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
Mikroturbin som Range Extender: Analys av mikroturbinens förutsättningar att användas som sekundär kraftkälla i en seriehybridbil
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Production Engineering.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Production Engineering.
2011 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Gasturbiner används idag främst i olika typer av kraftvärmeanläggningar, tidigare fanns det även gasturbiner som användes för framdrivning av olika fordon, men dessa har till stor del konkurrerats ut av dieselmotorn eftersom de inte har kunnat mäta sig med dieselmotorns bränsleeffektivitet. Små gasturbiner som har en effekt under 500 kW brukar kallas för mikroturbiner. Kännetecknande för denna typ av gasturbiner är att de ofta bara har en roterande axel och roterar i höga hastigheter.Syftet med denna rapport är att undersöka om en mikroturbin med framgång kan användas som Range Extender i en seriehybridbil. Finns de tekniska förutsättningarna som krävs för att bli konkurrenskraftig mot andra tekniska lösningar som kan användas för samma syfte? Speciellt fokus läggs i rapporten på att undersöka användningen av värmeväxlare och keramiska material i mikroturbinen. Rapporten innehåller även en förteckning på företag som tillverkar eller utvecklar mikroturbiner. Då arbetet är en kandidatuppsats är resurserna begränsade har inte funnits utrymme för att göra djupare analyser av alla delområden som behöver behandlas för det att besvara rapportens syfte på ett tillfredställande sätt. Därför har områden som ekonomi, hållbarhet och nödvändiga kringsystem i hybridbilar bara ytligt berörts.Undersökningen av mikroturbinen och jämförelsen med andra lösningar har bedrivits genom studier av publicerad information, intervjuer av personer med kunskap i området och genom undersökning via internet av de mikroturbinstillverkare som finns idag. I rapporten anges det vilka faktorer som är avgörande för en Range Extender i två olika typer av seriehybridbilar. Dels de som har börjat komma ut på marknaden idag vilka kan beskrivas som elbilar med möjlighet till extra räckvidd vid ett fåtal tillfällen och dels de seriehybrider som i framtiden ska kunna konkurrera ut förbränningsmotorn även på de områden där bilen ofta körs längre sträckor. För den första typen av seriehybrider är de viktigaste egenskaperna för Range Extendern att den upptar liten volym i bilen, är billig att tillverka och klarar de krav som ställs från myndigheter i fråga om utsläpp och ljudnivå. Om en seriehybrid däremot ska kunna konkurrera ut förbränningsmotorn även i fordon avsedda för längre sträckor kommer verkningsgraden och val av drivmedel att spela större roll. Resultatet av undersökningen visar på att mikroturbinen har möjlighet att utvecklas till att rymmas i en begränsad volym och kraven från myndigheter i fråga om utsläpp och ljudnivå bör inte innebära några problem. Produktionskostnaden är hög och därför är inte mikroturbinen konkurrenskraftig som Range Extender till dagens seriehybridbilar. Till framtidens seriehybrider som även ska kunna konkurrera med förbränningsmotorn på längre körsträckor har mikroturbinen dock potential att bli ett attraktivt alternativ. Förutsättningen för detta är att bränslecellen inte hinner utvecklas, mikroturbinens verkningsgrad kan förbättras ytterligare och att massproduktion möjliggör sänkta produktionskostnader.

Abstract [en]

The purpose of this bachelor thesis is to evaluate whether or not a micro turbine, i.e. a small gas turbine with an effect less than 500 kW, could be used as a Range Extender in series hybrid vehicles. By dividing the question into smaller, more comprehensible issues, e.g. technology, manufactures and material, we try to give an imminent understanding and thereby reach a conclusion.Since we have not been able to perform any experiments of our own, we have been forced to gather information from secondary sources, i.e. published literature, press releases and interviews. In the thesis we then divided the information in printed materiel and personal sources, on the ground that the published materiel have been reviewed and therefore should be considered reliable, whether the interviews might reflect personal opinions.The technology behind the micro turbines can be traced back to the 1940´s, but develop into its present form in the early 1990´s. Experiments have showed that modern day micro turbines can have an electric efficiency of around 30 % and, when used as a Range Extender, a range that can compete with an ordinary combustion vehicle. But to succeed with this the combustion temperature has to be raised high above what metallic super alloys can withstand, and the use of ceramic material is therefore vital. To reach the high temperature that is needed, the micro turbine system must include a heat exchanger which uses the temperature from the exhaust to heat the inlet air, as a result of the high temperature, the exchanger should as well be manufactured of ceramic material.To modern day view on Range Extenders can be divided into two groups where the first group focus on a vehicle purposed to be used as an electric vehicle alongside the combustion engines. Mainly servicing as a short ranged vehicle with performance enough for a majority of today´s traveling means that the Range Extender only will be used a few times every year, and therefore the efficiency improvements are less important than e.g. weight and sheer size.The other group, with a more scientific view, tries to develop an electric hybrid vehicle that will all together replace the combustion engine.Alongside the micro turbine, other alternatives exist with the possibility to be used as a Range Extender. Today most hybrid cars uses a diesel engine, but many vehicle manufactures have announced that the introduction of fuel cells will be made in 2015.Our conclusion is that the technology behind the micro turbine is sufficient enough to produce a decent Range Extender, but the future is in dependence on the one hand that enough investments are made today, and on the other hand that no other technology, e.g. fuel cells are either developed or in any way subsidized/beneficed by government involvement, financial or political.

Place, publisher, year, edition, pages
2011. , 43 p.
Series
Examensarbete inom teknik och management, grundnivå, 149
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-57989OAI: oai:DiVA.org:kth-57989DiVA: diva2:472851
Subject / course
Production Engineering
Uppsok
Technology
Examiners
Available from: 2012-01-20 Created: 2012-01-04 Last updated: 2012-01-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(591 kB)632 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 591 kBChecksum SHA-512
12c41ff588b0eab301adf1295b8def47c62ff3ecbcfcd514fd066f696ab1658ebdea0ab34aa550c6866146d9a70529f7c4e5de8de51f4e55e48746da55e92c27
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Production Engineering
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 632 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: 233 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