Varmhållning av flygplan - en ny tillämpning av fjärrvärme : Produktutveckling av klimataggregat för flygplan vid markservice.

Sammanfattning: Flygbranschen står idag för 2 % av de globala utsläppen av fossil koldioxid och har som första världsomspännande industri enats om gemensamma globala miljömål för att minska sin klimatpåverkan. Fjärrvärmebranschen står inför tuffa utmaningar då fjärrvärmeunderlaget förutspås minska på sikt. Smart Climate Scandinavian AB:s idé att värma flygplan med fjärrvärme när de står parkerade på backen är världsunik och möter de behov som både fjärrvärme- och flygbranschen har, att hitta nya affärsområden respektive minska sina utsläpp. Syftet med detta examensarbete var att ta fram underlag för utveckling av nästa generations styrsystem för Smart Climates klimataggregat samt undersöka konsekvensen av byte från ett traditionellt aggregat till ett från Smart Climate med hänsyn till energieffektivitet, miljöbelastning och driftkostnad. Mätningar av de termiska egenskaperna hos ett flygplan av typen ATR72-500 genomfördes. Det genomsnittliga U-värdet beräknades till 2,0 W/(m2·K) och värmekapaciteten till 3,421 MJ/kg. Med Excel VBA programmerades en applikation som har använts och kan fortsätta användas som ett verktyg för produktutveckling. Denna applikation beräknar energibehovet för ett flygplan baserat på inställda parametrar, som till exempel utetemperatur och flygplanets termiska egenskaper. Med Excelapplikationen beräknades den potentiella energibesparingen vid införande av nattsänkning, det vill säga tillfälligt sänk temperatur i flygplanet, till ca 30 % av ursprungligt energibehov. En konsekvensanalys av byte från elbaserade aggregat till ett fjärrvärmebaserat aggregat med föreslagen nattsänkning genomfördes. Analysen avgränsar sig till flygplanet som systemgräns och saknar därför en jämförelse av skillnad i förluster som vartdera systemet har. Beräkningarna visar att nattsänkningen innebär en reduktion av det årliga behovet från 25000 kWh till 15500 kWh för en ATR72-500. Traditionella aggregat tillämpar inte denna reglerteknik. Byte av energikälla från el till fjärrvärme innebär en minskning av de globala CO2e-utsläppen med mellan 9000 och 22000 kg per år. Hur stor besparingen i driftkostnad blir beror på rådande energipriser. Vid utveckling av nästa generation styrsystem rekommenderas att nattsänkning införs för Smart Climates aggregat då det visat sig ge stora energibesparingar. Dessutom föreslås styrsystemet vara uppkopplat mot internet för att underlätta framtida reglerjusteringar, datainsamling och produktutveckling. Att styra tillförd effekt på kabintemperaturen har visat sig mer pålitligt än vid styrning med hänsyn endast till utetemperaturen. Framtida studier föreslås fokusera på att utvidga systemgränsen från flygplanet till att ta med energitransportförluster i beräkningarna. Förslagsvis utses en specifik flygplats och systemgränsen sätts vid flygplatsens energimätare för el respektive fjärrvärme. Optimering av glykol/vattenflöde och dimensionering av ledningar, strypventiler och pumpar är intressanta frågeställningar. Frigörande av kapacitet i flygplatsens transformatorstation kan i sig vara en orsak till att välja varmhållning av flygplan med fjärrvärme. Den kanske viktigaste konsekvensen av att ersätta el med fjärrvärme är att högvärdig energi kan användas där den behövs.