Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije, Grand hotel

Transcription

LETNIK 03
• ŠT. 02
2014 04
APRIL 2014
svetstrojništva
Zveza Strojnih Inženirjev Slovenije
svetplina
PREDSTAVLJAMO:
• Ocenjevanje tveganja na prenosnem sistemu za zemeljski plin
• Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije
• Plin - gorivo bodočnosti
PREDSTAVLJAMO:
• Sejem priložnosti
• Rektorjeve nagrade
• MCGYVER 6.0.
• Multiparametrična enačba zmesi
• Mikrostrukturni sistem za sintezo
ionskih tekočin
Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije,
Grand hotel Union, 30. september 2014
ZSIS
KAZALO
UVODNIK
Slovenia
KAZALO
UVODNIK
• Povabilo k sodelovanju: Plin in plinske
tehnologije - mednarodno posvetovanje
4
s l o v e n i j e
ŠTUDENTSKI POGLEDI
• MCGYVER 6.0
• Multiparametrična enačba stanja za zmesi
9
12
V SREDIŠČU
• Ocenjevanje tveganja na prenosnem sistemu
za zemeljski plin
• Koncept in izvedba polnilnic SZP v Sloveniji
• Mednarodno posvetovanje - plin in plinske
tehnologije
• Plin - gorivo bodočnosti
• Energija usmerjena v prihodnost
• Napovednik - SAMKIZ 2014
• Imp
• Razvoj mikrostrukturnega sistema za sintezo
ionskih tekočin z vidika elektroerozijske
obdelave
15
19
20
24
31
31
32
33
SVETOVALEC
• Tehnološki park Ljubljana
USODNA NIT
MEDNARODNO POSVETOVANJE
RAZVITO V SLOVENIJI
47
48
Na naslovnici: “Plinovod”
Odgovorni urednik: Iztok Golobič
Urednica: Andreja Cigale
Tehnični urednik: Žiga Zadnik
Lektoriranje: Andreja Cigale
Ime in sedež založnika: ZSIS, Karlovška cesta 3, 1000 Ljubljana
Leto izida publikacije: 2014
Leto natisa ali izdelave publikacije: letnik 03, št. 02
Število natisnjenih izvodov: 150
Tiskarna: Alfagraf d.o.o
Informacije so točne v času tiska.
Preverite www.zveza-zsis.si za posodobitve.
Svet strojništva (ISSN-2350-3505), revija, je vpisana v razvid medijev, ki ga vodi Ministrstvo za kulturo RS, pod zaporedno številko 872.
Revija je brezplačna za člane Zveze strojnih inženirjev Slovenije, podjetja,
izobraževalne ustanove in drugo zainteresirano javnost na območju Republike
Slovenije.
Objavljeni avtorski prispevki v promocijskem delu revije Svet Strojništva izražajo
mnenja in stališča avtorjev in ne izražajo nujno tudi mnenja uredniškega odbora ali
izdajatelja. Avtorske pravice za revijo Svet strojništva so last izdajatelja. Uporabniki
lahko prenašajo in razmnožujejo vsebino zgolj v informativne namene, ob pisnem
soglasju izdajatelja.
Revija Svet strojništva je dosegljiva tudi na internetni strani v elektronski obliki pod
www.zveza-zsis/svetstrojništva.
Copyright © Svet strojništva.
2
človeku in okolju prijazna energija
Med pomembnejše prednosti zemeljskega
plina zanesljivo sodijo izjemno visok energetski
izkoristek, okolju prijazen proces izgorevanja in
konkurenčna cena. V primerjavi z drugimi fosilnimi
gorivi najmanj obremenjuje okolje. V pričujoči
številki predstavljamo zemeljski plin v vsej njegovi
širini.
Zveza strojnih inženirjev Slovenije in Skupina
za plinske tehnologije si prizadevata za večjo
prepoznavnost zemeljskega plina kot energenta
v končni porabi, s tem namenom bo tudi letos
organiziran posvet, ki bo združil slovenske in
mednarodne strokovnjake s področja plina in
plinskih tehnologij. V reviji Svet strojništva bomo
spremljali dogajanje in novosti s tega področja.
w w w . z v e z a - z s i s . s i
JEZIKOVNI ODTENKI
40
42
44
Zemeljski plin –
s l o v e n i j e
i n ž e n i r j e v
8
s t r o j n i h
5
7
s t r o j n i h
z v e z a
• Sejem priložnosti
• Rektorjeve nagrade za naj inovacijo Univerze
v Ljubljani
• Predstavitev proizvodnega programa DE-STACO na FS
z v e z a
INFORMATOR
Prelistajte Svet strojništva tudi na spletu:
http://www.zveza-zsis.si/svetstrojnistva
Andreja Cigale
3
INFORMATOR
SEJEM PRILOŽNOSTI
Tomaž Rakar, organizator dogodka in predsednik
Študentske organizacije FS LJ
“Vrzi mrežo, ujemi delodajalca’’, tako se
z v e z a
glasi slogan, ki je zaznamoval torek 25. 3. 2014.
Ta dan smo študenti iz Študentske organizacije in
Študentskega sveta v sodelovanju s predstavnico
Kariernega centra UL, Andrejo Jurček, organizirali
dogodek z imenom ‘’SEJEM PRILOŽNOSTI’’.
z v e z a
s t r o j n i h
Povabili smo 11 slovenskih podjetij, katera bolj
ali manj krojijo slovensko gospodarstvo in so
zelo prepoznavna v tujini. Z nami so bili, Hella
Saturnus Slovenije, Gorenje, Kolektor, Plinovodi,
Estoceh, Hidria, Petrol, Domel, Plastika skaza,
Tecos in Danfoss. Povabili smo različna podjetja,
ki potrebujejo naš kader in tako v večini pokrili
želje ter naše usmeritve, ki se izvajajo na fakulteti.
Dogodek se je pričel z info točko v V. nadstropju,
kjer so se delodajalci prijavili in nato pripravili svoje
razstavne prostore. Sledil je uvodni pozdrav/nagovor
v Leskovarjevi sobi.
Najprej je spregovoril vodja organizacijskega
odbora Tomaž Rakar, nekaj besed je z nami delila
tudi prorektorica Univerze v Ljubljani, prof. dr. Maja
Makovec Brenčič, in ob koncu je predstavnike podjetij
pozdravil dekan Fakultete za strojništvo, prof. dr.
Branko Širok.
Potek dogajanja
Ob 13.00 so se pričele predstavitve vseh podjetij.
Vsako podjetje je imelo na voljo 10 min časa za
predstavitev svoje dejavnosti, izdelkov, ki jih
izdelujejo, in kar je študente najbolj zanimalo,
možnosti sodelovanja z njimi. Po uspešnih
predstavitvah je sledil kratek odmor z mreženjem, ki
je potekal med obema predavalnicama (V/2 in V/8).
Študenti in delodajalci so se prepustili toku mreženja
in takrat se je slogan ‘’vrzi mrežo, ujemi delodajalca’’
v praksi preizkusil in dokazal, da ni le napisan rek.
Na žalost so študenti morali potegnit svoje mreže
iz vode, saj je bil čas za hitre razgovore. Stojnice
4
5
Študentom smo ponudili priložnost, da se povežejo
z industrijo bodisi s štipendijo, študijsko prakso, ki
jo moramo opraviti ob koncu študija, ali možnostjo
teme za diplomsko oz. magistrsko delo. s l o v e n i j e
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
Ideja o izpeljavi takega dogodka je bila dolgo v
naših glavah organizatorjev. Nismo dobili pravega
vzgonskega vetra, ki bi nas popeljal naprej. Od
ideje do samega dogodka je bila strma pot. Vendar
smo se jo lotili z optimizmom in navdihom, saj smo
vedeli, da nam bo to prineslo dodaten zagon in
motivacijo.
INFORMATOR
INFORMATOR
so se spremenile v mini kadrovske pisarne, kjer so
delodajalci imeli priložnosti najti bodoče štipendiste
ali celo sodelavce. Vse skupaj se je zelo hitro odvijalo,
prostor je bil poln kariernega optimizma.
Veliko jih meni, da so danes težki časi, jaz pa pravim,
da so danes časi priložnosti in iznajdljivosti, ki jih
moraš izkusiti in izkoristiti.
V letošnji izbor se je uvrstilo 19 inovativnih predlogov
in idej. Predstavitve in izbor so potekali od 24. februarja do 10. marca v prostorih Ljubljanskega univerzitetnega inkubatorja.
Rektor Univerze v Ljubljani, prof. dr. Ivan Svetlik, je 26.
marca 2014 podelil Rektorjeve nagrade za naj inovacijo Univerze v Ljubljani 2014.
Tretje mesto - projekt Tehnologija Disipativnih
Granuliranih Materialov
Omogoča optimalno izkoriščanje dušilnih lastnosti
polimernih materialov in s tem maksimalno znižanje
vibracij in hrupa.
Člani podjetniške skupine: Marko Bek, prof. dr. Igor
Emri, dr. Anatolij Nikonov, Alen Oseli, Tina Golob, prof.
dr. Roko Žarnić, prof. dr. Hongbing Lu, prof. dr. Arkady
Voloshin, prof. dr. Julius Kalpunov, Pavel Oblak, Uroš
Mavec. [ Vir: http://www.uni-lj.si/aktualno/novice]
z v e z a
Ni dovolj, da si samo dober študent, razviti moraš
tudi svoje osebnostne lastnosti in kompetence, zaradi
katerih postaneš boljši človek, sodelavec ali vodja.
Veliko študentov razmišlja in išče priložnosti v tujini.
Sam osebno menim, da se lahko povežemo in skupaj
s sodelovanjem stopimo na skupno ladjo, ki pelje v
svetlo prihodnost.
6
s l o v e n i j e
s l o v e n i j e
S tem dogodkom smo želeli priti bližje industriji, saj
se nam na fakulteti zdi, da premalo sodelujemo oz.
smo vpeti v industrijsko okolje. Tudi delodajalci tako
lažje pridejo do najbolj zagnanih, izvirnih in delovnih
študentov. Če bi bili študenti že v času študija
bolj povezani z industrijo, bi na tak način spoznali
delovanje, mišljenje bodočega delodajalca, zaposlitev
pa bi bila veliko lažja in hitrejša. Upamo, da smo
naredili uspešen prvi korak.
Zaključek
Drugo mesto - projekt Rotacijski generator hidrodinamske kavitacije
Z uporabo hidrodinamske kavitacije odstranjujejo
zdravilne učinkovine iz odpadnih voda in uničujejo
legionelo v pitni vodi.
Člani podjetniške skupine: prof. dr. Branko Širok, dr.
Matevž Dular, Martin Petkovšek, dr. Mojca Zupanc.
s t r o j n i h
s t r o j n i h
Kako je dogodek potekal, si lahko pogledate tudi na
naši facebook strani.
Natečaj za Rektorjevo nagrado za naj inovacijo Univerze v Ljubljani predstavlja spodbudo za razvoj in trženje tako tehnoloških
kot netehnoloških inovacij ter inovativnih
podjetniških idej, nastalih na Univerzi v Ljubljani. Namen natečaja je, da spodbudi inovativne posameznike, da svoje ideje preoblikujejo v tržno zanimive izdelke, storitve, rešitve,
jih povežejo v podjetniška delovanja ali druge
oblike (npr. patente).
Prvo mesto - projekt Enolyse
Razvit je sistem za nadzor fermentacije vina. Trenutno
razvijajo senzor za merjenje sladkorja, hkrati pa tudi
mobilno in spletno aplikacijo za spremljanje poteka
fermentacije.
Člani podjetniške skupine: Jaka Ogorevc, Martin
Blazinšek, Primož Zajec, Petra Malavašič, Matic Krajnc,
Nejc Stanko in Diano Kitanovski.
z v e z a
Kot se spodobi po napornem popoldnevu, je sledila
pogostitev vseh sodelujočih. Ob hrani in pijači se je
mreženje nadaljevalo.
Rektorjeve nagrade za
naj inovacijo
Univerze v Ljubljani 2014
7
ŠTUDENTSKI POGLEDI: MACGYVER 6.0
INFORMATOR
MacGyver 6.0
Predstavitev
proizvodnega programa
DE-STA-CO na FS
Miha Bokan, Fakulteta za strojništvo, UL
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
Slika 1: Team Zeta
Skozi proizvodni program DE-STA-CO sta nas
popeljala Robert Kasalo, vodja projektov tehničnih
aplikacij v podjetju DE-STA-CO Europe GmbH
iz Nemčije in Drago Lah, komercialist prodaje v
podjetju Halder d. o. o., ki na slovenskem tržišču
zastopa izdelke blagovne znamke DE-STA-CO.
Predstavnika obeh podjetij sta nam najprej
pokazala in predstavila skupine izdelkov, med
katere štejemo ročna in pnevmatska vpenjala,
8
Miha Bokan, [email protected]
Marko Mihalec, [email protected]
Jaka Javh, [email protected]
Peter Panjan, [email protected]
udeleženci s pomočjo omejenega materiala izdelati
in predstaviti napravo, ki bo kar najbolje uresničevala
zadano nalogo. Pri tem se poleg izdelave upošteva
tudi funkcionalnost koncepta, kompleksnost ter
seveda stroški take naprave. Kategorija Case Study je
naravnana nekoliko bolj teoretično, saj tu ne gre za
gradnjo ali ustvarjanje s pomočjo omejenega materiala - tekmovalci praktične probleme rešujejo teoretično,
pri čemer pa je izrednega pomena kreativnost in
praktična uporabnost predstavljenih rešitev. Tekmovanje vsako leto navduši mnogo študentov, zato je
še pred samim tekmovanjem potrebno rešiti prednalogo, na podlagi katere se izbere 10 najboljših ekip za
vsako kategorijo.
Pohod ekipe Team Zeta
Za tekmovanje smo se odločili tudi štirje študenti
Fakultete za strojništvo. Ekipo po imenu Team Zeta
smo sestaviljali Miha Bokan, Jaka Javh, Marko Mihalec
in Peter Panjan. Ekipo smo sestavili stari prijatelji tako,
da je vsak član doprinesel nova znanja, hkrati pa smo
9
BEST (Board of European Students of Technology)
Ljubljana je že šesto leto izpeljalo znano inženirsko
tekmovanje EBEC Ljubljana oz. MacGyver. Podobna
tekmovanja širom Evrope organizirajo tudi druga
BEST društva, najboljše ekipe z lokalnih in regionalnih tekmovanj pa se med seboj pomerijo na finalnem
vseevropskem tekmovanju, ki bo letos potekalo v Rigi.
Tekmovanje je namenjeno vsem študentom Univerze
v Ljubljani, predvsem tistim s tehničnih ali naravoslovnih smeri. Tekmovanje poteka v dveh kategorijah:
Izdelava v skupinah - Team Design ter Študija primera
– Case study. Team Design je kategorija, kjer morajo
Za več informacij nas lahko kontaktirate na:
s l o v e n i j e
Posebnost in novost proizvodnega programa
DE-STA-CO so pnevmatska vpenjala serije
82M-3E, ki imajo pnevmatično gnane gibe
in je njihov kot gibanja mogoče enostavno
nastavljati preko nastavitvenega vijaka,
kar predstavlja na tržišču zelo uporabno
novost. Za ta vpenjala sta nam predstavnika
v Showmobilu prikazala njihovo dejansko
delovanje in način nastavitve gibov.
Slika 2: Skupinska slika Team Design tekmovanja
komponente za avtomatizacijo, prijemala, prijemalne
prste in priseske. Za posamezne razstavljene
komponente sta nam prikazala njihovo delovanje in
varnost naprav.
s t r o j n i h
1. aprila 2014 se je na Fakulteti za strojništvo
v Ljubljani v okviru svoje promocijske poti po
Sloveniji ustavil promocijski kombi, ki je preurejen
tako, da na zelo nazoren način prikaže proizvodni
program podjetja DE-STA-CO (www.destaco.com).
Namen obiska je bil, da seznanimo tako zaposlene
na fakulteti kot študente strojništva in bodoče
inženirje s programom enostavnih in učinkovitih
vpenjalnih naprav, ki jih odlikuje natančnost in
dobra ponovljivost gibov ter dolga življenjska
doba.
z v e z a
Mihael Debevec, Fakulteta za strojništvo v Ljubljani
MacGyver 6.0 je inženirsko tekmovanje za
iznajdljive in nadobudne študente vseh
področij tehnike. Tekmovanje je letos potekalo na Gospodarskem razstavišču 6. in
7. marca. Poimenovano je po znanem filmskem liku MacGyverju, osebi, ki je sposobna
s pomočjo sponke za papir, lepilnega traku
in veliko iznajdlivosti izdelati kompleksne
tehnične pripomočke. V podobnem stilu se
izvaja tudi to tekmovanje, na katerem pa
smo se z napravo poimenovano Čudežna
škatlica najbolje odrezali študenti Fakultete
za strojništvo, UL, člani ekipe Team Zeta.
Slika 6: Predstavitev naprave
Kako naprej?
Slika 3: Vrstična animacija delovanja transportne naprave
s t r o j n i h
z v e z a
“Niti ne, če je ves material, ki ga imaš
na voljo, nekaj palic lesa, stiropor, nekaj cevi in žice ter naslovnemu junaku
nepogrešljiva sponka za papir in lepilni
trak. “
10
Daljša faza konceptiranja je odvzela nekaj časa izdelavi, zato je bil vsak član ekipe še zelo hvaležen
za vse izkušnje ustvarjanja v domači garaži. Gradili
smo, lepili, žagali, sestavljali in nastala je kompaktna
čudežna škatlica, katere delovanje je bilo očem skrito
(slika predstavitve naprave).
Slika 4: Čudežna škatljica
Slika 5: Stolpična animacija delovanja transportne naprave
Demonstracija delovanja bi terjala
še dodelavo s posebnimi filmskimi učinki, kar pa ne velja tudi
za predstavitev našega izdelka.
Z izpostavitvijo ključnih lastnosti
izdelka smo naredili dober vtis na
komisijo.
Slika 7: Demonstracija naprave
transportne naprave, ki bo
sposobna na paleto zlagati
četverice izolacijskih panelov
velikosti 50 x 50 x 20 mm.
11
Enostavno?
Osem ur, ki smo jih imeli na voljo, smo si razporejali
po lastni presoji. V primerjavi z ostalimi ekipami smo
veliko več časa porabili za iskanje optimalne rešitve in
za predvidevanje možnih zapletov, nekaj manj časa
pa sami izdelavi. Pri tem so do izraza prišle predvsem
sposobnosti kritičnega pretresanja idej in kreativnega
iskanja rešitev, ki smo jih osvojili tekom študija na
Fakulteti za strojništvo.
s l o v e n i j e
Glavna tekmovalna naloga je bila osnovana na praktičnem problemu, ki nam
jo je predstavil predstavnik pokrovitelja,
škofjeloškega podjetja Knauf Insulation.
Naloga se glasi: naredite napravo, ki bo
sposobna na paleto zlagati četverice
izolacijskih panelov velikosti 50 x 50 x
20 mm. Paneli prispejo do naprave po
tekočem traku, paziti pa je treba, da so
zaradi zaščite dekorativne plasti na paleti
obrnjeni izmenično (glej sliko).
Še pred tekmovanjem
je padla ideja, da bi lahko zmagali. Ideja šaljive
narave se je z nekaj truda
ter odločnosti uresničila
in s takšno popotnico se
podajamo na regionalno
tekmovanje regije AlpeAdria v Mariboru in kdo
ve, morda se uvrstimo
celo na evropski finale v
Rigi.
si dovolj podobni, da smo delovali povsem enotno in
racionalno. Prednaloga nam je služila kot ogrevanje,
s pomočjo katere smo se uvrstili na tekmovanje v
kategoriji izdelave v skupini.
s t r o j n i h
s l o v e n i j e
z v e z a
ŠTUDENTSKI POGLEDI: MULTIPARAMETRIČNA ENAČBA STANJA ZA ZMESI
MULTIPARAMETRIČNA ENAČBA
STANJA ZA ZMESI
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
GERG-2008 je širokoobmočna enačba stanja zemeljskega plina in drugih zmesi, ki izpolnjuje zahteve
iz standardnih in naprednih aplikacij zemeljskega
plina. Uporablja se za zmesi, ki so sestavljene v
poljubni kombinaciji z 21 komponentami, navedenimi
v preglednici 1.
Glavne
komponente ZP
Nadaljnji
ogljikovodiki
Dodatne
komponente
Metan
n-Butan
Vodik
Dušik
Izobutan
Vodikov sulfid
Ogljikov dioksid
n-pentan
Ogljikov monoksid
Etan
Izopentan
Voda
Propan
n-Heksan
Kisik
n-Oktan
Argon
n-Nonan
Helij
n-Dekan
Preglednica 1: Komponente, upoštevane pri oblikovanju enačb stanja GERG-2008 [1].
