Projekti / Programi
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T140 |
Tehnološke vede |
Energijske raziskave |
| T200 |
Tehnološke vede |
Termično inženirstvo, uporabna termodinamika |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| T455 |
Tehnološke vede |
Motorji in pogonski sistemi |
Konverzija energije, termodinamični krožni procesi, goriva in zgorevanje
Energetski pogonski in delovni stroji
Smotrna raba energije v industrijskih tehnoloških procesih
Raziskovalci (22)
Organizacije (1)
Povzetek
Skupina za termoenergetiko
- Teoretično in praktično izopopolnjevanje modelov za določanje primernosti nadomestnih inozemskih premogov v slovenskih termoelektrarnah.
- Raziskave možnosti uporabe biomase v Sloveniji z energetskega in ekonomskega vidika za pridobivanje toplote in električne energije.
- Vplivnost tehnoloških parametrov na generiranje entropije v energetskih procesih.
- Numerično modeliranje in analiza masnih ter energetskih tokov v turbinskih strojih s CFD orodji.
- Razvoj in optimiranje sistemov vbrizgavanja pare pri hibridnih plinsko-parnih procesih.
- Termodinamična analiza enostavnih, sestavljenih in hibridnih krožnih procesov.
- Določitev metod in postopkov za določevanje optimalnih parametrov obratovanja termoelektrarn (na primer Termoelektrarne Šoštanj in Termoelektrarne-toplarne Ljubljana) in energetsko intenzivnih tehnoloških procesov (na primer kalciniranje apna, skupaj s podjetjem IGM, Zagorje).
Skupina za vodne turbinske stroje
- Razvoj monitoringa kavitacije na vodnih turbinah, črpalkah in ladijskih propelerjih: postavitev eksperimentalnih modelov in ekspertnih sistemov za prepoznavanje kavitacije in njenega delovanja.
- Razvoj in uvajanje analize delovanja hladilnih stolpov na naravni vlek v klasičnih in jedrskih termoelektrarnah; raziskave vključujejo eksperimentalne metode lokalne diagnostike, oblikovanja fenomenoloških modelov, prenosa toplote in snovi ter vključevanje teh v numerične modele za napoved delovnih karakteristik hladilnih stolpov.
- Nadaljevanje razvojno-raziskovalnega dela na tehnologiji pridobivanja kamene volne, nadaljevanje raziskav turbinskih strojev s poudarkom na razvoju pretočnih traktov spremenljivih oblik, vrtečih se difuzorjev; raziskave so usmerjene na aplikacije sodobnih merilnih metod, ki temeljijo na LDA, računalniško podprti vizualizaciji tokov, termoviziji, metodah nevronskih mrež in metodah multiregresijskih prostorskih analiz.
- Vsa navedena področja so vezana na EU projekte, ki so zaključeni, so v teku ali pa se že komercializirajo.
Skupina za toplotne batne stroje
- Izboljšanje dinamičnih karakteristik dizlskih motorjev s pomočjo elektromotoja, ki je pritrjen na gred turbopolnilnika ali s pomočjo integriranega zaganjalnika-generatorja, ki v prehodnem režimu deluje kot elektromotor; obe ideji bosta teoretično in praktično raziskani skupaj s podjetjem Iskra Avtoelektrika.
- Zmanjševanje emisije škodljivih snovi dizlskih motorjev na osnovi optimiranja zgorevanja, kjer bo v pomoč optimalna izbira turbopolnilnika.
Skupina za delovne stroje in tehnično akustiko
- Izpopolnjevanje in potrditev postavljenih tez generiranja hrupa za širši spekter turbinskih strojev, kajti teoretični ali eksperimentalni model oz. algoritem, ki bi bil veljaven in uporaben za večjo skupino sorodnih turbinskih storjev, še ni poznan.
Skupno za vse skupine
- Smotrna raba energije v industriji in prometu.
- Sodelovanje z vladnimi institucijami v zvezi z uvajanjem evropskih predpisov in standardov na področju energetskih strojev in naprav.
