Le but principal de ce projet doctoral est de déterminer le potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique du système de captage de carbone dans les stations thermiques de production d'électricité, par l'intégration optimale des éjecteurs monophasiques. Il s'agit du système de captage postcombustion du dioxyde de carbone (CO2) par absorption/désorption utilisant la monoéthanolamine (MEA). Les éjecteurs intégrés utilisent des rejets thermiques de 100 °C qu'on retrouve dans les stations thermiques de production d'électricité. La revalorisation de ces rejets permet la substitution partielle de vapeur de turbine à coût élevé, qui serait autrement prise de la centrale thermique. Le deuxième objectif de la thèse est d'évaluer expérimentalement la performance d'un éjecteur à vapeur où le fluide secondaire de l'éjecteur est un mélange de vapeur d'eau et d'un gaz non-condensable, dans le cas présent, le CO2. Deux tuyères d'éjecteur à vapeur, d'un diamètre de 4.60 mm et 4.23 mm, ont été évaluées sur une plage de niveaux de CO2 dans le fluide secondaire, jusqu'à environ 40% en masse. La pression primaire était maintenue à 450 kPa avec une surchauffe à 10 °C et la pression secondaire était de 70 kPa. On a constaté que la pression critique ne changeait pas à mesure que la fraction massique de CO2 dans le fluide secondaire augmentait. Cependant, le rapport d'entraînement a augmenté de façon linéaire sur la plage expérimentale. Une amélioration de 23% du rapport d'entraînement par rapport à la vapeur pure a été observée lorsque le fluide secondaire contient 42% de CO2 par masse. Ce comportement contraste nettement avec le comportement observé expérimentalement d'un éjecteur à vapeur pure, où une augmentation du rapport d'entraînement se produit au détriment d'une diminution de la pression critique. Trois articles détaillés ont été publiés sur divers scénarios d'intégration d'un éjecteur à vapeur dans un procédé de captage d'absorption/désorption. Le solvant de référence était de 20% en masse de monoéthanolamine (MEA). Trois configurations principales ont été étudiées, selon le choix du fluide utilisé pour produire la vapeur secondaire : éjecteur sur condensat, éjecteur sur pauvre ou éjecteur sur riche. La première publication de revue scientifique a porté sur le procédé de désorption et a présenté une méthode de raccourci basée sur les propriétés du mélange CO2-MEA-H2O à l'équilibre. Les simulations ont révélé des réductions dans la quantité requise d'énergie de haute qualité, de 10 à 25%. Un simulateur de procédé commercial, Aspen Plus, a été utilisé pour les deux autres publications. Dans la deuxième publication de revue scientifique, le module cinétique rate-based a été utilisé, au lieu du module d'équilibre, pour la modélisation de l'absorbeur et du désorbeur, permettant des évaluations énergétiques plus près des valeurs qu'on retrouve dans la littérature courante. Une étude a été réalisée pour comparer un scénario de préchauffage de la vapeur primaire par des rejets thermiques externes avec un scénario d'intégration de la chaleur interne. Cette deuxième publication a montré des économies d'énergie de haute qualité, de 10 à 14%, les scénarios avantageux ayant été «éjecteur sur condensat» et «éjecteur sur pauvre». / Abstract : The main goal of the doctoral project is to determine to what extent the optimal integration of single-phase ejectors might reduce the large amount of energy required to capture carbon dioxide from electric power generation facilities. More specifically, the objective is to determine if ejectors can be advantageously integrated into a post-combustion absorption/desorption carbon dioxide (CO2) capture process using monoethanolamine (MEA). The integrated ejectors will use waste heat of 100 °C from the electric power plant. The upgraded waste heat can partially replace valuable turbine steam that would otherwise be taken from the power plant. The second objective of the thesis is to experimentally evaluate the performance of a steam ejector where the ejector secondary fluid is a mixture of steam and a non-condensable gas, in this case CO2. Two steam ejector nozzles, of 4.60 mm and 4.23 mm diameter, were evaluated over a range of secondary fluid CO2 levels, up to 42% by mass. The primary pressure was maintained at 450 kPa with 10 °C superheat and the secondary pressure was 70 kPa. It was found that the critical exit pressure did not change as the mass fraction of CO2 in the secondary fluid increased. The entrainment ratio, however, increased approximately linearly over the experimental range. An improvement of 23% in the entrainment ratio, as compared with pure steam, was found when the secondary fluid contains 