Kandidatarbete Joakim Jaeger 8705072117 - DiVA portal953123/FULLTEXT01.pdf · -3- Abstract There...

BachelorofScienceThesisKTHSchoolofIndustrialEngineeringandManagement

EnergyTechnologyEGI-2016SE-10044STOCKHOLM

SoldrivnakylsystemförkomfortFör-ochnackdelarsamteninvesteringskostnadsanalys

JoakimJaeger

KandidatexamensarbeteKTH–SkolanförIndustriellTeknikochManagement

Energiteknik(EGI-2016)

-2-

BachelorofScienceThesisEGI-2016

SoldrivnakylsystemförkomfortFör-ochnackdelarsamteninvesteringskostnadsanalys

JoakimJaeger

Approved

Examiner

Supervisor

Commissioner

Contactperson

-3-

AbstractThereareplentyofaspectstotakeintoaccountwheninvestinginacoolingsystemofwhichinvestmentcostmaybethemostimportantone.Theinvestmentcostisdependentofalotofvariablessuchasthechoiceofsolarcollector,thetypeofcoolingaggregateaswellasthecostoftheaggregatespaceandavailablespaceforthesolarcollectors.Thepurposeofthisthesisistogiveafirstinsightintothedifferentcoolingmethodsthatcanbeusedtoproducecomfortcoolingandtohelplaythegroundforfurtherresearch.

Theadvantagesanddisadvantagesarepresentedforthefollowingfivecoolingmethods:asystembasedonabsorption,onadsorption,onadesiccant,onanejectorpumpandfinallyona compressor. Furthermore, are investment cost data presented for the following threecoolingmethods:asystembasedonabsorption,onadsorptionandfinallyonacompressor.The data has been collected both through a literature study and by direct contact withsuppliersofcoolingsystemsandsolarcollectors.

Itisimpossibletosaythatonemethodisbetterthantheother.Allthedifferentmethodshavetheirownadvantagesanddisadvantages.ForaninstallationinthecenterofStockholm,wherethefloorspacepriceishigh,asystemwithsmallsizepereffectcoolingisbeneficial,suchasacompressordrivencoolingaggregate.Ifthefloorspacepricedoesnotinflictthedecision,asystembasedonabsorptioncouldbeagoodalternative.Adsorptionchillersdonotworkwelltogether with low temperatures and do therefore not suit the Nordic climate where theaggregates can take damage at night. An adsorption chiller aggregate is, however, moreeffectivethananabsorptionbasedsystemandcanbeagoodalternativeinSouthernEurope.Intable5alladvantagesanddisadvantagesforeachcoolingmethodarepresented.

Comparingtheinvestmentcostofcoolingsystemsbasedoneitheracompressor,adsorptionor absorption, the adsorption based system is themost cost efficient one. Themost costefficientsolarcollectorsforthermaldrivencoolingsystemsarevacuumtubesolarcollectors,regardlessthesystemtype.

-4-

SammanfattningVid en nyinstallation eller en uppgradering utav en soldriven kylanläggning är detmångaaspekter att ta hänsyn till och en mycket viktig aspekt är investeringskostnaden.Investeringskostnadenpåverkasavmångaolikaparametrar,såsomkostnadförsolfångare,kylanläggning, installation, det utrymme som kylanläggningen upptarmen även tillgängligareaförsolfångare.Syftetmeddennarapportärattgeenförstainblickideolikametodernasomfinnsförkomfortkylning,samtettunderlagvidvalavmetoderförvidareundersökning.

I denna rapport undersöks för och nackdelar för fem olika soldrivna kylmetoder. De ärbaserade på absorption, adsorption, kompressorer, torkning samt ejektorpumpar. Vidareundersöks investeringskostnaden hos system baserade på adsorption, absorption samtkompressorer.Datasomharanväntsidennarapportärinhämtadgenomenlitteraturstudiesamtgenomkontaktmedkylsystems-ochsolfångarsystemsleverantörer.

Detgårinteattkonstateraattenmetodärdengenerelltbästaochförutsättningarnaförvarjeenskildinstallationmåstebehandlasindividuellt.VideninstallationicentralaStockholmdärkostnadenförkvadratmetertakareaochkostnadenföranläggningsutrymmeärhögt,passarett kompressordrivet kylsystem med fotovoltsolceller bra, då det är mindreutrymmeskrävandepereffektänandrasystem.Omutrymmetinteärenbegränsandefaktorkanettkylsystembaseratpåtorkkylningellerabsorptionvaradetbästa.ISverigefungerarenkylmetodbaseradadsorptionimångafalldåligt,dådenärkänsligförkallatemperaturervilketinfallert.ex.nattetid.VideninstallationiSpaniendärutetemperaturenärhögävennattetid,kan ett systembaserat på adsorption vara ett bra alternativ. Alla för- och nackdelarmedrespektivesystemfinnspresenteradeitabell5.

Vid en jämförelse utav Investeringskostnaden hos ett system baserat på adsorption,absorption samt kompressorer, är systemet baserat på adsorption det med lägstinvesteringskostnad. Oavsett termisk kylmetod är vakuumtubssolfångare den typ utavsolfångaremedlägstinvesteringskostnad.

-5-

Tacktill

Tacktilldeleverantörerutavkylanläggningarsomharvaltatttasigtidmedatthjälpamigmedinformationtilldettaarbete.

JoakimJaeger

-6-

Innehållsförteckning

Tabellförteckning......................................................................................................................7

Figurförteckning........................................................................................................................7

Nomenklatur.............................................................................................................................8

1 Introduktion......................................................................................................................91.1 Syfte.......................................................................................................................................91.2 Problemformuleringochmål.................................................................................................9

2 Litteraturstudie...............................................................................................................102.1 Historia.................................................................................................................................102.2 Solinstrålning.......................................................................................................................102.3 Köldcykelnsverkningsgradocheffekt..................................................................................112.4 Olikasorterskylsystem........................................................................................................12

2.4.1 Kompressordrivenförångningsprocess...........................................................................122.4.2 Kylningmedabsorption...................................................................................................142.4.3 Kylningmedadsorption...................................................................................................152.4.4 Ejektorskylning................................................................................................................172.4.5 Torkkylning......................................................................................................................18

2.5 Olikasorterssolfångare.......................................................................................................212.5.1 Plansolfångare................................................................................................................212.5.2 Vakuumtubssolfångare....................................................................................................222.5.3 Koncentreradsolfångare.................................................................................................232.5.4 Termiskasolfångaresverkningsgradochkostnad...........................................................232.5.5 Fotovoltsolfångare...........................................................................................................24

3 Investeringskostnadförettsoldrivetkylsystem..............................................................253.1 Metod..................................................................................................................................253.2 Klimat...................................................................................................................................263.3 Kylsystem.............................................................................................................................263.4 Antagandenförberäkningsmodeller...................................................................................273.5 Beräkningsmodell................................................................................................................28

4 Resultat...........................................................................................................................294.1 Förochnackdelarmeddeolikametoderna........................................................................294.2 SolfångarareaperkWkyleffekt...........................................................................................304.3 Solfångarkostnadförettredanexisterandesystem............................................................314.4 Systemkostnad.....................................................................................................................32

5 Diskussion........................................................................................................................33

6 Slutsatserochframtidaarbete........................................................................................34

7 Känslighetsanalys............................................................................................................35

8 Referenser.......................................................................................................................36

-7-

Tabellförteckningtabell1Typiskavärdenvidolikaantalprocesstegvidabsorptionskylning.............................15tabell2MedelirradiansförStockholmochMadrid................................................................26tabell3Kylsystemdata,dataifrånleverantörerunderApril2016..........................................27tabell4Solfångardata,dataifrånleverantörerunderApril2016...........................................27tabell5Förochnackdelarmeddeundersöktakylsystemen..................................................29

Figurförteckningfigur1NyinstallationutavsolenergiiEuropa,KällaESTIF........................................................9figur2Deolikakomponenternaiglobalsolstrålning..............................................................11figur3Denkompressordrivnaförångningscykeln...................................................................13figur4Absorptionsköldcykeln.................................................................................................14figur5Adsorptionskylanläggning............................................................................................16figur6Ejektorpump................................................................................................................17figur7DenEjektorpumpsdrivnaköldcykeln...........................................................................18figur8Torkkylsystemmedettfasttorkmedel........................................................................19figur9Torkkylsystemmedettflytandetorkmedel.................................................................20figur10Plansolfångare...........................................................................................................21figur12Ettvakuumtubssystem………......................................................................................22figur11Envakuumtubsuppbyggnad......................................................................................22figur13,KoncentreradSolfångare..........................................................................................23figur14Verkningsgradhosplanavakuumtubsochkoncentreradesolfångarevidenglobal

strålningsintensitetpå800wm-2....................................................................................24figur15Metodstruktur...........................................................................................................25figur16SolfångarareapergenereradkWkyla........................................................................31figur17KostnadförsolfångarepergenereradkWkyla..........................................................32figur18SystemkostnadpergenereradkWkyla.....................................................................33figur19Kostnadsökningvid20%verkningsgradsförlust........................................................35

-8-

NomenklaturBenämning Tecken EnhetOmgivningenslufttemperatur Ta °CSolfångarenstemperatur Ti °CKöldfaktor COP [dimensionslös]Carnotköldfaktor COPc [dimensionslös]Köldfaktor COP2 [dimensionslös]Värmefaktor COP1 [dimensionslös]tillfördVärme qtill W/m2bortfördVärme qbort W/m2

tillfördmekansikeffekt εtill W/m2

verkningsgrad 𝜂 [dimensionslös]Energyefficiencyratio EER [dimensionslös]Refigerationton RT RTBrittishthermalunit BTU BTUKilowatt-Peak kWp kWSolfångarensarea ASolfångare m2

Fotovoltcellensarea AFotovolt m2

Genereradeffekt kWgenereradeffekt kWGeneraradköldeffekt kWgenereradköldeffekt kWEnligtillverkansangiveneffekt kWspec kWJämföresleeffekt kWref kWKostnadFotovoltsolcell KFoto SekKostnadSolfångare Ksolfångare SekInvesteringskostnad KInvestering SekJämförelsekostnad Kjäm SekIrranians1000w/m2 I1000 w/m2

Irradians800w/m2 I800 w/m2

Irradiansförhållande IF [dimmensionslös]

-9-

1 IntroduktionMed ett klimat under förändring och en stigande temperatur (Naturvårdsverket, 2016)kommer behovet utav komfortkylning även vid nordligare breddgrader att öka. Idag stårkylning för en stor del av elenergikonsumtionen i många länder och med en ökandetemperaturkommerkylbehovetattöka.Underåren1984-2011variStockholmendast6,7%avtimmarnaundermånadernajulitillochmedaugustiöver23grader(Norman,2011).Videntvåprocentigökningutavjordensmedeltemperaturkommer10,5%avtimmarnaattvaraöver23grader.Medenökadmedvetenhetommänniskanspåverkanpåklimatetharintressetförenergieffektivareochmiljövänligarekyllösningarökat.Genomattanvändasoldrivenkylningkanstoramängderelenergisparasochkylningensinverkanpåklimatetminimeras.Intressetför att investera i solenergi har de senaste åren ökat kraftigt. Det senaste decenniet harandelennyinstalleradsolenergiökatmed12%perår,figur1,(ESTIF,2015).

figur1NyinstallationutavsolenergiiEuropa,KällaESTIF

1.1 SyfteStudiens syfte är att undersöka för- och nackdelar samt investeringskostnaden hos olikasoldrivna kylsystem. Studien ämnar även att belysa hur olika klimat påverkarinvesteringskostnadenförsystemen.Genomdennastudieskall läsarenerhållakunskapomsoldrivna kylsystem samt kunna avgöra vilka metoder som bör undersökas närmare vidplaneringutaveneventuellinstallationiSverigeellerSydeuropa.

