Projekti / Programi
01. januar 2017
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T140 |
Tehnološke vede |
Energijske raziskave |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
energija, termoenergetika, motorji z notranim zgorevanjem, elektromobilnost, turbinski stroji, hrup, kavitacija, gorivne celice, zgorevanje, meritve, modeliranje, izpušni plini, onesnaževanje
Raziskovalci (41)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalno delo Raziskovalnega Programa (RP) Energetsko strojništvo je usmerjeno v celovito obravnavo Trajnostnega upravljanja z energijo. Vizija raziskovalnega dela RP je razvoj inovativnih temeljnih in aplikativnih znanstvenih doprinosov ter njihova implementacija v gospodarstvu in/ali v družbeno koristnih projektih. Dosledno izpolnjevanje zastavljene vizije potrjujejo dosedanje reference RP, ki jasno nakazujejo zelo aktivno izvirno znanstveno dejavnost in njeno učinkovito implementacijo v projektih z gospodarstvom, kar ključno doprinaša k povečanju dodane vrednosti produktov (A1: 25,03 [število točk: 8181; A': 3558; A'': 1219] in A3: 51,85).
Dodatno je za RP značilna izrazita interdisciplinarna in interinstitucionalna naravnanost, saj je oboje neobhodno povezano s celovito obravnavo Trajnostnega upravljanja z energijo. V tem oziru RP sodeluje v vsemi vodilnimi nacionalnimi in mnogimi mednarodnimi raziskovalnimi institucijami ter z velikim številom nacionalnih in mnogimi vidnejšimi mednarodnimi podjetji.
RP naslavlja širok spekter prepletenih in komplementarnih dejavnosti, ki pokrivajo celotno verigo od bazičnih raziskav energetskega in procesnega inženirstva preko snovanja in optimizacije komponent do optimizacije energetskih sistemov, z namenom kompetentnega reševanja izzivov s področja Trajnostnega upravljanja z energijo in z namenom krepitve integratorske vloge strojništva, ki je ključna za zagotavljanje visoke stopne prenosa bazičnega in aplikativnega znanja na produktno raven. Kljub temu pa se bo zaradi prostorske omejitve obrazca projektna prijava osredotočila zgolj na štiri prepletena raziskovalna področja, kjer imamo mednarodne kompetence in kjer generiramo izvirne bazične in aplikativne doprinose: 1) elektrokemijske naprave , 2) napredni sistemi zgorevanja, 3) kavitacija in 4) akustika.
Na področju elektrokemijske naprav (gorivnih celic in baterij) bomo v okviru RP razvili: a) novo generacijo elektrokemijskih modelov, ki upoštevajo nedavno znanje na nano-skali in so namenjeni za uporabo na sistemski ravni, in b) inovativne zasnove in integracijske tehnike na sistemski ravni. Zelo učinkovita interakcija tem s področja 1) in 2) je ključna za učinkovito reševanje izzivov prihodnjih mobilnih in stacionarnih aplikacij. Na področju naprednih sistemov zgorevanja bomo razvijali bazična in aplikativna znanja, ki so ključna za doseganje visoke učinkovitosti in trajne ter ekonomsko vzdržne rabe alternativnih goriv s poudarkom na gorivih pridobljenih iz odpadkov. Na področju kavitacije in njene uporabe, kjer RP sodi med svetovno vodilne raziskovalne skupine, bomo nadaljevali s premikanjem mej bazičnega znanja in odpirali nove perspektive uporabe kavitacije. Kavitacija je močno povezana tudi z naprednimi sistemi zgorevanja preko procesiranja surovin in preko komponent hidravličnih sistemov. Preprečevanje in zmanjševanje akustične emisije je presečno področje lastno vsem strojem in hkrati zelo pomemben družbeni izziv.
Pomen za razvoj znanosti
Trajnostno uporavljanje z energijo je ključnega pomena za zmanjšanje porabe energijskih virov in za zmanjšanje okoljskega vpliva rabe energije Za učinkovito podporo raziskovalnim in razvojnim (R&D) nalogam na tem področju je potreben celovit pristop, ki zahteva optimizacijo na sistemski ravni in na ravni posameznih komponent. Programska skupina (PS) zato obravnava celotno verigo od detajlnih pojavov na pod-komponentni ravni do energetskih sistemov. Med drugimi, v programu na temeljnem in aplikativnem nivoju obravnavamo raziskovalna področja elektrokemijskih naprav (gorivne celice in baterije), naprednih sistemov zgorevanja, kavitacije in akustike.
Na področju elektrokemijskih naprav (gorivne celice in baterije) PS stremi k razvoju elektrokemijskih modelov naslednje generacije, ki so namenjeni za uporabo na inženirski ravni in k razvoju izvirnih tehnik snovanja in integracije na sistemski ravni. Tu bomo prenesli nedavno pridobljeno znanje na nano-skali v modele elektrokemijskih naprav naslednje generacije na inženirski ravni z namenom povečanja stopnje njihove napovedljivosti. Načrtujemo tudi uporabo izvirne tehnike snovanja in integracije za povečanje efektivnega izkoristka na sistemski ravni, kar bomo izvedli na novo razviti visokotemperaturni PEM gorivni celici in na izvirnem parnegem reformerjju metanola.
V smislu elektrokemijskih naprav PS že v svoji osnovi zasnovi prispeva k razvoju novih raziskovalnih smeri kot so izvirni modelski in integracijski koncepti, prav tako pa premika meje razumevanja pojavov v elektrokemijskih napravah.
