Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Energy efficient and environmental neutral Heating, Ventilation and Air-Conditioning pilot unit for train applications.

Alternativ tittel: Energieffektiv og miljønøytral oppvarmings, ventilasjons og Air-Conditioning pilotenhet for togapplikasjoner.

Tildelt: kr 2,8 mill.

Prosjektleder:

Prosjektnummer:

245389

Prosjektperiode:

2015 - 2017

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

R744trainHVAC Energieffektiv og miljønøytral oppvarmings-, ventilasjons- og Air-Condition pilotenhet for tog. Togene til NSB er under kontinuerlig fornyelse og antall togsett med oppvarming, ventilasjon og AC-systemer (HVAC) er økende. I 2013 var det totale energiforbruket i NSB knyttet til offentlig transport på 307 GWh el og på 8,7 mill. liter diesel. Dagens HVAC enheter for tog bruker enten HFK-134a (75%) eller HFK-407C (25%) som arbeidsmedier. Disse har et betydelig drivhuspotensial når de slippes ut i miljøet. I tillegg har dagens togsett vanligvis ineffektiv direkte elektrisk oppvarming for å dekke oppvarmingsbehovet. Noen systemleverandører kan tilby HFK-134a HVAC-systemer med varmepumpefunksjon som er i stand til å levere varme til kupéen ved omgivelsestemperaturer over -5 °C. HFK-134a er en syntetisk substans med en drivhuspotensial på 1430 kg CO2-ekv. / kg. Den totale mengden av HFK-134a i NSBs tog er summert til ~ 8 500 kg. Dette representerer en global drivhuseffekt tilsvarende ~ 12.155.000 kg CO2. Deutsche Bahn har analysert energiforbruket til togene sine i detalj over flere år. Opptil 30 % av det totale energiforbruket går til å drive HVAC-enheter i passasjertog i Tyskland. Bare fremdriftssystemer, dvs. motorer, krever en større andel av den totale energien tilført togsettene. I Norge er energibruk for oppvarming av togkupéen dominerende grunnet mange driftstimer ved lave omgivelsestemperaturer. Derfor kan det antas at minst 30 % av energien som brukes av jernbanesektoren i Norge brukes for å opprettholde komforten i kupéene. Målet med prosjektet er derfor å utvikle energieffektive og miljøvennlige HVAC-enheter for norske togsett sammen med ledende aktører i bransjen. R744-teknologi regnes som en løsning for substitusjon av klimagasser i luftkondisjoneringsanlegg i jernbanesektoren. I henhold til simuleringsresultat og på grunnlag av tidligere erfaringer fra andre anvendelsesområder, kan man forvente en betydelig forbedring i energiytelse for R744-system ved bruk av ejektor i kjølemodus. Det er imidlertid meget vanskelig å foreta en nøyaktig vurdering av mulige forbedringer i ytelsen. I praksis vil den faktiske totale effektiviteten være sterkt avhengig av de enkelte komponentene (kompressor, ejektor, varmeveksler). Etter fullførelse av laboratorietester, ble systemet installert på et kjøretøy i NSB Flirt-flåten i 2017. Utformingen av testbæreren med to forskjellige koblingsvarianter muliggjør en direkte sammenligning med det eksisterende R134a-systemet og mellom de to kretsene. For dette formål er de to R744-kretsene og et konvensjonelt R134a system utstyrt med passende måleteknologi i kjøretøyet. Imidlertid mottok styresystemet ulike kontrollvariabler for R744 og R134a, som hindret rettferdig sammenligning og god drift. I løpet av prosjekt ble det oppdaget at markedet mangler passende varmevekslere for R744 ved disse forholdene. R744-system hadde derfor utfordringer med CO2/luft-varmevekslernes ytelse, integrasjonen av gjenvinningsenheten for ekspansjonsarbeid (ejektor) og systemstyring. Som følge av dette har produsenter av lettvekts varmevekslere blitt kontaktet, og bedre varmevekslere og styresystem skal utvikles og implementeres i et oppfølgingsprosjekt, bevilget støtte, for å bedre ytelsen. Testkampanjen for R744 systemet ble gjennomfør i Tyskland og måleresultatene fra laboratorieforsøkene er evaluert av SINTEF. En anbefaling for en fremtidig serie løsning kan således utledes på grunnlag av den virkelige testen. Det doble R744-klimaanleggkonseptet for skinnegående kjøretøy sektoren er utviklet i nært samarbeid mellom NSB, SINTEF / NTNU og Faiveley Transport Leipzig GmbH & Co. KG. Dette initiativet er støttet av Norsk Forskningsråd.

Increasing the efficiency of the HVAC units by 20%, theoretically applied to all NSB passengers' trains, would reduce the annual electricity consumption by 20 GWh. The cooperation between FLT and SINTEF will trigger a technology shift related to HVAC units for European trains towards an elimination of applying working fluids harmful to the environment and a significant energy efficiency improvement. The research team in Norway will re-design the entire HVAC unit, applying advanced and detailed dynamic component and system simulation tools, in cooperation with FTL. The latest high efficient expansion work recovery units, ejectors, pre-tested and validated at SINTEF will be implemented in the R744 HVAC unit. The dual mode HVAC system will be able to utilize ambient heat even at -25°C ambient temperature to heat the passenger compartment. On the other hand the system will be able to perform safely and efficient at HVAC surrounding temperature of +50°C. The pilot unit will be assembled and tested in the laboratory of FTL prior the experimental testing on board of a NSB Flirt train. The 52 weeks testing period will allow validating simulation models and an optimization of the system controls, i.e. the HVAC unit can maintain the comfort level inside the passenger compartment at all time with a minimum of energy consumption. A state of the art HVAC unit, located in another coach of the same train, will be equipped with additional measurement equipment. Therefore, a scientific analysis of system performances under real operating conditions will be possible and direct system comparisons can be performed and documented. The results will be published in reviewed scientific international journals and conferences. Popular science articles will be supplied to trade magazines. Based on the results a phase out plan for the existing HFC HVAC units will be established to reach the strategic environmental goals of NSB. New trains to be ordered in 2016 should apply the new HVAC units.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

ENERGIX-Stort program energi