Skyddsenhet för Stirlingmotor i extrem miljö

Skyddsenhet för Stirlingmotor i extrem miljö Integrerad konstruktion och tillverkning GRUPP C1: Nicholas Strömblad Axel Jonson Alexander Beckmann Marcus Sundström Johan Ehn HANDLEDARE: Daniel Corin Stig Maskinteknik Göteborg, Sverige, vårterminen 2011 CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för produkt- och produktionsutveckling

1 Sammandrag Rapporten behandlar utvecklingsarbete samt framtagandet av en prototyp för en skyddsenhet för stirlingmotorn i ett soldrivet kraftverk. Kraftverket består av en reflekterande parabol som möjliggör en stirlingmotor monterad nära parabolens brännpunkt att generera energi utan skadlig miljöpåverkan. De problem som måste lösas av skyddsenheten är ständig exponering för koncentrerat solljus och höga temperaturer, hårda sandstormar och kraftig nederbörd i form av regn och snö, extrema temperaturväxlingar samt det asiatiska väderfenomenet Asian dust. Dessutom måste stirlingmotorns känsliga receiverdel som tar emot det koncentrerade solljuset vara skyddad då kraftverket står i vilo- eller skyddsläge, till exempel vid en sandstorm. Rapporten innefattar en beskrivning av ett IP-klassat hölje med löstagbar ovandel i polysulfon, där keramik täcker de delar av fronten som riskerar att hamna nära brännpunkten för att förhindra haveri. Dessutom beskrivs en förslutningsmekanism av inloppet till receivern som aktiveras vid särskilt hårda väderförhållanden och i viloläge för att förhindra intrång av partiklar och väta. Vidare så har en befintlig ram till motorn vidareutvecklats för att passa den nya skyddsenheten. Utvecklingsarbetet har i största möjliga mån bedrivits i enlighet med The Value Model s principer och utförts i en grupp om fem personer.

2 Innehåll 1. Inledning... 4 1.1. Bakgrund... 4 1.2. Problem- och syftesformulering... 4 1.3. Avgränsningar... 4 2. Metod och material... 5 2.1. Material... 5 2.1.1. Existerande lösning... 5 2.1.2. SES Stirling Energy System... 6 2.2. Metod... 6 2.2.1. Funktionsanalys... 6 2.2.2. Idégenerering och referenslösning... 7 2.2.3. Konceptgenerering och val av koncept... 8 2.2.4. Kravspecifikation... 8 2.2.5. Slutligt koncept... 8 2.2.6. Tillverkningsprocess och kostnadsberäkning... 9 3. Resultat och diskussion... 9 3.1. Systemuppbyggnad... 9 3.2. Detaljkonstruktion... 9 3.2.1. Stomme... 10 3.2.2. Skal... 11 3.2.3. Keramik... 12 3.2.4. Bältdjur (vilolägesskydd)... 13 3.2.5. Fläktpaket... 14 3.2.6. Övergripande bilder och ritningar... 14 3.3. Tillverkningsprocess och kostnadsberäkning... 15 3.3.1. Stomme... 15 3.3.2. Skal... 15 3.3.3. Keramik... 15 3.3.4. Bältdjur... 15 3.3.5. Monteringskostnad... 15 3.3.6. Total kostnad... 15 3.4. Prototyptillverkning... 15 3.5. Analys av måluppfyllnad... 15

3 4. Slutsatser och rekommendationer... 17 4.1. Rekommenderade tester... 17 4.2. Olösta problem... 17

4 1. Inledning Cleanergy AB är ett företag beläget i Åmål, Sverige som utvecklar soldrivna kraftverk baserade på stirlingmotorer. Projektgruppen har haft som uppgift att utveckla en skyddsenhet för stirlingmotorn. 1.1. Bakgrund En stirlingmotor opererar via extern förbränning eller annan värmekälla. Denna externa värmekälla syftar till att hetta upp och expandera en gas som då kan driva en eller flera kolvar. Efter detta färdas gasen vidare till en värmeväxlare som kyler gasen till utgångstemperaturen varvid den återigen kan hettas upp och påbörja en ny cykel. I Cleanergy s solkraftverk används en 8 meter bred reflekterande parabol (se figur 1) som koncentrerar solljus på ett sådant sätt att en stirlingmotor kan ta vara på värmen och alstra elektricitet. Denna typ av elproduktion har förutom en hög verkningsgrad och relativt lågt pris fördelen att den till skillnad från många andra soldrivna kraftverk inte behöver vatten för att kylas. Figur 1 Illustrerar den reflekterande parabolen och receiverdelen (stirlingmotorn) monterad strax bakom parabolens brännpunkt. 1.2. Problem- och syftesformulering Eftersom att kraftverkets förmåga att producera elektricitet står i direkt relation till mängden soltimmar per år är det naturligt att placera dem i öknar och på högplatåer, till exempel i Sahara, Tibet och Gobiöknen. Detta för med sig problem. Stirlingmotorn måste konstant skyddas mot elementen. Sandstormar, kraftig nederbörd både i form av regn och snö, stark vind, kontinuerlig exponering för starkt solljus från både parabol och omgivning samt de extrema temperaturer och temperaturväxlingar som är vanliga i dessa miljöer. Vidare måste hänsyn tas till att kraftverket vid extrema väderförhållanden och nattetid försätts i viloläge varvid skyddsenheten måste vara helt tät för att inte släppa in partiklar och väta. Motorn skulle vid fel kunna släppa ut antändningsbar vätgas som måste ventileras. Cleanergy har också specificerat att skyddsenheten bör ha en livslängd på 25 år. Detta leder till projektets syftesformulering: Att utveckla ett koncept för en skyddsenhet till en stirlingmotor i tjänst i ett solkraftverk beläget i öknar och på högplatåer utformad på ett sådant sätt att ett fullgott skydd för stirlingmotorn erhålls under en 25-årsperiod. 1.3. Avgränsningar Projektet utförs inom tidsramarna för Maskinsektionens kurs Integrerad konstruktion och tillverkning på Chalmers. Projektet kommer också att utföras i enlighet med Per Lindstedt & Ulf Bengtzelius bok The Value Model. Detta tillsammans med direktiv från Cleanergy nödvändiggör vissa avgränsningar för projektet:

5 Ändringar av designen på stirlingmotor, parabol och tillhörande komponenter är ej tillåten. Design av fästanordning för hölje och ramverk med tillhörande stirlingmotor är befintliga och skall ej modifieras. Ljusinsläppets placering får ej revideras. Hänsyn skall ej tas till verktyg och verktygskostnader, denna kostnad blir obetydlig vid de volymer som beräknas tillverkas. Beslut angående tillverkare eller logistik av ingående komponenter ingår ej i projektet. Projektet avslutas vid kursens slut. 2. Metod och material Här beskrivs den metod som arbetsgruppen utgått från under framtagande av koncept och prototyp samt de material som funnits att tillgå som utgångsmaterial. Fokus läggs på det arbete som tillför produkten mervärde, ökat kundvärde. Därför kommer inte punkter såsom projektdefinition och liknande processer som berör gruppens arbetssätt att behandlas. 2.1. Material Det material som funnits att utgå från under utvecklingen av skyddsenheten har varit begränsat, främst på grund av den typ av solkraft som används utgör ett helt nytt marknadssegment. Detta leder till att det inte finns befintliga lösningar att utgå från, eller att de lösningar som finns saknar många eller alla de kvaliteter som efterfrågas. 2.1.1. Existerande lösning Cleanergy s existerande skyddsenhet är inte anpassad för utomhusbruk, den är i stort sett endast en testmodul och saknar därför i princip alla de kvaliteter som efterfrågas. Detta är därför ingen bra utgångspunkt för förbättringsarbete, dessutom avråds uttryckligen användande av denna lösning som grund för konceptet av beställaren själv. Dock så är ramen som används funktionell och varför denna kommer användas som grund för vidareutveckling. Lösningen kostar cirka 10 000 kr att tillverka i nuläget. En kort beskrivning om den Figur 2 - Cleanergy s nuvarande skyddsenhet, notera keramiken som täcker hela framsidan. nuvarande lösningen och dess ingående delar följer nedan. Detta för att få ett bättre grepp om vad skyddsenheten består av och för att få möjligheter att referera till den nuvarande lösningen senare i rapporten. För att beskriva den nuvarande lösningen används ett par bilder till hjälp. På framsidan sitter keramiken och den täcker hela fronten (se figur 2). Syftet med keramiken är att skydda mot de höga temperaturerna som kan uppkomma då ljuskonen från parabolen felriktas, till exempel vid oförutsedda Figur 3 - Notera fläktpaketets positionering i den bakre delen av enheten. I innanmätet syns också de ingående komponenterna.

6 stopp. Det som också syns är stålhöljet, vars funktion är att omsluta stirlingmotorn med dess komponenter samt att förhindra att partiklar tar sig in i skyddsenheten via till exempel skarvar. Slutsatsen att höljet har en bärande funktion kan också dras. Fläktpaketet är placerat i den bakre delen av skyddsenheten (se figur 3). Fläktpaketets uppgift är att ventilera vätgasen som kan finnas i skyddsenheten vid läckage från motorn. Detta för att förhindra en eventuell vätgasexplosion. I samma bild syns även ramen, tillverkad i stål, och de ingående komponenterna i skyddsenheten, såsom stirlingmotor, receiver med mera. För att fästa komponenter, till exempel stirlingmotorn, på ramen används fyra fästpunkter, lika många används för att fästa höljet i ramen. Skyddsenheten fästs på parabolarmen via fyra fixa fästen. 2.1.2. SES Stirling Energy System Stirling Energy System 1 är ett konkurrerande företag som liksom Cleanergy utvecklar stirlingmotorbaserade kraftverkslösningar. Dock så är också deras modeller i utvecklingsstadiet varför ingen information finns att tillgå här. 2.2. Metod Utvecklingsarbetet har till största del utgått från The Value Model, författad av Per Lindstedt & Ulf Bengtzelius, och har strukturerats därefter. Detta set av metoder har som utgångspunkt att skapa ett så högt kundvärde som möjligt och ser till att tillfredställa alla i projektet inblandade intressenter, såsom slutanvändaren, beställaren och utvecklingsteamet. 2.2.1. Funktionsanalys För att ta fram ett underlag för konceptutvecklingen har en funktionsanalys gjorts. Här definieras huvudfunktioner, tilläggsfunktioner, stödfunktioner och oönskade funktioner. Detta ger en avgränsning för vad som skall utvecklas och vad som skall utelämnas och är en bra utgångspunkt kommande konceptutveckling. Som underlag till funktionsanalysen gjordes en kartläggning av Kundens röst, denna står att finna som bilaga A. Huvudfunktioner De vitala funktionerna Ramen håller fast utrustning Höljet skyddar komponenter Höljet släpper igenom solenergi Ventilering evakuerar vätgas Tilläggsfunktioner Ickevitala funktioner som tillför kundvärde Höljet möjliggör enkel service och montering/demontering av övriga komponenter Höljet möjliggör enkel reparation (om det skulle gå sönder) Ramen möjliggör enkel service och montering/demontering av övriga komponenter Ramen möjliggör enkel reparation (om den skulle gå sönder) Stödjande funktioner Nödvändiga men ej kundvärdeshöjande funktioner Ramen håller ihop samtliga komponenter Ramen monteras på bärarm från parabolen 1 http://www.stirlingenergy.com/

7 Oönskade funktioner Icke önskvärda funktioner Höljet kräver service Höljet kan blockera solljus in i parabolen Ramen kräver service Ramen blockerar solljus in i parabolen 2.2.2. Idégenerering och referenslösning Utifrån funktionsanalysen kan en kundvärdesmatris framställas, där samtliga funktioner som skyddsenheten bör ha täcks in samt hur väl dessa utförs. Med kundvärdesmatrisen som utgångspunkt har idégenerering utförts, idéerna sparades i en lösningsdatabas (se bilaga B) för kommande konceptgenerering. För att ge en grund att arbeta utifrån behövs en referenslösning. Vid själva framtagandet av referenslösningen utarbetades en funktionell modell (figur 4), som syftar till att överblicka de ingående funktionerna hos referenslösningen och dess lösningar. Med hjälp av modellen och lösningsdatabasen togs en generisk referenslösning fram som täcker in samtliga behov. Figur 4 Den funktionella modellen för referenslösningen med ingående delsystem. Beskrivning av referenslösningens delar Ramen Ramen tillverkas i stål enligt Cleanergy s nuvarande lösning, då denna fungerar bra. Höljet Höljet tillverkas i stål då detta är ett billigt och hållfast material. Också enligt Cleanergy's nuvarande lösning. Tyg på insidan Ett tyg sätts på insidan av höljet för att skydda mot oönskade partiklars intrång genom skarvar och liknande. Detta är en variant på gruvindustrins lösning 2 på att inte släppa ut partiklar. Denna lades till då Cleanergy s nuvarande lösning ej är tillräckligt tät. 2 http://www.metso.com/

