Projekty badawcze realizowane w KMiUE
HEPOR
Eksperymentalno-numeryczne badanie procesów przepływu i magazynowania ciepła w porowatych materiałach stałych
Kierownik projektu: mgr inż. Jakub Ochmann
Źródło: Narodowe Centrum Nauki
Kwota: 118 340 PLN
Czas trwania: 2024-2026
Numer: 2023/49/N/ST8/01575
Projekt skupia się na eksperymentalnym i numerycznym badaniu procesów wymiany i akumulacji ciepła w obrębie złoża skalnego. Głównym celem projektu jest wyznaczenie uniwersalnych charakterystyk sprawności energetycznej i egzergetycznej na podstawie charakterystycznych parametrów zasobników ciepła. Część eksperymentalna obejmie badanie trzech geometrii zasobnika ciepła na autorskim stanowisku laboratoryjnym, które znajduje się w zasobach Katedry Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej. Ponadto, badane będą procesy wymiany i akumulacji ciepła przy różnej granulacji złoża skalnego. Wyniki eksperymentalne pomogą przeprowadzić proces oceny statystycznej autorskiego modelu numerycznego, który obejmować będzie procesy wymiany i rozpraszania ciepła nie tylko w obrębie złoża skalnego, ale także w ścianie i izolacji zasobnika ciepła. Kompleksowy model numeryczny umożliwi przeprowadzenie wielowariantowej analizy numerycznej, która pozwoli wyznaczyć nowatorskie szerokie charakterystyki zasobników ciepła.
Wzbogacanie gazu koksowniczego w wodór odnawialny w celu redukcji emisji CO2 z przemysłowych jednostek wytwórczych
Kierownik projektu: dr hab. inż. Katarzyna Stolecka-Antczak, prof. PŚ
Źródło: dofinansowano z budżetu państwa
Kwota: 316 799.84 PLN
Czas trwania: 2023-2027
Numer: DWD/7/0327/2023
Celem projektu jest ocena możliwości wykorzystania wodoru odnawialnego, czyli pochodzącego z procesów zeroemisyjnych, do ograniczenia emisji dwutlenku węgla w procesach spalania gazu koksowniczego. Istotą projektu jest połączenie świata nauki ze sferą biznesu. Głównym założeniem doktoratu wdrożeniowego jest przygotowanie rozprawy doktorskiej, która pomoże lepiej funkcjonować przedsiębiorstwu.
HESS
Hybrid energy storage system using post-mining infrastructure
Kierownicy projektu: prof. dr hab. inż. Marcin Lutyński, dr hab. inż. Łukasz Bartela, prof. PŚ
Źródło: Research Fund for Coal and Steel (RFCS)
Kwota: 2 226 740.20 EUR
Czas trwania: 2023-2026
Partnerzy projektu: Instytut Technologii Paliw i Energii (lider), Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Premogovnik Velenje DOO (Słowenia), VSB – Technical University of Ostrava (Czechy)
Numer: 101112380 EU RFCS
Celem projektu jest analiza hybrydowego systemu magazynowania energii wykorzystującego poeksploatacyjną infrastrukturę kopalnianą. Analizie poddane zostaną zarówno wyrobiska podziemne jak i szyby kopalniane na terenie Polski, Czech oraz Słowenii. W ramach projektu zostanie rozpoznana możliwość równoległego magazynowana energii w technologii elektrowni szczytowo-pompowych (PHS), w sprężonym powietrzu (CAES) lub sprężonym dwutlenku węgla. Technologia magazynowania energii w podziemnych zasobnikach ciepła (TES) zostanie przeanalizowana pod kątem integracji energetycznej poszczególnych elementów systemów. Zakładana całkowita zdolność hybrydowego magazynu energii wyniesie minimum 30 MWh. W ramach projektu zaplanowano szereg badań eksperymentalnych z zakresu technik magazynowania ciepła oraz sprężonego dwutlenku węgla, a także wpływu specyficznych warunków pracy na trwałość infrastruktury kopalnianej. Efektem projektu będzie kompleksowa dokumentacja określająca potencjał energetycznego wykorzystania istniejącej infrastruktury górniczej.
