Globalne ocieplenie narasta z dnia na dzień i oczekuje się, że będzie miało dalekosiężny, długotrwały, niszczycielski wpływ na planetę Ziemię. Aby zaradzić tej sytuacji, różne firmy robią swoje. Aerostrovilos Energy, inkubowany przez IIT-Madras start-up motoryzacyjny dołączył do grona modów w 2017 roku z pomysłem opracowania turbin gazowych, które są wykorzystywane głównie do napędu lotniczego lub dużej mocy od dziesiątek do setek MW. Turbiny gazowe to najczystsze urządzenia spalające się, które mogą dostosowywać się do różnych paliw, tworząc w ten sposób ekosystem netto neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla za pomocą biopaliw.
Zaciekawieni poznaniem firmy i tego, jak skuteczne są jej rozwiązania w zmniejszaniu wpływu na środowisko, spotkaliśmy się z Rohitem Groverem, współzałożycielem i dyrektorem generalnym Aerostrovilos Energy. Podczas studiów licencjackich i magisterskich z inżynierii kosmicznej Rohit żywo zainteresował się technologią i zrozumiał, że istnieje ogromna luka w rozwoju technologii silników odrzutowych w Indiach. Chciał być pionierem i pracować nad wprowadzeniem zmian w technologii silników odrzutowych.
Spędzając czas w swoim napiętym harmonogramie, Rohit podzielił się z zespołem CircuitDigest ideą założenia firmy, stylem pracy, historią sukcesu Aerostrovilos Energy i wieloma innymi rzeczami.
P. „Aerostrovilos Energy” jest znana z produkcji pierwszej w Indiach rodzimej turbiny gazowej do wytwarzania energii. Jak przebiegła Twoja podróż, aby to osiągnąć?
Założyliśmy tę firmę w 2017 roku z małym zespołem trzech facetów, a teraz rozszerzyliśmy się do multidyscyplinarnego zespołu 10 członków, w tym wielu z IIT Madras i innych IIT. Jesteśmy wdzięczni za ogromne wsparcie, jakie otrzymaliśmy od laboratoriów IIT Madras, a mianowicie NCCRD, które jest największym na świecie ośrodkiem badawczym w zakresie takiej technologii. Mieliśmy również szczęście, że mogliśmy zostać inkubowani w komórce inkubacyjnej IIT Madras, uznanej za najlepszą w kraju ze względu na startupy zajmujące się zaawansowanymi technologiami. Początkowo rozpoczęliśmy od opracowania maszyny o mocy 20 kW, która polegała na zakupie niektórych komponentów i przetestowaniu naszych istniejących komponentów IP. Idąc dalej, przystąpiliśmy do pełnego lokalnego rozwoju systemu 100 kW od zera.
P. Proszę rzucić trochę światła na dotacje, które otrzymała firma Aerostrovilos Energy. Jak pomocny okazał się IITM?
Mieliśmy szczęście, że otrzymaliśmy wsparcie finansowe w postaci dotacji od Bharat Petroleum w ramach ich Projektu Ankur na rozwój naszych produktów. Udało nam się również zaadoptować technologię z laboratorium NCCRD w zakresie spalania turbin gazowych, dzięki której nasz system jest znacznie lepszy niż jakiekolwiek istniejące technologie turbin. Poza tym jesteśmy wdzięczni za wsparcie komórki Inkubacji w zakresie finansowania, kontaktów z inwestorami, mentorów i innych udogodnień prawnych i CS.
