Primary energy use in Sweden today can to a large extent be traced to manufacturing industries. In parallel, improved energy efficiency is a goal set out by Swedish authorities and the EU. One way to improve efficiency in the industry is to harvest the excess energy in form of heat that is currently going to waste in the various processes. This thesis has investigated the feasibility of employing a mobile thermal energy storage (M-TES), developed at KTH, as a method of transporting excess heat from a steel plant in Sandviken to a local hotel and conference centre. The M-TES performance had previously been determined on a small scale prototype, and the effects on performance and cost of up-scaling the M-TES for real use was studied theoretically. An estimation of the cost for up scaling the M-TES from its current laboratory scale to the intended large scale was obtained. The study concludes that the construction cost can be affected mainly by two parameters: the number of tubes and tube diameter inside the M-TES. Changes to the performance parameters of the M-TES, caused by varying these parameters, were investigated using theoretical correlations. It was found that performance of the M-TES can drastically change with changes to the design parameters. The exact changes in construction costs were not obtained, however, a cost effective design uses as few tubes as possible, meaning the tube diameter has to be increased. Using the theoretically based performance values, an M-TES operation was mapped towards two scenarios; one scenario where a greenhouse is supplied with heat, with comparatively low heating demand to the other scenario, where the greenhouse and hotel are both supplied. In the hotel-scenario, the M-TES complements the boiler that is already in place and provides heat for the hotel today. It was found that increased heating demand and number of heat deliveries significantly improved the economic performance of the M-TES system. The levelized cost of transported energy (LCOTE) was used as parameter for measuring this performance and LCOTE:s of 470 and 1380 SEK per MWh were found in the high and low demand scenarios, respectively. A sensitivity analysis showed that the M-TES itself is among the most influential parameters on the LCOTE, while also being deemed as the most uncertain in terms of cost and performance. It is recommended for future work that the MTES is investigated extensively with regard to design choice, performance and costs. / Samtidigt har både den svenska regeringen och EU antagit ambitiösa mål om ökad energieffektivitet och minskad energiintensitet. Ett sätt för industrisektorn att öka sin energieffektivitet är att ta tillvara på energi som går förlorad som restvärme i ett flertal processer. Detta arbete undersökte möjligheterna att använda ett mobilt värmelager (eng. Mobile thermal energy storage, M-TES), utvecklat vid KTH, som en metod att transportera restvärme från ett stålverk i Sandviken till ett lokalt hotell. Innan hade värmelagrets prestanda fastställts experimentellt på en prototyp vid KTH. En kostnadsuppskattning för en större modell, som går att använda i praktiken, erhölls. Det kan konstateras att kostnaderna för en verklig modell av värmelagret påverkas av främst två parametrar: antalet rör inuti lagret och rörens diameter. Effekterna på prestanda av ändra dessa parametrar studerades med teoretiska samband. Det visade sig att prestandan kan påverkas markant genom att göra ändringar i designen. Hur kostnaden påverkas kunde inte visas men en kostnadseffektiv design har så få rör som möjligt, vilket medför att rördiametern måste ökas. Genom att använda de teoretiska resultaten utformades en logistik för en värmelagerdesign i två scenarier; ett scenario där ett växthus försörjs med värme, med relativt lågt energibehov jämfört med det andra fallet, där både växthus och hotell förses med värme. I hotel-scenariot kompletterar värmelagret den existerande pellets-pannan som förser hotellet med värme idag. Det visade sig att ett ökat värmebehov och antal värmeleveranser ökade lönsamheten för systemet avsevärt. Den sammantagna kostnaden för transporterad värme (engelska: levelized cost of transported energy, LCOTE) användes som parameter för att mäta lönsamheten och LCOTE-värden av 470 SEK/MWh samt 1380 SEK/MWh fanns för de två scenarierna. En känslighetsanalys visade att värmelagret självt är en av de mest inflytelserika parametrarna på LCOTE-värdet, samtidigt som det också är en av de mest osäkra posterna med avseende på kostnad och prestanda. Det rekommenderas att framtida studier fokuseras på att utforska val av design och tillhörande kostnader och prestanda.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-201737 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Pettersson, Kristoffer |
| Publisher | KTH, Energiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0018 seconds