Pomen za razvoj znanosti
Razširitev in adaptacija uporabe nevronskih mrež na kompleksnem parnem postrojenju z namenom optimiziranja energijske učinkovitosti. Raziskave uporabnosti nevronskih mrež za dvig RAM indeksa (Reliability Availability and Maintanability) zanesljivosti, razpoložljivosti in vzdrževalnosti klasičnih parnih postrojenj. Pri razvoju modelov za vrednotenje prihrankov primarne energije v poligeneracijskih energetskih sistemih ter pridobivanje baz podatkov za LCA študije, usmerjenih raziskavah inovativnih sistemov za trajnostno energetsko izkoriščanje biomase, zajem in shranjevanje ogljikovega dioksida, ter zmanjševanje izpustov škodljivih emisij, bodo rezultati temeljnih raziskav uporabljeni pri snovanju in konstrukciji sistemov za uplinjanje biomase, ki omogoča pridobivanje visoko kaloričnih sinteznih plinov. Raziskave omogočajo nadaljnji poglobljen študij tehnoloških rešitev za ekstrakcijo vodika, ter uporabo v gorivih celicah za stacionarne ali mobilne aplikacije. Posebej zanimivo področje se odpira pri snovanju alternativnih kogeneracijskih in hibridnih sistemov na osnovi gorivnih celic. Turbinski stroji so dobro razumljeni s stališča razumevanja in uporabe. Na tem področju ima bistven pomen inovativni pristop k povečevanju izkoristka turbinskih strojev. Ta pristop se kaže v relativno preprostih konstrukcijskih spremembah, ki pa močno vplivajo na aero oz. hidrodinamične lastnosti stroja in posledično na njegov izkoristek. Pri študiju kavitacije so lokalni termodinamični učinki kavitacije zaradi zahtevnosti meritev in cene raziskovalne opreme praktično neraziskano področje, po drugi strani pa so ključnega pomena za razvoj številnih industrijskih aplikacij. Podobno, kjub dolgoletnim raziskavam, nekateri mehanizmi kavitacijske erozije še niso zadovljivo razloženi, kar omejuje poznavanje pojava in možnosti nadaljnjega razvoja. Raziskave s področja razvoja programske opreme za simulacijo termodinamskih, tokovnih in energetskih procesov v pogonskih sklopih so pomembene iz temeljnega vidika razvoja inovativnih modelov za posamezne procese in iz vidika aplikacije celotnega modela za analizo potencialov alternativnih pogonskih sklopov in izboljšav na konvencionalnih pogonskih sklopih. Temeljni prispevki bodo usmerjeni v: analizo časovnih skal za simulacijo procesov v posameznih komponentah z ozirom na numerično stabilnost in konvergenco, analizo vpliva metod za reševanje diferencilanih enačb na natančnost in časovno zahtevnost simulacijskega modela, in analizo vpliva kompleksnosti modelov lastnosti plinov na natančnost in časovno zahtevnost celotnega simulacijskega modela. Navedene raziskave opravljamo v sodelovanju z vodilnim inštitutom AVL List iz Gradca z namenom razvoja prvega profesionalnega napovedovalnega programskega paketa za simulacijo motorjev v realnem času, kar zagotavlja aktualnost in znanstveno relevantnost navedenih raziskav. Omenjena spoznaja pa bomo implementilari tudi v lastni model, ki ga bomo uporabili za raziskave na področju trajnostnega transporta. Pri tehnologiji kamene volne povezava med osnovnimi mehanizmi razvlaknenja in integralnimi parametri procesa predstavlja dosedaj slabo raziskano področje, ki pa ima močan vpliv na tvorbo končnega proizvoda. Poznavanje fenomenoloških relacij med temi veličinami bo omogočilo neposreden vpliv na kvaliteto končnega izdelka. Analiza tveganja uvaja nova orodja kot je CFD, dodatno pa uvajanje novih podatkovnih baz predstavlja doprinos k obstoječim zbirkam podatkovnih baz. Poleg tega je omogočen prenos znanja modeliranja tveganj na mikro strukturo na področju transporta plina po cevovodih in obvladovanje distribucijskih plinovodnih omrežij na področju zaključenih industrijskih kompleksov.
