Pineapple Leaf Fibers for Composites and Cellulose

Pineapple leaf fiber (PALF) which is rich in cellulose, abundantly available, relatively inexpensive, low density, nonabrasive nature, high filling level possible, low energy consumption, high specific properties, biodegradability and has the potential for polymer reinforcement. The utilization of pineapple leaf fiber (PALF) as reinforcements in thermoplastic and thermosetting resins in micro and nano form for developing low cost and lightweight composites is an emerging field of research in polymer science and technology. In this paper we examines the industrial applicabiliy of PALF, mainly for production of composite materials and special papers, chemical feedstocks (bromelin enzyme) and fabrics.

Photo-assisted electrochemical degradation of the commercial herbicide atrazine

This paper presents a degradation study of the pesticide atrazine using photo-assisted electrochemical methods at a dimensionally stable anode (DSA (R)) of nominal composition Ti/Ru(0.3)Ti(0.7)O(2) in a prototype reactor. The effects of current density, electrolyte flow-rate, as well as the use of different atrazine concentrations are reported. The results indicate that the energy consumption is substantially reduced for the combined photochemical and electrochemical processes when compared to the isolated systems. It is observed that complete atrazine removal is achieved at low current densities when using the combined method, thus reducing the energy required to operate the electrochemical system. The results also include the investigation of the phytotoxicity of the treated solutions.

A Cost Model for the Effect of Setup Time Reduction in Stainless Steel Strip Production

Setup time reduction facilitate the flexibility needed for just-in-time production. An integrated steel mill with meltshop, continuous caster and hot rolling mill is often operated as decoupled processes. Setup time reduction provides the flexibility needed to reduce buffering, shorten lead times and create an integrated process flow. The interdependency of setup times, process flexibility and integration were analysed through system dynamics simulation. The results showed significant reductions of energy consumption and tied capital. It was concluded that setup time reduction in the hot strip mill can aid process integration and hence improve production economy while reducing environmental impact.

Borlänge and Falun Brundtland cities

Development of an infrastructure for Brundtland Renewable Energy Network - BREN is a European Commission Alterner Project with Contract no XVII/4. 1030/Z96-032.The project has its origin in the UN-report “Our Common Future”, 1989. A change in and reduction of the use of energy was fundamental in order to reach the goals which the report proposed. Denmark decided on an action plan on how energy consumption could be reduced “Energi 2000 - Handlingsplan för en bäredygtig udvikling”. The ministries of energy in Denmark and Schleswig Holstein both agreed to start an energy saving project in a smaller town. The project was called “Brundtlandby” and the two first were Toftlund in South Jutland and Bredstedt in North Friesland. After a short period a further two German Cities, Rheinsberg and Viernheim, and Rajec in Slovakia joined the group. A network for the exchange of knowledge and experience between the cities was formed. The network, Brundtland City Project, inspired the participating cities in the continuing work with energy saving measures. The Brundtland City Project was presented at an international conference “Cities and Energy” in Trondheim, Norway,in December 1995. Great interest was shown in the project and it was decided that a network should be developed in northern European countries as a pilot project to be enlarged with other European countries later on. A steering committee was formed with representatives from the nordic countries.An application was sent to the European Commission, Alterner Program, and was approved in Juli 1996. The project was subdivided into nine activities. Activity 1, consisted of summarising the experiences of the Brundtland City Project in Toftlund, Denmark and the Brundtland Cities network in Slovakia, Germany and Denmark. The Scandinavian part started with Activity 2, to engage municipalities/cities in Finland, Norway and Sweden in the project. The Solar Energy Research Center, SERC, Högskolan Dalarna was appointed as co-ordinator for the Swedish part. The project was presented at a seminar on the 30th September for representatives from the municipalities of Borlänge and Falun. On the 10th of December 1996 the two municipalities accepted the invitation to join the Northern network. Pelle Helje, Borlänge Energi, has been informant for the municipality of Borlänge and Anders Goop, Department of Urban Planninginformant for the municipality of Falun with Jan Kaans, Estates department providing information to the basis for the Newsletter.Reports on the work in Borlänge and Falun municipalities have been made to Brundtland Center Denmark on three occasions; Activities 2-5, 16-12-1997, Activities 6-7, including parts of activities 8-9, 03-03-1998, and the basis for the Newsletter, 01-07-1998. The Nordic reports have been compiled at the Brundtland Center Denmark for submission to the European Commission. English has been the common language. After the report of activities 2 - 5 the participants wereinvited to a project meeting and a workshop at Brundtland Center the 23rd and 24th March 1998.This was the first occasion the participants in the project met and the network thus took a moreconcrete form. It also was decided that the next meeting should be in Borlänge in August 1998,with Borlänge Energi and Solar Energy Research Center SERC as organisers. As BrundtlandCentre Denmark was wound up for financial reasons, the project meeting in Borlänge wascancelled.Compilation of the Final Report was carried out by Esbensen Consultants in October 1998Future development of the networkIt is intended to continue the work with the Brundtland City Network as an “EU Thermie Bproject”and the network will be enlarged with the addition of four new Brundtland Cities from Austria, Germany, Italy and Great Britain. In addition the village of Putja in Estonia will join the network but this will be financed by the EU-Phare programme.

