Transformacja energetyczna oparta na mikroturbinach gazowych
Turbiny gazowe są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, począwszy od silników lotniczych po wielkoskalowe generatory energii elektrycznej. Sposób ich działania jest stosunkowo prosty - gaz o wysokim ciśnieniu i temperaturze ulega rozprężeniu w turbinie, obracając dysk z łopatkami i napędzając w ten sposób wewnętrzną sprężarkę oraz zewnętrzny generator elektryczny. „Od niedawna rośnie zainteresowanie potencjałem mikroturbin gazowych”, wyjaśnia Jafar Al-Zaili, jeden z uczestników projektu NextMGT(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i starszy wykładowca zajmujący się elektryką mocy i napędami na City University of London(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Zjednoczonym Królestwie. „Mowa o rozwiązaniach o mocy wynoszącej mniej niż 500 kW”. Jednym z powodów tego zainteresowania jest możliwość wykorzystania turbin w celu budowy rozproszonych systemów energetycznych. Koncepcja ta zakłada budowę zdecentralizowanych mniejszych bloków energetycznych zastępujących scentralizowane elektrownie, dostarczających energię elektryczną i cieplną użytkownikom końcowym. Bliskość instalacji umożliwia zmniejszenie strat przesyłowych i pozwala na kogenerację - jednoczesną produkcję energii elektrycznej i cieplnej. Ponadto kompaktowy rozmiar i elastyczność operacyjna turbin pozwala na ich szybkie uruchamianie, a także zmniejszanie i zwiększanie produkcji energii na żądanie, minimalizując w ten sposób czas reakcji na wahania popytu.
Rozwój technologii mikroturbin i badanie możliwości
Zespół projektu NextMGT, wspieranego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), skupił się na rozwoju technologii mikroturbin gazowych i badaniu możliwości rynkowych. Wyzwaniem wciąż pozostaje wysoka cena tych rozwiązań, wynikająca z braku efektu skali. Dlatego zespół koncentrował się w równym stopniu na wyeliminowaniu problemów gospodarczych oraz na rozwoju samej technologii. W projekcie wzięło udział 15 naukowców i naukowczyń na początku kariery, którzy zajęli się badaniem różnych aspektów mikroturbin gazowych. Część z nich analizowała możliwość połączenia ich z magazynami energii, z kolei inni badali spalanie, emisje i zagadnienia środowiskowe związane z ich eksploatacją. Działania badaczy skupiały się także na potencjalnych rozwiązaniach na potrzeby niewielkich urządzeń oraz łączeniu turbin z innowacyjnymi komponentami. W ramach projektu badacze przeanalizowali także problem zarządzania prawami własności intelektualnej oraz możliwości komercjalizacji rozwiązań. „W rzeczywistości badania dotyczące modelowania rynku, prawodawstwa i regulacji były kluczowe dla tego projektu”, zauważa Al-Zaili. „Naszym celem było sprawdzenie, co możemy zrobić, by spopularyzować tę technologię na rynku”.
Szkolenia dla środowisk akademickich i przemysłu
Kluczowym wnioskiem wypływającym z tych prac jest to, że na rynku jest miejsce dla mikroturbin gazowych. Popyt na tę technologię będzie jednak zależał od przyjętych strategii dekarbonizacji naszych gospodarek. „Dokonaliśmy również istotnych postępów w zakresie rozwoju technologii, w tym dotyczących spalania paliw alternatywnych”, dodaje Al-Zaili. „Turbiny gazowe dobrze sprawdzają się w takich sytuacjach, ponieważ są niezwykle elastyczne”. Kolejny istotny sukces wiązał się z elementem szkoleniowym projektu. 15 badaczy na wczesnym etapie kariery mogło czerpać korzyści z rozbudowanej sieci szkoleniowej, współpracując z różnymi instytucjami i przedsiębiorstwami. W rezultacie uzyskali doktoraty i rozpoczęli pracę w środowisku akademickim i przemyśle.
Możliwości wodoru i sztucznej inteligencji
Projekt NextMGT otworzył nowe ścieżki badawcze i zainspirował zespół projektowy do ubiegania się o finansowanie kolejnego projektu szkoleniowego. W przypadku sukcesu tych starań, zespół skupi się na wyborze zagadnień badawczych w oparciu o nowe priorytety strategiczne. W ostatnich latach niezwykle istotnym zagadnieniem stał się wodór. Mikroturbiny gazowe są z założenia dobrze przystosowane do spalania wodoru, który może być następnie wykorzystany jako wektor wpływający na łańcuch dostaw energii w przyszłości. Innym obszarem zainteresowania będzie prawdopodobnie sztuczna inteligencja, której wykorzystanie wiąże się z ogromnymi możliwościami dotyczącymi poprawy wydajności systemów. „Prawdopodobnie będą to dwa obszary, na których skupimy się w przyszłości”, mówi Al-Zaili.
