Skip to main content
European Commission logo print header

Innovative Microturbine Technology For Delocalised, Off-Grid Electricity Generation

Article Category

Article available in the following languages:

Miniaturowa turbina wielkości monety umożliwia realizację inteligentnych sieci gazowych

Stale dążymy do tego, by sieć gazowa w Unii Europejskiej stawała się coraz bardziej inteligentna, jednak aby osiągnąć ten cel, konieczne jest usprawnienie sprzętu sieciowego, komunikacji, sprzętu pomiarowego i służącego do monitoringu, a także urządzeń kontrolnych. W odpowiedzi na to zapotrzebowanie projekt AirWatt zaproponował niezawodne źródło zasilania przeznaczone do zastosowań w odległych lokalizacjach, bez możliwości podłączenia do sieci energetycznej.

Technologie przemysłowe icon Technologie przemysłowe

Przemysł gazowniczy stoi obecnie przed wyzwaniem monitorowania i zarządzania osiągów rurociągów w czasie rzeczywistym. Pojawienie się na rynku „przemysłowego Internetu rzeczy” (IIoT), łączącego komunikację bezprzewodową oraz technologie sieciowe z czujnikami zmienia oblicze przemysłu, oferując zwiększone bezpieczeństwo, automatyzację oraz efektywność operacyjną. Jedną z konsekwencji wynikających z wchodzenia na rynek coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań jest rosnące zapotrzebowanie na energię służącą do zasilania systemów zainstalowanych w odległych lokalizacjach, które coraz częściej znajdują się poza zasięgiem sieci energetycznych oraz w miejscach, gdzie możliwości sieci są niewystarczające. W szczególności problem ten dotyka rurociągi przechodzące przez najtrudniejsze środowiska, a także instalacje zamontowane w krajach rozwijających się. W ramach projektu AirWatt opracowano rozwiązanie oparte na opatentowanej, zintegrowanej i zminiaturyzowanej turbinie oraz generatorze energii elektrycznej opracowanych przez firmę Advanced Microturbines, które zostało przystosowane do instalacji w gazociągach. Prace w ramach projektu AirWatt rozpoczęły się od optymalizacji osiągów mikroturbiny o maksymalnej mocy 30 W, a następnie zwiększenie jej skali w celu uzyskania modelu zdolnego do wytwarzania nawet 150 W, co stanowi wartość niemal dwukrotnie wyższą od maksymalnej zakładanej mocy. Opracowane rozwiązanie jest już gotowe do wprowadzenia na rynek. Wykorzystanie energii pneumatycznej sprężonego gazu w gazociągu Kluczem do innowacji osiągniętych w ramach projektu AirWatt, pozwalających podmiotom działającym w przemyśle gazowym na monitorowanie osiągów i szybkie identyfikowanie problemów takich, jak na przykład wycieki gazów są dwa czynniki. Pierwszym z nich jest wykorzystanie istniejących w rurociągach spadków ciśnienia oraz przepływu gazu w rurach do wytwarzania energii elektrycznej potrzebnej do zasilania, utrzymania, monitorowania oraz zapewnienia działania urządzeń obsługujących rurociągi. Zdalne urządzenie końcowe (remote terminal unit, RTU) opracowane przez jednego z partnerów projektu, firmę FAST stanowi właśnie taki rodzaj urządzenia. Drugim jest połączenie turbiny i generatora w jednym urządzeniu, które pozwoliło na miniaturyzację mikroturbiny dzięki usunięciu kilku elementów. Jak wyjaśnia koordynator projektu dr Emanuele Guglielmino, „największe rurociągi wykorzystywane do transportu gazu działają pod ciśnieniem wynoszącym od 50 do 200 barów. W celu dystrybucji gazu na obszarach miejskich ciśnienie jest obniżane do 4-5 barów, a odbiorcy domowi korzystają z gazu pod ciśnieniem wynoszącym zaledwie 20 milibarów. Urządzenie opracowane w ramach projektu AirWatt wykorzystuje te spadki ciśnienia w rurociągach dystrybucyjnych w celu wymuszania przepływu gazu przez mikroturbinę generującą energię elektryczną. Dzięki temu jesteśmy w stanie wykorzystywać dostępną energię za darmo, bez konieczności emisji szkodliwych substancji bądź spalania jakichkolwiek paliw kopalnych”. Wewnątrz obudowy urządzenia znajduje się mikroturbina, która jest montowana wzdłuż rurociągu, w miejscach, w których występują spadki ciśnienia. Aby zapewnić prawidłową pracę rurociągu, jedynie niewielka część gazu przepływającego rurami przepływa przez mikroturbinę, a następnie wraca do gazociągu pod niższym ciśnieniem. Po integracji z rurociągiem, mikroturbina działa nieprzerwanie. Przeprowadzone dotychczas testy polowe wykorzystujące dwadzieścia urządzeń udowodniły możliwości urządzeń AirWatt w zakresie monitorowania i nadzoru nad rurociągami. Inteligentne gazociągi dla ludzi, planety i korzyści Zgodnie z Planem działania w zakresie energii do roku 2050 opracowanym przez Komisję Europejską, zastąpienie węgla i ropy naftowej gazem ziemnym, przy jednoczesnym wykorzystaniu istniejących technologii, powinno pozwolić na obniżanie emisji co najmniej do 2030-2035 roku. Rozwiązanie opracowane w ramach projektu AirWatt pomoże w realizacji tych ambicji ukierunkowanych na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla dzięki ograniczeniu strat spowodowanych między innymi wyciekami. Poza oszczędzaniem energii, nowa technologia pozwoli także na obniżenie kosztów napraw i konserwacji, a także na wydłużenie żywotności infrastruktury oraz ograniczenie liczby skarg i reklamacji odbiorców końcowych. „Dzięki kompaktowej konstrukcji umożliwiającej montaż bez konieczności dokonywania zaawansowanych modyfikacji istniejącej infrastruktury, urządzenia AirWatt pozwalają na usprawnienie działania istniejących rurociągów oraz nowych instalacji, umożliwiając im osiągnięcie zgodności z najnowszymi specyfikacjami w zakresie monitorowania i kontroli”, dodał Guglielmino. Urządzenia AirWatt zostały w pełni przetestowane i zatwierdzone do działania w otoczeniu gazu ziemnego, otrzymując znak zgodności CE zgodnie z dyrektywą dotyczącą urządzeń przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej. Z racji tego, że produkt jest obecnie gotowy do wprowadzenia na rynek, zespół dąży do komercjalizacji rozwiązania wśród podmiotów zarządzających rurociągami i instalacjami gazowymi w Europie i na całym świecie.

Słowa kluczowe

AirWatt, gaz, rurociąg, Internet rzeczy, sieć energetyczna, monitoring, konserwacja, mikroturbina, energia elektryczna, węgiel, energia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania