Samonaprawiające się zbiorniki na wodór? Prestiżowy grant dla międzynarodowego konsorcjum

Czas4 min

10 mln euro na projekt ECOHYDRO zyskało międzynarodowe konsorcjum uczelni, instytutów naukowych i firm, wśród których jest m.in. francuski koncern lotniczy Airbus oraz Politechnika Wrocławska. Dzięki unijnemu grantowi wkrótce wspólnie zaczną prace nad wyjątkowymi zbiornikami do gromadzenia i transportu wodoru. Mają być nie tylko duże i do wielu zastosowań, ale także powstać z materiałów umożliwiających tzw. samonaprawę.

Zaplanowany na cztery lata projekt rozpocznie się w styczniu. Jest możliwy dzięki dofinansowaniu z Unii Europejskiej w ramach prestiżowego programu Horizon Europe*. Unijny grant to aż 10 mln euro, ale całkowita kwota przedsięwzięcia będzie dużo większa, bo swój wkład finansowy dołożą także firmy należące do konsorcjum.

Grupę tę tworzy aż 15 firm, uczelni i instytucji naukowych z Francji, Belgii, Luksemburga, Włoch, Polski, Wielkiej Brytanii i Turcji. Na jej czele – jako lider przedsięwzięcia – stanęła francuska uczelnia Institut Mines-Telecom, a wśród konsorcjantów są m.in. francuski Airbus, potentat z branży lotniczej, brytyjska Electra Commercial Vehicles zajmująca się elektromobilnością czy włoski startup MDP – Materials Design and Processing specjalizujący się w materiałoznawstwie i projektowaniu konstrukcyjnym.

Na Politechnice Wrocławskiej działaniami w ramach projektu zajmie się zespół z Katedry Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej z Wydziału Mechanicznego, kierowany przez dr. inż. Pawła Gąsiora.

Naukowcy mają już wieloletnie doświadczenie w badaniach wytrzymałości zbiorników wodorowych dla partnerów z całego świata (aktualnie realizują także inny duży unijny projekt „ROAD TRHYP”), a w ramach ECOHYDRO poza badaniami zbiorników będą odpowiedzialni także za kilka innych zadań.

Zbiorniki do zadań specjalnych – dla samolotów

Konsorcjum zamierza bowiem opracować nowe rozwiązanie do magazynowania i transportu wodoru. Mają to być duże zbiorniki, mogące pomieścić od 40 do nawet 300 kg wodoru.

– Co oznacza, że taki zbiornik będzie miał objętość na poziomie około 6 000 litrów – dodaje dr Paweł Gąsior.

W ramach projektu powstaną zarówno zbiorniki wysokociśnieniowe, jak i kriogeniczne, które będą odpowiednie do różnych zastosowań – od przewozu wodoru, przez zasilanie pojazdów drogowych, szynowych i wodnych oraz napowierzchniowe magazyny energii, aż po lotnictwo (wodór to kolejny krok w rozwoju napędów w tej branży, w wielu firmach lotniczych trwają prace nad zastosowaniem technologii wodorowych w statkach powietrznych, a Airbus – jeden z konsorcjantów w projekcie ECOHYDRO – ogłosił, że produkcję pierwszego samolotu z napędem wodorowym zacznie nie później niż w 2035 r.).

Lotnictwo to absolutnie nowy sektor w kontekście wodoru – podkreśla prof. Jerzy Kaleta z Katedry Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej.

– Mamy już dość zaawansowane rozwiązania dla transportu samochodowego, kolei czy transportu wodnego, ale dla branży lotniczej dopiero powstają. A wiążą się z zupełnie innymi wymaganiami dotyczącymi bezpieczeństwa gromadzenia wodoru, jego przenikalności czy systemów monitorowania. Stąd też nasz projekt ma tak duży budżet, bo oznacza znacznie większy zakres zadań niż gdybyśmy zajmowali się zbiornikami wodorowymi dla „sprawdzonych” już rozwiązań – dodał.

Zbiornikowe zero waste

Zbiorniki, które powstaną w ramach projektu, mają być wykonane z materiałów umożliwiających ich recykling i tzw. samonaprawę.

– To jeden z ważnych elementów naszego projektu. Odpowiada za niego francuska firma Arkema, która jest dużym producentem żywic do materiałów kompozytowych. Opracuje ona nowy rodzaj żywicy termoplastycznej, która będzie łatwo recyklowalna, czyli w 100 proc. będzie można odzyskać komponenty takich zbiorników i ponownie wykorzystać je do tworzenia nowych produktów – opowiada prof. Kaleta.

Jak tłumaczy profesor, recykling materiałów ze zbiorników kompozytowych jest dość trudny, bo w czasie obróbki często dochodzi do rozerwania włókien węglowych, które są najdroższym elementem. Rozwiązanie proponowane przez francuską firmę sprowadzi się do wytopienia żywicy, tak by włókno można było odwinąć i w ten sposób uzyskać je w stanie nadającym się do ponownego użycia.