1.2 ProblemformuleringochmålKylbehovetförkomfortståridirektkorrelationmedtillgängligsolenergi.Genomattnyttjadentillgängliga energin för kylning kan extern energitillförsel minimeras. Det finns flertaletprocessersomkananvändasförattnyttjatillgängligsolenergiförkylningochdennarapportavserattundersökaeffektivitetsamtkostnadförfemavdessavideninstallationiStockholmsamtiMadrid.Dåsystemenantasdrivasmedendastsolenergiutgörsdriftskostnadenendastavservice,såledesärdåinvesteringskostnadenenviktigfaktorävenförenanläggningmeden

-10-

lång driftstid. Utgångssituationen för undersökningen som har gjorts har dels varit attkompletteraredanexisterandekylanläggningmedsolfångareellerfotovoltsolceller,menävenennyinstallationmedbådekylanläggningochsolfångareellerfotovoltsolceller. Nedanlistasstudiensmål:

• Analysavför-ochnackdelarmedsoldrivnakylsystemsystembaseratpåabsorption,adsorption,torkning,kompressorersamtejektorpumpar.

• Undersökningavvilkensolfångartypsomärmestlämpligförrespektivekylmetodmedavseendepåinvesteringskostnadochsolfångararea.

• Analys av solfångarinvesteringskostnad för att komplettera redan existerandekylanläggning.

• Analys av systeminvesteringskostnad för kylmetoderna, baserade på de olika typer

utavsolfångaresomkananvändas.

2 LitteraturstudieI denna litteraturstudie ges en introduktion till soldriven kylning, en beskrivning utav demetoder som kan användas för soldriven komfortkylning samt en beskrivning utav desolfångaresomkananvändas.

2.1 HistoriaUnder mitten på 1800-talet föreslog Dr. John Gorrie hur man kunde skapa kyla. Hankonstrueradeenkylmaskinsomskapadeisgenomattanvändaenkompressor.Kompressorndrevs med mekanisk kraft ifrån häst, vind eller vattenkraft och hans kylmaskin har lagtgrundenfördekylanläggningarsomanvändsidag(Energy.gov,2015).Underbörjanav1900-talet gjordes försök med att konvertera solenergi till andra energiformer och soldrivnaångmaskiner presenterades som ett nytt sätt att driva Dr. John Gorries kylmaskin. Densoldrivnakylmaskinenhadedåsättdagensljus.Sedandessharflertaletmetoderutvecklats(NationalAcademyofEngineering,2016).

2.2 SolinstrålningNär inkommande solstrålning träffar jorden delas den upp i två komponenter, diffus- ochdirektstrålning.Närsolensstrålar träffarettmolnellerenannanpartikel iatmosfärenochändrar vinkel kallas strålningen diffus. Den strålningen som når jordens yta utan att dessinfallsvinkelavvikerkallasdirektstrålning.Summanavdessatvåkomponenterbrukarkallasglobalstrålning och är den strålning som vanligtvis träffar solfångarens yta, figur 2 (SMHI,2015-2).Idefallsolfångaremonterasmedstorvinkeliförhållandetillhorisontalplanet,träffasdenävenavsolstrålningensomreflekterasmotmarken,mendensolstrålningeningårinteiglobalstrålningen. Under åren 1999-2007 har mätningar vid SMHIs stationer gjorts och

-11-

andelen diffus strålning i globalstrålningen var i Stockholm 46,2%. Energin i inkommandesolstrålningenmäts vanligtvis i enheten irradans som är definierad till effekt per ytenhet,W/m2.(SMHI,2007)

F

figur2Deolikakomponenternaiglobalsolstrålning,Baseradpåbildifrån:http://desktop.arcgis.com

2.3 KöldcykelnsverkningsgradocheffektFör att kunna utvärdera en kylmaskins prestanda används vanligtvis köldfaktorn, COP.Förkortningenkommerifrånengelskans”CoefficientofPerformance”ochdenärdefinieradsomdenvärmensomförsbortpertillfördvärmeocharbete

𝐶𝑂𝑃 = '()*+'+,--./+,--

(1)

DetfinnsävenenvärmefaktorsomocksåförkortasCOP.Värmefaktornärdefinieradomväntiförhållandetillköldfaktorn,givetarbetepertillfördvärme.Förattdessainteskaförväxlasförkortas köldfaktorn till COP2 och värmefaktorn COP1 i viss litteratur. Relationen mellanvärmefaktornochköldfaktornär(Havtun,2014)

COP1=COP2+1 (2)

Verkningsgradärettannatmåttsomanvändsförattbeskrivahureffektivenprocessär.Denär en definierad som hur nära i procent den åstadkomna köldfaktorn är, gentemot denteoretiska maximala köldfaktorn. Den teoretiskt maximala köldfaktorn, den så kalladecarnotköldfaktorn,COPc,beskrivsenligtföljande(Havtun,2014)

𝐶𝑂𝑃0 = 12ö*å565,56

17)5895:;+,)5<12ö*å565,56 (3)

ochverkningsgradendefinierassom

𝜂 = =>?=>?@

(4)

-12-

I ekvation3gårdetattutläsaatt carnotköldfaktornblir störreviden liten skillnadmellanförångningstemperaturenochkondensationstemperaturenienprocess.Dettagällergenerelltvidkylprocesserochförattfåensåeffektivprocesssommöjligbörmansträvaefterensålitenskillnadmellankondensationochförångningstemperatursommöjligt.

KöldfaktornCOPärbaseradpåSIenheterochletarmaniutländsklitteratursåfinnsdetfleraalternativtillköldfaktornCOP.IengelskspråkiglitteraturanvändsoftaEER,”energyefficiencyratio”,iställetförköldfaktornCOP.IlikhetmedCOPärdendefinieradsomförhållandetmellanbortfördvärmeochdentotalatillfördaenergin,menenheternaförberäkningarnaärBTUochWatt. För att konvertera emellan deolika köldfaktorerna kan följande ekvation användas.(GSA,2016).

𝐸𝐸𝑅 = 𝐶𝑂𝑃 ∗ 3.412 (5)

Köldsystemens effekt kan mätas i flera enheter och vilken som används varierarinternationellt. I Sverige är det vanligt att köldeffekten mäts i kW. En annan enhet sommestadels används i Nordamerika för att beskriva effekten hos ett kylsystem är RT,”refrigerationton”.RTärdefinieratsomdenmängdenergidetkrävsförattsmältaettshortton(907kg)isvid0°C.FörattkunnajämföraeffektenhosolikasystempåeninternationellmarknadgårdetattkonverteraRTtillkW(Petchers,2002).

𝑘𝑊 = 𝑅𝑇 ∗ 3.5168 (6)

EffektenhosettsystemkanäveninternationelltbeskrivsmedBTU/h,Britishthermalunitperhour.EnBTUmotsvararettarbetepå1055joulesochärdenmängdenergisomkrävsföratthöjatemperaturenpåettpundvattenmedengradFahrenheit.BTU/hkankonverterastillkWmedföljandeformel(N.Petchers,2002).

𝑘𝑊 = 𝐵𝑇𝑈/ℎ ∗ 3.412 (7)

2.4 OlikasorterskylsystemDetfinnsidagmångametoderförattgenereraenkyleffekt.Idennadelpresenterasetturvalutavdemetoder somär lämpade för att skapakomfortkyla.Urvalethar gjortsbaseratpåtidigarestudiergjordaavWimolsiriPridasawas(Pridasawas,2007).

2.4.1 KompressordrivenförångningsprocessDenkompressordrivnaförångningsprocessenärdenvanligastevärme-kylcykelnsomanvändsidag. Den används bland annat i luftvärmepumpar och luftkonditionering i bilar (Aoullhi,2014). Köldcykeln består av fyra huvudkomponenter. Dessa komponenter är kompressor,kondensor,strypventilochförångare.Grundidénmedprocessenäratttavärmeifrånenkällamed lägre temperatur, t.ex. ett rum och sedan avge värmen till en plats med högretemperatur, t.ex. utomhus. Detta göras genom att utnyttja att förångnings- och

-13-

kondenstemperaturenhosett köldmediumändras vidolika tryck.Valet av köldmediumärberoende av önskad kyleffekt samt önskad kyltemperaturer. Tidigare har freon, R22, sombeståravfleraolikakolvätenanväntssomköldmedel,menpågrundavdessstarktnegativaeffektpåozonlagrethardetfasatsutemotmindreskadligaalternativsåsomR410a.Imångakylanläggningar förhusochbilaranvändsävenR134a.2011börjadesR134aatt fasas somköldmediump.g.a.sittstarkabidragtillväxthuseffekten(EuropeanCommission,2014).Kylprocessensolikasteg:

1. Förångning:Köldmedietharidettastegettlågttryckvilketmedförattdetkanförångasvidenlågtemperatur.Närmedietförångasmåsteenergitillsättasochdenhämtasiifrån värmen i den omgivande luften. Det är denna värmeupptagning som skaparkyleffekten.

2. Komprimering:Detförångadeköldmedietstryckökasikompressorn.3. Kondensation: Köldmediet kondenseras nu vid ett högt tryck vilket innebär att

kondensationstemperaturen är högre än den tidigare förångningstemperaturen.Värmekannuavgesviakondensationtillenomgivningsomharenhögretemperaturändärdenupptogs.

4. Expansion:Köldmedietledsigenomenstrypventilförattåterfåettlågttryckförattkunnaanvändasigen.

figur3Denkompressordrivnaförångningscykeln

Kompressornkandrivasmedsolenergipåflerasätt.Ettsättäratthaeneldrivenkompressorsomsedandrivsviafotovoltsolceller.Ettannatsättärattdrivakompressornviaensoldrivenångturbin, en så kallad rankinescykel. På grund av rankinescykelns låga effektivitet, COPomkring 0.1, och komplexitet lämpar den sig endast vid mycket stora kylanläggningar(Pridasawas,2006).Enstorfördelmedenkompressordrivenkylanläggningärattbyggnaderdär redan en kylanläggning som drivsmed el ifrån elnätet finns installerad, kan systemetenkeltkompletterasmedifotovoltpanelerförattdrivaspåsolenergi.Enannanfördelärattnäruppvärmningiställetönskaskanävendennalösningdirektutanmodifikation.P.g.a.detdubblaanvändningsområdetsåminskarävendessåterbetalningstid.Enmodernvärmepump

-14-

harvidkylningettrelativthögtCOPpåungefärtre(Gjersvold,2009).Ennackdelmeddessasystemärattdekompressorernaproducerarbullersamtattspillvärmefrånandraprocesserintekannyttjas.

2.4.2 KylningmedabsorptionAbsorptionärdenprocessdåettämnetasuppavettannatämnesombefinnersigiettannatfastillstånd. I en köldprocess används ett köldmedium som det första ämnet samt enabsorbentsomdetandra.Processenärreversibelochköldmedietkanmedhjälpavvärmesepareras ifrån absorbenten. Likt andra kylprocesser låtermenett köldmediumvid en lågtemperatur förångasmedhjälputavett lågt tryck förattpå så sättextraheraenergi ifrånomgivningen.Detförångadeköldmedietabsorberassedanutavenabsorbentochbildarenlösning. För att skapa en kontinuerlig process måste absorbenten, när den har blivit harmättad,separerasifrånköldmediet.Medenpumpökasdenmättadelösningenstryckochdärmeddessförångningstemperatur.Värmetillsättsochköldmedietförångasochseparerasifrånabsorbenten som förblir flytande. Vid det högre trycket är köldmedietskondensationstemperaturlägreänomgivningenstemperaturochkandåöverföradenvidlågttryck upptagna värmen till den varmare omgivningen. Kylprocessen består utav fyra olikafaser:förångning,absorption,regenerationochkondensation.Kylprocessensolikasteg:

1. Förångning:Ettkylmedelförångasvidlågttryckochdärmedextraheravärmeursinomgivning.

2. Absorption: Det förångade kylmedlet absorberas utav en absorbent. Trycket ilösningenökasmedenpumpsomävenpumpardenvidaretillgeneratorn.

3. Regeneration:Idensåkalladegeneratornsepareraslösningengenomattblandningenhettasupp.Köldmedietförångasochförsvidaremedanabsorbentenförblirflytandeochledstillbakatillgeneratornviaenexpansionsventil.

4. Kondensation:Köldmedietledstillenkondensorsomöverförvärmentilldennukallareomgivningen.Kondensatetförssedanviaenexpansionsventiltillbakatillförångarenochprocessenkanstartapånytt.

figur4Absorptionsköldcykeln

-15-

Det första soldrivna absorptionskylsystement, vars teknik används än idag, byggdes avFerdinandCarré1895.Storlekenpåanläggningarbaseradepåabsorptionkanvarierakraftigtoch kylmetoden används idag till allt ifrån kylskåpoch klimatanläggningar till kylning utavhockeyarenor. Vid kylskåpskylning eller andra vid applikationer där ennegativ temperaturerfordrats används vanligtvis en ammoniak-vattenlösning där vattnet är absorbent. Ianläggningar som endast har behov av kylning till positiva temperaturer, så som iklimatanläggningar,användsoftastenlösningbaseradpåvatten-litiumbromiddärvattnetärköldmedel(Johansson&Olsson,2012).DetfinnsävenandralösningarsomanvändssåsomNH3/LiNO3ochLiBr/Ho(CH2),menpågrundavdess lågaprestandaärdefortfarandeunderutveckling(Allouhi,2014).Kylprocessenkräverexternenergiförattdrivadenpumpsomökarköldmedelstrycket samt transporterar det runt i systemet och är således fortfarandeberoendeavt.ex.elström.Dessasystemlämparsigspecielltbratillapplikationerdärdetfinnstillgångpåspillvärmesamtettkylbehov.En fördel med absorptionskylning är att de arbetar tystare än t.ex. ett kompressordrivetsystem.DensåkalladePlaten-MuntersCykelnärenheltsjälvgåendeabsorptionskylcykelsomendast kräver solenergi för att fungera, kommer ej att beröras i denna rapport då desslämplighetsgradförkomfortkylningärlåg.Absorptionskylsystemkangörasiettellerflerastegocheffektivitetenökariochmedvarjesteg,menävenkomplexitetenochkostnaden.Förattgenomföraflerstegkrävsocksåenhögreuppvärmningstemperaturiregenerationsprocessen.Itabell1presenterastypiskavärdenpåCOPvidenabsorptionskylprocessmed1till3steg.

tabell1Typiskavärdenvidolikaantalprocesstegvidabsorptionskylning(Grossman,2002)

Typ TypisktvärdepåCOP Temperatur(C°)

Enstegsprocess 0.7 85

Tvåstegsprocess 1.2 130

Trestegsprocess 1.7 220

2.4.3 KylningmedadsorptionGenomattutnyttjadenfysiskaellerkemiskaadsorptionsegenskapenhosettämnekanvärmetransporteras frånenkallareplats till envarmare.Vid fysiskadsorptionbindsköldmedietsmolekyler till adsorbentens yta med Van derWaals bindningar, medans vid den kemiskaadsorptionendelaradsorbentenochköldmedietelektronergenomenstarkkovalentbindning.Skillnadenmellanfysikochkemiskadsorptionärberoendepåvilkatvåämnensomanvändssomadsorbentochköldmedium.Kol-ammoniak,kol-metanolellerkiselgel-vattenärvanligakombinationer för fysisk adsorption och ammoniaksalt med alkaliska föreningar samthybridmetallerärvanligaförkemiskadsorption.Nästanallforskningsomskeridaghandlarom att förbättra verkningsgraden hos adsorptionsprocessen genom att finna optimalaämneskombinationer(Allouhi,2014).

-16-

Videnkylanläggninganvändsadsorptionseffektenhosenadsorbentförattbindatillsig,ettvidlågtemperatur,förångatköldmedium.Ienslutenkammaretillförsvärmeochtryckethosdetadsorberadeköldmedietökas.Köldmedietförångasochfrigörsifrånadsorbentenochförsvidare till kondensorn. Köldmediet kan sedan kondenseras vid en högre temperatur ochöverföradenupptagnavärmentillomgivningen.Adsorptionskylprocessenärenmomentanprocessochförattkunnaköraskontinuerligtanvändsoftasystemsombeståravtvåellerfleradsorptionskammaredäradsorptionsprocessenväxelviskanägarum.Processenbestårutavfyrasteg:förångning,adsorption,desorption,ochkondensation.Kylprocessensolikasteg:

1. Förångning: Vatten vid lågt tryck förångas och stiger in i en av de tvåadsorptionskamrarna. Vid förångningen upptas värme ifrån omgivningen ochkyleffektenskapas.

2. Adsorption: I adsorptionskammarenbinds vattenångan till adsorbenten. Kammarenkylsunderdettastegförattmaximaladsorptionskalluppnås.

3. Desorption: När adsorbenten är mättad stängs adsorptionskammaren och värmetillsättifrånt.ex.solfångare.Dentillsattavärmenökartrycketikammarenochfrigörvattenånganifrånadsorbentensomstigervidareintillkondensorn.

4. Kondensation: Vattenångan kyls och kondenserar. Kondensatet leds tillbaka via enexpansionsventiltillförångarenochprocessenkanbörjaom.

figur5Adsorptionskylanläggning,Källa:http://www.solair-project.eu/

Adsorptionskylningharutvecklatsunderdensenaredelenpå1900-taletochmångatesterhargjorts förattundersöka soldrivnakylsystembaseradepåadsorptionvidolikaklimat.1999byggdesochtestadesenanläggningiBurkinaFasobaseradpåkol-metanolsomuppnåttenCOPpå0.13.SenareharävenanläggningariMarockoochParistestatsmedenCOPpå0.43(Allouhi,2014).Dekommersiellasystembaseradepåadsorptionsomsäljspåmarknadenidaghar en COP på 0.65 och arbetar vid 75-95 grader (SorTech, 2013),men system vid andra

-17-

temperaturer är också möjliga beroende på adsorbent och köldmediumskombination.Fördelarmeddessasystemärattdriftsäkerhetenärgodochattdådeinteharnågoninternpumpellerrörligadelar.Dettamedförävenattsystemenkräverminimalexternenergiochkangörasheltsjälvgående.Ennackdelärdockattdekantaskadavidlågatemperaturerochlämparsigdärförinteiklimatmedlågtemperatur(Allouhi,2014).

2.4.4 EjektorskylningEjektorkylningscykeln har stora likheter med kompressorcykeln, men istället för enkompressoranvändsenejektorpump.Närdetvärmebärandemedietisolfångarenvärmsuppskapasetthögttryck.Dethögatrycketomvandlastillkinetiskenergiejektorpumpen.Medietströmmargenomettkonvergerandemunstyckeochaccelererastillenmyckethöghastighet.Friktionenmellanmediet somkommeruturmunstycketochdetomgivandemediet eftermunstycketskaparenrörelseiflödesriktningen.Omomgivningenärettslutetsystemskapasettundertrycksomkannyttjasförattförångaettköldmediumvidlågtemperatur.

figur6Ejektorpump,BaseradpåbildifrånCroll.comEjektorkylcykelnbeståravfyrahuvudkomponenter:enejektorpump,kondensor,förångreochengenerator.Dessabeskrivsnedanmeringående.

1. Förångare:Förångarenlåterettköldmediumförångasvidettlågttryckförattpåsåsätttauppvärmeochskapadenefterfrågadeköldeffekten.

2. Ejektor: Gasmed högt tryck accelereras genom ett konvergerandemunstycke ochskaparettundertryck.Dettaundertryckutnyttjasiförångaren.

3. Kondensor:Ikondensornkylsmedietförattåterkunnaanvändas.Idettastegavgesdeniupptagnavärmentillomgivningen.

-18-

4. Generator:Igeneratorntillförsvärmetillmedietifrånt.ex.solfångareochskaparetthögttrycksomanvändsförattdrivaejektorpumpen.

figur7DenEjektorpumpsdrivnaköldcykelnSystembaseradepåenejektorpumpharfördelenatttemperaturenpådentillfördavärmenkanvarierakraftigt.Korrelationenmellantrycketpåånganochdesstemperaturergörattävensystemmedlågaövertemperatureranvändas,mendesseffektivitetökarvidhögretryck.Ettoptimalttryckförenejektorpumpär6,8-13,8bar(CrollReynolds,n.d.),vilket förmättadångamotsvararentemperaturpå167-197°C(Havtun,2014),mentemperaturernedtill80°Cgårattanvända(CrollRaynolds,n.d.).Fördelarmedettkylsystembaseratpåenejektorpumpärattdetinteinnehållernågrarörligadelar,vilketledertillattbehovetavserviceärlågtsamtattsystemetproducerarminimaltmedoljud.Enannanfördelärattvattenkananvändssomköldmediumochdetmedförejektorpumpsdrivnakylsystemkananvändasikänsligamiljöer,därannarsettköldmediumsläckagehadefåttstorakonsekvenser(CrollReynolds,n.d.).Undernormala förhållanden uppnås en låg verkningsgrad, endast ett COP på 0.2-0.3, och dessavärden sjunker kraftig om användningen sker utanför ejektorpumpens optimala tryck(Pridasawas, 2006). På grund av ejektorkylcykelns egenskaper finns det idag ingamassproduceradekommersiellasystemattköpapåmarknaden(Plam,n.d.),mendet finnsflertaletanläggningaridriftbaseradpådennateknik.

2.4.5 TorkkylningTorkkylning är till skillnad ifrån tidigare nämnda system ett så kallat öppet system, vilketinnebärmateriatillförsochbortförsifrånsystemet.Ietttorkkylsystemskerköldcykelnmedluften som önskas kylas direkt istället för via ett köldmedium som i de tidigare beskrivasystemen.Vanligtvisdelastorkkylsystemineftervilkentorkmedelssortsomanvänd,fastellerflytande.Iettsystembaseratpåettfasttorkmedeladsorberasfukteni luftenett långsamt

-19-

roterande adsorptionshjul. Adsorptionshjulet är vanligtvis konstruerat utav kiselgel, zeolitellerlitiumklorid(Allouhi,2014).Luftensomönskaskylasförsförstigenomabsorptionshjuletochavfuktas.Näradsorbentenidendeldärluftenströmmarigenomärmättad,roterashjuletochennyomättaddelfortsätterattavfuktaluften.Värmetillförssedantilldenmättadedelenoch fukten separeras ifrån absorbentenoch kan avges till omgivningen.Denmycket torraluftenförssedan igenomenförångingskylare.Värme ifrån luftenavgestillvatten ikylarensom förångas och luftens temperatur sjunker. I förångingskylaren anpassas ävenluftfuktigheten till önskad nivå. I miljöer med varierande luftfuktighet kan även enkompressorkylareinstallerasförattkompletteraförångingskylarenidefallluftfuktighetenblirför hög (Archiblad, 2001). Nedan beskrivs grundprincipen hos en soldriventorkylningsanläggningmedenfastabsorbent.

1. Varm, fuktig luft ifrån omgivningen äntrar systemen och strömmar igenom detlångsamt roterande avfuktningshjulet. Avfuktningen är en exotermisk process ochluftenvärms.

2. Dentorravarmaluftenförsigenomenvärmeväxlareochkylsmedhjälpavutgåendeluft.

3. Luftenförssedanigenomenförångingskylaredärdentorraluftenkylsochåterfuktas.4. Denutgåendeluftensluftfuktighetökasförattökavärmeväxlarenseffektivitet.5. Utgåendeluftvärmsivärmeväxlaren.6. Envärmekällahettaruppluften.7. Närdenvarmaluftenströmmarigenomadsorptionshjuletvärmshjuletupp.Närhjulet

är tillräckligtvarmt frigörsden iadsorbentenuppbundnaånganochhjuletkanåteranvändasföravfuktning.

figur8Torkkylsystemmedettfasttorkmedel

-20-

Iettsystembaseratpåettflytandetorkmedeläradsorptionshjuletutbyttmotenavfuktaremedenflytandeabsorbentsamtengenerator.Ingåendeluftledsigenomabsorbentenochavfuktas.Adsorbentenärvanligtviskonstruerad litiumeller calcium (Allouhi,2014).Nedanbeskrivsgrundprincipenhosensoldriventorkylningsanläggningmedenflytandeabsorbent.

1. Luft utifrån leds in i absorbatorn för att avfuktas. Fukten binds till den flytandeabsorbenten och bildar en lösning. Värmen som genereras vid den exotermiskaabsorptionseffektenavgestillomgivningenviakyltorn.

2. Luftenpasserar igenomförångingskylarendärdenkylsochåterfuktas föratt sedankunnaanvändas.

3. Denmättadelösningensprayasinigeneratornochmedtillfördvärmeifrånseparerasvattnetifrånabsorbenten.

4. Denutgåendeluftenifrånrummetledsigenomgeneratornochförmedsigvattnetochkvarblirenkoncentreradabsorbentsomåterkananvändas.

figur9Torkkylsystemmedettflytandetorkmedel,BaseradpåbildifrånAllouhi,2014

EffektivitetenpåettsystembaseratpåöppenabsorptionelleradsorptionärberoendepådenrelativaluftfuktighetenochkanvidlågluftfuktighetuppnåenCOPpå1.1(Allouhi,2014).Dåluftfuktighetenstiger,sjunkereffektiviteten.Förattuppnåbästprestandabörluftfuktighetenvaramindreän20%(Kathbar,n.d.).Pågrundavdemångarörligadelarnakräversystemavdennatypkontinuerligserviceochvidsystembaseradepåensaltlösningökarävenproblemenmedkorrosion.Soldrivnakylanläggningarbaseradpåtorkkylningäridagenpopulärmetodattskapakyla,vanligtvismedvattenochlitiumbromidsomköldmedel.Enfördelmedettöppetsystemärattdetkananvändaenabsorbentelleradsorbentsominteärskadligförmiljönoch

-21-

kandärmedplaceras i känsligamiljöerdärannarsett läckageskulle få storakonsekvenser(Allouhi,2014).

2.5 OlikasorterssolfångareSolfångareären speciell sortsvärmeväxlaredär solens strålningsenergiöverförs till värmeeller elström. Energin leds sedan antingen direkt till den applikation där den är tänkt attanvändas,ellerlagrasienergilager.Huvudkomponenteniensolfångareärabsorbatorndärinkommande strålningsenergi omvandlas till värme eller elström. Det finns flera sätt attkonstrueraen solfångarepåochnedanbeskrivsde fyra vanligast förekommande.De sombeskrivs är plansolfångare, vakuumtubssolfångare, solfångaremed en parabolisk reflektorsamtfotovoltssolfångare.Solfångareharenlivslängdpåmellan30till50årochkräverendastliteunderhåll(energimyndigheten,2016).

2.5.1 PlansolfångareEnplansolfångareärdenenklasteformenavsolfångaredärenabsorbatornharformenavenplanplatta.Ienplansolfångareträffarsolstrålningenabsorbatorndirektochabsorbatorngörsså stor som möjlig i förhållande till solfångarens yta för att maximera dess effekt. Närsolstrålningenpasserar igenomdentransparentaframsidanochträffardenbakomliggandeabsorbatorn omvandlas energin till värme. Värmen överförs bort via konduktion till envärmebärandevätska,somtransporterarbortvärmenochkylerabsorbatorn.Värmebärarenförsantingendirektigenomhålrumiabsorbatornellerviafastmonteradeutanpåligganderör.Den transparenta framsidan framför absorbatorn används för att minska förlusterna viakonvektiontillomgivningen,vilketgörsgenomattdetskapasetttuntlagerstillaståendeluftemellanglasetochabsorbatorn.Framsidan,somoftaäravglas,minskarävenförlusternaviastrålning genom att vara transparent för stålningmed korta våglängder,men är opak förvärmestrålningmedlångvåglängd(Kalogirou,2003).Bakomabsorbatornfinns isoleringförattminskavärmeförlusternatillomgivningenytterligare.

En plan solfångare är effektivast i ett klimat där skillnaden mellan absorbatorns ochomgivnings temperaturär liten.Verkningsgradensjunkerkraftigt i kallareklimatellermedökadvindp.g.a.ökadeförlusterviakonvektion.Förkomfortkylninglämpardensigbästvidpåabsorptionellertorksystemsomkräverenrelativtlågdrivtemperatur(Pridasawas,2006).

figur10PlansolfångareKällahttp://www.thermotech.se

-22-

2.5.2 VakuumtubssolfångareIapplikationerdärhögredrivtemperaturerkrävs,ellerdärförlusternablirförhögamedenplansolfångare,lämparsigoftaenvakuumtubssolfångare.Ivakuumtubssolfångarebefinnersigabsorbatornicentrumientransparenttub.Itubensinnanmätefinnsdetettvakuumsomisolerarabsorbatorn.Förlusternaviakonvektionochkonduktiontillomgivningenblirdålägreän för motsvarande plana solfångare. Den absorberade värmen förs vanligen bort ifrånvakuumtuben med hjälp av en värmeledare eller via en U-rörskonstruktion. Vid en u-rörskonstruktionledsdenvärmebärandefluidendirektigenomvakuumröretifrånenaändentilldenandraförattsedanledastillbakaigenochröretbildarformenutavbokstavenu.Enannan värmeöverföringsmetod är att placera en värmeledare i vakuumröret som ledervärmenuttillröretsände,därvärmensedanförsövertillvärmebäraren.Inutivärmeledarenutnyttjas en vätske-gas fasomvandling för att leda värmen effektivt. Värmeledare är oftakonstrueradavettkopparrörsomfästslängsmedabsorbatorn.Inneivärmeledarensfinnsenliten mängd vätska, t.ex. metanol (Kalougrou, 2003) som undergår ett förångnings- ochkondensationsförlopp.Närvätskanvärms,förångasdenochstigerupptillvakuumröretstopp,därvärmenöverförstillvärmebäraren.Vätskankylsochkondenserarförattsedansjunkanedtillröretsbottenigen,sefigur11.Pågrundavattgravitationenanvändsförfördennaprocesskanintevakuumtubermonterashorisontellt.

