Text

  • Studieort Mälardalens högskola i Västerås
Datum
  • 2020-09-29 09:15–11:15

Nathan Zimmerman försvarar sin doktorsavhandling i energi- och miljöteknik

Nathan Zimmerman vid akademin för ekonomi, samhälle och teknik försvarar sin doktorsavhandling ”Modelling Towards Control Applications Within the Heat and Power Industry” den 29 september klockan 9.15 på MDH i Västerås.

Titel: Modelling Towards Control Applications Within the Heat and Power Industry

Serienummer: 319

Betygsnämnden består av professor Magnus Genrup, Lunds universitet, professor Johan Ölvander, Linköpings universitet och professor Andrew Nix, West Virginia University. Opponent är professor Natasa Nord, Norwegian University of Science and Technology.

Reserv är Mikael Lundh, Senior Principal Scientist, ABB.


Sammanfattning

För utveckling av framtida energisystem är det relevant att inte bara analysera energiproduktionen, utan också att ta hänsyn till när och hur denna energi kommer att förbrukas. I detta arbete undersöks produktion av primärenergi genom att analysera det transienta beteendet hos avfallsbränslen som bränts i cirkulerande fluidiserade bäddpannor. Den inneboende karaktären hos avfallsbaserade bränslen bidrar till en fluktuation i bränslets sammansättning och fuktinnehåll, och därmed även dess värmevärde. Denna fluktuation kan leda till svängningar i pannans förbränningstemperaturer, och om de inte dämpas kan de bidra till oönskade utsläpp och till och med korrosion eller påväxt. Med avseende på förbrukningen fokuserar detta arbete på dynamiken i hur temperaturer inom fjärrvärmenätet sprids över tid. Genom att få en förståelse för hur värme flödar genom ett nätverk undersöks hur topplastproduktionen kan minskas, flaskhalsar i nätverket identifieras samt konsekvenserna av icke-konventionella värmenätverk.

Integrationen av ett helhetsperspektiv på produktion av primärenergi och dess förbrukning ger möjlighet till att skifta mot effektivare energisystem. Detta kan uppnås genom att förstå de transienta faktorer som är förknippade med förbränning av avfallsbaserade bränslen och fjärrvärme genom utveckling av dynamiska fysikbaserade modeller. Beträffande produktion kan förutsägbar kontroll av frammatningsmodeller implementeras genom att förutsäga de övergående orsakande faktorer som bränslets fuktinnehåll och värmevärde. Vid förbrukning kan förutsägbar kontroll av frammatningsmodeller aktiveras genom att förutsäga värmebehovet för slutanvändarna i ett fjärrvärmenät. Utifrån frammatningens perspektiv och dess kontroll kan information om de transienta orsaksfaktorerna införas i styrenheten i förväg innan den får möjlighet att störa processen. Styrenheten kan sedan göra kontrollprognoser framåt i tid, välja en optimal åtgärd och sammantaget med feedback bidra till systemstabilitet.

Utveckling och användning av modelleringsbibliotek baserade på modellering utgående från grundprinciper ger en högre nivå av varaktighet i energisystemmodellering. Tillvägagångssättet som beskrivs i denna avhandling öppnar upp för en viss flexibilitet som eliminerar behovet av entydig modellering och simuleringar genom att låta modellkomponenter återanvändas. Modellerna särskiljer sig ytterligare genom möjligheten till export eftersom de kan användas för att testa nya kontrollmetoder inom ett energisystem när realtidsförutsägelser inom varje delsystem i energisystemet blir mer tillgängliga.