Globálne otepľovanie sa každým dňom zvyšuje a očakáva sa, že bude mať ďalekosiahly, dlhotrvajúci a devastujúci vplyv na planétu Zem. V boji proti situácii sa rôzne spoločnosti usilujú. Spoločnosť Aerostrovilos Energy, inkubovaná spoločnosť IIT-Madras, sa v roku 2017 pripojila k rozbehnutému vlaku s myšlienkou vyvinúť plynové turbíny, ktoré sa primárne používajú na letecký pohon alebo na veľkú výrobu energie od desiatok do stoviek MW. Plynové turbíny sú najčistejšie spaľovacie zariadenia, ktoré sa dokážu prispôsobiť rôznym palivám, a pomocou biopalív tak vytvárajú čistý uhlíkový neutrálny ekosystém.
Zvedaví, že vieme o spoločnosti a o tom, aké efektívne sú jej riešenia pri znižovaní dopadu na životné prostredie, sme si sadli s Rohitom Groverom, spoluzakladateľom a generálnym riaditeľom spoločnosti Aerostrovilos Energy. Počas štúdia na bakalárskom a magisterskom štúdiu v leteckom priemysle sa Rohit veľmi zaujímal o túto technológiu a pochopil, že vo vývoji technológie prúdových motorov v Indii existuje veľká priepasť. Chcel byť priekopníkom v tejto oblasti a usilovať sa o dosiahnutie zmeny v technológii prúdových motorov.
Keď si Rohit vzal čas zo svojho nabitého programu, podelil sa s tímom CircuitDigest o myšlienku založenia spoločnosti, štýl práce, úspešný príbeh spoločnosti Aerostrovilos Energy a oveľa viac.
Otázka: Spoločnosť Aerostrovilos Energy je známa výrobou prvej domácej plynovej turbíny v Indii na výrobu energie. Aká bola vaša cesta k dosiahnutiu tohto cieľa?
Túto spoločnosť sme založili v roku 2017 s malým tímom troch chlapcov a teraz sme sa rozšírili na multidisciplinárny tím s 10 členmi, ktorý je teraz súčasťou mnohých z IIT Madras a ďalších IIT. Sme vďační za obrovskú podporu, ktorú sme dostali od laboratórií IIT Madras, konkrétne od NCCRD, ktoré je najväčším výskumným centrom pre takúto technológiu na svete. Mali sme tiež to šťastie, že sme sa mohli inkubovať v inkubačnej bunke IIT Madras, ktorá je pre svoje začínajúce technologické podniky zaradená medzi najlepšie v krajine. Spočiatku sme začali s vývojom 20kW stroja, ktorý sa točil okolo nákupu niektorých komponentov a testovania našich existujúcich IP komponentov. V budúcnosti sme prešli do úplného domorodého vývoja systému s výkonom 100 kW od nuly.
Otázka: Vrhnite prosím trochu svetla na granty, ktoré získala spoločnosť Aerostrovilos Energy. Aká užitočná bola služba IITM?
Mali sme šťastie, že sme dostali finančnú podporu ako grant od spoločnosti Bharat Petroleum v rámci ich projektu Ankur na vývoj našich produktov. Tiež sme boli schopní prijať technológiu z laboratória NCCRD na spaľovanie plynových turbín, vďaka ktorej je náš systém oveľa lepší ako akékoľvek existujúce technológie turbín. Okrem toho sme vďační za získanie podpory od inkubačnej bunky pre financovanie, prepojenie investorov, mentorov a ďalšie právne a CS zariadenia.
Otázka: Povedzte nám niečo o LX-101, 100kW mikro-plynovom generátore turbíny. Aké sú hlavné použitia týchto turbín?
