Ciepło wykorzystywane ponownie

Posiadająca własny dział badawczo-rozwojowy firma SZEL-TECH z Mielca nie tylko udoskonala swoje produkty, ale też w reakcji na zapotrzebowanie rynku poszerza swoją ofertę. Hitem mogą stać się rozwiązania w sektorze odnawialnych źródeł energii (OZE).

Działająca od maja 1999 r. firma Grzegorza Szeligi zatrudnia obecnie 50 osób. SZEL-TECH jest producentem komponentów do samolotów, śmigłowców, szybowców, taboru szynowego, a także broni palnej. Obecnie 60% jej produkcji jest eksportowane. – Kryzys 2010 r. pokazał jednak, że to wciąż niewystarczająca oferta. Resztę podpowiedziało życie – mówi Paweł Bałon, koordynator projektu. Zużywana ilość ciepłej wody, koszty klimatyzacji hali produkcyjnej oraz obserwacja trendów na rynku OZE były czynnikami mobilizującymi dział B+R do szukania nowych pomysłów.

Innowacje w służbie człowiekowi

Klimatyzacja jest coraz bardziej popularna nie tylko w zakładach produkcyjnych, firmach czy hotelach, ale też w domach prywatnych. Znaczna ilość ciepła pochodzącego ze skraplaczy urządzeń klimatyzacyjnych mogłaby być ponownie wykorzystana (nazywane jest to odzyskiem ciepła odpadowego). Ta właśnie kwestia znalazła się w obszarze zainteresowań działu B+R. W latach 2014-2015 dzięki dotacji z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka zrealizowano projekt „Opracowanie urządzenia do bezpośredniego odzysku ciepła odpadowego z urządzeń chłodniczych”. Jednak sam odzysk to za mało, ponieważ energia termiczna nie zawsze może być od razu wykorzystana. Zwłaszcza gdy ma być używana przede wszystkim do podgrzewania wody użytkowej. Dlatego naturalną konsekwencją były dalsze prace nad urządzeniem magazynującym energię termiczną do czasu, gdy jej użycie będzie najbardziej efektywne. Od grudnia 2017 r. do końca stycznia 2020 r. realizowany był projekt „Opracowanie i wdrożenie do produkcji układu magazynowania energii termicznej wykorzystującego organiczne materiały zmiennofazowe oraz ich eutektyczne mieszaniny”. Na te prace pozyskano 1,2 mln zł z działania 1.2 Badanie przemysłowe, prace rozwojowe oraz ich wdrożenie RPO WP na lata 2014-2020. Efektem jest innowacyjne urządzenie oraz linia technologiczna do jego produkcji. Nowością jest tu wykorzystanie organicznych materiałów zmiennofazowych (PCM – phase change material).

Wymiennik ciepła na wodę. Fot. Maciej Rałowski

Woski, cukry i inne materiały

– Jednym z często wykorzystywanych materiałów zmiennofazowych występujących w przyrodzie jest wosk pszczeli, stosowany np. w świecach. Wśród materiałów stworzonych przez człowieka można wymienić wosk plastyczny, jakim pokrywane są m.in. dobrej jakości sery – tłumaczy Paweł Bałon. To także różnego rodzaju cukry, jak ksylitol czy stewia, albo produkt ropopochodny cerezyna. Materiały PCM, zmieniając stan skupienia, potrzebują sporo energii, ale wracając do poprzedniego stanu, przez długi czas ją oddają. Dlatego ich zastosowanie podnosi zdolność do magazynowania ciepła. – Wykorzystanie w zbiorniku na wodę takich materiałów sprawia, że ciepło odzyskane z klimatyzacji hali o gabarytach 1500 m² w ciągu kilkunastu minut może ogrzać 200-litrowy zbiornik wody, a wysoka temperatura utrzymuje się dłużej niż w zwykłym zasobniku – wyjaśnia Paweł Bałon.

Część aparatury (robot spawalniczy) do łączenia elementów całego zbiornika. Fot. Maciej Rałowski

W opatentowanym przez firmę SZEL-TECH urządzeniu materiał zmiennofazowy umieszczono w pakiecie pojemników ze stali nierdzewnej, co pozwala na znaczne zwiększenie ilości akumulowanego ciepła. Kolejną innowacyjną cechą jest wykorzystanie nanocieczy jako czynnika roboczego w układzie magazynowania energii. To z kolei wpływa na znaczną intensyfikację procesów transportu ciepła zarówno podczas przewodzenia, konwekcji, jak i wrzenia oraz skraplania. Walory tego urządzenia to także równoczesny odzysk ciepła odpadowego z urządzeń chłodniczych/klimatyzacyjnych i możliwość pozyskiwania ciepła od instalacji solarnej czy z innego źródła ciepła. – Warto dodać, że firma wykorzystuje zwykle organiczne materiały zmiennofazowe, które są bezpieczne dla środowiska. Podobnie, w produkowanych przez SZEL-TECH zasobnikach na wodę jako otulina wykorzystywane są pianki poliuretanowe. W tym przypadku jedynie osłona zewnętrzna powstaje z tworzywa sztucznego. W przypadku ewentualnego uszkodzenia nie będzie zagrożenia dla właściciela czy środowiska – mówi Bałon. Zaletami urządzenia magazynującego energię są także łatwy montaż, mniejsza ilość emisji zanieczyszczeń do atmosfery oraz przystępna cena. – Firma jest też gotowa do produkcji zasobników na wodę czy urządzeń służących odzyskowi i magazynowaniu ciepła na zamówienie indywidualnego klienta – zapewnia dr hab. Robert Smusz.

Zbiornik akumulacyjny na ciepłą wodę użytkową z aparatura pomiarową (czujnikami i tensometrami). Fot. Maciej Rałowski

Innowacyjne urządzenie, w połączeniu z pozostałymi będącymi w ofercie SZEL-TECH, takimi jak zasobniki na wodę i urządzenia do odzysku ciepła, zdecydowanie zdywersyfikuje produkcję i podniesie poziom konkurencyjności przedsiębiorstwa.

Barbara Kozłowska