– Żywica, którą Arkema zamierza wykorzystać do budowy zbiorników, ma także gwarantować tzw. samonaprawę. Oznacza to, że po podgrzaniu zbiornik będzie powracał do swoich pierwotnych parametrów. Nasz projekt wpisuje się więc w ideę zero waste – opowiada dr Gąsior.

Nasi badacze będą natomiast bezpośrednio zaangażowani w testy materiałowe prototypów zbiorników, które mają weryfikować ich wytrzymałość mechaniczną. Będą to testy hydrauliczne.

– Sprawdzamy nimi maksymalne ciśnienie rozrywania takich zbiorników, czyli jakie maksymalne obciążenie może przyjąć zbiornik z tym ciśnieniem wewnętrznym. Wykonujemy także testy zmęczeniowe w temperaturach pokojowych i ekstremalnych, czyli od -40 do +85 st. Celsjusza, i w takich warunkach obciążamy zbiornik ciśnieniem zmiennym, co ma zasymulować codzienną eksploatację takiego zbiornika w pojeździe lub przy zastosowaniu stacjonarnym. W ten sposób symulujemy więc tankowanie i roztankowanie – tłumaczy dr Gąsior.

– Pozwala nam to w ciągu tygodnia w naszym laboratorium zweryfikować kilkuletni okres eksploatacji zbiornika wodorowego – tłumaczy prof. Kaleta.

W Laboratorium Zbiorników Wysokociśnieniowych naukowcy będą takim konstrukcjom także zadawać programowane uszkodzenia, czyli np. nacinać je, zrzucać i powodować defekty – symulując w ten sposób zdarzenia, do jakich może dojść, gdy takie zbiorniki są wykorzystywane (np. gdy zbiornik jest zamontowany na dachu wysokiego pojazdu i dojdzie do jego uszkodzenia pod niskim wiaduktem).

Cyfrowy bliźniak

Zespół z PWr będzie także nadzorował podobne testy zbiorników kriogenicznych, które będą wykonywane u zewnętrznych partnerów projektu, oraz będzie odpowiedzialny za wdrożenie systemu pomiarowego do monitorowania stanu technicznego zbiorników.

– Będzie opierał się o czujniki światłowodowe, wykorzystywane do pomiarów m.in. odkształceń czy temperatury. Bierzemy pod uwagę dwa rozwiązania: czujniki punktowe ułożone w siatkę umieszczoną na zbiorniku oraz czujniki rozłożone, wykorzystujące całą długość kabla światłowodowego, zintegrowanego z kompozytem – wyjaśnia dr Gąsior.

Dane zebrane z tych czujników pomogą w stworzeniu tzw. cyfrowego bliźniaka zbiornika, czyli numerycznego odpowiednika rzeczywistego zbiornika. Takie rozwiązanie pozwala na symulowanie różnych warunków pracy zbiornika i weryfikowanie konkretnych założeń związanych np. z monitorowaniem konstrukcji, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów prac eksperymentalnych.

Źródło: Politechnika Wrocławska

- REKLAMA-spot_img
- REKLAMA -

Najnowsze

- REKLAMA -

Zainteresuje Cię

Pożar w Biebrzańskim Parku Narodowym – służby parku szacują straty w ekosystemie

Pożar, który wybuchł w niedzielę wielkanocną w Biebrzańskim Parku Narodowym, objął wg wstępnych szacunków Państwowej Straży Pożarnej około...

Bezpieczeństwo energetyczne wśród tematów Europejskiego Kongresu Gospodarczego

- Musimy wyeliminować rosyjskie paliwa z unijnego rynku. Powinniśmy przestać dokładać się do budżetu Rosji. Unijny plan RePower...

LEGO Group ogranicza zużycie wody w fabrykach trzeci rok z rzędu

Grupa LEGO kontynuuje redukcję globalnego zużycia wody w swoich fabrykach, notując spadek o 56 000 m³ w 2024...

Powstaje nowa łąka kwietna wzdłuż ulic Lipskiej i Śliwiaka w Krakowie

Rozpoczęły się prace nad stworzeniem rozległej łąki kwietnej na pasie zieleni wzdłuż ciągu ulic od Lipskiej (rozpoczynając na...

Pierwszy na świecie test silnika pozyskującego czystą energię z trzciny cukrowej

Globalna grupa technologiczna Wärtsilä nawiązała współpracę z brazylijską firmą energetyczną Energetica Suape II S.A (której większościowym właścicielem jest...

Banking & Insurance Forum – banki i ubezpieczenia w obliczu globalnych wyzwań

W dniach 15-16 kwietnia 2025 roku w hotelu The Westin Warsaw Hotel odbyła się 29. edycja Banking & Insurance...

Ingka Investments uruchamia pierwszy park fotowoltaiczny w Polsce

Ingka Investments, ramię inwestycyjne Grupy Ingka (największej na świecie firmy franczyzowej IKEA), uruchomiło swój pierwszy park solarny w...

Ekspertka UPWr przestrzega przed nieodpowiedzialnym pozbywaniem się majówkowych odpadów

Majówkowe pikniki, plenerowe imprezy i wyjazdy na łono natury generują znaczne ilości odpadów, których prawidłowa utylizacja stanowi istotny...