PRZEŁOMOWA ŚCIEŻKA DO WYSOKOEFEKTYWNEGO LOKALNEGO SYSTEMU ENERGETYCZNEGO Z WYKORZYSTANIEM ZIELONEGO METANOLU (AKRONIM: RESME2E)
Projekt jest koordynowany przez IMP PAN i relizowany wspólnie z pięcioma partnerami zagranicznymi: Université Libre de Bruxelles (Belgia), Lithuanian Energy Institute (Litwa), Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Niemcy) oraz firmami Qenergy i EkotechLab (Polska).
Celem projektu jest opracowanie dwóch powiązanych technologii: produkcji zielonego metanolu z odpadów biomasy oraz jego wysokoefektywnego spalania w celu wytworzenia energii elektrycznej. Projekt odpowiada na potrzebę lepszego wykorzystania odpadów biomasy, których w Unii Europejskiej powstaje rocznie kilkaset milionów ton.
Pierwszym etapem jest zgazowanie odpadów biogenicznych, takich jak resztki drewna czy słoma. W projekcie zastosowane zostanie nowatorskie połączenie zgazowania z użyciem czystego tlenu oraz plazmy parowej (ang. steam plasma-assisted oxy-gasification). Takie podejście pozwala uzyskać gaz syntezowy o wysokiej czystości i odpowiednim składzie, niezbędnym do produkcji metanolu. Uzyskany gaz zostanie dodatkowo oczyszczony z zanieczyszczeń stałych za pomocą zaawansowanych separatorów, zaprojektowanych z wykorzystaniem symulacji numerycznych.
Drugim etapem jest synteza metanolu z oczyszczonego gazu, przy użyciu katalizatorów, w tym opartych na metalach ziem rzadkich. Zielony metanol produkowany w ten sposób jest paliwem łatwym do przechowywania i transportu, bez potrzeby stosowania zbiorników wysokociśnieniowych.
Ostatnim etapem jest wykorzystanie metanolu jako paliwa w silniku pracującym w obiegu Braytona z regeneracją ciepła. Silnik ten składa się z komory spalania, palnika metanolowego, wysokotemperaturowego wymiennika ciepła oraz sprężarki. Spalanie będzie odbywać się metodą MILD, która pozwala znacząco ograniczyć emisję szkodliwych substancji. Celem jest osiągnięcie wydajności elektrycznej ponad dwa razy wyższej niż w typowych małych instalacjach ORC, których efektywność zwykle nie przekracza 15%.
Projekt integruje wiedzę z wielu dziedzin: chemii, fizyki, inżynierii chemicznej i energetycznej. Badania obejmują zarówno prace eksperymentalne, jak i zaawansowane modelowanie numeryczne, prowadzone równolegle przez wszystkich partnerów konsorcjum.
Koncepcja projektu ResMe2E
Stanowisko badawcze do badania układu z silnikiem w obiegu Brytona zasilanego metanolem – pierwsze etapy budowy
Uniwersalny Turbogazowy Układ Mikrokogeneracyjny (Akronim: VoltAeris)
Projekt jest realizowany przez IMP PAN wspólnie z trzema przedsiębiorstwami posiadającymi doświadczenie w budowie turbin, sprężarek i kotłów.
Celem projektu jest opracowanie innowacyjnego urządzenia mikrokogeneracyjnego o mocy elektrycznej ok. 30 kW wykorzystującego obieg cieplny Braytona. Urządzenie będzie stanowić nowy produkt dedykowany na polski i zagraniczny prosumencki rynek mikrokogeneracji, zaspokajając potrzeby tysięcy przedsiębiorstw przemysłowo-usługowych, dużych gospodarstw rolnych, przedsiębiorstw przemysłu spożywczego i przedsiębiorstw komunalnych.
Urządzenie będzie produkowało ponad 120 kW mocy cieplnej, pracując w trybie bezobsługowym i przy wysokim poziomie niezawodności. W jego skład wchodzić będą: żarowy kocioł na paliwo stałe (biomasa, węgiel); turbina gazowa napędzana rozgrzanym powietrzem o temperaturze 850°C, pochodzącym z kotła; sprężarka i generator prądu elektrycznego. Proponowane rozwiązanie, z powietrzem jako czynnikiem roboczym - czynnikiem powszechnie dostępnym i czystym, daje ogromną przewagę nad innymi technologiami. O innowacyjności i zaawansowaniu technologicznemu produktu stanowi m.in. opracowywana konstrukcja kotła z wysokotemperaturowym radiacyjnym podgrzewaczem powietrza, który pozwoli na znaczne zwiększenie efektywności wymiany ciepła.
W przeciwieństwie do typowych mikroturbin gazowych wymagających paliw gazowych lub ciekłych, urządzenie umożliwi wykorzystanie dwóch podstawowych paliw stałych - drewna i węgla kamiennego. Przy tym, dzięki zastosowaniu palników wykorzystujących bezwładnościową separację cząstek już w komorze spalania, urządzenie będzie spełniało wymagania emisji dla kotłów klasy 5.
Wszystkie krytyczne komponenty, czyli żarowy kocioł powietrzny, radiacyjny podgrzewacz powietrza oraz turbosprężarka gazowa, powstaną na bazie polskich technologii i zostaną wytworzone przez Konsorcjum realizujące projekt.
Instalacja będzie mobilna (w kontenerze), by umożliwić dostosowanie do warunków przyłączeniowych przyszłego nabywcy.
Mikrokocioł parowy
W ramach projektu POIR.02.03.02-22-0010/15-00, we współpracy z firmą SARK, zaprojektowano, wykonano oraz zweryfikowano parametry pracy unikalnego, innowacyjnego kotła parowego małej mocy. Kocioł o mocy 20 kW wytwarza parę na potrzeby szybkoobrotowej turbiny parowej pracującej w obiegu ORC (Organiczny Obieg Rankine’a). Ogrzewanie czynnika roboczego i wytwarzanie pary obywa się w sposób bezpośredni, mianowicie czynnik roboczy odbiera ciepło wprost od spalin powstałych w wyniku spalania biomasy. Koncepcja ta jest oryginalnym rozwiązaniem zaproponowanym przez Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku. Urządzenie to jest rozwinięciem nowej idei produkcji energii elektrycznej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła w małej, kogeneracyjnej siłowni domowej.
Model zaprojektowanego kotła parowego.
Projekt budowy taniej rakiety suborbitalnej
Zakład Energii Odnawialnych IMP PAN wspiera firmę SpaceForest sp. z o. o. w projekcie budowy taniej rakiety suborbitalnej wielokrotnego użytku. W ramach współpracy, nasz zakład rozwija program komputerowy zawierający obliczeniowy model hybrydowego silnika rakietowego. Program ten ma służyć jako narzędzie inżynierskie wspomagające projektowanie polskiej rakiety zdolnej osiągać wysokości powyżej 100 km. Badane zagadnienie zawiera problemy modelowania przepływów wielofazowych, opróżniania zbiornika samociśnieniującego się, spalania i przepływów naddźwiękowych. Rozważane problemy wspierają rozwój polskiego sektora kosmicznego, a także wpisują się w światowe trendy nad badaniami hybrydowych napędów rakietowych.
