Obr.1 Fotografia prototypu KogEN 20

Ciele projektu:

1. Vyvinúť prototyp nízko emisnej pne automatickej nano kogeneračnej jednotky:

   
   Kogeneračná jednotka je zariadenie ktoré je určené na kombinovanú výrobu tepla a elektrickej energie. Pri kogeneračných jednotkách malého elektrického výkonu (nano do cca 2kWe) je zariadenie určené primárne na výrobu tepla
   a produkcia elektrickej energie je len doplnková. Výroba elektrickej energie slúži na:
   
    - zníženie nákladov na prevádzku zariadenia nakoľko cena vyrobenej elektrickej energie znižuje účty za dodavku elektrickej energie od distribútora
   
    - ako záloha v prípade prerušenia dodávok elektrickej energie od distribútora (plánovaná odstávka,, porucha, prírodná katastrofa.,..)
   
   Dôrazne upozorňujeme že prevádzkovať zariadenie primárne pre produkciu elektrickej energie bez využitia produkovaného tepla je značne neefektívne a cena vyrobenej elektrickej energie nikdy nebude nižšia ako od distribútora.
   
   Cieľové parametre vyvíjanej kogeneračnej jednotky:
   
    - maximálny tepelný výkon zariadenia 20 kWt
   
    - maximálny elektrický výkon zariadenia pri 20 kWt tepelného výkonu2 kWe
   
    -palivo biomasa v rôznej forme (primárne valcové brikety, pelety, iný typ brikiet ako válcové, drevná štiepka, kusové palivové drevo - len s manuálnym pridávaním paliva)
   
    - plne automatická prevádzka v režime 24/365
   
    - inteligentný riadiaci systém s možnosťou ovládania zariadenia kdekoľvek z internetu (pri zachovaní maximálnej bezpečnosti)
    
    - inteligentný monitoring prevádzky zariadenia so zberom a archiváciou prevádzkových dát
   
    - riadenie optimalizácie spaľovacieho procesu lambda sondou
   
    - možnosť pripojiť zariadenie k existujúcemu batériovému úložisku ak také majiteľ prevádzkuje (napríklad existujúci FV systém)
   
    - jednoduchá údržba
   
    - vysoká modularita zariadenia (možnosť postupného investovania do jednotlivých funkčných modulov zariadenia, A postupné dobudovanie zariadenia do plnej verzie
   
    - dlhá životnosť ( použiť kvalitné nerezové materiály na tepelné výmenníky, kvalitný žiarobetón na spaľovaciu komoru.
   
    - vysoká efektivita aspoň 90 % celková účinnosť.
   
    - schopnosť inštalovať zariadenie aj v ťažko dostupných miestach ako sô rôzne pivničné priestory a podobne
   
   

2. Vyrobiť sadu testovacích prototypov vyvinutého zariadenia a získať všetky potrebné povolenia k výrobe a predaju zariadenia:

   
   Vyrobiť sadu testovacích prototypov na ktorých sa budú testovať prevádzkové vlastnosti zariadenia v ostrej prevádzke.
   
   Získať všetky potrebné certifikáty a skúšky , ktoré vyžaduje platná legislatíva tak aby bolo možné zahájiť výrobu a predaj zariadenia na komerčné účely.
   
   Pripraviť potrebnú výrobňu dokumentáciu.

3. Spustiť sériovú výrobu a predaj zariadenia

   
   Zabezpečiť výrobne priestory
   
   Zabezpečiť potrebné strojné vybavenie
   
   Zabezpečiť potrebný personál
   
   Realizovať marketing
   
   Spustiť výrobu a predaj zariadenia

Popis aktuálneho stavu projektu:

1. Základné údaje:

   Projekt sa momentálne nachádza v prvej fáze z troch popisovaných častí.

   Bol vybraný princíp na ktorom zariadenie funguje. Jedná sa o parný cyklus. V podstate je to tepelná elektráreň zo všetkými komponentmi ktoré taká elektráreň musí mať.
   (Spaľovacia komora, generátor pary, predhrievač pary, turbína, elektrický generátor, kondenzátory pary, ekonomizér...)
   
   V súčasnosti máme navrhnutý 3D model prototypu výkresovú dokumentáciu a vyrobený prototyp zariadenia viď fotografia hore.
   
   Vyrobený prototyp beží v testovacej prevádzke pri ktorej sa vykonáva množstvo testov a meraní za účelom zdokonalenia prototypu a dosiahnutia cieľových parametrov.
   
   Za účelom monitorovania prevádzky a zhromažďovania dát bol vytvorený testovací riadiaci systém ktorý zabezpečuje ovládanie prototypu, meranie dát a ich odosielanie do sql databázy. Za účelom monitorovania prevádzky sú
   zhromažďované nasledovné údaje:
   
    - Teplota v spaľovacej komore
    - Teplota spalín odchádzajúcich do komína
    - Teplota spalín vstupujúca do ekonomizéra
    - Teplota zapaľovacieho vzduchu
    - Teplota chladiacej vody na vstupe do kotla
    - Teplota chladiacej vody na vstupe do ekonomizera
    - Teplota chladiacej vody na výstupe z kotla
    - Teplota pary
    - Tlak pary
    - Teplota vinutia generátora
    - Prietok chladiacej vody
    - Ťah komína
    - Hodnota lambda v spalinách
    - Otáčky turbíny
    - Napätie generátora
    - Prúd generátora
    - Elektrický výkon generátora (vypočítaná hodnota)
    - Tepelný výkon celkový (vypočítaná hodnota)
    - Tepelný výkon ekonomizera (vypočítaná hodnota)
    - Hladina vody v generátore pary
   
   
   

   
   >Obr.2 Fotografia riadiaceho panelu počas testu
   

   
   Obr.2 Fotografia riadiaceho panelu počas testu
   
   
   Namerané dáta sú zaznamenané z celého obdobia testov v SQl databáze a je ich možné vizualizovať pomocou web rozhrania ktoré je dostupné online  v sekcii " Nameraná história prevádzky ".
   