Fjärrvärmedrivna vitvaror : Erfarenheter från utveckling, installationer och kostnadsberäkningar

Värmedrivna vitvaror eller HWC-maskiner som de kallas av tillverkaren värms med varmt vatten från en cirkulerande krets via en värmeväxlare inbyggd i maskinen, till skillnad från konventionella maskiner som värms med el. Denna teknik skall inte förväxlas med maskiner som är anslutna till varmvattenledningen och fylls på med varmt vatten och som därmed begränsas till disk- och tvätt. Syftet med fjärrvärmedrivna vitvaror är alltså att använda fjärrvärme, som har lägre kvalitet och pris än elenergi för uppvärmning och torkning och på så sätt spara el och utöka fjärrvärmeunderlaget. En jämförelse av koldioxidutsläpp och primärenergianvändning mellan konventionella vitvaror och fjärrvärmedrivna vitvaror visar att både koldioxidutsläpp och primärenergianvändning blir lägre för fjärrvärmedrivna vitvaror om biobränsle anses koldioxidneutralt och den el som ersätts är producerad i kolkraftverk eller gaskombikraftverk.   Denna rapport beskriver utveckling och kommersialisering av värmedrivna vitvaror (disk- och tvättmaskiner samt torktumlare och torkskåp) och hur de kan anslutas mot fjärrvärmesystem i olika systemlösningar. Dessutom har de energimässiga och ekonomiska förutsättningarna för tekniken undersökts. Erfarenheterna från fältprovning är dock mycket begränsade, eftersom de byggen där fälttesterna skulle ske försenades. Under 2013 färdigställs ett flerbostadshus med värmedrivna vitvaror i 160 lägenheter i Västerås.   De utvecklade maskinernas värmeanvändning som andel av total energianvändning vid 60 graders framledningstemperatur har uppmätts till ca 50 % för diskmaskinen, 67 % för tvättmaskinen, 80 % för torktumlaren och 93 % för torkskåpet. I det studerade flerbostadshuset av passivhusstandard uppgår lasten från värmedrivna vitvaror komfortgolvvärme och handdukstorkar till upp mot 30 % av husets totala värmeanvändning. För småhus är motsvarande siffra upp mot 20 %. Att använda fjärrvärme istället för elvärme till dessa installationer som normalt är elvärmda kan allts minska elbehovet betydligt i lågenergibebyggelse vilket också minskar både koldioxidutsläppen och primärenergianvändningen.   Ekonomiska analyser har genomförts för två olika systemkoncept (separat vitvarukrets och Västeråsmodellen) för nybyggda småhusområden och flerfamiljshus där fjärrvärme inte bara används till vitvaror utan också till handdukstorkar och komfortgolvvärme. De ekonomiska analyserna visar att Västeråsmodellen är den mest ekonomiskt intressanta systemlösningen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme. I flerfamiljshus kan den vara konkurrenskraftig mot de elvärmda alternativen (konventionellt system med eldrivna vitvaror, komfortgolvvärme och handdukstorkar) om prisskillnaden mellan el och fjärrvärme är större än 0,7 kr/kWh. En parameterstudie visar att kapitalkostnaden blir ganska hög jämfört med energikostnaden, vilket betyder att lång livslängd och många cykler är viktigt för att förbättra de ekonomiska förutsättningarna för värmedrivna vitvaror. För passiva småhus blir kostnaden för Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme likvärdig med de elvärmda alternativen vid energiprisskillnader på 0,7 kr/kWh inklusive moms, medan det krävs prisskillnader på 0,9 kr/kWh inklusive moms för normalisolerade småhusområden.   