Pobierz opis
Transkrypt
Pobierz opis
Adam Krzysztof Majczak [email protected] Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny Zasilanie wodorem silnika Wankla jako jednostki napędowej generatora elektrycznego Realizowana praca doktorska ma na celu opracowanie systemu zasilania wodorem silnika Wankla. Silnik Wankla ze względu na problemy wynikające z jego charakterystycznej budowy był niemalże całkowicie pomijany w pracach naukowych oraz badawczych. Prace z tego typu silnikami na szeroką skalę prowadzi na świecie tylko jedna firma z sektora motoryzacyjnego (Mazda). Silniki Wankla produkowane są również przez mniejsze firmy o znaczeniu głównie lokalnym jednakże są one przeważnie wyposażone w system zasilania gaźnikowego, który nie zapewnia stabilnej pracy silnika i nie pozwala na osiągnięcie obecnych norm emisji składników toksycznych. Opracowywany system zasilania wodorem opierający się na układzie elektronicznego wtrysku paliwa pozwoli na pełną kontrolę parametrów pracy jednostki napędowej. W Polsce wykorzystanie silnika Wankla do napędu urządzeń mechanicznych nie było praktycznie stosowane ze względu na wysokie zużycie paliwa, znaczną emisję składników toksycznych oraz niską trwałość tego typu silników. Rozwój technologiczny szczególnie w sferze materiałów użytych do budowy silnika (zastosowanie materiałów ceramicznych) pozwolił na znaczny wzrost ich trwałości. Zastosowanie zaawansowanego technologicznie systemu zasilania pozwoli również na ograniczenie zużycia paliwa a zastosowanie jako paliwa wodoru ograniczy praktycznie do zera emisję składników toksycznych. Prace badawczo rozwojowe prowadzone przez firmę Mazda dowiodły, że silnik Wankla doskonale sprawdza się jako jednostka zasilana wodorem. Technologia ta jest na razie w fazie badań wstępnych i jest wykorzystywana jedynie w pojazdach prototypowych i demonstracyjnych. Zasilanie wodorem obecnie niemalże niewykorzystywane stanie się bardziej przystępne a co za tym idzie wzrośnie jej wykorzystanie w różnych gałęziach przemysłu. Zespół naukowo-badawczy Katedry Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych posiada duże doświadczenie w opracowywaniu układów zasilania paliwami alternatywnymi; opracowano między innymi układy zasilania gazem LPG i CNG oraz układ zasilania tłokowego silnika lotniczego paliwem alkoholowym. Projekty te zakończone zostały wdrożeniami w przemyśle. Opracowany system zasilania wodorem będzie wykorzystany w stacjonarnej wersji silnika Wankla przeznaczonej do układu generacji energii elektrycznej. W tym celu nawiązana została współpraca z firmą z terenu województwa lubelskiego posiadającą w swojej ofercie dostawę oraz montaż agregatów prądotwórczych. Układ składający się z silnika zasilanego wodorem oraz zespołu generowania energii będzie przeznaczony głownie do przydomowych układów generacyjnych jednakże może być także wykorzystany jako źródło awaryjnego zasilania na przykład w placówkach służby zdrowia, bankach, centrach danych, czy obiektach telekomunikacyjnych. Generatory energii wykorzystywane są również w przemyśle wydobywczym do napędu różnego rodzaju pomp, w miejscach nieposiadających podłączenia do sieci elektrycznej lub placach budowy gdzie takie podłączenie nie zostało jeszcze wykonane. Konstrukcja silnika Wankla pozwala na tworzenie modułowych zestawów, dzięki czemu możliwe jest konfigurowanie układów o mocy dostosowanej do wymagań poszczególnych odbiorców. Układy generowania energii oparte na jednostce napędowej zasilanej wodorem pozwolą na znaczne obniżenie emisji składników toksycznych w porównaniu do układów generacji energii opartych na silnikach spalinowych wykorzystujących paliwa konwencjonalne. Opracowanie systemu zasilania wodorem przeznaczonego do silnika stacjonarnego będzie stanowiło doskonałą podstawę do opracowania systemu przeznaczonego do wykorzystania w pojazdach drogowych. Opracowany układ zasilania wodorem stacjonarnego silnika Wankla doskonale wpisuje się w strategię ograniczania emisji składników toksycznych do atmosfery a także zwiększania udziału paliw alternatywnych na rynku. Spaleniu wodoru nie towarzyszy powstawanie toksycznych związków takich jak tlenki węgla czy węglowodory. Jedynym produktem spalania wodoru jest woda oraz niewielkie ilości tlenków azotu. Zwiększenie zapotrzebowania na wodór będący wynikiem rozpowszechnienia opracowanego układu zasilania będzie miało pozytywny wpływ na rozwój technologii jego pozyskiwania w wyniku tego zwiększy się opłacalność produkcji np. biomasy co przyczyni się do rozwoju nowych technologii w zakresie jej produkcji oraz pozyskiwania wodoru na drodze gazyfikacji. Opracowanie zaawansowanego technologicznie systemu zasilania wodorem wpłynie również korzystnie na rozwój zasobów ludzkich województwa lubelskiego gdyż niezbędne będzie przeszkolenie odpowiednio dużej kadry niezbędnej do wyprodukowania oraz późniejszego montażu i serwisowania układów generacyjnych. Zastosowanie wodoru do napędu układów generacji energii ułatwi osiągnięcie celów postawionych przez Komisję Europejską (3x20). Plan ten zakłada zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 20%, wzrost znaczenia odnawialnych źródeł energii - o 20%, oraz ograniczenie energochłonności o 20%. Realizacja tego pakietu ma wspomóc procesy zapobiegające globalnemu ociepleniu a także poprawić efektywność energetyczną w krajach Unii. Opracowanie unikalnego w skali europejskiej systemu zasilania wodorem silnika Wankla pozwoli na poprawę wizerunku regionu w UE oraz zwiększy promocję lubelskich towarów na rynkach Europy, co wpisuje się w misję i cele strategiczne Strategii Rozwoju Województwa Lubelskiego.