42% CO2 by mass. This behaviour is in sharp contrast to the experimentally observed behaviour of a pure steam ejector, where an increase in entrainment ratio comes at the expense of a decrease in the ejector exit critical pressure. Three published papers investigated various scenarios for the integration of a steam injector into an absorption/desorption post-combustion capture process. The reference solvent was 20% weight monoethanolamine (MEA). Three principal configurations were studied, according to the choice for the liquid flow used to produce the ejector secondary steam: ejector on condensate, ejector on lean or ejector on rich. The first journal publication focused on the desorption process and presented a shortcut method based on CO2-MEA-H2O equilibrium vapour liquid data. The simulations revealed reductions in the required amount of valuable energy from 10 to 25%. A commercial process simulator, Aspen Plus, was used for two other publications. In the second journal publication, the kinetic rate-based module was employed to model the absorber and desorber, providing energy evaluations closer to values in the open literature. A study was included comparing preheating the primary steam with waste heat or by heat integration. The rate-based simulation found valuable energy savings of 10 to 14%, with the "ejector on condensate" and "ejector on lean" again being the advantageous scenarios.

Lately, car manufacturers have been put to a big challenge to reduce the CO2 emission of their entire fleets. Norms of pollutant emissions limit the ways to achieve the desired CO2 emission goals, as some of the solutions that would lead to lower CO2 emission also lead to higher pollutant emission. Waste Heat Recovery (WHR) could be a good solution to lower the CO2 emission of the Internal Combustion Engine (ICE) without increasing the pollutant emission. In the present thesis different WHR strategies are analysed and the results suggested it would be interesting to further study the Brayton cycle machine. Air Brayton Cycle (ABC) represents a way to recover a part of the heat energy of the ICE exhaust gases and transform it into mechanical energy. Recovered mechanical energy would then be returned to the crankshaft of the ICE, thereby reducing the amount of energy that has to be liberated by combustion of fuel which lowers the fuel consumption and CO2 emission. The study of ABC started with an analysis of the ideal cycle in order to obtain the theoretical maximum of the system. The study continued with an analysis of the semi ideal cycle where all losses are taken into account only by two efficiency coefficients. This analysis showed that for the diesel engine efficiency of the ABC is very low because of the low exhaust gas temperature. For the gasoline engine the cycle could be viable when the ICE is working under steady condition and higher load. These conditions could be fulfilled when the vehicle is driven on the highway. Detailed analysis was aimed at determining the cycle main losses. They were determined to be: pumping losses, losses caused by heat transfer and mechanical losses. Taking into account these main losses along with other direct and indirect losses it was concluded that the cycle is not viable for the types of the WHR machines that were considered in this study. In order for the cycle to be viable some other either existing or new machine type should be tested, that would lower the main losses and offer good isentropic and mechanical efficiency for desired conditions. / Últimamente los fabricantes de automóviles se han puesto el gran reto de reducir la emisión de CO2 en la totalidad de sus flotas. Las nuevas normativas para la reducción de las emisiones contaminantes limitan los medios para lograr los objetivos deseados en la emisión de CO2 porque algunas de las soluciones que llevan a la reducción en la emisión de CO2 también dan lugar a un incremento en la emisión de otros contaminantes. La recuperación de calor residual (WHR) podría ser una buena solución para reducir las emisiones de CO2 del motor de combustión interna (ICE) sin poner en peligro la emisión de contaminantes. En la presente Tesis se analizaron diferentes estrategias de WHR y se concluyó que sería interesante estudiar más a fondo la máquina de ciclo Brayton. El Ciclo Brayton de Aire (ABC) permite recuperar una parte del calor de los gases de escape del ICE y transformar este calor en energía mecánica. La energía mecánica recuperada se devuelve al cigüeñal del ICE, reduciendo de ese modo la cantidad de energía que tiene que ser liberada por la combustión del combustible, lo cual permite reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2. En esta Tesis se