(Использование) Установки генерации электроэнергии на основе роторно-поршневого двигателя, питаемого водородом или синтез-газом

Организация: Томский научный центр СО РАН.

Описание: В крупных мегаполисах, подверженных большой экологической нагрузке, необходимо использовать экологически чистые устройства для бортовой генерации электроэнергии. Пример – городской аккумуляторный электротранспорт. В случае полного расхода заряда батареи на борту электробуса запускается генератор, который позволяет транспорту доехать до зарядной станции. Принципиально, есть 2 способа бортовой генерации электроэнергии: (1) Топливные элементы, (2) Генераторы на основе двигателей внутреннего сгорания. Второй способ значительно более зрелый и дешёвый, хоть и характеризуется несколько сниженным КПД. В настоящий момент перспективно создание бортовых генераторов на основе роторно-поршневых двигателей. По сравнению с классическими поршневыми ДВС (возвратно-поступательное движение поршней, коленвал), роторные двигатели обладают повышенной эффективностью (Вт/кг). Разработка роторно-поршневых двигателей, адаптированных для работы на водороде – актуальная задача сегодняшнего дня.

Для оптимальной работы двигателя необходимо определить тайминги и алгоритмы работы топливных форсунок, свечей зажигания, определить геометрию впускных и выпускных окон, камеры сгорания и пр. Многофакторность данной задачи актуализирует применение методов математического моделирования рабочих процессов в роторных ДВС. В ТНЦ СО РАН разработаны цифровые двойники перспективных роторных ДВС, в том числе новых кинематических схем, которые позволяют определить оптимальные параметры двигателя при работе в составе бортового генератора. На основе результатов исследований возможно составление технического задания на блок управления двигателем и на конструктив ротора/статора.
Использование водорода для бортовой генерации электроэнергии – самый экологичный способ. Технология двигателей внутреннего сгорания более зрелая и менее дорогая в сравнении с топливными элементами. По сравнению с классическим ДВС, современные роторно-поршневые двигатели имеет более простой конструктив и существенно меньшую металлоёмкость.
Возможно достижение мощности порядка 0.08 кВт с одного кубического сантиметра камеры сгорания, тепловой КПД порядка 35%. Возможность использовать в качестве топлива водорода, синтез-газов, биогаза.

На каком этапе находится проект: 2023-2025 год: Создание цифровой модели роторно-поршневого двигателя перспективной конфигурации – циклоидальный поршневой двигатель (аналог X-engine от Liquid Piston, США).

Партнеры: Имеются научные партнёры из Китая, которые ведут экспериментальные исследования роторных ДВС, опираясь на результаты моделирования ТНЦ СО РАН. Через данных партнёров имеется выход на Beiqi Foton Motor Co., Ltd, которые заинтересованы в использовании бортовых генераторов электроэнергии для электробусов в столичном регионе и провинции Хэбэй.

К какому направлению относится разработка, технология: Распределенные генерации электроэнергии на основе водорода.