Sammanfattningsvis kan sägas att i kommuner med ett konkurrenskraftigt fjärrvärmepris finns det viss lönsamhet för hela konceptet enligt Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, komfortgolvvärme, och handdukstorkar. Om man däremot ser på konkurrensen för enskilda vitvaror är det främst torktumlaren som är konkurrenskraftig i bostäder. Målpriset på 1000 kr extra för värmedrift har inte kunnat uppnås inom projektet för diskmaskiner och tvättmaskiner. Det krävs lägre priser och låga anslutningskostnader för att räkna hem diskmaskinen och tvättmaskinen som enskilda komponenter.   Värmedrivna tvättmaskiner och torktumlare är konkurrenskraftiga i flerfamiljstvättstugor. Speciellt i de fall där beläggningen är god och flera maskiner delar på anslutningskostnaden till fjärrvärmecentralen kan värmedrift bli riktigt lönsam. Torkskåpens konkurrenskraft har inte kunnat utvärderas, då priset ännu inte fastställts. Att använda VVC-systemet för värmedistribution till värmedrivna vitvaror kan vara mycket intressant, men det kräver att legionellaproblematiken kan lösas. I nuläget finns ingen lösning som uppfyller formuleringarna i boverkets byggregler. Ett annat distributionssätt som kan vara intressant, men som inte undersökts i studien är att använda VVC för varmvattendistribution och en gemensam radiator- och vitvarukrets med konstant framledningstemperatur. Den aktör som förväntas ha störst ekonomiskt intresse av att tekniken implementeras är sannolikt fjärrvärmebolagen som får sälja mer värme och det ligger därmed främst på deras ansvar att marknadsföra tekniken i mötet med sina kunder.

Solcellsdrivet FTX-system för miljonprogramshus : Tjärna Ängar, Borlänge

Projektet omfattade undersökning och framtagande av ett solcellssystem med förmåga att försörja ett FTX-system i ett flerbostadshus från miljonprogrammet med el. För att kunna bedöma storlek och utformning av komponenter har information tagits genom: Informationssökning via databaser, kurslitteratur och intervjuer Simuleringar av solceller i datorprogrammet PVSYST Modulering av ventilationskanaler i datorprogrammet MagiCAD Syftet var främst att undersöka om det gick att få fram ett teoretiskt fungerande system med avseende på både solceller och ventilation. Beroende på vad resultatet blev skulle även ekonomin i projektet undersökas. Undersökningen visade att det teoretiskt ska gå att installera solceller för elframställning som klarar av att täcka FTX-systemets elbehov på årsbasis. Solcellerna bedöms även producera tillräckligt med el för viss övrig elkrävande utrustning under stora delar av året. Det visade sig även att det skulle gå att få solcellerna ekonomiskt lönsamma om en kalkyltid på 14 år används. Metoden som använts för dessa resultat är noga beskriven och är med små förändringar tillämpbar för ett stort antal byggnader i det svenska byggnadsbeståndet. En viktig slutsats är att om fastighetsägarna kan se 15 år fram i tiden för en investering i solenergi, skulle det innebära inte bara miljömässiga utan även ekonomiska vinster. Det finns redan idag kunnande, teknik och produkter för att utvinna en stor del av fastigheternas elbehov genom solens energi.

