Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: Z2-1862
- Naslov: Zgorevanje brez okoljskega odtisa za proizvodnjo zelene energije
- Trajanje: 01.07.2019 – 30.06.2021
- Letni obseg: 1 FTE
- Vodja: doc. dr. Tine Seljak
- Veda: Tehniške vede
- Sodelujoče RO: Povezava
- Sestava projektne skupine: Povezava
- Bibliografske reference: Povezava
Vsebinski opis projekta
Vsebina projekta naslavlja enega ključnih izzivom moderne družbe – proizvodnjo energije z najmanjšim možnim okoljskim odtisom. Kljub temu, da so na voljo številne obetavne obnovljive tehnologije, ki omogočajo reševanje tega izziva, večina relevantnih analiz primarne rabe energije predvideva, da bo zgorevanje srednjeročno še vedno igralo pomembno vlogo pri proizvodnji toplotne energije, v proizvodnji električne energije pa bo tranzicija še počasnejša.
Najnovejša dognanja na področju znanosti o zgorevanju so skoraj docela izkoristila možnosti optimizacije obstoječih konceptov zgorevanja, zato so na tem področju potrebni izraziti napori za doseganje že najmanjših izboljšav glede na obstoječe stanje tehnike. Obsežni napredki so tako možni le v primeru razvoja popolnoma novih pristopov, ki bi drastično znižali potencial globalnega segrevanja zgorevalnih procesov z zmanjšanjem izpustov škodljivih snovi, višjimi izkoristki in celovito CO2 nevtralnostjo, ki bi idealno bila v skladu s smernicami krožnega gospodarstva.
Za reševanje tega izziva vsebina projekta predlaga uvedbo popolnoma novega, inovativnega in izvedljivega koncepta zgorevanja za proizvodnjo zelene energije – »zgorevanje brez okoljskega odtisa«. Predlagan koncept združuje idejo brezplamenskega zgorevanja z uporabo CO2 nevtralnih goriv in je sposoben spremeniti paradigmo na področju trajnostne proizvodnje energije.
Z združevanjem edinstvenih sposobnosti brezplamenskega zgorevanja za zagotavljanje izrazito nizkih izpustov NOx in uporabe visoko oksigeniranih goriv, ki izhajajo iz kaskadne rabe obnovljivih materialov ter izkazujejo izrazit potencial za zmanjševanje izpustov trdnih delcev je mogoče doseči čisto zgorevanje. V kolikor lahko te sinergije obogatimo z uporabo visoko učinkovitega kontinuiranega notranjega zgorevanja (npr. v turbinskih motorjih) je možno razviti pristop, ki presega vse trenutno razpoložljive tehnologije. Ta nov pristop ponuja možnost minimiranja vseh negativnih aspektov klasičnega zgorevanja, hkrati pa ohranja in celo presega vse prednosti kot so visok izkoristek, skalabilnost, zanesljivost in fleksibilnost v smislu delovne sposobnosti.
Obenem ta koncept predstavlja visoko relevanten in privlačen znanstveni izziv z veliko možnostjo uspeha. Za vzpostavitev delovanja prvega prototipa zgorevanja brez okoljskega odtisa, je potrebno premakniti meje bazične znanosti o zgorevanju. To odpira možnost za znatno število inovativnih doprinosov na področju brezplamenskega zgorevanja, zgorevanja v turbinskih motorjih in zgorevanja inovativnih goriv, kar tvori bazo za odpiranje novega raziskovalnega področja z visoko relevantnostjo, saj niti zgorevanje tekočih goriv v brezplamenskem načinu niti implementacija brezplamenskega zgorevanja v turbinskih motorjih do sedaj še nista bila preizkušena.
S prvim, v predlaganem projektu razvitim, prototipom zgorevanja brez okoljskega odtisa bo možno identificirati, karakterizirati in opisati temeljne pojave atomizacije, formiranja gorljive zmesi, tokovne dinamike, kinetike oksigeniranih komponent in stabilnosti delovanja, ki se pojavljajo med brezplamenskim zgorevanjem visoko oksigeniranih goriv. Poleg tega bo mogoče analizirati obnašanje številnih konvencionalnih goriv, ki bodo prvič preučevana v brezplamenskem načinu, kar tvori bazo za široko paleto novih aplikacij in s tem velik družbeni vpliv.
Z vzpostavitvijo znanstvenih temeljev za razumevanje brezplamenskega zgorevanja in z razvojem popolnoma novega koncepta zgorevanja brez okoljskega odtisa, bodo rezultati projekta znatno pripomogli k razvoju znanosti o zgorevanju, hkrati pa bodo izkazovali izrazit potencial za razvoj novih raziskovalnih idej na področju trajnostne energije.