Förattuppnåönskadeffektbyggssystemmedfleravakuumtuberpåbredd,sefigur12.Enfördelmedettsystembaseratpåvakuumrörärattunderhålloftaärenklareattgenomföra.Måsteettvakuumrörbytasutkandettaskeutanatttasystemeturdriftsamtutanatthelasystemetmåste tömmas på den värmebärande vätskan. Vakuumet i rören skapar en braisolation.Ettsystembaseratpåvakuumtuberärmindrekänsligtförförlustertillomgivningenvid vind eller höga övertemperaturer än ett system baserat på en plan absorbator. Vidkonstruktionavensoldrivenkylanläggningpassarvakuumtubssolfångareprestandaområdebra för ett systembaseratpåadsorption, tork, absorptionochejektorsystem (Pridasawas,2006).

figur12Ettvakuumtubssystem, Källa:Renewableenergyhub.co.uk

figur11Envakuumtubsuppbyggnad,Källa:S.Kalougrou

-23-

2.5.3 KoncentreradsolfångareIenkoncentreradsolfångarekoncentrerasljusetfrånstörreytamedhjälpavenreflektormoten mindre absorbator, se figur 13. Värmeförlusterna till omgivningen bestäms utavövertemperaturenochareanpåabsorbatorn.Genomatthaenmindreabsorbator kandåförlusternaminskasochengodverkningsgradvidhögaövertemperaturerbehållas.Förattabsorbatornska ligga ireflektornsfokalpunktmåstereflektornsvinkel justeraseftersolensposition på himmeln och kräver således en aktiv infästning. Då komplexiteten på enkoncentrerad solfångare är hög lämpar sig dess system bäst där en hög övertemperaturefterfrågas,>150°C(Pridasawas,2006),ochdärförlusternatillomgivningenannarsskullevaraförstora.Förkomfortkylsystemlämparsigkoncentreradesolfångareförsystembaseradepåadsorption,absorptionochenejektorpump(Pridasawas,2006).

figur13,KoncentreradSolfångare

2.5.4 TermiskasolfångaresverkningsgradochkostnadVerkningsgradenhosensolfångareärberoendeavtemperaturskillnadenmellanomgivningenochabsorbatornsamtsolensintensitet.Närtemperaturskillnadenblirstörreökarförlusternaviakonvektiontillomgivningenochdetmedföratteneffektivsolfångareharenhöggradavisoleringsamtenabsorbatormedlitenytarea.Solfångarens isoleringsgradochkomplexitetpåverkarävendesspris.Vidvalavsolfångareärdetviktigtattvetavilkendrivtemperatursomerfordrasförattkunnafinnadenbästalösningen.Effektivitetenhosenplansolfångarekanapproximerasmed,(Pridasawas,2006)

𝜂 = 0.8 − 5 1,<1;U

(8)

ochenvakuumtubssolfångaremed:

𝜂 = 0.8 − 1.5 1,<1;U

(9)

Då en solfångare med en koncentrerande parabolisk reflektor har en betydligt mindreabsorbatorarea än plan eller vakuumtubssolfångare, lämpar den sig bra vid störretemperaturskillnader. Verkningsgraden hos en solfångare med parabolisk reflektor har

-24-

simuleratsavC.TzivandisochE.Bellos,(Tzivandis,2015)ochpresenterastillsammansmedapproximationenförplanaochvakuumtubssolfångareifigur14.

figur14Verkningsgradhosplanavakuumtubsochkoncentreradesolfångarevidenglobalstrålnings

intensitetpå800wm-2

2.5.5 FotovoltsolfångareEnfotovoltsolfångareomvandlarenerginifråninkommandesolstrålningtillelektriskenergi.Elektriciteten kan sedan användas för att driva önskad kylprocess. Fotovoltsolfångarensabsorbatorytaärtäcktmedetthalvledarmaterialochnärfotonernaisolensstrålarträffardetexciteratsdesselektronerochenelektriskströmbildas.Detfinnsmångamaterialsomkananvändasvidsolcellstillverkningmenkiselärdetvanligaste(Andrén,2011).Underdesenastetio åren har verkningsgraden på kommersiella solceller ökat ifrån cirka 12% till 16% förkiselsolceller och för tunnfilmssolceller ifrån 9% till 13% samtidigt som priset harminskatkraftigt.Detfinnsävensolcellssystemsomäruppbyggdaifleraskikt,såkalladetandemceller,somidagharenverkningsgradomkring45%mendessaharidagenhöginvesteringskostnadiförhållande till andra system. I Europa har priset för en typisk anläggning på 10-100 kWpminskatifrån14000€/kWpår1990till1280€/kWpislutetutavår2015.Dettabetyderenminskningpåomkring90%överen25årsperiod,vilketmotsvararenminskningpåca9%perår(FraunhoferInstituteforSolarEnergySystems,2016).

-25-

3 Investeringskostnadförettsoldrivetkylsystem.Idennadelavrapportenundersöksinvesteringskostnadenförensoldrivenkylanläggningmeden köldeffekt på 100kW samt hur stor area solfångare eller fotovoltsolceller de ilitteraturstudienundersöktametodernakräverförattgenereraeffekten.Dåkylanläggningarsprestanda är beroende av externa parametrar har installation utav en kylanläggningundersöktsvidtvåolikaplatser,StockholmochMadrid.Solensirradianspåverkarsolfångarnasochfotovoltcellernasverkningsgrad.Torkkylsystempåverkasävenavluftensfuktigheten.

3.1 MetodIdettaavsnittbeskrivsdettillvägagångssättsamtdeantagandensomharanvänds idennarapportdel. I figur 15 illustreras hur arbetsprocessen har strukturerats. I ett första skedegjordesenlitteraturstudiedärinformationinsamladesmedhjälpavböcker,tidigarerapportersamtdatabaser. Inför investeringskostnadsberäkningarnakontaktadesolikakylsystemsochsolfångarleverantörerförattkunnaskapaenekonomisköverblicköverrespektivesystem.Närtillräckliginformationerhållitssåkundeenberäkningsmodellförinvesteringskostnadensamtsolfångarareaställasupp.BeräkningsmodellenharmestadelsgjortsiprogrammetExcellmenävenMatlabharanvänds.Resultatenifrånberäkningsmodellenharsedantolkasochdärefterharenrimlighetsanalysgjorts.Slutligenförsendiskussionutifrånresultatensomerhållits.

LitteraturstudieKylmetoder,Solfångare,Termodynamik

DatainsamlingKontaktkylanläggningsproducenter

BeräkningsmodellTillämpningavlitteraturstudien,data

ochinförandeutavantaganden

TolkningutavresultatKontrollräkningochrimlighetsbedömning

DiskussionKänslighetsanalys,variationutav

parametrarochslutsatser

figur15Metodstruktur

-26-

3.2 KlimatDenuppmättamedelglobalstrålningenunderdevarmastetimmarnaensoligdagunder2015var i Stockholm på omkring 800 w/m2 (STRÅNG, 2015). Den relativa luftfuktigheten ärberoendeutavtemperaturen.Närtemperarengåruppsjunkerluftfuktigheten.DenrelativaluftfuktighetsmedelvärdeiStockholmunderjulimånadäromkring75%.Menkansjunkanedtill50-60%dagtidenmolnfridag.(SMHI,2015-1,Wern,2013).IMadrid,Spanien,ärsolensirradians 1060 w/m2 under sommarmånaderna när solen är framme. Den relativaluftfuktighetensmedelvärdeijuni-augustiäriMadrid35-40%(AEMet,nd.)ochkangånedtill25% en solig dag (WeatherOnline, 2015). Irradiansen skiljer sig över året och i tabell 2presenterasmedelirradiansensårsvaration.

tabell2MedelirradiansförStockholmochMadrid,Källa:Manz,2011.

Globalstrålning(kWh/m2)/månad Stockholm MadridJan 10 66Feb 26 77Mar 68 141Apr 110 153Maj 164 204Jun 174 223Jul 165 230Aug 130 201Sep 78 150Okt 36 105Nov 12 64Dec 6 49Totaltperår 979 1663

3.3 KylsystemFörattkunnagöraenundersökningominvesteringskostnadenharolikakylsystemstillverkarekontaktats och offerter på systemen har tagits in. I tabell 3 presenteras tre olika systemtillsammansmeddataifråntillverkare.Kylsystembaseratpåejektorpumpsteknikkommerinteattundersökasidennadeldådetförnärvarandeintefinnsnågotsystemiserieproduktionbaseratpådentekniken.Torkkylningssystemkommerävenejattundersökap.g.a.bristandeintresse ifrån kylsystemstillverkare och leverantörer att delta i denna studie och såledessaknastillförlitligdataförsystemavdentypen.

-27-

tabell3Kylsystemdata,dataifrånleverantörerunderApril2016

Systemtyp Adsorption Absorption KompressorProducent SorTech AGOAG TreneModell eCoo2.060IPS Agocongelo CGAX-035Effekt 96kW 100kW 105kWDrivtemperatur 55-95°C 105°C -COP 0.65 0.46 3.2Inköpskostnad 851864SEK1 3090000SEK2 225000SEKKostnadperkW 8874sek 30900sek 2143sekFörattundersökakostnadförolikasolfångarsystemharstickprovpåmarknadengjorts.Datasompresenterasitabell4ärifrånleverantörangivendataochkommerattliggatillgrundfördeekonomiskakalkylersomgörsisenareavsnitt.

tabell4Solfångardata,dataifrånleverantörerunderApril2016

Systemtyp Plansolfångare Vakuumtubssolfångare

Koncentreradsolfångare

Fotovoltsolcell

Leverantör Handskholmen Handskholmen Gaiasolar Nordensolar

Modell HIAB-2.0/1/87 SB-1800/58-18 PT-30 250wETstorlek 2,0m2 2,78m2 15,3m2 1,62m2

Antal 4 4 1 40

Tillbehör Ackumulatortank,pump,styrenhet

Ackumulatortank,pump,styrenhet

Ackumulatortank,pump,styrenhet3

Växelriktare,kablage

Pris 23000sek 33550sek 58250sek4 107900sek

Prisperkvadratmeter

2870sek 3017sek 3810sek 1668sek

3.4 Antagandenförberäkningsmodeller• Verkningsgradenpåsolfångarnaochfotovoltsolcellernaändras linjärtmedvariation

utavirradiansen.• Kostnad för en kylanläggning kan linjärt anpassas till en referenskostnad i samma

storleksordning• Fotovoltsolcellerbalanserasmedhjälpavströmifrånelnätetochkräversåledesingen

energilagring.• Verkningsgradenärförentorkkylcykelärejberoendeutavdenrelativaluftfuktigheten• Denuppmättairradiansenärdensammasomenerginsomträffarsolfångaren

1 Pris ifrån leverantör angivet till 93705 €. Omräknat med valutakursen 1 Sek = 0,11 € , den 11 April. 2 Pris ifrån leverantör angivet till 340 000 €. Omräknat med valutakursen 1 Sek = 0,11, den 11 April. 3 Kostnad för pump, styrenhet och ackumulatortank är baserade på kostnaden för motsvarande utrustning till vakuumtubssolfångarens och linjärt anpassat efter solfångararea. 4 Pris ifrån leverantör angivet till $2750. Omräknat med valutakursen $1 = 8.13 Sek, den 25 April 2016.

