Nad powstaniem prototypu mikro jednostki kogeneracyjnej, która zapewni niezależność energetyczną każdemu gospodarstwu domowemu pracuje dr inż. Olaf Dybiński z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej wraz z zespołem. Będzie to jednostka kogeneracyjna zupełnie nowego typu, określana jako Molten Carbonate e-Fuel Cell (w skrócie MCeFC). Poprzez odpowiednią konstrukcję możliwe będzie bezpośrednie zastosowanie różnych, w tym syntetycznych, paliw płynnych i biopaliw, co jest innowacją na rynku ogniw paliwowych.

 
Inżynierowie z PW chcą opracować i zbudować system, który wytwarza energię elektryczną i ciepło na własne potrzeby i nie jest zależny od sieci elektroenergetycznej, wprowadzając przy tym innowacje w samej konstrukcji jak i stosowanych paliwach. Obecnie zespół jest na etapie opracowywania projektu technicznego elementów konstrukcyjnych jednostki MCeFC. W skład zespołu wchodzą dr inż. Olaf Dybiński jako kierownik projektu oraz prof. dr hab. inż. Jarosław Milewski, dr inż. Arkadiusz Szczęśniak, dr hab. inż. Łukasz Szabłowski, dr inż. Andrzej Grzebielec, mgr inż. Aliaxandr Martsinchyk oraz mgr inż. Pavel Shuhayeu.

Biopaliwa i e-paliwa zamiast wodoru

Jak wyjaśnia Olaf Dybiński, pomysłodawca projektu, Molten Carbonate e-Fuel Cell to wysokotemperaturowy stos ogniw paliwowych bazujący na technologii ogniw węglanowych, jednak zasilany płynnymi biopaliwami i e-paliwami zamiast wodorem. Ogniwa te w procesie elektrochemicznym, w ramach którego następuje transport jonów węglanowych, pozwalają na wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła. Cały proces zachodzi przy temperaturze 600-700°C. 

Dzięki odpowiedniej konstrukcji możliwe będzie bezpośrednie zastosowanie różnych, w tym syntetycznych, paliw płynnych i biopaliw, co jest innowacją na rynku ogniw paliwowych i w gałęzi urządzeń kogeneracyjnych małej skali.- dodaje Dybiński

Zrezygnowano  z paliwa w postaci czystego wodoru nie tylko z powodów bezpieczeństwa, przechowywanie łatwopalnego i wybuchowego paliwa w domu zapewne nie zachęcałoby społeczeństwa do zakupu takiego rozwiązania. Zastąpienie wodoru innymi paliwami to także mniejsze koszty eksploatacji takiego systemu. Transport i magazynowanie wodoru jest nadal problematyczne, te procesy zawsze generują straty, a także wymagają użycia dodatkowej energii elektrycznej, np. do sprężania czy skraplania. 

Bezpieczne i sterowalne źródło energii

Celem projektu inżynierów z Politechniki Warszawskiej jest rozwiązanie dające niezależność energetyczną, które nie stanowi problemu w użytkowaniu a dodatkowo może wpłynąć na stabilizację pracy sieci elektroenergetycznej w dowolnej skali. Byłoby to urządzenie sterowalne w odróżnieniu od fotowoltaiki i wiatraków, które w pełni uzależnione są od warunków atmosferycznych.

Do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła na własne potrzeby będą używane paliwa, które wkrótce będą dostępne na każdej stacji benzynowej lub będą mogły być wytworzone z wykorzystaniem tradycyjnej fermentacji alkoholowej – opowiada dr Dybiński. – Mamy tu na myśli alkohole – z naciskiem na te wytwarzane syntetycznie, aby zachować zamknięty obieg dwutlenku węgla – takie jak metanol, etanol, propanol czy też gliceryna, jak również biopaliwa, produkowane głównie w oparciu o naturalne procesy fermentacji alkoholowej, na przykład po prostu bimber. W praktyce wykorzystanie opracowywanego kogeneratora będzie ograniczało się do uzupełniania zbiornika paliwa mieszaniną wody i wybranego alkoholu, gdyż wodór biorący udział w procesie wytwarzania energii uwalniany będzie bezpośrednio w urządzeniu zarówno z paliwa, jak i z wody.

Jak zapewnia Olaf Dybiński MCeFC powinno pracować bez obsługi serwisowej przez kilkadziesiąt tysięcy godzin.

Jeszcze „tylko” dostosowanie legislacji

Inżynierowie z PW w ramach projektu planują także opracować strategię zmiany przepisów i lobbować za rozszerzeniem definicji instalacji kwalifikujących się do udziału w rynku energii w roli prosumenta, właśnie w celu uwzględnienia generatorów elektrochemicznych takich jak MCeFC. Bowiem wykorzystanie biopaliw do zasilania MCeFC w przyszłości powinno umożliwić traktowanie urządzenia jako generator OZE pracujący w systemie prosumenckim (jednoczesna produkcja i konsumpcja dóbr). 

Projekt „Opracowanie mikro-kogeneracyjnej jednostki MCeFC opartej o ogniwa paliwowe MCFC zasilanej E-Paliwami, Biopaliwami i CO₂-neutralnymi paliwami płynnymi” (REGENERATION) jest realizowany w ramach grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju LIDER XIV. 
 

___

Dr inż. Olaf Dybiński jest laureatem nagrody naukowej im prof. Walthera Hermana NERNSTA, w kategorii Osiągnięcia Praktyczne, za dorobek w zakresie ogniw paliwowych MCFC: : Sposób regeneracji elektrolitu w węglanowym ogniwie paliwowym.

Uroczyste wręczenienie V edycji nagrody naukowej im. Prof. W. H. Nernsta za osiągnięcia naukowe i techniczne związane z procesami elektrochemicznymi miało miejsce podczas ubiegłorocznego I Kongresu Energetyki Rozproszonej.

Jednocześnie informujemy, że możliwa jest już rejestracja na II KER, który odbędzie się w dniach 28-30 października 2024r.: kongres.energetyka-rozproszona.pl/rejestracja/

Źródło: www.pw.edu.pl/aktualnosci
Zdjęcie: Canva