8 Ytbehandling Höljet målas för att skydda mot nötning och korrosion. Man ska bara behöva måla höljet så få gånger som möjligt. Fläktpaket Ventilering enligt Cleanergy s nuvarande lösning, då Cleanergy var nöjda med ventileringen. Tätningar Referenslösningen är tätad med gummipackningar. Detta lades till då Cleanergy s lösning ej är tillräckligt tät. Keramik Heltäckande keramik på framsidan (sidan där ljusinsläppet sker) eftersom att keramik visar sig tåla höga temperaturer. Rektangulär Skyddet får en rektangulär form då det är lätt att tillverka och har visat sig att fungera. Ljusinsläpp För att släppa in ljus till Stirlingmotorn och på så sätt möjliggöra energiutvinning har referenslösningen ett hål på framsidan där ljuskonen tränger in. Enligt Cleanergy's nuvarande lösning, då projektgruppen fått direktiv om att ej ändra ljusinsläppets placering. Vilolägesskydd I viloläge används ett skydd för att hindra nederbörd och partiklar att ta sig in i höljet via hålet för ljusinsläpp. I referenslösningen används en lucka som fälls ner över hålet från höljets ovansida. Skruvar För fästning av höljet och komponenter i ramen används skruvar med packning. 2.2.3. Konceptgenerering och val av koncept Med hjälp av att idéer från lösningsdatabasen fördes in i en morfologisk matris kunde flera olika koncept väljas ut. För att en rättvis och objektiv jämförelse mellan koncepten skulle kunna göras sågs det till att jämbördiga koncept valdes samt att dessa förädlades till en jämn nivå. Korsbefruktning av koncepten användes för att ytterligare förfina och förbättra urvalet. För att välja ut ett slutgiltigt koncept användes en pugh-matris. 2.2.4. Kravspecifikation Utifrån funktionsanalysen och uttalade krav från beställaren (Cleanergy) framställdes en kravspecifikation som tjänade som underlag för den fortsatta utvecklingen av det valda konceptet. Denna finns tillgänglig som bilaga C. Kravspecifikationen används också i slutskedet för att först och främst kontrollera att alla krav uppfylls men också för att kontrollera att det valda konceptet ger bättre resultat än referenslösningen. 2.2.5. Slutligt koncept För att förfina det valda konceptet har olika verktyg för att uppnå en god systemarkitektur använts. Inledningsvis reviderades den funktionella modellen, denna används för att senare kunna eliminera, integrera, separera och standardisera delsystem. Detta gav upphov till en modularisering av de ingående komponenterna på ett sådant sätt att utvecklingen kan utföras mer strukturerat och därmed snabba upp utvecklingsprocessen. Med hjälp av en gränssnittsmatris kan de olika modulernas interagerande utforskas och kan därmed ge riktlinjer för i vilken ordning olika moduler skall utvecklas och hur de behöver anpassas efter varandra. Se bilaga D för denna matris.

9 Från denna punkt togs det slutgiltiga konceptet fram, vilket redovisas ingående under punkten Resultat och diskussion. 2.2.6. Tillverkningsprocess och kostnadsberäkning Tillverkningsprocess för respektive modul togs fram och kostnadsberäkningar utifrån tillverkningsprocessen och årsvolymen av den färdiga produkten gjordes enligt Process Selection författad av K.G. Swift och J.D. Booker. Under detta stegs gjorde också en del mindre förändringar för att förbättra tillverkningsbarheten, DFM (design for manufacturability). 3. Resultat och diskussion Under denna rubrik presenteras det slutgiltiga konceptet. Först redovisas uppbyggnaden av systemet, därefter redogörs för hur varje modul är uppbyggd. Kraven på respektive modul tas upp och en kort diskussion förs. För att få ett bra grepp på hur skyddsenheten ser ut visas ett par övergripande bilder. Därpå följer en kostnadsredovisning kopplat till varje moduls tillverkningsprocess. En total kostnad för skyddsenheten har beräknats. Sist under denna rubrik behandlas måluppfyllnad. Kopplat till den slutliga kravspecifikation och i jämförelse med referenslösningen diskuteras om alla krav har uppfyllts. 3.1. Systemuppbyggnad Som nämndes ovan är skyddsenheten uppdelad i moduler. Ett träddiagram (figur 5) visar systemets uppdelning. Den mörka färgen representerar moduler och ljusblå färg är varje moduls ingående funktionella element. Indelningen av moduler gjordes så att en och samma leverantör kan tillverka en hel modul. Figur 5 - Ur träddiagrammet kan utläsas fem moduler: Skal, Keramik, Bältdjur (vilolägesskydd), Stomme och Fläktpaket. 3.2. Detaljkonstruktion Alla komponenter har dimensionerats och sedan modellerats i CAD-program. För att säkerställa att stirlingmotorn och dess komponenter skulle rymmas även i projektgruppens koncept utnyttjades grunddimensioner från Cleanergy s nuvarande lösning.

10 3.2.1. Stomme Stommen består av ramen, hålet för ljusinsläppet, frontramen, frontplattan och gummilisten. Ramen, som innefattar allt förutom front- och bottenplattan, har en central funktion i konstruktionen, då den bär upp stirlingmotorn och alla dess komponenter. Det är också den som skruvas fast i parabolarmen. På ramen skruvas även höljet fast, med en tätande gummilist emellan. På framsidan av ramen monteras frontplattan (se figur 6), där även ljusinsläppet sker. På frontplattan monteras sedan vilolägesskyddet och keramiken på distanser. De krav som finns på stommen är att den ska hålla fast komponenterna och inte kräva service. För att uppnå detta utgick projektgruppen ifrån referenslösningen, då den i grunden är en bra lösning. Ganska omfattande modifieringar har dock utförts för att passa de nya behov som finns med en ickebärande kåpa som är öppen på fram- och undersida, då det krävs en bärande front och en tät undersida (se figur 7). Frontram Frontplatta Motorfästen Infästning för parabolarm Bottenplatta Figur 6 - Stommen med den monterade frontplattan. Figur 7 - Notera frontramen och den täta undersidan. Alla mått för motorfästen och infästningar för parabolarm har bibehållits från ramen från referenslösningen, däremot har yttermåtten ökats för att höljet skall passa. Stommen är anpassad för en smidig inmontering av höljet, som monteras på ramen och ligger an mot frontplattan (se figur 8). De ingående komponenterna i skyddsenheten måste få plats i stommen. Tack vare att Cleanergy försedde gruppen med CAD-modeller på komponenterna kunde detta kontrolleras. Resultatet var fullgott och återges i figur 9 och 10. Figur 8 - Notera att frontplattan har gjorts lite större än stommen för en smidig inpassning av höljet.

11 Figur 10 - De ingående komponenterna monterade i stommen: sidovy. Figur 9 - De ingående komponenterna monterade i stommen: framifrån. Den nya ramen är främst till för att principiellt illustrera hur det behöver se ut för att höljet skall vara monterbart, samt för att kunna ge en ungefärlig prisuppskattning. Inga hållfasthetsberäkningar har utförts, vilket förstås kommer att vara nödvändigt om konstruktionen skall produceras. De ursprungliga förstärkningar (stag etc.) som finns i Cleanergy s nuvarande ram kan mycket väl komma att behövas. Genom att utöka antalet komponenter i stommen har vikten förflyttats från höljet till ramen, då höljet numera enbart har en skyddande funktion och inte behöver vara bärande. Detta kommer förenkla servicearbetet avsevärt, då höljet blir mer lätthanterligt. 3.2.2. Skal Skalet består av höljet och ett utblås (se figur 11), vars funktioner är att skydda komponenterna och möjliggöra ventilering av innanmätet. I lösningen som framtagits är höljet och utblåset integrerat i samma konstruktion, som formsprutas i polysulfonplast. Höljet är alltså homogent, till Hölje skillnad från referenslösningen vilket gör det betydligt lättare att montera. Filterenheten i utblåset har inte berörts utan skall köpas in av en extern tillverkare. Eftersom hela höljet formsprutas ges stora friheter i designarbetet. Därför valdes ett utseende som tillåter vatten och smuts att rinna av och som medgör en enkel montering. Utblås Kraven på höljet är att det skall vara lätt, enkelt att montera samt skydda de inneslutna komponenterna i 25 år. Eftersom att höljet enbart väger 12,5 kg och dessutom är konstruerat för en enkel inpassning på ramen så uppfylls de första två kraven. Höljet skyddar även komponenterna men livslängden har inte kunnat säkerställas, eftersom ingen i Figur 11 - Det formsprutade höljet med utblås på respektive sida. Notera formen på höljet.

