Badania temperaturowe i analiza współpracy układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem gazowym

• Autorzy: Chmielewski A. , Lubikowski K. , Radkowski S.

Warianty tytułu

EN

Temperature-focused tests and cooperation analysis of microcogeneration system and gas engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W drugiej połowie grudnia 2014 roku został przyjęty przez Komisję Europejską nowy budżet programu operacyjnego "Infrastruktura i Środowisko", w którym dla Polski przewidziane jest blisko 32mld Euro na inwestycje proekologiczne. Program ten dotyczy poprawy atrakcyjności naszego kraju jako miejsca do lokowania funduszy i inwestowania w rozwój efektywnych energetycznie technologii. Ponad to program celowo przewiduje działania zmierzające do polskiego "Energiewende". Szczególnie ważne w tym kontekście stają się układy odzyskiwania energii i zwiększania efektywności transformacji energii przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. W dyrektywie 2009/28/WE [5-9] z kwietnia 2009 roku wyraźnie określono wymagania stawiane państwom członkowskim Unii Europejskiej w sprawie promowania stosowania odnawialnych źródeł energii. W artykule opisano możliwość zastosowania układu odzyskiwania energii traconej na przykładzie silnika zasilanego biogazem wysypiskowym (Deutz 1MW) oraz silnika ECOTEC X18XE. Układ ten może zwiększyć efektywność energetyczną silnika. W niniejszej pracy opisano propozycję aplikacji takiego układu składającego się z generatorów termoelektrycznych (TEG ‒ ang. thermoelectric generators), które wykorzystują technologię półprzewodnikową oraz silnika Stirlinga. Przedstawiono także wyniki badań temperatur na powierzchniach rozważanych silników a także w układach odprowadzania spalin. Wyniki badań przeanalizowano pod kątem zastosowania takiego układu w mikrokogeneracji rozproszonej.

EN

In the second half of December 2014 the European Commission adopted a new budget for the Operational Programme Infrastructure and Environment, in which there is almost 32 billion euro allocated for Poland to cover the costs of ecologically–oriented investments. This programme is related to improving the attractiveness of Poland as a place for fund allocation and investing in energetically attractive technologies. Moreover, the programme purposefully anticipates actions leading to the Polish “Energiewende”. In this context, energy recovery systems as well as systems improving the effectiveness of energy transformation with the simultaneous reduction of pollution emission into the natural environment, prove particularly important. In the 2009/28/WE Directive [1-5] of April 2009, the requirements assigned to the member states of the European Union were clearly defined, relating to the promotion of using the energy of renewable-sources origin. In this article the possibility of applying the dissipated energy recovery system was described using the example of the gas engine fuelled by the landfill biogas (Deutz 1MW) and the ECOTEC X18XE engine. This system can increase the energy efficiency of the engine. The presented paper describes a proposition for the application of such a system composed of thermoelectric generators (TEG) which use the semiconductor technology and the Stirling engine. The results of the temperature tests on surfaces of considered engines and in the exhaust systems, also have been presented. The test results have been analysed in view of their application in the distributed micro cogeneration.

Słowa kluczowe

PL

mikrokogeneracja; generator termoelektryczny; zarządzanie energią

EN

micro cogeneration; thermoelectric generators; energy management

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3
• Strony: 56--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chmielewski A.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

autor

Lubikowski K.

• Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej

autor

Radkowski S.

• Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Berchowitz D.: Stirling Cycle Engine Design and Optimisation. PhD Thesis, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa, August 1986.
• [2] 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, 2013, pp 97 ‒105.
• [3] 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, 2013, pp 41 ‒47.
• [4] 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, 2012, pp 173 ‒178.
• [5] 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.
• [6] 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).
• [7] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/72/WE z dnia 13 lipca 2009 r. w sprawie wspólnych zasad rynku wewnętrz-nego energii elektrycznej i uchylającą dyrektywę 2003/54/WE (Dz. U. UE. L. z 2009 r. Nr 211, poz. 55).
• [8] 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.)
• [9] Dziennik ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, Pozycja 984, Warszawa dnia 27 sierpnia 2013.
• [10] http://storeko.pl/blog/2013/04/16/krakowski ‒alarm ‒smogowy/ {dostęp 09.01.2015}.
• [11] Kumar C., R., Sonthalia A., Goel R.,: Experimental study on waste heat recovery from an internal combustin engine Rusing thermoelectric technology. Thermal Science, 2011, Vol. 15, No. 4, pp. 1011 ‒1022.
• [12] 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.
• [13] 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, 2012, pp 253 ‒261.
• [14] Martins J., Brito F. P., Goncalves L. M., Antunes J.: Thermoelectric Exhaust Energy Recovery with Temperature Control through Heat Pipes. SAE International, 2011, 2011 ‒01 ‒0315.
• [15] Moser A., Rendler L., Kratschmer M., Woias P.: Transient Model for Thermoelectric Generator Systems Harvesting from the Natural Ambient Temperature Cycle. Proceedings Power MEMS, 2010, pp. 431 ‒434.
• [16] Organ A. J.: The Regenerator and the Stirling engine, Mechanical Engineering Publications, UK, 1997.
• [17] Piętak A, Radkowski S.: Biofuels – Opportunities and Vhallenges. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 3, 2011, pp 347 ‒358.
• [18] Piętak A., Radkowski S.: Methane – a Fuel for Agriculture. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 4, 2011, pp 357 ‒368.
• [19] Priya S., Inman D. J.: Energy Harvesting Technologies. Springer, ISBN 978 ‒0 ‒387 ‒76463 ‒4.
• [20] Shoureshi R.: Analysis and design Of Stirling engines for waste–heat recovery, Doctor Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1984.
• [21] Śmieja M., Wierzbicki S.: Influence of content of methane in biogas on emission of toxic substances in diesel engine supplied with bifuel, The 9th International Conference ENVIRONMENTAL ENGINEERING, DOI: 10.3846/enviro.2014.05, ISSN 2029 ‒7092, 22 ‒23 May 2014.
• [22] Śmieja M., Wierzbicki S.: The concept of an integrated laboratory control system for a dual ‒ fuel diesel engine, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 3, 2012, pp. 451 ‒458.
• [23] Wierzbicki S.: Laboratory Control and System of Dual ‒Fuel Compresion Ignition Combustion Engine Operating in Cogeneration System, Solid State Phenomea, Vol. 210, 2014, pp. 200 ‒205.
• [24] Żmudzki S.: Stirling engines, PWN, Warsaw 1993.