pl ru cs cs cs cs sk cs sk cs cs cs sk sk cs es es es ar cs en en en cs cs cs cs cs id cs cs cs cs cs cs cs cs sk cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs en cs cs cs cs cs cs cs hbs_lat cs eo cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs ceb cs cs cs cs de cs cs es es ru cs cs pl pl cs de cs cs id cs cs cs pl cs cs cs pl cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs cs en cs cs pl en sl cs cs cs cs cs cs cs pl en cs id cs hbs_lat cs cs en cs cs cs cs cs cs cs cs cs ceb cs en cs cs cs cs cs cs cs de cs ml cs cs
Projekt HiPowAR se zabývá vývojem, návrhem a výrobou zařízení pro přímou přeměnu obnovitelného amoniaku na elektrickou energii. Jedním ze základním technologických principů projektu jsou keramické membrány, jejichž specifickou vlastností je výhradní propustnost kyslíku (na jednu stranu membrány je přiveden okolní vzduch a skrze membránu je propouštěn pouze kyslík).
Pro další informace navštivte oficiální stránku projektu:
Projekt je realizován za podpory rámcového programu EU Horizon 2020 pro výzkum a inovace
Komplexní a dlouhodobý proces energetické transformace vyžaduje kontinuální výzkum a hledání inovativních technologických řešení pro zmírnění dopadu klimatických změn a nalezení účinných a dostupných zdrojů energie, které budou dlouhodobě udržitelné i s ohledem na konkurenceschopnost, spolehlivost a vysokou kvalitu dodávek energie koncovým spotřebitelům. Tyto cíle jsou zcela v souladu s centrálním motivem výzkumně-vývojového projektu HiPowAR. PBS Brno se v rámci konsorcia 6 evropských partnerů, jež projekt řeší, zabývá vývojem membránového reaktoru, který umožní účinné využití amoniaku (NH3) coby bezkarbonového a plně synteticky produkovatelného paliva pro stacionární zdroje elektřiny a pohon vozidel.
Co se účinnosti týče, technologie membránového reaktoru je srovnatelná s technologií palivových článků s pevným elektrolytem (SOFC – solid oxide fuel cells), avšak není tak složitá, což se pozitivně promítá do nižších výrobních nákladů. Podobně jako palivové články přeměňuje membránový reaktor chemickou energii na elektrickou, díky čemuž dosahuje vyšší účinnosti než systémy spalování paliva, emituje extrémně malé množství škodlivin, je kompaktní a nehlučný. Praktický význam technického řešení membránového reaktoru spočívá v tom, že tato technologie dokáže účinně využít jako palivo výhradně amoniak, nejde tedy o hybridní soustavu využívající žádná konvenční paliva.
Obnovitelný amoniak jako zdroj energie
Právě efektivní využití amoniaku v HiPowAR systému je zásadním předpokladem vyhovění požadavku na plně obnovitelný, dlouhodobě udržitelný a efektivní zdroj energie. Obnovitelný amoniak je syntetické palivo neobsahující uhlík, které je považováno za jednu z možných cest směřujících k energetické ekonomice založené na dusíku. Na rozdíl od syntetických paliv založených na uhlovodících má amoniak výhodu v tom, že neprodukuje žádné emise CO2 a jeho objemová hustota energie je v porovnání s vodíkem téměř dvojnásobná. V kontextu využívání palivových alternativ omezujících spotřebu fosilních paliv, představuje amoniak velice důležitý článek v procesu energetické transformace a přechodu na vodíkové technologie či jejich doplnění. Je to zejména díky tomu, že pro syntetickou výrobu amoniaku a jeho transport už v současnosti existuje rozsáhlá infrastruktura, kterou je v případě amoniaku ve srovnání s kapalným vodíkem snazší posílit zejména ve státech postižených energetickou chudobou.
Amoniak je totiž celosvětově druhou nejpoužívanější anorganickou chemickou sloučeninou, jejíž spotřeba se odhaduje na 180 mil. tun ročně, a to zejména kvůli využití pro produkci hnojiv pro zemědělství. Amoniak byl donedávna primárně asociován s agrikulturou, avšak technologický vývoj v oblasti pohonných systémů pro dopravu (doposud zejména námořní) a energetiku je příčinou toho, že se amoniak prokazuje jako velmi atraktivní nosič vodíku pro moderní motory s palivovými články, průmyslové kotle a reaktory se 100% nulovou uhlíkovou stopou. V současnosti se také odhaduje, že produkce a skladování vodíku je přibližně desetkrát nákladnější oproti amoniaku, a to kvůli nutnosti skladování vodíku za kryogenních teplot. Z historické perspektivy sahá experimentální využívání obou látek, jakožto paliv pro spalovací motory již na počátek 19. století. O století později byl zájem o vodík i amoniak obnoven v souvislosti s průmyslovým rozvojem a v případě amoniaku i z důvodu nedostatečných rezerv ropy v důsledku 2. světové války, kvůli čemuž se stal náhradou benzínu v hromadné dopravě.
Přestože technologie syntézy pro produkci amoniaku, která je předmětem jiných výzkumně-vývojových projektů, může konkurenceschopnost amoniaku jako udržitelného zdroje energie ještě zvýšit, vývoj membránového reaktoru HiPowAR představuje významnou iniciativu pro efektivní komerční využití dostupného, čistého a osvědčeného obnovitelného zdroje – amoniaku.