estudia el ABC mediante un análisis del ciclo ideal con el fin de obtener el máximo teórico del sistema. El modelo se mejora con un análisis del ciclo semi-ideal donde se tienen en cuenta todas las pérdidas mediante el uso de dos coeficientes generales. Este análisis muestra que para el motor diesel la eficiencia del ciclo ABC es muy baja debido a la baja temperatura del gas de escape. Para el motor de gasolina el ciclo podría ser viable cuando el ICE está trabajando bajo condiciones estacionarias y una carga mayor. Estas condiciones se podrían cumplir cuando el vehículo está circulando en autopista. El análisis detallado de este ciclo tiene como objetivo determinar las pérdidas principales de ciclo. Las pérdidas principales se identificaron como: las pérdidas de bombeo, las pérdidas causadas por la transferencia de calor y las pérdidas mecánicas. Teniendo en cuenta estas pérdidas principales junto con otras pérdidas directas e indirectas, se concluyó que el ciclo no es viable para los tipos de máquinas WHR que fueron considerados en este estudio. Para que el ciclo sea viable se tiene que buscar alguna otra máquina existente o un nuevo tipo de máquina que reduzca las principales pérdidas y ofrezca un buen rendimiento isentrópico y mecánico para las condiciones deseadas. / Últimament els fabricants d'automòbils s'han posat el gran repte de reduir l'emissió de CO2 de la totalitat de les seues flotes. Les noves normatives de reducció de les emissions contaminants limiten els mitjans per assolir els objectius desitjats d'emissió de CO2 perquè algunes de les solucions que porten a la reducció en l'emissió de CO2 també donen lloc a un increment a l'emissió de altres contaminants. La recuperació de calor residual (WHR) podria ser una bona solució per reduir les emissions de CO2 del motor de combustió interna (ICE) sense posar en perill l'emissió de contaminants. En la present Tesi s'han analitzat diferents estratègies WHR i es va concloure que seria interessant estudiar més a fons el cicle Brayton. El Cicle Brayton d'Aire (ABC) representa una manera de recuperar una part de la calor dels gasos d'escapament de l'ICE i transformar calor a l'energia mecànica. L'energia mecànica recuperada es retorna al cigonyal de l'ICE reduint d'aquesta manera la quantitat d'energia que ha de ser alliberada per la combustió del combustible permitint la reducció del consum de combustible i les emissions de CO2. En aquesta Tesi s'ha començat estudiant un ABC amb una anàlisi del cicle ideal per tal d'obtenir el màxim teòric del sistema. Este model es millora amb una anàlisi del cicle semiideal on es tenen en compte totes les pèrdues amb tan sols dos coeficients d'eficiència. Aquesta anàlisi va mostrar que per al motor dièsel l'eficiència del cicle ABC és molt baixa a causa de la baixa temperatura del gas d'escapament. Per al motor de gasolina el cicle podria ser viable quan l'ICE està treballant sota condicions estacionàries i una càrrega més gran. Aquestes condicions es podrien complir quan el vehicle està circulant en autopista. L'anàlisi detallada del cicle va tenir com a objectiu determinar les pèrdues principals de cicle. Les pèrdues principals es van identificar com: les pèrdues de bombament, les pèrdues causades per la transferència de calor i les pèrdues mecàniques. Tenint en compte aquestes pèrdues principals juntament amb altres pèrdues directes i indirectes, es va concloure que el cicle no és viable per als tipus de màquines WHR que van ser considerats en aquest estudi. Perquè el cicle puga ser viable s'ha de buscar alguna altra màquina existent o un nou tipus de màquina que puga reduir les principals pèrdues i puga oferir un bon rendiment isentròpic i mecànic per a les condicions desitjades. / Kleut, P. (2016). Recuperation of the exhaust gases energy using a Brayton cycle machine [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/76807 / TESIS

Regulations for ICE-based transportation in the EU seek carbon dioxide emissions lower than 95 g CO2/km by 2020. In order to fulfill these limits, improvements in vehicle fuel consumption have to be achieved. One of the main losses of ICEs happens in the exhaust line. Internal combustion engines transform chemical energy into mechanical energy through combustion; however, only about 15-32% of this energy is effectively used to produce work, while most of the fuel energy is wasted through exhaust gases and coolant. Therefore, these sources can be exploited to improve the overall efficiency of the engine. Between these sources, exhaust gases show the largest potential of Waste Heat Recovery (WHR) due to its high level of exergy. Regarding WHR technologies, Rankine cycles are considered as the most promising