ΕΕ1: Επιλογή, Επεξεργασία & Χαρακτηρισμός Καυσίμων
Υπεύθυνοι Φορείς: ΔΕΗ, ΠΔΜ, ΠΚ, ΙΤΕ, ΕΒΕΤΑΜ
Η παρούσα Ενότητα Εργασίας (ΕΕ) εστιάζει στην επιλογή, χαρακτηρισμό και επεξεργασία των πρωτογενών καυσίμων λιγνίτη – αγροτικών υπολειμμάτων – αστικών απορριμμάτων προς παραγωγή ξυλάνθρακα, απομάκρυνση τέφρας/S, καθώς και στην προετοιμασία του καυσίμου τροφοδοσίας. Τα καύσιμα θα χρησιμοποιηθούν ως α’ ύλη για την αεριοποίηση (ΕΕ3) και τη λειτουργία των GASOFC/DCFC (EΕ4-5), ενώ δεδομένα ιδιοτήτων/ποσοτήτων/κόστους θα χρησιμοποιηθούν στην ΕΕ6.
Οι επιδιωκόμενοι στόχοι της παρούσας ενότητας είναι οι εξής:
• Ταυτόχρονη χρήση Λιγνίτη/βιομάζας/ξυλάνθρακα και Α’ υλών χαμηλής αξίας (CO2, H2O) για αποδοτική παραγωγή ενέργειας με ιδιαίτερα χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
• Ανάπτυξη διεργασιών θερμικής/χημικής προεπεξεργασίας Λιγνίτη/βιομάζας/απορριμμάτων για τη βελτιστοποίηση των εγγενών χαρακτηριστικών τους ως καύσιμα τόσο για την GASOFC όσο και για την DCFC.
ΕΕ2: Σύνθεση & Χαρακτηρισμός Υλικών
Υπεύθυνοι Φορείς: ΠΚ, ΠΔΜ, ΙΤΕ, ΕΒΕΤΑΜ, ΔΕΗ
Η EE2 στοχεύει στην παρασκευή/χαρακτηρισμό των καταλυτών αεριοποίησης και των υλικών της κυψέλης που θα αξιολογηθούν για την αεριοποίηση των στερεών καυσίμων (EΕ3) και θα χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή των μοναδιαίων κυψελών και συστοιχιών για τη λειτουργία των διατάξεων GASOFC και DCFC (EΕ4-5). Αναλυτικά, στην ΕΕ2 επιδιώκεται:
• Η ανάπτυξη, ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση καινοτόμων καταλυτών αεριοποίησης των στερεών καυσίμων εξωτερικά ή εσωτερικά της κυψέλης καυσίμου για την αεριοποίηση του Λιγνίτη και των αγροτικών υπολειμμάτων προς βέλτιστη παραγωγή αερίου σύνθεσης (>90%)με μειωμένες ανάγκες καθαρισμού.
• Η Ανάπτυξη, ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση αποδοτικών ανοδικών ηλεκτροδίων με τροφοδοσία αερίου σύνθεσης σε SOFCs και απ’ ευθείας χρήση Λιγνίτη/βιομάζας/ξυλάνθρακα σε DCFCs.
ΕΕ3: Αεριοποίηση Καυσίμων
Υπεύθυνοι Φορείς: ΠΔΜ, ΠΚ, ΙΤΕ, ΕΒΕΤΑΜ, ΔΕΗ
Στην ΕΕ3 θα διερευνηθεί η ενεργότητα των καταλυτών αεριοποίησης. Μελέτες ενεργότητας/σταθερότητας σε συνδυασμό με προηγμένες τεχνικές χαρακτηρισμού θα παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την απόδοση και το μηχανισμό αεριοποίησης. Οι επιλεγμένοι καταλύτες θα χρησιμοποιηθούν ως πρόσθετα στην τροφοδοσία των SOFC/DCFC (EΕ4-5), ενώ τα σχετικά αποτελέσματα θα χρησιμοποιηθούν ως δεδομένα στην ΕΕ6 και ως ανατροφοδότηση στην ΕΕ2.
Σκοπός της ΕΕ3 είναι η διερεύνηση του μηχανισμού των ηλεκτροχημικών δράσεων με χρήση προηγμένων τεχνικών χαρακτηρισμού τόσο σε SOFC με τροφοδοσία CO/H2 όσο και σε DCFC με τροφοδοσία ορυκτών καυσίμων/βιο-καυσίμων.
ΕΕ4: Κατασκευή & Λειτουργία Μοναδιαίων Κυψελών SOFC/DCFC
Υπεύθυνοι Φορείς: ΙΤΕ, ΠΔΜ, ΠΚ, ΕΒΕΤΑΜ
Η ΕΕ4 αφορά στην εφαρμογή των βέλτιστων πρακτικών εναπόθεσης για την κατασκευή και αξιολόγηση της ηλεκτροχημικής απόδοσης των μοναδιαίων κυψελών SOFC/DCFC με τις μεθόδους 3D-Printing και LPS. Τα αποτελέσματα θα χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή των αντίστοιχων συστοιχιών και στα πειράματα ημι-πιλοτικής κλίμακας (ΕΕ5) καθώς και στην ΕΕ6 (μελέτη σκοπιμότητας), ενώ θα ανατροφοδοτηθούν στις ΕΕ1 και ΕΕ2 για τη βελτιστοποίηση της επεξεργασίας των καυσίμων και της σύνθεσης των υλικών της κυψέλης.
Συνοπτικά επιδιώκεται η επίτευξη των εξής στόχων:
• Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός νανο-υλικών και αιωρημάτων για τη δημιουργία σταθερών και με ικανοποιητικά χαρακτηριστικά (δυναμικό ιξώδες <20mPa.s., Επιφανειακή τάση <40mN/m, συγκέντρωση στερεού φορτίου >1vol%) μελανιών για τις ανάγκες εναπόθεσης των ηλεκτροδίων.
• Εφαρμογή τεχνολογιών 3D-printing και/ή LPS, για την ανάπτυξη αποδοτικών διατάξεων SOFCs/DCFCs (~150 mW/cm2) μειώνοντας σημαντικά το χρόνο (50%) και το κόστος (70%) κατασκευής παρόμοιων διατάξεων.
ΕΕ5: Κατασκευή & Λειτουργία Συστοιχιών SOFC/DCFC
Υπεύθυνοι Φορείς: ΕΒΕΤΑΜ, ΠΔΜ, ΙΤΕ
Η ΕΕ5 στοχεύει στην κατασκευή των συστοιχιών SOFC/DCFC και στην διενέργεια των πειραμάτων GASOFC και DCFC σε ημι-πιλοτική κλίμακα για τουλάχιστο 500 hr. Για την ΕΕ5 θα χρησιμοποιηθούν τα αποτελέσματα όλων των προηγούμενων ΕΕ, ενώ τα ευρήματα από την ημι-πιλοτική λειτουργία θα χρησιμοποιηθούν στην ΕΕ6. Οι επιδιωκόμενοι στόχοι της ΕΕ5 είναι:
• Αξιολόγηση της απόδοσης των προτεινόμενων διατάξεων σε ημι-πιλοτική κλίμακα (<1 kWel) και διερεύνηση της σταθερής λειτουργίας τους σε πειράματα σταθερότητας (500 h) και βηματικών μεταβολών.
• Ανάπτυξη συζευγμένου συστήματος αεριοποίησης-SOFC (GASOFC) καθώς και κυψελών καυσίμου απευθείας τροφοδοσίας στερεών καυσίμων (DCFC) εσωτερικής καταλυτικής αεριοποίησης προς παραγωγή ισχύος με απόδοση διπλάσια (> 60%) σε σύγκριση με την τρέχουσα τεχνολογική στάθμη των ΑΗΣ της ΔΕΗ.
ΕΕ6: Αξιολόγηση Τεχνολογιών – Αξιοποίηση Αποτελεσμάτων
Υπεύθυνοι Φορείς: ΔΕΗ, ΠΔΜ, ΠΚ, ΙΤΕ, ΕΒΕΤΑΜ
Βασιζόμενοι στα αποτελέσματα των προηγούμενων ΕΕ, στην ενότητα εργασίας 6 θα εκπονηθεί μελέτη σκοπιμότητας και θα πραγματοποιηθεί περιβαλλοντική αποτίμηση των προτεινόμενων τεχνολογιών για κλίμακες 10 – 100 MWel για να εκτιμηθούν τα τεχνολογικά, ενεργειακά, οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη σε πραγματική κλίμακα. Επίσης στην ΕΕ6 περιλαμβάνονται δράσεις για την αποτελεσματική αξιοποίηση των αποτελεσμάτων του έργου. Μεταξύ αυτών θα πραγματοποιηθούν:
• Σχεδιασμός, τεχνο-οικονομική αξιολόγηση και περιβαλλοντική αποτίμηση των προτεινόμενων διεργασιών σε πραγματική κλίμακα (10 – 500 MWel) – Σύγκριση μεταξύ τους αλλά και με υφιστάμενες τεχνολογίες.
• Εκπόνηση σχεδίου διάχυσης και αξιοποίησης των αποτελεσμάτων από τους συμμετέχοντες φορείς.