Hy-Chess
System wytwarzania wodoru oraz syntetycznego gazu ziemnego z funkcjonalnością w zakresie wytwarzania oraz magazynowania energii elektrycznej
Kierownik B+R projektu: prof. dr hab. inż. Anna Skorek-Osikowska
Źródło: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, NTE I
Kwota: 34 300 000 PLN
Czas trwania: 2022-2029
Partnerzy projektu: PGNiG (lider), Instytut Technologii Paliw i Energii
W ramach projektu zostanie zaprojektowany i wykonany prototyp w celu potwierdzenia funkcjonalności (TRL6) oraz przeskalowany do wersji demonstracyjnej (TRL8) innowacyjny system hybrydowy elektrolizy wody na potrzeby produkcji wodoru, wykorzystujący energię ze źródeł odnawialnych (wiatr lub fotowoltaika) wraz z magazynowaniem wodoru oraz jego dalszą konwersją do postaci syntetycznego gazu ziemnego (SNG), wytworzonego w procesie metanizacji z wykorzystaniem dwutlenku węgla (z wychwytu prowadzonego w przemyśle) i jego wprowadzaniem do sieci gazu ziemnego. Proponowany system technologiczny będzie wykonany w znaczniej mierze w oparciu o wynalazki krajowe. Ponadto będzie się odznaczał wysoką elastycznością produktową w zakresie produkcji zielonego wodoru oraz SNG, jak również dodatkową funkcjonalnością polegającą na wysokosprawnym magazynowaniu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł. Funkcjonalność ta zostanie zapewniona przez zastosowanie pętli dwutlenku węgla, który będzie podlegać procesom sprężania, rozprężania, oraz magazynowania w innowacyjnym, hybrydowym systemie zbiorników izobarycznych (w przypadku demonstratora). Projekt w pełni wpisuje się w założenia tworzenia gospodarki wodorowej, planowanej w Europejskiej Strategii Wodorowej, a także wpisuje się w założenia ogólnoeuropejskiej strategii Zielonego Ładu. Do głównych wyróżników proponowanej technologii w stosunku do znanych z literatury rozwiązań jest stosunkowo wysoka efektywność energetyczna oraz znaczna elastyczność produktowa, które prowadzą do zwiększenia przyszłej konkurencyjności rynkowej tego typu instalacji.
TrANsMIT
Techno-economic analysis of carbon mitigation technologies – CA21127
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Anna Skorek-Osikowska
Źródło: COST Action (Under Horizon Europe)
Kwota: 600 000 EUR
Czas trwania: 2022-2026
TrANsMIT proponuje działanie COST dotyczące analizy techniczno-ekonomicznej (TEA) całego zintegrowanego łańcucha wartości wychwytywania, wykorzystywania i magazynowania CO2 (CCUS). Jego celem jest połączenie środowiska akademickiego, instytutów badawczych i przemysłu w najnowocześniejszą, paneuropejską sieć wiedzy. Akcja przesuwa granice badawcze CCUS TEA od częściowo niezharmonizowanych i dyscyplinarnych badań do zharmonizowanych, holistycznych, ogólnoeuropejskich, skoordynowanych badań nad pełnym systemem CCUS, ułatwiając rozwój najbardziej technologicznie, ekonomicznie i komercyjnie wykonalnych technologii i systemów CCUS. Zostanie to osiągnięte poprzez harmonizację i koordynację metod i narzędzi stosowanych w CCUS TEA w Europie, wykorzystując wiedzę stworzoną przez naszych partnerów w krajowych lub międzynarodowych projektach badawczych. Projekt skupia się przede wszystkim na holistycznej ocenie łańcucha CCUS oraz na tych obszarach, które wymagają największego rozwoju (np. wychwytywanie CO2 z powietrza, utylizacja CO2). Stworzona nauka będzie podstawowym środkiem do ukierunkowania prac badawczo-rozwojowych i wdrażania CCUS w kierunku umożliwiającym osiągnięcie celów klimatycznych na czas i w sposób efektywny kosztowo, przy jednoczesnym wykorzystaniu konkurencyjności europejskiego przemysłu. TrANsMIT będzie kładł duży nacisk na dzielenie się wiedzą i rozwój kariery, eliminując istniejące dysproporcje w dystrybucji wiedzy i możliwościach rozwoju. Będzie wspierał ścisłą współpracę między bardziej i mniej intensywnie prowadzonymi badaniami naukowymi w Europie, poprawiając dostęp tych ostatnich do najnowocześniejszego zaplecza naukowego i nowych projektów badawczych. Umożliwi początkującym badaczom obejmowanie pozycji liderskich, przyspieszyć rozwój ich kariery. TrANsMIT doprowadzi do najwyższej klasy analizy techniczno-ekonomicznej systemów CCUS w krajach europejskich.
