Globální oteplování se každým dnem zvyšuje a očekává se, že bude mít dalekosáhlý, dlouhodobý a devastující účinek na planetu Zemi. V boji proti situaci dělají různé společnosti své kousky. Společnost Aerostrovilos Energy, inkubovaná automobilová start-up IIT-Madras, se v roce 2017 připojila k vlaku s myšlenkou vyvinout plynové turbíny, které se primárně používají pro letecký pohon nebo pro velkou výrobu energie od desítek do stovek MW. Plynové turbíny jsou nejčistší spalovací zařízení, která se dokážou přizpůsobit různým palivům, a tak pomocí biopaliv vytvářejí čistý uhlíkově neutrální ekosystém.
Zvědaví, že víme o společnosti a o tom, jak efektivní jsou její řešení při snižování dopadu na životní prostředí, jsme si sedli s Rohitem Groverem, spoluzakladatelem a generálním ředitelem společnosti Aerostrovilos Energy. Během studia na bakalářském a magisterském studiu v leteckém inženýrství se Rohit velmi zajímal o tuto technologii a pochopil, že ve vývoji technologie proudových motorů v Indii existuje velká mezera. Chtěl ji propagovat a usilovat o změnu technologie proudových motorů.
Když si Rohit vzal čas ze svého nabitého programu, podělil se s týmem CircuitDigest o myšlenku založení společnosti, pracovní styl, úspěšný příběh Aerostrovilos Energy a mnoho dalšího.
Otázka: Společnost Aerostrovilos Energy je známá výrobou první domácí plynové turbíny v Indii pro výrobu energie. Jaká byla vaše cesta k dosažení tohoto cíle?
Tuto společnost jsme založili v roce 2017 s malým týmem tří mužů a nyní jsme se rozšířili na multidisciplinární tým 10 členů právě teď s mnoha z nich z IIT Madras a dalších IIT. Jsme vděční za obrovskou podporu, kterou jsme dostali od laboratoří IIT Madras, konkrétně od NCCRD, které je největším výzkumným střediskem pro tuto technologii na světě. Měli jsme také štěstí, že jsme se mohli nechat inkubovat v inkubační buňce IIT Madras, která je pro své startupy s hlubokými technologiemi hodnocena jako nejlepší v zemi. Zpočátku jsme začali s vývojem 20kW stroje, který se točil kolem nákupu některých komponent a testování našich stávajících IP komponent. Do budoucna jsme se pustili do úplného domorodého vývoje 100kW systému od nuly.
Otázka: Vrhněte prosím trochu světla na granty, které společnost Aerostrovilos Energy získala. Jak užitečná byla IITM?
Měli jsme štěstí, že jsme získali finanční podporu jako grant od společnosti Bharat Petroleum v rámci jejich projektu Ankur pro vývoj našich produktů. Také jsme byli schopni přijmout technologii z laboratoře NCCRD pro spalování plynových turbín, díky níž je náš systém mnohem lepší než jakékoli stávající technologie turbín. Kromě toho jsme vděční za získání podpory od inkubační buňky pro financování, připojení investorů, mentory a další právní a CS zařízení.
Otázka: Řekněte nám něco o LX-101, 100kW generátoru mikro plynové turbíny. Jaké jsou hlavní aplikace těchto turbín?
Dnes jsou mikro turbíny pro výkon 100 kWse používají v nepřetržitých energetických operacích mimo síť, jako jsou ropné plošiny, decentralizovaná energie, průmyslová kogenerace. Tyto aplikace mají obvykle nespolehlivou mřížku, díky níž jsou turbíny extrémně spolehlivé jako dokonalé řešení. Má extrémně nízké požadavky na provoz a údržbu. Vzhledem k extrémně vysokým kapitálovým nákladům, obvykle 10krát vyšší než u dieselového generátoru, však nebyl použit jako záložní zdroj, ale pouze jako primární, a proto má velmi malý podíl na trhu. Na začátku 2010, kdy byly vysoké náklady na baterii; turbínové generátory byly vyzkoušeny jako prodlužovač dosahu mnoha společnostmi a nepřesunuli se do výrobního rozsahu kvůli vysokým nákladům. Nyní s naší inovacíjsme schopni snížit materiálové požadavky do méně exotické a automobilové kategorie, a tím snížit náklady na stejné úrovni jako stávající technologie dieselových motorů. To mu nyní umožňuje vyhledávat aplikace na trhu dieselových motorů a elektromobilů.
Otázka: Jak fungují tyto flexibilní palivové mikroplyny (MGT)? Jaký je jeho význam?
