يتزايد الاحترار العالمي يومًا بعد يوم ومن المتوقع أن يكون له تأثير مدمر بعيد المدى وطويل الأمد على كوكب الأرض. لمكافحة هذا الوضع ، تقوم العديد من الشركات بواجبها. انضمت شركة Aerostrovilos Energy ، وهي شركة بدء تشغيل السيارات المحتضنة في IIT-Madras ، إلى عربة النقل في عام 2017 بفكرة تطوير توربينات غازية تُستخدم أساسًا في الدفع الفضائي أو توليد الطاقة الكبيرة من عشرات إلى مئات ميغاواط. تعد توربينات الغاز من أنظف أجهزة الاحتراق التي يمكنها التكيف مع مجموعة متنوعة من أنواع الوقود ، وبالتالي إنشاء نظام بيئي محايد للكربون بمساعدة الوقود الحيوي.
فضوليًا لمعرفة المزيد عن الشركة ومدى فعالية حلولها في تقليل التأثير على البيئة ، جلسنا مع روهيت جروفر ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Aerostrovilos Energy. أثناء دراسته للحصول على درجة البكالوريوس والماجستير في هندسة الطيران ، اهتم روهيت بشدة بالتكنولوجيا وأدرك أن هناك فجوة كبيرة في تطوير تكنولوجيا المحركات النفاثة في الهند. لقد أراد ريادته والعمل على إحداث تغيير في تكنولوجيا المحركات النفاثة.
أخذ وقتًا من جدول أعماله المزدحم ، شارك روهيت الفكرة وراء بدء الشركة وأسلوب العمل وقصة نجاح Aerostrovilos Energy وغير ذلك الكثير مع فريق CircuitDigest.
س: تشتهر شركة "Aerostrovilos Energy" بتصنيع أول توربين غازي محلي في الهند لتوليد الطاقة. كيف كانت رحلتك في إنجاز هذا؟
بدأنا هذه الشركة في عام 2017 بفريق صغير مكون من ثلاثة رجال وتوسعت الآن لتشمل فريقًا متعدد التخصصات مكونًا من 10 أعضاء في الوقت الحالي مع العديد منهم من IIT Madras و IITs الأخرى أيضًا. نحن ممتنون للدعم الهائل الذي تلقيناه من مختبرات IIT Madras ، وبالتحديد NCCRD الذي يعد أكبر مركز أبحاث في العالم لهذه التكنولوجيا. لقد كنا محظوظين أيضًا لكوننا قادرين على الاحتضان في خلية حضانة IIT Madras ، والتي صنفت الأفضل في البلاد لشركاتها الناشئة في مجال التكنولوجيا العميقة. بدأنا في البداية بتطوير آلة بقدرة 20 كيلو وات والتي تدور حول شراء بعض المكونات واختبار مكونات IP الموجودة لدينا. من الآن فصاعدًا ، ذهبنا إلى التطوير المحلي الكامل لنظام 100kW من الصفر.
س: يرجى إلقاء بعض الضوء على المنح التي حصلت عليها شركة Aerostrovilos Energy. ما مدى فائدة IITM؟
لقد كنا محظوظين لتلقي الدعم المالي كمنحة من Bharat Petroleum كجزء من مشروع Ankur لتطوير منتجاتنا. لقد تمكنا أيضًا من اعتماد التكنولوجيا من مختبر NCCRD بشأن احتراق التوربينات الغازية التي تجعل نظامنا أفضل بكثير من أي تقنيات توربينات موجودة. إلى جانب ذلك ، نحن ممتنون للحصول على الدعم من خلية الاحتضان للتمويل ، واتصالات المستثمرين ، والموجهين ، وغيرها من المرافق القانونية وخدمات علوم الكمبيوتر.