DEsire
Plan dekarbonizacji krajowej energetyki zawodowej na drodze modernizacji z wykorzystaniem reaktorów jądrowych
Kierownik projektu: dr hab. inż. Łukasz Bartela, prof. PŚ
Źródło: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, Gospostrateg
Kwota: 5 864 228,35 PLN
Czas trwania: 2022-2025
Numer: GOSPOSTRATEG-VI/0032/2021
Partnerzy projektu: Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Energoprojekt-Katowice SA, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Instytut Sobieskiego
Strona projektu: www.projektdesire.pl
Celem projektu jest opracowanie planu dekarbonizacji krajowego sektora energetycznego na drodze modernizacji z wykorzystaniem reaktorów jądrowych generacji III/III+ i IV. Postępująca zmiana charakteru polskiego systemu elektroenergetycznego wzmacnia potrzebę opracowania jego spójnej struktury zapewniającej stabilność i bezpieczeństwo. Plan dekarbonizacji powstaje na drodze realizacji siedmiu zadań badawczych i ma stanowić mapę drogową dla przyszłych procesów inwestycyjnych w zakresie polityki Coal-to-Nuclear. W ramach projektu zaplanowano uruchomienie krajowego Klastra Transformacji Energetyki Zawodowej (KTEZ), który stanowić będzie zaplecze organizacyjne dla działań w procesie transformacji krajowych elektrowni i elektrociepłowni.
Produkcja paliw i energii w układach o ujemnej emisji CO2 z wykorzystaniem procesu wysokotemperaturowej elektrolizy oraz z zagospodarowaniem tlenu
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Anna Skorek-Osikowska
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, OPUS
Kwota: 996 760 PLN
Czas trwania: 2022 – 2025
Głównym celem proponowanego projektu są badania numeryczne i eksperymentalne możliwości wykorzystania biomasy w procesach fermentacji beztlenowej i zgazowania tlenowego w połączeniu z elektrolizą wysokotemperaturową i separacją CO2 do produkcji paliw ciekłych i gazowych (synteza Fischera-Tropscha, metanizacja i/lub synteza metanolu). Ważnym celem projektu jest zaproponowanie i optymalizacja dróg wykorzystania tlenu z elektrolizy w obrębie projektowanego układu.
AluBIO
Wpływ dodatków glinokrzemianowych na proces korozji wysokotemperaturowej i charakterystykę popiołu z biomasy pochodzenia zwierzęcego
Kierownik projektu: dr inż. Izabella Maj
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, SONATA
Kwota: 619 616 PLN
Czas trwania: 2022 – 2024
Numer: 2021/43/D/ST8/02609
Biomasa pochodzenia zwierzęcego zyskuje popularność jako opłacalne ekonomicznie źródło energii odnawialnej. Jednak ze względu na specyficzny skład i własności biomasa ta może nastręczać problemów podczas konwersji termicznej. Celem projektu AluBIO jest zbadanie wpływu dodatków glinokrzemianowych na potencjał korozyjny i własności popiołu z biomasy pochodzenia zwierzęcego. Projekt skupia się na problemach takich jak skłonność do żużlowania, korozja wysokotemperaturowa, rozkład ziarnowy popiołu oraz zawartość i wymywalność metali. Badane są dwa rodzaje biomasy o największym potencjale: odpady z produkcji drobiu (poultry litter) oraz z hodowli bydła (cattle dung).
