Energibolaget Stockholm Exergi (SE) har satt upp målet att driva en klimatpositiv verksamhet till 2025. För att möta miljömålet planerar företaget att bygga en BECCS-anläggning (Bio Energy Carbon Capture and Storage) till kraftvärmeverket KVV8 där biogen koldioxid avskiljs med HPC-absorption (Hot Potasium Carbonates). Den avskilda koldioxiden ska därefter förvätskas, skeppas och lagras i en djuphavsbotten. I anslutning med BECCS-anläggningen byggs därför en kylanläggning för att förvätska och trycksätta den avskilda koldioxiden.  Förvätskningsanläggningen för koldioxid planeras inte vara i drift under sommarmånaderna juni till och med augusti då KVV8 är avstängd. Sommartid är högsäsong för fjärrkylaproduktionen på SE:s fjärrkylanät och under värmetopparna finns ett behov av extra redundans på nätet. Därför studeras möjligheten att nyttja förvätskningsanläggningen till fjärrkylaproduktion.  Utformningen av en förvätskningsanläggning med önskade slutvillkor om 7 bar och -50 ̊C är idag inte framtagen. Studien listar därför hur tre av de anläggningstyper som undersöks mest idag skulle kunna användas för fjärrkylaproduktion; dels en CO2-NH3-kaskadcykel (Fall 1), en NH3-extern cykel (Fall 2) och en CO2-intern cykel (Fall 3). Modellen för kaskadcykeln är framtagen i av Alabdulkarem et al. (2012) samt Dopazo och Fernández-Seara (2010). Modellerna för den NH3-externa och CO2-interna kylcyklerna är framtagna av Adhikari et al. (2014) och Øi et al. (2016). I det här arbetet har anläggningarna simulerats i Chemcad och anpassats till SE:s ingångs och produktvillkor på CO2-gasen. Enhetliga processvillkor har använts för simuleringarna av Fall 1-3. Därefter har förslag på hur Fall 1-3 kan nyttjats för fjärrkylaproduktion tagits fram och simulerats.  För Fall 1,2 och 3 framtogs kopplingsförslag som genererade kyleffekter till fjärrkylanätet om 22,2; 15,6 och 13,1 MW. COP för kylcyklerna beräknades till 4,6; 5,8 och 4,1.  Investeringsbehovet bedöms högt främst till följd av rördragning och markarbete för ett sjövattenledningspar som tillförser fjärrkylaanläggningens kylvattenbehov. Investeringsbehovet för Fall 1, 2 och 3 bedömdes till ungefär 52,7; 50,6 och 54,2 MSEK. Av det totala investeringsbehovet står sjövattenledningen för ungefär halva investeringsbehovet. I den här studien har höga påslagsfaktorer använts för bland annat oförutsedda kostnader eftersom att utredningen är i ett tidigt stadie.  Som alternativ till fjärrkylaproduktion med direkt anslutning mellan förvätskningsanläggningen och fjärrkylanätet diskuteras även användningen av en mellankrets (Fall 4). Ett förslag på hur mellankretsen kan utformas och dimensioneras har tagits fram av Energiingenjörspraktikant Nasim Rafieyan (2020) under handledning av Förbränningsingenjör Hans P. Larsson. Mellankretsen har tagits fram med tre olika köldbärare; etanol, metanol och en metanol/vattenlösning. / The energy company Stockholm Exergy (SE) has set the goal of running a climate positive business by 2025. To meet the environmental goal, the company plans to build a BECCS plant (Bio Energy Carbon Capture and Storage) for the combined heat and power plant KVV8. The carbon dioxide of the plants flue gases will then be separated with HPC absorption (Hot Potassium Carbonates). The separated carbon dioxide is then to be liquefied, shipped and stored in a deep sea bottom. To liquefy the separated carbon dioxide a cooling plant is being built in connection to the BECCS facility.  The liquefaction plant is expected to not be operating between the summer months of June through August. Summer time is also the when the demand on district cooling is at its highest. To increase the redundancy of cooling capacity during high demand periods the possibility of using the liquefaction plant for district cooling production has been investigated.  The design of a liquefaction plant with the final conditions of 7 bar and -50 ̊C is yet to be fully developed. The study therefore investigates how three of the most researched liquefaction types could be used for district cooling production which is a CO2-NH3 cascade cycle (Case 1), an NH3 external cycle (Case 2) and a CO2 internal cycle (Case 3). The model for the cascade cycle is developed in by Alabdulkarem et al. (2012) as well as Dopazo and Fernández-Seara (2010). The models for the NH3 external and CO2 internal cooling cycles has been developed by Adhikari et al. (2014) and Øi et al. (2016). The liquefaction plants have been simulated in Chemcad with uniform process conditions as well as SE’s CO2 input and product conditions. Subsequently, a proposal on how each of the three cases can be used for district cooling production were developed.  For proposals on district cooling production for Case 1-3 are expected to be generating a cooling effect of 22.2, 15.6 and 13.1 MW. The COP for the cooling cycles was calculated to be 4.6, 5.8 and 4.1.  The investment capital is expected to be high, mainly as a result of piping and ground work for a seawater pipeline to supply the district cooling plant with cooling water. The total investment capital for Case 1, 2 and 3 were estimated to be approximately 52.7, 50.6 and 54.2 MSEK. The sea water pipeline accounts for almost half of the total investment capital. Since the investment capital has been reviewed at an early stage typical percentages such as unforeseen costs were set high for the project.  As an alternative to district cooling production where the liquefaction plant and the district cooling network are directly connected, an intermediate circuit has also been reviewed (Case 4). A proposal on how the intermediate circuit could be designed and dimensioned has been developed by Energy Engineering trainee Nasim Rafieyan (2020) under the supervision of Combustion Engineer Hans P. Larsson (SE). The intermediate circuit has been dimensioned using three different refrigerants; ethanol, methanol and a methanol/water solution.

