Wysoko wydajne silniki przetwarzające ścieki gorące na energię elektryczną Nowe silniki zdolne do wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem często pomijanego źródła, jakim są ścieki gorące, mogą zmniejszyć ilość energii zużywanej przez tysiące irlandzkich gospodarstw domowych i zakładów przemysłowych, jednocześnie redukując szkodliwe emisje dwutlenku węgla. Energia © EXERGYN Fabryki, elektrownie, centra danych czy statki towarowe generują duże ilości gorących ścieków stanowiących doskonałe źródło energii. Znalezienie wydajnego i taniego sposobu wychwycenia i wykorzystania ciepła odpadowego pozwoli znacznie ograniczyć zużycie paliwa i zmniejszyć emisję CO2. Technologie umożliwiające pozyskiwanie energii z wysoko- i niskotemperaturowego (poniżej 100°C) ciepła odpadowego już istnieją, jednak wraz z malejącą temperaturą spada ich wydajność, a koszty eksploatacji rosną. Na szczęście uczestnikom finansowanego z funduszy UE projektu THE EXERGYN DRIVE udało się opracować nową technologię efektywnego wykorzystywania ciepła odpadowego o temperaturze poniżej 100°C. Innowacyjny silnik o wysokiej sprawności energetycznej jest zasilany wyłącznie gorącą wodą. Inteligentne materiały do pozyskiwania energii Podstawą koncepcji wytwarzania energii elektrycznej lub mechanicznej z niskotemperaturowego ciepła odpadowego jest stop z pamięcią kształtu – nitinol. Ten materiał ulega przemianie fazowej po ogrzaniu do pewnej temperatury, zwykle niższej od 100°C, i po ochłodzeniu powraca do pierwotnego kształtu. „W sercu silnika cięgna nitinolowe zamocowane do tłoków są zanurzane na przemian w gorącej i zimnej wodzie, co powoduje ich rozszerzanie się i kurczenie, a w konsekwencji – ruch tłoków. Takie naprzemienne nagrzewanie i chłodzenie cięgien w centralnej części silnika prowadzi do powstania parcia, które działa jak układ hydrauliczny, i napędza generator wytwarzający energię elektryczną” – wyjaśnia dr Kevin O’Toole, dyrektor ds. badań i rozwoju w firmie Exergyn Ltd. Silnik może wyprodukować 10 kW energii elektrycznej z około 200 kW energii cieplnej pochodzącej ze ścieków gorących. Dużo pracy poświęcono zaprojektowaniu i modyfikacji materiału, tak aby wytrzymał on miliony cykli. Jak dotąd badacze z firmy Exergyn przetestowali pojedyncze cięgno wykonane z nitinolu. Cięgno pracowało przez 10 milionów cykli bez żadnych oznak pogarszania się sprawności, co wyraźnie dowodzi możliwości jego zastosowania w silnikach o długiej żywotności. Przełomowa technologia W obecnie używanych układach odzysku, generujących energię z ciepła odpadowego z zakładów produkcyjnych, zwykle wykorzystuje się organiczny cykl Rankine'a (ORC, Organic Rankine Cycle). Mimo że ta technologia dobrze sprawdza się w temperaturach 200 – 300°C, jej zdolność do wytwarzania energii z ciepła niskotemperaturowego w postaci gorącej wody o temperaturze poniżej 100°C jest niewielka. „Zależnie od warunków, w przypadku temperatur poniżej 100°C nasz system jest od 3 do 6 razy bardziej wydajny niż układy ORC, co sprawia, że jest on opłacalny ekonomicznie. Dodatkowo nasza technologia nie wymaga stosowania wymienników ciepła, dzięki czemu silnik jest bardziej kompaktowy i nie zawiera toksycznych gazów” – dodaje dr O’Toole. Mały silnik – wielka zmiana Ilość ciepła odpadowego produkowanego co roku na całym świecie odpowiada zużyciu energii elektrycznej przez UE w czasie 12 lat. Na dzień dzisiejszy nie istnieje żadna dobra technologia pozwalająca efektywnie wykorzystywać niskotemperaturowe ciepło odpadowe. Jeśli wszystko pójdzie jak trzeba, innowacyjny silnik THE EXERGYN DRIVE będzie wychwytywać i wykorzystywać ciepło ze ścieków gorących, przyczyniając się w ten sposób do zmniejszenia kosztów produkcji i ograniczenia globalnej emisji dwutlenku węgla o całe 2%. Uczestnicy projektu THE EXERGYN DRIVE szacują, że po opracowaniu komercyjnego rozwiązania wartość rynku takich silników może w ciągu kilku kolejnych lat przekroczyć 440 miliardów euro. Mają też nadzieję, że silnik znajdzie zastosowanie nie tylko przy przetwarzaniu ciepła odpadowego z zakładów produkujących biogaz, ale również w instalacjach geotermalnych oraz przemyśle morskim. Słowa kluczowe THE EXERGYN DRIVE, ścieki gorące, energia elektryczna, niskotemperaturowe ciepło odpadowe, stop z pamięcią kształtu