12 projektgruppen besitter kunskapen att utföra de beräkningar som krävs. Beräkningsunderlaget är dessutom för tunt, och resurser för att undersöka miljöerna tillräckligt grundligt saknas. Det stora problemet vid konstruktion av höljet var materialvalet. Eftersom att polysulfon valdes blev kraven på montering och vikt lätt uppfyllda, men livslängden blev mer tveksam. Alternativet är att tillverka höljet i stål. Stål skulle medföra att livslängden lätt uppfylls, men det är dyrare och kraven på lätt vikt och enkel montering blir lidande. Formen på höljet är endast ett preliminärt förslag, det som är viktigt är att formen tillåter väta och partiklar att rinna av höljet. 3.2.3. Keramik Keramikens funktion är att skydda frontplattan mot den koncentrerade ljuskonens. Keramikens handlingsnamn är ALTRA KVS vilket används i Cleanergy s lösning. Det som ändrats relativt referenslösningen är att en Keramik distans mellan keramiken och frontplattan har lagts till (se figur 12) samt att arean på keramiken minskats. Då utformningen på keramiken skulle fastställas kartlades alla möjliga vägar ljuskonen skulle kunna röra sig över fronten (se figur 13). Kraven för keramiken är att skydda frontplattan mot den intensivaste värmen från ljuskonen, ej skymma ljusinsläppet samt att inte vara för dyr. Kravet att skydda frontplattan från värsta värmen är enligt projektgruppen uppfyllt, då alla möjliga vägar för ljuskonen täcks av keramiken. Dock har inget funktionellt test utförts för att se om keramiken i konceptet är av tillräcklig tjocklek för att isolera mot värmen. Är det ej tillräckligt tjockt får man öka tjockleken. I CAD-modellen ser man att keramiken ej skymmer ljusinsläppet, alltså uppfylls detta krav. Eftersom att en spalt finns mellan frontplattan och keramiken så minskar värmeöverföringen till frontplattan och vidare till höljet. Således kan tunnare keramik användas och kostnaden för keramiken minskas härmed. Som antyddes ovan minskades arean till ungefär hälften av den ursprungliga vilket också drar ner keramikkostnaderna. Spalt Figur 12 - Keramiken monterad på frontplattan med en spaltkonstruktion. Anledningen till att keramiken har kunnat reduceras till hälften från referenslösningen är att ljuskonen aldrig passerar stora delar av fronten. Minimering av keramikens area är av stor vikt då det gäller att minimera tillverkningskostnaden. Nackdelen med att införa spalt är att ljusintensiteten ökar på grund av att fokuspunkten ligger framför lådan. Genom spalt flyttas alltså keramiken Figur 13 - Ljuskonens möjliga vägar över fronten indikeras med röda pilar.

13 närmare fokuspunkten. Dock ökar intensiteten endast marginellt och enligt projektgruppen kommer keramiken att klara ökningen och värmeöverföringsminskningen till frontplattan etc. anses viktigare. 3.2.4. Bältdjur (vilolägesskydd) Vilolägesskyddet löser funktionen att skydda ljusinsläppet från väta och partiklar då skyddsenheten befinner sig i viloläge. Den består av två stålbyglar som används för att försluta hålet med en bälg (se figur 14 och 15). Bygel 1 är fäst i frontplattan på skyddsenheten och är med hjälp av en axel förbunden med bygel 2. Axeln hålls på plats genom att montera två clips i ändarna på axeln. På bygel 2 sitter två kugghjul som drivs av en elmotor placerad på insidan av frontplattan. Bygel 2 roterar kring axeln för att försluta hålet med bälgen. Bälgen är tillverkad av termoplastisk elastomer, TPE och den kläms fast mellan frontplattan och bygel 1 samt limmas fast Bygel 2 Kugghjul Bälg Bygel 1 på bygel 2. Figur 14 - Bältdjuret halvöppet. Notera uppbyggnaden av bältdjuret. Kraven på vilolägesskyddet är att förhindra väta och partiklar från att penetrera hålet. Den ska även ha en livslängd på 25 år och inte skymma ljusinsläppet då den inte används. Det första kravet anses av projektgruppen vara helt uppfyllt, inget funktionellt test har gjorts men bygeln bör sluta tillräckligt tätt för att förhindra partiklar och väta. Kravet på skymning är också uppfyllt, detta eftersom att vilolägesskyddet kan fällas ihop så mycket att inget ljus skyms. Kravet på livslängd anses även det vara uppfyllt. Eftersom ingen glidning mellan material sker så undviks nötning, vilket hade varit ett stort problem för livslängden. TPE klarar uv-strålning och de olika temperaturer som uppstår. Vid utvecklingen av vilolägesskyddet bestämdes Figur 15 - Hålet helt förslutet med hjälp av bälgen. ganska snabbt att ett skydd som glider på plats inte är att föredra, detta eftersom att sand och andra partiklar hade gett mycket nötning. En funktion som tätar genom anläggningstryck skulle därför användas. Anläggningstrycket skapas i det valda vilolägesskyddet genom att generera ett moment på bygel 2. Fördelen med detta är att det blir en liten konstruktion och ingen nötning. Det kan dock bli för lite tryck närmast kugghjulen, eftersom att hävarmen blir oändligt liten. Detta skulle kunna lösas med en tätning som fästs på bygel 2. För att täta hålet diskuterades både tyg och TPE. TPE valdes eftersom det har en naturlig styvhet som gör att inga stag krävs för att hålla upp bälgen. TPE är samtidigt flexibelt och tål väta och solljus väldigt bra.

14 Tyg hade krävt stag för att inte säcka ihop, det hade dessutom krävts ett ganska komplext tyg för att klara den extrema miljön. 3.2.5. Fläktpaket Fläktpaketets funktion är att ventilera vätgas för att förhindra olyckor vid läckage. Fläktpaketet består av en fläkt samt ett filter. Till skillnad från i referenslösningen så sitter fläktpaketet under bottenplattan på ramen (se figur 16). Ingen tid har lagts på fläktpaketets utformning utan färdig modul köps in. Kravet på fläkten är att ventilera vätgas och genom att köpa in en fläkt med tillräcklig effekt anses detta krav uppfyllt. Ingen tid har lagts på att undersöka hur kraftig fläkt eller vilken filtrering som krävs. Fläktpaket Figur 16 - Fläktpaketet placerat på undersidan av skyddsenheten. Den stora förändringen med fläktpaketet är att det är placerat under skyddsenheten istället för bakom. Vätgasen ventileras sedan ut genom utblås på höljet istället för genom botten på ramen som på referenslösningen. Genom att göra så krävs mindre effekt av fläktpaketet eftersom vätgas har lägre densitet än luft och därmed naturligt rör sig uppåt. Omplaceringen gör även att ramen kan kortas ner vilket sparar material. En möjlig nackdel med omplaceringen är att fläktpaketets storlek blir begränsad då montering till parabolarmen måste vara möjlig. Skulle inte fläktpaketet få plats så kan modifiering av parabolarmen vara nödvändig. 3.2.6. Övergripande bilder och ritningar I figur 17 och 18 syns hela skyddsenheten. För ritningar på respektive komponent se bilaga E. Figur 17 - Skyddsenheten sedd uppifrån med bältdjuret stängt. Figur 18 - Skyddsenheten sedd något snett framifrån.

15 3.3. Tillverkningsprocess och kostnadsberäkning Här redovisas kort tillverkningsprocessen och kostnaden för respektive modul samt kostnaden för montering, allt enligt Process Selection, författad av K.G. Swift och J.D. Booker. En årsvolym på 50 000 enheter antas i enlighet med Cleanergy s vision. Notera att kostnad för fläktpaket ej är medtagen här och att alla siffror syftar på kostnad per detalj. För en mera utförlig kostnadsberäkning hänvisas till bilaga F. 3.3.1. Stomme Själva stommen kommer att tillverkas i stål och svetsas samman. Den totala kostnaden för material och tillverkning uppgår till 700 kr. 3.3.2. Skal Skalet formsprutas i polysulfon med en process- och materialkostnad på 2 300 kr. 3.3.3. Keramik Kostnaden för keramiken har uppskattats utifrån prisuppgift på keramiken på Cleanergy s nuvarande lösning. Med hänsyn tagen till de optimeringar projektgruppen gjort kan kostnaden uppskattas vara 1 273 kr. 3.3.4. Bältdjur Bältdjuret tillverkas i rostfritt stål och bälgen i TPE. Kostnaden för bältdjuret är en summa av kostnaden för tillverkning av de ingående delarna, inköpt material samt montering av själva modulen. Kostnaden här uppgår till 56 kr. Notera att kostnaden för elmotor, kugghjul etc. ej inkluderas i beräkningen. 3.3.5. Monteringskostnad Sammantagen montering av skyddsenhetens ingående moduler, inklusive skruvdragning, positionering och hantering uppgår till 24,30 kr. 3.3.6. Total kostnad Sammanlagt uppgår kostnaden till 4 353,30 kr per enhet eller uppskattningsvis 4 500 kr beroende på hur väl kostnadsanalysen är utförd. 3.4. Prototyptillverkning En prototyp har tillverkats i skala 1:4. På grund av tidsbrist har vissa förenklingar gjorts. Till exempel är stommen, keramiken och frontplattan i trä. Huvudsyftet med prototypen var att visa hur bältdjuret fungerar, hur keramiken sitter samt var fläktpaketet är placerat. Några funktionella tester är inte att tala om. För att det skulle vara aktuellt skulle man ha byggt en fullskalig prototyp med rätt material. 3.5. Analys av måluppfyllnad För att kontrollera nivån av måluppfyllnad utgår man ifrån kravspecifikationen och de målvärden som uppgavs där. Först specificeras funktionen, därefter följer en kort diskussion huruvida målvärdet kan anses uppfyllt eller inte. Vissa mål blir dessvärre svårkontrollerade med den förenklade prototyp som byggts.

16 Tätning förhindrar partiklar och väta I kravspecifikationen anges en IP65-klassning som krav. Detta innebär att produkten är helt dammtät och skyddad från spolande vatten i alla riktningar. Det får anses att en gummitätning fastskruvad mellan en stel stålram och ett relativt tjock plasthölje skall klara av att uppvisa det tryck som krävs för att uppnå IP65-nivå. Dock har inga verkliga tester utförs för att verifiera detta då tiden inte tillät ett prototypbygge med stålram och med en tillräckligt stark plast. Solskydd skyddar front mot sol Solskyddet/keramiken är placerad på ett sådant sätt att den skyddar höljet mot soljus under alla de rörelsemönster som specificerats. Ett keramiskt material kommer med lätthet klara av den värme som kommer avges med den givna detrackhastigheten på 1 /sekund. Inga direkta beräkningar för att stödja detta har utförts. Höljet skyddar komponenter Höljet kommer att vara helt utan skarvar eller möjliga glapp där partiklar och väta kan tränga in, förutsatt att tätningarna håller tätt. Höljet kan med andra ord anses helt tätt och uppfyller därmed målvärdet. Vilolägesskydd skyddar mot partiklar och nederbörd Bältdjurskonstruktionen ställde inga större svårigheter att tillverka, god passform uppnåddes efter förutsättningarna och man kan därmed anta att en maskinell tillverkning av kommer att ge goda toleranser och god förmåga att sluta tätt både mot väta och partiklar. Ramen bär upp komponenter Ramen är i sort sett oförändrar vad gäller bärförmåga och uppfyller således de krav som ställs. Ljusinsläppet släpper in solenergi Inget solljus blockeras när bältdjuret ej är i drift och målvärdet är därmed uppfyllt. Ventilering ventilerar vätgas Den bottenplacering av fläktpaketet som valts lär ge en bättre ventilering än tidigare. Den välvda form som tilldelats höljet kommer förhoppningsvis hjälpa ventileringen av vätgas att fungera mer effektivt på grund av ett bättre luftflöde. Enheten överlever i 25 år Plasthöljet i kombination med frontplattan i stål och den halvtäckande keramiken bör ge en lång livslängd. Om målvärdet 25 år är uppfyllt är oklart då ett funktionellt test behöver genomföras för att verifiera detta. Enheten kan massproduceras Alla tillverkningsprocesser som har valts för respektive modul bör gå att genomföras enligt Process Selection. Självklart borde ytterligare kontroller genomföras angående tillverkningsbarheten innan målvärdet kan anses som uppfyllt. Utformning underlättar montering/demontering Höljet är lätt att montera/demontera och flytten av fläktpaketet ger mer utrymme under underhåll etc. Fästen sluter tätt Skruvarna kommer att dras genom gummitätningen som då kommer sluta tätt kring dessa för att förhindra insläpp av väta. Produkten är lätt Inga viktuppgifter för referenslösningen finns varvid en relativ jämförelse inte kan utföras exakt. Med hjälp av CAD-modellerna och aktuellt materialval kan det valda konceptets vikt uppskattas till 100 kg (exklusive fläktpaket) vilket får anses acceptabelt enligt målvärdena. Höljet kräver service Höljet kommer att vara underhållsfritt och uppfyller därmed målvärdet. Höljet blockerar solljus in i parabolen Ingen blockering av solljuset kommer att ske vilket betyder att målvärdet är uppfyllt. Ramen kräver service Ramen har inga markanta skillnader ur underhållssynpunkt mot originalet, vilket fungerade okej. Målvärdet är alltså uppfyllt. Vilolägesskydd för ljusinsläpp blockerar solljus Vid förslutning blockeras allt solljus, under normal drift skyms inget.

