Load Adapted Solar Thermal Combisystems - Optical Analysis and Systems Optimization

In a northern European climate a typical solar combisystem for a single family house normally saves between 10 and 30 % of the auxiliary energy needed for space heating and domestic water heating. It is considered uneconomical to dimension systems for higher energy savings. Overheating problems may also occur. One way of avoiding these problems is to use a collector that is designed so that it has a low optical efficiency in summer, when the solar elevation is high and the load is small, and a high optical efficiency in early spring and late fall when the solar elevation is low and the load is large.The study investigates the possibilities to design the system and, in particular, the collector optics, in order to match the system performance with the yearly variations of the heating load and the solar irradiation. It seems possible to design practically viable load adapted collectors, and to use them for whole roofs ( 40 m2) without causing more overheating stress on the system than with a standard 10 m2 system. The load adapted collectors collect roughly as much energy per unit area as flat plate collectors, but they may be produced at a lower cost due to lower material costs. There is an additional potential for a cost reduction since it is possible to design the load adapted collector for low stagnation temperatures making it possible to use less expensive materials. One and the same collector design is suitable for a wide range of system sizes and roof inclinations. The report contains descriptions of optimized collector designs, properties of realistic collectors, and results of calculations of system output, stagnation performance and cost performance. Appropriate computer tools for optical analysis, optimization of collectors in systems and a very fast simulation model have been developed.

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.

Design and assessment of a large commercial Photovoltaic System in Barbados

One of the main aims of this thesis is to design an optimized commercial Photovoltaic (PV) system in Barbados from several variables such as racking type, module type and inverter type based on practicality, technical performance as well as financial returns to the client. Detailed simulations are done in PVSYST and financial models are used to compare different systems and their viability. Once the preeminent system is determined from a financial and performance perspective a detailed design is done using PVSYST and AutoCAD to design the most optimal PV system for the customer. In doing so, suitable engineering drawings are generated which are detailed enough for construction of the system. Detailed cost with quotes from relevant manufacturers, suppliers and estimators become instrumental in determining Balance of System Costs in addition to total project cost. The final simulated system is suggested with a PV capacity of 425kW and an inverter output of 300kW resulting in an array oversizing of 1.42. The PV system has a weighted Performance Ratio of 77 %, a specific yield of 1467 kWh/kWp and a projected annual production of 624 MWh/yr. This system is estimated to offset approximately 28 % of Carlton’s electrical load annually. Over the course of 20 years the PV system is projected to produce electricity at a cost of $0.201USD/kWh which is significantly lower than the $0.35 USD/kWh paid to the utility at the time of writing this thesis. Due to the high cost of electricity on the island, an attractive Feed-In-Tariff is not necessary to warrant the installation of a commercial System which over a lifetime which produces electricity at less than 60% of the cost to the user purchasing electricity from the utility. A simple payback period of 5.4 years, a return on investment of 17 % without incentives, in addition to an estimated diversion of 6840 barrels of oil or 2168 tonnes of CO2 further provides compelling justification for the installation of a commercial Photovoltaic System not only on Carlton A-1 Supermarket, but also island wide as well as regionally where most electricity supplies are from imported fossil fuels.

Experimental and computational investigation of the roll forming process

One of the first questions to consider when designing a new roll forming line is the number of forming steps required to produce a profile. The number depends on material properties, the cross-section geometry and tolerance requirements, but the tool designer also wants to minimize the number of forming steps in order to reduce the investment costs for the customer. There are several computer aided engineering systems on the market that can assist the tool designing process. These include more or less simple formulas to predict deformation during forming as well as the number of forming steps. In recent years it has also become possible to use finite element analysis for the design of roll forming processes. The objective of the work presented in this thesis was to answer the following question: How should the roll forming process be designed for complex geometries and/or high strength steels? The work approach included both literature studies as well as experimental and modelling work. The experimental part gave direct insight into the process and was also used to develop and validate models of the process. Starting with simple geometries and standard steels the work progressed to more complex profiles of variable depth and width, made of high strength steels. The results obtained are published in seven papers appended to this thesis. In the first study (see paper 1) a finite element model for investigating the roll forming of a U-profile was built. It was used to investigate the effect on longitudinal peak membrane strain and deformation length when yield strength increases, see paper 2 and 3. The simulations showed that the peak strain decreases whereas the deformation length increases when the yield strength increases. The studies described in paper 4 and 5 measured roll load, roll torque, springback and strain history during the U-profile forming process. The measurement results were used to validate the finite element model in paper 1. The results presented in paper 6 shows that the formability of stainless steel (e.g. AISI 301), that in the cold rolled condition has a large martensite fraction, can be substantially increased by heating the bending zone. The heated area will then become austenitic and ductile before the roll forming. Thanks to the phenomenon of strain induced martensite formation, the steel will regain the martensite content and its strength during the subsequent plastic straining. Finally, a new tooling concept for profiles with variable cross-sections is presented in paper 7. The overall conclusions of the present work are that today, it is possible to successfully develop profiles of complex geometries (3D roll forming) in high strength steels and that finite element simulation can be a useful tool in the design of the roll forming process.

Att tillämpa återkommande mätning av kundnöjdhet i IT-projekt : En vidareutvecklad modell baserad på modellerna American Customer Satisfaction Index (ACSI) och SERVQUAL

I dagens samhälle är det allt viktigare för företag att behålla sina existerande kunder då konkurrensen blir allt hårdare. Detta medför att företag försöker vidta åtgärder för att vårda relationer med sina kunder. Detta problem är även högst relevant inom IT-branschen. Inom IT-branschen är det vanligt att arbeta agilt i IT-projekt. Vår samarbetspartner har sett ett ökat behov av att mäta servicekvalitet på ett återkommande sätt inom IT-projekt, detta för att mäta relevanta variabler som sträcker sig utanför kravspecifikationen. För att mäta framgång gällande detta arbetssätt vill man kunna mäta Nöjd Kund Index (NKI) för att kunna jämföra IT-projekt internt i företaget. Då tidigare forskning visat avsaknad av modeller innehållande både mätning av servicekvalitet samt NKI har lämplig litteratur studerats där det framkommit att modellen SERVQUAL är vedertagen för mätning av servicekvalitet och modellen American Customer Satisfaction Index (ACSI) är vedertagen för mätning av NKI. Detta har legat till grund för arbetets problemformulering och syfte. Syftet med arbetet är att skapa en vidareutvecklad modell för mätning av NKI för att jämföra IT-projekt internt samt återkommande mätning av servicekvalitet inom IT-projekt. Framtagande av denna modell har sedan skett genom forskningsstrategin Design and Creation. Intervjuer har genomförts för kravfångst till den vidareutvecklade modellen. Resultatet av denna forskningsstrategi blev sedan en vidareutvecklad modell baserad på ovan nämnda modeller med återkommande förhållningssätt för mätning av servicekvalitet inom IT-projekt och mätning av NKI för att jämföra IT-projekt internt i företaget. Den framtagna modellen har sedan verifierats genom ytterligare intervjuer med respondenter som innehar god erfarenhet från kundsidan av IT-projekt. Från dessa intervjuer kunde sedan slutsats dras att denna modell är att anse som applicerbar i empirin gällande IT-projekt.