-28-

3.5 BeräkningsmodellI detta avsnitt presenteras den beräkningsmodell som används för att beräknainvesteringskostnaden samt area solfångare somkrävsper kWkylning. Systemen somharundersöktsäristorleksordningen100kW.

Fotovoltsolcellerseffektangesikilowattpeak,kWp,vilketärdenmaxeffektdekanleverera.Effekten har uppmätts i en testmiljö med en solintensitet på I=1000 w/m2. I Sverige ärstrålningenensoligdagendast80%utavreferensstrålningensomanvändsvidstandardtestet,I=800,därförharberäknaseffektenförsolcellersomärplaceradeISverigegenereraendast80%utavkWp.DettamedförävenantagandetattkostnadenperkWgenereradströmär25%högreföreninstallationiSverigeänprisetperkWp.Kostnadperverkligeffektharberäknatsmed

VW)+)X)-+

YZ[959*9*;892297+= VW)+)X)-+

YZ\𝐼 ,àbacadb (10)

där

𝐼 ,àbacadb =U

Uefff (11)

Solfångarnas verkningsgrad har beräknats med ekvation 8 och 9, och som presenteras ilitteraturstudien.

Följandeekvationerärgemensammaförbådesolfångareochfotovoltsolceller.FörattberäknaareansolfångareellerfotovoltsolcellsomkrävsperkWgenereradströmellervärmeharföljandeekvationanvänds.

gh)-2å56;*9/2)+)X)-+@9--9*YZ[959*9*;892297+

= ij∗U

(12)

Med den area fotovoltcell eller solfångare som krävs per genererad effekt kan mantillsammansmeddeolikakylanläggningarnaseffektivitet,COP,beräknadenareaerfordraspergenereradköldeffekt.

gh)-2å56;*9/2)+)X)-+@9--9*YZ[959*9*;87ö-892297+

= 𝐶𝑂𝑃 ∗ gh)-2å56;*9/2)+)X)-+@9--9*YZ[959*9*;�92297+

(13)

Vidkostnadsberäkningförkylanläggningenssolfångareellerfotovoltcellernyttjasföregåendeekvationersamtdentotalagenereradeköldeffektensomhardefinieratstill100kW.Detgerdåföljandeekvationförsolfångareförrespektivesystemkostnad.

𝐾lad`åmnopq =

gh)-2å56;*9YZ[959*9*;87ö-892297+

∗ 𝑘𝑊rqmqpqposYödsq``qYb ∗Vh)-2å56;*9g:)-2å56;*9

(14)

Samt följande ekvation för kostnaden för fotovoltsolceller för en anläggning i jämförbarstorlek.

𝐾âbacadb =VW)+)X)-+

YZ[959*9*;892297+𝐶𝑂𝑃 ∗ 𝑘𝑊rqmqpqposYödsq``qYb (15)

-29-

För att kunna jämföra de olika systemen som behandlas i denna rapport har ensystemjämförelsekostnad beräknats då de jämförda systemen inte har exakt sammaköldeffekt.Dettakangörasmeddendefinieradeköldeffektenpå100kWsamtdenköldeffektsomkylanläggningenenligtleverantörengenererar.

𝐾täv`öpqdlq = 𝐾Umcqlbqpwmn ∗YZx92

YZhy9@ (16)

4 ResultatIdennarapportdelpresenterasderesultatsomharframkommitberäknatsframsamtifrånlitteraturstudien.

4.1 FörochnackdelarmeddeolikametodernaVidvalavkylanläggningarsomskallundersökasvideneventuellinvesteringfinnsdetmångaaspekteratttahänsyntill.Nedanitabell5presenterasförochnackdelarmedrespektivekylmetod.

tabell5FörochnackdelarmeddeundersöktakylsystemenMetod Fördel Nackdel

Fotovoltsolcellsdriven-kompressorcykel

• Kankompletterasmedelifrånelnätetvidnätterellermoln

• Stortutbud• Skalbart• Kanutnyttjaredan

installeradekylanläggningarutanmodifikation

• Genererarelektricitetdedagardedagarkylningejbehövs

• Prisetpåfotovoltsolcellerärrelativthögt

• Kaninteutnyttjaannanenergiformänelström

• Fotovoltsolcellernaharenlågverkningsgrad

• Kompressorerproduceraroljud

Absorptionscykel • Enlågdrivtemperatur• Tystgående• Högtillförlitlighet• Kangörasutanexternenergi

• Komplextsystemsomkräveravanceradekunskaper

• Fysisktstor• Höginstallationskostnad

Adsorptionscykel • Enlågdrivtemperatur• Högdriftsäkerhet• Ingarörligadelar• Ingenpumpsomkräver

elström

• Fysisktstor• Litenproduktionsvolym• Känsligförlåga

temperaturerundert.ex.natt

-30-

Ejektorcykel • Ingarörligadelar• Lågaservicekostnader• Naturligtköldmedium• Tystgående• Kaninstallerasikänsliga

miljöer

• Högdrivtemperatur• LågtCOP• COPkänsligtför

variationeridrivtemperatur

• Högdrivtemperaturföroptimalprestanda

• Ingafärdigakommersiellasystemfinnspåmarknaden

Torkcykel • HögtCOP• Optimerardenrelativa

luftfuktigheteniutgåendeluft

• Prestandaberoendepåluftfuktighet

• Krävervattentillförsel• Korroderar• Konstantunderhåll

4.2 SolfångarareaperkWkyleffektEn viktig aspekt vid val av installation är tillgänglig yta där solfångare kan placeras. I enstadsmiljömedhögtprisperkvadratmeterellerendastlitentillgängligarea,kanenkylmetodsom kräver en liten area vara fördelaktigt. Mängden energi som absorberas i ensolfångaranläggningärdirektproportionerligemotdessarea.Ifigur16presenterashurstorareasolfångaresomdeundersöktakylmetodernakräverperkWgenereradkyleffektvideninstallation stationerad i Stockholm respektive Madrid. Solfångarnas verkningsgrader ochkylanläggningarnas effektivitet är baserade på en information som presenterats ilitteraturstudien.Beräkningsmodellenfinnsidel3.5tidigareirapportenochberäkningarnafinnspresenteradeibilaga1.Dessaberäkningaravserendastareansolfångaresomkrävsochtarintehänsyntillkylanläggningensfysiskastorleksomocksåkanvaraenavgörandefaktorisituationerdäranläggningensstorlekönskashållaslågt.Planasolcellerlämparsiginteförenejektorpumpsdriven installation och med den valda beräkningsmodellen för solfångarensverkningrad,resulterarberäkningarnaienoändligsolfångararealvideninstallationiSverige.Planasolfångaretillsammansmedenejektorpumpsdriveninstallationärdärförborttagenfråntabellen.EninstallationplaceradiSverigeskiljersigifråneninstallationiSpanienpågrundavden i Spanien starkare solstrålningen och den mindre skillnaden mellan driv- ochomgivningstemperatur.Trotsdeolikaförutsättningarnasåvisarberäkningarnaatttorkkylningdriven utav vakuumtubssolfångare kräver minst areal, oavsett placering i Sverige ellerSpanien.Nästminstarealkräverenkompressordrivenkylanläggning.

-31-

figur16SolfångarareapergenereradkWkyla

4.3 Solfångarkostnad5förettredanexisterandesystem6Investeringskostnaden för solfångare varierar kraftigtmellandeundersökta kylsystemen. Ifigur17presenterasinvesteringskostnadenfördesolfångaresomerfordrasförattgenerera1kW kyla med respektive system som har undersökts. Kostnaden avser endastkomponentkostnaden och avser ej övriga kostnader som installationskostnad ellermonteringstillbehör. Investeringskostnaden förvakuumtubssolfångareärendast5%dyrareperkvadratmeteränplanasolfångareochkoncentreradesolfångareskiljerendast32%,setabell4.Dettamedförattden inbördesrelationenmellandeolikasolfångarnasareabehovävenåterspeglasidessinvesteringskostnad.Kostnadsskillnadenmellanfotovoltsolcellerochdetermiskasolfångarnaärbetydligtstörreochkostnadsskillnadenmellanplanasolfångareoch fotovoltsolceller är 352%. Detta medför att sett till endast solfångarnasinvesteringskostnadärenlösningsomärbaseradpåeldriftdendyraste,ävenomareabehovetär lägre. P.g.a. den starkare solstrålningen och den mindre temperaturskillnaden ärinvesteringskostnaden för ett system installerat i Spanien lägre än för samma installeradesystem i Sverige, men Spanien har samtidigt ett högre kylbehov och större kylsystemerfordras. Plana solfångare gynnas av att temperaturskillnaden som krävs är lägre i ettvarmareklimatochdifferenseniinvesteringskostnadmellanplanaochvakuumtubssolfångareärdärmedmindrevideninstallationiSpanienänvadenmotsvarandeinstallationskullevaraiSverige.

