Descriere proiect

Ratificarea Protocolului de la Kyoto de către România, împreună cu aderarea ţării noastre la UE, impune, printre altele, redimensionarea strategiei de producţie energetică şi a câmpului de consum. În România, în ultimii ani, a fost acordată mai multă atenţie producţiei energetice în cogenerare. Din păcate, tehnic, mare parte din unităţile de producţie în congenerare s-au realizat în anii '60 şi '70, în timp ce capacitatea termică nominală disponibilă la acea dată corespunde sistemelor macroeconomice specifice înainte de 1990.

În plus, după 1990 şi în special după 2008, în urma încetinirii creşterii financiare şi economice globale, a avut loc o scădere semnificativă în consumul industrial precum şi o renunţare la o gamă largă de servicii centralizate. De asemenea, este evident că multe dintre sistemele de producţie în cogenerare sunt supradimensionate pentru a satisface cererile actuale de căldură, în special în ţara noastră. Prin urmare, anii următori vor pune un accent deosebit pe promovarea cogenerării de eficienţă ridicată.

În ţara noastră, există un cadru juridic care acoperă acest domeniu, adică legislaţia Europeană - Directiva 2004/8/CE, Decizia C(2008) CE 7294/19.11.2008, Decizia CE 2007/74/CE, Legea naţională a electricităţii nr. 13/2007, decizia guvernului nr. 1461/2008, ce stipulează aprobarea Procedurii stabilite pentru eliberarea garanţiilor de origine pentru electricitatea produsă în cogenerare cu eficienţă ridicată, Ordinul nr. 87 din data de 12.11.2009, de aplicare a aplicarea metodologiei de calcul pentru determinarea cantităţilor de energie electrică produsă în cogenerare cu eficienţă ridicată, pentru a certifica garanţiile de origine. Conceptul acestui proiect, în cadrul Programului Naţional de Cercetare, se bazează pe potenţialul de reducere a emisiilor de CO2 [Srinivasan, et al., Energie, 35, 6, 2010, 2387-2399], datorat unei creşteri în eficienţa cogenerării utilizând sisteme regenerative optimizate pentru a recupera căldura evacuată de motoarele cu combustie internă (c.i.), care funcţionează pe motorină sau gaze naturale sau biogaz [Vaja şi Gambarotta, Energie, 35, (2), 2010, 1084-1093].

Prezentul proiect are drept obiectiv eficientizarea procedurii de recuperare şi utilizare a căldurii evacuate de motoarele cu ardere internă, alimentate cu combustibil lichid sau gazos, cu aprindere prin scânteie sau compresie, cu motor cu aspiraţie naturală sau turbocompresor ca parte a sistemului de cogenerare. Această tehnologie poate fi extinsă la motoare ca parte a sistemului de propulsie al unui vehicul rutier sau feroviar clasic sau vehicul hibrid, sau ca parte a unui grup electrogen sau ca parte a fie grupuri industriale de operare sau grupuri de propulsie navală.

Tehnologia propusă are drept scop reducerea consumului specific de combustibil lichid sau gazos al unui motor cu ardere internă bazat pe aprindere prin compresie sau cu scânteie, precum şi reducerea emisiilor cu minimum 15% pentru fiecare poluant la putere nominală în incomparaţie cu [Patell, et al., Jurnalul de Inginerie Chimică 171 (2011) 986– 996].

Ţinând cont că 95% din disponibilitatea căldurii reziduale la nivel mondial este la sau sub 100°, tehnologia Ciclului Rankine Organic (ORC) a fost dezvoltată în ultimele decenii.

Ciclul Rankine Organic este mai eficient pentru acest interval de temperaturi decât Ciclul Kalina [Bombarda et al., Inginerie Termică Aplicată, 30 (2-3), 2010, 212-219]. Ciclul Rankine Organic utilizează agenţi frigorifici ecologici naturali ca fluid de lucru, ce fierb la mai puţin de 100°. Vaporii sub presiune pot fi apoi dilataţi printr-o turbină pentru a învârti un generator. Practic, ORC poate fi utilizat în sine în cogenerare, similar cu sisteme de cogenerare cu turbină cu abur. Atunci când este combinat cu cogenerarea clasică ce foloseşte motoare cu piston, este obţinut un aşa-numit grup de cogenerare hibrid. Prin urmare, tehnologia Ciclului Rankine Organic (ORC) a fost adaptată pentru utilizarea motoarelor cu gaz sau diesel în uzinele CHP [Tchanche, et al., Comentarii pe Energii Regenerabile şi Sustenabile, 15, 8, 2011, 3963-3979].

Ca urmare a cererii tot mai mari a pieţei pentru surse de energie electrică la scară mică, în special pentru clădirile administraţiei publice locale [Iacobescu şi Bădescu, Politica Energetică, 39 (2011), 269-280] şi pentru fermele mici şi mijlocii [Worley, Sistem de Alimentare Electrică de Rezervă Pentru Agricultură, Univ. din Georgia, Buletinul 1174, 2009, 8-9] observate în ultimii ani, proiectul nostru are ca obiectiv principal pentru crearea unui micro-grup electric de cogenerare hibrid. Acest grup nu va depăşi 50 kW putere electrică furnizată [Worley, Sistem de Alimentare Electrică de Rezervă Pentru Agricultură, Univ. din Georgia, Buletinul 1174, 2009, 8-9], şi va fi construit ca un concept de "ORC toate într-unul" pentru a fi dezvoltat pe un grup electrogen diesel. Utilizarea tehnologiei ORC cere optimizarea funcţională atât a expandorului ORC cât şi a întregului grup, în funcţie de încărcarea electrică şi cerinţa de căldură din partea consumatorului.