Originalnost rezultatov na področju naprednih sistemov zgorevanja izhaja iz inovativnih materialov (npr. goriva), inovativnih metodologij za vrednotenje tehnične uporabnosti goriv in iz inovativnih konceptov zgorevanja. V tem oziru se bomo na eni strani osredotočili na visokoučinkovito uporabo obstoječih goriva iz odpadkov, kjer bomo uporabiti prilagojeno optimizacijo stroja in implementaciji, na drugi strani pa v goriva z ustreznejšimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi s stališča uporabe v toplotnih strojih.
Na področju kavitacije bomo v okviru PS izvedli vrsto novih naprednih eksperimentov, ki bo omogočil preboj v poznavanju fizike kavitacijskih mehurčkov in oblakov. S tem pa bomo raziskovali možnosti uporabe novega temeljnega znanja pri novih metodologijah za povečano proizvodnjo bioplina, za čiščenje voda in tal, čiščenje površin, izboljšanje materialov in za napoved erozije. Natančneje želimo raziskati interakcije mehurčkov in organskih snovi, raziskali bomo nastanek hidroksilnih radikalov med kavitacijo, preučevali kavitacijsko erozijo, končno pa nameravamo določiti fiziko interakcije med kavitacijskimi mehurčki in sedimenti.
Znanstveni cilj raziskav s področja akustike je pridobiti znanje, ki bo omogočalo avtomatizirano identifikacijo dominantnih virov hrupa in zvočnih dogodkov, z uporabo algoritmov strojnega sluha. Za razvoj sistema namenjenega avtomatizirani klasifikaciji zvočnih dogodkov in za nadzor delovanja strojev, naprav in procesov bo potrebno združiti znanja o mehanizmih generiranja zvoka, o širjenju zvoka po realnem prostoru, formiranju zvočnih žarkov in psihoakustike. Raziskave se bodo osredotočale na večkanalno zajemanje signalov, iz katerih bomo lahko izluščili prostorske značilke zvočnih dogodkov o trenutno dominantnem viru hrupa znotraj kompleksnega stroja, njegovem gibanju, njegovi sliki sevanja, značilnosti akustične okolice in podobno. Znanje o novih prostorskih značilkah zvočnih dogodkov bo znatno izboljšalo zanesljivost in uporabnost algoritmov za njihovo identifikacijo in klasifikacijo. S tem bomo omogočili nadzor delovanja strojev naprav in različnih procesov, nadzor izdelkov na proizvodnji liniji, izključno na osnovi opazovanja generiranega hrupa.
Pričakujemo, da bomo v nadaljevanju raziskovalnega programa prišli do pomembnih novih bazičnih spoznanj v povezavi s trajnostnim upravljanjem z energijo. Visok nivo bazičnih in aplikativnih raziskav bomo vzdrževali s t
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalni program obravnava enega najključnejših vprašanj družbe - trajnostno upravljanje z energijo. Program ima zato očiten in neposreden učinek na ekonomijo, kar se odraža tudi v velikem številu industrijskih projektov, ki jih člani uzvajajo za tuje in domače (takorekoč vsa večja slovenska izvozna podjetja) gospodarske družbe (Gorenje, Kolektor, BSH, Hidria, Domel, HSE, Knauf, Akrapovič, Danfoss Trata, Litostroj Power, Alstom, AVL List GmbH, Elcore GmbH, Nedstack fuel cell technology BV, Auma, Philips, Andino), ki želijo postati vodilni dobavitelji izdelkov z veliko dodano vrednostjo. Člani Programske skupine so k tem ciljem v zadnjih letih prispevali s preko 30 patenti. Ker lahko številne znanstvene uspehov Programske skupine apliciramo na več področji je pomemben družbeni dejavnik tudi mreženje med podjetji.
Vzgajanje nove generacije inženirjev in znanstvenikov ima enakovreden pomen. V tem oziru je smiselno izpostaviti nenehno posodabljanje učnega programa, ki vsebuje izsledke zadnjih raziskav tudi v obliki novih predmetov. Člani Programske skupine se redno izkazujejo tudi kot mentorji na dodiplomskih, magistrskih in doktorskih programih predvsem na področjih, kjer vlada zanimanje industrije (več kot 30 doktoratov in preko 400 diplomantov in magistrantov). To sodelovanje je ključno za celovito in stabilno vzpostavitev »triple-helix« koncepta, kjer sodelujejo univerze, industrija in vlada. Odličnost laboratorijev znotraj Programske skupine se odraža tudi v priljubljenosti med tujimi študenti.
Mreženje z drugimi vodilnimi inštitucijami zagotavlja vrsta mednarodnih projektov v okviru FP7: FLUMABACK, ASTERICS, CROPS in drugih platform, kot na primer Evropska Vesoljska Agencija (ESA): THERMOCAV, CRYOCAV.
Raziskovalci Programske skupine močno aktivni v različnih nacionalnih in mednarodnih organizacijah med katerimi je vredno izpostaviti: EARPA (Evropsko združenje avtomobilskih raziskovalnih partnerjev), EGVIA (Evropsko združenje Iniciativa zelenih vozil), EAA (Evropsko združenje akustikov).
Raziskovalci Programske skupine so zelo aktivni tudi v promociji trajnostnega upravljanja z energijo na znanstvenem področju, vključno s predavanji in diskusijami na znanstvenih srečanjih, tujih univerzah in raziskovalnih inštitutih ter na nivoju javnih medijev, namenjenih širšemu občinstvu. Člani tako pogosto sodelujejo v TV in radijskih oddajah, sodelujejo v intervjujih ter prispevajo članke, objavljene v tiskanih in spletnih medijih za širše občinstvo.
PS tako znatno prispeva k razvoju gospodarstva, socialnim aktivnostim in ima zato pomemben vpliv na družbo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2017,
2018,
2019
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2017,
2018,
2019