P. Powiedz nam coś o LX-101, mikrogeneratorze turbiny gazowej o mocy 100 kW. Jakie są główne zastosowania tych turbin?
Dziś mikro turbiny o mocy 100 kWsą wykorzystywane w operacjach ciągłego zasilania poza siecią, takich jak platformy wiertnicze, energia zdecentralizowana, kogeneracja przemysłowa. Te aplikacje zazwyczaj mają zawodną sieć, co sprawia, że turbiny są wyjątkowo niezawodne jako idealne rozwiązanie. Ma wyjątkowo niskie wymagania w zakresie obsługi i konserwacji. Jednak ze względu na niezwykle wysoki koszt kapitałowy, zwykle 10-krotny w stosunku do agregatu wysokoprężnego, nie był on używany jako zasilanie rezerwowe, a jedynie jako moc podstawowa, stąd ma bardzo mały udział w rynku. Na początku 2010 roku, kiedy koszty baterii były wysokie; turbogeneratory zostały wypróbowane jako przedłużacze zasięgu przez wiele firm i nie przeszły na skalę produkcyjną ze względu na wysokie koszty. Teraz dzięki naszej innowacjijesteśmy w stanie sprowadzić zapotrzebowanie materiałowe do mniej egzotycznej i motoryzacyjnej kategorii, a tym samym obniżyć koszty do poziomu istniejącej technologii silników Diesla. Dzięki temu może teraz znaleźć zastosowania na rynku agregatów Diesla i pojazdów elektrycznych.
P. Jak działają te elastyczne mikro-turbiny gazowe (MGT)? Jakie jest jego znaczenie?
Mikro-turbiny gazowe są podobne do technologii silników odrzutowych, które napędzają samolot lub duże elektrownie na bazie turbin gazowych, które zasilają nasze miasta. To jest zminiaturyzowana wersja tego samego. Podczas gdy większy może rozchodzić się od kilku megawatów do 100 megawatów, ale mikro turbina ma zakres od 20 do 200 kilowatów.
Podstawowa technologia jest taka sama, która wykorzystuje cykl Braytona, w którym napływające powietrze jest sprężane do wyższego ciśnienia, spalane w komorze spalania i rozprężane w turbinie, aby wytworzyć moc na wale, którą można wykorzystać do napędzania generatora. W przeciwieństwie do większych turbin mikroturbiny mogą być całkowicie bezolejowe. Mikro turbiny są w zasadzie elastyczne pod względem paliwa, co wymaga pewnych modyfikacji komory spalania dla różnych paliw. Jednak dzięki naszej unikalnej technologii komory spalania również tego nie musimy robić. W przypadku paliw płynnych lub gazowych potrzebna jest niewielka zmiana w przewodzie paliwowym, aby wybrać paliwo i ta sama maszyna może być zasilana różnymi rodzajami paliw, począwszy od CNG, LPG, oleju napędowego, benzyny, biogazu, biodiesla itp.
Turbiny, w przeciwieństwie do zestawów DG, spalają paliwo całkowicie jak palniki LPG w naszych kuchenkach kuchennych i emitują bardzo mało zanieczyszczeń. Poziomy emisji są również 20-30 razy niższe niż w przypadku najbardziej rygorystycznych BSVI. Są 5 razy mniejsze i 8 razy lżejsze niż silnik wysokoprężny przy tym samym poziomie mocy.
P. W jaki sposób można stosować mikro turbiny gazowe (MGT) w samochodach? Jakie ma zalety w stosunku do silników spalinowych i pojazdów elektrycznych?
Mikro turbiny gazowe były już wcześniej wypróbowywane w pojeździe, ale były mechanicznie połączone z układem napędowym w celu napędzania pojazdu. Jednak w obecnym przypadku będą one wytwarzały energię elektryczną i będą wykorzystywane do napędzania silnika elektrycznego pojazdu elektrycznego. Jest to podobne do seryjnego hybrydowego EV, w którym mamy generator pokładowy, który w tym przypadku będzie generatorem turbinowym. Zasadniczo będzie to EV z przodu z elektrycznym układem napędowym, a 90% baterii zostanie zastąpione odpowiednim generatorem MGT.
Generatory MGT mają różne zalety w stosunku do silników IC. Zasadniczo są one elastyczne pod względem paliwowym i mogą być zasilane różnymi paliwami płynnymi i gazowymi, w tym również biopaliwami. Są 8 razy lżejsze i 10 razy kompaktowe niż ICE, prawie zerowe wibracje, a hałas można łatwo ograniczyć dzięki obudowie. Odpowiednia technologia spalania, które wprowadzamy zwane Lean Bezpośredni wyniki wstrzykiwań w emisji zanieczyszczeń znacznie niższa i lepszą wydajność, CO 2 footprint również sprowadza się znacząco. ICE ma okres konserwacji 500 godzin (30 000 km) i żywotność 10 000 godzin (6 000 km), podczas gdy cykl konserwacji turbin będzie wynosił 10 000 godzin, a żywotność 40 000 godzin, czyli znacznie więcej niż w przypadku ICE.