candidates for improving Internal Combustion Engines. However, the implementation of this technology in modern passenger cars requires additional features to achieve a compact integration and controllability in the engine. While industrial applications typically operates in steady state operating points, there is a huge challenge taking into account its impact in the engine during typical daily driving profiles. This thesis contributes to the knowledge and characterization of an Organic Rankine Cycle coupled with an Internal Combustion Engine using ethanol as working fluid and a swash-plate expander as expansion machine. The main objective of this research work is to obtain and quantify the potential of Organic Rankine Cycles for the use of residual energy in automotive engines. To do this, an experimental ORC test bench was designed and built at CMT (Polytechnic University of Valencia), which can be coupled to different types of automotive combustion engines. Using these results, an estimation of the main variables of the cycle was obtained both in stationary and transient operating points. A potential of increasing ICE mechanical efficiency up to 3.7% could be reached at points of high load installing an ORC in a conventional turbocharged gasoline engine. Regarding transient conditions, a slightly simple and robust control based on adaptive PIDs, allows the control of the ORC in realistic driving profiles. High loads and hot conditions should be the starting ideal conditions to test and validate the control of the ORC in order to achieve high exhaust temperatures that justify the feasibility of the system. In order to deepen in the viability and characteristics of this particular application, some theoretical studies were done. A 1D model was developed using LMS Imagine.Lab Amesim platform. A potential improvement of 2.5% in fuel conversion efficiency was obtained at the high operating points as a direct consequence of the 23.5 g/kWh reduction in bsfc. To conclude, a thermo-economic study was developed taking into account the main elements of the installation costs and a minimum Specific Investment Cost value of 2030 €/kW was obtained. Moreover, an exergetic study showed that a total amount of 3.75 kW, 36.5% of exergy destruction rate, could be lowered in the forthcoming years, taking account the maximum efficiencies considering technical restrictions of the cycle components. / Las normativas anticontaminantes para el transporte propulsado por motores de combustión interna alternativos en la Unión Europea muestran límites de emisión menores a 95 g CO2/km para el año 2020. Con el fin de cumplir estos límites, deberán ser realizadas mejoras en el consumo de combustible en los vehículos. Una de las principales pérdidas en los Motores de Combustión Interna Alternativos (MCIA) ocurre en la línea de escape. Los MCIA transforman la energía química en energía mecánica a través de la combustión; sin embargo, únicamente el 15-32% de esta energía es eficazmente usada para producir trabajo, mientras que la mayor parte es desperdiciada a través de los gases de escape y el agua de refrigeración del motor. Por ello, estas fuentes de energía pueden ser utilizadas para mejorar la eficiencia global del vehículo. De estas fuentes, los gases de escape muestran un potencial mayor de recuperación de energía residual debido a su mayor contenido exergético. De todos los tipos de Sistemas de Recuperación de Energía Residual, los Ciclos Rankine son considerados como los candidatos más prometedores para mejorar la eficiencia de los MCIA. Sin embargo, la implementación de esta tecnología en los vehículos de pasajeros modernos requiere nuevas características para conseguir una integración compacta y una buena controlabilidad del motor. Mientras que las aplicaciones industriales normalmente operan en puntos de operación estacionarios, en el caso de los vehículos con MCIA existen importantes retos teniendo en cuenta su impacto en el modo de conducción cotidianos. Esta Tesis contribuye al conocimiento y caracterización de un Ciclo Rankine Orgánico acoplado con un Motor de Combustión Interna Alternativo utilizando etanol como fluido de trabajo y un expansor tipo Swash-plate como máquina expansora. El principal objetivo de este trabajo de investigación es obtener y cuantificar el potencial de los Ciclos Rankine Orgánicos (ORC) para la recuperación de la energía residual en motores de automoción. Para ello, una instalación experimental con un Ciclo Rankine Orgánico fue diseñada y construida en el Instituto Universitario "CMT - Motores Térmicos" (Universidad Politécnica de Valencia), que puede ser acoplada a diferentes tipos de motores de combustión interna