ATAC i system - Energimyndigheten

More documents

Recommendations

Info

Träpulvereldad 35 kW stirlingmotor för kraftvärmeproduktion Projekt nr: P20090-1 Projektledare: Professor Gunnar Lundholm Projektdeltagare: Magnus Pålsson, senior forskare, Jan Erik Everitt, forskningsingenjör (50 %), Tommy Petersen, forskningsingenjör (15 %) Projektets varaktighet: 2002-01-01 till 2004-12-31 Beviljade medel: 4 650 000 kr Energimyndigheten, 4 650 000 kr DESS, 100 000 kr Sydkraft AB och 1 050 000 kr Vattenfall Utveckling AB (eget arbete) Referensgrupp: Gösta Amnell (Vattenfall Utveckling AB), Erik Skog (Sycon Energikonsult AB), Henrik Carlsen (Danmarks Tekniske Universitet), Rolf Egnell (LTH), Magnus Pålsson (LTH) och Gunnar Lundholm (LTH). ___________________________________________________________________________ Projektbeskrivning (Project description and background): Marknaden för småskalig eller distribuerad kraftvärme kommer att vara beroende av elprisets utveckling i relation till produktionskostnaden i en tekniskt mogen och kommersiell anläggning. I detta sammanhang kommer en låg anläggningskostnad att vara en viktig faktor. Låg anläggningskostnad kommer att vara kopplad till standardisering, produktionsoptimering och tillverkningsserier. Förutsatt att konceptet småskalig biobränsleeldad Stirling blir konkurrenskraftigt kan följande resonemang föras i fråga om möjligt utrymme för kraftvärme med denna teknik i Södra Sverige: Antaget underlag: Applikation Antal Totalt behov Trävaruindustrier 250 300 GWh Mindre industrier ? 150 GWh Mindre fjärrvärmesystem 20 200 GWh Blockcentraler 200 200 GWh Totalt underlag är då ca 850 GWh, varav 75 % skulle kunna utgöra energitäckningen med kraftvärme. Omräknat till värmeeffekt för basproduktion skulle detta innebära ca 150 MW. Om 10 % av denna effekt har de rätta förutsättningarna skulle detta kunna innebära hundratalet aggregat enbart i Södra Sverige. Med hela Sverige blir potentialen betydligt större. Stirlingmotorn är med sin externa förbränning mycket väl lämpad för direkteldning med biobränslen. Gashastigheten i dess brännkammare är tillräckligt låg för att inte bränslepartiklar skall erodera motorns värmeväxlare, och med hjälp av en rekuperativ förvärmare kan verkningsgrader i området 20 - 25 % uppnås för ett 35 kW el kraftvärmeaggregat. Vid Danmarks Tekniska Universitet (DTU) pågår sedan 10 år en forskning med syfte att ta fram stirlingmotorer lämpade för biomassaförbränning. Detta betraktas som den enda användbara tekniken för biobränslebaserad kraftvärme vid eleffekter upp till 200 kW. En 35 kW stirlingmotor har utvecklats, som är speciellt anpassad för biobränsledrift, eftersom
stirlingmotorer för andra ändamål bedömdes olämpliga på grund av att de alltför lätt drabbas av igensättningar mellan flänsarna i värmaren. DTU-motorn kommer att serietillverkas fr.o.m. år 2003. Till detta projekt har det överenskommits att DTU tar fram en förseriemotor till LTH. DTU har fått god driftsäkerhet på själva motorn, som delvis har körts tillsammans med en kommersiell förgasningsanläggning för träflis. DTU tar fram en förseriemotor till det aktuella projektet och medverkar i anpassningen till träpulvereldning. När man i Sverige eldar biobränsle i mindre anläggningar sker detta främst med förädlade träbränslen såsom pellets eller pulver. Dessa bränslen är mycket lätta att hantera som bulkvara, dels beroende på sin låga fukthalt som gör förvaringen lättare och dels för att förvarings- och transportutrymmen minskar. Det är dessutom lättare att nå riktigt