Ciele projektu:
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.,..)
Dosiaľ zrealizovane fazy projektu:
Vyvoj vyroba a testovanie prototypu kogeneračnej jednotky na baze stirlingovho motora:
Tento projekt bol zameraný na odskušanie technologie stirlingovho motora pre potreby využitia v kogeneráci.
Bol zrealizovany prototyp na baze štvorvalcoveho dvojčinneho prevedenia. Zariadenie spaľovalo biomasu vo forme štiepky.
Vyvoj vyroba a testovanie prototypu kogeneračnej jednotky na baze parnej turbiny:
Tato faza projektu bola zameraná na postavenie prototypu kogeneračnej jednoty na principe parnej turbýny. Projekt sluzil na overenie vhodnosti parnej turbiny pre kogeneraciu pri spľovani
biomasy. Zariadenie bolo postavené tak aby umožňovalo spaĺovať rôzne druhy biomasy (štiepka, pelety, brikety, kusové drevo...)
Pripravujeme na rok 2025:
Vyvoj web aplikacie na prezentaciu nameranych dát z vyvijanej kogeneračnej jednotly :
Prezentačná web aplikácia, ktoréj cieľom je publikovať informácie o nKoGen a zároveň sprístupniť archivné a živé dáta z prevadzky prototypu nKoGen.
Web aplikácia v praxi bude sprístupňovať databázu nameraných údajov z prevádzky nKoGen a interaktívnym spôsobom umožňovať prácu s nameranými dátami.
Monitorovane dáta:
- 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
Pripravujeme na rok 2025/2026:
Vyvinúť prototyp nízko emisnej pne automatickej nano kogeneračnej jednotky druhej generácie:
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
Pripravujeme na rok 2026/27:
Vývoj prototypu nízkoemisnej, plne automatickej nanokogeneračnej jednotky druhej generácie:
Cieľové parametre vyvíjanej kogeneračnej jednotky:
- Maximálny tepelný výkon: 35 kW (kWt) s optimalizovanou reguláciou pre rôzne prevádzkové podmienky.
- Maximálny elektrický výkon: 5 kW (kWe) pri plnom tepelnom zaťažení 35 kWt, s možnosťou škálovania výkonu podľa potrieb.
- Palivo: Flexibilné využitie biomasy v rôznych formách:
- Primárne: valcové brikety, pelety, iné typy brikiet (napr. hranaté).
- Sekundárne: drevná štiepka, kusové palivové drevo (s manuálnym dopĺňaním).
- Podpora pre rôznu vlhkosť paliva (do 20 %) s automatickou adaptáciou spaľovacieho procesu.
- Prevádzkový režim: Plne automatická prevádzka 24 hodín denne, 365 dní v roku, s minimálnou potrebou zásahu obsluhy.
- Inteligentný riadiaci systém:
- Diaľkové ovládanie a monitoring cez internet s využitím šifrovaného pripojenia (napr. VPN, SSL) pre maximálnu kybernetickú bezpečnosť.
- Intuitívne používateľské rozhranie (webová aplikácia/mobilná app).
- Monitoring a analýza:
- Kontinuálny zber prevádzkových dát (teplota, tlak, emisie, výkon) s dlhodobou archiváciou na lokálnom úložisku alebo v cloude.
- Prediktívna diagnostika porúch a upozornenia na potrebu údržby.
- Optimalizácia spaľovania: Riadenie procesu pomocou lambda sondy pre minimalizáciu emisií (CO, NOx) a maximalizáciu účinnosti.
- Integrácia s batériovým systémom: Kompatibilita s existujúcimi batériovými úložiskami (napr. fotovoltické systémy) s inteligentným riadením toku energie (grid-tie aj off-grid režim).
- Údržba:
- Jednoduchý prístup k servisným častiam, minimálne nároky na čistenie (automatické odstraňovanie popola).
- Vymeniteľné komponenty bez nutnosti špecializovaných nástrojov.
- Modularita:
- Vysoká prispôsobiteľnosť – základná jednotka rozšíriteľná o moduly (napr. elektrická generácia, akumulačný zásobník tepla).
- Možnosť postupnej investície a rozširovania funkcionality podľa potrieb užívateľa.
- Životnosť a materiály:
- Použitie vysoko kvalitných materiálov: nerezová oceľ (napr. AISI 316) na tepelné výmenníky, žiaruvzdorný betón s teplotnou odolnosťou do 1400 °C na spaľovaciu komoru.
- Predpokladaná životnosť minimálne 20 rokov pri štandardnej prevádzke.
- Účinnosť: Celková energetická účinnosť minimálne 90 % (tepelné a elektrické využitie kombinovane), s potenciálom dosiahnutia až 95 % pri ideálnych podmienkach.
- Inštalácia: Kompaktný dizajn umožňujúci montáž aj v obmedzených priestoroch (pivnice, technické miestnosti) s minimálnymi stavebnými úpravami.
Dodatočné vylepšenia:
- Nízka hlučnosť (<50 dB) pre použitie v obytných zónach.
- Možnosť integrácie s IoT zariadeniami pre smart home systémy.
- Certifikácia podľa aktuálnych emisných noriem (napr. Ecodesign, EN 303-5).
Súčasťou projektu bude aj Navrh CAD 3D modelu novej generacie nano parnej turbiny:
Projekt sa zameriava na vytvorenie CAD 3D modelu nano parnej turbíny s inovatívnym prístupom k jej konštrukcii, určenej pre kogeneračné jednotky. Hlavným cieľom je navrhnúť bezlopatkovú turbínu s rotujúcimi Lavalovými tryskami na efektívne generovanie energie, ktorá eliminuje tradičné lopatky, čím zjednodušuje dizajn a potenciálne zvyšuje účinnosť a spoľahlivosť. Zariadenie má duálne využitie – môže byť nasadené v civilnom sektore na výrobu energie a tepla, ako aj v obrannom sektore, napríklad v prenosných energetických systémoch pre vojenské aplikácie. Model poslúži na simuláciu, optimalizáciu výkonu a prispôsobenie turbíny špecifickým požiadavkám oboch sektorov.