س: أخبرنا بشيء عن LX-101 ، مولد التوربينات الغازية الدقيقة 100kW. ما هي التطبيقات الرئيسية لهذه التوربينات؟
اليوم ، التوربينات الصغيرة لمستوى طاقة 100 كيلو واطتستخدم في عمليات الطاقة المستمرة خارج الشبكة مثل منصات النفط والطاقة اللامركزية والتوليد المشترك الصناعي. عادة ما تحتوي هذه التطبيقات على شبكة غير موثوقة تجعل التوربينات موثوقة للغاية كحل مثالي. لديها متطلبات تشغيل وصيانة منخفضة للغاية. ومع ذلك ، نظرًا لتكلفة رأس المال المرتفعة للغاية ، والتي عادةً ما تكون 10 مرات من مجموعة مولدات الديزل ، لم يتم استخدامها كقوة احتياطية ولكن فقط كقوة رئيسية ، وبالتالي لها حصة صغيرة جدًا في السوق. في أوائل عام 2010 عندما كانت تكاليف البطارية مرتفعة ؛ تم تجربة مولدات التوربينات كموسع نطاق من قبل العديد من الشركات ولم تنتقل إلى نطاق الإنتاج بسبب التكلفة العالية. الآن مع ابتكاراتنا ،نحن قادرون على خفض متطلبات المواد إلى فئة السيارات الأقل غرابة وبالتالي خفض التكلفة على قدم المساواة مع تقنية محرك الديزل الحالية. هذا يمكن أن يسمح لها الآن بالعثور على تطبيقات في سوق مجموعة مولدات الديزل و EV.
س. كيف تعمل توربينات الوقود الغازية الدقيقة المرنة (MGT)؟ ما هي اهميتها؟
تشبه توربينات الغاز الصغيرة تقنية المحرك النفاث التي تزود الطائرات بالطاقة أو محطات توليد الطاقة الكبيرة القائمة على التوربينات الغازية التي تزود مدننا بالطاقة. هذه نسخة مصغرة من نفس الشيء. في حين أن الأكبر يمكن أن يزيد من بضع ميغاوات إلى 100 ميغاواط ، لكن التوربين الصغير يتراوح بين 20-200 كيلووات.
التكنولوجيا الأساسية هي نفسها التي تستخدم دورة Brayton حيث يتم ضغط الهواء الداخل إلى ضغط أعلى ، وحرقه في غرفة الاحتراق ، وتمدده عبر التوربين لإنشاء طاقة العمود التي يمكن استخدامها لتشغيل المولد. على عكس التوربينات الأكبر حجمًا ، يمكن أن تكون التوربينات الدقيقة خالية تمامًا من الزيت. تعتبر التوربينات الصغيرة من حيث المبدأ مرنة في استهلاك الوقود مما يتطلب بعض التعديلات على غرفة الاحتراق لأنواع الوقود المختلفة. ومع ذلك ، مع تقنية غرفة الاحتراق الفريدة الخاصة بنا ، لا نحتاج إلى القيام بذلك أيضًا. بالنسبة للوقود السائل أو الغازي ، يلزم إجراء تغيير طفيف في خط الوقود لاختيار الوقود ويمكن تشغيل نفس الماكينة بمختلف أنواع الوقود بدءًا من الغاز الطبيعي المضغوط ، وغاز البترول المسال ، والديزل ، والبنزين ، والغاز الحيوي ، والديزل الحيوي ، إلخ.
التوربينات ، على عكس مجموعات DG ، تحرق الوقود تمامًا مثل موقد غاز البترول المسال في مواقد المطبخ لدينا وانبعاثات قليلة جدًا من الملوثات. مستويات الانبعاث 20-30 مرة أقل من BSVI الأكثر صرامة أيضًا. فهي أصغر حجمًا بخمس مرات وأخف وزنًا بمقدار 8 مرات من محرك الديزل لنفس مستوى الطاقة.
س: كيف يمكن استخدام توربينات الغاز الصغيرة (MGT) في السيارات؟ ما هي المزايا التي تتمتع بها على محركات IC و EVs؟
سبق تجربة توربينات الغاز الصغيرة في السيارة ولكن تم ربطها ميكانيكيًا بمجموعة نقل الحركة لدفع السيارة. ومع ذلك ، في الحالة الحالية ، سوف ينتجون طاقة كهربائية وسيتم استخدامها لتشغيل المحرك الكهربائي للمركبة الكهربائية. هذا مشابه لسلسلة EV هجينة حيث لدينا مولد على متن الطائرة ، والذي سيكون في هذه الحالة مولد توربين. بشكل أساسي ، ستكون EV في المقدمة مع مجموعة نقل طاقة EV ، مع استبدال 90 ٪ من البطارية بمولد MGT مناسب.
مولدات MGT لها مزايا مختلفة عن محركات IC. من حيث المبدأ ، فهي مرنة الوقود ويمكن أن تعمل على مجموعة متنوعة من الوقود السائل والغازي بما في ذلك الوقود الحيوي أيضًا. إنها أخف 8 مرات و 10 مرات مضغوطة من ICE ، وتقريباً صفر اهتزاز ، ويمكن احتواء الضوضاء بسهولة مع حاوية. تقنية مناسبة للاحتراق الذي نعرضه دعا العجاف النتائج حقن المباشرة في الانبعاثات أقل بكثير الملوثات ومع أفضل كفاءة، CO- 2 البصمة يأتي أيضا انخفاضا كبيرا. تتمتع شركة ICE بفترة صيانة تبلغ 500 ساعة (30000 كم) وعمر افتراضي يصل إلى 10000 ساعة (6 ، 00000 كم) ، في حين أن التوربينات سيكون لها دورة صيانة تبلغ 10000 ساعة وعمر افتراضي يصل إلى 40 ألف ساعة ، وهو أكبر بكثير من محرك الجليد.