alternativos. Usando esta instalación, una estimación de las principales variables del ciclo fue obtenida tanto en puntos estacionarios como en transitorios. Un potencial de mejora en torno a un 3.7 % puede ser alcanzada en puntos de alta carga instalando un ORC en un motor gasolina turboalimentado. Respecto a las condiciones transitorias, un control sencillo y robusto basado en PIDs adaptativos permite el control del ORC en perfiles de conducción reales. Las condiciones ideales para testear y validar el control del ORC son alta carga en el motor comenzando con el motor en caliente para conseguir altas temperaturas en el escape que justifiquen la viabilidad de estos ciclos. Para tratar de profundizar en la viabilidad y características de esta aplicación particular, diversos estudios teóricos fueron realizados. Un modelo 1D fue desarrollado usando el software LMS Imagine.Lab Amesim. Un potencial de mejora en torno a un 2.5% en el rendimiento efectivo del motor fue obtenido en condiciones transitorias en los puntos de alta carga como una consecuencia directa de la reducción de 23.5 g/kWh del consumo específico. Para concluir, un estudio termo-económico fue desarrollado teniendo en cuenta los costes de los principales elementos de la instalación y un valor mínimo de 2030 €/kW fue obtenido en el parámetro de Coste Específico de inversión. Además, el estudio exergético muestra que un total de 3.75 kW, 36.5 % de la tasa de destrucción total de exergía, podría ser reducida en los años futuros, teniendo en cuenta las máximas eficiencias considerando restricciones técnicas en los componentes del ciclo. / Les normatives anticontaminants per al transport propulsat per motors de combustió interna alternatius a la Unió Europea mostren límits d'emissió menors a 95 g·CO2/km per a l'any 2020. Per tal d'acomplir aquests límits, s'hauran de realitzar millores al consum de combustible dels vehicles. Una de les principals pèrdues als Motors de combustió interna alternatius (MCIA) ocorre a la línia d'escapament. Els MCIA transformen l'energia química en energia mecànica a través de la combustió; però, únicament el 15-32% d'aquesta energia és usada per produir treball, mentre que la major part és desaprofitada a través dels gasos d'escapament i l'aigua de refrigeració del motor. Per això, aquestes fonts d'energia poden ser utilitzades per millorar l'eficiència global del vehicle. Considerant aquestes dues fonts d'energia, els gasos d'escapament mostren un potencial major de recuperació d'energia residual debut al seu major contingut exergètic. De tots els tipus de Sistemes de Recuperació d'Energia Residual, els Cicles Rankine són considerats com els candidats més prometedors per millorar l'eficiència dels MCIA. No obstant, la implementació d'aquesta tecnologia en els vehicles de passatgers moderns requereix un desenvolupament addicional per aconseguir una integració compacta i una bona controlabilitat del motor. Mentre que les aplicacions industrials normalment operen en punts d'operació estacionaris, en el cas dels vehicles amb MCIA hi han importants reptes a solucionar tenint en compte el funcionament en condicions variables del motor i el seu impacte en la manera de conducció quotidiana del usuari. Aquesta Tesi contribueix al coneixement i caracterització d'un Cicle Rankine Orgànic (ORC) acoblat amb un motor de combustió interna alternatiu (MCIA) utilitzant etanol com a fluid de treball i un expansor tipus Swash-plate com a màquina expansora. El principal objectiu d'aquest treball de recerca és obtenir i quantificar el potencial dels ORCs per a la recuperació de l'energia residual en motors d'automoció. Per aconseguir-ho, una instal·lació experimental amb un ORC va ser dissenyada i construïda a l'Institut "CMT- Motores Térmicos" (Universitat Politècnica de València). Esta installació pot ser acoblada a diferents tipus de MCIAs. Mitjançant assajos experimentals en aquesta installació, una estimació de les principals variables del cicle va ser obtinguda tant en punts estacionaris com en punts transitoris. Un potencial de millora al voltant d'un 3.7% pot ser aconseguida en punts d'alta càrrega instal·lant un ORC acoblat a un motor gasolina turboalimentat. Pel que fa a les condicions transitòries, un control senzill i robust basat en PIDs adaptatius permet el control del ORC en perfils de conducció reals. Les condicions ideals per a testejar i validar el control de l'ORC són alta càrrega al motor començant amb el motor en calent per aconseguir altes temperatures d'escapament que justifiquen la viabilitat d'aquests cicles. Per tractar d'aprofundir en la viabilitat i característiques d'aquesta aplicació particular, diversos estudis teòrics van ser realitzats. Un model 