Tehnologii inovative de producere a energiei regenerabile din surse naturale integrate în instalaţii complexe
Acronim: TEACHERS
Cod proiect: PN-III-P1-1.2-PCCDI-2017-0406
Număr contract: 81PCCDI/2018
Denumirea Programului din PN III: Programul 1 – Dezvoltarea sistemului național de cercetare-dezvoltare
Denumirea subprogramului: Subprogramul 1.2 – Performanța instituțională
Tipul proiectului: Proiecte complexe realizate in consorții CDI
Finanţare: Bugetul de stat; Valoarea totală a contractului: 4.494.375 lei – de la bugetul de stat,
Durata contractului: 30 luni (30.03.2018 – 30.09.2020)
Autoritatea Contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanţarea Învăţământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării şi Inovării (UEFISCDI)
Contractor: INSTITUTUL NAŢIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU PROTECȚIA MEDIULUI BUCUREŞTI (INCDPM)
Partener P1 – INSTITUTUL NAŢIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU INGINERIE ELECTRICĂ ICPE-CA BUCUREŞTI (INCDIE ICPE-CA)
PROIECT 2: ”Optimizarea sistemelor de hidro-generatoare (electrice integrate) în vederea implementării în cadrul unor complexe de producere a energiei din resurse regenerabile pentru zone costiere și pentru ape curgătoare” – Director proiect 2: dr. ing. Marin Dorian
Buget proiect 2: 1.154.375lei – parte din valoarea totală de la bugetul de stat:
Partener P2 – INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE – DEZVOLTARE PENTRU MASINI SI INSTALATII DESTINATE AGRICULTURII SI INDUSTRIEI ALIMENTARE – INMA
Partener P3 – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
Proiect 2: Optimizarea sistemelor de hidro-generatoare (electrice integrate) în vederea implementării în cadrul unor complexe de producere a energiei din resurse regenerabile pentru zone costiere și pentru ape curgătoare
Rezumat: Problema energiei reprezintă provocarea globală a umanității – suntem tot mai dependenți de energie. Utilizarea în exces a rezervelor de hidrocarburi paralel cu energia atomică s-a dovedit nocivă pentru mediu și cu efecte negative pe termen lung. Alternativa resurselor regenerabile, nepoluante reprezintă răspunsul pe termen lung la această problemă. Tehnologiile noi cu eficiență tot mai ridicată sunt soluția de bază inclusă în acest răspuns. Exploatarea combinată și simultană a surselor regenerabile (primare) propusă a fi dezvoltată la nivelul consorțiului constituie un pas decisiv în creșterea eficienței instalațiilor și echipamentelor destinate exploatării acestor resurse.
Tehnologiile utilizării energiei valurilor mărilor și oceanelor precum și cea a cursurilor fluviilor și răurilor sunt incomplet dezvoltate, potențialul acestor resurse fiind foarte puțin exploatat. Proiectul își propune să soluționeze optim exploatarea acestor resurse în cadrul complexelor dezvoltate de consorțiu.
Pentru exploatarea energiei valurilor de către complexul destinat zonei costiere se are în vedere efectuarea unor cercetări multidisciplinare, privind dezvoltarea unor instalatii hidro care (în cadrul coplexului), vor funcționa paralel cu cele ce exploatează energia eoliană și cea fotovoltaică. În cadrul tematicii se va face o analiza aprofudată a instalaţiilor hidro realizate până în prezent la nivel mondial, se va preciza modelul de calcul matematic a instalațiilor hidro, se va realiza un model funcţional al unei microcentrale care va fi instalat pe complexul costier dezvoltat de consorțiu în cadrul proiectului. Întregul ansamblu va fi amplasat în apropierea țărmului Mării Negre. Dintre diferitele tipuri de instalaţii pentru captarea și conversia energiei valurilor, se va alege și dezvolta un model care să răspundă cerințelor impuse de condițiile de exploatare (potențialul Mării Negre). În acest context se poate menționa că, încă din anii 80′ au existat preocupări în domeniu şi în ţara noastră.
Ţinând seama de realizările pe plan mondial, precum și de experienţa acumulată de către cercetătorii din consorţiul constituit, se propune un nou tip de turbină care înlătură blocajele şi eficienţa extrem de scăzută a turbinelor Wells, precum şi complicaţiile turbinelor cu pas variabil comandat, apărute relativ recent pe plan mondial.
Activitățile care se propun în cadrul proiectului se vor concretiza printr-o microcentrală acţionată de valuri, instalată în cadrul complexului combinat, și împreuna cu echipamentele de conversie solară si eoliană va furniza energie electrică, în regim „insular” pentru utilităţi locale ale beneficiarului.