تصبح المزايا التي تتفوق عليها المركبة الكهربائية عملاقة عند التفكير في المركبات التجارية الشاقة اللازمة لنقل البضائع لمسافات طويلة. القيود الحالية في تكنولوجيا البطارياتمن حيث الكثافة والمدى يحدان من استخدامه في قطاع المركبات هذا ، وهذا هو المكان الذي ستلعب فيه التوربينات دورًا رئيسيًا في المستقبل وستكون التكنولوجيا المستخدمة في هذا القطاع لعدة عقود قادمة. اليوم ، هناك طرق تصنيع متاحة يمكن أن تسمح بإنتاج التوربينات بكميات كبيرة وهنا ، تلعب تقنية LDI الخاصة بنا دورًا رئيسيًا في خفض CapeX للتوربينات وبشكل عام للمركبة الكهربائية التوربينية (TEV) مثل CapEx سيكون على قدم المساواة مع ICE. علاوة على ذلك ، مع قطار الدفع الكهربائي ، يمكن أن يوفر اقتصادًا أفضل وينتج عن OpeX على قدم المساواة تقريبًا مع EV مع CNG ووقود الديزل. و البطاريات لها عمر محدودحوالي 8 لكح كم ، في حين أن التوربين يمكن أن يستمر في الذهاب لمدة 3-4 مرات. أخيرًا ، تؤدي ميزة مرونة الوقود إلى القدرة على استخدام الديزل والبنزين والبنية التحتية للغاز الطبيعي المضغوط ، وبعد ذلك ، يمكن التحول إلى الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي بسلاسة.
س: هل هذه MGTs مضغوطة بما يكفي لتناسب السيارات؟ كيف يمكن مقارنة الأداء مع EV؟
يمكن أن تتلاءم التوربينات بسهولة مع السيارة لأنها أخف وزناً من محرك الجليد. كما قلت من قبل في المقدمة ، إنه يشبه EV ويقود بواسطة محرك كهربائي. يوفر التوربين المصدر الرئيسي للطاقة لهذه المحركات من خلال حزمة بطارية صغيرة سيتم استخدامها للحصول على طاقة إضافية معينة للتسريع السريع أو يتم شحنها أثناء الكبح.
س. التركيز الرئيسي على المركبات الكهربائية هو لفوائدها البيئية ، هل تستطيع MGT التنافس مع المركبات الكهربائية من حيث تلوث الهواء؟
نعم بالتاكيد! القطاع الذي نركز عليه هو المركبات الثقيلة وهي من أكبر الجناة للتلوث وقد تتطلب تكنولوجيا البطاريات 20 عامًا أخرى على مستوى العالم للحاق بالركب في الاقتصادات المتقدمة وربما أكثر من ذلك بكثير بالنسبة للهند. ومن ثم ، إذا قارنا ذلك بشاحنة ICE الحالية التي ستبقى على حالها لمدة 30-40 سنة مقبلة ، يمكننا تحقيق قفزات في تقليل الانبعاثات. نحن نعتمد أيضًا على الغاز الطبيعي المضغوط وأنواع الوقود الحيوي جنبًا إلى جنب مع الكهرباء كجزء من خطة الحكومة للطاقة المستقبلية لخفض الانبعاثات. فيما يلي بعض الأرقام للرجوع إليها لشاحنة / حافلة.
WRT إلى ICE- 100 طن من CO 2. 50 طن من ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ، 10 أطنان من الجسيمات سنويا.
WRT إلى EV (النظر في الشبكة مع انبعاثات الكربون) - 50 طن من CO 2 سنويا
س: هل ستكون السيارات التي تعمل بالطاقة MGT أكثر اقتصادا من محرك IC؟
نعم ، يمكن أن تنخفض تكلفة الوقود بشكل كبير بما يصل إلى 3 مرات مع الاستخدام المختلط للديزل والغاز الطبيعي المضغوط مقارنة بـ ICE.