1D va ser desenvolupat usant el programari LMS Imagine.Lab Amesim. Un potencial de millora al voltant d'un 2.5% en el rendiment efectiu del motor va ser obtingut en condicions transitòries en els punts d'alta càrrega com una conseqüència directa de la reducció de 23.5 g/kWh al consum específic. Per concloure, un estudi termo-econòmic va ser desenvolupat tenint en compte els costos dels principals elements de la installació i un valor mínim de 2030 €/kW va ser obtingut en el paràmetre del Cost Específic d'Inversió. A més, l'estudi exergètic mostra que un total de 3.75 kW, 36.5% de la taxa de destrucció total d'exergia, podria ser recuperat en un pròxim, considerant restriccions tècniques en els components del cicle i tenint en compte les màximes eficiències que es poden aconseguir. / Royo Pascual, L. (2017). Study of Organic Rankine Cycles for Waste Heat Recovery in Transportation Vehicles [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84013 / TESIS

Industrial waste heat has been around for hundreds of years and has long been assumed to be only a by-product of industrial activities. The purpose of the study was to contribute knowledge about the potential of waste heat energy as a resource from an economic and environmental perspective and to identify what important problems can be found in decision-making regarding the implementation of waste heat recovery systems. The study was conducted in the form of a case study with the engineering company Epiroc Drilling Tools AB in Fagersta as a study object. The waste heat survey showed that optimal recovery potential existed in the heat treatment furnaces' flares in the form of flue gases. The total waste heat energy available to be recycled in all 24 industrial furnaces of the workshop was estimated at between 1.63 to 1.92 GWh per year. The engineering company had a district heating demand of about 2.3 GWh in 2018. Investment in the waste heat recovery system would mean that the company can cover up to 83% of the plant's district heating needs. The engineering company aimed to, over a three-year period, among other things, reduce its total energy use by 20% and a recovery of the available waste heat energy could contribute 4.2 to 5.0% of the company's energy efficiency projects. A recovery of the waste heat was estimated to result in capital savings between SEK 900,000 to SEK 1,100,000 excluding VAT annually. The basic investment cost of the recycling system was estimated SEK 3,500,000 with an operating cost of SEK 220,000. The payback time was estimated to be about 4 years for the engineering company to fully repay the investment cost of the recycling system. Primary and secondary data collection resulted in answering what problems and obstacles could arise in decision making regarding investment and implementation of waste heat recovery systems. / Industriell spillvärme har funnits sedan flera hundra år tillbaka och har länge bara antagits vara en biprodukt från industriella aktiviteter. Syftet med studien var att bidra med kunskap om spillvärmeenergins potential som resurs ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv samt identifiera vilken betydelsefull problematik som kan finnas vid beslutsfattande om implementering av spillvärmeåtervinningssystem. Studien genomfördes i form av en fallstudie med verkstadsföretaget Epiroc Drilling Tools AB i Fagersta som studieobjekt. Spillvärmekartläggningen visade att optimal återvinningspotential fanns vid värmebehandlingsugnarnas avfacklingar i form av rökgaser. Den totala spillvärmeenergin som fanns tillgänglig att återvinna i verkstadens alla 24 industriella ugnar, uppskattades till mellan 1,63 till 1,92 GWh per år. Verkstadsföretaget hade 2018 ett fjärrvärmebehov på ca 2,3 GWh. Investering i spillvärmeåtervinningssystemet skulle innebära att företaget kan täcka upp till 83% anläggningens fjärrvärmebehov. Verkstadsföretaget hade som mål att under en treårsperiod, bland annat sänka sin totala energianvändning med 20% och en återvinning av den tillgängliga spillvärmeenergin skulle kunna bidra med 4,2 till 5,0% av företagets energieffektiveringsprojekt. En återvinning av spillvärmen uppskattades resultera i kapitala besparingar mellan 900 000 till 1 100 000 SEK exklusive moms årligen. Grundinvesteringskostnaden för återvinningssystemet uppskattades till 3 500 000 SEK med en driftkostnad på 220 000 SEK. Payback-tiden uppskattades till ca 4 år för verkstadsföretaget att helt återbetala investeringskostnaden för återvinningssystemet. Primär- och sekundärdatainsamling resulterade i att besvara vilken problematik och vilka hinder som kunde uppstå vid beslutsfattande gällande investering och implementering av spillvärmeåtervinningssystem.