17 Produkten blir dyr Kostnaden för produkten blev dyrare än väntat men får ändå anses acceptabel och definitivt billigare än den nuvarande lösningen. 4. Slutsatser och rekommendationer Målet har varit att utveckla ett koncept för en skyddsenhet till ett stirlingmotorsolkraftverk, vilket ger ett fullgott skydd under en 25-årsperiod. Miljöerna där kraftverket skall operera är extrema i många väderavseenden, vilket ställer stora krav på täthet, nötningsresistans och materialval. Här har de stora utmaningarna funnits. Den lösning som projektgruppen har presenterat klarar förhoppningsvis av de ovanstående förutsättningarna, då de material och konstruktioner som valts har goda förutsättningar att uppnå kraven. Höljet har gjorts hanterbart och lätt, då det är tillverkat av plast. Ett hölje i stål är bättre anpassat för de extrema miljöerna, men en avvägning som projektgruppen har gjort gällande hanterbarhet gentemot överlevnadsegenskaper gjorde att plast ändå blev det slutgiltiga valet. Skyddsenheten är uppbyggd av moduler som till största del är helt färdiga då de anländer till Cleanergy, vilket kommer förenkla monteringen och eventuella reparationer avsevärt, något som Cleanergy efterfrågat. Det ger även möjligheter att med bibehållen grundkonstruktion byta ut eller modifiera specifika delar. Då de enskilda modulerna i stort sätt är tillverkade i ett och samma material, och enkelt separerbara från varandra, blir detta också en fördel ur återvinningssynpunkt, vilket eftersträvats. 4.1. Rekommenderade tester Utförliga tester måste utföras på en fullskalig prototyp som är tillverkad i de faktiska materialen. Framförallt måste täthet och nötningsresistivitet testas, då dessa egenskaper ej kunnat fastställas på grund av brist på information och resurser. Keramiken måste också testas i ett riktigt solkraftverk, för att fastställa om tjockleken är optimal och att kylspalten fungerar som förväntat. Inte heller funktionen för vilolägesskyddet är fastställt, då frågetecken finns gällande dess förmåga att sluta tätt mot frontplattan. Det nödvändiga kontakttrycket måste här uppmätas. Eventuellt krävs någon typ av tätning. Den lösning som definitivt rekommenderas och som också eliminerar behovet av ett vilolägesskydd är en tätslutande transparent skiva över receiverns hål. Dock ställs väldigt stora krav på en sådan skiva, då den måste klara de höga temperaturerna och vara nötningsresistiv med bibehållen ljusgenomsläppningsförmåga. 4.2. Olösta problem Några problem är fortfarande olösta. Drivningen för vilolägesskyddet är ej framtagen, och en fullgod tätning där kugghjulen går in i höljet finns ej. En möjlig lösning är att utrusta gliporna med dammtätande borst, en annan är att bygga in elektronik och drivning på insidan, så att damm kan komma in i en liten försluten låda men inte längre. Fläktpaketet har inte givits någon särskild åtanke, då meningen hela tiden varit att låta ett specialiserat företag ta fram ett paket som passar oss. Även utblåset skall förses med ett filter som filtrerar fukt och damm. Lämpligen görs även här tester för att säkerställa funktionen, då en konstruktionsmiss här kan leda till förödande konsekvenser.

18 5. Källförteckning The Value Model, Per Lindstedt och Ulf Bengtzelius, 2006 Process selection, K.G. Swift och J.D. Booker, 2003 http://www.stirlingenergy.com/, tillgänglig 2011-05-12 http://www.metso.com/, tillgänglig 2011-05-12

19 Bilaga A: Kundens röst Nedan redovisas hur kartläggningen av kundens röst gick till. Från att identifiera behoven till att prioritera dem. Kundens behov Vid kartläggning av kundens behov brukar man gå tillväga på tre olika sätt. Man frågar kunden, man studerar kunden och man sätter sig in i kundens perspektiv. Fråga kunden Tid eller resurser för att genomföra en intervju med olika kunden röst finns inte. Dessutom finns i nuläget inga existerande användare. Det är endast Cleanergy själva som sitter på kunskap om funktionalitet etc. Man kan tänka sig att fråga framtida kunder via Cleanergy, men som tidigare nämnts finns inga nuvarande användare så det skulle inte ge så mycket. Studera kunden Det finns inte heller någon tid att studera kunden fysiskt eftersom det inte finns några kunder just nu. Det som kan göras är att tänka på vilka framtida kunder Cleanergy kommer att få och bland annat studera deras situation och historia. Vidare kan man fundera på var kunderna kommer att befinna sig i framtiden för att lättare identifiera deras behov. Vara kunden Eftersom att begränsningar finns med att fråga och att studera kunden kommer kundens röst att försöka kartläggas, utöver den information som tillhandahållits från Cleanergy, genom att projektgruppen själv sätter sig in i kundens situation. Störst fokus kommer att läggas på slutkundens behov. Det är viktigt att komma ihåg att många av slutkundens behov återspeglas i Cleanergy s behov och krav eftersom de redan har gjort en analys av kunden. Till exempel så är Cleanergy s krav på en viss slutkostnad en direkt reflektion av slutkundens vilja att få en så billig produkt som möjligt. Alla kunders behov ändras med tiden. Det kan vara genom att nya trender uppstår eller att kunden inte har samma behov som tidigare. Vidare kan nya behov uppstå. Detta måste beaktas och man måste hålla sig uppdaterad hela tiden. Prioritera behov Tidigare lösning på problemet att skydda höljet kan i detta fall inte beaktas. Det tidigare höljet var inte på något sätt adekvat och fallerar inom så gott som samtliga kravområden. I The Value Model står det att kunderna ska prioritera olika behov. För närvarande finns inga kunder och således måste projektgruppen prioritera behoven. Detta kan anses vanskligt men behoven måste prioriteras på något sätt. Hur prioriteringen går till syns nedan. Slutkunder/användare har delats in enligt följande: inköpare (solparker, regeringar, elbolag osv.), tillverkare, myndigheter och miljöorganisationer, avvecklare, operatörer (mekaniker, reparatörer etc.), logistikansvarig och säljare. Varje kund (projektgruppen agerar kund) tilldelar ett visst behov en poäng 1-5. Varje kunds åsikt viktas därefter med en viss poäng 1-5. Alla kunder har inte talan inom

