Slide Heading
Click Here

Γενική Ιδέα Μονάδας

Το ερευνητικό έργο TRI-MAX έχει ως κύριο αντικείμενο την ανάπτυξη, κατασκευή και πειραματική αξιολόγηση σε πραγματικό περιβάλλον μιας θερμικής μηχανής που βασίζεται στον Τριγωνικό Κύκλο (Trilateral Flash Cycle, TFC), ο οποίος αποτελεί κύκλο παραγωγής ισχύος εκμεταλλευόμενος απορριπτόμενη θερμότητα. Ο TFC αποτελείται από τα ίδια επιμέρους τμήματα με τον ORC, με βασική διαφορά την διεργασία της ατμοποίησης που λαμβάνει χώρα σε κατάσταση κορεσμένου υγρού και αντιστοιχεί στη διεργασία προθέρμανσης του ORC. H εκτόνωση του οργανικού ρευστού από την κατάσταση κορεσμού συνοδεύεται από ακαριαία αλλαγή φάσης (flashing process), μειώνοντας σημαντικά τις αναντιστρεπτότητες της ενδιάμεσης διαδικασίας.

Σχήμα 1. Απεικόνιση συστήματος καύσης βιομάζας με ενσωμάτωση συμβατικού ORC για την αξιοποίηση των καυσαερίων.

Ο σχεδιασμός του κύκλου θα πραγματοποιηθεί για χαμηλές λειτουργίες (ως 130°C), ενώ η ηλεκτριική ισχύς του κύκλου αναμένεται να είναι 10-15 kW. Στόχο του ερευνητικού έργου αποτελεί η βελτίωση της απόδοσης μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική έως και 20% σε σχέση με τις κλασικές τεχνολογίες ORC που χρησιμοποιούνται σήμερα και έχουν χαμηλές αποδόσεις για ανάκτηση θερμότητας πηγών χαμηλών θερμοκρασιών (5-6%). Αυτός ο στόχος θα επιτευχθεί, αξιοποιώντας δύο βασικά χαρακτηριστικά του TFC, ώστε να μεγιστοποιηθεί η απόδοση του κύκλου σύμφωνα με τον 1° και 2° Θερμοδυναμικό Νόμο:

  • Αποφυγή της διεργασίας ισοθερμοκρασιακής ατμοποίησης.
  • Προσαρμογή του σημείου ανάσχεσης (pinch-point) κατά την θέρμανση του ρευστού.
  •  

Οι επιμέρους στόχοι που αναμένεται να επιτευχθούν προς την ολοκλήρωση του ερευνητικού έργου είναι:

  • Μελέτη – ανάλυση της διφασικής ροής κατά την εκτόνωση με στόχο της αξιολόγηση της επίδρασής της στον κύκλο.
  • Ανάλυση των επί μέρους διεργασιών του κύκλου ισχύος με στόχο τη βελτιστοποίησή του.
  • Ανάπτυξη του εργαλείου προσομοίωσης-βελτιστοποίησης της διεργασίας εκτόνωσης και του κύκλου.
  • Λεπτομερής σχεδιασμός του συστήματος TFC για 10-15 kWe και δοκιμαστική λειτουργία.
  • Εργαστηριακές πειραματικές δοκιμές για τη λειτουργία του συστήματος.
  • Δοκιμές του TFC σε πραγματικό περιβάλλον.
  • Τεχνοοικονομική αξιολόγηση του κύκλου TFC και συγκριτική ανάλυση με ανταγωνιστικές τεχνολογίες.
  •  

Επιλογή Οργανικού Ρευστού

Η επιλογή του οργανικού ρευστού αποτελεί επίσης σημαντικό στοιχείο της έρευνας. Σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό (F-Gas Regulation), η χρήση οργανικών ρευστών με υψηλό Global Warming Potential (GWP) έχει αρχίσει να περιορίζεται, ώστε να προωθηθεί η χρήση περιβαλλοντικά φιλικότερων ρευστών. Επιπλέον, όλα τα οργανικά ρευστά θα πρέπει να έχουν σχεδόν μηδενικό Ozone Depletion Potential (ODP).

Φορείς σύμπραξης

Οι επιμέρους στόχοι που αναμένεται να επιτευχθούν είναι:

· Η αξιολόγηση ποιοτικά και ποσοτικά της βιομάζας και η οργάνωση της εφοδιαστικής της αλυσίδας.

· Η προσομοίωση και βελτιστοποίηση του συστήματος ORC σε συνδυασμό με λέβητα βιομάζας και ο σχεδιασμός του ORC.

· Κατασκευή πρωτότυπης μονάδας ORC και εργαστηριακές δοκιμές.

· Εγκατάσταση του πρωτότυπου συστήματος ORC στη θερμοκηπιακή μονάδα και δοκιμές στο πραγματικό περιβάλλον.

· Οικονομοτεχνική και περιβαλλοντική αξιολόγηση του συνολικού συστήματος συμπαραγωγής.

