System odzyskiwania energii zmniejszy zużycie paliwa w samolotach
Silniki samolotów zawierają coraz więcej elementów elektrycznych, co ma zapewniać większą wydajność i bezpieczeństwo. Zasilanie systemów elektrycznych poprzez odzyskiwanie ciepła odpadowego zapewni ekologiczność tych rozwiązań. W ramach projektu RENERGISE (Innovative management of energy recovery for reduction of electrical power consumption on fuel consumption) badacze opracowali dwa zespoły wytwarzania mocy, produkujące energię elektryczną z ciepła odpadowego za pośrednictwem systemu odzyskiwania energii. Zespoły te mogą albo zastąpić systemy konwencjonalne — które odzyskują moc ze skrzyni przekładniowej silnika głównego — albo być stosowane w połączeniu z nimi. Naukowcy zastosowali dwie metody ad hoc do konwersji ciepła odlotowego w moc: statyczną i dynamiczną metodę odzyskiwania energii. W systemie odzyskiwania statycznego ciepło odlotowe było bezpośrednio przekształcane w elektryczność przez generator termoelektryczny zainstalowany na obudowie silnika, przekształcający różnice temperatury po każdej stronie w napięcie. Ponieważ napięcie w module termoelektrycznym spadało wraz ze wzrostem prądu, zastosowano śledzenie punktu mocy maksymalnej w celu zmaksymalizowania mocy wyjściowej. Kolejnym krokiem było wprowadzenie podsystemu superkondensatora pełniącego rolę pośredniego banku energii między modułem termoelektrycznym a główną magistralą prądu stałego. Podsystem ten służył głównie do wyrównywania ładunków przejściowych, zmniejszając w ten sposób moc znamionową. W zdrowieniu dynamicznym, energia kinetyczna gazów wylotowych została wykorzystana do obracania turbiny gazowej podłączonej do generatora synchronicznego na magnesy trwałe, generując w ten sposób znaczne ilości energii elektrycznej. Trójfazowy przemiennik pracujący w trybie prostownika zapewnił konwersję prądu zmiennego w prąd stały. Zespół wdrożył także sterowanie sprzężeniem zwrotnym, które zapewnia moc wyjściową generatora stabilizowanego. Zbadano różne rozwiązania konstrukcyjne systemu chłodzenia zdolne zaspokoić zapotrzebowanie na gęstość mocy. Pobieranie ciepła odpadowego z gazu wylotowego i przekształcanie go w energię elektryczną zwiększą ogólną wydajność energetyczną i oszczędność paliwa. Zespół projektu RENERGISE przyczynił się do tego, opracowując systemy odzyskiwania ciepła odpadowego.
Słowa kluczowe
Ciepło odpadowe, samolot, gazy spalinowe, wytwarzanie mocy, energia elektryczna, odzyskiwanie energii, termoelektryczny