Mikroplynové turbíny jsou podobné technologii Jet Engine, která pohání letadlo nebo velké elektrárny založené na plynových turbínách, které pohánějí naše města. Jedná se o miniaturizovanou verzi stejného. Zatímco větší může běžet od několika megawattů do 100 megawattů, ale mikro turbína je v rozmezí 20-200 kilowattů.
Základní technologie je stejná, která využívá Braytonův cyklus, kde je přiváděný vzduch stlačován na vyšší tlak, spalován ve spalovací komoře a expandován přes turbínu, aby vytvořil výkon na hřídeli, který lze použít k provozu generátoru. Na rozdíl od větších turbín mohou být mikroturbíny zcela bez oleje. Mikro turbíny jsou v zásadě palivově flexibilní, což vyžaduje určitou úpravu spalovací komory pro různá paliva. S naší jedinečnou technologií spalovací komory to však také nemusíme dělat. U kapalného nebo plynného paliva je pro výběr paliva nutná malá změna v palivovém potrubí a stejný stroj lze provozovat s různými palivy paliv, počínaje CNG, LPG, naftou, benzínem, bioplynem, bionaftou atd.
Turbíny, na rozdíl od sad DG, spalují palivo úplně jako LPG hořák v našich kuchyňských sporácích a mají velmi malé emise znečišťujících látek. Úrovně emisí jsou také 20-30krát nižší než nejpřísnější BSVI. Jsou 5krát menší a 8krát lehčí než dieselový motor se stejnou úrovní výkonu.
Otázka: Jak lze mikro plynové turbíny (MGT) použít v automobilech? Jaké výhody má oproti IC motorům a elektromobilům?
Mikroplynové turbíny byly dříve ve vozidle vyzkoušeny, ale byly mechanicky spojeny s hnacím ústrojím pro pohon vozidla. V současném případě však budou vyrábět elektrickou energii a budou použity k napájení elektromotoru EV. Je to podobné jako u sériového hybridního EV, kde máme palubní generátor, kterým v tomto případě bude turbínový generátor. V zásadě to bude EV vpředu s pohonem EV a s 90% baterie nahrazenou vhodným generátorem MGT.
Generátory MGT mají oproti IC Engines různé výhody. V zásadě jsou palivově flexibilní a lze je provozovat na různých kapalných a plynných palivech, včetně biopaliv. Jsou 8krát lehčí a 10krát kompaktní než ICE, téměř nulové vibrace a hluk lze snadno potlačit pouzdrem. Vhodná technologie pro spalování, které představujeme nazýván Lean výsledky přímým vstřikováním emise výrazně nižší znečišťujících látek a s lepší účinností, CO 2 stopu také sestoupí výrazně. ICE má dobu údržby 500 hodin (30 000 km) a životnost 10 000 hodin (6 00 000 km), zatímco turbíny budou mít cyklus údržby 10 000 hodin a životnost 40 000 hodin, což je mnohem větší doba než ICE.
Výhody oproti EV se stávají mamuty, když uvažujeme o těžkých užitkových vozidlech, která jsou potřebná pro přepravu zboží na dlouhé vzdálenosti. Aktuální omezení technologie bateriehustota a dojezd omezují jeho použití v tomto segmentu vozidel, a právě zde budou turbíny hrát v budoucnu významnou roli a budou v tomto segmentu po mnoho desetiletí go-to technologií. Dnes jsou k dispozici výrobní metody, které umožňují hromadnou výrobu turbín, a zde hraje naše technologie LDI důležitou roli při snižování CapeX pro turbínu a celkově pro turbínu Electric Vehicle (TEV), takže CapEx bude na stejné úrovni jako ICE. Dále s elektrickým hnacím ústrojím může poskytnout lepší ekonomiku a vést k OpeXu téměř na stejné úrovni jako EV s kombinací CNG a nafty. Tyto baterie mají omezenou životnostasi 8 km / h, zatímco turbína může pokračovat v jízdě 3-4krát. A konečně, výhoda flexibility paliva má za následek schopnost využívat naftu, benzín, infrastrukturu CNG a později lze plynule přejít na bioetanol a bionaftu.
Otázka: Jsou tyto MGT dostatečně kompaktní, aby se vešly do automobilů? Jaký bude výkon v porovnání s elektromobilem?
Turbíny se snadno vejdou do vozidla, protože je lehčí než ICE. Jak jsem již řekl vpředu, je to jako elektromobil a je poháněn elektromotorem. Turbína poskytuje hlavní zdroj energie pro tyto motory s malým akumulátorem, který se použije pro určitý extra výkon pro rychlou akceleraci nebo se nabije během brzdění.
Otázka: Hlavním zaměřením na EV je jeho přínos pro životní prostředí, může MGT konkurovat EV z hlediska znečištění ovzduší?