Microcentrala care se propune spre dezvoltare (parte a complexului costier) este compusă dintr-un cheson cu lungimea activă de 5m, realizat din tablă de oţel prevăzut cu o deschidere îndreptată spre largul mării. În plafonul chesonului este prevăzută o deschidere circulară peste care se montează o coloană cilindrică care conţine modulul generator al instalaţiei alcătuit dintr-o turbină unisens şi un generator electric trifazat, având excitaţie realizată din magneţi permanenţi. Coloana cilindrică, montată vertical deasupra chesonului este prevăzută la partea superioară cu o deschidere pentru vehicularea aerului acţionat de valuri, la o înălţime la care nu ajung valurile de mare amplitudine, asigurând protecţia modulului generator. Deschiderea chesonului spre larg este amenajată special pentru captarea în instalaţie atât a valurilor mari cât şi a valurilor mici. Întreaga instalaţie este susţinută de piloni încastraţi într-o placă de beton armat care permite aşezarea instalaţiei pe un pat amenajat pe fundul mării şi asigurarea stabilităţii hidrodinamice a instalaţiei prin lestare cu pietre şi anrocamente.
Proiectarea, modelarea, precum şi dimensionarea instalaţiei se vor realiza, ţinându-se cont de parametrii de incărcare hidrodinamici, aerodinamici, mecanici si electrici ai întregii microcentrale, precum şi de condiţiile hidro-meteorologice costiere Mării Negre.
În domeniul hidrocentralelor si microhidrocentralelor (cu puteri de pana la 10MW) au fost valorificate de regula amplasamentele de pe rauri si fluvii care dispun de un potential hidroenergetic considerabil, datorat debitelor de curgere si caderilor mari (aici ajungandu-se la viteze curgere ale apei la peste 10 m/s), dar care prezinta amenajari hidrotehnice foarte costisitoare (baraje, lacuri de acumulare, conducte de aductiune si de fuga, etc) cu un puternic impact negativ asupra mediului. Solutia hidrocentralelor cinetice, care si pe plan mondial capata o tot mai mare importanta odata cu principiile dezvoltarii durabile si promovarea rețelelor electrice distribuite, elimina aceste costuri si minimizeaza impactul negativ asupra mediului.
Specific aplicatiei de conversie a energiei cinetice de curgere a curentilor de apa cunoastem preocupari stiintifice cu precadere in continentul american [Universitatea Manitoba (Canada) – pentru aplicatii pe rauri si fluvii, Electric Power Research Institute, EPRI (SUA) – pentru aplicatii in cazul curentilor oceanici si mareelor. Din punct de vedere tehnologic au fost dezvoltate o serie de prototipuri de hidrocentrale cinetice dupa cum urmeaza: pentru rauri si fluvii (UEK Shroded Turbine) pentru curenți oceanici (Lunar Energy MCT Turbine), Sea Gen Prototype, Open Hydro RIM Turbine, Verdant Power RITE Turbine).
Instalația hidro de conversie a energiei cursurilor apelor curgătoare (fluvii, râuri), aleasă ca soluție și dezvoltabilă de consorțiul creat, va fi instalată în cadrul celui de-al doilea complex și (similar cu prima – cea pentru valuri), împreună cu echipamentele de conversie solară și eoliană va furniza energie electrică, în regim „insular” pentru utilităţi locale izolate aflate pe marginea râurilor. Esențial este faptul că ambele complexe au un impact minim asupra mediului în care acționează și pot livra energie din surse nepoluante în zone complet izolate.
Etapele proiectului:
Etapa 2-1 Studiu privind tipurile de instalații hidro, optime amplasării în zone costiere și în ape curgătoare
Parteneri implicaţi: CO, P1, P2;
Perioada de realizare a etapei: 30.04.2018 – 31.12.2018
Etapa 2-2 Proiectarea Realizarea Testarea model experimental de hidrogeneratoare (electrice integrate) destinat complexelor pentru zone costiere și pentru ape curgătoare
Parteneri implicaţi: CO, P1, P2;
Perioada de realizare a etapei: 01.01.2019 – 31.12.2019
Etapa 2-3 Proiectarea Realizarea Testarea model funcțional de hidrogeneratoare (electrice integrate) destinat complexelor pentru zone costiere și pentru ape curgătoare
Parteneri implicaţi: CO, P1, P2;
Perioada de realizare a etapei: 01.01.2020 – 30.09.2020
Rezultate preconizate:
• Pagina web a proiectului component,
• Cerere de brevet: 1,
• Produse noi sau semnificativ îmbunătățite: 2,
• Servicii de cercetare noi sau semnificativ îmbunătățite: 1,
• Oferte de servicii de cercetare și tehnologice prezentate în platforma www.erris.gov.ro: 1,
• Articole trimise spre publicare în reviste de specialitate: 2,
• Comunicări științifice la conferințe naționale și internaționale: 2.
Date de contact:
Coordonator CO: INCDPM Bucureşti
Director de proiect complex: Acad. Dr. ing. Mihail Viorel BĂDESCU
Telefon: +4021 313 3158, e-mail: badescu@theta.termo.pub.ro
Partener2: INCDIE ICPE-CA Bucureşti
Responsabil de proiect P2: Dr. ing. Dorian MARIN
Telefon: +4021 346 72 31 / interior 125, email: dorian.marin@icpe-ca.ro