12
V preglednici 2 so podane sestave obravnavanih
zemeljskih plinov, ki so podane v standardu EN ISO
12213-2-2009. Podrobneje bomo obravnavali plin 4
in plin 5, in sicer zaradi njune najbolj različne sestave
– plin 4 vsebuje vse od naštetih komponent, plin 5 pa
najmanj.
KompoPlin 1 Plin 2 Plin 3 Plin 4 Plin 5 Plin 6
nenta
0,006
0,005
0,015
0,016
0,076
0,011
CO2
N2
0,003
0,031
0,01
0,1
0,057
0,117
H2
0
0
0
0,095
0
0
CO
0
0
0
0,01
0
0
CH4
0,965
0,907
0,859
0,735
0,812
0,826
C2H6
0,018
0,045
0,085
0,033
0,043
0,035
C3H8
0,0045
0,0084
0,023
0,0074
0,009
0,0075
iso-C4H10
0,001
0,001
0,0035
0,0012
0,0015
0,0012
n-C4H10
0,001
0,0015
0,0035
0,0012
0,0015
0,0012
iso-C5H12 0,0005 0,0003 0,0005 0,0004
0
0,0004
n-C5H12
0,0003
0,0004
0,0005
0,0004
0
0,0004
C6H14
0,0007
0,0004
0
0,0002
0
0,0002
C7H16
0
0
0
0,0001
0
0,0001
C8H18
0
0
0
0,0001
0
0
Preglednica 2: Sestave obravnavanih
zemeljskih plinov [2].
V naši nalogi smo primerjali vrednosti kompresijskega
faktorja Z za zmesi iz preglednice 2. Kompresijski
faktor smo določili po GERG-2008 enačbi stanja ter
po Lee-Kesler-Plöcker (LKP) metodi ter ju primerjali z
vrednostmi kompresijskega faktorja iz standarda EN
ISO 12213-2-2009. Rezultati za plin 4 in 5 so podani v
preglednici 3.
p[MPa]
6
6
6
6
6
12
12
12
12
12
T[°C]
270
280
290
310
330
270
280
290
310
330
GREG 2008
0,82627
0,84990
0,86967
0,90076
0,92391
0,69519
0,73775
0,77376
0,83048
0,87249
LKP
0,82306
0,84768
0,86817
0,90016
0,92378
0,68522
0,72967
0,76751
0,82716
0,87109
%AAD
GERG
LKP
0,02178
0,36804
0,02471
0,23661
0,02645
0,14649
0,02664
0,04012
0,02489
0,01089
0,03021
1,48581
0,00678
1,11398
0,00905
0,80492
0,03131
0,36997
0,04355
0,11739
z v e z a
Under the mentorship of
prof. dr. Iztok Golobič we
dealed with multiparametric equations of state
based on dimensionless
Helmholtz free energy,
which are used to describe thermodynamic
properties of real pure
fluids and mixtures and
correspondence Lee-Kesler-Plöcker equation of
state. We compared different equations of state
for gas mixtures that are
given in standards EN ISO
12213-2-2009.
LKP
0,88465
0,90096
0,91479
0,93679
0,95332
0,80964
0,83810
0,86238
0,90115
0,93021
s l o v e n i j e
Obravnavali smo
multiparametrične
enačbe stanja, ki
temeljijo na brezdimenzijski Helmholtzevi prosti
energiji, s katerimi popisujemo termodinamične
lastnosti realnih čistih
fluidov in zmesi ter
korespondenčno LeeKesler-Plöcker enačbo
stanja. Izvedli smo
primerjavo med njima
za plinske zmesi, ki jih
zajema standard EN ISO
12213-2-2009.
GREG 2008
0,88593
0,90179
0,91530
0,93695
0,95334
0,80955
0,83738
0,86111
0,89908
0,92774
Abstract:
T[°C]
270
280
290
310
330
270
280
290
310
330
%AAD
GERG
LKP
0,04854
0,09616
0,03881
0,05325
0,03168
0,02447
0,02241
0,00562
0,01678
0,01482
0,08523
0,07441
0,05254
0,03309
0,03019
0,11760
0,00556
0,22405
0,00862
0,27411
s t r o j n i h
Povzetek:
kjer je α Helmholtzeva prosta energija, δ je reducirana
gostota, τ je inverzna reducirana temperatura in x je
molski delež. Navedena enačba je sestavljena iz dela, ki
popisuje idealni plin, iz prispevka čiste snovi ter reduciranega dela.
p[MPa]
6
6
6
6
6
12
12
12
12
12
Plin 4
Z
standard
0,8855
0,90144
0,91501
0,93674
0,95318
0,81024
0,83782
0,86137
0,89913
0,92766
Plin 5
Z
standard
0,82609
0,84969
0,86944
0,90052
0,92368
0,69540
0,73780
0,77369
0,83022
0,87211
z v e z a
Ana Marušič, [email protected]
prof. dr. Iztok Golobič
Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani
GERG-2008 enačba stanja za zmesi je podana v obliki
[1]
Preglednica 3: Kompresijski faktor, določen po različnih metodah za plin 4 in 5
Opazimo, da se v večini primerov vrednosti po GERG-2008 v primerjavi s standardom začnejo razlikovati med seboj pri četrtem decimalnem mestu, vrednosti
po LKP pa se začnejo razlikovat od standarda že pri drugi decimalki. V programu
GERG-2008 smo dobili vrednosti z devetimi decimalnimi mesti, kar pomeni, da so
vrednosti, ki nastopajo v enačbi zelo natančno določene, da lahko dajo vrednost,
ki ima tako veliko število decimalk, vendar smo zaradi lažje primerjave rezultat
skrajšali na pet decimalnih mest. Negotovost rezultata iz programa je ocenjena na
± 0,1 %.
Za lažjo predstavo številčnih rezultatov smo pripravili tudi slikovno ponazoritev rezultatov. Na sliki
1 vidimo Absolutni odklon med rezultati posameznih metod glede na temperaturo za plin 4. Opazimo, da ima največja odstopanja LKP metoda pri 12 MPa, najmanjše odstopanja pa imata GERG-2008
enačba stanja pri 12 MPa in LKP metoda pri 6 MPa.
13
V SREDIŠČU
ŠTUDENTSKI POGLEDI: MULTIPARAMET...
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
[2] SIST EN ISO 12213-2 2009,
International Organization for
Standardization, Bruselj, 2009.
Slika 2: Absolutni odklon med rezultati posameznih metod glede na temperaturo za plin 5.
14
“Najbolj neželen dogodek na plinovodnem
omrežju je nenadzorovan iztok in vžig zemeljskega plina iz sistema zaradi poškodbe
cevovoda. Posledica je potencialna
ogroženost (tveganje) za prebivalce ali objekte v bližini. “
Tveganje je na splošno definirano kot merilo za pogostost in resnost poškodb zaradi nevarnosti. V tem
primeru je nevarnost označena s prisotnostjo nevarne
substance – zemeljskega plina, ki ima eksplozivne oz.
gorljive lastnosti, in ki lahko povzroči poškodbe na
ljudeh, lastnini in okolju.
Te vrednosti so običajno podane z zakonodajo v
pravilnikih posamezne države. Za primerjavo: letna
verjetnost smrtnosti za posameznika, starega 10 let
(podatki danske statistike med letoma 2000 in 2005),
zaradi vseh možnih vzrokov skupaj, znaša pribl. 1.10-4/
leto, torej je 100-krat višja od zgoraj navedene meje.
Za ocenjevanje tveganja se običajno uporabljajo
posebni modeli, ki morajo biti izdelani v skladu s
standardi in predpisi. Njihova osnovna naloga je modeliranje posledic dogodkov, ustrezno napovedovanje
pogostosti dogodkov ter zmožnost ocene spremenjenega tveganja v primeru uporabe posebnih ukrepov
za dodatno zaščito plinovodnih objektov pred dejavniki tveganja.
Posledice neželenega iztoka in vžiga plina iz cevovoda, ki povzročajo poškodbe na okolici, so običajno
toplotno sevanje gorečega curka plina (na odprtem)
ali eksplozija mešanice zemeljskega plina in zraka
(v zaprtih prostorih). Prvi primer velja za prenosne
cevovode pri poškodbah le-teh, drugi pa običajno za
zaprte plinovodne objekte, kot so npr. merilno-regulacijske postaje (MRP).
Učinki toplotnega sevanja na ljudi so odvisni od ve15
[1] Kunz O., Wagner W.: WideRange Equation of State for
Natural Gases and Other Mixtures: An Expansion of GERG2004, Journal of Chemical &
Engineering Data, Vol. 57, pp.
3032 – 3091, 2012.
Varnost izhaja iz presoje o sprejemljivosti tveganja: aktivnost se oceni za varno,
če se stopnja njenega tveganja oceni za
sprejemljivo. Tako je v večini držav EU sprejeta splošna sprejemljiva stopnja tveganja
za posameznika (letna verjetnost, da oseba
umre), ki ga povzročajo cevovodi z zemeljskim plinom, 1.10-6/leto, torej 1:1.000.000.
s l o v e n i j e
Literatura
Skladno z vedno večjimi zahtevami za zagotavljanje
zanesljivega, varnega in neprekinjenega obratovanja plinovodnih sistemov z minimizacijo vplivov
na okolje in zgodnje odkrivanje tistih delov sistema,
ki povzročajo večje tveganje za obratovanje in delovanje sistema, je treba vzpostaviti sistem ocenjevanja in nadzora tveganja, ki omogoča sistemskemu
operaterju stalno tehnično spremljanje obratovalne
sposobnosti in odkrivanje potencialnih tveganj, ki
nastanejo zaradi tehnično-tehnoloških oz. obratovalnih razlogov ali vplivov okolice.
Vse višja starost obstoječih omrežij in plinovodov
za prenos zemeljskega plina ter hkrati s tem, spričo
vedno večjih energetskih potreb evropskih držav,
umeščanje novih visokotlačnih plinovodov v prostor s stališča zagotavljanja obratovalne zanesljivosti
in ohranjanju vplivov na okolje zahteva sistematični
pristop in ustrezen sistem za sledenje tveganj ter
pravočasno izvedbo potrebnih aktivnosti za odpravo
tveganj, ki so višja od sprejemljivih za prenosni
sistem.
Tveganje za posameznika predstavlja letno verjetnost,
da lahko ta oseba v bližini nevarnega objekta umre
zaradi možnih nesreč na tem objektu.
Družbeno oz. socialno tveganje predstavlja letno
pričakovano število smrtnih primerov zaradi dogodka.
