Model geometryczny układu kogeneracyjnego opartego na silniku gazowym 1 MW

• Autorzy: Chmielewski A. , Lubikowski K. , Mączak J. , Szczurowski K.

Warianty tytułu

EN

Geometrical model of cogeneration system based on a 1 MW gas engine

• Konferencja: International Congress on Combustion Engines (5 ; 24-26.06.2013 ; Bielsko-Biala, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W poprzednim roku w grudniu został przyjęty przez Komisje Europejską nowy budżet programu operacyjnego "Infrastruktura i Środowisko", gdzie dla Polski przewidziane jest blisko 32mld Euro na inwestycje proekologiczne. Program ten skupia się na poprawie atrakcyjności naszego kraju oraz rozwoju efektywnych energetycznie technologii. Szczególnie ważne w tym kontekście stają się układy odzyskiwania energii i zwiększania efektywności transformacji energii przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń do środowiska. W dyrektywie europejskiej nr 2009/28/WE z kwietnia 2009 roku określono wymagania stawiane państwom członkowskim UE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. W artykule Autorzy skupili się na zamodelowaniu geometrycznym układu kogeneracyjnego bazującego na silniku spalinowym zasilanym paliwem produkowanym z wysypiska śmieci. Autorzy zamodelowali geometrycznie układ odzyskiwania energii wykorzystujący ciepło odpadowe silnika (silnik gazowy), przekształcając je na energię elektryczną za pomocą termoelektrycznych generatorów (TEG - ang. thermoelectric generators), wykorzystujących technologię półprzewodnikową. W niniejszej pracy przedstawiono także wyniki badań temperaturowych na powierzchni silnika gazowego oraz układu odprowadzania spalin. Publikacja powstała dzięki finansowaniu z Urzędu Marszałkowskiego Województwa Mazowieckiego.

EN

In the previous year in December has been adopted by the European Commission a new budget for the Operational Programme "The Infrastructure and Environment", where for the Polish intended is close to 32mld Euro for environmental investment. This program focuses on improving the attractiveness of our country and the development of energy efficient technologies. Especially important in this context become the energy recovery systems and increase the efficiency of converting energy with simultaneously reducing emissions of pollutions to the environment. The European Directive 2009/28 / EC of April 2009 set out the requirements for the EU Member States on the case of the promotion of the use of energy from renewable sources. In the article Authors have focused on geometrical modelling of cogeneration system based on internal combustion engine powered by fuel produced from landfill. Authors was realise geometrically model of energy recovery system used waste heat from engine(Gas Engine), transforming them into electrical energy using a thermoelectric generator (TEG - called. Thermoelectric Generators) which use semiconductor technology. The pa-per presents the results of temperature tests on the surface of the gas engine and the exhaust system. This work is the result of the financial support from the Office of Mazovian Voivodeship Marshal.

Słowa kluczowe

PL

kogeneracja energii; układ odprowadzania spalin; silnik spalinowy; generator termoelektryczny

EN

cogeneration energy; exhaust system; combustion engine; thermoelectric generator

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 54, nr 3
• Strony: 570--577
• Opis fizyczny: Biblior. 46 poz., il., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Chmielewski A.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