Technické řešení membránového reaktoru
Projekt HiPowAR se zabývá vývojem, návrhem a výrobou zařízení pro přímou přeměnu obnovitelného amoniaku na elektrickou energii. Jedním ze základním technologických principů projektu jsou keramické membrány, jejichž specifickou vlastností je výhradní propustnost kyslíku (na jednu stranu membrány je přiveden okolní vzduch a skrze membránu je propouštěn pouze kyslík). Určité množství (pro naše výzkumné zařízení v řádu stovek, v budoucích aplikacích více) takových membrán ve formě úzkých trubiček je umístěno v izolované tlakové nádobě – membránovém reaktoru. Do membránového reaktoru je pomocí membrán přiváděn kyslík a dalšími přívody jsou přiváděny čpavek (který slouží jako palivo) a voda (která slouží k chlazení membránového reaktoru). Mezi čpavkem a kyslíkem probíhá chemická reakce tzv. bezplamenné spalování, jejímž produktem je teplo, vodní pára a dusík. Parametry uvnitř reaktoru závisí na množství přiváděné chladicí vody, v současné fázi projektu míříme na parametry 50 bar(a) a 900°C.
Vyprodukovaná směs vodní páry a dusíku je následně dle potřeby chlazena vstřikem, případně škrcena, aby bylo dosaženo optimálních parametrů, a přiváděna na expandér. Směs médií na expandéru expanduje, což umožňuje vytvářet elektrickou energii. Následně je směs přivedena do kondenzátoru, kde dochází ke kondenzaci a zároveň je ze směsi odveden dusík. Zkondenzovaná voda je z větší části znovu použita v systému na chlazení membránového reaktoru a z menší části je ze systému odvedena a využita jinde. Z principu chemické reakce vyplývá, že do tohoto systému není potřeba doplňovat vodu, jak je to u většiny energetických zařízení, ale daný systém právě naopak vytváří vodu nadbytečnou.
V rámci projektu HiPowAR je úkolem PBS Brno návrh a konstrukce zkušebního zařízení, které umožní testování vlastností různých druhů O2 propustných membrán v membránovém reaktoru. Toto zařízení taktéž umožní výrobu elektrické energie z tepla vyprodukovaného v membránovém reaktoru. Pro tento účel PBS Brno zkonstruuje a dodá expandér, avšak zajistí, aby byl expandér vyměnitelný a dal se ve zkušebním zařízení nahradit jinými zařízeními se stejným účelem. Některá tato zařízení dodají i vlastní partneři konsorcia, např. společnost Ranotor dodá svůj parní stroj. Kromě hlavních částí celého systému – membránového reaktoru a expandéru – PBS Brno rovněž navrhne a zajistí všechny ostatní části systému, a to propojovací potrubí, čerpadla, armatury a další.
Výzkum a vývoj nových O2 propustných membrán a jejich následné testování na zkušebním zařízení – jeden typ membrán je už v současnosti vyzkoušený a připravený k použití, avšak cílem projektu je vyvinout a otestovat více typů. Tento cíl není v rozsahu PBS Brno.
Návrh a výroba zkušebního zařízení na O2 propustné membrány – kompletní návrh a výroba veškerých nezbytných částí pro zkušební systém, který bude využívat výše popsaný princip výroby elektrické energie z amoniaku pomocí O2 propustných membrán. Součástí zkušebního zařízení je i návrh a výroba expandéru, který bude použit společně se zkušebním zařízením. Tato část je kompletně v rozsahu PBS Brno.
Výzkum bezplamenného spalování amoniaku – dalším z cílů projektu je prozkoumat a charakterizovat průběh bezplamenného spalování amoniaku, jelikož se nejedná o konvenční a důkladně prozkoumaný princip. Tento úkol je částečně v rozsahu PBS Brno, jež se bude podílet svojí účastí na experimentech.
Posouzení budoucího praktického využití na zařízeních s vyšším výkonem – velikost zkušebního zařízení se bude pohybovat přibližně na úrovni 10 kWe. Další cíle projektu se zabývají modelováním a analyzováním škálovatelnosti zařízení a možným budoucím využitím ve větším měřítku a na vyšší výkonnostní úrovni. Možnost využití membránového reaktoru na komerční úrovni a ve větším měřítku bude posouzena rovněž z ekonomického a ekologického hlediska. Tento cíl není v rozsahu PBS Brno
Propagace výsledků projektu – cílem projektu je také propagace průběhu projektu a po jeho ukončení i propagace zjištěných výsledků projektu.
Projekt je realizován za podpory rámcového programu EU Horizon 2020 pro výzkum a inovace
Pro další informace navštivte oficiální stránku projektu:
Další příspěvky v kategorii
Italský vrtulník s motorem PBS TS100 ve Flying Revue
16. 09. 2022 | Tiskové zprávy, Letectví
„Lehká“ a „ultralehká“ letadla a vrtulníky si získávají na popularitu po celém světě. A naše turbínové motory jsou součástí tohoto procesu.
PBS představuje modernizovaný motor PBS TJ80M s vylepšeným tahem a nízkou hmotností
30. 08. 2021 | Tiskové zprávy, Letectví
PBS přichází s novou modifikovanou pohonnou jednotkou, proudovým motorem PBS TJ80M.  PBS TJ80M je malý proudový motor určený pro bezpilotní letecké aplikace (UAV), včetně cvičných terčů...