På Swerea Sicomp AB i Piteå bedrivs forskning inom materialområdet polymera fiberkompositer. Just nu bedrivs ett projekt mot bilindustrin där de undersöker möjligheten att använda fiberkompositer för att få ner vikt och således minska miljöpåverkan för bilkomponenter samtidigt som krav på ökad produktion och kortare ledtider även finns. I framtiden ska det byggas en ny pressanläggning på Sicomp där det ska finnas möjlighet att testa denna typ av konstruktion och produktionsprocess. Detta examensarbete har till största del syftat till att utveckla en simuleringsmiljö som kan visualisera den nya pressanläggningen. Simuleringen har gjorts i Siemens Tecnomatix Process Simulate. Resultatet av detta arbete är en processimuleringsmodell och mall som ger möjlighet att testa produktion av olika typer av komponenter och även utföra test av verktyg i en säker miljö. När en simulering genererats för en önskad produkt och önskade verktyg så finns det möjlighet att exportera programkoden som vid ett senare skede kommer att kunna användas i den riktiga anläggningen. Det finns även möjlighet att undersöka och ta fram process och cykeltider för de projekt som testas i simuleringsmodellen. Genom att använda offlineprogrammering på detta sätt kan upp till 40-60% i tidsåtgång sparas i jämförelse med onlineprogrammering. / At Swerea Sicomp AB in Piteå research in the field of polymer fibre composites is performed. The possibility of using fiber composites to reduce the weight and therefore also reduce the environmental impact on vehicle components is investigated together with the automotive industry. This along with increased production and shorter lead times. In the future a press facility will be built at Sicomp to test the construction of the new product and its production processes. This master thesis was done to develop a simulation environment that can visualize the press facility. The simulation model has been done in the program Siemens Tecnomatix Process Simulate. The result of this master thesis is a simulation model and a template that enable production testing of different products and tools in a safe environment. It is possible to export data and robot programs from the simulation model for different projects. The data exported from the program can in the future be used in the real press facility. From the simulation model process and cycle times can be developed and investigated. By using this sort of offline programming up to 40-60% of the time can be saved compared to online programming.

Hard carbon is an important material for future fossil-free transport systems, as it is a popular choice for the production of anodes for sodium-ion batteries. Biomass is a popular carbonaceous raw material for making hard carbon. It was only noticed at first because it is a renewable energy source, but with the wide application of carbon materials in several fields, industrial manufacturing using biomass as raw material has also been studied a lot. Process simulation of biomass pyrolysis and carbonization to produce hard carbon, pyrolysis gas, and bio-oil are investigated in this thesis work. The model simulation is assumed based on the current operating data and previous literature review, where the first two models use heat exchangers, and the last case uses by-products to generate heat. Economic analysis based on operating expenses and total capital investment is given based on simulated results. The results show that the yield of hard carbon is about 17% under 1000kg/h biomass feedstock, and the economic performance of using heat exchangers is better than that of pyrolysis gas combustion to supply energy. The economic results and break-even point are used to calculate the minimum selling price, payback period, and sensitivity analysis. The calculated minimum selling price for hard carbon is about SEK 20/kg, which is within the range of the current market price, and the payback period is about 16 years. From the sensitivity analysis results, if electricity prices continue to rise, the economics of using cracked gas may become more significant. / Hårt kol är ett viktigt material för framtida fossilfria transportsystem, eftersom det är ett populärt val för tillverkning av anoder till natriumjonbatterier. Biomassa är en populär kolhaltig råvara för att tillverka hårt kol. Det märktes först bara för att det är en förnybar energikälla, men med den breda användningen av kolmaterial inom flera områden har även industriell tillverkning med biomassa som råvara studerats mycket. Processimulering av biomassa pyrolys och karbonisering för att producera hårt kol, pyrolysgas och bioolja undersöks i detta examensarbete. Modellsimuleringen antas baserat på nuvarande driftdata och tidigare litteraturgenomgång, där de två första modellerna använder värmeväxlare och det sista fallet använder biprodukter för att generera värme. Ekonomisk analys baserad på driftskostnader och totala kapitalinvesteringar ges utifrån simulerade resultat. Resultaten visar att utbytet av hårt kol är cirka 17 % under 1000 kg/h biomassaråvara, och den ekonomiska prestandan för att använda värmeväxlare är bättre än för pyrolysgas förbränning för att leverera energi. De ekonomiska resultaten och brytpunkten används för att beräkna lägsta försäljningspris, återbetalningstid och känslighetsanalys. Det beräknade lägsta försäljningspriset för hårt kol är cirka 20 kr/kg, vilket ligger inom intervallet för gällande marknadspris, och återbetalningstiden är cirka 16 år. Om elpriserna fortsätter att stiga från resultaten av känslighetsanalysen kan ekonomin med att använda krackad gas bli mer betydande.

