Sähkötuotannon optimointi kivenmurskauslaitoksessa energiavaraston avulla
Kangas, Joona (2023)
2023
Sähkötekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305175866
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305175866
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli selvittää toteutuskelpoinen energiavarastoteknologia diesel generaattorin rinnalle sähköntuotantoon. Teknologian tulee olla sellainen, että se voidaan toteuttaa mobiiliin kivenmurskauslaitokseen, joka liikkuu hiekkamontusta toiseen useita kertoja vuodessa. Työn tavoitteena oli myös selvittää, kuinka paljon polttoainekustannuksissa voidaan säästää lisäämällä energiavarasto ja tätä kautta arvioida sen kannattavuutta. Työ tehtiin Peab Industri Oy:lle ja siinä tutkittiin Peab Industrin kivenmurskauslaitoksia.
Työn alussa tutkittiin eri energiavarastointiteknologioita ja niiden ominaisuuksia. Tämän lisäksi tutkittiin dieselmoottoria ja generaattoria. Teorian pohjalta lähdettiin tekemään mallia diesel generaattorista, joka verifioitiin käyttämällä mittausdataa laitoksista. Samassa kappaleessa määritettiin energiavarastolle asetettavat vaatimukset. Seuraavassa kappaleessa tutkittiin laitteita, jota tarvitaan energiamuodon muuttamiseen. Näille laitteille esiteltiin eri kokoonpanoja. Sen jälkeen tutkittiin laitoksen sähkönlaatua ja arvioitiin energiavaraston vaikutuksia siihen. Aikaisemman perusteella seuraavassa kappaleessa valittiin sopivin energiavarastoteknologia tähän sovellukseen ja arvioitiin kustannuksia. Kuudennessa kappaleessa rakennettiin energiavaraston malli diesel generaattorin mallin rinnalle. Seuraavassa kappaleessa laskettiin ja arvioitiin tuloksia, polttoainesäästöjä ja päästövähennyksiä. Saman kappaleen lopussa esiteltiin vielä pohdintaa työstä ja sovelluksen kehitysideoista.
Työn lopputuloksena oli, että energiavaraston avulla voidaan parantaa diesel generaattorin polttoainetaloudellisuutta. Tämä saavutetaan tasoittamalla dieselmoottorin kuormaa. Työn teorian pohjalta dieselmoottori ei vaihtuvassa kuormassa pysty toimimaan optimaalisesti turbon aiheuttamana viiveen takia. Simuloidussa mallissa saavutettiin hieman yli yhden prosentin parannus polttoainekulutuksessa, kun energiavarasto suodatti tehopiikkejä. Tämä voi vuodessa johtaa 4600–8300 euron säästöihin, riippuen energiavaraston tehosta, energiamäärästä, tuotannon määrästä ja polttoaineen hinnasta
Työn alussa tutkittiin eri energiavarastointiteknologioita ja niiden ominaisuuksia. Tämän lisäksi tutkittiin dieselmoottoria ja generaattoria. Teorian pohjalta lähdettiin tekemään mallia diesel generaattorista, joka verifioitiin käyttämällä mittausdataa laitoksista. Samassa kappaleessa määritettiin energiavarastolle asetettavat vaatimukset. Seuraavassa kappaleessa tutkittiin laitteita, jota tarvitaan energiamuodon muuttamiseen. Näille laitteille esiteltiin eri kokoonpanoja. Sen jälkeen tutkittiin laitoksen sähkönlaatua ja arvioitiin energiavaraston vaikutuksia siihen. Aikaisemman perusteella seuraavassa kappaleessa valittiin sopivin energiavarastoteknologia tähän sovellukseen ja arvioitiin kustannuksia. Kuudennessa kappaleessa rakennettiin energiavaraston malli diesel generaattorin mallin rinnalle. Seuraavassa kappaleessa laskettiin ja arvioitiin tuloksia, polttoainesäästöjä ja päästövähennyksiä. Saman kappaleen lopussa esiteltiin vielä pohdintaa työstä ja sovelluksen kehitysideoista.
Työn lopputuloksena oli, että energiavaraston avulla voidaan parantaa diesel generaattorin polttoainetaloudellisuutta. Tämä saavutetaan tasoittamalla dieselmoottorin kuormaa. Työn teorian pohjalta dieselmoottori ei vaihtuvassa kuormassa pysty toimimaan optimaalisesti turbon aiheuttamana viiveen takia. Simuloidussa mallissa saavutettiin hieman yli yhden prosentin parannus polttoainekulutuksessa, kun energiavarasto suodatti tehopiikkejä. Tämä voi vuodessa johtaa 4600–8300 euron säästöihin, riippuen energiavaraston tehosta, energiamäärästä, tuotannon määrästä ja polttoaineen hinnasta