Idag produceras bioetanol från grödor som sockerrör, majs, vete osv. Det är ett etiskt dilemma att använda potentiell mat för produktion av bränsle när det samtidigt som det råder matbrist i många länder. En bättre lösning är att använda restprodukter istället. I projektet utnyttjades restprodukter som bröd.  Bröd innehåller stärkelse som består av glukosmonomerer. Idag finns många intressanta produkter som skulle kunna utnyttjas istället för att använda matprodukter som nämndes ovan. Två olika brödsorter användes i experimenten som kommer från lantmännen. De två olika brödsorterna var korvbröd och brödmix (blandade brödrester). Anledningen till varför olika sorter av bröd användes var för att kunna jämföra om det finns någon skillnad mellan produkten. För att kunna se det, behövdes bröd förberedas och med samma faktorer som temperatur, koncentration och alla steget som den måste gå igenom dvs förvätskning, sackarifering och fermentering.  För kunna produceras etanol från brödrester behövdes två steg av stärkelsehydrolys. Första steget kallas förvätskning och med hjälp av enzymet alfa-amylas kunde stärkelsens kedja klippas till kortare kedjor. Viskositet testades efter förvätskning för att kunna bestämma vilken eller vilka koncentrationer skulle process kunna utföras. Det visades sig att mellan 10 och 30 procent av bröd går att använda. Efter detta steg skedes en annan process som kallas sackarifiering som utfördes med enzymet gluko-amalys för att frigöra glukos. Detta steg användes framför allt för när jäst användes. Jäst har inte förmåga att produceras eller omvandlas kolhydraten till glukos.  Svamp- och jäst-mikroorganismer användes i processen. Efter sackarifiering tillfördes mikroorganismerna i processen som kallas jäsning eller fermentering för att producera etanol och djurfoder som är slutprodukter. I projektet användes olika former av mikroorganismer som pellet, filamentös och sporer som inokulat. Detta gjordes för att se om det finns någon skillnad mellan olika formerna.  Det spelade ingen roll vilken typ av bröd som användes. Högsta koncentration av etanol var ca 26 g/L.  I projektet utnyttjades även tunndrank som kommer också från lantmännen. Anledningen var att minska användnings av rent vatten vid etanolproduktion. / Today bioethanol is produced from crops such as sugar cane, corn, and wheat. It is an ethical dilemma to use potential food for fuel production when a lot of countries do not have enough food. There is a better solution for this case and that is to use waste products. In this project exploitation of bread waste was investigated. Bread is rich in starch which consist of glucose monomers. Two types of bread waste were used in the experiment: hotdog bread and mixed bread. The reason why two types of breads were used was to compare if there are any differences between the products. The bread was prepared via liquefaction and saccharification using different factors like temperature and solid concentration, and was then fermented.   In the first step, liquefication, alpha-amylase was used to cut the starch polymer to shorter oligomers. The viscosity was tested after liquefaction to determine which bread concentrations could be used. It turned out that between 10 and 30 percent of bread was usable. In the next step, saccharification, gluco-amylase was used to release glucose monomers. This step was used mainly when yeast was used.  Both fungi and yeast-microorganisms were used in the process. After saccharification the microorganisms were added to the process to carry out fermentation to produce ethanol and animal feed as final products. In the project different forms of fungi were used for inoculation like pellets, filamentous, and spores. This was done to see if there were any difference between the forms.   The type of bread that was used did not matter. The highest concentration of ethanol was ca 26 g/L.  In the project thin stillage from was also used. The reason was to reduce the amount of clean water for ethanol production.

Heavy-duty trucks accounts for 25% CO2 emissions in Sweden and there is approximately 12.6 million heavy-duty vehicles in the EU with different types of fuel and utilization areas. EU is implementing increased legislations to reduce emissions and increase the use of biofuel and members of the EU is starting to ban the use of diesel trucks in local areas, which drives the need to find other suitable fuel. Therefore, to study and compare the emissions and energy demand in the heavy-duty truck industry a case study is created. Which focuses on production and processing, transportation, distribution and fuel consumption. Cultivation of maize and anaerobic digestion of maize, waste and manure is included as well. Data gathered from the collaboration between the European Commission’s Joint Research Centre, eucar and Concawe (JEC) is used to create scenarios and these are validated with previous studies. The case study includes seven LNG cases, three LBG cases and two diesel cases together with several other cases collected for verification. Furthermore, potential boil-off and leakage during maintenance is included to further estimate the possible emissions correlated with LNG and LBG vehicles. The Well-to-Wheels analysis resulted in most LNG and LBG cases having higher energy input compared to diesel. LBG has the lowest emissions of greenhouse gases. The transportation method and distance are the most important aspects for the Well-to-Tank analysis. The fuel consumption is the main source of emissions and energy input in the Tankto-Wheels analysis. In conclusion, the transportation and fuel consumption are the greatest contributors of emissions and energy demand in the complete Well-to-Wheels analysis.