Za razliko od plina 4, pri plinu 5 na sliki 2 opazimo, da ima GERG-2008 enačba stanja
najmanjši absolutni odklon od vrednosti kompresijskega faktorja po standardu EN ISO
12213-2-2009 pri obeh obravnavanih tlakih. LKP metoda pa ostaja metoda z največjim
absolutnim odklonom.
doc. dr. Tom Bajcar (UL FS),
dr. Franc Cimerman (Plinovodi d. o. o.),
prof. dr. Branko Širok (UL FS),
dr. Aljaž Osterman (UL FS)
Splošno uveljavljeno merilo tveganja zaradi
specifičnega nevarnega dogodka se izračuna s
pomočjo enačbe:
Tveganje dogodka = Pogostost dogodka × Posledica
dogodka (1)
s t r o j n i h
Slika 1: Slika 1: Absolutni odklon med rezultati
posameznih metod glede na temperaturo za plin 4.
Ocenjevanje tveganja na
prenosnem sistemu
za zemeljski plin
z v e z a
Vrednosti kompresijskega faktorja za
obravnavane plinske zmesi imajo večja
odstopanja od vrednosti, podanih v
standardu SIST EN ISO 12213-2 2009,
po Lee-Keslerjevi metodi, in sicer
največje odstopanje znaša 1,49 %, kot
po GERG-2008 enačbi stanja, kjer je
največji absolutni odklon 0,12 %. GERG2008 enačba stanja je trenutno najbolj
natančna enačba stanja za zmesi, ki
je sedaj na trgu, kar je tudi razvidno iz
rezultatov analize kompresijskega faktorja. Za zmesi, kjer nastopajo komponente, ki jih GERG-2008 ne zajema pa
priporočamo uporabo LKP metode.
V SREDIŠČU: Ocenjevanje tveganja na prenosnem sistemu za zemeljski plin likosti oz. gostote toplotnega toka, ki prehaja z ognja
na ljudi, ter od časa izpostavljenosti osebe sevanju.
Zato lahko tudi kratka izpostavljenost močnim toplotnim tokovom povzroči smrt.
4
1,4-1,6
Preglednica 1: Posledice termičnega sevanja
(Vir: Canadian Society for Chemical Engineering, Risk
Assessment – Recommended Practices
for Municipalities and Industry).
z v e z a
Preglednica 2 prikazuje primere učinkov eksplozij
glede na nivo nadtlaka, ki nastane pri eksploziji.
Nadtlak (bar)
1.10-3
Učinek
Neprijeten hrup (~137 dB)
1.10-2
Začetek pokanja stekla
7·10-2
Delno uničenje hiš
2·10-1
7·10-1
Porušitev neojačanih betonskih
zidov
Prevračanje natovorjenih
železniških vagonov
Verjetno popolno uničenje stavb
20
Nastanek kraterja
5·10-1
Slika 1: Vplivna dolžina cevovoda, kjer ima
neželeni dogodek (toplotno sevanje gorečega
curka plina) vpliv na osebe ali objekte.
16
Preglednica 2: Posledice eksplozije (Vir: Lees F. P.,
Loss prevention in the process industries).
Slika 2: Vektorsko polje hitrosti na poškodbi (plinovodna cev je prikazana navpično, vodoravna črta
označuje središčno os okrogle poškodbe) (Vir: UL,
Fakulteta za strojništvo, LVTS).
Tudi učinek eksplozije pada z oddaljenostjo od njenega središča, odvisen pa je predvsem od količine in
kurilnosti eksplozivne mešanice. Zaradi tega ima bistven vpliv na doseg eksplozije velikost eksplozivnega
oblaka oz. velikost prostora, kjer se je eksplozivni
oblak pojavil.
Pogostosti neželenih dogodkov se običajno določajo
iz historičnih baz podatkov, ki vsebujejo podatke o že
izvršenih dogodkih iz preteklosti. Če teh podatkov ni
ali so za statistično obravnavo nezadostni (npr. premalo število izvršenih dogodkov), je potrebno njihovo
pogostost modelirati, kar lahko vpliva na natančnost oz. verodostojnost dobljenih rezultatov.
Pogostost neželenih dogodkov na plinovodnih
sistemih je povezana s posameznimi dejavniki tveganja.
Dejavniki tveganja na cevovodih se običajno uvrščajo v
eno izmed naslednjih skupin:
•
•
•
•
•
•
posegi tretjih oseb;
konstrukcijski defekti;
korozija;
premiki tal;
napačne izvrtine;
drugo.
Statistično največji vpliv na tveganje ima prva skupina
dejavnikov, saj so posegi ljudi na območju cevovodov
(predvsem pri gradbenih ali melioracijskih delih)
pogosti, povzročijo pa lahko tudi lom cevovoda. Kot
potencialni povzročitelj hujših poškodb cevovoda
sledijo konstrukcijski defekti, medtem ko je korozija
sicer statistično pogosta, vendar običajno povzroča le
manjše poškodbe na cevovodu in s tem manjše posledice iztoka plina. Ostali dejavniki se pojavljajo le na
omejenih odsekih cevovodov ali pa se sploh ne pojavljajo (zelo majhna pogostost), zato so pogosto izvzeti iz
ocene tveganja.
17
Toplotno sevanje pada z oddaljenostjo od izvora
sevanja. Sevanje povzroča posledice na sprejemniku
sevanja (osebi, objektu) le do določene oddaljenosti
rh (slika 1). Ta oddaljenost hkrati definira tudi vplivno
dolžino cevovoda L, kjer ima neželeni dogodek (ND) še
vpliv na osebo ali objekt, ki se nahaja na oddaljenosti
h od cevovoda.
Neposredna izpostavljenost visokim vrednostim
nadtlaka je lahko smrtna. Če se oseba nahaja dovolj
daleč stran od roba eksplozijskega oblaka, nadtlak
sam ne povzroči neposredne smrtne poškodbe, pač
pa jo lahko povzroči posredno (npr. tlačni val lahko
poruši stavbo, ki se zruši na osebo, itd.). Za razliko od
termičnega sevanja se pri učinkih eksplozij običajno
upošteva le nivo nadtlaka, ne pa tudi trajanje; tu velja
predpostavka, da osebe, ki so izpostavljene eksploziji
oz. nadtlaku, ki pri tem nastane, nimajo časa poiskati
zavetja.
s l o v e n i j e
s l o v e n i j e
9,5
Vžig oz. porušitev stavb
Spodnja meja, pri kateri nastopi vžig
lesa in taljenje plastičnih cevi.
opekline 2. stopnje po 20 sekundah
izpostavljenosti, pribl. 1% smrtnost
Povzroči bolečine pri osebah, ki so
izpostavljene več kot 20 sekund,
pogoste opekline 2. stopnje;
Nima škodljivih posledic za ljudi niti
pri trajni izpostavljenosti.
Eksplozija plinskega oblaka običajno nastane v zaprtih (omejenih) prostorih. Učinki
tlačnega udara eksplozije so odvisni od
najvišje vrednosti nadtlaka zaradi eksplozije
na mestu, kjer se nahaja oseba.
12,5-15
Učinek
s t r o j n i h
s t r o j n i h
Gostota toplotnega toka [kW/m2]
37,5
z v e z a
Preglednica 1 predstavlja učinke termičnega sevanja
pri različnih gostotah toplotnega toka.
Ker je L odvisen od količine iztečenega plina pri
najhujši možni poškodbi (lom cevovoda), narašča
z naraščajočim premerom cevovoda in tlakom zemeljskega plina v njem. Količina zemeljskega plina,
ki izteče iz poškodovanega cevovoda, se določa
analitično ali s pomočjo računske dinamike tekočin
(slika 2).
•
Zmanjševanje tveganja je potrebno povsod tam, kjer leto presega sprejemljivo stopnjo oz. vrednost. V ta namen
je potrebno vpeljati dodatne zaščitne ukrepe. Skladno
z enačbo 1 se ti ukrepi lahko nanašajo na zmanjševanje
posledic dogodka, zmanjševanje pogostosti dogodka
ali pa zmanjševanje obeh. V praksi se dodatni zaščitni
ukrepi v največji meri uporabljajo za zmanjševanje pogostosti, saj zmanjševanje posledic vodi v spreminjanje
konstrukcijskih in obratovalnih parametrov (premer
cevovodov ali plinovodnih objektov, tlaki plina v cevovodih), kar neposredno vpliva na obratovalno zmogljivost
sistema.
•
•
•
V navedenem vrstnem redu praviloma tudi narašča
vpliv dodatnih zaščitnih ukrepov na zmanjšanje
tveganja. Pri tem imajo bistveno vlogo zadnji trije
zaščitni ukrepi, ki se s pridom uporabljajo tako na
obstoječih cevovodih kot tudi pri načrtovanju novih.
Učinki konstrukcijskih defektov in korozije se
običajno zmanjšujejo preko notranjih pregledov
cevovodov, ki se izvajajo s posebnimi sondami (t.i.
»prašiči«). Le-te potujejo po notranjosti izpraznjenega cevovoda in sproti beležijo spremembe v
debelini stene cevi ali druge anomalije v materialu
cevovoda.
Zmanjšanje tveganja na objektih MRP je poleg
z v e z a
s t r o j n i h
s l o v e n i j e
Na cevovodih se v prvi vrsti uporabljajo dodatni zaščitni
ukrepi za povečano zaščito v primeru posegov tretjih
oseb, in sicer:
•
povečanje števila pregledov trase s plinovodi (iz
zraka ali s tal);
spreminjanje konstrukcijskih parametrov
(povečanje debeline stene cevi);
povečanje opozorilnosti (opozorilni nadzemni
markerji - table, opozorilni trakovi v zemlji);
povečanje globine vkopa cevovoda (manjša
dosegljivost cevovoda s površine);
povečanje neposredne zaščite cevovoda
(zaščitne plošče in kinete, zaščitne cevi, ipd.).
s t r o j n i h
s l o v e n i j e
Za zmanjšanje tveganja je zato potrebno v prvi vrsti
zmanjšati vpliv prvih treh skupin dejavnikov, še posebej
vpliva tretjih oseb.
V primeru plinovodnih objektov kot so npr. MRP, ki predstavljajo nadzemne zavarovane objekte, pa na tveganje
bistveno vplivajo pogostost pregledov plinskih instalacij
na puščanje in kakovost prezračevanja zaprtih prostorov.
z v e z a
V SREDIŠČU: Ocenjevanje tveganja
Slika 3: Širjenje tlačnega vala po eksploziji prek
pregrade (časovni razmik med zaporednimi slikami
je 0,05 s, središče eksplozije je v spodnjem desnem kotu posamezne slike) (Vir: UL, Fakulteta za
strojništvo, LVTS)
18
pogostih pregledov instalacij mogoče predvsem
z izboljšanjem prezračevanja, ki ima za posledico
zmanjšanje verjetnosti za nastanek vnetljive atmosfere znotraj objekta. Če ta ukrep še vedno ni
dovolj, je mogoče tveganje dodatno zmanjšati s
pomočjo zaščitnih pregrad (ograj) okrog objektov, ki
povzročajo tveganje. Takšne pregrade preprečujejo
neovirano širjenje tlačnih valov pri eksploziji v
okolico in s tem manjšajo doseg same eksplozije in s
tem njene posledice (slika 3).