Inköpare Total Tillverkare Total Myndigheter Total Avvecklare Total Operatörer Total Logistik Total Säljare Total Värde IKOT 20 alla områden. Slutsummorna för varje behov rangordnas och kommer att ge en indikation på vilka behov som är viktigast. Kundbehoven gäller för höljet och ramen som skyddar generatorn. Rangordning av behov Vikt 5 3 3 3 3 1 1 Basala behov Klara omgivande miljö 5 25 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 4 4 44 Uppfylla miljökrav 4 20 0 0 5 15 0 0 0 0 0 0 4 4 39 Livslängd 5 25 0 0 0 0 0 0 2 6 0 0 5 5 36 Enkel att montera 2 10 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 3 3 28 Användarvänlighet 3 15 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 3 3 33 Lågt pris 5 25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 30 Enkel att underhålla 3 15 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 0 0 30 Låg vikt 3 15 0 0 0 0 0 0 3 9 4 4 0 0 28 Bra genomsläpp (solljus) 5 25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 30 Korrekt fästanordning 5 25 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 0 0 40 Snabb, billig produktion 0 0 5 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 Återvinningsbarhet 0 15 0 0 5 15 5 15 0 0 0 0 4 4 34 Pricken över i Underhållsfri 5 25 0 0 0 0 0 0 5 15 0 0 4 4 44 Snygg låda 1 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 7 Inget behov av kylare 1 5 5 15 0 0 2 6 3 9 2 2 2 2 39 Rangordningen över de basala behoven blir som följer: 1. Klara omgivande miljö 2. Korrekt fästanordning 3. Uppfylla miljökrav 4. Livslängd 5. Återvinningsbarhet 6. Användarvänlighet 7. Lågt pris 8. Enkel att underhålla 9. Bra genomsläpp (solljus) 10. Enkel att montera 11. Låg vikt 12. Snabb, billig produktion Rangordningen som synes ovan blir de kritiska kundkraven. Dessa får absolut inte förbises på något sätt.

21 Bilaga B: Lösningsdatabas Nedan syns lösningsdatabasen som utnyttjades vid konceptgenereringen. Tätning Pyramid Engångsfog Packningslim O-ringar Packning Sammanfogning Övertryck Snäpplist Solskydd front Minimerade mottagarytor Vinklade mottagarytor Förskjutna mottagarytor Halvtäckande skyddsmaterial Inhomogent skyddsmaterial Spaltkonstruktion Värmesköld med avvikningssensorer Hölje Tyg Lågfriktionsmaterial Ytbehandling (målning) Ljus färg Speglar Sammanhängande hölje Lösningsdatabas Höljet skyddar komponenter Höljet måste tätas mot intrång av vatten, sand och små partiklar, damm. Pyramidtätning, klarar höga tryck. Bra tätning. Höljet försluts med en icke återanvändbar fog som håller helt tätt. Liknande en silikonfog. Höljet försluts med en icke återanvändbar limpackning som håller helt tätt. En stor o-ring kan vara lämplig. Standardpackning. Homogenisering av skarvar sammanfogar hela höljet. Ett internt övertryck förhindrar intrång av små partiklar. En bred list i gummi snäpps över kanten mellan hölje och ram. Fronten utsätts för starkt soljus och måste värmeskyddas. Minimering av ytor som kan ta emot solkonen minskar behovet av värmesköldar. Billigare En vinklad yta sprider ut brännområdet och minskar skaderisken. Att förskjuta all ytor förutom receivern framför eller bakom brännpunkten ger samma effekt som ovan. Delvis täckt frontyta, solknippet kommer bara kunna exponera en sida av ingångshålet. Användning av olika eller olika tjocklek på skölden kan minska kostnader. Inkorporering av en isolerande spalt mellan sköld och hölje kan minimera tjockleken på värmeskölden. Keramiksköld som endast täcker solens beräknade väg. Avvikningssensorer fästs i utkant för att förhindra att solen avviker från beräknad väg. Ingående komponenter måste skyddas mot väder och vind. Lådan är invändigt klädd med en plastklädd väv. Detta förhindrar intrång av sand och fina partiklar. Utvändigt material med låg friktionskoefficient förhindrar att små partiklar fastnar och löser ut korrosiva ämnen vi fuktigt väderlag. Målning kan skydda höljet mot blästring, korrosion etc. utan att dyra material krävs. Ljus färg bidrar till att reflektera bort så mycket värme som möjligt. Speglar reflekterar bort värme, dyrare men bättre lösning än ljus färg. Höljet är tillverkat i ett stycke. Detta minskar risk för intrång av partiklar och vatten.

22 Modulär Höljet monteras i delar. Detta minimerar fraktkostnader. Tubsocka Ett hölje i ett mjukt material träs över ramverket. Vilolägesskydd för ljusinsläpp Ljusinsläppet får inte släppa in partiklar eller vatten i viloläge. Jämviktsstyrd lucka Ledad lucka Spår Lock Slutare Persienn En lucka som fälls ner som följd av ett jämviktsbetingat villkor, till exempel en motvikt, en viss vinkel. Ledad lucka kan inkorporeras i jämviktsstyrd lucka. Antagligen inte särskilt tätt. Lock i spår kan inkorporeras i jämviktsstyrd lucka. Antagligen inte särskilt tätt. Lock klickas på plats från utsidan. Svårt att styra men ger tätt slutning. Kräver extern kraftkälla. Kameraliknande slutare mellan dubbelväggar. Kan ge tätt slutning men kräver styrning och extern kraftkälla. Persiennliknande skydd framför ljusinsläpp. Svårt att få tättslutande men enkel lösning som dock kräver styrning av något slag. Övertryck/utblås Keps Upplåsbar bälg Gummiringförslutning Hermetisk förslutning Bältdjur Elektromagnetisk låsning Pneumatisk låsning Elektroskruvlåsning Musslan Ramen Bottenplatta Integrerad med hölje Motor Box Cylinder L-profil Fästen för komponenter Lim Svetsning Skruv Övertryck eller utblås i mynningen kan hålla partiklar och regn borta. Kräver kraftförsörjning och styrning. En keps eller skärm med sådan orientering att den förhindrar regninsläpp i viloläge. Billigt men ineffektivt mot damm. En upplåsbar ring täpper igenom insläppet i viloläge. En gummiring snör ihop en duk i valfritt material över insläppet. En bit plastfilm smälts fast och ger en hermetisk förslutning. En serie med internförbundna skal rullas över hålet. Ett lock låses fast elektromagnetiskt. En arm och hävarm applicerar pneumatiskt tryck på ett tätat lock. En arm och hävarm applicerar tryck vi en elektriskt opererad skruv på ett tätat lock. Underliggande hölje sluts i viloläge. Kräver lagrad kraft eller extern kraftförsörjning. Kraftigt skydd. Kan vara svårt att få tätt Ramen håller fast utrustning Ramen ger stöd för hölje och komponenter Samtliga komponenter monteras på en bottenplatta. Enkelt. Höljet och ramen är sammanfogade, levereras tillsammans. Komponenter monteras i fästen på motorn. Boxformat ramverk. Bra stabilitet. Cylindrisk ram. Stabilt, kan också förbättra ventilering. Bottenplatta med bakstycke. Mellanting av box och bottenplatta. Komponenterna måste fästas på lämpligt sätt. Komponenterna limmas fast. Reversibelt men ger rester (eventuellt). Komponenterna svetsas fast. Starkt men irreversibelt. Komponenterna skruvas fast. Stabilt och kan användas flera gånger.

