dizertační práce

Simulační nástroj pro integraci plynové mikroturbíny do průmyslových provozů

Text práce 2.41 MB Teze 1005.82 kB

Autor práce: Ing. Eva Konečná, Ph.D.

Ak. rok: 2021/2022

Vedoucí: doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D.

Oponenti: prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c., Ing. Filip Ovčačík, Ph.D.

Abstrakt:

Vzhledem k současné napjaté energetické situaci vzniká potřeba vysoce efektivního využívání primárních zdrojů energie. Možným řešením této situace jsou plynové mikroturbíny, které jsou progresivním zdrojem kombinované výroby energie. Plynová mikroturbína pracuje s elektrickou účinností okolo 30 % a dalších 50 % se nachází v horkých spalinách. Právě využití tohoto odpadního tepla je klíčové k dosahování vysoké kombinované účinnosti výroby a úspor primární energie. Práce představuje metodiku integrace plynových mikroturbín do průmyslových provozů, na jejímž základě je vytvořen softwarový nástroj pro výběr plynové mikroturbíny a efektivní využití odpadního tepla z produkovaných spalin. Efektivním využitím se myslí především přímé sušení, technologický ohřev procesních proudů, příprava teplé užitkové vody a akumulace tepla. Metodika integrace plynové mikroturbíny do průmyslového provozu zahrnuje i technicko-ekonomické vyhodnocení investice.
Metodika je zpracovaná do podoby unikátního softwarového nástroje, který posoudí různé varianty integrace plynové mikroturbíny ve středně velké průmyslové prádelně a doporučí tu nejvýhodnější. Pro tvorbu nástroje byl použit programovací jazyk Python v kombinaci s MS Excel tak, aby byl nástroj jednoduše použitelný i bez specializovaných softwarů. Hlavní výhodou však je, že má univerzální charakter a lze ho snadno adaptovat na další průmyslové procesy. Uživateli přitom stačí pouze běžné provozní znalosti o cílovém procesu. Jako případová studie byl vybrán prádelenský proces. Byla zpracována data z řady průmyslových prádelen v České republice. Ukázalo se, že důležitým kritériem pro volbu plynové mikroturbíny jako hlavního zdroje energie je poměr mezi potřebnou elektrickou a tepelnou energií. Zejména pro starší prádelenské provozy platí, že je třeba nejdříve provést jejich energetickou optimalizaci a až poté začít s výběrem vhodného zdroje energie. Při správné integraci je možné dosáhnout kombinované účinnosti plynové mikroturbíny až 90 % a přijatelné návratnosti. Vhodný cílový proces pro integraci plynové mikroturbíny je takový, který využije největší přednost plynové mikroturbíny, kterou je produkce horkých a čistých spalin. Je třeba hledat procesy, kde lze maximum těchto spalin použit přímo, bez dalších nákladných aparátů pro přenos tepla. Sušení prádla v průmyslových prádelnách takovým procesem bezpochyby je.
Navržený softwarový nástroj je jednoduchou, rychlou, a především univerzální možností pro zhodnocení vhodnosti plynové mikroturbíny na základě běžných provozních znalostí o sledovaném procesu.

Klíčová slova:

plynová mikroturbína, kombinovaná výroba energie, odpadni teplo, softwarový nastroj, prádelenský proces

Termín obhajoby

16.06.2022

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaPznamka

Průběh obhajoby

Práce přinesla novou metodiku integrace plynových mikroturbín do průmyslových provozů. Otevírá tím novou, efektivní cestu k jejich uplatnění v různých typech provozů. Mikroturbína je energetický zdroj, která má velkou perspektivu, zejména v evaluaci tzv. mikrosítí. Hlavním přínosem práce je vytvořený sw nástroj. Tento nástroj byl ověřen v prádelenství je využitelný pro dalíš výzku i v praxi.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Stroje a zařízení (D4Z-K)

Studijní obor

Konstrukční a procesní inženýrství (D-KPI)

Složení komise

prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (předseda)
Ing. Jiří Buzík, Ph.D. (člen)
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (člen)
Ing. Libor Horsák, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)

viz posudek v pdf
Soubor vložený vedoucím Velikost
Posudek vedoucího práce [.pdf] 48,99 kB

viz posudek v pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 2,31 MB

Posudek oponenta
Ing. Filip Ovčačík, Ph.D.

viz posudek v pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 163,12 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová