Thesis supervisor: Attila Imre
Location of studies (in Hungarian): Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Abbreviation of location of studies: EGR
Description of the research topic:
a.) Előzmények:
Hazánkban és világszerte is számos olyan hőforrás van, amelyeknél a hőforrás kimenő hőmérséklete vagy pedig a hőforrás hozama nem teszi lehetővé a hagyományos hasznosítási módszerek alkalmazását, mint pl. távfűtés vagy villamosenergia-előállítás. Ilyen hőforrások pl. egyes geotermikus kutak (mind a termálvizes, mind a száraz fajta), kőolaj- és földgázkutak, illetve sok ipari eljárás maradványhője. Hasznosítás nélkül ezen hőforrások hője elvész, ráadásul a hőkibocsájtás még környezeti terheléssel is járhat. Összességében ezek a hőmennyiségek igen jelentősek, amennyiben be lehetne vonni őket a hasznosításba, akkor országos vagy világszinten is jelentős csökkenés lenne elérhető más energiaforrások felhasználásában.
b.) A kutatás célja:
A magas hőmérsékletű hőforrások hagyományos (gőzös) módszerrel aklalmazhatók villamosenergia előállítására, bár amennyiben a hőforrás hozama kicsi, akkor ez nem éri meg. Ebben az esetben, valamint alacsonyabb hőforrás-hőmérséklet esetén más, alternatív megoldást kell találni. A jelenleg használt módszerek többségét a szükség szülte; azért ezt használjuk, mert mást nem nagyon lehet. A kutatásaink során szeretnénk megvizsgálni egyes alternatív módszereket. Ezek közül hármat emelnék ki. (i) Alacsony hőmérséklet esetén lehetőség van szerves munkaközegű Rankine körfolyamatok vagy CO2-körfolyamat használatára, de ezen folyamatoknál a renszer veszteségei és önfogyasztása gyakran túl nagyok. Vizsgálatainkban ezeknek a veszteségeknek a csökkenthetőségét vizsgálnánk; ebben más energiaátalakító folyamatok vizsgálata is beleértendő. (ii) Trivialitás, hogy hőt hőként, azaz fűtésre a legegyszerűbb használni. Sokszor viszont a hőforrás és a potenciális felhasználó túl messze van és a hőforrás hozama vagy más problémák miatt nem éri meg a hőt kiépített csővezetéken továbbítani. Erre jelenthet megoldást a hő konténeres szállítása; vizsgálataink erre a területre is kiterjednének. (iii) A harmadik terület a két előző összekötése; a hulladékhő karbonmentes konténeres szállítására elvileg az lenne a legegyszerűbb módszer, hogy a betárolt hő egy részét a tárolóberendezés mozgatására használnánk. Mivel a konténer fűtési célra szállít hőt, a hőmérsékletszint nem elég a hagyományos hőből tengelymunkát előállító körfolyamatok használatához; a megfelelő körfolyamat kidolgozása további kutatásokat igényel.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
A szakirodalom feldolgozása, a különböző technológiák jelenlegi érettségének vizsgálata, 1 év. A fejlettebb technológiák jelenlegi felhasználhatóságának vizsgálata, 0.5 év. Az új technológiák közeljövőben való felhasználhatóságának vizsgálata, 0.5 fél év. A kiválasztott technológiák optimalizálása, 0.5 év. A módszerek szerepének vizsgálata egyes energetikai területeken, 0.5 év. A publikációk és a dolgozat megírása, 1 év. A feladatok elvégzése nem szükségszerűen a fenti sorrendben történik.
d.) A szükséges berendezések:
Számítógép, hozzáférés a szakirodalomhoz, szoftverek, adatbázisok.
e.) Várható tudományos eredmények:
Komplex hőhasznosítási szcenáriók kidolgozása. Alacsony hőmérsékletű körfolyamatok optimalizálása. Nagykapacitású mobil hőtárolók koncepcióterve.
f.) Irodalom:
- Sindu Daniarta, Piotr Kolasiński, Attila R. Imre: Thermodynamics Efficiency of Trilateral Flash Cycle, Organic Rankine Cycle and Partially Evaporated Organic Rankine Cycle, Energy Conversion and Management, 249 (2021) 114731
- Axel Groniewsky, Réka Kustán and Attila Imre: Efficiency increase of biological methanation based Power-to-Methane technology using waste heat recovery with Organic Rankine Cycle, Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 66(2022)596-608,
- Aram M. Ahmed, Attila R. Imre: Effect of the working fluids critical temperature on thermal performance for trilateral flash cycle and organic Rankine cycle, International Journal of Thermofluids, 20 (2023) 100417
Login
