Title Modeliranje, simulacija i optimizacija trigeneracijskih energetskih sustava : doktorski rad
Title (english) Modeling, simulation and optimization of trigeneration energy systems
Author Ivica Glavan
Mentor Zmagoslav Prelec (mentor)
Committee member Bernard Franković (predsjednik povjerenstva)
Committee member Željko Bogdan (član povjerenstva)
Committee member Vladimir Medica (član povjerenstva)
Committee member Enco Tireli (član povjerenstva)
Committee member Zmagoslav Prelec (član povjerenstva)
Granter University of Rijeka Faculty of Engineering Rijeka
Defense date and country 2014, Croatia
Scientific / art field, discipline and subdiscipline TECHNICAL SCIENCES Electrical Engineering
Universal decimal classification (UDC ) 620 - Materials testing. Power stations. Economics of energy
Abstract U radu su definirani i razmatrani tehno-ekonomski modeli trigeneracijskih sustava zasnovani na pogonskom agregatu motor ili plinska turbina električne snage od 0,2 do 5 MW s apsorpcijskim ili kompresijskim rashladnim uređajima. Analizirane su termodinamičke, ekološke i ekonomske značajke trigeneracijskih sustava pri različitim opterećenjima u odnosu na osnovni model proizvodnje energije s kotlom i kompresijskim rashladnim uređajem. Opisani su različiti modeli, postupci optimizacije te analiza osjetljivosti trigeneracijskih sustava na temelju kojih se može izraziti prednost upotrebe ovakvih sustava kao racionalnih i ekološki prihvatljivih načina pretvorbe energije u stacionarnim i promjenjivim uvjetima pogona. Na temelju podataka dobivenih od proizvođača opreme izrađene su krivulje funkcijske ovisnosti pojedinih komponenti u ovisnosti o omjeru opterećenja koje omogućuju izradu modela sustava sastavljenog od pogonskog agregata (motor/plinska turbina), jednostupanjskoga apsorpcijskoga rashladnog uređaja, dvostupanjskoga apsorpcijskog rashladnoga uređaja, kompresijskog rashladnog uređaja te kotla odnosno vršnog kotla. Izrađeno je programsko rješenje primjenom objektno-orijentiranog modeliranja i programskog jezika Modelica koje omogućuje uvid u ponašanje i tehno-ekonomsku opravdanost upotrebe analiziranih sustava u stacionarnim i promjenjivim uvjetima rada. Pokazano je da se primjenom programskog jezika Modelica za modeliranje složenih fizikalnih sustava, kao što su trigeneracijski sustavi, dobivaju rješenja koja se u procesu modeliranja, simulacije i optimizacije mogu primjenjivati za znanstvene i stručne analize. U radu su razmatrani različiti energetski modeli te je za utjecajne parametre (cijena električne energije, cijena goriva, troškovi investicije i stupanj rekuperacije topline) definirana optimalna vrijednost totalnoga stupnja iskoristivosti, vremena povrata investicijskih troškova i smanjenja utjecaja na okoliš. Rezultati optimizacije pokazuju da je sustav pogonjen s plinskim motorom i jednostupanjskim apsorpcijskim rashladnim uređajem optimalan za razmatrane uvijete rada i raspon snage te kao takav najpovoljniji za sustave male i srednje trigeneracije. Strategija vođenja procesa slijeđenjem toplinskog opterećenja pokazala se opravdanim i prihvatljivim rješenjem u odnosu na strategiju maksimalnog električnog opterećenja.
Abstract (english) This dissertation defines and examines the techno-economic models of trigeneration systems based on the power units internal combustion engine or gas turbine of the electric power between 0,2 and 0,5 MW with absorption or compressor refrigeration units. Thermodynamic, ecological and economic features of trigeneration systems are analyzed with different load in relation to the basic model of producing energy with a boiler and a compressor refrigeration unit. Different models, actions of optimization are described together with the analysis of the sensitivity of trigeneration systems, based on which the advantages for using such systems as rational and ecologically acceptable ways of energy transformation in stationary and changeable conditions of power can be expressed. Based on the data gained from the manufacturer of equipment, curves of functional dependency of separate components are made depending on the extent of the load, and they enable the construction of the model of the system composed of a power units (internal combustion engine/gas turbine), a one-degree absorption refrigeration unit, a two-degree absorption refrigeration unit, a compressor refrigeration unit and a boiler i.e. peak boiler. The program solution is made by applying the object-oriented modelling and the programming language Modelica which enables the insight into the behavior and the techno-economic justification for the usage of the analyzed systems in stationary and changeable work conditions. It is shown that using the programming language Modelica for modelling complex physical systems, such as trigeneration systems, solutions are gained that can be applied in the process of modelling, simulation and optimization for scientific and expert analysis. This dissertation considers various energy models and defines the optimal value of the total degree of efficiency, time of equity payback and reducing the impact on the environment for the influential parameters (the price of electric energy, of fuel, costs of the investment and the degree of heat recovery). The results of optimization show that the system powered by a gas engine and a one-degree absorption refrigeration unit is optimal for the considered work conditions, and the range of the power as such is the most convenient for the systems of small and middle trigenerations. The strategy of conducting the process following the thermal load has shown to be a justified and acceptable solution in relation to the strategy of the maximum electricity load.
Keywords
trigeneracija
simulacija
optimizacija
apsorpcijski rashladni uređaj
staklenički plinovi
Modelica
SimulationX
Keywords (english)
trigeneration
simulation
optimization
absorption refrigeration unit
greenhouse gases
Modelica
SimulationX
Language croatian
URN:NBN urn:nbn:hr:188:143217
Study programme Title: Postgraduate university (doctoral) study; specializations in: Electrical Engineering Course: Electrical Engineering Study programme type: university Study level: postgraduate Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti)
Catalog URL http://libraries.uniri.hr/cgi-bin/ucat/unilib.cgi?form=D1160402040
Type of resource Text
Extent 186 str; 31 cm
File origin Born digital
Access conditions Closed access
Terms of use
Created on 2017-01-19 19:20:58