Polscy naukowcy chcą zamienić kopalnię w magazyn energii

Politechnika Wrocławska będzie koordynować dwa międzynarodowe projekty dotyczące transformacji energetycznej. Jeden ma ograniczyć wykorzystanie węgla kopalnego w produkcji stali, drugi zakłada wykorzystanie terenów po odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego do magazynowania energii. Łączna wartość przedsięwzięć przekracza 23,5 mln euro.

Projekty BIO4EAF i MINE2PHS zostały wybrane w konkursach Komisji Europejskiej w ramach Funduszu Badawczego Węgla i Stali (RFCS). Na realizację swoich zadań PWr otrzyma niemal 2,7 mln euro.

Pierwszy projekt dotyczy ograniczenia wykorzystania surowców kopalnych w hutnictwie, drugi – ponownego wykorzystania infrastruktury terenów pogórniczych do magazynowania energii.

REKLAMA

REKLAMA

Odpady zamiast węgla w produkcji stali

Projekt BIO4EAF koncentruje się na elektrycznych piecach łukowych (EAF), w których stal może być produkowana z dużym udziałem złomu. W procesie nadal wykorzystywane są jednak nośniki węgla, pochodzące głównie z surowców kopalnych.

Naukowcy sprawdzą możliwość zastąpienia części z nich materiałami wytwarzanymi z odpadów i biomasy. Analizowane będą m.in. odpady tekstylne oraz biomasa rolnicza i drzewna.

Tekstylia i biomasa trafią do pieców

Zespół PWr kierowany przez dr. inż. Pawła Sokołowskiego z Wydziału Mechanicznego zbada właściwości przygotowanych materiałów oraz ich zachowanie w wysokiej temperaturze. Naukowcy sprawdzą również, jak wpływają one na przebieg procesu w elektrycznym piecu łukowym.

Badania obejmą eksperymenty, analizy numeryczne oraz próby technologiczne. Projekt zakłada przeprowadzenie prób pilotażowych i pełnoskalowych oraz osiągnięcie poziomu gotowości technologicznej TRL 7/8.

Zakładanym rezultatem jest częściowe zastąpienie węgla kopalnego przy jednoczesnym wykorzystaniu odpadów tekstylnych, rolniczych i drzewnych. Według założeń projektu zastosowanie biododatków może ograniczyć emisję dwutlenku węgla (CO2) o kilkadziesiąt kilogramów na każdą tonę stali.

Konsorcjum BIO4EAF tworzy 13 partnerów z Polski, Hiszpanii, Francji, Niemiec, Austrii i Portugalii, w tym ArcelorMittal. Wartość projektu przekracza 10,7 mln euro, a na badania PWr przeznaczono ponad 719 tys. euro.

Dawne kopalnie jako magazyny energii

Projekt MINE2PHS dotyczy wykorzystania terenów po odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego. Znajdujące się tam zbiorniki wodne, różnice wysokości oraz istniejąca infrastruktura mogą zostać wykorzystane przy budowie małych i średnich elektrowni szczytowo-pompowych.

System będzie wykorzystywał technologię Pump-as-Turbine (PAT), w której pompa odśrodkowa może pracować również jako turbina. Jednostki mają zostać przystosowane do spadów wynoszących około 20–100 metrów.

REKLAMA

REKLAMA

REKLAMA

Pompa zamiast turbiny

W klasycznej elektrowni szczytowo-pompowej energia z nadwyżki jest wykorzystywana do pompowania wody do górnego zbiornika. Przy zwiększonym zapotrzebowaniu woda przepływa do zbiornika dolnego przez turbinę, wytwarzając energię elektryczną.

W MINE2PHS funkcję turbiny ma pełnić odpowiednio dostosowana pompa PAT. Naukowcy PWr zajmą się m.in. modelowaniem przepływu, optymalizacją układu hydraulicznego oraz badaniami mającymi zwiększyć sprawność jednostek o około 4–6 proc. względem rozwiązań bazowych.

Demonstrator powstanie w Grecji

Projekt zakłada budowę demonstratora o mocy do około 0,8 MW i pojemności 6 MWh. Instalacja powstanie w wyrobisku odkrywkowej kopalni należącej do greckiego partnera konsorcjum – Lignitorycheia Achladas.

System zostanie przetestowany w rzeczywistych warunkach pod kątem m.in. sprawności, niezawodności, elastyczności pracy i współpracy z siecią elektroenergetyczną. Projekt ma podnieść gotowość technologiczną rozwiązania z TRL 5–6 do TRL 7–8.

Technologia dla terenów pogórniczych

Wyniki projektu mają umożliwić wykorzystanie rozwiązania w innych regionach pogórniczych Europy. Konsorcjum tworzy sześć podmiotów z Polski i Grecji: Politechnika Wrocławska, AGH w Krakowie, Poltegor-Instytut, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Technical University of Crete oraz Lignitorycheia Achladas.

Wartość MINE2PHS wynosi blisko 13 mln euro, a budżet PWr to około 2 mln euro.

PWr rozwija także inne projekty OZE

Politechnika Wrocławska uczestniczy również w innych przedsięwzięciach związanych z OZE i transformacją energetyczną. Naukowcy pracują m.in. nad projektem GEOTERM-DTS-2000 dotyczącym wykorzystania światłowodowego monitoringu głębokich odwiertów geotermalnych, a także nad badaniami hybrydowych systemów energetycznych opartych na połączeniu energii wodnej, wiatrowej i słonecznej oraz magazynowania. PWr uczestniczy także w projekcie dotyczącym wykorzystania odpadów żywności do produkcji m.in. biogazu będącego odnawialnym źródłem energii.

Wrocławska uczelnia rozwija również projekt mający na celu wykorzystanie ciepła odpadowego z superkomputerów i serwerów do ogrzewania miejskich budynków, co realizowane jest we współpracy z Kogeneracją z Grupy PGE.

Ponadto eksperci z PWr aktywnie wspierają rozwój technologii niskoemisyjnych dla przemysłu ciężkiego, realizując m.in. projekty nakierowane na produkcję tzw. zielonej stali oraz rozwój nowoczesnej, zrównoważonej infrastruktury kolejowej. Więcej na ten temat w artykule: Politechnika Wrocławska pokieruje europejskim projektem badań nad „zieloną” stalą dla kolejnictwa.