Identyfikacja efektów gazu rzeczywistego w przepływie dwufazowym, okołodźwiękowym pary mokrej
Kierownik projektu: dr hab. inż. Mirosław Majkut, prof. PŚ
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, OPUS
Kwota: 617 760 PLN
Czas trwania: 2020 – 2024
Numer: 2020/37/B/ST8/02369
Ogólny cel projektu poświęcony jest problemowi identyfikacji efektów niestacjonarnych w transonicznych przepływach dwufazowych. Szczególnie ważna weryfikacja eksperymentalna i walidacja zastosowanych kodów numerycznych, a także doskonalenie i rozwijanie możliwości systemów pomiarowych jest głównym tematem badań wielu ośrodków naukowych, w tym także Katedry Maszyn i Urządzeń Energetycznych. W modelowaniu numerycznym zarówno kondensacji homogenicznej jak i heterogenicznej, wyniki numeryczne muszą podlegać dokładnej “kalibracji” przy pomocy badań eksperymentalnych. Z tego powodu niezwykle ważne jest również doskonalenie i prawidłowe kalibrowanie dostępnych eksperymentalnych metod badawczych.
Projekt ma dwie równoległe ścieżki badawcze. Jednym z nich jest przeprowadzenie badań eksperymentalnych dwóch typów układów łopatkowych statorowych i wirnika turbiny parowej, a także wdrożenie zaawansowanych metod badań eksperymentalnych do badania zjawisk przepływowych w przepływie okołodźwiękowym pary wodnej. Drugim jest uzupełnienie tych badań analizą przepływu niestacjonarnego za pomocą zaawansowanej analizy numerycznej.
Poprawa efektywności wymiany pędu w przepływie między wirującymi tarczami
Kierownik projektu: dr hab. inż. Włodzimierz Wróblewski, prof. PŚ
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, OPUS
Kwota: 853 800 PLN
Czas trwania: 2020 – 2023
Numer: 2019/35/B/ST8/01871
Celem projektu jest szczegółowa analiza zjawisk zachodzących w wąskich kanałach powstałych między dwoma wirującymi tarczami, a także określenie warunków zwiększenia efektywności transferu momentu pędu między czynnikiem a dyskami poprzez dobór parametrów powierzchni tarcz. Temat ten jest istotny w wielu dziedzinach techniki i nauki, a w szczególności dla maszyn wiskotycznych. Zasada działania tych maszyn opiera się nie na reakcji czynnika na elementy wirnika, lecz na zjawisku dyfuzji pędu dzięki lepkości płynu oraz sile adhezji. Poprzez modyfikację powierzchni wirujących dysków np. poprzez mikrokanały lub chropowatość kierunkową, możliwe jest zwiększenie kontroli nad zjawiskami zachodzącymi w szczelinie między wirującymi tarczami.
SUSHy
Zrównoważony rozwój i obniżenie kosztów stacji wodorowych zasilanych hybrydowymi odnawialnymi źródłami energii w multidyscyplinarnych analizach opartych na ocenie ryzyka
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Andrzej Rusin
Źródło: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, EIG Concert – Japan
Kwota: 150 000 EUR
Partnerzy projektu: Norwegian University of Science and Technology (Norwegia), Nagoya Univeristy (Japonia), Nigde Omer Halisdemir University (Turcja), Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Hiszpania)
Numer: 08/050/PNN22/0287
Projekt dotyczy rozszerzenia zakresu wykorzystania wodoru poza zastosowania przemysłowe. Przedmiotem pracy zespołu z Politechniki Śląskiej jest infrastruktura w postaci ogólnodostępnych stacji wodorowych. Zadania zaplanowane do realizacji obejmują analizę bezpieczeństwa takich stacji, w tym różnych scenariuszy potencjalnych zagrożeń i oszacowanie ryzyka wystąpienia niebezpiecznych zdarzeń.
PTC Solar
Badanie zjawiska absorpcji w aspekcie optymalizacji cech konstrukcyjnych absorberów oraz ich konfiguracji w systemie parabolicznych koncentratorów promieniowania słonecznego
Kierownik projektu: dr hab. inż. Łukasz Bartela, prof. PŚ
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, OPUS
Kwota: 938 500 PLN
Czas trwania: 2019 – 2023
Numer: 2018/29/B/ST8/02406
Celem projektu jest analiza procesu absorbcji promieniowania słonecznego przez paraboliczny koncentrator promieniowania oraz optymalizacja cech konstrukcyjnych absorberów liniowych pod kątem maksymalizacji sprawności. W tym celu zaprojektowano oraz zbudowano stanowisko badawcze do prowadzenia badań porównawczych absorberów, gdzie promieniowanie jest symulowane poprzez zestaw lamp metalohalogenkowych wraz z reflektorami o zoptymalizowanym kształcie. Badania prowadzone są różnego typu absorberów o zmiennej geometrii. Analizowany jest wpływ wkładek turbulizujących przepływ oraz powłok o różnych parametrach. W ramach projektu prowadzone są również analizy numeryczne mające na celu zoptymalizowanie kształtu elementów intensyfikujących odbiór promieniowania słonecznego.
UPS-Plus
Optymalizacja procesu spalania i waloryzacja ubocznych produktów spalania dla wypełnienia założeń gospodarki o obiegu zamkniętym
Kierownik projektu: dr hab. inż. Sylwester Kalisz, prof. PŚ
Źródło: Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, TEAM-TECH Core Facility
Kwota: 4 259 535 PLN
Czas trwania: 2018 – 2022
Numer: POIR.04.04.00-00-31B4/17-00
Strona projektu: www.ccf.polsl.pl
Głównym celem projektu UPS-Plus jest realizacja idei gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ) poprzez optymalizację procesu spalania w celu uzyskania ubocznych produktów spalania (UPS), które mogą zostać poddane funkcjonalizacji termicznej i chemicznej dla uzyskania przydatnych materiałów wtórnych zawracanych do gospodarki m.in. geomaty, izolacje lub materiały sorpcyjne. Optymalizacja spalania paliw stałych niskiej jakości (np. biomasa lub paliwa odpadowe) opiera się głównie na ulepszaniu właściwości paliw za pomocą dodatków glinokrzemianowych. Dodatkowo zaplanowano badania potwierdzające słuszność koncepcji (proof of concept) polegające na predykcji własności regranulatów na bazie polietylenu i polipropylenu wytwarzanych z niehomogenicznego strumienia surowców poużytkowych modyfikowanych ubocznymi produktami spalania (UPS) w oparciu o badania w skali technicznej.
SNG Project
Wykorzystanie procesu elektrolizy i zgazowania tlenowego do produkcji syntetycznego gazu ziemnego w układzie poligeneracyjnym
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Anna Skorek-Osikowska
Źródło: Narodowe Centrum Nauki, OPUS
Kwota: 975 000 PLN
Czas trwania: 2018 – 2022
Numer: 2017/27/B/ST8/02270
Podstawowym celem projektu będzie analiza innowacyjnej koncepcji układu wykorzystującego wodór produkowany w procesie elektrolizy z wykorzystaniem nadmiarowej energii elektrycznej generowanej w źródłach odnawialnych (turbinach wiatrowych czy ogniwach fotowoltaicznych) oraz procesu zgazowania paliw stałych do produkcji syntetycznego gazu ziemnego. Układ taki może spełniać rolę magazynu energii (w postaci metanu) oraz układu generacji energii elektrycznej (i ciepła). Istotnym elementem nowatorskim proponowanego rozwiązania jest wykorzystanie procesu zgazowania do produkcji niezbędnego w procesie metanizacji (wytwarzania metanu z wodoru i tlenku lub dwutlenku węgla) CO lub CO2. Dodatkowo, zastosowanie zgazowania tlenowego pozwoli na zagospodarowanie tlenu z procesu elektrolizy, który jest tu produktem ubocznym.