Przewaga nad pojazdem elektrycznym staje się gigantyczna, biorąc pod uwagę ciężkie pojazdy użytkowe, które są potrzebne do przewożenia towarów na duże odległości. Aktualne ograniczenia technologii akumulatorowejpod względem gęstości i zasięgu ograniczają jego zastosowanie w tym segmencie pojazdów i to tutaj turbiny będą odgrywać główną rolę w przyszłości i będą technologią wykorzystywaną w tym segmencie przez wiele dziesięcioleci. Obecnie dostępne są metody produkcji, które pozwalają na masową produkcję turbin, a tutaj nasza technologia LDI odgrywa główną rolę w obniżaniu CapeX dla turbiny i ogólnie dla Turbine Electric Vehicle (TEV), tak że CapEx będzie na równi z ICE. Ponadto dzięki elektrycznemu układowi napędowemu może zapewnić lepszą ekonomię i wynik w OpeX prawie na równi z pojazdem elektrycznym z połączeniem CNG i oleju napędowego. Te akumulatory mają ograniczoną żywotnośćokoło 8 lakh km, podczas gdy turbina może kontynuować jazdę 3-4 razy. Wreszcie, zaletą elastyczności paliwowej jest możliwość wykorzystania oleju napędowego, benzyny, infrastruktury CNG, a później przejście na bioetanol, biodiesel można płynnie przeprowadzić.
P. Czy te MGT są wystarczająco kompaktowe, aby zmieścić się w samochodach? Jak można porównać wydajność z pojazdem elektrycznym?
Turbiny z łatwością zmieszczą się w pojeździe, ponieważ są lżejsze niż ICE. Jak powiedziałem wcześniej z przodu, jest jak EV i napędzany silnikiem elektrycznym. Turbina stanowi główne źródło energii dla tych silników dzięki niewielkiemu pakietowi akumulatorów, który zostanie wykorzystany jako dodatkowa moc do szybkiego przyspieszenia lub zostanie naładowany podczas hamowania.
P. Główny nacisk na EV skupia się na korzyściach dla środowiska, czy MGT może konkurować z pojazdami elektrycznymi pod względem zanieczyszczenia powietrza?
Tak, absolutnie! Sektor, na którym się skupiamy, to pojazdy ciężkie i to one są jednymi z największych winowajców zanieczyszczeń, a technologia akumulatorów może wymagać kolejnych 20 lat na całym świecie, aby nadrobić zaległości w gospodarkach rozwiniętych i być może znacznie więcej niż w przypadku Indii. Stąd, jeśli porównamy to z istniejącą ciężarówką ICE, która pozostanie taka sama przez następne 30-40 lat, możemy zrobić skok w redukcji emisji. Stawiamy również na CNG i paliwa oparte na biopaliwach, a także elektryfikację w ramach rządowego planu na rzecz przyszłej energii w celu zmniejszenia emisji. Oto kilka numerów referencyjnych dotyczących ciężarówki / autobusu.
wrt do ICE - 100 ton CO 2; 50 ton CO i NOx, 10 ton redukcji PM rocznie.
wrt to EV (biorąc pod uwagę siatkę i jej ślad węglowy) - 50 ton CO 2 rocznie
P. Czy samochody napędzane MGT będą bardziej ekonomiczne niż silnik spalinowy?
Tak, koszt paliwa może spaść znacznie, nawet 3-krotnie, przy zastosowaniu mieszanki oleju napędowego i CNG w porównaniu z ICE.
