Projekti / Programi
MagBoost: Magnetokalorična podporna mikro-toplotna črpalka za sistem daljinskega ogrevanja
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.05 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
Kriogenika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
toplotna črpalka; magnetokalorični efekt; daljinsko ogrevanje; energetska učinkovitost; dekarbonizacija
Raziskovalci (17)
Organizacije (2)
Povzetek
V prihodnosti bo velik del oskrbe za ogrevanje ali hlajenje objektov v urbanih okoljih potekal preko nizkotemperaturnih sistemov daljinskega ogrevanja. Za namen zvišanja temperaturnega nivoja, potrebnega za ogrevanje sanitarne tople vode, bodo poleg obnovljivih in odpadnih virov služile toplotne črpalke, ki predstavljajo z energijskega stališča najbolj učinkovit generator toplote. Podobno bodo toplotne črpalke služile kot eden izmed glavnih način ogrevanja in hlajenja nizko-, ali nič- energijskih objektov v ruralnih okoljih. Velika večina toplotnih črpalk temelji na parno-kompresijskih tehnologijah. Pri teh tehnologijah največji problem predstavljajo hladiva, ki imajo pomemben vpliv na toplogredno ogrevanje. Čeprav je veliko truda vloženega v iskanje novih hladiv, je žal število realnih alternativ izjemno majhno. Sistemi tehnologije parno-kompresijskega cikla predstavljajo tudi vir onesnaževanja s hrupom. Številne svetovne študije kažejo, da predstavlja magnetokalorična tehnologija hlajenja ali toplotnih črpalk najboljšo oziroma najbolj razvito alternativo parno-kompresijskim tehnologijam. Ker je tovrstna tehnologija še v razvoju, so nujno potrebne raziskave in aktivnosti, ki bi omogočile ustrezno demonstracijo tehnologije v aplikaciji. Prav tako je potrebno rešiti osnovne probleme prenosa toplote in generatorjev magnetnega polja, ki zaradi neučinkovitosti trenutnih rešitev preprečujejo aplikativni razvoj tehnologije. To namreč predstavlja osnovo za razširitev domene in njen razvoj v prihodnosti. Zato je glavni cilj predlaganega raziskovalnega projekta razvoj magnetokalorične podporne toplotne črpalke, ki bi služila kot podporna enota v toplotni podpostaji nizko temperaturnega sistema daljinskega ogrevanja. Prednost magnetokalorične tehnologije v primerjavi s trenutno uporabljeno tehnologijo parno-kompresijskih naprav je torej v potencialni višji energijski učinkovitosti in uporabi okolju prijaznih hladilnih sredstev. Pomembno prednost predstavlja neslišno obratovanje brez vibracij. Raziskave in razvoj predlaganega projekta bodo osredotočene najprej na rešitev dveh pomembnih glavnih preprek magnetokalorične tehnologije. Prijavitelj je nosilec ideje in prijave patentne zaščite, ki ponuja možnost za znatno izboljšanje gostote moči in učinkovitosti obstoječih aktivnih magnetnih regeneratorjev. S pomočjo znanja in idej bomo premostili probleme dosedanjih rotirajočih permanentnih magnetnih struktur, ki sestojijo iz redkih zemelj. V ta namen bomo razvili energijsko učinkovito, statično in hitro delujočo strukturo magneta, ki ne bo vseboval redkih zemelj. Zasnovali in implementirali bomo učinkovit hidravlični sistem. Za spremenljivo in več-parametrično delovanje bomo razvili in izdelali krmilno elektroniko. Magnetokalorično toplotno črpalko bomo integrirali v toplotno podpostajo in izvajali teste pri različnih laboratorijskih pogojih, ki bodo omogočili ustrezno prilagoditev krmiljenja in pripravo na realne pogoje obratovanja. Na koncu bomo sistem magnetokalorične podporne toplotne črpalke v toplotni podpostaji integrirali v realne pogoje sistema daljinskega ogrevanja ter na ta način demonstrirali delovanje. Zaradi širšega nabora aplikacij razvite tehnologije bomo ob pridobljenih rezultatih analizirali možnosti eksploatacije tehnologije in njeno implementacijo tudi v druge tržne niše, kot so na primer gospodinjski aparati (sušilnik perila, pomivalni in pralni stroj) in za potrebe ogrevanja in hlajenja stanovanjskih stavb. Zaradi pomembnosti znanstvenih raziskav za področja naprednih energijskih materialov, hlajenja in toplotnih črpalk, kot tudi razvoja prihodnjih sistemov daljinskega ogrevanja, bomo rezultate ustrezno diseminirali s širokim naborom aktivnosti in visoko-kvalitetnih publikacij. Prav tako nameravamo uporabiti klasične in številne napredne načine, preko katerih bomo rezultate ustrezno komunicirali različnim deležnikom, ki predstavljajo eksperte, splošno javnost, ali pa nosilce politik.
