Energieffektivisering og prosessintegrasjon

Emnet formidler en strategi for design av integrerte produksjons-systemer med fokus på effektiv energibruk. Dessuten formidles nye systematiske metoder for analyse og design av termisk drevne separasjonssystemer (destillasjon og inndamping), varmevekslernettverk, utilitysystemer (forbruk og produksjon av termisk og mekanisk energi), og kraft- og varmeintegrasjonssystemer (varmemotorer, varmepumper og kjøling). Basert på ny erkjennelse om energiflyten i slike systemer etableres enkle regler for korrekt varmeintegrasjon. Emnet presenterer pinch-teknikken for analyse og design av industrielle prosessanlegg basert på termodynamisk innsikt. I tillegg introduseres avanserte verktøy som optimalisering (stokastisk, matematisk programmering, superstruktur og pareto), kommersielle verktøy som Aspen Energy Analyzer, og eksergiteori. Emnet omhandler både design av nye anlegg og ombygging av eksisterende anlegg. Emnet vil ha fokus på miljøkonsekvenser av kraftverk og industrielle produksjonsanlegg. Emnet kan bli undervist på engelsk ved behov.

Kunnskaper: Emnet skal gi studenten kunnskap om: - Termodynamiske metoder (Pinch Analyse) for analyse, design og optimalisering av energieffektive industrielle prosesser. - Kvalitative og kvantitative metoder for såkalt korrekt integrasjon med tanke på forbruk og produksjon av kraft og varme, integrasjon av destillasjonskolonner, og korrekt bruk av varmepumper. - Grafiske diagrammer og representasjoner for analyse og design av energieffektive prosesser, så som Samlekurver, Varme-overskuddskurven, Varmekaskaden og Strømgrid (alternativ til flytskjemategning). Emnet skal gi studenten innsikt i: - Virkemåte for noen sentrale prosess-komponenter så som kjemiske reaktorer, destillasjonskolonner, varmevekslere, turbiner og varmepumper. - Årsaker til behov for energi (kraft, opp-varming og avkjøling) i prosessanlegg. Ferdigheter: Emnet skal gjøre studenten i stand til å: - Beregne målverdier ("best performance") for ekstern oppvarming og avkjøling ved maksimal varmeintegrasjon. - Designe varmevekslernettverk som oppnår minimum ekstern oppvarming/avkjøling med færrest mulig varmevekslere og lavest mulig total areal i varmevekslerne. - Foreslå energioptimale integrasjons-løsninger for destillasjonskolonner, inndampere, varme/kraft systemer (dampturbin med ekstraksjon), varmepumper og kjølekretser. Generell kompetanse: Emnet skal gi studenten forståelse for: - Systemtankegang, samspillet mellom utstyrskomponenter og virkningsgrader. - Årsakene til energibruk (mengder og motiv) i industrielle prosessanlegg. - Driftsmessige aspekter i prosesser. - Oppbygging av typiske (generiske) industrielle prosessanlegg - Kort introduksjon til bruk av matematisk optimalisering innen prosessdesign.

Forelesninger og regneøvinger med veiledning. Adgang til eksamen krever at 2/3 av øvingene er godkjent. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.