5 COP baserad på data ifrån leverantör 6 COP baserad på teoretisk data ifrån litteraturstudie

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Kompressor⁵ Adsorption⁵ Absorption⁵ Desiccant⁶ Ejektorpump⁶

SolfångararealpergenereradkWkyla[m2]

Spanien,Plan Spanien,Vakuum Spanien,PVC Spanien,Fotovolt

Sverige,Plan Sverige,Vakuum Sverige,PVC Sverige,Fotovolt

-32-

figur17KostnadförsolfångarepergenereradkWkyla

4.4 Systemkostnad78Sätttilldentotalaanläggningsinvesteringskostnadenändrasdeninbördeskostnadsordningenmellandetreundersöktasystemen.P.g.a.storaproduktionsvolymerärinvesteringskostnadenför en kompressordriven kylanläggning längre än anläggningar baserade på de andrametodernakylmetoderna.Videttstickprovutavkylanläggningarsomfinnspåmarknaden,setabell3,medeneffektomkring100kWsåkostarenkompressordrivenkylanläggningendast24% av vad än en kylanläggning baserad på adsorption gör och 7% av en baserad påabsorption. I figur 18 presenteras investeringskostnaden för respektive kylanläggningmedplana, vakuumtubs eller en koncentrerad solfångare. Kompressorkylanläggningens högreeffektivitet samt lägre pris kompenserar för den högre fotovoltsolcellskostnaden.Investeringskostnadenförenkompressordrivenkylanläggninghamnarmellankostnadenförenanläggningbaseradpåadsorptionochabsorption.Videntermisktdriven installationärsolfångare baserade på vakuumtuber denmest lönsamma lösningen för absorption såväladsorption,docksåärskillnadernajämtemotandrasolfångarelitenochandrafaktorerkandåvaradeavgörande.

5 COP baserad på data ifrån leverantör 6 COP baserad på teoretisk data ifrån litteraturstudie

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Kompressor⁵ Adsorption⁵ Absorption⁵ Desiccant⁶ Ejektorpump⁶

KostnadförsolfångarepergeneradkWkylaiSverige



-33-

figur18SystemkostnadpergenereradkWkyla

5 DiskussionAtt finnanya sätt för attminska vårt effektbehovär idag kritiskt för attminskaden storaglobalaklimatförändringen.Detärdärföridagviktigtattviintebarafokuserarpåenmetodellerteknikförattminskaenergianvändningifrånickeförnybaraenergislag.Detfinnsmångaolikasättattdrivaenkylanläggningförnybartochsolenergiärbaraenmetodienuppsjöutavmöjligheter.Fördelenmedjustsolenergiärdockatteffektbehovetochtillgängligenergiharettstarktsamband. Ivarmareklimatmedettstortkylbehovfinnsdetenstorpotentialattbådesparapengarochmiljömedsoldrivnakylanläggningar,mentroligtvispågrundavdenmycket högre investerings kostnaden avskräcksmånga från den första investeringen. Idagkostarenkompressordrivenkylanläggningpå100kW225000sekochsolcellerförattdrivasamma anläggning kostar 2 431 000 sek.Denna relationmedför troligtvis attmånga barainvesterar i kylanläggningar som sedan drivs med el ifrån elnätet, trotts att det ur ettlångsiktigt perspektiv finns potential spara både pengar ochmiljö. I ländermed ett stortkylbehovkandåenhögandelsolenergi ielnätetsenergimixdåanvändasföratt flyttadenstorainvesteringskostnadernaifrånenskildkylanläggningsägaretillenergibolagochpåsåsättskapaensoldrivenkylanläggning.Fördelenmeddettaärattävenprivatpersonermedävensmåkylanläggningarskulleindirektblisoldrivna.ISverigefinnsdetendastettkylbehovunderenlitendelutavåretochdetfinnsperioderundervårochhöstdärvarkenvärmeellerkylaerfordras.Underdessatiderpååretkaneninstallationbaseradpåfotovoltsolcellerproduceraelströmsomkananvändastillandraapplikationerellersäljastillelnätet.Dentermiskaenerginifrånsolfångareharintelikamångaanvändningsområden,ochdettamedförattävenomen

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Kompressor Adsorption Absorption

ToalkostnadpergenereradkWkylaiSverige[sek]


Sverige,Plan Sverige,Vakuum Spanien,PVC Sverige,Fotovolt

-34-

fotovoltsolcellskylanläggning är en större investering per genererad kW kyla då kan denanvändasenstörredelutavåretochinvesteringenkanåterbetalassnabbare.Fördelenmedtermiskasolfångareärdockattverkningsgradenärbetydligthögreochunderdedagarpååretsomvärmeerfordrasärdebetydligteffektivareänfotovoltsolcellerviduppvärmning.

6 SlutsatserochframtidaarbeteTeknikenutvecklassnabbtochienvärldmedettklimatunderförändringkommerbehovetaveffektivakyllösningarattöka.Deteknikerochmetodersomharpresenteratsidennarapportharutvecklatsstadigtdesenasteårenbådeteknisktochkostnadsmässigt.Metodernasomharundersöktsharallasinaförochnackdelarochlämparsigbraiolikasituationersomt.ex.ettsystemsombaseraspåtorkylningbörp.g.a.sinstorlekinteinstallerasdärkostnadenfördetutrymme som kylanläggningen kräver är högt. Den teknik som utvecklas kraftigast ärfotovoltsolceller,därframförallt investeringskostnadenharsjunkitkraftigtdesenasteåren.Fotovoltsolcellenärkanskedentekniksomiframtidenkommerattdomineramarknaden,omen god verkningsgrad uppnås. Om investeringskostnadsminskningen för fotovoltsolcellerfortsättermedsammahastighetsomtidigare,9%perår,kommerdetendastdröja9årinnandetkompressordrivnakylsystemetdrivetmedfotovoltsolcellerärdetmestlönsammavideninstallation i Sverige, förutsatt att investeringskostnaden för de andra metoderna inteförändras.Skullefotovoltsolcellernasverkningsgradökamed20%ifrån16%till19,2%skulletotalkostnaden för en installation på 100kW minska med ungefär 15% Vid enkompressordriven kylanläggning som drivs med fotovoltpaneler så står panelerna för ennästanhelatotalkostnadenmedanskompressornendastharenmindrekostnadsinverkan.Ettsådant system gynnas mer av en utveckling inom solcellsteknik än genom förbättradkylanläggningseffektivitet. Isituationenmedettsystemsombaseratspåabsorptionsåstårendast solfångarna för en fjärdedel av den totala kostnaden och vidareutveckling utavkylteknikenochdesskostnadharstörstinverkanpåtotalpriset.Enstorpotentialharävendeså kallade hybridsystem som kombinerar flera kylmetoder, därman kan både värme ochelström används som drivenergi. Idag existerar det t.ex. torkkylsystem med bådeförångingskylareochenkompressordrivenkylareförattkunnatillgodosekylbehovetvidallasituationer.Dettillverkasävensolfångaresombådeabsorberarvärmeochgenererarelströmsomkankommaattblienviktigdeliframtidenshybridsystem.Dådetärmångaaspektersompåverkarvaletutavkylmetodochdetbehövesvidarestudierförattmotiveravaletvidetteventuelltinköp.Dåsystemenärsjälvgåendeochendastbehöverenlitentillförselutavannanenergiänsolenergibördriftskostnadernavarasmåiförhållandetillinvesteringskostnaden,menbörändåanalyserasförattskapaettbättreunderlag.Vidarebehövsenanalysutavservicebehovgörasförattkompletteradennarapportförattundersökahurdriftskostnadernaförservicelångsiktigtpåverkarkylmetodsvalet.

-35-

7 KänslighetsanalysDeberäkningarsomharpresenteratsidennarapportharbaseratspådenglobalirradiansenliggernärasitttoppvärde.Iverklighetenliggerirradiansenendaspådennanivåettmaximaltettpar timmarendagmedmycketstarksolochkanävendåvarierahastigtdåt.ex.molnskymmer den direkta solstrålningen. När den direkta solstrålningen plötsligt minskarförändrasävenkylbehovet,menp.g.a.dentermiskatröghetensåminskarbehovetavkylninglångsammareändentillgängligasolenergin.Prestandanhosenkylmaskinärberoendeutavflera aspekter så som tillgänglig placering utav solfångare, solfångarvinkel, utetemperatur,skuggandeobjektochväder.Omintemaximalverkningsgraduppnåsförändraslönsamhetenochinvesteringskostnadenförettkylsystem.Ifigur19presenterasdenprocentuellaökningenutav investeringskostnadenfördeolikasystemensompresenterats iresultatdelenmeden20%verkningsgradsminskning.

figur19Kostnadsökningvid20%verkningsgradsförlust

Areansomkrävsförrespektivemetodärdirektsammanbundetmedsystemetsverkningsgrad.Går verkningsgraden upp 20% för systemet behövs även 20 % mindre areal solfångare.Variationerisolfångarnasprismåstevarierarelativtkraftigtförattpåverkavilkensolfångartypsomärdenmestlönsamma.Förattplanasolfångareskavaradenmestlönsammasolfångarenförenabsorptionskylanläggning,måstedessprisgånedmed20%.Deberäkningarsomgjortshar baserats på att den globala irradiansen är den samma som den irradians som träffarsolfångarensabsorbator.Dettastämmeridetfallsolenstårraktupppåhimlenvilketinträffarendastenmycketkorttidsperiodpådagen.Omvinkelnpåsolfångarnaharanpassatstillsolensinfallsvinkelgenererardeenhögreeffektändeniberäkningsmodellenantagnadådenglobalairradiansenharmättspåenhorisontellyta.

0

5

10

15

20

25

Kompressor⁵ Adsorption⁵ Absorption⁵

Kostnadsökningivid20%verkningsgrdsförlust


-36-

8 ReferenserAllouhi,A.,Kousksou.T,Jamil.A,Bruel.P,Mourad.Y,Zeraouli.Y,2014.Solardrivencoolingsystems:Anupdatedreview,RenewableandSustainableEnergyReviews

AEMet,Valoresclimatlogiosnormles,väderdata1981-2010,användden15April2016.Finnstillgängligpå:http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/datosclimatologicos/valoresclimatologicos?l=3129&k=mad

Anderson,B.,1977,McGraw-Hill,Solarenergyfundamentalsinbuildingdesign

Andrén,Lars.2011,Solenergi–Praktiskatillämpningaribebyggelse.Svenskbyggtjänst:BullsGraphicsAB.

