Hibridni energetski sistem, delujoč na obnovljive vire energije, lahko služi kot otočni sistem za sočasno proizvodnjo toplote in električne energije. V članku je smo primerjali sistema za proizvodnjo električne energije in toplote na fosilna goriva in na obnovljive vire energije z uporabo vodikovih tehnologij. Za namen numeričnega modeliranja simulacij smo uporabili referenčno gospodinjstvo na slovenski Obali. Z upoštevanjem geografske lege, razpoložljivosti obnovljivih virov energije, dinamičnih značilnic gradnikov sistema in ekonomskih karakteristik smo na podlagi simulacij določili optimalno zasnovo energetskega sistema. Za otočno gospodinjstvo smo privzeli porabo 11 kWh/dan, vršno urno porabo 3,8 kW in ekvivalent 660 litrov kurilnega olja za letno porabo toplote. Rezultati pokažejo, da je energijska oskrba takega gospodinjstva iz obnovljivih virov energije tehnično mogoča, vendar cenovno zahtevnejša kot sistem na fosilna goriva.
COBISS.SI-ID: 13637147
Učinkovita povezava sklada gorivnih celic s protonsko prevodno membrano (PEMFC) in parnega reformerja metanola (MSR) v male prenosne sisteme je še vedno odprto vprašanje. Uporaba metanola kot goriva v PEMFC skladih vključuje vrsto kemijskih procesov, ki vsak od njih poteka pri značilni temperaturi. V kombiniranem sistemu MSR-PEMFC z integriranim pomožnim procesorjem goriva (uparjalnik, katalitski gorilnik itd.) potekajo tako ekso- kakor tudi endotermni procesi, kar omogoča termično spajanje komponent, ki omogoča izboljšanje izkoristka sistema. V tej študiji je predlagan koncept za tovrstni kompaktni sistem. Zasnovali smo tri ločene sisteme, ki obratujejo z različnimi PEMFC in MSR. Karakteristike nizkotemperaturnih (LT) in konvencionalnih visokotemperaturnih (cHT) PEMFC skladov so privzete iz podatkov dobaviteljev gorivnih celic. Razen tega smo predlagali tudi nov visokotemperaturni (nHT) PEMFC sklad tako, da je temperaturno prilagojen obratovalni temperaturi MSR. Primerjalna študija modelov sistemov temelji na preračunu energijskih in masnih bilanc, katerih rezultati so bili uporabljeni v toplotnem preračunu z metodo končnih elementov. Rezultati modelov pokažejo na izvedljivost kompaktnega sistema z (nHT) PEMFC in MSR, ki omogoča primerjalno s (cHT) PEMFC doseganje večjih energijskih izkoristkov.
COBISS.SI-ID: 13635611
V predstavljenem delu so opisani vplivi različnih goriv, pridobljenih iz odpadnih snovi, na proces zgorevanja v mikroturbini. Dve najpogostejši vrsti trdnih odpadkov sta pretvorjeni v tekočo fazo s procesom utekočinjenja v polihidričnih alkoholih in s procesom pirolize, s čimer pridobimo inovativni gorivi UL (utekočinjen les) in TPO (pirolizno olje iz odpadnih pnevmatik). Primerjalni parametri motorja so bili izmerjeni z uporabo standardnega dizelskega goriva in s surovim polihidričnim alkoholom, ki se sicer uporablja v procesu utekočinjenja lesa. Izvirni prispevek te analize je poglobljena primerjava procesa zgorevanja in nastanka onesnažil za gorivi UL in TPO pri različnih obratovalnih pogojih. Rezultati so pokazali precej višje izpuste onesnažil CO (ogljikov monoksid) in THC (skupni ogljikovodiki) pri uporabi goriva UL zaradi slabše atomizacije in globlje penetracije curka goriva v zgorevalni prostor, kar je v skladu s fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi goriva. Lastnosti zgorevanja goriva TPO so v smislu izpustov CO in THC podobne dizelskemu gorivu. Izpusti NOx (dušikovi oksidi) odražajo elementarno sestavo goriva. Poleg tega opazimo tvorbo večje količine saj pri uporabi goriva TPO, medtem ko so pri gorivu UL vrednosti meritev prosojnosti nizke. Ti rezultati kažejo, da se lahko gorivo TPO neposredno uporablja v plinskih turbinah, medtem ko uporaba goriva UL zahteva prilagoditve sistema za dovod goriva in zoženo območje delovanja.