Today many processes generate a lot of waste heat, for example industries or cars. One way to make this thermal energy useful is to transform it into electrical energy with a thermoelectric generator (TEG) or thermoelectric cooler (TEC). This technology is not used in any large scale today, but a lot of research is being done on the subject. The technology is based on the Seebeck effect and uses a temperature difference between two sides of an element to generate an electrical current. The reason that the research has gained more attention in recent years is because of the increasing electricity prices and the diminishing natural resources. Other benefits are that they run quietly and do not demand much maintenance.Another area where this technology could be useful is in off-grid cabins where it is easy to generate a lot of thermal energy by burning wood, but electrical energy is in high demand.In this thesis two different types of TEGs and one type of TEC are tested to investigate how much power they generate at different temperature differences, how well they meet the specified values in their respective data sheet and what their power per euro value is. For this, an experimental setup was made with:- An induction plate to increase the temperature on the hot side.- A CPU-fan, to reduce the temperature on the cold side.- Two temperature sensors (one for measuring the hot temperature and one for the cold one).- An electric circuit featuring a voltmeter, an amperemeter and an adjustable resistor (rheostat).The results show that, for this experiment the highest received power (6,38 W) comes from the medium-priced element but the highest power per euro comes from the lowest priced element (1,16 W/€). A quality problem for the lowest priced element was that parts of the solder melted when the temperature exceeded 225 °C. Another problem was that the induction plate was unable to provide enough heat for the most expensive of the elements to reach the temperature for which the retailer supplies their measured data.

The main goal of this Master's thesis was to design heat recovery steam boiler for cogenera-tion unit of a biogas plant while flue gas was flowing from an engine exhaust. Its temperature and required pressure of a steam were assigned. The thesis contains thermal, aerodynamic, hyd-raulic calculations and verification of wall thicknesses for pressure parts of the boiler. Follow-up results of these calculations served for making of projection drawings as well as equipment needed for reliable boiler operation.

This diploma thesis introduces the reader to the design of the new cooling circuit and its modernization. Part of this is the calculation of the heat exchanger and the design of other parts, such as pumps or cooling towers. It also deals with the possibility of using waste heat for specific conditions.

The purpose of the thesis is to draw up a model of the energy and material balance using technical and technological analysis of the current state of production of waste heat in the process of distillation. Using these results, subsequently evaluate the energy potential of individual streams and propose optimal energy savings using waste heat. Emphasis is placed on the modelling of the process and the various proposed savings options. The result is also an evaluation of the potential of the proposed savings based on the results of the calculation.

This master’s thesis deals with the design of heat recovery system from melting furnace waste gases. The first part is devoted to a brief description of heat exchangers, with the special importance being placed on the shell-and-tube heat exchanger. The second part contains a calculation of stoichiometric combustion, design of geometrical dimensions, calculation of pressure drops and power. At the end of the thesis there are various possibilities of utilization of the obtained waste heat and their basic economic assessment.

This thesis deals with the possibilities of using waste heat for power generation with a focusing on biogas plants (BGS). The produced biogas is mainly used for combustion in cogeneration units with internal combustion piston engines. The first part this paper describes the biogas plants. The division of BGS and the biogas processing is mentioned there. Another part is focused on the combined production of electricity and heat. The principles and description various types of cogeneration technologies are presented here. The following are specific options for waste heat utilization for biogas plants. The last section contains proposals to increase electricity production by the BGS with the steam engine and economic evaluation of these proposals is made.