller och vätgas underolika tidpunkter beskrivits som delar i ett framtida energisystem 1978 – 2005. Detempiriska materialet som analyseras är statliga utredningar, böcker, rapporter,tidningsartiklar och riksdagstryck. Syftet är att undersöka vilka aktörer sombeskrev tekniken, på vilket sätt tekniken konstruerades samt hur dessa förflyttadesoch förändrades under olika tidsperioder. Avhandlingens empiri undersökstillsammans med teorier om utopier och förväntningar på teknik samt tidigareforskning om svensk energi- och miljöpolitik. Avhandlingen är indelad i kronologiskt strukturerade kapitel vilka länkas sammanav analytiska platåer. I slutkapitlet diskuteras resultaten av den historiskaförändringen från visionerna om vätgassamhällen till en vätgasekonomi i treteman. Inom det första temat analyseras omdaningar över tid med fokus påaktörer, argument och teknik. I det andra temat fokuseras hur föreställningar omtekniken byggdes upp till nya höjder mellan 2000-2005. Bland annat diskuterashur tekniska, ekonomiska, miljörelaterade och säkerhetsmässiga förväntningarskapades med hjälp av starka metaforer som vatten, vägkartan och marknaden.Dessa förväntningar gjordes på olika platser och lånades mellan lokaliteter. I dettredje temat diskuteras vätgasekonomin som en ekologiskt modern utopi. I ensådan extrapoleras framtiden utifrån en ökning i takten av teknikförändringarna,men samtidigt ska samhällsstrukturerna konserveras. / At the turn of the millennium, high expectations were connected to a technologycalled fuel cells. It was said that it could contribute in a significant way to solvingthe problem of increasing greenhouse gas concentrations in the atmosphere andreverse the greenhouse effect. But this was not the first time fuel cells andhydrogen has been described as a technology for the future and connected todifferent kind of utopias. On the contrary, this technology has a history ofexpectations connected to it and in this dissertation the period 1978 – 2005 isanalysed with focus on reoccurring arguments, main actors and how descriptionsof expectations move between different locations and different periods of time.These questions are answered with an analysis of empirical material that containsgovernmental reports, mass media articles, scientific reports as well as field notesfrom an participatory study. In this dissertation the analysis is read together withprevious research regarding Swedish energy- and environmental politics as wellas international research about fuel cell and hydrogen. The investigation is alsoinformed by theories about utopia and sociology of expectations. The main conclusion to be drawn from the historical period 1978 – 2005 is thatthe utopia hydrogen and fuel cells are said to be parts of change, from differentpossible hydrogen societies to one hydrogen economy. This change can beexemplified with changing roles of science, technology and the state as well ashow former environmental activists and political parties change their values.
|
18 |
Capital and Operational Cost Evaluation of Selected Powertrain configurations in Heavy-duty Fuel Cell Trucks / Kapital och driftskostnadsutvärdering av utvalda drivlinakonfigurationer i tunga bränslecellstruckarVivek Venkatesh, Shenoy January 2021 (has links)
The automotive and heavy-duty trucking industries are heading towards research and development of alternative powertrain solutions to meet the United Nations sustainability goals and cleaner solutions to aid climate change actions. This thesis project aligns with the vision of finding greener and sustainable modes of transport in the heavy long haulage trucking industry. This project aims to find and develop a method for creating drive cycles, getting the vehicular power requirements to drive on these selected routes and finally calculating the TCO of a vehicle. The scripts for these mentioned steps are developed in MATLAB. The approach used in this work could help both the vehicle manufacturer and the vehicle operator to predict or cater to upcoming customer demand on, in our case, routes pan EU, to receive information about energy, power and vehicular configuration needed to fulfil the mission, and also, optimize the powertrain configuration in collaboration with a parallel thesis work done here at Scania, and finally calculate a somewhat simplified TCO of the vehicle. In this work, two different driving conditions has been used; summer or winter, and two different payload conditions, as well as two types of vehicle powertrains; FCEV and BEV. Finally, a comparison regarding TCO for FCEV and BEV has been done. / Fordonsindustrin, inklusive den kommersiella lastbilsindustrin, driver utvecklingen av alternativa drivlinor för att kunna uppfylla FN:s hållbarhetsmål kring miljövänligare lösningar, nödvändiga för att stödja det globala klimatarbetet. Detta examensarbete utgår från visionen att hitta miljövänligare fordonstyper inom den kommersiella lastbilssektorn. Detta projekt siktar på att utveckla och använda metoder för att kunna ta fram relevanta körcykler, fastställa nödvändig framdrivningseffekt för att fordonen ska kunna köra på utvalda rutter, samt att beräkna total ägandekostnad (TCO) för fordonsoperatören. Skripten för dessa nämnda steg har utvecklats i MATLAB inom projektet. Tillvägagångssättet som har använts i detta arbete kan hjälpa både fordonstillverkare och fordonsoperatörer att förutspå framtida krav. I vårt fall har information om nödvändig energimängd, effekt och komponentkonfiguration, inklusive drivlineoptimering, tagits fram för rutter inom EU, tillsammans med ett parallellt examensarbete som också utförts på Scania. Slutligen beräknades den totala ägandekostnaden (TCO) för kunden. I detta arbete har två olika användarfall analyserats; sommar och vinter, för två olika nyttolaster, samt två typer av drivlinor; FCEV och BEV. Slutligen, har en jämförelse gjorts gällande TCO för FCEV och BEV.
|
19 |
Hydrogen Production and Storage Optimization based on Technical and Financial Conditions : A study of hydrogen strategies focusing on demand and integration of wind power. / Optimering av vätgasproduktion och lagring utifrån tekniska och ekonomiska förutsättningar : En studie av vätgasstrategier med fokus på efterfrågan och integration av vindkraft.Langels, Hanna, Syrjä, Oskar January 2021 (has links)
There has recently been an increased interest in hydrogen, both as a solution for seasonal energy storage but also for implementations in various industries and as fuel for vehicles. The transition to a society less dependent on fossil fuels highlights the need for new solutions where hydrogen is predicted to play a key role. This project aims to investigate technical and economic outcomes of different strategies for production and storage of hydrogen based on hydrogen demand and source of electricity. This is done by simulating the operation of different systems over a year, mapping the storage level, the source of electricity, and calculating the levelized cost of hydrogen (LCOH). The study examines two main cases. The first case is a system integrated with offshore wind power for production of hydrogen to fuel the operations in the industrial port Gävle Hamn. The second case examines a system for independent refueling stations where two locations with different electricity prices and traffic flows are analyzed. Factors such as demand, electricity prices, and component costs are investigated through simulating cases as well as a sensitivity analysis. Future potential sources of income are also analyzed and discussed. The results show that using an alkaline electrolyzer (AEL) achieves the lowest LCOH while PEM electrolyzer is more flexible in its operation which enables the system to utilize more electricity from the offshore wind power. When the cost of wind electricity exceeds the average electricity price on the grid, a higher share of wind electricity relative to electricity from the grid being utilized in the production results in a higher LCOH. The optimal design of the storage depends on the demand, where using vessels above ground is the most beneficial option for smaller systems and larger systems benefit financially from using a lined rock cavern (LRC). Hence, the optimal design of a system depends on the demand, electricity source, and ultimately on the purpose of the system. The results show great potential for future implementation of hydrogen systems integrated with wind power. Considering the increased share of wind electricity in the energy system and the expected growth of the hydrogen market, these are results worth acknowledging in future projects.
|
Page generated in 0.0463 seconds