Dnes sú mikro turbíny pre výkon 100 kWsa používajú v nepretržitých energetických prevádzkach mimo siete, ako sú ropné plošiny, decentralizovaná energia, priemyselná kogenerácia. Tieto aplikácie majú zvyčajne nespoľahlivú mriežku, vďaka ktorej sú turbíny ako spoľahlivé riešenie mimoriadne spoľahlivé. Má extrémne nízke požiadavky na prevádzku a údržbu. Avšak kvôli extrémne vysokým kapitálovým nákladom, zvyčajne 10-krát, ako súprava dieselových agregátov, sa nepoužila ako záložná energia, ale iba ako primárna energia, a preto má veľmi malý trhový podiel. Na začiatku 2010, keď boli náklady na batériu vysoké; turbínové generátory boli vyskúšané ako predlžovače dosahu mnohých spoločností a kvôli vysokej cene sa nepresunuli do výrobného rozsahu. Teraz s našou inováciou,sme schopní znížiť požiadavku na materiál do menej exotickej a automobilovej kategórie, a tým znížiť náklady na úroveň súčasnej technológie s dieselovými motormi. To mu teraz umožňuje vyhľadávať aplikácie na trhu dieselových motorov a elektromobilov.
Otázka: Ako fungujú tieto flexibilné mikroplynové turbíny na palivo (MGT)? Aký je jeho význam?
Mikroplynové turbíny sú podobné technológii Jet Engine, ktorá poháňa lietadlo alebo veľké elektrárne založené na plynových turbínach, ktoré poháňajú naše mestá. Jedná sa o ich miniaturizovanú verziu. Zatiaľ čo väčší môže bežať od niekoľkých megawattov do 100 megawattov, ale mikroturbína je v rozmedzí od 20 do 200 kilowattov.
Základná technológia je rovnaká, ktorá využíva Braytonov cyklus, v ktorom je privádzaný vzduch stlačený na vyšší tlak, spaľovaný v spaľovacej komore a expandovaný cez turbínu, aby sa vytvoril hriadeľový výkon, ktorý možno použiť na chod generátora. Na rozdiel od väčších turbín môžu byť mikroturbíny úplne bez oleja. Mikro turbíny sú v zásade palivovo flexibilné, čo si vyžaduje určitú úpravu spaľovacej komory pre rôzne palivá. Avšak s našou jedinečnou technológiou spaľovacej komory to tiež nemusíme robiť. V prípade kvapalného alebo plynného paliva je na výber paliva potrebná malá zmena v palivovom potrubí a ten istý stroj môže byť prevádzkovaný s rôznymi druhmi palív počnúc CNG, LPG, naftou, benzínom, bioplynom, bionaftou atď.
Turbíny, na rozdiel od súprav DG, spaľujú palivo úplne ako horák na LPG v našich kuchynských sporákoch a majú veľmi malé emisie znečisťujúcich látok. Úrovne emisií sú tiež 20 - 30-krát nižšie ako v prípade najprísnejších BSVI. Sú 5-krát menšie a 8-krát ľahšie ako dieselový motor s rovnakou úrovňou výkonu.
Otázka: Ako sa môžu mikroplynové turbíny (MGT) používať v automobiloch? Aké výhody má oproti IC motorom a elektromobilom?
Mikroplynové turbíny boli predtým vo vozidle vyskúšané, ale boli mechanicky spojené s hnacím ústrojenstvom na pohon vozidla. V súčasnom prípade však budú vyrábať elektrickú energiu a budú sa používať na pohon elektromotora EV. Je to podobné ako pri sériovom hybridnom EV, kde máme palubný generátor, ktorým bude v tomto prípade turbínový generátor. V podstate to bude EV vpredu s hnacím ústrojím EV a s 90% batérie nahradenej vhodným generátorom MGT.
