Polacy pracują nad ultrawysokotemperaturową pompą ciepła

Politechnika Gdańska stoi na czele projektu, którego celem jest opracowanie ultrawysokotemperaturowej pompy ciepła. Rozwiązanie ma umożliwić ponowne wykorzystanie energii odpadowej w procesach przemysłowych, w których obecne technologie nie znajdują zastosowania. Chodzi o to, aby ciepło, które dziś bezpowrotnie ucieka z zakładów do środowiska, stało się ponownie użytecznym źródłem energii.

Wielkie marnotrawstwo, czyli jak jest teraz

Wiele fabryk – np. papiernie, mleczarnie czy zakłady chemiczne – podczas produkcji generuje mnóstwo tzw. ciepła odpadowego. Często jest to woda lub para o temperaturze około 80–100 st. C. Dla maszyn fabrycznych takie ciepło jest jednak za chłodne. Do procesów produkcyjnych (takich jak pasteryzacja czy suszenie) potrzeba znacznie wyższych temperatur, rzędu 150–180 st. C.

Ponieważ zwykłe, znane nam z domów pompy ciepła nie są w stanie osiągnąć takich parametrów, fabryki po prostu wypuszczają to ciepło przez kominy do atmosfery. Aby ponownie zasilić maszyny, muszą od zera spalać kolejne porcje węgla czy gazu.

REKLAMA

Darmowe ogrzanie o 100 st. C

Polski projekt DUOHEAT ma to całkowicie zmienić. Naukowcy projektują dwustopniową pompę ciepła, która zadziała jak „termiczny wzmacniacz”. Urządzenie przechwyci to darmowe, dotychczas marnowane ciepło (np. o temperaturze 100 st. C) i podbije jego temperaturę o kolejne 100 st. C.

W efekcie fabryka otrzyma z powrotem nośnik o temperaturze aż do 200 st. C. To absolutny przełom, który pozwoli domknąć obieg energii w zakładzie. Ciepło zamiast uciekać do środowiska, wróci do rur i ponownie wykona tę samą pracę.

Nowa technologia ma znaleźć zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym podczas suszenia i pasteryzacji, w przemyśle drzewnym przy suszeniu surowca oraz w przemyśle chemicznym, gdzie wymagane są wysokotemperaturowe procesy grzewcze.

Współpraca nauki i miliony na rozwój

Nad projektem DUOHEAT pracuje konsorcjum złożone z Politechniki Gdańskiej (lider projektu), Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Instytutu Maszyn Przepływowych PAN. Ich wspólnym zadaniem jest opracowanie, przetestowanie i przygotowanie urządzenia do komercjalizacji.

Prace potrwają do 29 marca 2029 r. Realizację projektu kwotą blisko 11 mln zł wspiera Fundacja na rzecz Nauki Polskiej ze środków programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG).

REKLAMA

Bezolejowa sprężarka kluczem do wysokiej sprawności

Projekt przewiduje przeprowadzenie zaawansowanych badań eksperymentalnych, analitycznych i numerycznych. Zespół skupi się na konstrukcji sprężarki, wymienników ciepła oraz precyzyjnym doborze czynnika roboczego. Szczegółowo analizowane będą również zjawiska związane z przemianami fazowymi zachodzącymi podczas pracy urządzenia.

Jednym z najważniejszych elementów systemu będzie wysokoobrotowa, bezolejowa sprężarka odśrodkowa. Zastosowanie innowacyjnych łożysk i uszczelnień niewymagających osmarowania olejem ma ograniczyć straty energii, uprościć eksploatację urządzenia oraz wyeliminować ryzyko wycieku substancji mogących negatywnie oddziaływać na środowisko.

Konstrukcja sprężarki ma decydować o sprawności całego układu oraz możliwości osiągnięcia zakładanych parametrów pracy.

Ekologiczny czynnik roboczy

Kolejnym kluczowym wyzwaniem jest dobór właściwego czynnika roboczego. Kierownik projektu, prof. Dariusz Mikielewicz z Politechniki Gdańskiej, wskazuje, że zespół zamierza wybrać naturalną, organiczną substancję. Ostateczna decyzja zostanie podjęta po dokładnym przeanalizowaniu jej właściwości termodynamicznych, bezpieczeństwa użytkowania oraz rzeczywistego wpływu na otoczenie.

Krok w stronę elektryfikacji przemysłu

Opracowywana technologia idealnie wpisuje się w proces elektryfikacji krajowego przemysłu. Ma pozwolić na zastąpienie tradycyjnych procesów opartych na spalaniu paliw kopalnych nowoczesnymi technologiami wykorzystującymi energię elektryczną.

W przyszłości system ten ułatwi także efektywne zagospodarowanie czystej energii pochodzącej z odnawialnych źródeł (OZE) oraz planowanych w Polsce elektrowni jądrowych.

Katarzyna Poprawska-Borowiec