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
Techno-Economic Analysis of Parabolic Trough Collectors: A case study for two industrial parks in Zhejiang, China
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
2019 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Tekno-ekonomisk analys av decentraliserade Solfångare : En fallstudie av två industriella parker i Zhejiang, Kina (Swedish)
Abstract [en]

Transitioning the industrial sector’s energy system to renewable sources is crucial to reduce climate change. There is no exception for China, currently having the highest absolute levels of greenhouse gas (GHG) emissions in the world. The industrial sector accounts for about two thirds of the national energy consumption and coal is the country’s most important energy source. The integration of alternative energy sources such as solar can help transitioning the country’s energy system. By presenting a techno-economic analysis, this thesis gives an indication for profitability and in what extent there is a potential to cover the steam demand with a decentralized solar heat technology for two industries, fish and textile, in the Zhejiang province in eastern China. The used solar technology is a system with parabolic trough collectors (PTCs) with an integrated gas fired boiler. The PTC-system is compared with a coal-fired centralized supplier. The analyzed factors were roof area, solar irradiation, solar fraction, cost for steam from the centralized suppliers and cost of coal and natural gas. The maximum CO2 reduction is found to be dependent on the potential installation area. The greater area installed, the larger is the capacity and thus also the CO2 savings. The share of total steam demand covered by solar is directly proportional to the demand in relation to the installed solar capacity. The fish industry, having the lowest steam demand in relation to the roof area, is found to be able to save the largest relative proportion of CO2 emissions. Different scenarios are presented, modifying the fuel cost and fuel type for the PTC-system’s boiler, adjusting the steam cost from the centralized suppliers and using two different solar fractions of 35% and 50%. The CO2 savings depends on what fuel is being used and the solar fraction. Larger CO2 reductions are possible with a gas fired boiler compared to a coal fired one. But using a coal fired boiler makes it more economically profitable, matching the low coal price used for the centralized supplier. The scenario with most CO2 reductions is attained when using a high solar fraction of 50% and a natural gas fired boiler. The annual CO2 savings is then ranging from 15 tons per year for the company having the lowest steam capacity, up to 2090 tons/year for the company with one of the highest. Another significant factor is the companies’ seasonal activity. For the company having the least amount of active days per year (84 out of 365 days), the PTC-system is unprofitable whichever scenario. However, fuel costs for the boiler is found to be one of the most significant factors for the outcome determining if the investigated PTC-system is profitable or not. For all of the companies, there was only one that could provide all its steam demand with the PTC-system. This indicates that other energy sources need to be integrated to provide the steam demand of the enterprises with a renewable energy system.

Abstract [sv]

Att omvandla industrins energisystem med förnyelsebara energikällor är väsentligt för att bromsa klimatförändringarna. Det är inget undantag för Kina, som nuvarande har de största absoluta nivåerna av utsläpp av växthusgaser i världen. Industrin står för ca två tredjedelar av den nationella energiförbrukningen och kol är landets största energikälla. Integrerandet av andra alternativ såsom solenergi kan dock hjälpa till i landets energiomvandling. Denna rapport syftar till att presentera en tekno-ekonomisk analys av en decentraliserad solfångare och ge indikation på lönsamhet samt i vilken grad tekniken kan förse behovet av ånga för två industrier, textil och fiske, i Zhejiang provinsen i östra Kina. Den solfångarteknik som används är ett system med Parabolic trough collectors (PTCs) med integrerad gaseldad ångpanna. Systemet jämförs med kraftvärmeverk som drivs med kol. De analyserade faktorerna är takytan, solar fraction, solinstrålning, kostnad för ånga samt ångpannans bränslekostnader. Besparingarna för CO2-utsläpp beror på den potentiella installationsytan. Ju större installationsyta, desto högre kapacitet och därmed högre CO2-besparingar. Andelen av behovet ånga som kan förses med solfångare är i direkt proportion till takytan och det totala behovet. Fiskeindustrin, som har lägre ångbehov i relation till takyta, visar sig kunna spara den största relativa mängden CO2-utsläpp. Olika scenarier presenteras, där bränslekostnaden och typ av bränsle för PTC-systemets ångpanna modifieras, kostnaden för ånga från de centraliserade leverantörerna justeras och solar fraction ändras mellan 35% och 50%. Besparingarna i CO2-utsläpp beror på vilket bränsle som används samt solar fraction. Större CO2-reduktion är möjlig med en gaseldad panna jämfört med en koleldad. Dock är en koleldad panna lönsammare när den matchar det låga priset på kol som används för de centraliserade leverantörerna. Scenariot med de största CO2-besparingarna uppnås med en hög solar fraction på 50% och en naturgaseldad panna. De årliga CO2-besparingarna varierar från 15 ton per år för det företag som har den lägsta ångkapacitet, upp till 2090 ton per år för ett företag med en av den högsta kapaciteten ånga. En annan viktig faktor är företagens aktivitet per år. Företaget som har minst aktiva dagar per år (84 av 365 dagar), är ej lönsamt i något av de testade scenarierna. Bränslekostnaderna för pannan har emellertid visat sig vara en av de viktigaste faktorerna för resultatet som avgör om det undersökta PTC-systemet är lönsamt eller inte. Bland alla företagen fanns det bara ett som kunde förse hela sitt ångbehov, med PTC-systemet. Detta indikerar att andra energikällor måste införas för att förse företagens ångbehov med ett förnybart energisystem.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 35
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19637
Keywords [en]
Solar heat for industrial processes, Industrial steam demand, Parabolic trough collectors, Combined heat and power
Keywords [sv]
Solvärme för industriella processer, Industriellt ångbehov, Parabolic trough collectors, Kraftvärme
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-256528OAI: oai:DiVA.org:kth-256528DiVA, id: diva2:1346261
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-27 Created: 2019-08-27 Last updated: 2019-08-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1530 kB)13 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1530 kBChecksum SHA-512
b42464f3a6044305382f558ed8fd6f7b592e5a6f6ed637a26d442e97bce1b055fa04bead841b48c1a46dccfe855157aa8fd955ad12302e0807cf5836c6e719c6
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Sustainable development, Environmental science and Engineering
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 13 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: 39 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