Montagekoncept av en mikrogasturbin i ett system for koncentrerad solkraft

• Main Authors: Lundfeldt, Emil, Fritzell Westlund, Marten
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2018
• Subjects: Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-232843

Projektet Optimised Microgturbine Solar Power System (OMSoP) går ut på att utveckla och skapa en teknisk lösning med ett system för koncentrerad solkkraft (Concentrated Solar Power, CSP) kopplat till ett mikrogasturbinsystem. Detta i syfte att konvertera värme från solenergi och förbränning av biogas till elektricitet. Deras lösning ger en modulär samt kapabel generering av elektricitet i spannet 3-10 kW. I det nuvarande konceptet från OMSoP är mikrogasturbinsystemet integrerat med recievern och monterad i CSP-systemets fokuspunkt, och baseras på konceptet SunCatcher från Tessera Solar. En av partnerna är KTH och syftet med denna rapport är att undersöka placering och montering av dess huvudkomponeter (reciever och mikrogasturbinsystem). Med detta ska montagekoncept syntetiseras och utvärderas relativt varandra sett till förluster, hållfasthet och biogaskostnad. Strukturvariation av systemets huvudkomponenter (reciever, mikroggassystem och stödstruktur) användes för att syntetisera 17 olika koncept. En tidig analys utifrån en framtagen kravspecifikation utmynnade i 3 koncept. Geometri för koncepten ansattes och utifrån dessa estimerades rörlängder mellan recievern och mikrogasturbinsystemet. Fokus lades på energisystemanalysen för montagekoncepten. Deformationen och de uppkomna spänningarna på grund av egentyngd och ansatta vindlaster på stödstrukturen hos koncepten simulerades som en del till utvärderingen. Efter mer ingående beräkningar baserade på antaganden, systemdata och förenklade modeller erhölls resultatet att förluster med avseende på rörlängd blev dimensionerande för de framtagna koncepten. Följaktligen innebar detta i sin tur att enbart ett av de utnämnda koncepten med ett visst konvektionstal var energimässigt lönsam, där förlusterna inte översteg tillförseln av värmeeffekten från recievern. Att frilägga mikrogasturbinsystemet från recievern framgick medföra stora bränslekostnader för att kompensera för energiförlusterna från rören. Vidare diskuterades aspekter för ett fortsatt arbete kring olika montagekoncept. === The project called Optimised Microgturbine Solar Power System (OMSoP) aims to develop and create a technological solution with a concentrated solar power (CSP) system coupled to a micro gas turbine system. The goal is to convert heat from solar irradiation and combustion of biogas to electricity. Their solution is intented to be a modular and capable to produce electricity in the span of 3-10 kW. The current solution used in the OMSoP project has the micro turbine system integrated with the reciever, which is mounted in the focal point of the CSP system and is bases of the concept SunCatcher from Tessera Solar. One of the partners are KTH and the purpose of this report is to investigate placing and assembly of the main components (receiver and micro gas turbine system). With this, concepts of assembly will be synthesized and evaluated relative each other with losses, strength and biogas cost in mind. Structural variation of the main components (reciever, micro gas turbine system and support structure) was utilized to synthesize 17 different concepts. An early analysis based on a specification of requirements resulted in 3 concepts of assembly. Geometry for the concepts was assigned from where pipe lengths between the reciever and the micro gas system was estimated. Emphasis was put on the system energy analasys for the concepts. The deformation and strain as a result of gravity and applied wind loads on the support structure was simulated as part of the concept evaluation. After more thorough calculations based of assumptions, system related constants and simplified calculation models, it was found that the losses derived from the pipe lengths represented design conditions for the concepts. Based on these results only one of the concepts with a specific convection constant was economic in relation to energy input, from the reciever, and energy losses from the pipes. Separating the micro gas turbine system from the reciever correlated with high fuel costs to compensate for the energy losses from the pipes. Furthermore, the continued work related to different concepts of assembly was discussed.