autor

Lubikowski K.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

autor

Mączak J.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

autor

Szczurowski K.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K., Wikary M.: „Analysis of possibility of use Peltier module In task of energy scavenging”, Key Engineering Materials, Vol. 588, 2014, pp. 1-11.
• [2] Chmielewski A., Gumiński R., Lubikowski K., Radkowski S., Szulim P.: „Bench testing and simulation model of a cogeneration sys-tem with a Stirling engine”, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 3, 2013, pp 97-104.
• [3] Wierzbicki S.: Laboratory Control and Measurement System of a Dual-Fuel Compression Ignition Combustion Engine Operating in a Cogeneration System. Solid State Phenomena Vol. 210 (2014), 200–205.
• [4] Wierzbicki S., Śmieja M.: Visualization of the Parameters and Changes of Signals Controlling the Operation of Common Rail Injectors. Solid State Phenomena Vol. 210 (2014), 136–141.
• [5] Śmieja M., Wierzbicki S.: Influence of content of methane in biogas on emission of toxic substances in diesel engine supplied with biofuel. International Conference on Environmental Engineering (2014).
• [6] Śmieja M., Wierzbicki S. , Mamala J.: Sterowanie dawką wtryskiwanego paliwa w układzie Common Rail z wykorzystaniem środowiska LabView. Combustion Engines 123 CD (2013).
• [7] Wierzbicki S., Śmieja M., Grzeszczyk R.: Zintegrowane sterowanie stanowiskiem badawczym silników o ZS w środowisku fast prototyping. Combustion Engines 123 CD (2013).
• [8] Śmieja M., Wierzbicki S.: The concept of an integrated laboratory control system for a dual - fuel diesel engine. Journal of KONES Vol. 19, No. 3, 451–458 (2012).
• [9] Kumar C. R., Sonthalia A., Goel R.: Experimental study on waste heat recovery from an internal combustion engine Rusing thermoelectric technology. Thermal Science, Vol. 15, No. 4, pp. 1011-1022, (2011).
• [10] Moser A., Rendler L., Kratschmer M., Woias P.: Transient Model For Thermoelectric Generator Systems Harvesting From The Natural Ambient Temperature Cycle. Proceedings Power MEMS, pp. 431-434, (2010).
• [11] Martins J., Brito F. P., Goncalves L. M., An-tunes J.: Thermoelectric Exhaust Energy Recovery with Temperature Control through Heat Pipes. SAE International, 2011-01-0315, (2011).
• [12] Lubieniecki M., Uhl T.: Thermoelectric energy harvester for a smart Bering concept. 13th World Congress In Mechanism and Machine Science, Guanajuato, Mexico, IMD-123, IFToMM, pp.1-9, 19-25 June, (2011).
• [13] Wojciechowski K., Merkisz J., Fuć P., Lijewski P., Schmidt M., Zybała R.: Study of recovery of waste heat from exhaust of automotive engine, 5th European Conference on Thermoelectrics, Odessa, Ukraine, September 10-12, pp. 194-198, (2007).
• [14] Piętak A., Radkowski S.: Biofuels – Opportunities and Challenges. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 3, pp 347-358, (2011).
• [15] Piętak A., Radkowski S.: Methane – a Fuel for Agriculture. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 4, pp 357-368, (2011).
• [16] Dziennik ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, Pozycja 984, Warszawa, (27 sierpień 2013).
• [17] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniającą i w następstwie uchylającą dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE (Dz. Urz. UE L 140 z 05.06.2009 r., str. 16).
• [18] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/72/WE z dnia 13 lipca 2009 r. w sprawie wspólnych zasad rynku wewnętrznego energii elektrycznej i uchylającą dyrektywę 2003/54/WE (Dz. U. UE. L. z 2009 r. Nr 211, poz. 55).
• [19] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE z dnia 25 października 2012 r. w sprawie efektywności energetycznej, zmieniająca dyrektywy 2009/125/WE i 2010/20/UE i uchylającą dyrektywy 2004/8/WE i 2006/32/WE (Dz. U. UE. L. N315/1 z 14.11.2012 r.).
• [20] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2004/8/WE z dnia 11 lutego 2004r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG.
• [21] Priya S., Inman D. J.: „Energy Harvesting Technologies”, Springer, ISBN 978-0-387-76463-4.
• [22] Chmielewski A. et al: Thermodynamic analysis and experimental research on cogeneration system with Stirling engine. Wulfenia Journal, Vol. 21, No. 4, pp. 107- 118, (2014).
• [23] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K.: Research and simulation work of TEG in cogeneration task of the exhaust system. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 2, pp 41 ‒47, (2013).