س: هل اختبرت التوربينات الخاصة بك على السيارات حتى الآن؟ ما هي التحديات التي تتوقعها في هذه العملية؟
لا يزال يتعين علينا اختبار توربيناتنا باستخدام مركبة ولهذا ، فإننا نعمل بشكل وثيق مع عدد قليل من مصنعي المعدات الأصلية الموجودين في قطاع المركبات التجارية. سنقوم بتزويدهم بالآلة. يتمثل التحدي الذي قد نواجهه في تكامل التكنولوجيا مع النظام الأساسي الخاص بهم. علاوة على ذلك ، قد تكون هناك تحديات معينة من الجانب التنظيمي من حيث الدعم وخصم ضريبة السلع والخدمات ، إلخ. التوربينات أنظف من الجليد ويجب أن تخضع أيضًا للدعم. تقدم دول أخرى إعانات للمركبات بمفهوم جديد مثل الهجين. يجب القيام بذلك هنا أيضًا.
س. ستصبح مجموعات الوقود المرن MGT هي السائدة في استبدال مجموعات DG الحالية للطاقة الاحتياطية. إلى أي مدى هذا صحيح؟
إنه سيناريو معقول. كانت التوربينات موجودة منذ الأربعينيات والخمسينيات. لقد استبدلوا المحركات المكبسية ، ثم بسبب موثوقيتها وأدائها الفائقين ، وببعض الابتكارات التي نجلبها ؛ يمكنهم بالتأكيد فعل الشيء نفسه للتطبيقات الأرضية بما في ذلك مجموعات DG. يكمن USP في التوربين في مرونة الوقود أو قدرته على تشغيل قيمة منخفضة من السعرات الحرارية أو الوقود القذر مثل الغاز الحيوي ، والغاز التخليقي ، وما إلى ذلك ، والتي تكافح محركات الاحتراق الداخلي للتكيف معها. بمجرد إنشاء التصنيع القائم على الحجم لتوربينات الغاز باستخدام المواد الرخيصة الحالية ومعايير التصنيع المستخدمة لصنع مكون يشبه التوربينات يسمى الشاحن التربيني ، يمكنهم التنافس مع مجموعات DG في جوانب مختلفة تشمل الكفاءة والموثوقية والانبعاثات ، إلخ..
س: لقد خفضت شركتك التكلفة الأولية لمولدات التوربينات الغازية الدقيقة بمقدار 10 مرات. كيف كان ذلك ممكنا؟ ما الصعوبات التي واجهتها؟
قد يعرف البعض منكم عن الشاحن التربيني. هذه تشبه MGT من حيث البناء والمبدأ. يتم إنتاجها بكميات كبيرة وتستخدم مع محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل لتحسين أدائها. يتم تصنيعها بكميات كبيرة باستخدام مواد أرخص وعمليات تصنيع راسخة. نعتزم استخدام نفس العملية لإنشاء MGTs ، والميزة هنا هي تقنية LDI الخاصة بنا والتي تجعل من الممكن الآن استخدام هذه العمليات لصنع MGT.
كان علينا أن نفكر من المبدأ الأول ونفهم لماذا لا تكون التوربينات الغازية أرخص وما الذي يمنعها من أن تكون كذلك وأدركنا أن اختيار المواد الغريبة هو الذي يدخل في آلة الطيران. ولكن بالنسبة لتطبيق السيارات مع بعض التغييرات في منطقة الاحتراق لدينا ، فقد نجحنا في خفض درجات الحرارة التي لم تتطلب منا استخدام تلك المواد الغريبة وعمليات التصنيع المعتمدة لتوربينات الطائرات أو المحركات النفاثة بعد الآن.
س: ما هي المنتجات الأخرى المتقدمة تقنيًا المصممة لتصنيعها من قبل شركتك؟
أول خط إنتاج نخطط له هو مجموعة منتجات 120 كيلو وات لتطبيقات المركبات التجارية الثقيلة. لاحقًا ، سنقدم منتجات مناسبة لمختلف قطاعات المركبات التجارية بمستويات طاقة تتراوح من 20kW إلى 200kW. بالنسبة لسوق مجموعة الجينات ، سنستخدم نفس المنتجات ونبدأ في دمجها ويمكن أن نقدم سعة تصل إلى 1 ميجاوات لتوليد الطاقة الموزعة التي تستخدم وقودًا أنظف مثل الغاز الطبيعي أو الغاز الحيوي أو الغاز المنتج. بمرور الوقت ، سنجلب المزيد من الابتكارات في تقنيتنا لأنظمة فرعية مختلفة نستوردها حاليًا.