Ano absolutně! Odvětví, na které se zaměřujeme, je těžká nákladní vozidla a jsou to ta, která jsou jedním z největších viníků znečištění a technologie baterií může celosvětově vyžadovat dalších 20 let, než se vyrovná rozvinutým ekonomikám, a možná mnohem víc než v Indii. Porovnáme-li to tedy se stávajícím nákladním automobilem ICE, který by zůstal stejný dalších 30–40 let, můžeme učinit skoky ve snižování emisí. Bankováme také paliva na bázi CNG a biopaliv spolu s elektrifikací jako součást vládního plánu pro budoucí energii ke snížení emisí. Zde je několik čísel pro vaši referenci pro nákladní vozidlo / autobus.
wrt to ICE - 100 tun CO 2; 50 tun CO & NOx, 10 tun redukce PM ročně.
wrt to EV (s ohledem na síť s její uhlíkovou stopou) - 50 tun CO 2 ročně
Otázka: Budou automobily poháněné MGT ekonomičtější než IC Engine?
Ano, náklady na palivo se mohou při použití směsi nafty a CNG ve srovnání s ICE výrazně snížit až třikrát.
Otázka: Už jste otestovali své turbíny v automobilovém průmyslu? Jaké výzvy v tomto procesu očekáváte?
Ještě musíme otestovat naše turbíny s vozidlem, a proto úzce spolupracujeme s několika výrobci OEM, kteří jsou v segmentu užitkových vozidel. Dodali bychom jim stroj. Výzvou, které bychom mohli čelit, by byla integrace technologie s jejich platformou. Kromě toho zde mohou být určité výzvy z hlediska regulace, pokud jde o dotace a slevy GST atd. Turbíny jsou čistší než led a měly by také spadat pod dotaci. Jiné země poskytují dotace na vozidla s novým konceptem, jako je hybrid. To je třeba udělat i zde.
Otázka: Flexibilní MGT s palivem se stanou hlavním proudem při nahrazování stávajících sad DG pro záložní energii. Jak daleko je to pravda?
Je to věrohodný scénář. Turbíny existují od 40. do 50. let. Vyměnili pístové motory, a to díky své vynikající spolehlivosti a výkonu a určitým inovacím, které přinášíme; určitě mohou udělat totéž pro pozemské aplikace včetně sad DG. USP turbíny spočívá v její flexibilitě paliva nebo schopnosti spalovat nízkou výhřevnost nebo špinavá paliva, jako je bioplyn, syngas atd., Kterým se ICE snaží přizpůsobit. Jakmile je pro plynové turbíny zavedena objemová výroba s využitím stávajících levnějších materiálů a výrobních standardů, které se používají k výrobě turbínové komponenty zvané Turbocharger, mohou konkurovat sadám DG v různých aspektech, které zahrnují účinnost, spolehlivost, emise atd.
Otázka: Vaše společnost snížila počáteční náklady na generátory mikro plynových turbín desetkrát. Jak to bylo možné? S jakými potížemi jste se setkali?
Někteří z vás možná vědí o turbodmychadle. Konstrukčně a principově jsou podobné MGT. Vyrábějí se hromadně a používají se s ICE poháněnými naftou, aby se zlepšil jejich výkon. Jsou vyráběny hromadně za použití levnějších materiálů a dobře zavedených výrobních procesů. Máme v úmyslu použít stejný postup pro výrobu našich MGT a chybou je naše technologie LDI, která nyní umožňuje použít tyto procesy pro výrobu MGT.
Museli jsme myslet od prvního principu a pochopit, proč nemohou být plynové turbíny levnější a co jim v tom brání, a uvědomili jsme si, že to byl výběr exotického materiálu, který jde do leteckého stroje. Ale pro automobilové aplikace s určitými změnami v naší oblasti spalovacích komor se nám podařilo snížit teploty, které již nevyžadovaly použití těchto exotických materiálů a výrobních postupů používaných pro letecké turbíny nebo proudové motory.
Otázka: Jaké jsou další technologicky vyspělé produkty seřazené k výrobě vaší společností?
První produktová řada, kterou plánujeme, je produktová řada 120kW pro aplikace užitkových vozidel pro těžká nákladní vozidla. Později představíme vhodné produkty pro různé segmenty užitkových vozidel s úrovněmi výkonu od 20kW do 200kW. Pro trh s genovou sadou budeme používat stejné produkty a začneme je kombinovat a můžeme nabídnout kapacitu až 1 MW pro distribuovanou výrobu energie, která využívá čistší paliva, jako je zemní plyn, bioplyn nebo producentský plyn. Postupem času přineseme další inovace v naší technologii pro různé subsystémy, které právě importujeme.