Na polskim i globalnym rynku brakuje obecnie małoskalowych urządzeń o mocy rzędu kilkudziesięciu -kilkunastu kilowatów, produkujących energię elektryczną z tanich i powszechnie dostępnych paliw stałych (węgla, biomasy). Paliwa stałe są źródłem energii elektrycznej jedynie w dużych blokach energetycznych lub układach ORC. Komercyjne, dostępne w sprzedaży układy do mikrokogeneracji, są zasilane albo gazem, albo paliwami ciekłymi. Powstająca, technologicznie dojrzała „mała elektrownia” jest rezultatem badań teoretycznych i prac eksperymentalnych, prowadzonych przy współpracy członków Konsorcjum realizujących przedsięwzięcie – zespołu pracowników Instytutu Maszyn Przepływowych PAN oraz trzech przedsiębiorstw przemysłowych, posiadających doświadczenie w budowie turbin, sprężarek i kotłów.
Cel projektu
Realizowany projekt Voltaeris ma na celu opracowanie układu do skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej o mocy do 30kWe z wykorzystaniem biomasy lub węgla. Powstający w ramach projektu mały, uniwersalny układ turbogazowy stanie się przełomową technologią pozwalającą produkować energię elektryczną z paliw, które obecnie służą co najwyżej do produkcji ciepła.
Instalacja bazuje na termodynamicznym obiegu Braytona. W jej skład wchodzi turbina gazowa napędzana powietrzem o bardzo wysokiej temperaturze (powyżej 850oC) i stosunkowo niewielkim ciśnieniu (ok. 3 bar) oraz generator prądu. Powietrze obiegowe sprężane jest w kompresorze turbiny, a następnie dostarczane do kotła żarowego na paliwo stałe. Moc cieplna urządzenia wynosi 150kW. Ponieważ najbardziej obciążone termicznie elementy kotła powietrznego będą miały temperaturę rzędu 1100°C, do budowy kotła oraz turbiny wykorzystano materiały żaroodporne. Kocioł składa się z rozbudowanego układu wymienników ciepła, w tym z radiacyjnego wysokotemperaturowego podgrzewacza powietrza oraz palnika i komory spalania. Cały układ znajduje się w kontenerze, by umożliwić zmianę jego usytuowania, podłączenie do sieci elektrycznej oraz wykorzystać warunki terenowe przyszłego nabywcy. Wszystkie krytyczne komponenty, czyli żarowy kocioł powietrzny, radiacyjny podgrzewacz powietrza oraz turbosprężarka gazowa, powstają na bazie polskich technologii, są wytwarzane przez Konsorcjum i charakteryzują się wysokim poziomem innowacyjności.
Niekwestionowaną zaletą proponowanego rozwiązania i przewagą wobec innych technologii, jest wykorzystanie jako czynnika roboczego powietrza, które nie miesza się ze spalinami. Powietrze jest bezpłatnym, powszechnie dostępnym i czystym czynnikiem, co pozwoli tej technologii zdominować rozwiązania konkurencyjne, które wymagają zastosowania w obiegu różnego rodzaju płynów, często nieobojętnych środowiskowo. W proponowanej turbinie gazowej z kotłem żarowym powietrze można czerpać wprost z otoczenia, bez żadnych specjalnych zabiegów.
Dla kogo?
Oferowany uniwersalny układ turbogazowy, pełniący funkcję mikro-elektrociepłowni, jest odpowiedzią na potrzeby tysięcy przedsiębiorstw przemysłowo-usługowych, dużych gospodarstw rolnych, przedsiębiorstw przemysłu spożywczego i przedsiębiorstw komunalnych, które zużywają duże ilości paliw na ciepło a jednocześnie kupują drogą energię elektryczną. Wykorzystanie opracowanej instalacji umożliwi firmom podnieść ich rentowność, dzięki możliwości czerpania zysków z produkcji energii elektrycznej na własne potrzeby i na sprzedaż do sieci.
Poza Polską, rynkiem zbytu układu turbogazowego są kraje Azji Środkowej i Afryki, gdzie istnieją bardzo duże zasoby biomasy i węgla.