Pomen za razvoj Slovenije
Področja optimiziranje postrojenj, poligeneracija in uplinjanje biomase, sodijo v jedro usmeritev energetskih politik Evropske komisije (smernice FP7), kot tudi strateških razvojnih usmeritev Slovenije - Resoluciji o Nacionalnem energetskem programu in raziskovalnem in razvojnem programu, Kyotski sporazum in obveze o zmanjšanju emisij toplogrednih plinov in trajnostni energetski oskrbi. Za Slovenijo so izredno pomembna področja zmanjševanja emisij toplogrednih plinov iz termoelektrarn, saj le ti predstavljajo skoraj 40 % emisij Slovenije. Glavni cilj ukrepov je znižanje specifičnih emisij, ki jih lahko dosežemo s tehnološko prenovo in optimiziranjem obstoječih tehnologij. Prehod na alternativne – obnovljive vire energije odpira celo vrsto relevantnih vprašanj, s katerimi se sooča družba in so identificirani znotraj predlaganih usmeritev, hkrati pa ti viri energije predstavljajo izziv in priložnost za slovensko gospodarstvo. Predlagani program predvideva razvoj kadrov za raziskovalno razvojne oddelke slovenskega gospodarstva, kakor tudi pedagoškega osebja na vseh stopnjah šolskega sistema v Sloveniji. V vmesnem obdobju se je akademska sfera dejavno vključevala v razvojno raziskovalne projekte iz gospodarstva in sodelovala pri pripravi sodobnih in aplikativnih učnih načrtov na vseh stopnjah šolskega sistema. Izkoriščanje obnovljivih virov energije na področju vodnih turbin in izboljšava karakteristik in izkoristkov turbinskih strojev z votlimi lopaticami predstavlja novo nišo na znanstvenem področju in na trgu. Razvoj takšnih turbinskih strojev pomeni približevanje ne le evropskim, pač pa svetovnim znanstvenim trendom. V tržnem smislu predstavljajo takšni stroji pri prenosu v slovensko industrijo – podjetja, s katerimi skupina več let sodeluje – konkurenčnost in prepoznavnost Slovenije na zunanjih trgih. Raziskave kavitacije v turbinskih strojih in na osamljenih profilih v kavitacijskem tunelu, ki jih je v zadnjih letih opravila raziskovalna skupina, so omogočile povezave s centri v Nemčiji in Franciji. Načrtovane skupne študije kavitacije (EU in bilateralni projekti) bodo razložile nekaj ključnih vprašanj, kar bo omogočilo nadaljen razvoj tehnologije in zmanjšanje stroškov obratovanja strojev. Povezovanje med inštitucijami pomeni tudi prenos znanj ter možnost izobraževanja mladih kadrov. V skladu s Kyotskim protokolom in Göteborgsko agendo je EU pripravila strategijo za zmanjšanje emisij CO2 v osebnih vozilih na 120 g/km do leta 2012 ter ustrezna zmanjšanja emisij za lahka in težka gospodarska vozila. V pripravi pa je tudi strategija zmanjšanja emisij CO2 v osebnih vozilih na 95 g/km do leta 2020. Strokovna in politična javnost se strinjata, da bodo glavni pogonski agregati v tem obdobju še naprej motorji z notranjim zgorevanjem, zato so na področju raziskav pogonskih sklopov in vozil nujni bistveni napredki v smeri večje energetske učinkovitosti in zmanjševanja emisij škodljivih snovi. Raziskovalno delo na področju trajnostnega transporta ima velik okoljski in družbeni pomen, hkrati pa smo v raziskavah intenzivno povezani s slovenskimi in tujimi podjetji, kar daje raziskavam tudi velik ekonomski pomen. Področje analize tveganja na plinovodnih sistemih predstavlja v Sloveniji novost, na evropskem nivoju pa mlajšo propulzivno vedo, za katero je značilna velika dodana vrednost. Tu se kaže priložnost izvedbe tehnološkega preskoka na omenjenem področju, s čimer je omogočena enakopravna oz. konkurenčna prisotnost na tem področju v evropskem prostoru. Posledično se s tem odpirajo možnosti za trženje razvitih rešitev. Na osnovi rezultatov na področju kamene volne že izvedenega dela skupine Slovenija že prevzema vodilno vlogo v srednjeevropskem območju. Z razvojem fenomenoloških relacij pri procesu proizvodnje kamene volne pa bo njena vloga pomembna tudi na širšem mednarodnem območju. Ti trendi se preko evropskih (ne le EU) povezav kažejo že v tekočem obdobju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