Energieffektivisering av klimatskal med hänsyn till kulturhistorisk värdering : Fallstudier av tre befintliga småhus från 1900-talet ur bevarandesynpunkt

Allt hårdare lagkrav gör att det är svårt att energieffektivisera befintliga byggnader utan att förändra deras utseende. Syftet med examensarbetet är att utreda hur stor energieffektivisering, för tre befintliga småhus uppförda under 1900-talet, som är möjlig att uppnå genom förbättring av byggnadernas klimatskal, det vill säga tak, väggar, golv, fönster och dörrar, utan att förvanska byggnadernas utseende och samtidigt bevara deras kulturhistoriska värden. Arbetet bestod av en förstudie där tre byggnader identifierades, ett undersökningsskede där information om byggnaderna togs fram och ett slutsatsskede där energibesparande åtgärdsförslag togs fram och utvärderades. Byggnader som var goda representanter för sin tid och stil söktes. Byggnader från 1910-talet, 1930-talet och 1970-talet, lokaliserades. Sedan gjordes det fallstudier med intervjuer och inventeringar. För att utreda byggnadens klimatskal utfördes u-värdesberäkningar och energiberäkningar av befintliga byggander och byggnader baserade på föreslagna åtgärdsförslag. Ingen av byggnaderna nådde efter föreslagna åtgärder ner till passivhuskravet 59 kWh/år/m2 Atemp eller BBR-kravet 110 kWh/år/m2 Atemp för en byggnads specifika energianvändning. Den största möjliga energieffektivisering för de tre byggnaderna uppförda under 1900-talet, som är möjlig att uppnå utan att förvanska byggnadernas utseende och samtidigt bevara deras kulturhistoriska värden är 13,0 kWh/år/m2 Atemp, 49,7 kWh/år/m2 Atemp respektive 64,8 kWh/år/m2 Atemp. Slutsatser från arbetet är att byggnader från 1910-tal kan åtgärdas genom att isolera fönstren, sätta dit en extra dörr på insidan av ytterdörren samt tilläggsisolera snedtaket. Byggnader från 1930-tal kan åtgärdas genom att isolera fönstren med en isolerruta på insidan av fönstret och dörrarna med en extra dörr på insidan av ytterdörren. Byggnader från 1970-tal kan åtgärda fönstren genom att byta ut dem till energifönster, ingen åtgärd för golvet men fasaden isoleras utvändigt med vakuumisolering. Byggnaden från 1970-talet klarade sig bäst i jämförelsen eftersom den var i autentiskt skick från början vilket gjorde att förbättringen blev större än för till exempel byggnaden från 1910-talet som redan var ombyggd innan åtgärder föreslogs.

Solar PV Powered Air Conditioner Analysis for an Office/Classroom in a Tropical Climate

This thesis focuses on using photovoltaic produced electricity to power air conditioners in a tropical climate. The study takes place in Surabaya, Indonesia at two different locations the classroom, located at the UBAYA campus and the home office, 10 km away. Indonesia has an average solar irradiation of about 4.8 kWh/m²/day (PWC Indonesia, 2013) which is for ideal conditions for these tests. At the home office, tests were conducted on different photovoltaic systems. A series of measuring devices recorded the performance of the 800 W PV system and the consumption of the 1.35 kW air conditioner (cooling capacity). To have an off grid system many of the components need to be oversized. The inverter has to be oversized to meet the startup load of the air conditioner, which can be 3 to 8 times the operating power (Rozenblat, 2013). High energy consumption of the air conditioner would require a large battery storage to provide one day of autonomy. The PV systems output must at least match the consumption of the air conditioner. A grid connect system provides a much better solution with the 800 W PV system providing 80 % of the 3.5 kWh load of the air conditioner, the other 20 % coming from the grid during periods of low irradiation. In this system the startup load is provided by the grid so the inverter does not need to be oversized. With the grid-connected system, the PV panel’s production does not need to match the consumption of the air conditioner, although a smaller PV array will mean a smaller percentage of the load will be covered by PV. Using the results from the home office tests and results from measurements made in the classroom. Two different PV systems (8 kW and 12 kW) were simulated to power both the current air conditioners (COP 2.78) and new air conditioners (COP 4.0). The payback period of the systems can vary greatly depending on if a feed in tariff is awarded or not. If the feed in tariff is awarded the best system is the 12 kW system, with a payback period of 4.3 years and a levelized cost of energy at -3,334 IDR/kWh. If the feed in tariff is not granted then the 8 kW system is the best choice with a lower payback period and lower levelized cost of energy than the 12 kW system under the same conditions.