   Taktiež si je možné pozrieť žive dáta z prevádzky zariadenia cez web rozhranie v sekcii " Aktuálne živé dáta".
   
   Zariadenie slúži na kombinovanú výrobu tepla a elektrickej energie.
   
   
   

2. Zatiaľ dosiahnuté parametre:

   
    - Maximálny tepelný výkon 20 kWt. (Dosiahlo sa viac viď priložené grafy)
   
    - Maximálny elektrický výkon 1 kWe.
    
    -  Celková hmotnosť zariadenia bez paliva a podávača 850kg
   
    - Dosiahol sa vysoký stupeň modularity, zariadenie je možné budovať postupne od základnej zostavy ktorá obsahuje len spaľovaciu komoru a základný tepelný výmenník. Tejto základnej zostave je možné postupne pridávať, predhrievač pary, ekonomizér, kondenzátory pary, parnú turbínu s generátorom, automatické podávače. (Automaticky podávač na valcové brikety zatiaľ nie je úplne sfunkčnený.)
   
    - Taktiež je splnená požiadavka možnosti inštalácie zariadenia v ťažko dostupných miestach. Zariadenie je možné dodávať v rozobratom stave pričom najťažší diel neváži viac ako 60 kg.
   
    - zásobník paliva je navrhnutý na zásobu 300 ks valcových brikiet
   
    - Automatické vynášanie popola do kontajnera určeného na zber popola
   
    - Automatické zapaľovanie paliva
   
    - tri kanály privádzania spaľovacieho vzduchu. (primárny, zapaľovací - slúži aj ako prídavný primárny a taktiež pri spaľovaní paliet, sekundárny - slúži na reguláciu úrovne lambda v spalinách
   
    - pracovná kvapalina, destilovaná voda množstvo cca 12 l .
   
    - celková plocha tepelných výmenníkov cca 12 m2. (parný zásobník, predhrievač pary, kondenzátor pary, ekonomizér).
   
   

   
   Obr.3 Graf nameraného elektrického výkonu.
   

   
   

   
   Obr.4 Graf tepelného výkonu.
   

   
   

   
   Obr.5 Graf teploty spalín odchádzajucich do komína.
   

   
   
   

   
   Obr.6 Kombinovaný graf el.výkon, tep. výkon, parametre pary....
   

   Doplňujúce informácie:

   
   Zariadenie je vysoko flexibilné. Je možné ho ľahko inštalovať aj na ťažko dostupné miesta v suteréne ( a podobne), nakoľko je plne rozoberateľné.
   Najťažší diel váž cca 60 kg.
   Každý jeden diel je možné bez problémov v prípade opotrebovania vymeniť. To dáva zariadeniu extrémne dlhú životnosť.
   Jednotka je vyrobená z kvalitných materiálov. Spaľovacia komora je zo žiaruvzdorného betónu odolávajúceho teplotám až 1600  ºC, všetky ostatné diely sú z nerezovej ocele
   predhrievač pary je zo žiaruvzdornej nerezovej ocele. Povrchová úprava je realizovaná kvalitnou práškovou farbou.
   
   
   

3. Čo je potrebné ešte urobiť z prvej fázy projektu:

   
    - optimalizovať parnú turbínu za účelom zvýšenia jej účinnosti, aby sa dosiahol max elektrický výkon 2 kWe. (Je potrebné vykonať simulácie pomocou SW)
   
    - optimalizovať čerpadlo kondenzátu, ktoré tlači kondenzát do tepelného výmenníka generátora pary
   
    - doplniť snímanie hladiny kondenzátu v nádrži na kondenzát
   
    - doplniť snímanie ťahu v privádzači zapaľovacieho vzduchu ( z dôvodu ochrany vyhrievacieho telesa zapaľovania v prípade poruchy ventilátora - je to dodatočný bezpečnostný prvok, teleso má vlastný termostat)
   
    - optimalizovať snímanie hladiny vody v generátore pary za účelom presnejšej regulácie hladiny (má významný vplyv na parametre generovanie pary)
   
    - sprevádzkovať zásobník valcových brikiet s podávačom
   
    - navrhnúť riadiacu dosku interfejsu snímačov a ovládania pre komerčnú prevádzku (na prototype sa používa priemyselný HW určený pre automatizáciu Unitronics. Pre komerčnú výrobu to ale nie je efektívne z hľadiska ceny a taktiež
   priestoru
   
    - otestovať spaľovanie iných druhov paliva (pelety, štiepka, kusové drevo)
   
    - Naprogramovať komerčný riadiaci systém
   
    - Navrhnúť dodatočný bezpečnostný prvok pre turbínu, ktorý zabráni roztočeniu turbíny na kritické otáčky v prípade poruchy generátora (v prípade straty záťaže)