Laboratorium Mikrosiłowni Kogeneracyjnych2018-01-30T10:08:46+00:00

Laboratorium Mikrosiłowni Kogeneracyjnych

W skład Laboratorium Mikrosiłowni Kogeneracyjnych wchodzą następujące laboratoria:

1| Laboratorium materiałów zmiennofazowych i magazynów ciepła

Laboratorium umożliwia badania nad magazynami ciepła z materiałami PCM (ang. phase change material). Wyposażone jest w uniwersalne stanowisko eksperymentalne do badań magazynów energii cieplnej z przemianą fazową (dedykowanych dla układów wykorzystujących OZE). W skład stanowiska wchodzą zespoły obciążeń cieplnych magazynów oraz 6 różnych konstrukcji magazynów ciepła z materiałem PCM. Układy obciążenia cieplnego o mocy do 32kW pozwalają na zasilenie i odbiór ciepła z magazynu cieczą o temperaturze do 310°C przy pomocy wysokotemperaturowego oleju termalnego. Do pracy przy niższych parametrach od -20°C do 90°C wykorzystywany jest obieg wodnego roztworu glikolu. Układ wyposażony jest również w dedykowany system chłodzenia o mocy cieplnej 60kW. Stanowisko posiada system sterowania pozwalający na precyzyjną regulację charakterystyk parametrów zasilania i odbioru ciepła z magazynu, a tym samym dokładną analizę jego ładowania i rozładowywania.

Laboratorium stwarza możliwość realizacji badań w dziedzinie magazynowania energii cieplnej z wykorzystaniem materiałów zmiennofazowych w sposób kompleksowy – w postaci chłodu, czyli poniżej 0°C oraz w postaci ciepła wysokotemperaturowego, czyli aż do 300°C.

Zakres prac badawczych możliwych do realizacji w Laboratorium:

  • badania prototypowych magazynów ciepła z przemianą fazową na dedykowanym, uniwersalnym stanowisku.
  • badania zarówno magazynów wysokotemperaturowych (>100°C) jak i niskotemperaturowych
  • badania „magazynów chłodu” (<0°C)
  • badania nad czynnymi i biernymi systemami magazynowania
  • analizy możliwości zwiększenia współczynników przewodzenia ciepła materiałów zmiennofazowych
  • analizy możliwości poprawy własności cieplno przepływowych w magazynach ciepła z przemiana fazową
  • badania nietypowych czynników do zastosowań w magazynach ciepła: czynniki chłodnicze, rozpuszczalniki.

2| Laboratorium mikrosiłowni ORC

Zespół stanowisk laboratorium stanowi część Laboratorium mikrosiłowni kogeneracyjnych i kotłów ekologicznych L2. Laboratorium wyposażone jest w wysokiej jakości aparaturę kontrolno pomiarową pozwalającą na precyzyjne badania zjawisk cieplno przepływowych, różnych konfiguracji obiegów cieplnych oraz urządzeń.

W skład laboratorium wchodzi kilka stanowisk demonstracyjno – badawczych: stanowisko do badań prototypu mikrosiłowni kogeneracyjnej ORC, stanowisko do badania mikroturbin i współpracy z magazynem energii oraz modułowe stanowisko do badania obiegów termodynamicznych.Laboratorium posiada wydajne źródło ciepła w postaci kotła z olejem wysokotemperaturowym o mocy 300kWt i temperaturze max. 350°C z precyzyjnym układem regulacji temperatury i trzema punktami dostawy. Odbiór ciepła z układów badawczych zapewniony jest przez instalacje chłodzące pozwalające na wykorzystanie ciepła do celów grzewczych lub zasilenia magazynów ciepła. Stanowiska laboratorium wykorzystywać będą również infrastrukturę kolektorów słonecznych, magazynów ciepła oraz produkcji chłodu.

Nowoczesne wyposażenie Laboratorium umożliwia realizację następującego zakresu prac badawczych:

  • analiza procesów wymiany ciepła i ich dynamiki dla różnych typów wymienników ciepła o mocach od kilku kWt do 300kWt
  • badania mikroturbin pracujących w układach ORC o mocach do 50kWe.
  • badania układów kogeneracyjnych i trigeneracyjnych do produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu.
  • analiza możliwości wykorzystania ciepła odpadowego z procesów technologicznych i opracowanie obiegów ORC wykorzystujących ciepło niskotemperaturowe do produkcji energii elektrycznej.
  • analiza obiegów termodynamicznych przy wykorzystaniu nietypowych czynników roboczych.
  • analiza metod poprawy efektywności energetycznej układów kogeneracyjnych i trigeneracyjnych.
  • opracowanie zintegrowanych układów hybrydowych ORC z wykorzystanie magazynów ciepła z przemiana fazową i kolektorami słonecznymi.
  • analiza i modelowanie zjawisk termodynamicznych w układach ko generacyjnych i poligeneracyjnych

3| Laboratorium diagnostyki i analizy środowiskowej

Prace badawcze prowadzone w laboratorium diagnostyki i analizy środowiskowej związane są z szeroko pojętą diagnostyką instalacji służących produkcji energii z OZE jak również innych instalacji przemysłowych.

