Tytuł projektu | Politechnika Wrocławska

BIOH2Steel

Zaplecze badawcze

SUSZENIE PALIW ODNAWIALNYCH NISKIEJ JAKOŚCI (NP. BIOMASA, OSADY ŚCIEKOWE)

Proces suszenia paliw niskiej jakości jest niezbędny w przypadku wytwarzania z nich wodoru metodami termicznymi (np. zgazowanie).

  • Projektowanie i optymalizacja instalacji suszarniczych
  • Testy suszenia na różnych typach suszarek
  • Analiza techniczno-ekonomiczna wykorzystania suszu opałowego

Galeria zdjęć

WALORYZACJA NISKOJAKOŚCIOWYCH PALIW METODĄ TORYFIKACJI

Techniki zgazowania paliw stałych w celu uzyskania gazu syntezowego do późniejszej separacji wodoru wymagają wysokiego stopnia uwęglenia paliwa. Do tego celu stosuje się metody toryfikacji suchej, wapotermicznej oraz mokrej (HTC).

  • Określenie przydatności produktu do spalania i zgazowania
  • Oznaczanie składu torgazu
  • Ocena ścieralności

Galeria zdjęć

TORYFIKACJA BIOMASY

  • Produkcja toryfikowanej biomasy
  • Produkcja biowęgla
  • Ocena spalania i współspalania toryfikowanej biomasy
  • Oczyszczanie gazów z toryfikacji
  • Ocena energochłonności mielenia

Toryfikacja powoduje usunięcie wilgoci, zmniejszenie zawartości części lotnych i zwiększenie „kruchości” biomasy, stąd znaczny spadek konsumpcji energii na mielenie oraz wzrost gęstości energetycznej. Toryfikowanie biomasy  w połączeniu z jej peletyzacją może się w znacznym stopniu przyczynić do minimalizacji kosztów logistycznych i zwiększenia ekonomicznego zasięgu transportu biomasy do elektrowni. 

Galeria zdjęć

STANOWISKO DO ZAGAZOWANIA / PIROLIZY DROBNO-MIELONYCH PALIW STAŁYCH DO PRODUKCJI BOGATEGO W WODÓR GAZU SYNTEZOWEGO.

Stanowisko oryginalnie zaprojektowane do badań procesów spalania paliw zostało dostosowane do badań zgazowania i pirolizy paliw odnawialnych.  Stanowisko umożliwia ocenę jakości paliw pod kątem składu gazu syntezowego oraz określania limitów technologicznych z uwzględnieniem krótkiego czasu przebywania cząsteczek paliwa w strefie reakcyjnej. 

Galeria zdjęć

Biomasa – konwersje

Biomasa – konwersje

STANOWISKO DO PIROLIZY METANU / BIOMETANU W PLAZMIE MIKROFALOWEJ

  • Zapewnia wysoką tempe-raturę i obecność reakty-wnych cząstek → wysoki stopień konwersji metanu
  • Zapewnia natychmiastową procedurę ON/OFF → dogodna współpraca z odnawialnymi źródłami energii
  • Komercyjnie dostępne generatory osiągają mocą 100 kW → potencjał do skalowania technologii.

Reaktor laboratoryjny 3 kW, TRL 4

W zależności od warunków procesu możliwa jest otrzymywanie różnych produktów:

Reakcje pirolizy metanu w plazmie mikrofalowej

 

ZASTOSOWANIE PLAZMY W PROCESACH UTYLIZACJI BIOMAS I KONWERSJI DO NOWYCH MATERIAŁÓW

  • Badania zapłonu plazmowego
  • Plazmowy rozruch kotłów
  • Doczyszczanie katalityczno-plazmowe syngazu

Plazma Mikrofalowa i AC/DC termiczna do reformingu /pirolizy materiałów węglowodorowych i biomasowych do H2 i Biocarbonów po aktywacji fizyczno chemicznych różnej morfologii do zastosowania jako polepszacz gleby, retencji wody  oraz zastosowania do produkcji elektrod i/lub baterii jonowo-sodowych.

Galeria zdjęć

ZGAZOWARKA PLAZMOWA

Zgazowarka plazmowa jako część projektu polegającego na opracowaniu nowatorskiej technologii wraz z budową instalacji demonstracyjnej, pozwalającej na wykorzystanie osadów ściekowych do produkcji energii elektrycznej z pozytywnym wpływem na środowisko naturalne.

Zgazowarka plazmowa

Synergia pomiędzy instalacją CCS/CCU a proponowanym wykorzystaniem osadów ściekowych (uznawanych za odnawialne źródło energii) pozwala na osiągnięcie przez instalację ogólnej ujemnej emisji CO2. Dodatkową zaletą witryfikacji osadów ściekowych, ze względu na odpowiednio wysokie temperatury procesu, jest możliwość przekształcenia tych problematycznych odpadów w produkt rynkowy.