låga avgasemissioner med förädlade bränslen. Dock måste man, för att hålla förbränningstemperaturen under askans smältpunkt, vidta olika åtgärder som rökgasåterföring av kalla eller varma rökgaser, stegvis förbränning och eldning med luftöverskott. Vid avdelningen för Värmeöverföring har en förstudie i form av ett examensarbete genomförts under 1999 som via modellering med CFD-programmet STAR-CD studerade de olika åtgärderna för att minska förbränningstemperaturen. En geometrisk modell av brännkammaren byggdes upp och en förbränningsmodell för träpulverförbränningen skapades och implementerades i programmet. Slutsatserna av examensarbetet var att det är möjligt att sänka temperaturerna i de viktigare delarna i brännkammaren under askans smältpunkt utan att systemets verkningsgrad försämrades. Detta kräver dock åtgärder i form av betydande mängd rökgasåterföring, något som i och för sig inte innebär några större praktiska problem eftersom tekniken redan använts i många sammanhang. Arbetet, som utfördes av Katja Åström, fick Sydkrafts Forskningsstiftelses pris 1999 för bästa examensarbete. I detta projekt kommer en 35 kW stirlingmotor att värmas av en speciellt framtagen träpulverpanna. Arbetet sker i LTH: s motorlaboratorium. När anläggningen uppfyller rimliga krav på driftsäkerhet och prestanda, kommer den att överföras till Vattenfall Utvecklings laboratorium i Älvkarleby. Projektets mål (Project goal): Det övergripande målet är att demonstrera tekniken med en träpulvereldad 35 kWel stirlingmotor på LTH, köra anläggningen som en pilotanläggning mot varierande last i Vattenfall Utvecklings laboratorium i Älvkarleby samt bedöma marknadspotential och redovisa ekonomiska förutsättningarna för träpulvereldad stirlingmotor som kostnad per producerad kWh el. Uppnådda resultat, slutsatser, utfall i relation till ursprunglig målsättning och behov av fortsatta forskningsarbeten: En motor har beställts och ett första referensgruppsmöte har hållits på LTH.
Page 1 and 2: ATAC i system Projekt nr: P10025 -
Page 3 and 4: I Figur 2 visas ett exempel där 10
Page 5 and 6: Termodynamiska data för luft-vatte
Page 7 and 8: 2002-02-22 liquid components were a
Page 9 and 10: Dimensionering av befuktare för ev
Page 11 and 12: Slutsatser. Utfall i relation till
Page 13 and 14: Rekuperatorer för Gasturbinanlägg
Page 15 and 16: Blomgren) har skett här och viss a
Page 17 and 18: Expertsystem baserat på ANN: Metod
Page 21 and 22: med en vanlig luftpump (cykel, bil)
Page 23 and 24: Biobränslebaserad småskalig kraft
Page 25: These findings together with the di
Page 29 and 30: Projektets mål (Project goal): Fö
Page 31 and 32: Analys och optimering av avancerade
Page 33 and 34: Biomass and Natural Gas. Increased
Page 35 and 36: cycles, repowering of old steam uni
Page 37 and 38: Systemstudier av kraftcykler med Ch
Page 39 and 40: compensated by the steam cycle. The
Page 41 and 42: Development of tools for the design
Page 43 and 44: High Pressure Catalytic Combustion
Page 45 and 46: combustion catalysts. The incipient
Page 47 and 48: Project goal: The overall objective
Page 49 and 50: pressure ratio of 2.7. Above a pres
Page 51 and 52: Förbränning för koldioxidfria pr
Page 53 and 54: 3 candidate, the measurement strate
Page 55 and 56: Dynamisk processimulering för opti
Page 59 and 60: Nedan anges viktiga delmål, dvs de
Page 61 and 62: Behov av fortsatta forskningsarbete
Page 63 and 64: Katalytisk förbränning av förgas

ATAC i system - Energimyndigheten

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?