Dr inż. Karol Król, Politechnika Wrocławska

Projekt i wykonanie prototypu Energy Boxa do ogrzewania cieczy z wykorzystaniem innowacyjnej technologii podgrzewania elektrodowego

 

 Dr inż. Karol Król

ATMO-POL. Projektowanie, kosztorysowanie, sprzedaż i montaż systemów grzewczych opartych o kotły na drewno, słomę, pelet (drzewny i ze słomy), węgiel kamienny. Projektowanie, kosztorysowanie, sprzedaż i montaż systemów grzewczych opartych o kotły elektrodowe i zbiorniki akumulacyjne.

W powszechnie stosowanych tradycyjnych metodach podgrzewania cieczy stosuje się grzanie pośrednie, wykorzystując do tego celu kotły opalane paliwami kopalnymi, a także za pomocą energii elektrycznej przez pośrednie grzanie grzałkami rezystancyjnymi. W metodach tych występują problemy z zapewnieniem jednorodnego rozkładu temperatury w całej objętości grzania. Niebezpieczne są zwłaszcza miejscowe niekontrolowane przegrzania powodujące trwałe uszkodzenia. Niedoskonałe spalanie, zużycie elementów grzejnych, straty energii na ogrzanie komory czyni tradycyjne metody uciążliwymi ekologicznie, zawodnymi, kłopotliwymi technologicznie oraz energochłonnymi. Innowacyjne zastosowanie grzania elektrodowego wyeliminuje powyższe wady, ponieważ w Energy Boxie zachodzi bezpośrednia konwersja energii elektrycznej w ciepło, dzięki czemu metoda posiada bardzo dużą sprawność energetyczną, dochodzącą do 99,9%. Ponadto podgrzewany czynnik ma zapewniony równomierny rozkład temperatury w całej objętości, a technologia jest prosta w realizacji i cechuje się dużą niezawodnością. Konwencjonalne kotły mają sprawność energetyczną od 80 do 92%. Wysoką sprawnością cechują się kotły kondensacyjne na gaz (96%), jednak są wykonane z bardzo drogich materiałów korozjo-odpornych i, tak jak wyżej wspomniano, występuje w nich szybkie zużycie elementów, straty energii na ogrzanie komory i emisja CO2, NOx i inne.

Przedmiotem projektu będą prace badawczo-rozwojowe obejmujące badanie prototypu Energy Boxa pod względem sprawności cieplnej. Celem naukowym usługi będzie poznanie sprawności cieplnej Energy Boxa podczas pracy ciągłej i chwilowej dla cieczy (czynnika obiegowego) o różnych parametrach fizyko-chemicznych. Badania pozwolą poznać realną sprawność urządzenia zależną od obciążenia i obliczyć rzeczywiste koszty energii w porównaniu do innych urządzeń grzewczych. Testy będą pomocne w wyznaczeniu parametrów mających najbardziej znaczący wpływ na sprawność i koszty energii.

W wyniku projektu pojawi się nowy produkt na rynku (Energy Box) i innowacyjna usługa (montaż Energy Boxów wraz z oprzyrządowaniem). Instalacja urządzeń oferowanych przez firmę ATMO-POL jest tańsza od sprzętu opalanego paliwami kopalnymi i biomasą. Jednocześnie redukowane są do zera wydatki związane z zakupem paliwa stałego lub gazowego. Energy Box będzie nowością w województwie dolnośląskim, jak i w kraju, gdyż dotychczas montowane były kotły na węgiel, gaz i biomasę. Efektem planowanego projektu będzie wyznaczenie parametrów pracy prototypowego urządzenia grzewczego, które pozwolą dobierać ustawienia pracy kotła elektrodowego połączonego z Energy Boxem ze względu na sprawność oraz efektywne i bezpieczne warunki eksploatacji, co w konsekwencji doprowadzi do wdrożenia i produkcji na skalę przemysłową innowacyjnego Energy Boxa.

Produkt (Energy Box) i usługa (montaż wraz z oprzyrządowaniem) zostanie wdrożony do użytkowania. Odbiorcami produktu będą właściciele domków jednorodzinnych, kamienic i kotłownie zasilające budynki mieszkalne. Dzięki wynikom badań uzyskanych w wyniku realizacji projektu ułatwi się potencjalnemu odbiorcy podjęcie decyzji o kupnie i instalacji innowacyjnego Energy Boxa. Projekt realizowany we współpracy z przedsiębiorstwem przyczyni się m.in. do:

  • rozwoju kompetencji pracownika uczelni,
  • pogłębiania wiedzy z zakresu energetyki,
  • nawiązania ścisłej współpracy z partnerem,
  • wprowadzenia nowych przedmiotów dydaktycznych,
  • zwiększenia wiedzy studentów i absolwentów wydziału, w którym swoje obowiązki wykonuje
  • pracownik uczelni,
  • wytworzenia nowych stanowisk badawczych,
  • stworzenia dokumentacji i artykułów w renomowanych czasopismach,
  • zgłoszenia wniosku patentowego,
  • zwiększenia dorobku naukowego pracownika uczelni.


Co skłoniło naukowca i firmę do podjęcia współpracy?

Dokonana została identyfikacja zapotrzebowania rynkowego na rezultaty projektu. Wynika z niej, iż UE wprowadza rozporządzenie zakazujące palenia węglem kamiennym w domkach jednorodzinnych i budynkach. Obecnie w Danii zabroniono stosowania kotłów opalanych paliwami kopalnymi. W województwie małopolskim również obowiązuje zakaz palenia węglem. Taką opcję rozważa się także w województwie dolnośląskim. Energy Box będzie więc znakomitą alternatywą dla kotłów opalanych paliwami kopalnymi. Zastąpienie urządzeń konwencjonalnych (opalanymi paliwami kopalnymi) kotłami elektrodowymi nie tylko pomoże ograniczyć emisję gazów szkodliwych (CO2, NOx SO2), ale i pozwoli zmniejszyć zależność od importu paliw i pomoże utrzymać zasoby krajowych rezerw strategicznych.