Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Optimization of a small-scale polygeneration energy system for a household in Turkey
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

With environmental concerns, alternative solutions for generating electricity while decreasing the consumption of fossil fuels have gained a great importance. Polygeneration is one of these solutions which is also capable to increase the technical performance of electricity generation. Polygeneration systems are available in large scale, medium scale and small scale. This study focuses on small scale polygeneration systems specifically for residential applications. Type and size of the components and the system’s operational strategy plays a significant role in polygeneration system design as these factors affect the system cost and also environmental impacts. This study aims to propose a guide for component selection, sizing and addressing a suitable operational strategy for a predefined system configuration.Decision criteria is defined for component selection by a comprehensive literature review. Internal combustion engines, Stirling engines, micro gas turbines and fuel cells are investigated within these criteria. This provides the user an insight on component selection. When combined with factors such as market conditions, location and especially household demand profile, a selection can easily be made by the customer. For component sizing and operational strategy, a model has been implemented in Matlab. A baseline case model with a predefined system configuration and operational strategy was defined. The baseline case system includes a prime mover, a back-up auxiliary boiler, a vapor compression refrigeration chiller, a thermal energy storage and solar thermal collectors for the domestic hot water demand. The operational strategy is defined as thermal load following. For the case study, this model was altered for different cases with alterations on the operational strategy and the system configuration in order to identify the optimal solution for the user where the total annual cost is minimized while satisfying all kinds of end-use demands of a single-family household in Ankara, Turkey. The results also give insights on the effect of having solar thermal collectors and a thermal energy storage coupled with a CHP unit on the overall system.

Abstract [sv]

Med hänsyn till miljön har alternativa lösningar för att generera elektricitet och samtidigt minska förbrukningen av fossila bränslen fått en stor betydelse. Polygenerering är en av dessa lösningar som också är kapabel att öka dent tekniska prestandan av elproduktionen. System för sådan kombinerad produktion är tillgängliga i sto, medelstor och liten skala. Denna studie fokuserar på småskaliga polygenereringssystem, speciellt för bostäder. Typ och storlek på komponenterna och driftstrategin för systemet spelar en viktig roll vid designav polygenereringssystem eftersom dessa faktorer påverkar systemkostnaden och även har miljöpåverkan. Denna studie syftar till att vara en guide för komponentval, dimensionering och beskriva en lämplig operativ strategi för en fördefinierad systemkonfiguration.Beslutskriterier definieras för komponentval genom en omfattande litteraturöversikt. Förbränningsmotorer, stirlingmotorer, mikro gasturbiner och bränsleceller undersöks med avseende på dessa kriterier. Detta ger användaren en insikt i komponentval. I kombination med faktorer som marknadsförhållanden, plats och i synnerhet hushållens efterfrågeprofil, kan ett urval enkelt göras av kunden. För komponentdimensionering och operativ strategi, har en modell utvecklats i Matlab. Ett referenssystem med en fördefinierad systemkonfiguration och operativ strategi definierades och modellerades. Referenssystemet innefattar en drivmotor, en reservpanna (backup), ett kompressordrivet kylaggregat, ett termiskt energilager och solfångare för det egna varmvattenbehovet. Driftstrategin definieras att följa behovet av termisk energi. För fallstudien ändrades denna modell för olika driftfall med avseende på den operativa strategin och systemkonfiguration, för att identifiera den optimala lösningen för användaren där den totala årliga kostnaden minimeras samtidigt som det uppfyller alla typer av slutanvändarkrav på en enfamiljs-hushåll i Ankara, Turkiet. Resultaten ger också insikter om effekten av att ha solfångare och en termisk energilagring i kombination med en CHP-enhet på det övergripande systemet.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 62 p.
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-200815OAI: oai:DiVA.org:kth-200815DiVA: diva2:1070880
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-02-02 Created: 2017-02-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2300 kB)66 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2300 kBChecksum SHA-512
9e40d63d37e1260c74cbbd8a35c78772d90004582e3e99d676f3223970a00d4c74a01de8a0aa1328a40aad08ec4a3a99daaacbbde9d3d92e706e2751802554fb
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 66 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 66 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf