Examensarbeten för kandidatexamen
Länka till denna samling:
Browse
Senast publicerade
- PostScandinavian countries’ perspectives on low-carbon industry transition(2022) Axelsson, Pontus; Blomberg, Jonathan; Flory Kjellin, Karolina; Lundskog, Marcus; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap; Göransson, Lisa; Phan, Nhu Anh; Savvidou, GeorgiaThis thesis examines the relationship between industry structures and low-carbon energy transition in the Scandinavian countries. The thesis is sorting out the most carbon intensive industries in Scandinavia and then analyzing the energy mixes the industries use in order to operate. The selected industries the thesis proceeds to analyze were the steel manufacturing industry the cement manufacturing industry and the refining of petroleum products. In order to grasp the energy use and supply of the chosen industries, different reference energy systems (RES) where established for the three different countries, which was the main methodology for this thesis. The RES provides an overview of the energy mixes of the energy supply and demand of the chosen industries. One of the main findings were that most of the emissions in the steel and cement industry occur in the chemical processes, while the largest source of emissions in the refining industry came from the combustion of natural and refinery gas. The next phase of the thesis provides results regarding new technologies for the industries that allows them to operate without emitting any greenhouse gases (GHG). The thesis argues that the refining industry will be converted into bio refining, making solely bio fuels. Regarding the steel industry it was found that hydrogen could be used as an reducing agent instead of using cok which allowed them to reach zero emissions. For the cement manufacturing industry a plasma technology in combination with carbon capturing and storage would allow the industry to reach zeros emissions. Although this technologies where found to be the most reasonable to utilize in the future, the cost is a huge increase in demand for green electricity. This is shown in a RES diagram which illustrates the energy flows in the energy systems for the studied countries and industries for 2050. The findings shows that the demand for green electricity and bio mass will rapidly increase in 2050. Furthermore, the biggest challenges lies within the expansion of wind power that will provide the new industry technologies with green electricity. Another challenge for the future energy system is the supply of bio mass, which will take the role of fossil fuels in 2050.
- PostExperimental study for the production of calcium manganate particles and their use in chemical-looping combustion(2022) Abukar, Abubakar; Andersson, Moa; Humpage, Samuel; Jonsson, Andreas; Lieback, Milly; Moilanen, Erik; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap; Mattisson, Tobias; Mei, Daofeng; Lyngfelt, AndersWith higher demands for energy comes higher demands on current combustion processes, more specifically the demand to reduce the emission of CO2. One solution is the chemical-looping combustion process (CLC) using oxygen carriers to isolate CO2 in pure form. Thereafter carbon capture and storage (CCS) is applied, where the CO2 is captured and stored deep in the ground or under the bottom of the sea. In this report the focus was to find a method to produce the oxygen carrier calcium manganate, CaMnO3−δ, in a way that results in cheap and strong oxygen carriers with chemical looping with oxygen uncoupling (CLOU) properties. To be able to implement CaMnO3−δ as a competitive oxygen carrier it should be produced by manganese ore, since it could get to expensive with pure manganese. To find the best production method and the properties of the oxygen carriers, they were subjected to a series of laboratory tests. A method was chosen and multiple samples were produced using different combinations of temperature and manganese ore. The samples’ physical attributes were tested and ranked. The three best samples were chosen and tested in a fluidized bed batch reactor to see how they could potentially react in a CLC system. In the reactor the oxygen carriers exhibited CLOU properties as was seen from the release of of oxygen to the gas phase. The samples showed an ability to release ∼ 2 wt% oxygen while approximately 10 % of that oxygen was release through oxygen uncoupling. The attrition test showed that the most reactive particles all had the highest degree of attrition, particles produced from Eramet ore sintered at 1265 °C, was shown to have an attrition rate of 1.35wt% h from a jet cup attrition test . An X-ray diffractometer verified that calcium manganate particles were present in all three samples. A techno-economic analysis of the production of oxygen carrier estimated a required concurrent mass in a 1 MW CLC system of 41 kg for the sample with the lowest cost. For the same sample a CLC system would additionally require a flow 8786 kg/year of fresh oxygen carriers due to the measured attrition rate. These results corresponds to a yearly cost of 1015066 SEK/year for the required materials and the production of the best sample in large scale. The main expense of was the cost of heating, calcining the limestone as well as sintering, as the yearly cost of the ovens is responsible for 87 % of the yearly cost. As discussed in this report, the best way to improve the results of the particles and lower the cost would be to research the lifetime by testing it in a real CLC environment and also continuing to further improve it. A suggestion for a way to approach this is to research the sintering process as this is tightly connected to lifetime.
- PostNumerisk simulering av radaravbildning över havets vågor(2022) Buske, Jesper; Gustafsson, Pontus; Jendle, Theodor; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap; Eriksson, Patrick; Eriksson, Leif; Elyouncha, AnisHavsobservationer är ett kraftfullt verktyg för miljöövervakning av havsytor, där SAR idag är en av de mest tillgängliga tekniker. Syftet med detta projekt är att utifrån exi sterande teoretiska modeller simulera havsytor samt SAR-avbildning av havsytan. En av dessa modeller har tre olika transformalternativ; linjär-, kvasilinjär- och ickelinjär transform, detta arbete begränsar sig till den linjära transformen. Med simuleringarna utförs en analys av den linjära transformmodellens giltighet för olika radarparametrar och väderförhållanden, där främst påverkan från vindriktningen φvind och kvoten mel lan satellitens avståndet till havsyta R och satellitens hastighet V , β = R/V , studeras. Arbetet utförs i programmeringsspråket python, där paketen numpy och matplotlib används för numeriska beräkningar och visualiseringar. Det kan konstateras att både den linjära transformen och SAR-avbildningen fungerar bättre då β antar lägre värden än för höga, samt att den linjära transformen och SAR-avbildningen fungerar sämre då havsvågorna breder ut sig i satellitens färdriktning. Att transformen fungerar bäst för lägre β värden innebär att transformen är mest applicerbar för satelliter med hög fart och/eller på kort avstånd från havsytan. Framtida implementation att göras är de kvasi- och ickelinjära transformmodellerna och en inversionsalgoritm för att kunna extrahera våg- och radarparametrar från ett SAR-bildsspektrum. Vidare kan en analys av vindhastighetens påverkan på de simulerade spektrumen utföras, då vindhastighets parametern inte analyserats i detta projekt.
