Till innehåll på sidan

The Stirling engine as a part of a hybrid power system

a study of applications in rural areas of Bolivia

Tid: Ti 2021-05-25 kl 13.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/j/69192974898, Stockholm (English)

Ämnesområde: Energiteknik

Licentiand: Luis Antonio Choque Campero , Tillämpad termodynamik och kylteknik, Energy Technology

Granskare: Professor Emeritus Carl-Johan Fohelholm, Aalto University

Huvudhandledare: Professor Per Lundqvist, Tillämpad termodynamik och kylteknik

Exportera till kalender

Abstract

Landsbygdselektrifiering i utvecklingsländer har blivit en av de största utmaningarna för global tillgång till el - ett av FN: s mål för hållbar utveckling. Regeringar, internationella enheter och privata företag står inför utmaningen att förbättra livskvaliteten för människor och minska miljöfarliga utsläpp. Bolivias politiska agenda har handlat om att arbeta samordnat med internationella samarbetsorganisationer och har uppnått stora förbättringar avseende tillgången till el de senaste åren. Olika strategier och tekniker har använts i de olika klimatscenarierna som spänner över Bolivias territorium. Även om fler bolivianer har tillgång till el än för tio år sedan, förhindrar otillräcklig kunskap, utbildning och uppföljning från lokala och nationella aktörer (som kraftproducenter, kraftdistributörer och elsleverantörer) att dessa lösningar fungerar som förväntat.

Denna studie undersöker integrationen av en Stirling-motor i ett litet kraftproduktionssystem för användning i avlägsna landsbygdsområden. Stirling-motorn är en välkänd teknik som kan använda lokala bränslen för att generera energitjänster. Här jämförs två olika hybridsystem i tre fallstudier: det första systemet har solcellspaneler (PV), batterier och dieselmotorer [1] och det andra har solcellspaneler, batterier och Stirling-motorer. I en hållbarhetsanalys jämförs de två systemens miljöeffekter, kostnader och prestanda - effektivitet och tillförlitlighet. Dessutom diskuterar studien underhållet av Stirling-motorn i landsbygden i Bolivia.

Studien började med insamling av data från 17 hushåll i olika samhällen, som just hade fått tillgång till el,. Dessa samhällen kännetecknas av olika miljö- och klimatförhållanden, vilket gör det möjligt för oss att bättre förstå hur systemen fungerar under Bolivias varierande klimat och att ta hänsyn till läget för dess ekonomi och tekniska kapacitet. Med hjälp av GIS-kartor (Geographical Information System) valdes tre bolivianska samhällen ut: Tirina, Tablani och El Carmen. Sex hybridsystem simulerades för dessa samhällen, två dynamiska modeller per samhälle.

Jämförelsen mellan de två systemen visar att Stirling-motorns hybridkraftsystem producerar minst 7 ton per år mindre koldioxidutsläpp än Diesel-hybridkraftsystemet för respektive samhälle. I den finansiella analysen användes ”levelized cost” för el (LCOE) för att visa de två systemens kostnad per kilowattimme (i USD). LCOE för Stirling-systemet är högre än dieselmotorn i de tre samhällena. Nettonuvärdet beräknades för att återspegla kostnaderna för den initiala investeringen, såväl som underhåll, reservdelar med mera under studiens varaktighet. Slutligen analyserades de två systemens prestanda genom ett simulerat dynamiskt test omfattande en dag för respektive system i de tre samhällena. De två systemen uppfyllde då utan problem samhällenas effektbehov. Dessa effektbehov har toppar mellan  5 kW och 7 kW.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-293905