P. Czy testowałeś już swoje turbiny w motoryzacji? Jakich wyzwań spodziewasz się w tym procesie?
Nie przetestowaliśmy jeszcze naszych turbin w pojeździe i dlatego ściśle współpracujemy z kilkoma producentami OEM, którzy działają w segmencie pojazdów użytkowych. Dostarczylibyśmy im maszynę. Wyzwaniem, przed którym możemy stanąć, byłoby zintegrowanie technologii z ich platformą. Ponadto mogą pojawić się pewne wyzwania ze strony regulacyjnej, takie jak dotacje i rabaty GST, itp. Turbiny są czystsze niż lód i również powinny podlegać dotacji. Inne kraje zapewniają dotacje dla pojazdów z nową koncepcją, takich jak hybryda. Tutaj również należy to zrobić.
P: Elastyczne MGT paliwowe staną się głównym nurtem wymiany istniejących zestawów DG w celu zapewnienia zasilania awaryjnego. Jak dalece to prawda?
To prawdopodobny scenariusz. Turbiny istnieją od lat 40-tych i 50-tych XX wieku. Wymienili wtedy silniki tłokowe ze względu na ich wyjątkową niezawodność i wydajność oraz pewne innowacje, które wprowadzamy; z pewnością mogą zrobić to samo w przypadku aplikacji naziemnych, w tym zestawów DG. Cechą charakterystyczną turbiny jest jej elastyczność paliwowa lub zdolność do zasilania paliwami o niskiej wartości opałowej lub zanieczyszczonymi paliwami, takimi jak biogaz, gaz syntezowy itp., Do których ICE z trudem się przystosowują. Po ustanowieniu produkcji opartej na ilości dla turbin gazowych przy użyciu istniejących tańszych materiałów i standardów produkcyjnych, które są używane do wytwarzania komponentu podobnego do turbiny zwanego Turbosprężarką, mogą one konkurować z zestawami DG w różnych aspektach, w tym wydajności, niezawodności, emisji itp..
P. Twoja firma dziesięciokrotnie obniżyła początkowy koszt generatorów mikroturbin gazowych. Jak to było możliwe? Jakie trudności napotkaliście?
Niektórzy z was mogą wiedzieć o turbosprężarce. Są one podobne do MGT pod względem konstrukcji i zasady. Są produkowane luzem i są używane z silnikami ICE napędzanymi olejem napędowym w celu poprawy ich wydajności. Są produkowane masowo przy użyciu tańszych materiałów i ugruntowanych procesów produkcyjnych. Zamierzamy użyć tego samego procesu do tworzenia naszych MGT, a haczykiem jest nasza technologia LDI, która teraz umożliwia wykorzystanie tych procesów do tworzenia MGT.
Musieliśmy pomyśleć od pierwszej zasady i zrozumieć, dlaczego turbiny gazowe nie mogą być tańsze i co ich powstrzymuje, i zdaliśmy sobie sprawę, że to egzotyczny dobór materiałów trafia do maszyny klasy lotniczej. Ale w przypadku zastosowań motoryzacyjnych z pewnymi zmianami w naszym regionie spalania, udało nam się obniżyć temperatury, które nie wymagały już od nas stosowania tych egzotycznych materiałów i procesów produkcyjnych stosowanych w turbinach lub silnikach odrzutowych klasy lotniczej.
P. Jakie są inne zaawansowane technologicznie produkty, które mają być produkowane przez Twoją firmę?
Pierwsza linia produktów, którą planujemy, to seria produktów o mocy 120 kW do zastosowań w pojazdach użytkowych o dużej wytrzymałości. Później będziemy wprowadzać odpowiednie produkty dla różnych segmentów pojazdów użytkowych o mocy w zakresie od 20 kW do 200 kW. Na rynku agregatów prądotwórczych będziemy korzystać z tych samych produktów i zaczniemy je łączyć i możemy zaoferować moc do 1 MW dla energetyki rozproszonej, która wykorzystuje czystsze paliwa, takie jak gaz ziemny, biogaz lub gaz generatorowy. Z biegiem czasu będziemy wprowadzać kolejne innowacje w naszej technologii dla różnych podsystemów, które obecnie importujemy.