Σχήμα 3. Θερμοδυναμικός κύκλος απλής διάταξης ORC με ισεντροπική εκτόνωση, ισοθερμοκρασιακής και οιονεί ισοθερμοκρασιακής εκτόνωσης (ΙΕ-Ε)

Επιλογή Οργανικού Ρευστού

Σημαντικό στοιχείο της έρευνας αποτέλεσε η επιλογή του κατάλληλου εργαζόμενου ρευστού. Σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό σχετικό με τα ψυκτικά ρευστά, γνωστό και ως F-gas Regulation, η χρήση των οργανικών ρευστών με υψηλό Global Warming Potential (GWP) έχει αρχίσει να περιορίζεται, ώστε να επεκταθεί η χρήση περιβαλλοντικά φιλικών ρευστών. Επιπλέον, όλα τα ρευστά θα πρέπει να έχουν μηδενικό Ozone Depletion Potential (ODP). Σε αυτό το πλαίσιο και προκειμένου να εξασφαλιστεί η μελλοντική χρήση της μονάδας Greenco χωρίς κανένα περιορισμό, επιλέχθηκε το R1224yd(Z) που είναι από τα πιο αποδοτικά για προσδιδόμενη θερμότητα στο εύρος κάτω των 120 oC και έχει χαμηλό GWP.

  • Η μηχανή του TRIMAX αφού διερευνήθηκε πειραματικά σε δοκιμαστήριο του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών, μεταφέρθηκε στις εγκαταστάσεις της “ΗΛΕΚΤΩΡ”, όπου συνδέθηκε  στο κύκλωμα του νερού ψύξης μηχανών βιοαερίου και δοκιμάστηκε επιτυχώς σε πραγματικό περιβάλλον.
  • Αποτελέσματα του ερευνητικού έργου που υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του TRIMAX παρουσιάστηκαν στο συνέδριο ECOS 2023, 25-30 Ιουνίου 2023 στο Las Palmas de Gran Canaria της Ισπανίας. Η ερευνητική ομάδα του TRIMAX παρουσίασε τα αποτελέσματα του έργου στο άρθρο με τίτλο “Trilateral Flash Cycle for efficient lowtemperature solar heat harvesting- A case study.” 069564-0010open
 

  • Στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου, η μονάδα του TRIMAX κατασκευάστηκε και μεταφέρθηκε από τις εγκαταστάσεις της ΨΥΚΤΟΘΕΡΜ σε δοκιμαστήριο του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών, προκειμένου να διερευνηθεί πειραματικά η λειτουργία του και να μελετηθεί η συμπεριφορά της μηχανής σε διαφορετικές συνθήκες.

  • Ερευνητικά αποτελέσματα σχετικά με τον σχεδιασμό των εναλλακτών θερμότητας που εξήχθησαν στο πλαίσιο του TriMax, παρουσιάστηκαν στο διεθνές συνέδριο 8th World Congress on Momentum, Heat and Mass Transfer (MHMT’23), το οποίο πραγματοποιήθηκε στη Λισαβόνα, 26-28 Μαρτίου. Μπορείτε να διβάσετε το άθρο στον παρακάτω σύνδεσμο: https://lnkd.in/d7QTa6Q9

  • Στις 13 και 14 Δεκεμβρίου πραγματοποιήθηκε μια ακόμη δράση διάχυσης και προώθησης της αναπτυσσόμενης τεχνολογίας βασισμένης στον Τριγωνικό Κύκλο (TFC) από τις επιστημονικές ομάδες του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), του Γεωπονικού Πανεπιστήμιου Αθηνών (ΓΠΑ) και της Psyctotherm στην περιοχή της Μπολόνια (Ιταλία). Οι επιστημονικές ομάδες σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια (UNIBO) επισκέφθηκαν δυο υφιστάμενες κτηνοτροφικές μονάδες  με σκοπό τη μελέτη και αξιολόγηση της πιθανότητας εγκατάστασης  παρόμοιας μονάδας με αυτή του TRI-MAX στο εγγύς μέλλον. Επιπλέον, για ακόμη μια φορά παρουσιάστηκαν από την επιστημονική ομάδα του ΕΚΕΤΑ τα αρχικά αποτελεσμάτα που προέκυψαν κατά τη διαδικασία προσομοίωσης του τριγωνικού κύκλου TFC, όπως αυτά παρουσιάζονται στις δυο πρώτες εκθέσεις του ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ στα Παραδοτέα 1.1 και 1.2.

  • Δημιουργήθηκε το πρώτο φυλλάδιο του έργου TRI-MAX. Εδώ μπορείτε να το κατεβάσετε.

  • Στo πλαίσιο διάχυσης και προώθησης της αναπτυσσόμενης τεχνολογίας βασισμένης στον Τριγωνικό Κύκλο (TFC) οι επιστημονικές ομάδες από το Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΓΠΑ) αλλά και από την Psyctotherm: Ψύξη &Κλιματισμός Πλοίων επισκέφτηκαν στις 21 & 22 Οκτωβρίου το Πανεπιστήμιο της Γάνδης στο Βέλγιο και την υφιστάμενη κτηνοτροφική μονάδα  με σκοπό την μελλοντική εγκατάσταση παρόμοιας μονάδας. Επιπλέον έγινε συνολική παρουσίαση και ανάλυση από την επιστημονική ομάδα του ΕΚΕΤΑ των αποτελεσμάτων που προέκυψαν κατά την αρχική διαδικασία προσομοίωσης του τριγωνικού κύκλου TFC, όπως αυτά παρουσιάζονται στις δυο πρώτες εκθέσεις του ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ στα Παραδοτέα 1.1 και 1.2.
Μετάβαση στο περιεχόμενο