Odseki

Vodja projekta:

Dr. Nataša Zabukovec Logar

1. VSEBINSKI OPIS PROJEKTA:

Shranjevanje toplote postaja ključna tehnologija pri omogočanju učinkovitejše rabe fosilnih goriv, uporabe obnovljivih virov energije in realizaciji proizvodnje decentralizirane energije z visokim deležem spremenljivih obnovljivih virov energije (veter, sončna PV). Razvoj novih sistemov za shranjevanje toplote, ki bi omogočili učinkovito uporabo nizkotemperaturne sončne energije ali odpadne toplote toplote / SPTE toplote za ogrevanje in hlajenje je v središču trenutnih raziskav na področju obnovljivih virov energije. Možnosti za shranjevanje, ki so na voljo na trgu, so še vedno omejene na velike rezervoarje za vročo vodo, katerih pomanjkljivost so velike toplotne izgube in nizka gostota shranjevanja energije. Pred nekaj leti se je pojavil nov koncept shranjevanja; t.i. termokemično shranjevanje toplote (TCS), ki je osnovano na reverzibilni kemijski in fizikalni sorpciji plinov, predvsem vodne pare, v trdne materiale. Takšen koncept je edini znani, ki bi lahko omogočil dolgotrajno (tudi sezonsko) shranjevanje toplote pri  temperaturah do 150 °C, z dovolj visoko energijsko gostoto. Princip TCS sistema je, da se pri segrevanju voda desorbira iz materiala, ki se nato skladišči ločeno (endotermni pojav, ki ga poimenujemo polnjenje ali aktivacija materiala). Ko posušen material znova vlažimo se sprošča toplota (eksotermni pojav, ki ga imenujemo praznjenje ali deaktivacija materiala).

Cilj projekta je premakniti razvoj sorpcijskih hranilnikov toplote na višjo raven z načrtovanjem, optimizacijo in scale-up-om materialov na podlagi upoštevanja dinamike procesa shranjevanja in posledično na novo definiranih zahtev glede njihovih lastnosti. Razvoj novih sorbentov z natančno nadzorovano kemijsko sestavo in strukturnimi lastnostmi, bo temeljil tudi na energetski učinkoviti ter varni in okolju prijazni proizvodnji materialov. Predlagani “bottom-up” pristop inženiringa materialov, tako na molekularni kot sistemski ravni/zalogovnik toplote, bo realiziran z usklajenim delovanjem strokovnjakov iz različnih področij, vključno s kemiki, fiziki, računalniškimi strokovnjaki in strojniki. Vsi našteti profili so del predlaganih raziskovalnih ekip na Kemijskem inštitutu, na Fakulteti za strojništvo, Univerzi v Novi Gorici in podjetju Silkem d.o.o. Rezultati predlaganega dela bodo brez dvoma sprožili nadaljnje raziskave na več različnih področjih, s poudarkom na inovativnih sinteznih postopkih za pripravo poroznih materialov in pri uporabi/preizkušanju novih materialov v drugih aplikacijah, t.j. poleg dolgotrajnega skladiščenja sončne toplotne energije, imajo lahko razviti materiali velik potencial za uporabo v toplotnih črpalkah in poligeneracijskih sistemih v okviru pametnih energetskih infrastruktur.

Sodelujoče organizacije:

SILKEM, proizvodnja zeolitov, d.o.o.

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo

Univerza v Novi Gorici

a.       osnovni podatki glede financiranja:

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije C za obdobje treh let v obsegu 2.771 letnimi urami. Pričetek financiranja je 1. 3. 2016.

b.      sestava projektne skupine s povezavami na SICRIS

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini L1-7665 sodelujejo:

35379; Krajnc Andraž 

18146; Mali Gregor 

25023; Mazaj Matjaž 

17274; Opresnik Mojca 

29027; Rangus Mojca 

15790; Ristić Alenka 

35378; Varlec Jure 

14120; Zabukovec Logar Nataša 
 
 

2. FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA

V delovnem sklopu Sinteza novih materialov so bile izvedene načrtovane sinteze in  pripravljeno interno poročilo (za člane projektne skupine) o sintezi zeolitov z nižjo vsebnostjo aluminija V delovnem sklopu. Posintezna modifikacija smo opravili raziskave kontrolirane dealuminacije. V delovnem sklopu Strukturna karakterizacija smo izvedli načrtovane meritve z XRD, SEM, EDX, idr., v sklopu Študije sorpcije in prenosa toplote in snovi pa opravili meritve sorpcije vode na do sedaj pripravljene. V sklopu Numerično modeliranje smo izbrali ustrezne eksperimentalne sisteme in numerične modele za modeliranje na integralnem in reaktorskem nivoju.

3. BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA 

Objavljeni povzetki znanstvenega prispevka na konferenci (tudi vabljeni)
 

1. KRESE, Gorazd, BUTALA, Vincenc, HORVAT, Andrej, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, RISTIĆ, Alenka, STRITIH, Uroš. Napredni sistem za sezonsko shranjevanje sončne energije. V: Akademija strojništva 2016 : inženirstvo - sodelovanje industrijskega in akademskega okolja za kakovostnejše življenje, 5. mednarodna konferenca strojnih inženirjev 2016, Ljubljana, Cankarjev dom 18. oktober 2016, (Svet strojništva, ISSN 1855-6493, Letn. 5, št. 3). Ljubljana: Zveza strojnih inženirjev Slovenije, 2016, letn. 5, št. 3, str. 40, ilustr. [COBISS.SI-ID 14973211] 

2. ZABUKOVEC LOGAR, Nataša. Predstavitev principa shranjevanja toplote v nanoporoznih materialih in načini za optimizacijo materialov za izboljšanje gostote shranjevanja in zmogljivosti hranilnikov. V: ŠKRLEC, Janez (ur.). Zbornik, 12. nanotehnološki dan, Ljubljana, 6. 5. 2016. 1. izd. Na Ptuju: Visoka šola, 2016, str. 45-56, ilustr. [COBISS.SI-ID 5943834]

3. ZABUKOVEC LOGAR, Nataša. Porous aluminophosphates as superior materials for solar energy storage. V: KAUČIČ, Venčeslav (ur.), BEŠTER-ROGAČ, Marija (ur.), GANTAR, Marjana (ur.). Zbornik referatov in povzetkov, 22. Slovenski kemijski dnevi, Portorož, 28.-30. september 2016 = 22. Slovenian Chemical Days Portorož, September 28-30, 2016. Ljubljana: Slovensko kemijsko društvo, 2016, str. [1]. [COBISS.SI-ID 6004762]

4. ZABUKOVEC LOGAR, Nataša. Povezanost temeljnih in aplikativnih raziskav = Integration of basic and applied research. V: FRLAN, Nina (ur.), VOLARIČ, Zdenka (ur.), KLOPČIČ, Luka (ur.). Zbornik, IX. konferenca slovenskih znanstvenikov in gospodarstvenikov iz sveta in Slovenije, Ljubljana, 27.-28. oktober 2016. Ljubljana: Svetovni slovenski kongres, 2016, str. 111-112, portret. [COBISS.SI-ID 6035226]

 
Strokovni članek

STRITIH, Uroš, BUTALA, Vincenc, KRESE, Gorazd, MLAKAR, Urška. Sezonski shranjevalniki toplote. EGES, ISSN 1408-2667, avg./sep./okt. 2016, leto 20, št. 4, str. 12-14, ilustr. [COBISS.SI-ID 14994971] 

4. LOGOTIP ARRS IN DRUGIH SOFINANCERJEV