| dc.description.abstract | Formålet med oppgaven er å beregne hvor store jorder som kan driftes med elektriske traktorer ved hjelp av den elektriske energien produsert av et fotovoltaisk anlegg (PV-anlegg) på låvetaket til en gård.
Første del oppgaven beregner virkningsgrad, effekt- og energiflyt for traktoren. Beregningene er gjort for to alternative elektriske traktorer, henholdsvis en batteridrevet og en hydrogendrevet traktor. Grunndataene for analysene hentes fra en konvensjonell dieseltraktors bruksmønster og dieselforbruk. Ut fra disse dataene beregnes energi- og effektbruk i de to elektriske traktorene, samt virkningsgraden deres.
Videre tar oppgaven for seg effektflyt, virkningsgrad og produksjon i PV-anlegget, ladestasjonen og hydrogenproduksjonsstasjonen. Det er brukt genererte data og simuleringsprogramvaren PVsyst til enkle simuleringer for produksjon av elektrisk energi fra PV-anlegget på låvetaket. Simuleringene er gjort for fire områder i Norge, og for både nord-/sørvendte og øst-/vestvendte låver for hvert av områdene. Områdene det er sett på i denne oppgaven er Balsfjord (Troms), Verdal (Nord-Trøndelag), Sola (Rogaland) og Ås (Akershus). Det er også gjort enkle analyser for konsekvensene av skyggelegging på modulene, samt bruken av ulike typer vekselrettere.
I siste del av oppgaven er det gjort analyser for å finne hvor store jorder som kan driftes av de elektriske traktorene med energien produsert i PV-anlegget. I denne delen settes forbruket til de elektriske traktorene opp mot produksjonen fra PV-anlegget. Det er gjort tre analyser for hvert av områdene, Balsfjord, Verdal, Sola og Ås. De to første analysene er for den batteridrevne traktoren, hvor det er satt opp årlig og månedlig energibalanse. Den siste analysen er gjort for den hydrogendrevne traktoren, hvor årlig produksjon er satt opp mot årlig forbruk av hydrogen. Oppgaven avsluttes av en kort analyse av Well-to-wheel (WTW) virkningsgradene til de ulike systemene med traktorer, PV-anlegg, nett og diesel.
Oppgaven konkluderer med at med energien fra PV-anlegget kan en elektrisk traktor drifte et jordbruksareal som er større enn de fleste av jordbrukene som finnes i de fire områdene det er sett på i denne oppgaven. Ved å drifte jordbruksarealer som er mindre enn arealene funnet i denne oppgaven blir det et overskudd av elektrisk energi fra PV-anlegget. Dette åpner for muligheten til å bruke overskuddet av elektrisk energi til andre formål ved gården, peak-shaving eller til å redusere anleggsstørrelsen.
Oppgaven viser også at med dagens teknologi er det batteritraktoren som den er mest nærliggende at kan gjennomføres. Dette skyldes at lagringskapasiteten og vektprosenten til dagens hydrogentanker er lave, og at traktoren derfor ikke vil kunne brukes effektivt ute på jordene. Den batteridrevne traktoren kan med dagens teknologi brukes for de mindre energikrevende jordbruksprosessene, og er derfor egnet som en traktor nummer to. WTW-virkningsgradene til systemene med PV-anlegg og elektriske traktorer er lavere enn til dieseltraktorsystemet.
Abstract:
'The purpose of this thesis is to estimate the size of the agricultural area an electric tractor can operate with the energy produced by a photovoltaic system (PV system) placed on the barn roof at a farm.
The first part of the thesis calculates the efficiency, power flow and energy flow for the electric tractors. Two electric tractors are analysed: a battery tractor and a hydrogen tractor. The basis for this analysis is data for the usage patterns and fuel consumption of the conventional diesel tractor. These data are used to estimate the efficiency, energy and power consumption of each type of electric tractor.
The second part examines the power flow, efficiency and production in the PV system, charging station and hydrogen station. Simulations of the electricity production in the PV system are based on generated data and conducted with the simulation software PVsyst. The simulations are done for four different geographic areas in Norway: Balsfjord (Troms), Verdal (Nord-Trøndelag), Sola (Rogaland) and Ås (Akershus). These simulations cover barns facing both north/south and east/west in each area. Additionally, some simple analysis are done to estimate the effect of shading and usage of different types of inverters.
The last part of the thesis estimates what size of agricultural area each of the electric tractors can operate with the energy produced by the PV system. The energy and hydrogen consumption of the tractors is compared to the energy production of the PV system and hydrogen production of the hydrogen station through three types of analyses for each area. The first two analyses are done for the battery tractor, by calculating a monthly and a yearly energy balance. The last analysis is for the hydrogen tractor, and is done by a yearly balance of hydrogen production and consumption. The thesis is closed by a short analysis of the Well-to-wheel (WTW) efficiencies of the different systems with tractors, PV system, power grid and diesel.
The thesis concludes that when supplied with energy from the PV system, an electric tractor can operate an area that is larger than most of the agricultural areas in the four geographic areas. When the electric tractors operate a smaller agricultural area, there will be an excess of electric energy. The excess energy can be used to reduce the size of the PV system, for peak-shaving or for other purposes at the farm.
The thesis also concludes that with today’s technology, the battery-powered tractor is the more efficient of the two electric tractors. This is due to the low storage capacity and weight percent of hydrogen tanks available today. Even with the existing technology, the battery-powered tractor can be used for less energy-intensive agricultural processes, and therefore as a tractor number two. The WTW-efficiencies of the systems with both the PV system and electric tractors are found to be lower than for the diesel system. | nb_NO |
