Optimering av hålltidstabeller vid Normaliseringsugnen

Analyserna av hålltiderna i Normaliseringsugnen visar att i de flesta fall kan hålltiderna förkortas, beroende på om man väljer att godkänna värmebehandlingen vid en temperatur15C° eller 5C° under börvärdet. Om 5C° väljas kan det krävas att vissa ugnstider förlängs. Det finns ingen anledning att hålla övertid på plåtarna i ugnen, vilket kan leda till korntillväxt och ett sprött material. Undersökningen visar att övertiden ökar med plåttjockleken. Temperaturavvikelsediagrammet för värmebehandlingen visar att inom tjockleksintervallet 30mm - 50mm är temperaturdifferensen vid hålltidens slut störst gentemot börvärdet. Man bör dock komma ihåg att pyrometern endast mäter yttemperaturen. Kärntemperaturen är förmodligen något lägre och då krävs en viss övertid för att säkerställa en homogen temperatur genom hela plåten. Vid ett lyckat experiment med att plana en plåt, efter att ha värmt upp den till 650°C, gjordes en simulering i dataprogrammet Steeltemp 2D. Simuleringen visar svalningskurvor för en given analyskod från 600°C för olika plåttjocklekar. Temperaturen på experimentplåten vid inträdet i planmaskinen var 350°C. Resultatet som redovisas i Steeltempdiagrammet visar att det inte finns risk att plåttemperaturen sjunker under 350°C.

Solvärmesystem för hög täckningsgrad - Load adapted concentrating collectors for high solar fractions

Dagens kombisolvärmesystem för enfamiljshus har i storleksordningen 10 m2 solfångare och kan täcka i runda tal 10 ? 30 % av det årliga värmebehovet. Ökar man solfångarytan för att öka solvärmetäckningsgraden uppstår det vanligtvis en överproduktion av värme sommartid viket kan orsaka problem i form av termisk utmattning av material, att material förstörs eller att säkerhetsventiler utlöses med driftsstopp som följd. Vidare förkortas glykolens livslängd radikalt och detta kan ge följdskador såsom korrosion, beläggningar i rören och t o m igensättning av systemet. Ett sätt att undvika problemen med överhettning i solvärmesystem med hög täckningsgrad är att använda lastanpassade solfångare. Med detta menas solfångare som har en verkningsgrad som är beroende av solhöjden och varierar över året. Verkningsgraden är hög när värmelasten är hög (vanligtvis sen höst, vinter och tidig vår) medan verkningsgraden är låg då värmelasten är låg (vanligtvis sen vår, sommar och tidig höst). I denna rapport visas att det är möjligt att bygga lastanpassade solfångarsystem med hög täckningsgrad för enfamiljshus med solfångarytor som täcker hela villatak (>= 40 m2), utan att den termiska påfrestningen på systemet blir större än för vanliga solvärmesystem med 10 m2 plana solfångare. Detta kan göras med samma systemkomponenter som finns i system med plana solfångare. De lastanpassade solfångarna levererar ungefär samma energimängd per m2 som plana solfångare, men de bör kunna bli billigare, på grund av lägre materialkostnad. Det finns även en potential att konstruera lastanpassade solvärmesystem med begränsad stagnationstemperatur, vilket kan möjliggöra användandet av billigare material. En och samma solfångartyp är lämplig för såväl stora som små system och för olika takvinklar. I rapporten redovisas optimerade solfångargeometrier för lastanpassade solvärmesystem, geometrier och optiska egenskaper för praktiskt möjliga solfångare samt beräkningar av förväntat årsutbyte, stagnationstemperaturer, stagnationstider och kostnader. Testresultat för två prototyper av lastanpassade solfångare presenteras. Optimeringsalgoritmer för design av optiken för lastanpassade solfångare i system samt ett ray-tracingverktyg och snabba men ändå tillräckligt noggranna simuleringsverktyg har utvecklats.

Grundläggande förutsättningar för solfångare med interna reflektorer : en kunskapsöversikt

Syftet med föreliggande rapport har varit att visa på de grundläggande egenskaperna för solfångare med interna reflektorer. Vidare tjänar rapporten syftet att ge en bild av dagsläget inom detta område och därigenom fungera som en utgångspunkt för forskning och utveckling kring solfångare med interna reflektorer för svenskt bruk. Arbetet har därför till stor del gått ut på att leta referenser genom tidskrifter och databaser.Den stora fördelen med CPC-solfångare, som är den klart dominerande typen av solfångare med interna reflektorer, består i dess låga värmeförluster, vilket gör dem attraktiva speciellt vid högre driftstemperaturer. De optiska egenskaperna hos olika typer av CPC-solfångare har grundligt studerats sedan mitten av 70-talet, medan studier av värmeförluster varit mer begränsad. Idag har forskningen och intresset för CPC-solfångare mattats av något, men fortsatt forskning pågår t ex i ett flertal länder, t ex USA, Israel, NordIrland och Japan. Endast en kommersiell tillverkare av CPC-solfångare har hittats (Portugal), vilken dock upphört p g a yttre ekonomiska faktorer. Japans CPC-teknologi anses stå närmast kommersiellt genombrott.Idag har utvecklingen av CPC-solfångare inriktats mot i huvudsak två koncept:1. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 60-100 grader C. Dessa konstruktioner är ofta enkla och man försöker minimera kostnaderna för dessa konstruktioner genom att minimera behovet av t ex reflektorer och isolering. Syftet med dessa är att konkurera med plana solfångare vilka producerar värme i samma temperaturintervall. Typiska solfångarparametrar 5 som rapporteras för denna typ är UL < 3.0 W/m2 ,°C och n0 = 0.65-0.75.2. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 100-300 grader C. Ofta bygger dessa på olika teknik för evakuering av absorbatorn, antingen genom att omsluta cirkulära absorbatorer med glasrör eller genom att införa CPC-reflektorer i heatpipes. Syftet med dessa är ofta att på ett billigt sätt producera högtemperaturvärme för olika industriprocesser, och därmed konkurera med koncentrerande solfångare typ paraboliska tråg eller traditionella heat-pipes.Beräkningar av vad en Svensk CPC-solfångare, baserad på de plana absorbatorer som finns på marknaden idag, kan prestera visar att årsutbytet av energi är jämförbart med de bästa svenska plana solfångaren som finns på marknaden idag då driftstemperaturen är ca 60-65 °C. För högre driftstemperaturer ökar skillnaden till CPC-solfångarens fördel. Vidare visas att årsutbytet har en jämnare fördelning över året jämfört, med vad en plan solfångare med samma prestanda har. Den högre prestandan vid höga driftstemperaturer och den jämnare fördelningen av energiproduktion över året gör solfångare med CPC-reflektorer intressanta för större solfångarfält, kopplade till nät med höga returtemperaturer och/eller solvärmesystem med säsongslager.Det är dock brist på undersökningar av värmeförluster i CPC-solfångare med låga koncentrationer och med plana absorbatorer, vilket är av intresse ifall de svenska erfarenheterna av plana solfångare skall tas tillvara. Potentialen med ytterligare reduktion av värmeförlusterna genom att införa extra konvektionshinder i kombination med plan absorbator har inte heller undersökts tillräckligt.