• [24] Chmielewski A., Gumiński R., Lubikowski K., Radkowski S., Szulim P.: Bench testing and simulation model of a cogeneration system with a Stirling engine. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 3, pp 97 ‒105, (2013).
• [25] Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K., Wikary M.: Energy Scavenging in a Vehicle`s Exhaust System, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 3, pp 253 ‒261, (2012).
• [26] Dybała J., Lubikowski K., Rokicki K., Szulim P., Wikary M.: Thermal Analyses of Exhaust System on Combustion Engine, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 4, pp 173 ‒178, (2012).
• [27] Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej: Generacja rozproszona w nowoczesnej polityce energetycznej, Warszawa, (2012).
• [28] Caresana F., Brandoni C., Feliciotti P., Bartolini C. M.: Energy and economic analysis of an ICE–based variable speed–operated micro–cogenerator, Applied Energy, Vol. 88, pp. 659–671, (2011).
• [29] Fu J., Liu J., Ren C., Wang L., Deng B., Xu Z.: An open steam power cycle used for IC engine exhaust gas energy recovery, Elsevier, Energy, Nb. 44, pp. 544 – 554, (2012).
• [30] Milewski M., Discepoli G., Desideri U.: Modeling the performance of MCFC for various fuel and oxidant compositions, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 39, pp. 11713–11721, (2014).
• [31] Milewski J., Świrski K.: Modelling the SOFC behaviours by artificial neural network, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 34, No. 13, pp. 5546–5553, (2009).
• [32] Ismail M.S., Moghavvemi M., Mahlia T.M.I. Current utilization of microturbines as a part of a hybrid system in distributed generation technology, Renewable and Sustainable Ener-gy Reviews, Vol. 21, pp. 142–152, (2013).
• [33] Vaja I., Gambarotta A.: Internal Combustion Engine (ICE) bottoming with Organic Rankine Cycles (ORCs), Elsevier, Energy, Nb. 35, pp.1084 – 1093, (2010).
• [34] Wang T., Zhang Y., Shu C.: A review of researches on thermal exhaust heat recovery with Rankine cycle, Elsevier, Renewable and Sustainable energy reviews, Nb. 15, pp. 2862 – 2871, (2011).
• [35] Abbas M., Boumeddane B., Said N., Chikouche A.: Dish Stirling technology: A 100 MW solar power plant using hydrogen for Algeria, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, pp. 4305–4314, (2011).
• [36] Ahmadi M. H., Sayyaadi H., Dehghani S., Hosseinzade H.: Designing a solar powered Stirling heat engine based on multiple criteria: Maximized thermal efficiency and power. Energy Conversion and Management, Vol. 75, pp.282–291, (2013).
• [37] Batmaz I., Ustun S.: Design and manufacturing of a V–type Stirling engine with double heaters. Applied Energy No. 85, pp. 1041– 1049, (2008).
• [38] Karabulut H., Huseyin, Yucesu S., Cınar C., Aksoy F.: An experimental study on the development of a β–type Stirling engine for low and moderate temperature heat sources. Applied Energy No.86, pp.68–73, (2009).
• [39] Chmielewski A.: Modelowanie procesu kogeneracji energii z wykorzystaniem badań stanowiskowych na silniku Stirlinga, Praca Magisterska, Warszawa, (2013).
• [40] Stankiewicz K., Jasiulek D., Jagoda J.: System czujników samozasilających przeznaczonych do pracy w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, Modelowanie Inżynierskie, nr 50, str. 63-68, (2014).
• [41] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.: Simulation of energy work and analysis of cooperation between micro combined heat and power (μCHP) systems and energy storage, Rynek Energii, nr 2(117), str. 126-133, (2015).
• [42] Silvester P. P., Ferrari R. L., Finite Elements for Electrical Engineers, 3rd Edition, University Press, Cambridge, (1996).
• [43] Landau L. D., Lifshitz E. M., Electrodynamics of Continuous Madia, 2nd Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford, (1984).
• [44] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S., Wikary M., Mączak J.: The issue of energy cogeneration using thermoelectric generators, The Archives of Automotive Engineering (Archiwum Motoryzacji), Vol. 67, No. 1, pp. 3-10, 2015.
• [45] Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S., Szulim P.: Aspekty wsparcia i rozwoju mikro-kogeneracji rozproszonej na terenie Polski, Rynek Energii, No. 5, pp. 94-101, 2014.
• [46] Waszczuk-Młyńska A., Radkowski S.: About a Certain Way of the Membrane Kinetic Energy Transformation into Electric Energy, Springer, vol. 352, pp. 303-312, (2015).