Generátory MGT majú oproti IC Engines rôzne výhody. V zásade sú palivovo flexibilné a môžu pracovať na rôznych kvapalných a plynných palivách vrátane biopalív. Sú 8-krát ľahšie a 10-krát kompaktnejšie ako ICE, takmer nulové vibrácie a hluk je možné ľahko potlačiť pomocou krytu. Vhodná technológia pre spaľovanie, ktoré predstavujeme nazývaný Lean výsledky priamym vstrekovaním emisie výrazne nižšie znečisťujúcich látok a s lepšou účinnosťou, CO 2 stopu aj zostúpi výrazne. ICE má údržbu 500 hodín (30 000 km) a životnosť 10 000 hodín (6 00 000 km), zatiaľ čo turbíny budú mať cyklus údržby 10 000 hodín a životnosť 40 000 hodín, čo je oveľa viac ako ICE.
Výhody oproti EV sa stávajú mamutími, pokiaľ ide o ťažké úžitkové vozidlá, ktoré sú potrebné na prepravu tovaru na veľké vzdialenosti. Aktuálne obmedzenia v technológii batériíhustotou a dojazdom obmedzuje jeho použitie v tomto segmente vozidiel, a to je miesto, kde budú turbíny hrať v budúcnosti hlavnú rolu a budú technológiou pokračujúcou v tomto segmente po mnoho ďalších desaťročí. Dnes sú k dispozícii výrobné metódy, ktoré umožňujú hromadnú výrobu turbín, a tu hrá naša technológia LDI dôležitú úlohu pri znižovaní účinnosti CapeX pre turbínu a celkovo pre turbínové elektrické vozidlo (TEV), takže CapEx bude na rovnakej úrovni ako ICE. Ďalej s elektrickým hnacím ústrojenstvom môže dosiahnuť lepšiu hospodárnosť a výsledok v OpeX takmer na rovnakej úrovni ako EV s kombináciou CNG a nafty. Tieto batérie majú obmedzenú životnosťasi 8 km / h, zatiaľ čo turbína môže pokračovať v jazde 3 až 4-krát. A nakoniec, výhoda flexibility paliva vedie k schopnosti používať naftu, benzín, infraštruktúru CNG a neskôr je možné plynulo prejsť na bioetanol a bionaftu.
Otázka: Sú tieto MGT dostatočne kompaktné na to, aby sa zmestili do automobilov? Ako by sa dal porovnať výkon s elektromobilom?
Turbíny sa ľahko zmestia do vozidla, pretože je ľahšie ako ICE. Ako som už povedal vpredu, je to ako elektromobil a je poháňaný elektromotorom. Turbína poskytuje hlavný zdroj energie pre tieto motory s malým akumulátorom, ktorý sa použije na získanie určitého extra výkonu na rýchle zrýchlenie alebo sa nabije počas brzdenia.
Otázka: Hlavné zameranie na EV sa zameriava na jeho environmentálne výhody, môže MGT konkurovať EV z hľadiska znečistenia ovzdušia?
Áno, jednoznačne! Sektorom, na ktorý sa zameriavame, sú ťažké úžitkové vozidlá a práve ony sú jedným z najväčších vinníkov znečistenia a technológia batérií si môže v rozvinutých ekonomikách vyžadovať ďalších 20 rokov na celom svete a možno oveľa viac ako v Indii. Ak to teda porovnáme s existujúcim nákladným autom ICE, ktoré zostane rovnaké najbližších 30 - 40 rokov, môžeme urobiť skok v znižovaní emisií. Bankováme tiež CNG a palivá na báze biopalív spolu s elektrifikáciou ako súčasť vládneho plánu pre budúcu energiu na znižovanie emisií. Tu je niekoľko čísel pre vašu referenciu pre nákladné auto / autobus.
wrt ľadu a 100 ton CO 2; 50 ton CO & NOx, 10 ton zníženia PM ročne.
wrt to EV (vzhľadom na mriežku s jej uhlíkovou stopou) - 50 ton CO 2 ročne
Otázka: Budú automobily poháňané MGT ekonomickejšie ako IC Engine?
Áno, náklady na palivo môžu v porovnaní so zmesou ICE výrazne klesnúť až trikrát pri zmiešanom použití nafty a CNG.
Otázka: Už ste otestovali svoje turbíny v automobilovom priemysle? Aké výzvy v tomto procese očakávate?