W skład wyposażenia laboratorium wchodzi zestaw wysokiej klasy kamer termowizyjnych, a także do prowadzenia analiz dużych obszarów (np. farm fotowoltaicznych) dron przystosowany do przenoszenia kamer. Badania jakie prowadzi laboratorium to:

  • Opracowanie nowych metod pomiarowych i diagnostycznych wykorzystujących możliwości obserwacji trudno dostępnych lokalizacji oraz dużych obszarów z powietrza (diagnostyka elektrowni wiatrowych, farm fotowoltaicznych, instalacji kolektorów słonecznych, rozległych instalacji energetycznych, rurociągów przesyłowych, itp.)
  • Przeprowadzanie analiz dotyczących strat energii cieplnych w budynkach mieszkalnych jak i obiektach przemysłowych
  • Analizy termiczne instalacji ciepłowniczych zarówno naziemnych jak i podziemnych (szybka identyfikacja i lokalizacja strat na dużych obszarach). Możliwość przeprowadzania powyższej analizy pozwala na prowadzenie prac badawczych dotyczących powstawania uszkodzeń instalacji ciepłowniczych
  • Monitorowane sprawności cieplnych rozległych instalacji przemysłowych.
  • Prowadzenie prac badawczych poświęconych eksploatacji paneli fotowoltaicznych na farmach słonecznych (szybka lokalizacja awarii ogniw prowadzących do znaczących strat w produkcji energii w farmach na dużej przestrzeni).
  • Terenowe analizy natężenia dźwięku.

4| Laboratorium mikro-wirników i łożysk dla mikrosiłowni kogeneracyjnych

W laboratorium będą prowadzone badania i prace rozwojowe dotyczące małogabarytowych, wysokoobrotowych wirników, które są stosowane w różnego typu mikroturbinach energetycznych. Badania będą dotyczyły zarówno optymalizacji konstrukcji, zagadnień materiałowych jak i badań eksploatacyjnych. Rozwijane będą również nowe, niekonwencjonalne metody łożyskowania. Celem prowadzonych prac będzie opracowanie nowych rozwiązań i technologii dedykowanych do nowoczesnych mikroturbin energetycznych, stosowanych coraz powszechniej w małych układach kogeneracyjnych.

Najważniejsze elementy wyposażenia laboratorium:

  •  Stanowisko do badania mikroturbin gazowych
  •  Stanowisko do badania mikroturbin parowych
  •  Stanowisko do badania silników Stirlinga
  •  Stanowisko do badania generatorów prądu
  •  Uniwersalne stanowisko do badania układów wirujących
  •  Ultraszybka kamera (do 1  000 000 fps)
  •  Precyzyjne wyważarki wirników wraz z wysokoobrotową doważarką
  •  Wielokanałowy system pomiarowy wraz z zestawem precyzyjnych czujników
  •  Przenośne przyrządy do oceny stanu technicznego maszyn oraz laserowego osiowania wałów

 Oferta laboratorium:

  • Ocena stanu dynamicznego i diagnostyka techniczna maszyn energetycznych
  • Projektowanie i badania maszyn przepływowych (np. mikroturbin parowych)
  • Wyważanie i osiowanie wirników
  • Analiza modalna (eksperymentalna i komputerowa)
  • Badania zjawisk szybkozmiennych przy użyciu ultraszybkiej kamery
  • Analizy strukturalne, cieplne, przepływowe i sprzężone (FSI)
  • Dobór i optymalizacja systemów łożyskowania
  • Projektowanie i budowa stanowisk badawczych

5| Laboratorium biopaliw i termicznego przetwarzania biomasy

Laboratorium umożliwia prowadzenie badań nakierowanych na rozwój ekologicznych innowacyjnych technologii konwersji energii opartych na biomasie i odpadach biodegradowalnych, przy jednoczesnym zachowaniu wymogów ochrony środowiska.

Wyposażenie obejmuje m.in. urządzenia produkcji biopaliw oraz układy produkcji ciepła i prądu, które mają służyć badaniom w obszarze:

  • zagadnień pirolizy, zgazowania i spalania, w zakresie skal od pojedynczej cząstki po złoże cząstek charakterystyczne dla urządzeń technicznych,
  • aspektów utylizacji biomasy i odpadów na cele energetyczne, przy uwzględnieniu analiz chemicznych substratów i produktów,
  • metod oczyszczania gazu generatorowego ze smół i cząstek stałych,
  • projektowania i optymalizacji urządzeń systemów wytwarzania energii (reaktory do pirolizy, zgazowarki, kotły, instalacje oczyszczania syngazu),
  • projektowania wysokotemperaturowych wymienników ciepła.

 Działalność laboratorium obejmuje m.in.:

  • rozwój metod analitycznych,
  • projektowanie małych instalacji wytwarzania wysokiej jakości syngazu z biomasy,
  • projektowanie układów skojarzonej produkcji ciepła i prądu utylizujących odpady komunalne,
  • badania eksperymentalne paliw alternatywnych, w tym odpadów niebezpiecznych, pod kątem ich wykorzystania na cele energetyczne,
  • pobieranie próbek paliw, biopaliw, biokomponentów, wody, ścieków i gleby,
  • analizy chemiczne paliw i biopaliw (np. skład paliw gazowych i ciekłych, pełna analiza pierwiastkowa),
  • pomiary właściwości paliw,
  • teoretyczne i numeryczne analizy procesów cieplno-przepływowych w reaktywnych złożach granularnych.