Trätorn : Kan det vara något för svensk vindkraft i skogsmiljö?

Inom ramen för projektet Energi- och miljökompetenscentrum vid Högskolan Dalarna haren kortare förstudie kring tekniken som används av Timber Tower GmbH för högavindkrafttorn i trä gjorts. Huvudsyftet med studien har varit att titta närmare på teknikenoch dess potential för svensk landbaserad vindkraft samt utreda vad detta kan innebära förregionen.Trenden för landbaserad vindkraft i skogsmiljö går mot allt högre torn. Skogsmiljön gör attden marknära turbulensen och vindgradienten blir större än över t.ex. hav vilket gör detmer föredelaktigt att använda högre torn.Tekniken som Timber Tower GmbH använder är att bygga tornet på plats med en koniskhålstomme av plana paneler av korslimmat limträ (som annars främst används vidbyggnation av höga hus med massivträstomme). Tekniken är skyddad av ett flertalpatentansökningar varav minst en är beviljad.Vid en jämförelse mellan trätorn och svetsade ståltorn (som är den dominerandetorntekniken idag) kan det konstateras att trätornstekniken är ekonomiskt intressant.Framförallt blir trätornen mer intressanta i jämförelse med ståltornen vi ökande höjder (>100 m) pga. dess transportfördelar. Vidare bör det nämnas att de torntekniker somanvänds idag vid höjder runt 140 m och högre främst är fackverkstorn i stål ochhybridtorn med en hög bas av förspänd betong och övre delen i stål.Då ett typgodkännande av ett vindkraftverk gäller torn och turbin är det i praktiken alltidturbintillverkaren som prissätter och levererar ett komplett vindkraftverk. Medutgångspunkt i regeringens planeringsram för svensk vindkraftutbyggnad (20 TWh/årlandbaserad vindkraft 2020) kan dock marknadsvärdet för torn uppskattas till 2-3 miljarderkr/år fram till 2020. För trätorn motsvarar detta en årlig potentiell volym på ca 190 000 m3.Slutsatsen i denna korta studie är att det är tekniskt möjligt att designa ett trätorn i rimligadimensioner för en 2-3 MW turbin med navhöjd ca 140 m och att detta sannolikt även ärekonomiskt intressant. Då ett trätorn blir något lättare än motsvarande ståltorn går det åtmindre energi för att göra ett trätorn. Hur mycket mindre är dock osäkert pga. den storaspridningen i siffror för energiåtgång för stålproduktion och i praktiken blir skillnadenäven leverantörsberoende. Eftersom andelen förnyelsebar energi är betydligt större vidtillverkningen av materialet för trätornen kommer trätornet att ge en betydande sänkningpå utsläppt CO2e/kWhel jämfört med motsvarande verk med ståltorn. Ett annat argumentför trätorn är förenklade transporter jämfört med t.ex. svetsade ståltorn eller hybridtornmed prefabricerade betongelement.Om tekniken etableras kan det i förlängningen leda till en regional påverkan i form av ökatlokalt innehåll i vindkraftprojekten t.ex. genom ökade råvaruleveranser (eg. sågat ochtorkat virke), lokal produktion av korslimmat limträ eller exempelvis bildande avspecialiserade montagefirmor. Det största hindret för tekniken just nu är dessmarknadsintroduktion och acceptans samt typgodkännande tillsammans med en för svenskmarknad intressant turbinleverantör. För att få acceptans för tekniken krävs byggande ochutvärdering av minst ett verk med trätorn. En intressant storlek för marknaden är en 2-3MW turbin med navhöjd ca 140 m. Ett sådant verk skulle i så fall få det högstavindkrafttornet i Sverige och sannolikt det högsta vindkrafttornet i trä i världen. Byggandetav ett första verk med trätorn skulle sannolikt även kräva ett behov av stödfinansiering föratt täcka en projektörs ökade risk. Då flera vindkraftetableringar i regionen uppvisar godaproduktionsresultat (med Tavelberget som gott exempel) visar det att regionen ärintressant för introduktion och utvärdering av ny teknologi.