Inom dagens läkemedelsindustri finns en strävan efter ständiga förbättringar och kontinuerligt arbete med hållbarhet. Detta beror på att industrin vill ta hänsyn till miljön och samhället, men även kravställningar och regleringar från intressenter. Att följa kravställningar samt hålla ett gott arbete inom hållbarhet kan bidra till en mer ansvarsfull industri. Ett sätt att göra det är genom optimering av resursanvändningen baserat på identifiering och förbättring av överflödig konsumtion och miljöpåverkan. Denna studie har som syfte att identifiera och analysera möjliga hållbarhetsinriktade problemområden genom processimulering och datavisualisering vid produktion av en aktiv substans (API) för läkemedel. Med hjälp av simuleringsmodeller och datavisualisering/dataanalys kan läkemedelsindustrin bli kostnadseffektiv och uppleva mindre risk vid analysering av förbättringsmöjligheter av processer. Genom simulering och dataanalys kan resursanvändningen optimeras utifrån koldioxidavtrycket och mängden förbrukad resurs för tillverkningen av API. Studien besvarar följande frågeställningar; (1) Vilka problem identifieras genom processimulering och datavisualisering med resursutnyttjande och miljöpåverkan av en produkt inom läkemedelsindustrin? (2) Vilka effekter får förbättringsåtgärderna, baserade på de identifierade problemen, på resursutnyttjandet och miljöpåverkan av en produkt inom läkemedelsindustrin? Genom datainsamlingen och ett samarbete med medarbetarna skapades en simuleringsmodell och en datavisualisering på resursanvändningen för samtliga processer vid tillverkningen av en aktiv substans för läkemedel. Därmed identifierades två problemområden, vilket var följande; (1) Användning av lösningsmedel 6, vilket stod för 53% av det totala koldioxidavtrycket [kg eCO2] vid API produktionen för ett läkemedel. (2) Överflödig vattenkonsumtion vid anläggningen där API produktionen skedde. Genom att förbättra dessa identifierade problemområden kan företaget förbättra sin resursutnyttjande samt minska miljöpåverkan. Det innebär att företaget kan säkerställa ekonomisk, ekologisk och social hållbarhet med sitt hållbarhetsarbete. Rekommendationer för framtida studier inkluderar att implementera de presenterade förbättringsåtgärderna och studera effekten av dessa förbättringar i relation till koldioxidavtryck [kg eCO2] och resursutnyttjande. / Today's pharmaceutical industry works for continuous improvement and continuous work with sustainability. This is because the industry wants to lower the impact on the environment and society, but also requirements and regulations from stakeholders. By following requirements and working with sustainability the industry takes more responsibility. This can be achieved by, for example, optimizing resource utilization to identify and improve excess consumption and environmental impact. The purpose of this study is to identify and analyze possible sustainability-oriented problem areas through process simulation and data visualization in the production of an active pharmaceutical ingredient (API). With the help of simulation models and data visualization/data analysis, the pharmaceutical industry can be cost-effective and experience less risk when analyzing opportunities for improvement in processes. Through simulation and data analysis, the use of resources can be optimized based on the carbon footprint and the amount of resources consumed for the manufacture of API. The study answers the following questions: (1) What problems are identified through process simulation and data visualization with resource utilization and environmental impact of a product in the pharmaceutical industry? (2) What effects do the improvement measures, based on the identified problems, have on the resource utilization and environmental impact of a product in the pharmaceutical industry? Through data collection and collaboration with the employees, a simulation model and a data visualization of the resource use for all processes to manufacture an active substance for pharmaceuticals was created. Thus, two problem areas were identified, which were as follows; (1) Use of solvent 6, which accounted for 53% of the total carbon footprint [kg eCO2] in API production for a drug. (2) Excess water consumption at the facility where the API production took place. By improving these identified problem areas, the company can improve its resource utilization and reduce environmental impact. This means that the company can improve economic, ecological and social sustainability with its sustainability work. Recommendations for future studies include implementing the presented improvement measures and study the effect of these improvements in relation to carbon footprint and resource usage.

<p>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.</p><p>Diese Untersuchung betrifft die Systemstudie des auf der Schmelz-Karbonat-Brennstoffzelle (MCFC) basierten Kraftwerks. Die Systemstudie ist mit dem Simulationprogramm Aspen PlusTM durchgeführt worden.</p><p>Artikel I beschreibt die Implementierung eines in Aspen PlusTM entwickelten MCFC Stapelmodells, um ein MCFC Kraftwerk zu studieren, das Erdgas als Brennstoff verwendet.</p><p>Artikel II beschreibt, wie unterschiedliche Prozeßparameter, wie Brenngasnutzung und dieWahl des Brennstoffes, die Leistung eines MCFC Kraftwerks </p> / <p>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.</p><p>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.</p><p>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.</p><p>Paper II describes how different process parameters, such as fuel cell fuel utilization, influence the performance of an MCFC power plant.</p> / <p>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.</p><p>Artikel I beskriver en utvecklad MCFC-cellmodell, som implementeras som "user model" i Aspen Plus, för att studera ett naturgasbaserat bränslecellskraftverk.</p><p>Artikel II beskriver hur olika processparametrar, som tex bränsleutnyttjande och val av bränsle, påverkar ett MCFC-kraftverks prestanda.</p>

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

In this master thesis an input-model of a Nordic BWR power plant has been developed in APROS. The plant model contains key systems and major thermohydraulic components of the steam cycle, including I&amp;C systems (i.e. power, pressure, level and flow controls). The plant model is primarily designed for balance of plant studies at discrete power levels. The input-model of the power plant focuses especially on the steam cycle which is crucial for analysing water and steam behaviour and its influence on the reactor power. At the current stage, the model primarily handles steady-state conditions of full-power operation, which has been the design point. It has also been shown that reduced-power operation can be simulated with a reasonable trendline of pressure and temperature progression over facility components. / Inom ramen för examensarbete har en indatafil (modell) av en nordisk kokvattenreaktor, BWR, utvecklats i simuleringsverktyget APROS. Anläggningsmodellen är främst utformad för att simulera diskreta effektnivåer och innehåller viktiga system och termohydrauliska komponenter som ingår i ångcykeln, inklusive instrumenterings- och kontrollutrustning (dvs. effekt-, tryck-, nivå- och flödesreglering). Fokus har lagts särskilt på att få till en bra representation av ångcykeln, vilket är avgörande för analys av vatten- och ångbeteendet och dess påverkan på reaktoreffekten. Modellen kan främst användas för simulering av jämviktstillstånd vid full effektdrift och till en viss grad även reducerad effektdrift.