HERMES – SPALANIE WODORU W WARUNKACH NADKRYTYCZNEGO CO2 – >80 BAR

p(CO2) > 80 bar

Galeria zdjęć

KONCEPCJA WYKORZYSTANIA ODPADÓW ŻYWNOŚCIOWYCH I POFERMENTU DO PRODUKCJI WODORU

Koncepcja wykorzystania odpadów żywnościowych i pofermentu do produkcji wodoru

Produkcja wodoru z bio-oleju wytwarzanego w procesie 3-stopniowej pirolizy. Kraking bio-oleju odbywa się w reaktorze  plazmy mikrofalowej w obecności pary wodnej. Water Gas Shift Reactor kończy proces produkcji wodoru pozostawiając go w obecności tylko CO2, który następnie jest oddzielany za pomocą membran. 
Wykorzystanie plazmy do produkcji wodoru charakteryzuje wysoka elastyczność, która w bardzo krótkim czasie pozwala reagować na podażowe zmiany sieci.  W systemie oprócz magazynowania wodoru są również przewidziane magazyny ciepła wysoko i nisko-temperaturowego oparte na dwóch różnych materiałach zmiennofazowych. Pojemność magazynów odpowiada wartości równoważnej  5 dniom produkcji w okresie, którym podaż na energię jest ograniczona. Magazyn ciepła wysokotemperaturowego umożliwia produkcję chłodu za pomocą chłodziarki termoakustycznej. Do podstawowych zalet chłodzenia termoakusty-cznego zalicza się wytwarzanie chłodu z pominięciem procesu wytwarzania energii elektycznej oraz brak części ruchomych, które ulegają zużyciu.

SEPARACJA CO2 Z GAZU SYNTEZOWEGO Z WYKORZYSTANIEM PĘTLI CHEMICZNEJ POD KĄTEM CCS

  • Sorpcja CO2 z wykorzystaniem sorbentów stałych i ciekłych z gazów syntezowych umożliwiająca badanie procesu zatężania wodoru przez usunięcie CO2 do zbiorników symulujących instalację Carbon Capture and Storage (CCS).
  • Zgazowanie paliw stałych. 

Galeria zdjęć

WYTWARZANIE, MAGAZYNOWANIE I KONWERSJA WODORU DO ENERGII ELEKTRYCZNEJ

  • Generator wodoru – PEM  wysokiej czystości (99,999 %) z ogniwem paliwowym do wytwarzania energii elektry-cznej z wodoru (1,2 kW) wraz z możliwością magazynowania na wodorkach metali.
  • Pomiar objętościowy zaabsorbowanego wodoru umożliwia obserwację efektów termicznych: endoenergetycznych i egzoenergetycznych. Stanowisko przenośne  zasilane bateryjnie z obsługą ręczną i automatyczną. Umożliwia kompresję wodoru do przenośnych butli gazowych. 

Galeria zdjęć

UKŁAD WYTWARZANIA WODORU Z ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII Z MOŻLIWOŚCIĄ MAGAZYNOWANIA I PRZETWARZANIA WODORU

  • Rozwój systemów off-grid opartych o długoterminowe magazynowanie energii.
  • Zarządzanie przepływem energii w systemie.
  • Integracja prognozy pogody z EMS, wdrożenie AI do systemu.
  • Badania wydajności  całego systemu w zależności od wielkości stosu ogniw paliwowych.

Galeria zdjęć

BADANIE SORPCJI MATERIAŁÓW W KIERUNKU MAGAZYNOWANIA GAZÓW (H2, CH4, CO2, inne)

Badanie sorpcji materiałów w kierunku magazynowania gazów (H2, CH4, CO2, inne)

  • Badania nowych materiałów, takich jak MOF, COF itp. za pomocą adsorpcji gazów mieszanych.
  • Możliwość pomiaru nowo zsyntetyzowanych materiałów metodą sorpcji dynamicznej.

Eksperymenty pozwalają na uzyskanie danych, obok efektywności adsorpcji, kinetyki, zjawiska współadsorpcji lub efektów przemieszczenia, selektywności sorpcji, danych dotyczących adsorpcji mieszanin gazowych oraz bilansu cieplnego procesu sorpcji.

OCENA RYZYKA ZAGROŻEŃ KOROZYJNYCH KOTŁA

  • Ocena stanu powierzchni ogrzewalnych kotła.
  • Monitoring zagrożeń korozyjnych kotła.

Opracowany skaner nie wymaga dokładnego czyszczenia powierzchni rury z osadu (jak w przypadku metody ultradźwiękowej). Ideą jego działania jest pomiar zmian indukcji, które wynikają ze zmian w grubości ścianki badanej rury. Zastosowanie tej metody daje także szansę na zautomatyzowanie i przyspieszenie procesu badania stanu całej ściany ekranowej.

Galeria zdjęć

Politechnika Wrocławska ©