Superkomputer: Applications

Ze względu na zmianę paradygmatu we współczesnej energetyce, która dotąd bazowała głównie na scentralizowanych jednostkach wytwórczych dużej mocy, tworzy się przestrzeń dla urządzeń nastawionych na energetykę rozproszoną. Oprócz, dojrzałych już technologicznie, paneli fotowoltaicznych oraz turbin wiatrowych obserwuje się dynamiczny rozwój obiegów cieplnych ukierunkowanych na mniejsze moce lub nowe potrzeby.
Jednym z przykładów wyżej wymienionego trendu są siłownie cieplne małej mocy przeznaczone do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z paliw alternatywnych takich jak biogaz lub odpady komunalne oraz z ciepła odpadowego powstającego np. w procesach przemysłowych. Do takich rozwiązań można zaliczyć, między innymi, układy ORC (Organic Rankine Cycle) oraz turbiny gazowe z zewnętrzną komorą spalania (EFGT – Externally Fired Gas Turbine).
Innym przykładem urządzeń, które wpisują się w trend nowoczesnej energetyki, są pompy ciepła, które w przyszłości zdominują ogrzewnictwo. Ponadto, pompy ciepła mają znaczenie dla stabilizacji sieci opartych o intermitentne i słabo przewidywalne odnawialne źródła energii. W ostatnich latach coraz większe zainteresowanie przyciągają wysokotemperaturowe pompy ciepła, które są w stanie wytwarzać ciepło o temperaturze ponad 100°C przy względnie wysokich współczynnikach wydajności. Urządzenia te mają szanse znaleźć zastosowanie w procesach technologicznych, w których ciepło procesowe było do tej pory otrzymywane ze spalania gazu.
Zupełnie nowym tematem badawczym są tzw. baterie Carnota, czyli systemy termicznego magazynowania energii elektrycznej. Z uwagi na coraz większą penetrację niestabilnych źródeł OZE w systemie elektroenergetycznym temat magazynowania energii jawi się jako krytyczny z punktu widzenia stabilności pracy sieci. Baterie Carnota są potencjalnym rozwiązaniem stosunkowo sprawnego i relatywnie niedrogiego średniookresowego magazynowania energii elektrycznej.
Wszystkie wyżej wymienione zagadnienia mają jeden wspólny element, którym są cieplne maszyny wirnikowe, czyli turbiny oraz sprężarki. Z uwagi na fakt, że powyższe zagadnienia są same w sobie nowe, specjalistyczne turbozespoły, które miałyby działać w opisanych układach jeszcze nie istnieją.
Głównym celem grantu jest kompleksowe projektowanie i analiza zjawisk cieplno-przepływowych w tych urządzeniach. Dotyczy to zarówno modelowania przepływu w palisadach łopatkowych jak i analizy przecieków wewnętrznych oraz zewnętrznych przez uszczelnienia labiryntowe a także badanie rozkładu ciepła w elementach mechanicznych takich jak wirnik oraz korpus.