- PostElektrifieringsalternativ av cementproduktion: Modellering av plasmavärmning och motståndsvärmning i försöksugn(2022) Brati, Arbana; Lindgren, Agnes; Svensson, Daniel; Gunnarsson, Fredrik; Karlsson, Matilda; Myrberg, Samuel; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap; Andersson, Klas; Gunnarsson, AdrianI det här projektet undersöks möjliga alternativ för elektrifiering av produktionsprocessen av cement. Cementindustrin är ett av Sveriges största punktutsläpp av koldioxid vilket gör det önskvärt att minska processens klimatavtryck för att uppnå Sveriges miljömål om nettonollutsläpp till 2045. I cementprocessen bildas koldioxid både vid uppvärmning med fossila bränslen och i kalcineringsreaktionen. Koldioxidutsläppen kan minska mycket om uppvärmningen i processen elektrifieras och två möjliga alternativ som undersöks i den här studien är plasmavärmning samt elektrisk motståndsvärmning. Syftet med detta arbete är att ställa upp mass- och energibalanser för processen samt undersöka hur värmeöverföringen förändras i processens kalcineringssteg när den nuvarande fossila bränsleflamman ersätts med plasmavärmning alternativt elektrisk motståndsvärmning. Modellering för den nuvarande processen och processalternativen har gjorts i Matlab för en försöksugn som finns på Cementas anläggning i Slite på Gotland. Beräkningar har först gjorts utifrån en blackboxmodell och därefter har värmeöveröverföringen inne i ugnen modellerats. Projektet består även av en litteraturstudie där bland annat information om dagens cementproduktionsprocess samt de alternativa värmekällorna har tagits fram. Resultatet visar att det är möjligt att ersätta den fossila bränsleflamman med både plasmavärmning samt elektrisk motståndsvärmning för kalcineringen i försöksugnen. Enligt både blackboxmodellen och beräkningarna för värmeöverföringen inne i ugnen är elektriskt motståndsvärmning det mest energieffektiva alternativet. Däremot finns det praktiska hinder för att implementera ett elektriskt motstånd. Det kan vara svårt att uppnå tillräckligt höga temperaturer som krävs för klinkersbildning, steget efter kalcineringen. Plasmavärmning kan utifrån denna aspekt ses som fördelaktig. I resultaten som har tagits fram finns en stor osäkerhet då många parametrar är okända och många antagande har gjorts, vilket gör det svårt att med säkerhet säga att det är möjligt att genomföra kalcineringssteget med de undersökta alternativen.
- PostStjärnbildning i infraröda mörka moln. Jakten efter bildning av massiva stjärnor i dess tidiga stadie(2022) Almqvist, Martin; Gascon Rubin, Greta; Nguyen, Anna; Nilsson, Johan; Rumar Karlquist, Johan; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap; Thomasson, Magnus; Armstrong, Joseph; Cosentino, Giuliana; Fedriani, Rubén; Gorai, PrasantaMassive stars play an important role in the formation and development of the Uni verse, affecting the evolution of galaxies and planets to a high extent. Despite their importance, much about the mechanisms of massive star formation is still unknown. Massive stars go through their evolutionary stages at a higher pace than their low mass counterparts and spend their initial stages deeply embedded in cocoons of gas and dust. Moreover, they usually form at great distances from the Earth, which makes them challenging to observe with an angular resolution sufficient to resolve their inner structures spatially. In light of all these factors, it is difficult to gain good insight into the mechanisms occurring during the early stages of massive star formation, making the validation of current theories extremely challenging. In this thesis, we aim to study the IRDC G31.98+0.07 and analyse its star formation activi ty to contribute to a better understanding of the properties of massive stars and the processes of their evolutionary stages. Data from multiple telescopes and different wavelengths were used to analyse the cloud through data mapping, cross-matching and use of mass and age models (through SED fitting and PARSEC modelling). Using IR images from Spitzer, SOFIA and Herschel telescopes, we identify 13 point like sources located across the cloud area. For 3 of these 13 cores, data at millimetre wavelengths obtained with the IRAM telescope and ALMA was used to further ana lyse the level of star formation activity. Toward these three cores, our spectral energy distribution analysis predicts masses for forming stars in the range of 8 to 32M⊙ consistent with the high-mass regime. Furthermore, the high-resolution ALMA data does not show evidence of fragmentation towards one of the cores. This may be consistent with a Core Accretion scenario. For the 13 cores, we attempt a deeper investigation using Gaia data and find a good match within the Gaia catalogue for 13 sources. For these sources, we estimate mass and age and discuss in detail the validity of our findings. In summary, the IRDC G31.98+0.07 shows some indication of massive star formation but more data is needed to further confirm our findings and draw statistically significant results.