Archibald,J.,2001,Anewdesiccantevaporativecoolingcycleforsolarairconditioningandhotwaterheating.Brunold.S.,1994,SPFInstitutfürsolartechnik,AcomparisonofthreedifferentcollectorsforprocessheatapplicationsIngenieurschuleRapperswilITR,användden5April2016,Finnstillgängligpå:http://spf.ch/fileadmin/daten/publ/procheat.pdfCrollRaynoldsPrecisionEngineeringfortheprocessindustries,n.d.VacuumChiller.Användden10April2016,FinnsTillgängligpå:http://croll.com/products-2/vacuum-chillers/

Energy.gov,2015,HistoryofAirconditioning,Användden15April,Finnstillgängligpå:http://energy.gov/articles/history-air-conditioningESTIF-EuropeanSolarThermalIndustryFederation,2015,Användden12April,Finnstillgängligpå:http://www.estif.orgEuropeanCommission,2014,Refrigerantsusedinmobileairconditionsystems-Stateofplay.Användden29mars,Finnstillgängligpå:http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-14-50_en.htmhämtadden29mars2016

FraunhoferInstituteforSolarEnergySystems,ISE,2016,PhotovoltaicsReport.Användden30mars2016,Finnstillgängligpå:https://www.ise.fraunhofer.de/de/downloads/pdf-files/aktuelles/photovoltaics-report-in-englischer-sprache.pdfhämtadden30Mars2016

-37-

GjersvoldFredrik,BjörnLindberg,2009,FjärrvärmedrivenkylaILuleå,ExamensarbeteLuleåtekniskauniversitet.GSA,US.GeneralServiceAdministration,2016,PowerConversionFormulas2016.Användden7maj2016,Finnstillgängligpå:http://www.gsa.gov/portal/mediaId/234735/fileName/PowerConversionFormulas.action

Havtun.Hans,2014,AppliedThermodynamics,Collectionofformulas,Studentlitteratur.Isbn978-91-44-10577-2

JianyongChen;BjörnPalm;PerLundqvist,nd,EjectorCoolingSystemAnvändden24mars2016,Finnstillgängligpå:http://www.kth.se/polopoly_fs/1.187910!/Menu/general/column-content/attachment/18.pdf

Johansson,C.&Olsson,B.,2012.Tekniskasystemlösningarförattundvikaövertemperaturerförlågenergiflerbostadshusistadsmiljö,Göteborg:BengtDahlgrenGöteborgAB

Kalogirou.S,2003,Solarthermalcollectorsandapplications,DepartmentofMechanicalEngineering,HigherTechnicalInstituteCyprusKathbar,n.d,Leverantöravkylanläggningar,Användden23April2016Finnstillgängligpå:http://www.kathabar.com/dry-desiccant/system-features-benefitsKjellson.E.,2004,Solvärmeibostädermedanalysavkombinationensolfångareochbervärmepump,ExamensarbetevidlundstekniskahögskolLennartWern,2013,SMHI-Luftfuktighet,VariationeriSverige,ISSN:0283-7730

MeinelAB,1976,Addison-Wesley,Appliedsolarenergy:anintroduction.

NationalAccademyofEngineering,2016,AirConditioningandRefigerationHistory-part3,Finnstillgängligpå:http://www.greatachievements.org/?id=3862

Naturvårdsverket,2016,Användden8April2016,Finnstillgängligpå:http://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Klimat-och-luft/Klimat/NormanM,2011,SommartemperatureniStockholm,Miljöförvaltningen,Stockholmstad.Petchers,N.,2002,Combinedheation,cooling&Powerhandbok:Technologies&Applications.SMHI,2015-1,Luftfuktighet,Användden15April2016,Finnstillgängligpå:

-38-

http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/luftfuktighet-1.3910

SMHI,2015-2,Solstrålning,Användden3Maj2016,Finnstillgängligpå:http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/solstralning-1.4186

SMHI,2007,Faktabladnr31,Användden3Maj2016,Finnstillgängligpå:http://www.smhi.se/publikationer/solstralning-1.6404SorTechAG,2013,PreformanceDataeCoo2013/2014,Användden10April,Finnstillgängligpå:http://previous.sortech.de/uploads/media/SorTech_-_Performance_data__eng.pdf

STRÅNG–strålningsdatabas,SMHI,Användden31mars2016,Finnstillgängligpå:http://strang.smhi.se/extraction/index.phpTzivanidis.C,Bellos.E,2015,Thermalandopticalefficiencyinvestigationofaparabolictroughcollector

W.Pridasawas,P.Lundqvist,2007,Ayear-rounddynamicsimulationofasolar-drivenejectorrefrigerationsystemwithiso-butaneasarefrigerant.W.Pridasawas,(2006)Solar-drivenrefrigerationsystemswithfocusontheejectorcycle,PhDThesis,RoyalInstituteofTechnology,KTH,Sweden,ISBN91-7178-449-7,

WeatherOnline,väderdatabas,Användden15April2016,Finnstillgängligpå:http://www.weatheronline.co.uk/

-39-

Bilaga1Beräkningar

KonstanterÖvertem

peraturSolfångarensverkningsgradvidolikatem

peraturerProduceradkW

perm^2vidolikatem

peraturerAreaperproduceradkW

vidolikatemperaturer

KostnadperkWvidolikatem

peraturer[sek]SolintesitetSverige

0,9Sverige

Plan(7)Vakuum

(8)PVC

PlanVakuum

PVCPlan

VakuumPVC

PlanVakuum

PVCSolintesitetSpanien

1,06ADS

700,411111111

0,683333330,78975

0,370,615

0,568622,7027027

1,626016261,758644

7756,756764905,691

6700,433Växelkurs€

0,11ABS

800,355555556

0,666666670,789

0,320,6

0,568083,125

1,6666666671,760315

8968,755028,333

6706,802Växelkurs$

0,123TORK

350,605555556

0,741666670,792375

0,5450,6675

0,570511,83486239

1,4981273411,752818

5535,779824519,85

6678,235Lufttem

peraturSverie25

EJ142

0,563333330,78435

00,507

0,5647321,972386588

1,7707515950,69

6746,563Lufttem

peraturSpanien35

SpanienPlan

VakuumPVC

PlanVakuum

PVCPlan

VakuumPVC

PlanVakuum

PVCDrivtem

pADS95

ADS60

0,5169811320,71509434

0,79050,548

0,7580,670344

1,824817521,319261214

1,4917715237,22628

3980,2115683,649

DrivtempABS

105ABS

700,469811321

0,70094340,78975

0,4980,743

0,6697082,00803213

1,345895021,493188

5763,052214060,565

5689,047Drivtem

pTORK60

TORK25

0,6820754720,76462264

0,7931250,723

0,81050,67257

1,383125861,233806292

1,4868343969,57123

3722,3945664,838

DrivtempEJ

167EJ

1320,177358491

0,613207550,7851

0,1880,65

0,66576485,31914894

1,5384615381,502032

15265,95744641,538

5722,742Prisperm

^2Plan.[Sek]2870

Prisperm^2Vakuum

.[Sek]3017

FotovoltcellVerkningsgrad

Priskompensationsfaktor

AreaperkWproduceradel

KostnadperproduceradkWPrisperm

^2PVC.[Sek]3810

Sverige0,144

1,111111117,716049383

11200Spanien

0,16960,94339623

5,562477759509,43396

PrisperkWFOTO[Sek]

10080

KonstanterförKylanläggningarBeräkningar

SverigeAreasolfångareperkW

kylaPrisförsolcellerförenkW

kylaTotalinvsteringskostnadperkW

kylaTyp

COPPris

Angiveneffekt[kW]

PrisperkwkW

somkrävsperkW

kylaPlan

VakuumPVC

FotovoltPlan

VakuumPVC

ElCOM

P3,2

225000105

2142,8571430,3125

Kompressor⁵

2,4112654324305,56

26448,41ADS

0,65851642

968871,270833

1,53846154Adsorption⁵

4,1580041582,50156348

2,7056057411933,4719

7547,2170110308,35789

20804,742816418,4878

19179,63ABS

0,463090000

10030900

2,17391304Absorption⁵

6,7934782613,62318841

3,8267727119497,2826

10931,159414580,00404

50397,282641831,1594

45480TORK

1,1579512,195

995853,658537

0,90909091Desiccant⁶

1,6680567141,36193395

1,593470594787,32277

4108,954726071,122967

10640,98139962,61325

11924,78EJEKT-OBStillfälligdata

0,32000000

10020000

3,33333333Ejektorpum

p⁶0

6,574621965,90250479

019835,6345

22488,54324Spanien

PlanVakuum

PVCEl

PlanVakuum

PVCEl

PlanVakuum

PVCEl

COMP

1,738274317521,8

19664,66ADS

2,8074115672,02963264

2,295032918057,2712

6123,401668744,075373

16928,54214994,6725

17615,35ABS

4,3652872362,92585874

3,2460610312528,3744

8827,3158212367,49254

43428,374439727,3158

43267,49TO

RK1,25738715

1,121642081,35166735

3608,701123383,99417

5149,8526019462,35966

9237,652711003,51

Ejekt17,73049645

5,128205135,00677316

50886,524815471,7949

19075,80575

KänslighetsanalysProcentsats

ReferensProcentskillnadvid20%

högreCOP

Procentskillnadvid20%lägreCO

PProcentskillnadvid20%

lägreVerkningsgradpåsolfångarnaprocentsatssolfångare

1Sverige

PlanVakuum

PVCEl

PlanVakuum

PVCEl

PlanVakuum

PVCEl

PlanVakuum

PVCEl

procentsatsCOP1

26448,41270,84683671

1,2297451,229745

20804,7427716418,48784

19179,62870,90440103

0,923387010,91042268

1,143398461,11491949

1,1343659731,14339846

1,114919491,134366

50397,2826141831,15942

45480,0040,935521383

0,95644730,94656991

1,096717931,06532905

1,0801451341,09671793

1,065329051,080145

10640,981319962,613252

11924,78150,925017524

0,931260430,91514697

1,112473711,10310936

1,1272795431,11247371

1,103109361,12728

SpanienPlan

VakuumPVC

ElPlan

VakuumPVC

ElPlan

VakuumPVC

ElPlan

VakuumPVC

El19664,66206

0,851494991,222758

1,22275816928,54203

14994,672517615,3462

0,9206737040,93193803

0,917268391,11898944

1,102092951,12409741

1,118989441,10209295

1,12409743428,37437

39727,3158243267,4925

0,9519193980,96296706

0,952360341,0721209

1,055549411,071459494

1,07212091,05554941

1,0714599462,359656

9237,65270411003,5111

0,9364376110,93894563

0,921996831,09534358

1,091581551,117004757

1,095343581,09158155

1,11700562405,43735

32893,1623932717,2038

Beräkningsfält22,97449

PlanVakuum

PVCEl

14,339845611,491949

13,436597281

9,67179266,53290488

8,0145133831

11

11,247371410,310936

12,727954311

11

11

1Plan

VakuumPVC

El1

11

11

11

11

1

Kandidatarbete Joakim Jaeger 8705072117 - DiVA portal953123/FULLTEXT01.pdf · -3- Abstract There...

Documents

Transcript of Kandidatarbete Joakim Jaeger 8705072117 - DiVA portal953123/FULLTEXT01.pdf · -3- Abstract There...