Jednym z założeń Politechniki Lubelskiej jest ścisły związek z regionem, a Lubelszczyzna to przecież jedna z trzech składowych Centralnego Okręgu Przemysłowego (ciągniki, samochody ciężarowe, zbrojeniówka, części maszyn, lotnictwo). Te tradycje są nieprzerwanie kontynuowane. W naszych czasach dołączyły nowe specjalności, związane m.in. z technologiami wykorzystania OZE i napędami elektrycznymi.
W tej dziedzinie Politechnika od lat prezentuje interesujące wynalazki i innowacje. Na wystawach w kraju i za granicą zdobywają coraz więcej nagród. Wybraliśmy kilka wizytówek tej plejady rozwiązań z ostatniego roku.
CHŁODZENIE PROSTE I ZYSKOWNE
Częścią domowej instalacji fotowoltaicznej i wiatrakowej jest magazyn energii, który gromadzi nadwyżki w okresach intensywniejszej generacji prądu. Magazyn ten ma skłonność do nadmiernego rozgrzewania, więc wymaga skutecznego chłodzenia. Zespół z Katedry Napędów i Maszyn Elektrycznych na Wydziale Elektrotechniki i Informatyki skonstruował niezwykle pomysłowy Układ do chłodzenia za pomocą wody wodociągowej. Autorami są: Dariusz Zieliński, Marcin Fronc, Karol Fatyga, Bartłomiej Stefańczak, Maciej Rudawski, Łukasz Kwaśny.
Wynalazek podnosi sprawność układu chłodzenia domowego magazynu energii, eliminując wentylatory lub pompy cieczy chłodzącej, jednocześnie podnosząc bezpieczeństwo przez zalanie wodą palącego się ogniwa. Do wlotu zimnej wody podłączona jest rura, która styka się z magazynem energii a jej odpływ podłączony jest poprzez trójnik do wylotu wody użytkowej oraz drugim wyjściem trójnika do hydroforu. Rura wykonana jest z tworzywa polimerowego ulegającego zniszczeniu przy temperaturze powyżej 115°C. System może stabilizować i obniżać ciśnienie wody w instalacji domowej. Pozytywnym efektem jest odzysk ciepła traconego w ogniwach elektrochemicznych, przez co zużywane jest mniej energii na podgrzewanie wody do celów bytowych. Sprawność całego systemu magazynowania energii podnosi się o co najmniej 10%. Ważnym skutkiem jest automatyczne gaszenie ogniwa elektrochemicznego w przypadku wystąpienia pożaru, bez zalania pomieszczenia w którym moduł bateryjny się znajduje. Poziom cieczy w kasecie z ogniwami kontrolowany jest za pomocą zaworów i czujników, przez co nie grozi zwarcie elektryczne pozostałych ogniw, rozpoczęcie procesu elektrolizy i wydzielanie wybuchowego wodoru. System precyzyjnego gaszenia minimalizuje straty do jednego uszkodzonego ogniwa, które doznało zapłonu. Dotychczas znane metody chłodzenia ogniw i zestawów bateryjnych stosują czystą wodę lub roztwór glikolu lub składają się z wymienników płytowych, przykładanych do powierzchni bocznej ogniwa. Głównym efektem zastosowania wynalazku jest wydłużenie żywotności magazynów energii o 3 do 5 lat. i skuteczna ochrona budynku przed skutkami pożaru magazynu elektrochemicznego.
INTELIGENTNY VAWT
Dr inż. Konrad Petrykowski z Wydziału Mechanicznego, Katedry Termodynamiki Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych ma na koncie wiele wartościowych patentów. Jednym z ostatnio wyróżnianych jest Mechanizm regulacji kąta ustawienia łopat turbiny wiatrowej o zmiennej powierzchni roboczej. Chodzi tu oczywiście nie o wielkie turbiny ferm wiatrowych, lecz o domowe turbiny gospodarcze typu VAWT (Virticle Axis Wind Turbine) , czyli o pionowej osi obrotu. Są znacznie wygodniejsze i bardziej przyjazne dla otoczenia. Dzięki wynalazkowi mechanizm regulacji kąta ustawienia łopat umożliwia automatyczną zmianę powierzchni roboczej turbiny. Mechanizm regulacji składa się z zamocowanych do piasty osi mocujących, wraz z zestawami łopat, których położenie ustalane jest symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez osie mocujące o zadany kąt. Zestaw łopat składa się z dwóch łopat, przy czym kąt regulowany jest przez zmianę położenia tulei zamocowanej na prowadnicy prostopadłej do osi mocującej. Tuleja połączona jest przegubowo z cięgnami, które połączone są przegubowo z łopatami. W piaście zamocowany jest silnik elektryczny, z przekładnią, która sprzężona jest z kołem, na które nawinięte jest cięgno, które przechodzi przez co najmniej trzy zestawy regulujące składające się z rolek prowadzących. Przez sterownie silnikiem elektrycznym możliwe jest przestawienie kąta ustawienia łopat turbiny wiatrowej, a w konsekwencji zmiana ich powierzchni roboczej i generowanej mocy. Konstrukcja taka zapewnia automatyczną zmianę kąta ustawienia łopat turbiny w zależności od prędkości wiatru, bez jej zatrzymywania. Dzięki temu zwiększa się użyteczność turbiny i skraca czas jej obsługi. Mechanizm regulacji zabezpiecza turbinę przed zniszczeniem w przypadku wystąpienia wiatru o dużej prędkości. Turbina jest zdolna do pracy przy małych i dużych prędkościach wiatru. Autor zapewnił bardzo wysoki, VI poziom gotowości technologicznej. Przebadano prototyp w warunkach zbliżonych do rzeczywistych (tunel aerodynamiczny). Sam proces dochodzenia do prototypu zasługuje na uwagę: przeprowadzono badania modelowe 3D wirnika turbiny, opracowano model geometryczny CAD turbiny, a prototyp wirnika sporządzono drukiem 3D. Popularyzacja małych turbin wiatrowych jest łatwiejsza właśnie dzięki możliwościom jakie daje technologia VAWT. Potencjalnymi odbiorcami wynalazku mogą być firmy produkujące małe turbiny, oraz firmy zajmujące się montażem OZE, pragnące rozszerzyć swoją działalność o produkcję i montaż małych turbin wiatrowych. Autor przewiduje sprzedaż licencji na produkcję na prawach przysługujących Politechnice Lubelskiej. Możliwe jest też utworzenie spółki celowej z udziałem Politechniki.
jaz.