Naše turbíny ešte musíme otestovať pomocou vozidla, a preto úzko spolupracujeme s niekoľkými výrobcami OEM, ktorí pôsobia v segmente úžitkových vozidiel. Dodali by sme im stroj. Výzvou, ktorej by sme mohli čeliť, by bola integrácia technológie s ich platformou. Okrem toho môžu existovať určité výzvy z regulačnej oblasti, pokiaľ ide o dotácie a zľavy GST, atď. Turbíny sú čistejšie ako ľad a mali by tiež spadať pod dotáciu. Ostatné krajiny poskytujú dotácie na vozidlá s novým konceptom, ako je hybrid. To je potrebné urobiť aj tu.
Otázka: Flexibilné MGT s palivom sa stanú hlavným prúdom pri nahradení existujúcich súprav DG pre záložnú energiu. Aká je to pravda?
Je to vierohodný scenár. Turbíny existujú od 40. do 50. rokov. Vymenili piestové motory, a to vďaka ich vynikajúcej spoľahlivosti a výkonu a niektorým inováciám, ktoré prinášame; určite môžu urobiť to isté pre pozemské aplikácie vrátane súprav DG. USP turbíny spočíva v jej flexibilite paliva alebo schopnosti pracovať s nízkou výhrevnosťou alebo špinavými palivami, ako je bioplyn, syntetický plyn atď., Ktorým sa ICE ťažko prispôsobujú. Akonáhle je založená na objemovej výrobe pre plynové turbíny pomocou existujúcich lacnejších materiálov a výrobných štandardov, ktoré sa používajú na výrobu turbínového komponentu s názvom Turbocharger, môžu konkurovať súpravám DG v rôznych aspektoch, ktoré zahŕňajú účinnosť, spoľahlivosť, emisie atď..
Otázka: Vaša spoločnosť znížila počiatočné náklady na generátory mikroplynových turbín desaťkrát. Ako to bolo možné? S akými ťažkosťami ste sa stretli?
Niektorí z vás možno vedia o turbodúchadle. Konštrukčne a principiálne sú podobné MGT. Vyrábajú sa vo veľkom množstve a používajú sa s ICE bežiacimi na naftu, aby sa zlepšil ich výkon. Vyrábajú sa hromadne pomocou lacnejších materiálov a osvedčených výrobných postupov. Máme v úmysle použiť ten istý proces na výrobu našich MGT a chybou tu je naša technológia LDI, ktorá teraz umožňuje používať tieto procesy na výrobu MGT.
Museli sme premýšľať od prvého princípu a pochopiť, prečo nemôžu byť plynové turbíny lacnejšie a čo im v tom bráni, a uvedomili sme si, že do leteckého stroja vstupuje výber exotických materiálov. Ale pre použitie v automobilovom priemysle s určitými zmenami v našej oblasti spaľovacieho spaľovača sme boli úspešní pri znižovaní teplôt, ktoré si už nevyžadovali použitie exotických materiálov a výrobných postupov používaných pre letecké turbíny alebo prúdové motory.
Otázka: Aké sú ďalšie technologicky vyspelé produkty zoradené tak, aby ich mohla vyrábať vaša spoločnosť?
Prvý produktový rad, ktorý plánujeme, je produktový rad s výkonom 120 kW pre aplikácie úžitkových vozidiel pre ťažké úžitkové vozidlá. Neskôr predstavíme vhodné produkty pre rôzne segmenty úžitkových vozidiel s úrovňami výkonu od 20 do 200 kW. Na trhu s novými generáciami budeme používať rovnaké produkty a začneme ich kombinovať. Môžeme ponúknuť kapacitu do 1 MW pre distribuovanú výrobu energie, pri ktorej sa používajú čistejšie palivá ako zemný plyn, bioplyn alebo výrobný plyn. Postupom času prinesieme ďalšie inovácie v našej technológii pre rôzne subsystémy, ktoré momentálne dovážame.