Performance evaluation of ventilation radiators

A ventilation radiator is a combined ventilation and heat emission unit currently of interest due to its potential for increasing energy efficiency in exhaust ventilated buildings with warm water heating. This paper presents results of performance tests of several ventilation radiator models conducted under controlled laboratory conditions.   The purpose of the study was to validate results achieved by Computational Fluid Dynamics (CFD) in an earlier study and indentify possible improvements in the performance of such systems. The main focus was on heat transfer from internal convection fins, but comfort and health aspects related to ventilation rates and air temperatures were also considered.   The general results from the CFD simulations were confirmed; the heat output of ventilation radiators may be improved by at least 20 % without sacrificing ventilation efficiency or thermal comfort.   Improved thermal efficiency of ventilation radiators allows a lower supply water temperature and energy savings both for heating up and distribution of warm water in heat pumps or district heating systems. A secondary benefit is that a high ventilation rate can be maintained all year around without risk for cold draught.

Microstructural, Mechanical and Tribological Characterisation of CVD and PVD Coatings for Metal Cutting Applications

The present thesis focuses on characterisation of microstructure and the resulting mechanical and tribological properties of CVD and PVD coatings used in metal cutting applications. These thin and hard coatings are designed to improve the tribological performance of cutting tools which in metal cutting operations may result in improved cutting performance, lower energy consumption, lower production costs and lower impact on the environment.  In order to increase the understanding of the tribological behaviour of the coating systems a number of friction and wear tests have been performed and evaluated by post-test microscopy and surface analysis. Much of the work has focused on coating cohesive and adhesive strength, surface fatigue resistance, abrasive wear resistance and friction and wear behaviour under sliding contact and metal cutting conditions. The results show that the CVD deposition of accurate crystallographic phases, e.g. α-Al2O3 rather than κ-Al2O3, textures and multilayer structures can increase the wear resistance of Al2O3. However, the characteristics of the interfaces, e.g. topography as well as interfacial porosity, have a strong impact on coating adhesion and consequently on the resulting properties.  Through the deposition of well designed bonding and template layer structures the above problems may be eliminated. Also, the presence of macro-particles in PVD coatings may have a significant impact on the interfacial adhesive strength, increasing the tendency to coating spalling and lowering the surface fatigue resistance, as well as increasing the friction in sliding contacts. Finally, the CVD-Al2O3 coating topography influences the contact conditions in sliding as well as in metal cutting. In summary, the work illuminates the importance of understanding the relationships between deposition process parameters, composition and microstructure, resulting properties and tribological performance of CVD and PVD coatings and how this knowledge can be used to develop the coating materials of tomorrow.

