• OTIO II. - Ad-Ex Technológia

Tanyi Péter

Fazekas Mihály Gimnázium, Debrecen

Konzulens:
Adorján László

OTIO II. - Ad-Ex Technológia

Az OTIO II. – Ad-Ex Technológia projekt célja egy új hűtéstechnológiai ciklusarchitektúra fejlesztése, amely a hagyományos hűtőrendszerek egyik alapvető veszteségforrását, az expanziós szakasz irreverzibilitását váltja ki. A jelenleg széles körben alkalmazott gőzkompressziós rendszerekben az expanzió fojtószelepen keresztül, közel izentalpikus módon valósul meg, amely során a hűtőközegben rejlő exergia disszipáció formájában elvész. Ezzel szemben az expanderes rendszerek képesek ezen energia egy részének visszanyerésére, azonban magas komplexitásuk és költségigényük miatt ipari alkalmazási területre korlátozódnak.
Az pályázó által fejlesztett Ad-Ex Technológia ezen két véglet között helyezkedik el: célja az expanziós energia részleges visszanyerése egy egyszerűbb, skálázhatóbb mechanikai megoldás alkalmazásával. A rendszer lineáris működésű, dugattyús expanziós egységeken alapul, amelyek lehetővé teszik az expanzió szabályozott, kvázi-izentrópikus közelítését, miközben elkerülhetők a turbinaalapú rendszerek költség- és gyártási korlátai. Az expanzió során felszabaduló mechanikai munka villamosenergiává alakítható (villamosenergia-rekuperációs rendszer), amelyet visszacsatolva a rendszerbe, csökkenti annak külső energiaigényét, így azonos hűtési teljesítmény mellett alacsonyabb villamosenergia-felhasználás és ezáltal magasabb COP érték érhető el. A technológia működése ciklikus jellegű, amely lehetővé teszi az egyes folyamatfázisok optimalizált vezérlését, továbbá a rendszerben alkalmazott párhuzamos expanziós csatornák hozzájárulnak a skálázhatósághoz és a szabályozhatósághoz, így a megoldás széles teljesítménytartományban alkalmazható, a háztartási berendezésektől az ipari rendszerekig. Referenciarendszerként egy Electrolux Blast Chiller RBC051 készüléket választott, amelynek differenciálmodellje alapján az Ad-Ex Technológia alkalmazása esetén a becsült COP érték 1,2-ről 1,4-re növelhető, ami mintegy 11,5%-os energiafogyasztás-csökkenést jelent.
A projekt során célirányos szakirodalmi kutatást, szabadalom- és piackutatást végzett, majd több alternatív rendszerkoncepciót dolgoztam ki és értékeltem. A végleges koncepció kiválasztását követően differenciálalapú modellezést alkalmaztam, amely időfüggő, koncentrált paraméterű (0D) termodinamikai egyenleteken alapul. A modellezést konzervatív paraméterválasztással végezte a reális eredmények biztosítása érdekében.
A gyakorlati validációhoz egy egyszerűsített prototípust tervezett és épített, amely már tartalmazza az Ad-Ex rendszer expanziós geometriáját, azonban még nem foglalja magában a villamosenergia-rekuperációs rendszert. A prototípus célja az expanziós folyamat nyomásviszonyainak mérése és ezen adatok alapján a potenciálisan kinyerhető energia nagyságrendi becslése. A rendszer jelenleg az üzembe helyezés előkészítési fázisában van, a kísérleti tesztelés a közeljövőben valósul meg. 
Az üzleti modell egy saját vállalkozásra épül, amely ipari partnerekkel együttműködve a technológia tervezését és integrációját végzi. A cél egy energiahatékony, skálázható és gazdaságilag életképes hűtéstechnológiai platform kialakítása. 

Összességében az Ad-Ex Technológia egy új megközelítést kínál a hűtési ciklus optimalizálására az expanziós veszteségek csökkentésén keresztül és a projekt jelenlegi eredményei alapján a technológia műszaki és gazdasági szempontból is ígéretes, a további fejlesztések célja pedig a kísérleti validáció és az ipari alkalmazhatóság megerősítése.