COBISS.SI-ID: 13791003
V predstavljeni študiji je predstavljen vpliv temperature primarnega zraka na zgorevanje inovativnega lignoceluloznega biogoriva, izdelanega s solvolizo smrekovega lesa v večfukncionlanih alkoholih. Pogoji zgorevanja posnemajo pogoje, ki jih je moč najti v tipičnih mikroturbinah. Variacija temperature primarnega zraka omogoča imitacijo tako rekuperiranih mikroturbin kot mikroturbin z enostavnim Joulovim ciklom. Rezultati študije nakazujejo, da temperatura primarnega zraka močno vpliva na temperaturno in hitrostno polje v primarni coni zgorevalne komore, kar vpliva tudi na globino penetracije kapljic goriva in hitrost formiranja gorljive zmesi. To nadalje vpliva tudi na procese nastanka izpustov škodljivih snovi. Za preizkušano inovativno gorivo so trendi izpustov CO in THC bistveno višji v primeru nižje temperature primarnega zraka oziroma ob uporabi enostavnega Joulovega cikla kot pa v primeru visoke temperature primarnega zraka oziroma regenerativnega Joulovega cikla. Za dizelsko gorivo je vpliv temperature primarnega zraka na izpuste CO in THC zanemarljiv. Znaten vpliv temperature primarnega zraka oziroma termodinamskega cikla je razviden tudi v primeru izpustov NOx. Ti se povečajo v regenerativnem ciklu, kjer hkrati postanejo odvisni tudi od temperature delovnih plinov pred vstopom v turbino tako za dizelsko gorivo kot tudi za inovativno lignocelulozno biogorivo. Izbira cikla pomembno vpliva tudi na depozite nezgorelega goriva na stenah zgorevalne komore, ki jih je moč opaziti le v enostavnem ciklu oziroma pri nizki temperaturi primarnega zraka, medtem ko se v regenerativnem ciklu količina teh depozitov močno zmanjša, kar ponovno nakazuje na ugoden vpliv visoke temperature primarnega zraka na izkoristek zgorevanja inovativnega goriva.
COBISS.SI-ID: 13804059
Ultrazvočni oddajnik se pogosto uporablja v aplikacijah akustične kavitacije v tekočinah, na primer, za razbijanje celic ali sonokemijske reakcije. Naprave delujejo običajno v frekvenčnem območju do okoli 50 kHz in imajo konico premera od nekaterih mm do več cm. Ugotovljeno je bilo, da če je konica sonde dovolj majhna, je amplituda fluktuacij zelo visoka in konica je lahko povsem prekrita s parno fazo v daljših časovnih intervalih. Svojevrstno dinamiko parne faze lahko nastane v subharmonskem območju, torej pod akustično frekvenco vzbujanja. Tukaj predstavljamo sistematično študijo dinamike kavitacije v vodi pri frekvenci 20 kHz in konici sonotrode premera 3 mm. S hitro kamero smo snemali kavitacijski oblak, tlak v posodi pa merili hkratno s hidrofonom. Meritve so bile izvedene v skladu pri različnih akustičnih energijah, nasičenostih, viskoznostih, površinskih napetostih in temperaturah tekočine. Naše ugotovitve kažejo, da lastnosti tekočina ne igrajo pomembne vloge v dinamiki kavitacije. Tudi sprememba eksperimentalne geometrijske oblike v določenem območju ni spremenila dinamike kavitacije. Menimo, da sta glavna dva razloga za svojevrstno dinamiko kavitacije na sonotrodi z majhno konico višja energijska gostota in nesposobnost spiranja plinskih mehurčkov. Za razlikovanje opazovanega pojava pri ultrazvočnih senzorjih z različnimi površinami predlagamo, da poimenujemo opazovani pojav akustična superkavitacija.
COBISS.SI-ID: 13368347