Outdoor performance of forest seedlings pre-cultivated under artificial lights : effects of the light spectra used for pre-cultivation on the future establishment and development

Forest nurseries are essential for producing good quality seedlings, thus being a key element in the reforestation process. With increasing climate change awareness, nursery managers are looking for new tools that can help reduce the effects of their operations on the environment. The ZEPHYR project, funded by the European Commission under the Seventh Framework Programme (FP7), has the objective of finding new alternatives for nurseries by developing innovative zero-impact technologies for forest plant production. Due to their direct relationship to the energy consumption of the nurseries, one of the main elements addressed are the grow lights used for the pre-cultivation. New LED luminaires with a light spectrum tailored to the seedlings’ needs are being studied and compared against the traditional fluorescent lamps. Seedlings of Picea abies and Pinus sylvestris were grown under five different light spectra (one fluorescent and 4 LED) during 5 weeks with a photoperiod of 16 hours at 100 μmol∙m-2∙s-1 and 60% humidity. In order to evaluate if these seedlings were able cope with real field stress conditions, a forest field trial was also designed. The terrain chosen was a typical planting site in mid-Sweden after clear-cutting. Two vegetation periods after the outplanting, the seedlings that were pre-cultivated under the LED lamps have performed at least as well as those that were grown under fluorescent lights. These results show that there is a good  potential for lightning substitution in forestry nurseries.

Using small reverse cycle air conditioners in relocatable classrooms - a case study

A 9-month study of four relocatable school buildings, each retro-fitted with small reverse cycle air conditioners (ACs), was conducted to investigate their effectiveness in heating and cooling the classrooms. A comparison with data from previous studies found the energy used by the ACs for heating these temporary classrooms was only 19–20% of the energy used by individual gas heaters installed in permanent classrooms. When equipment efficiencies were considered, the AC units supplied 20–27% less energy to heat the classrooms. The possible reasons for this reduction in supplied energy are explored in this paper. CO2 emissions for the AC units in heating mode, however, were calculated to be 16% greater than for individual gas heaters. The AC units were also used for cooling and on an average the total annual energy consumption for heating and cooling was found to be 11.6 kWh m−2. Responses to a small survey of staff and students about the use and operation of the conditioners are presented. Their responses were more favourable than the predictions of comfort levels in the classrooms using the Predicted Mean Vote–Predicted Percentage of Dissatisfaction (PMV–PPD) model, which indicated “uncomfortable” conditions on average summer days at 3:00 p.m. and average winter days at 10:00 a.m. Background noise levels in the classrooms with the air conditioners in use were above the recommended maximum design level of 45 dB(A); levels of up to 65 dB(A) were measured.

Application of a discrete event simulation for robust system design of a melt facility

This paper presents a methodology to identify robust operating regions through the selection of controllable factory variables, using discrete event simulation. A casting plant melt facility was used as an industrial test bed to develop these techniques. A robust system design was determined by response surface analysis of key production parameters. Furthermore, robust operating policies that maximise throughput, while minimizing work-in-progress and thus energy consumption were identified.

The effect of yarn hairiness on air drag in ring spinning

Air drag on yarn and package surfaces affects yarn tension, which in turn affects energy consumption and ends-down in ring spinning. This study investigated the effects of yarn hairiness on air drag in ring spinning. Theoretical models of skin friction coefficient on the surface of rotating yarn packages were developed. The predicted results were verified with experimental data obtained from cotton and wool yarns. The results show that hairiness increases the air drag by about one-quarter and one-third for the rotating cotton and wool yarn packages, respectively. In addition, yarn hairiness increases the air drag by about one-tenth on a ballooning cotton yarn.

The climate change and development nexus

The rapid economic success achieved by the developing countries in general, and India and China in particular, has brought the issue of climate change, which is a spin-off of development, to the fore. Economic growth is essential for the eradication of poverty and generation of wealth. However, it drives energy consumption and demand for energy which, in turn, produces toxic gases like carbon dioxide (CO2 ). Thus, the price of economic growth is climate change. The paradox lies in the fact that when economic growth is the only solution to poverty, the resultant climate change (characterized by emission of greenhouse gases) also affects the poor greatly. In this context, it is observed that while traditionally the developed countries were charged with polluting the environment globally, now the developing countries have overtaken their counterparts as polluters. The developing countries have emerged, over the years, as the agents responsible for growing pollution in the world, though they are also the victims, as most of the poor people belong to the developing countries. The author explores the nexus between climate change and development in the context of the economic growth of the developing countries and its impact on them.