23 Spik Magneter Nitar Push-pins Clips Tejp Lödning Bultar Snäppkopplingar Hakar Spår Ljusinsläpp Hål Ljusgenomsläplig skiva Värmelagrande material Pulserande filter Ventilering Fläkt Utnyttja värmeskillnader Utnyttja vinden Öppen låda Komponenterna spikas fast. Billigt och snabbt men förstör materialet. Komponenterna fästs med magneter. Dyrt och svårhanterat men återanvändbart. Komponenterna nitas fast. Starkt men så gott som irreversibelt. Skadar materialet. En snabbare version av att skruva, inte lika stark. Återanvändbar. Komponenterna kläms fast med clips. Komponenterna behöver inga fästhål, inte särkskilt stabil. Komponenterna tejpas fast. Snabb och enkel, men inte återanvändbar. Svag. Komponenterna svetsas fast. Svagare version av svets. Billigare. Komponenterna bultas fast, starkt och återanvändbart. Glapp. Komponenterna utrustas med snäppen och fästen. Billigt men inte särskilt starkt. Komponenterna hakas fast. Billigt och starkt men för flexibelt. Komponenterna fästs i spår. Likande hakar. Höljet släpper igenom solenergi Höljet måste kunna släppa in ljus till en receiver. Ett öppet hål i höljet släpper in ljus. Ett material som släpper igenom så mycket ljus som möjligt används. Ett material som kan överföra så mycket värme som möjligt direkt in i receivern används Ett filter släpper igenom solen utan att släppa in damm. Filtret är pulserande och rengör alltså sig själv. Ventilering evakuerar vätgas Ventilering är nödvändigt för att minska risk för vätgasexplosion. Den existerande lösningen Värmeskillnader kan initiera förflyttning av luft. Vind kan utnyttjas för ventilering En öppen låda behöver inte ventileras.

24 Bilaga C: Kravspecifikation Den slutgiltiga kravspecifikationen står att finna under denna bilaga. Koncept Tätning hindrar partiklar och väta HF Täthet IP-klassning Gummipackningar ca IP44 Gummipackningar + överlappande list på hölje. Kundvärdesmatris/kravspecifikation Funktioner Klass Mätetal Enhet Referenslösning Referensvärde Konceptvärde IP65 Målvärde IP65 Solskydd skyddar front mot sol HF JA/NEJ JA/NEJ Keramikplattor JA Keramikplattor + spalt, halvtäckande JA JA Höljet skyddar komponenter HF Skala 1-10 Stålhölje 6 Plasthölje utan skarvar. Vilolägesskydd skyddar mot partiklar och nederbörd HF Insläpp % Nedfällbar lucka 2 % Bältdjursformad bälg. 10 10 0 % 0 % Ramen bär upp komponenter HF JA/NEJ JA/NEJ Stålram JA Stål, L-profil. JA JA Ljusinsläppet släpper in solenergi HF Insläpp % Hål 100 % Hål 100 % 100 %

25 Ventilering ventilerar vätgas HF Skala 1-10 Fläktpaket 7 Fläkt monterad undertill och blåser uppåt. Enheten överlever i 25 år HF Tid År Hela referenslösningen Enheten kan massproduceras HF Skala 1-10 Hela referenslösningen Utformning underlättar montering/demontering 9 8 - Hela konceptet - 25 år 5 Hela konceptet 8 10 TF Skala 1-10 Rektangulär 4 Avtagbart skal 9 7 Fästen sluter tätt TF Skala 1-10 Skruvar 9 Skruvar 10 10 Produkten är lätt TF Skala 1-10 Stålhölje och stålram 3 Plasthölje med stålram 7 7 Höljet kräver service OF Hur ofta Tid Eventuell ommålning Höljet blockerar solljus in i parabolen OF Hur mycket % Marginell blockering Varje år Underhållsfritt hölje Aldrig Aldrig 0 % Marginell blockering 0 % 0 % Ramen kräver service OF Hur ofta tid Invändig Aldrig Invändig Aldrig Aldrig Vilolägesskydd för ljusinsläpp blockerar solljus OF Hur mycket % Marginell blockering 0 % Marginell blockering 0 % 0 %

26 Produkten blir dyr OF Skala 1-10 Keramik, stålhölje, underhåll krävs. 8 Keramik, plasthölje, inget underhåll. 5 6

27 Bilaga D: Gränssnittsmatris Denna matris är användbar för att få en överblick om vilka moduler som interagerar och beror på varandra samt vilka som opererar oberoende. Matrisen har utformats efter de moduler som beskrivits tidigare. Eftersom det är en relativt enkel produkt som beskrivs kan man inte förvänta sig några stora upptäckter i denna matris. Skal Skal Bältdjur Stomme F F, T Fläktpaket F F Keramik F F, T Bältdjur Stomme Fläktpaket Keramik Man ser att samtliga interaktioner sker fysiskt och att vissa sker termisk. Man kan urskilja att Bältdjur är den mest oberoende komponenten medan Stomme och Skal interagerar med samtliga komponenter. Stomme och Skal lär följaktligen få förhöjda krav på toleranser gentemot övriga moduler vid en jämförelse och man kan därför tjäna in tid på att utveckla dessa sist. De termiska interaktionerna är också något som man måste ta hänsyn till vid val av material. Om ett tunnare keramiskt skydd väljs kan detta inverka på valet av material för frontplattan för att kunna klara av de förhöjda temperaturer som detta kan leda till. Man kan också dra slutsatsen att Bältdjuret kan utvecklas relativt självständigt eftersom det har få kopplingar till övriga moduler. Det är endast utformningen av keramiken som man behöver ta större hänsyn till. Den enda verkligt viktiga interaktionen mellan Fläktpaket och övriga moduler är att dess utformning måste få plats inuti Stommen. Dess fysiska interaktion med Skalet består endast i att Skalet måste ha en sådan utformning så att ett gott luftflöde kan uppnås i lådan.

28 Bilaga E: Ritningar På följande sidor syns preliminära ritningar över respektive komponent. Ingen ritning på fläktpaket och bälgen till bältdjuret tas med då de komponenterna bara tjänar ett illustrativt syfte. Toleranser enligt ISO 2768-x där x kan vara f-fin, m-medel, c-grov eller v-mycket grov. Axeln till bältdjuret (ISO 2768-f)

29 Frontplattemonterad bygel till bältdjuret, bygel 1 (ISO 2768-m)

30 Rörlig bygel till bältdjuret, bygel 2 (ISO 2768-m)

31 Keramik (ISO 2768-c)

32 Hölje (ISO 2768-m)

33 Ram (ISO 2768-m)

34 Frontplatta (ISO 2768-c)