19
V SREDIŠČU: Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije
Mednarodno posvetovanje
Plin in plinske tehnologije
sklopi posvetovanja so bili štirje: vloga in razvoj plinovodnih omrežij, plinske tehnologije in možnosti uporabe zemeljskega plina, varnost delovanja plinovodnih
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
omrežij in naprav ter meritve, avtomatizacija, sistemi
vodenja, aplikacije. Posvetovanje so s predavanji obogatili priznani domači in tuji predavatelji. Posvetovanja
se je udeležilo več kot 100 udeležencev iz več kot 40
domačih in tujih podjetij, ki so lahko prisluhnili 16
predavanjem.
SLEDENJE TEHNOLOŠKEMU RAZVOJU
V vsebinsko zelo bogatem programu mednarodnega
posvetovanja velja posebej poudariti predstavljene
tehnološke novosti. Pridobljeno znanje o tem bo
20
Slika 4: Vodenje drugega sklopa predavanj, vodja
gospod Andrej Grapulin
s l o v e n i j e
se ponaša z več kot tridesetletno tradicijo, mestne
plinarne pa obstajajo še veliko dlje. Prav dolgoletna
tradicija je spodbudila organizatorje k izvedbi prvega
mednarodnega posvetovanja o plinu in plinskih
tehnologijah, saj so želeli temu področju nameniti
posebno pozornost. Po mnenju organizatorja so prav
tovrstni dogodki ključna priložnost za izmenjavo
znanj in izkušenj, obenem pa so tudi eden od ključnih
temeljev in nujna popotnica za uspešno strokovno delo
ter prihodnji razvoj.
z v e z a
Slika 2: Predsednik Zveze strojnih inženirjev Slovenije
prof. dr. Iztok Golobič v uvodnem nagovoru
PRVO POSVETOVANJE
O PLINU IN PLINSKIH
TEHNOLOGIJAH V SLOVENIJI
Vsebinski in simbolni
pomen prvega mednarodnega posvetovanja
Plin in plinske tehnologije, ki ga je Zveza strojnih
inženirjev Slovenije
izvedla 1. oktobra 2013
Slika 1: Voditeljica uvodv Grand hotelu Union
nega
dela in povezovalka
v Ljubljani, je večji
posvetovanja gospa Eva
od samega dogodka.
Longyka Marušič
Slovenska plinska stroka
s t r o j n i h
“Zveza strojnih inženirjev Slovenije je 1.
oktobra 2013 v Ljubljani pripravila mednarodno posvetovanje z naslovom Plin in
plinske tehnologije. S tem je nadaljevala
uresničevanje programa dela, ki ga je
napovedala na prejšnjih konferencah
inženirjev strojništva v letih 2007, 2008 in
2011. Dogodek s poudarkom na plinu in
plinskih tehnologijah je bil sicer napovedan
že leta 2008 s Plinskim tehnološkim forumom v Portorožu, tokrat pa je bilo v Sloveniji prvič izvedeno tudi mednarodno posvetovanje o plinu in plinskih tehnologijah.
Glede na odmevnost in bogato udeležbo si
Zveza strojnih inženirjev Slovenije in Skupina za plinske tehnologije, ki deluje v njenem okviru, želita, da bi ta dogodek postal
stalnica v koledarju mednarodnih strokovnih
dogodkov.”
z v e z a
dr. Franc Cimerman, podpredsednik Zveze
strojnih inženirjev Slovenije
Slika 3: Predstavnik generalnega pokrovitelja posvetovanja, družbe Rendamax, b. v. g. Roger Urlings v
pozdravnem nagovoru
Prvo mednarodno posvetovanje o plinu in plinskih tehnologijah je v ospredje postavilo nekaj
najaktualnejših tem v Sloveniji in Evropi. Vsebinski
Slike 5: Razgovori in izmenjava mnenj sodelujočih na
posvetovanju
21
V SREDIŠČU: Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije
vsekakor dobrodošla popotnica našemu vsakdanjemu strokovnemu delu v podjetjih.
Vse je presenetilo, da se kljub napornemu programu
udeležba čez dan ni zmanjševala in da so udeleženci
vse do konca dejavno sodelovali pri predavanjih.
To kaže na veliko zanimanje in daje spodbudo za organizacijo naslednjega tovrstnega dogodka.
Vse zainteresirane vabimo, da si zbornik razširjenih
povzetkov ogledajo na spletni strani Zveze strojnih
inženirjev Slovenije.
s t r o j n i h
SODELUJOČA PODJETJA
Mednarodnega posvetovanja brez sodelovanja
domačih in tujih podjetij s področja plina in plinskih tehnologij nikakor ne bi bilo mogoče izvesti,
saj so sodelovala pri pripravah, dejavno soustvarjala
program posvetovanja in pripomogla k izvedbi
dogodka. Posebna zahvala gre tudi sponzorjem in
oglaševalcem.
z v e z a
s t r o j n i h
Ta bo spoznanja in izkušnje s prvega
mednarodnega posvetovanja uporabila
pri pripravah na naslednji dogodek. To
bo mednarodna konferenca z enakim
naslovom – Plin in plinske tehnologije, ki
bo izvedena na istem mestu in ob enakem terminu, torej 30. septembra 2014 v
Grand hotelu Union v Ljubljani.
Slika 6: Utrinki med posvetovanjem
VTISI IN MNENJA PO POSVETOVANJU
“Prvo mednarodno posvetovanje Plin in
plinske tehnologije se lahko pohvali z izjemnim odzivom priznanih domačih in tujih
predavateljev ter zavidljivo udeležbo strokovnjakov iz vse Slovenije. “
22
Slika 7: Utrinki med posvetovanjem
Slika 9: Utrinki; dr. Franc Cimerman
23
Slika 8: Registracija udeležencev posvetovanja
s l o v e n i j e
s l o v e n i j e
Prav to potrjuje pravo usmeritev Zveze strojnih
inženirjev Slovenije in Skupine za plinske tehnologije,
ki deluje v njenem okviru.
z v e z a
“Več predavanj o rezultatih strokovnega in
raziskovalnega dela je bilo posebej pripravljenih in prvič predstavljenih prav na tem
posvetovanju. “
“Vtisi in pozitivna mnenja sodelujočih ter
strokovne javnosti po posvetovanju so presegli pričakovanja.”
V SREDIŠČU: PLIN - GORIVO BODOČNOSTI
Danes in jutri naravni, v
bodočnosti sintezni
24
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
Preglednica 1: Deleži svetovnih zalog goriv in njihova razporeditev (vir: US EIA, Oct. 2011)
Preglednica 2: Pričakovana življenjska doba znanih
zalog fosilnih goriv (vir: US EIA, Oct. 2011)
Slika 2: Ocene razvoja oskrbe s primarno energijo
in cene energentov (vir: BP Energy Outlook 2013)
Naravni plin in okolje
Slika 1: Nahajališča
metan-hidrata in njegova
molekularna struktura
Če povzamemo te podatke, potem je verjetnost, da
bo naravni plin – metan – gorivo naslednjih stoletij
zelo velika, saj ga je dovolj in ima med ostalimi
fosilnimi gorivi najmanjšo emisijo CO2. Sedanji razvoj
se sklada tudi z napovedmi iz leta 2003 v tekstih N.
Nakičenovića: Globalni energetski scenariji in vloga
zemeljskega plina, Okrogla miza SNK4, Petrol, november 2003.
Tudi velike naftne družbe predvidevajo njegovo večjo
vlogo zaradi okoljskih prednosti in zaradi cene. Tako
predvideva BP v svojem Energy Outlook 2013 (Sl.
2) [4], da bo naravni plin že dosegel delež nafte in
premoga okoli leta 2030. Cena je bila v letu 2010 več
kot 2,5 nižja od nafte, toda še vedno dvakrat višja od
premoga. Tudi v napovedih US EIA Energy Outlook
2013 [5] je predvidena 12.4 % rast svetovne porabe
plina do leta 2020. Nizka cena plina v ZDA bo brez
dvoma vplivala tudi na znižanje svetovnih cen drugih
dobaviteljev plina, tako da bo postal predvidoma
konkurenčen tudi za proizvodnjo elektrike v EU, predvsem v napravah za kogeneracijo.
Naravni plin je okolju prijazno gorivo, vendar je metan
toplogredni plin, katerega vpliv je v 100-letnem obdobju zaradi močnega vpijanja infrardečega sevanja
21-krat bolj škodljiv od CO2 (GWP CH4 = 21, GWP CO2
=1; GWP - Global Warming Potential). Ker pa je koncentracija metana v ozračju približno 1000-krat manjša od
koncentracije CO2, je njegov celoten vpliv na segrevanje ozračja le okoli 2 %. Ta vpliv pa se lahko znatno
okrepi s segrevanjem ruske tajge, kjer se iz razpadle
biomase lahko sprosti velika količina metana. Kar 60 %
emisij je povezanih z aktivnostjo človeka (proizvodnja
hrane in gnojenje živali za prehrano, Sl. 3) [6].
Skrb za zmanjšanje emisij
TGP, posebej še CO2, je
postala pomemben del
politike EU. Čeprav je
naravni plin, v bistvu
metan, zelo dolgoživ
TGP, je vendar kot nosilec energije vedno bolj
pomemben, saj ima le
en sam atom ogljika, ki
nosi s seboj štiri atome
vodika [1, 2]. Zato je tudi
količina emitiranega CO2
v primerjavi s premogom
in nafto bistveno nižja.
To mu daje v energetiki
posebno mesto. Ker je
lahko tudi osnova za
proizvodnjo metanola,
edinega tekočega goriva
z enim ogljikom, je to še
toliko bolj pomembno,
saj s tem dopolnjuje
izbiro nosilcev energije
po fizikalni obliki: trdo,
tekoče, plinasto.
Z ozirom na zgoraj navedene lastnosti ga
uvrščamo med goriva
jutrišnjega dne, kar bomo
v nadaljevanju skušali
tudi utemeljiti.
s l o v e n i j e
Naravni plin je postal
pomembno gorivo
v drugi polovici 20.
stoletja. Njegova okoljska
prijaznost in na novo
odkrita nahajališča v
Srednji Aziji, uporaba
plina iz skrilavcev v ZDA
in velike zaloge metana v
metan-hidratu, zagotavljajo njegovo pomembno
vlogo v mešanici primarnih goriv. Že v prvi
polovici 21. stoletja bo
verjetno prevzel vodilno
vlogo premogu. Oba bosta postala vodilna nosilca
energije tega stoletja.
Zaradi zmanjšanja emisij
TGP pa bo naravni plin
postopoma nadomeščal
premog. Odvisno od klimatskih sprememb pa bo
naravni plin nadomeščal
sintetični plin iz solarnega vodika in biomase. S
tem bo postal gorivo z
neomejeno življenjsko
dobo, saj bo obnovljiv.
Ker se pri tem lahko
uporablja obstoječa infrastruktura in naprave
za transformacijo, predstavlja torej naravni plin
v prehodnem obdobju
predhodnika pomembnega nosilca energije iz
OVE.
Uvod
O svetovnih zalogah goriv je težko pisati, saj so izjemno spremenljive in se, z vedno bolj izpopolnjenimi
raziskavami ležišč (satelitske raziskave) in proizvodnimi
tehnologijami (horizontalno vrtanje, hidravlično razbijanje), stalno spreminjajo. V preglednici 1 so prikazani
deleži znanih svetovnih zalog fosilnih goriv in njihova
lokacija (US EIA - Energy Information Administration)
[3]. Iz nje je mogoče razbrati, da ima 8 držav več kot
50 % rezerv vseh fosilnih goriv in predstavljajo le 28,7
% svetovnega prebivalstva (v letu 2008). V podatkih
ni zalog plina v skrilavcih in metan hidratu, niti novih
nahajališč nafte v Azerbajdžanu. V Preglednici 2 pa je
podana pričakovana življenjska doba posameznih nosilcev energije. Svetovne zaloge plina v metan-hidratih
(Sl. 1) pa so ocenjene na: (1-5).106 km3 ali 350 ÷ 3500
let sedanje porabe (Vir: ORNL Report 2005 in U.S. Geological Survey Marine and Coastal Geology Program).
s t r o j n i h
Povzetek
Zaloge fosilnih goriv
z v e z a
prof. dr. Peter Novak
V SREDIŠČU
Slika 3: Naravni krogotok metana (vir: 2010 Encyklopedia Britanica)
25
mogoče, je program treba razumeti kot ekonomijo z
malo ali nič ogljika iz fosilnih goriv. Torej potrebujemo nov sonaravni energetski sistem, ki bo omogočil
kroženje ogljika.
s l o v e n i j e
Slika 7: Razvoj emisij toplogrednih plinov v EU v
smeri 80-odstotnega domačega zmanjšanja (100 %
= 1990).(Vir: COM(2011) 112)
s t r o j n i h
Slika 4: Spremembe temperature in spremembe
koncentracij CO2 na Zemlji v preteklosti, koncentracija 400 ppm na sliki ni prikazana (vir: www.epa.
gov/climatechange)
Porast emisij CO2, metana in dušikovih oksidov je
vsem dobro poznan, vendar je zanimiva njihova
časovna usklajenost (Sl. 5) [7].
Če ne bomo ukrepali in zmanjšali emisij v ozračje, nas
čaka scenarij na sliki 6, ki prikazuje pričakovano svetovno emisijo TGP, ki je 1,5-krat večja od sedanje [5].
To pomeni koncentracije CO2 v ozračju blizu 600 ppm.
Nihče ne zna danes razložiti, kakšne bi bile posledice
take koncentracije za vremenska dogajanja na Zemlji.
26
Človeštvo potrebuje vedno več energije zaradi
naraščajočega števila prebivalstva in višje kakovosti
njegovega življenja, da ne omenjamo potrebne osnovne energije za metabolizem živih bitij – to je hrane,
ki vsebuje velike količine ogljika. Zato bi bilo treba
ustvariti energetski sistem, v katerem bomo vzpostavili
kratkotrajno kroženje organskega ogljika, ali pa sistem
oskrbe z energijo brez emisij TGP in ostalih okolju nevarnih odpadkov.
Slika 6: Svetovna emisija toplogrednih plinov v
preteklosti in napoved (US EIA 2013)
Iz predhodnih ugotovitev sledi, da moramo preiti na
Zemlji od uporabe fosilnih goriv, v katerih je skladiščen
ogljik, na goriva, ki tega ne bodo več sproščala. Vsem
je znan program »Načrt za prehod na konkurenčno
gospodarstvo z nizkimi emisijami ogljika do leta 2050«
COM(2011) 112 (Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050) [8]. V njem so dobro
opisani cilji (Sl. 7), manj pa je napisanega, kako do teh
ciljev. Ker življenje na Zemlji brez ali z malo ogljika ni
Prvega je mogoče zgraditi z uporabo energije Sonca,
ki omogoča vse življenje na Zemlji in je za potrebe
človeštva večen (trajen in sonaraven).
Drugi je pridobivanje energije, razen hrane, iz jedrskih
reaktorjev. Dosedanje 60–letne izkušnje pa kažejo,
da te tehnologije še nismo obvladali v celoti in da ta
tehnologija ne omogoča energije za vse, temveč le za
najbolj razvite in urejene družbe, pa še tam imamo
probleme (n.pr. Černobil, Fukushima, skladiščenje
VRAO v ZDA šele 2040, itd).
C16H23O11 + 63 H2 + En => 32 CH4 + 22 H2O.
782,688 kg biomase + 82,656 kg H2 + Q => 384,32 CH4
+ 352 kg O2 ali
782,688 kg biomase + 127,008 kg H2 + Q => 384,32 kg
CH4 + 396,35 kg H2O.
Pri predelavi biomase v metanol pa poteka reakcija:
2 C16H23O11 + 19 H2O + O2 => 42 H2 + 21 CO + 11 CO2
=> 21 CH3OH + 11 CO2
782,688 kg biomase + 342,304 kg H2O + 32 kg O2 =>
672,63 kg CH3OH + 484 kg CO2.
Če proizvajamo oba nosilca energije v istem obratu,
lahko vodo iz drugega procesa pridobivanja metana
uporabimo v procesu za pridobivanja metanola z
Novi sonaravni energetski sistem (SES), ki smo ga
javno prvič predlagali marca 2003 na posvetu Nove
tehnologije in energetska politika v Sloveniji, Okrogla
27
Sonaravni energetski sistem
2 C16H23O11 + 41 H2 + En => 32 CH4 + 11 O2 ali
s l o v e n i j e
z v e z a
Poznana je splošna enačba za sestav biomase, ki je:
C16H23O11. Iz možnih kemičnih transformacij dobimo
naslednje rezultate
Slika 5: Naraščanje koncentracije TGP v atmosferi.
V letu 2013 smo že dosegli koncentracijo CO2 400
ppm. (Skala za CH4 in N2O je tisočkrat večja) vir:
www.epa.gov/climatechange/.
miza SNK 3, Petrol Ljubljana [1], temelji na kroženju
ogljika iz biomase prek metana in metanola nazaj
v biomaso in je glede TGP in odpadkov nevtralen.
Osnova zanj je elektrika iz OVE in biomasa. Z elektriko
bomo lahko proizvedli iz vode dovolj vodika in kisika
za sintezo metana in metanola, ki bosta predstavljala
kemično akumulacijo energije sonca in bosta, poleg
elektrike, osnovna nosilca energije (slika 7). Odločitev
za metan in metanol, ki je v bistvu »tekoča oblika
metana«, je logična, saj obe spojini vsebujeta le en
sam ogljik in štiri vodike. Iz enega mola biomase lahko
torej pridobimo največ sinteznega goriva ravno s
proizvodnjo metana in metanola.
s t r o j n i h
Pretekli ciklusi sprememb segrevanja in ohlajevanja
Zemlje zaradi vsebnosti CO2 v ozračju v koncentracijah med 180 ppm in 300 ppm so potekali v
obdobjih po približno 100 tisoč let, zato za obdobje
razvoja človeka niso bili zelo pomembni [7]. Sedanje
hitro naraščanje koncentracije TGP od 280 ppm do
400 ppm v vsega 200 letih pa nas lahko zelo skrbi. V
letu 2013 smo že dosegli koncentracijo CO2 v ozračju
400 ppm. Da se ne bi zgodil najslabši scenarij in bi se
ciklus segrevanja zemlje pričel pospeševati, kot se je
to dogajalo v preteklih obdobjih zemljine zgodovine
(Sl. 4), je treba spremeniti količino dovedenega CO2 v
ozračje Zemlje.
z v e z a
rabi energije, saj pridobljeno gorivo zadošča za gretje
ene stavbe in pokrivanje enoletne porabe goriva za
energijsko učinkovito vozilo. Dodatno potrebujemo
približno enako površino FV za proizvodnjo povprečne
porabe elektrike na prebivalca v Sloveniji. Ker pa imamo še HE in v prihodnje tudi VE, bo potrebna površina
za FV manjša.
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
484 kg CO2 + 78,62 kg H2 + K A.B.C => 562,624 kg
CH3OH
Torej iz 1565,4 kg biomase in 205,63 kg solarnega
vodika in 32 kg kisika (ostanek iz elektrolize vode),
dobimo 384,32 kg metana (536 nm3) in 672,63 kg
(pogojno 1.335,25 kg) metanola (849,3 l ali pogojno
1.600 l). Če upoštevamo sežigno vrednost metana 55,5
MJ/kg in za metanol 23,84 MJ/kg je celotna pridobljena
energija 21.330 + 20.248 = 41.578 MJ. Vložena energija
pa je 24.248 MJ (les, 15 % vlage) + 22.510 (vodik, 80 %
izk. elektrolize) = 46.758 MJ + procesne izgube. Čisti izkoristek je torej ~ 0,9 in procesne izgube, ki izkustveno
še niso znane. Za proizvodnjo vodika rabimo ~ 6253
kWh ali FV elektrarno moči 6,2 kW (pri donosu ~1000
kWh/kW) ali cca 50 m2 FV celic pri sedanji tehnologiji.
Iz gornjega sledi, da je sistem obvladljiv ob učinkoviti
28
•
•
•
•
•
•
•
•
ne potrebuje nove infrastrukture;
lahko deluje vzporedno s sedanjim sistemom;
lahko se ga uvaja postopno;
rešuje problem shranjevanja energije iz OVE;
ne potrebuje dragega razvoja za procesno opremo,
saj so vse tehnologije že industrijsko obvladane;
po prvih ocenah ni dražji od klasičnega sistema
(ob upoštevanju vključevanja eksternih stroškov
za škode v okolju pri rabi fosilnih goriv v njihovo
prodajno ceno);
hitro zmanjšuje energijsko odvisnost države in s
tem bistveno zmanjšuje pritisk na trgovinsko bilanco države.
povečuje število delovnih mest.
Daljnovodi in plinovodi se bodo uporabljali naprej
z minimalno dograditvijo IT (pametno omrežje). Kar
danes gradimo ali obnavljamo na tem področju, bomo
lahko uporabljali še stoletja. Lahko uporabimo tudi
novejše tehnologije, ki so pri daljnovodih za istosmerni
tok (HV DC) tudi okolju bolj prijazni.
Na področju uporabe tekočih goriv lahko ostane
Tehnologije za jutri
Vsak prehod na novi energetski sistem je postopen
in traja desetletja. Zato je logično vprašanje, katere
tehnologije bomo uporabljali jutri. Ker je življenjska
doba večine tehnologij za pretvarjanje energije daljša
od deset let, je treba proizvajalcem opreme, investitorjem in potrošnikom jasno postaviti dolgoročne
cilje, po katerih se bo država ravnala. Le na ta način
lahko opravičijo smotrnost svojih naložb.
Prikazani SES torej omogoča izjemno enostaven
prehod od sedanjega, okolju neprijaznega sistema v
novi, ki nima emisij.
Učinkovita raba energije je pomemben, vendar ne
ključen pogoj za njegovo uvajanje. Ker sta elektrika in
plin (sedaj naravni, jutri sintetični) ključna nosilca energije v novem sistemu, so vsa vlaganja v te naprave
dolgoročno smotrna in tehnološko ter okoljsko utemeljena.
Slovenija ima vse možnosti, da med prvimi uvede SES.
Sedanji trenutek je primeren predvsem zato, ker pripravljamo izhod iz krize. Z izgradnjo TEŠ 6 smo zaključili
obdobje intenzivne porabe premoga, čeprav imamo
še velike zaloge v Prekmurju, vendar jih bomo lahko
uporabili tudi kot kemično surovino v bodoče. Do leta
2040 so praktično vsi veliki viri za proizvodnjo elektrike znani. Izgradnja ene ali dveh plinskih elektrarn
(TE-TOL, TET, ali TEB) je v skladu z načelom, da bo plin
dolgoročno osnovni nosilec energije, ker je okolju
prijazen, njegove zaloge v svetu pa so ogromne. Enako
velja za izgradnjo plinovodov, plinskih terminalov za
UNP [12], distribucijskega omrežja za plin in za nakup
plinskih naprav za gretje ali hlajenje.
Izgradnja HE je v planskih dokumentih že dalj časa
prisotna in treba je samo pospešiti vse postopke in
pričeti z izgradnjo, saj je to edina tehnologija v energetiki, kjer obvladamo celoten proces doma, torej nam
ta investicijski ciklus zagotavlja tudi številna delovna
mesta.
Izgradnja vetrnih elektrarn (VE) je zastala zaradi nepotrebnih omejitev, vendar se bo nadaljevala ob
29
13 CO2 + 3.13 H2 + K A.B.C => 13 CH3OH
Prednost prikazanega sonaravnega energetskega
sistema je v naslednjem:
Perspektive v Sloveniji
s l o v e n i j e
minimalnim presežkom vode. Nastali CO2 pri proizvodnji metanola pa lahko v procesu s trojno katalizo
pretvorimo dodatno v metanol z dodatkom 3 molov
vodika na mol CO2. Žal ta proces še ni komercialen.
Infrastruktura
Sistemi gretja na plinasta in tekoča goriva lahko uporabljajo sedanjo opremo z minimalno prilagoditvijo,
zato je nadaljnja izgradnja plinske mreže v mestih in
naseljih dolgoročno primerna naložba.
Širjenje mreže daljinskega gretja na biomaso je
smotrno samo tedaj, kadar je v sklopu soproizvodnje.
Lokalno gretje na biomaso povzroča velike emisije
prašnih delcev, zato bo doživelo zelo drago nadgradnjo za njihovo filtracijo.
Slika 8: Sonaravni energetski sistem (vir: P. Novak,
NSK-3, Petrol 2003, EEA 2008)
Pripraviti se je na nova vozila z motorji na metanol.
Vozila na metanol so bila razvita v 70. letih prejšnjega
stoletja in so se uporabljala v ZDA v času energetske
krize. Znani so tudi dirkalni avtomobili na metanol.
Učinkovitost motorjev na metanol je bistveno večja
kot sedanjih na bencin. Posebno primeren je metanol za motorje v hibridnih vozilih. Teorija metanolne
ekonomije je tehnično in ekonomsko zelo dobro
obdelana v literaturi [9,10].
V prometu bo prehod veliko zahtevnejši, zato
pričakujemo v prehodnem obdobju nekatere prehodne tehnologije, ki so cenovno sprejemljive. Med
temi naj omenimo dve:
• uporaba dimetil-etra (CH3OCH3), ki ima dva ogljikova atoma, vendar je kot gorivo primerno za vsa
današnja vozila z dizel motorji. Potrebne so le
manjše spremembe na rezervoarjih, ker je tekoč
pod nekoliko višjim tlakom. Njegova emisija CO2
je sicer nekaj višja od metanola, vendar še vedno
manjša od dizel goriva.
• Predelava organskih odpadkov v kombinaciji z odpadno biomaso (tudi zeleni odpad in odpadni PVC)
v sintetični dizel po tehnologiji KDV (katalitična depolimerizacija) [11]. To je tehnologija, s katero lahko
pridobivamo tekoče gorivo iz biomase pri temperaturah pod 300°C. Okolju prijazna tehnologija je
v fazi industrijskega razvoja in pričakujemo njeno
uveljavitev v naslednjih letih. Z njo se rešujejo
mnogi problemi povezani z ločenim zbiranjem odpadkov in z odlaganjem organskih odpadkov.
s t r o j n i h
Prehod iz sedanjega energetskega sistema v novi lahko
poteka v sožitju s sedanjim, saj lahko oba uporabljata
obstoječo infrastrukturo.
sedanja infrastruktura še desetletja, saj bosta v uporabi tako nafta kot bencin. Črpalke za tekoča goriva
se bodo morale samo dodatno opremiti z rezervoarji
za metanol in črpalnimi sistemi za stisnjen naravni
plin, ki bo vedno v večji meri namenjen tudi osebnim
vozilom.
z v e z a
Na ta način lahko celotno biomaso uporabimo brez
ostankov za dva nova nosilca energije. Prednost tega
sistema je v tem, do organski ogljik kroži v enoletnem
ciklusu, zato je v ravnotežju z naravo. Edina omejitev je
razpoložljivost organskega ogljika na določenem geografskem področju. Poraba plinastih in tekočih goriv
se mora prilagajati biomasni bilanci države. Predhodni
izračuni kažejo, da za Slovenijo to ni težava.
Sklepne misli
SES je ideja, ki ima številne nastavke v dosedanji politiki EU. Je konkretizacija številnih zamisli in je osnovana na treh osnovnih principih:
•
napraviti sistem za preskrbo z energijo, ki je
30
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
Z njim ne gradimo nizko ogljično družbo, ampak
družbo s kroženjem ogljika. To je tudi v skladu in
predhodnica sedaj nastajajočega modernega razvojnega koncepta v ekonomiji: krožeča ekonomija – »circular
economy«.
Literatura:
Razmislek o samostojnem razvoju dvotaktnega
motorja na metanol z nizko emisijo, predvsem kot
agregat za hibridna vozila, bi bil lahko izziv za R&R v
strojništvu, elektrotehniki, kemiji, materialih in IT.
V kolikor bi se Slovenija kot država usmerila, da do
leta 2050 preide na novi sistem – SES, kot prva v EU,
bi lahko z ustreznim generalnim razvojnim projektom
pridobila znatna razvojna sredstva in tudi številne
partnerje v EU, ki bi ga pomagali uresničevati.
Potrebna je nova razvojna usmeritev in SES je ena
izmed možnosti, saj prispeva k novim zaposlitvam na
vseh področjih.
Uvedba zgoraj opisanega sistema bo omogočila
zmanjšati klimatske spremembe in po njegovi uveljavitvi tudi ustaviti.
s l o v e n i j e
Poseben problem so vozila, kjer smo vezani izključno
na tujo tehnologijo in uvoz. Z uporabo sintetičnega
dizla iz OVE in s postopno uporabo dimetiletra je
mogoče postopno preiti na zmanjšanje uvoza fosilnih
goriv za promet. Predvsem slovensko kmetijstvo bi
bilo lahko oskrbovano s temi gorivi (princip menjave:
biomasa za zeleni dizel).
Ker je njegova realizacija lahko postopna in ker lahko
deluje paralelno s sedanjim sistemom, so tudi napake
pri odločitvah v razvoj, investicije in rabo minimalne.
Na svetu ga lahko razvijajo neodvisno od političnih
in ekonomskih pogojev v posameznih državah. Edini
pogoj, ki bi ga moralo sprejeti gospodarstvo in politika
je: eksterni stroški pri porabi fosilnih goriv morajo biti v
celoti vključeni v njihovo prodajno ceno.
Gradnja SE, predvsem FV je treba uskladiti z našimi
možnostmi tehnološke participacije na proizvodnji
opreme za sisteme. Čim prej je treba preiti na princip
reverzibilnih števcev in s tem stimulirati proizvodnjo
elektrike za lastne potrebe. Obvezno kombiniranje
uporabe toplotnih črpalk z nakupom zelene elektrike
bi imela dolgoročno zelo pomembne posledice pri
nadaljnjem prehodu na SES.
okolju prijazen in se ga lahko uporabi kjer koli na svetu,
• za sistem ni potrebna nova, oziroma različna infrastruktura, od tiste, ki jo danes že uporabljamo
• sistem je osnovan na kroženju organskega ogljika v
kratkem časovnem obdobju in je zato lahko trajen,
saj sloni za človeštvo najdostopnejšem viru energije − Soncu.
s t r o j n i h
z v e z a
spremenjenih pogojih za umestitev v prostor. Pri tem
pa je treba investitorje usmeriti v nabavo opreme po
načelu kompenzacije uvoza z izvozom in v industriji
osvojiti nekaj vitalnih elementov VE, da bi izravnali
negativno izvozno bilanco. Subvencionirana proizvodnja elektrike mora imeti najvišje možno pokritje
uvoza z izvozom, sicer je to gospodarsko neutemeljena investicija z ozirom na finančno stanje našega
gospodarstva. Stroški za subvencije se morajo preliti v
domačo gospodarsko aktivnost.
V SREDIŠČU:
z v e z a
1. Peter Novak: Nove tehnologije in energetska politika v Sloveniji, Petrol. SNK 3, marec 2033,str. 4-8;
2. Nebojša Nakičenović: Globalni energetski scenariji in vloga
zemeljskega plina, Petrol, SNK 4, november 2003, str. 2-15;
3. US EIA - Energy Information Administration, October 2011;
4. BP Energy Outlook 2013,©BP2013, January 2013;
5. US EIA – Energy Information Administration, October 2013;
6. Encyklopedia Britanica, 2010;
7. www.epa.gov/climatechange
8. COM(2011) 112 Roadmap for moving to a competitive low
carbon economy in 2050;
9. G. A. Olah, A. Goeppert, G. K. S. Prakash: Beyond Oil and Gas:
The Methanol Economy; Wiley, 2009;
10. Deluchi, M.A, JacobsonMM.Z.: Meeting the world’s energy
needs entirely with wind,water, and solar power, Bulletin of
the Atomic Scientists, 69(4) 30–40,
11. www.alphakat.de;
12. Peter Novak: Energetsko središče Koper, Nove razvojne
možnosti, Posvet GZK, Koper 2007, pp.
31
V SREDIŠČU: SINTEZA IONSKIH TEKOČIN
RAZVOJ MIKROSTRUKTURNEGA SISTEMA ZA SINTEZO IONSKIH
TEKOČIN Z VIDIKA ELEKTROEROZIJSKE OBDELAVE
Doktorsko delo
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
mikrotehnologije, mikroreaktor, mikromešalnik,
elektroerozija, mikro
EDM dolbenje, modeliranje, izdelovalne verige,
načrtovanje procesov
Keywords:
microtechnologies, microreactor, micromixer, electrical discharge machining, micro EDM milling,
modeling, process chains,
process planning.
33
33
Ključne besede:
Miniaturization of products and their components is a recent trend in
many application areas.
The focus of this work was
on development of microreactor system for ionic
liquid synthesis from the
point of view of microengineering technologies
and its implementation in
mini-factory. Microreactor is a microstructured
system which enables
processes of chemical and
biochemical synthesis on
scale size below one millimeter. In the beginning of
the dissertation we present a conceptual model
of a process planning
system for microproducts,
which considers microengineering specificities. In
the following chapter we
focused on micromixer
design which is a key
functional unit of a microreactor system. Based on
numerical simulations the
bottom grooved micromixer was determined
to be the most suitable
geometry
s l o v e n i j e
32
mikromešalnika z utori
za implementacijo v
mikroreaktorski sistem.
S preizkusi smo verificirali rezultate numeričnih
simulacij. Pokazali smo,
da je tehnologija mikro
EDM dolbenja primerna
za izdelavo mikrostrukturiranega reaktorja in
za to tehnologijo razvili tehnološki model.
V zaključku smo razvit
mikroreaktor uspešno
preizkusili s sintezo
ionske tekočine in podali
smernice za izdelavo mikroreaktorskih enot, ki jih
je moč povezovati v minitovarno s povečevanjem
števila enot (angl. numbering up).
Miniaturizacija izdelkov
in njihovih komponent
predstavlja trend na
mnogih področjih uporabe in v zadnjem desetletju močno narašča. V
doktorski nalogi smo razvili mikroreaktor za sintezo ionskih tekočin, ki ga
je možno učinkovito izdelati s tehnologijo mikro
elektroerozijskega (EDM)
dolbenja. Mikroreaktor je
mikrostrukturni sistem,
ki omogoča kemijske in
biokemijske procese v
strukturah mikrometrskih
dimenzij. V začetnem
poglavju dizertacije
smo predlagali konceptualni model sistema
načrtovanja izdelovalnih
procesov za mikroizdelke, ki vključuje identificirane specifičnosti
mikroinženirskih
tehnologij. V nadaljevanju smo se osredotočili na
razvoj mikromešalnika,
ki je ključna funkcionalna enota mikroreaktorskega sistema. Z uporabo
numeričnih simulacij smo
določili najugodnejšo
geometrijo
for implementation in
a microreactor system.
Through experimental
work the results of numerical simulations were verified. We show that micro
EDM milling technology
is suitable for production
of microstructured reactor
and we have developed a
technological model for
this technology. Micromixer was implemented
into a testing microreactor system and the
appropriateness of the
design was confirmed experimentally using ionic
liquid synthesis. In the
course of work a process
chain for production of a
microreactor monomer
was developed and its
implementation into a
mini-factory by applying
‘numbering up’ concept is
presented.
s t r o j n i h
Abstrakt:
Povzetek:
z v e z a
dr. Izidor Sabotin; Fakulteta za strojništvo, UL , [email protected]
doc. dr. Joško Valentinčič; Fakulteta za strojništvo, UL
prof. dr. Mihael Junkar; Fakulteta za strojništvo, UL
izr. prof. dr. Polona Žnidaršič Plazl, Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo, UL
s l o v e n i j e
z v e z a
Slika 1: Prikaz funkcionalnih enot mikroreaktorskega sistema za sintezo ionske tekočine. Bloka s črtkano črto
predstavljata mikrostrukturne komponente mikroreaktorskega sistema.
ganje fleksibilnosti v procesu razvoja mikroizdelka
zahteva nove pristope pri njegovem snovanju.
Z razvojem mikroizdelovalnih tehnologij se sočasno
razvija področje mikroreaktorskih tehnologij. Mikroreaktor je mikrostrukturni sistem, ki zagotavlja izjem34
Naštete prednosti je moč implementirati le s pomočjo
uporabe mikroizdelovalnih tehnologij, ki morajo zagotoviti izdelovalnost samih funkcionalnih enot mikroreaktorja na hiter, kakovosten in ekonomičen način.
Funkcionalne enote mikroreaktorskega sistema so
shematsko prikazane na spodnji sliki 1. Ključna enota
1. postaviti konceptualni model sistema za
načrtovanje izdelovalnih procesov za mikro izdelke,
2. načrtati in izdelati mikromešalno enoto mikroreaktorja,
3. postaviti tehnološki model za tehnologijo mikro
EDM dolbenja z vidika geometrij, ki nastopajo v
mikroreaktorksih sistemih,
4. testirati prototip mikroreaktorskega sistema s sintezo ionske tekočine in
5. postaviti koncept povezovanja mikroreaktorksih
enot v minitovarno.
Kompleksnost znanja in pomanjkanje procesnih
modelov za mikroinženirske tehnologije predstavljata
dodatno težavo pri razvoju metodološkega pristopa
izbire tehnologije. Izbira je odvisna od posedovanja informacije o njenih omejitvah in zmožnostih,
procesnih karakteristikah, procesnih parametrih,
dosegljivih tolerancah, izdelkove geometrije in
ekonomičnosti procesa.
Po temeljitem pregledu dostopne znanstvene literature smo izluščili specifičnosti pristopa k načrtovanju
mikroizdelka, postavili osnovne tehnološke podatkovne baze znanja in predlagali koncept sistema
za načrtovanje izdelovalnih procesov (mikro CAPP
sistem) za mikroizdelke (slika 2). Z vidika predstavitve
znanja o izdelovalnem procesu smo sistematično
predstavili izhodiščno obliko in zgradbo podatkovne baze znanja za posamezno mikroizdelovalno
tehnologijo, ki je en izmed ključnih elementov mikro
CAPP sistema. Vpeljali smo kriterije za materialne in
geometrijske lastnosti ter kakovosti mikroizdelka,
ki vplivajo na izbiro mikrotehnologije v povezavi z
zmožnostmi posameznega izdelovalnega procesa.
Slika 2: Konceptualni model sistema načrtovanja izdelovalnih procesov za mikroizdelke (mikro CAPP).
V prvem sklopu smo podrobneje obravnavali sistematiko razvoja mikroizdelka. Pomembno izhodišče
predstavlja teza, da pristop
k načrtovanju in razvoju
mikroizdelka ni samo stvar
prenosa analognih procesov v manjše merilo iz
makro sveta ampak zahteva
drugačen miselni pristop in
se podreja drugačnim principom in metodologijam
snovanja. Stabilen korpus
znanja na področju mikroizdelovalnih tehnologij ne
35
Glavne prednosti mikroreaktorjev v primerjavi z makro sistemi so povečan prenos toplote
in posledično odlična temperaturna kontrola,
potreba po mnogo manjših volumnih reaktantov in reaktorja, laminaren režim pretakanja, ki zagotavlja kontroliran transport
snovi, manjša poraba energije za delovanje in
vzdrževanje obratovalnih pogojev, možnost
integracije več funkcij na isti substrat in enostavno povečanje proizvodnje z modularnim
sestavljanjem več monomernih enot.
Za optimizacijo kemijskih procesov sinteze je potrebno
razviti namenske funkcionalne enote mikrostrukturnega sistema. Tako smo si s sodelujočim laboratorijem
iz Fakultete za kemijo in kemijsko inženirstvo zastavili
skupen cilj razviti prototipni mikroreaktor primeren za
proces sinteze ionskih tekočin. Sinteza določene ionske
tekočine je bila uporabljena kot modelna reakcija.
Na preseku področij mikroreaktorske tehnologije in
mikroinženirskih izdelovalnih tehnologij je tako nastala ideja o razvoju modularnega mikroreaktorja, ki
bi ga lahko prenesli v industrijo. Modularnost sistema
se nanaša na možnost sestave več mikrostrukturnih
sistemov v minitovarno. Prednosti tako imenovanih
minitovarn pred konvencionalnimi pilotnimi sistemi so
odzivnost, fleksibilnost in nizki stroški obratovanja.
V sklopu doktorske naloge smo si tako zastavili sledeče
cilje:
obstaja, kar onemogoča sistematičen pristop k izbiri
najustreznejšega izdelovalnega procesa. Diskusija
s specialisti je edina pot do konstrukcije in izdelave
mikroizdelka/komponente.
s l o v e n i j e
Razvoj in izdelava mikroizdelka predstavljata osnovno
kompetenco mikrotehnološko usmerjenih podjetij
prihodnosti. Definicija termina mikrotehnologije pravi, da mikrotehnologije omogočajo izdelavo, montažo
in pakiranje izdelka oziroma komponente, ki ima vsaj
dve dimenziji manjši od enega milimetra. Optimalno
izdelavo mikroizdelka pogojuje zmožnost integracije
odločitev glede uporabljenih materialov, procesov in
proizvodnih tehnologij v fazi razvoja izdelka. Dose-
Zaradi izjemnega povečanja razmerja površina/prostornina (S/V) na mikrometrskem nivoju pridejo do
izraza fizikalni pojavi, ki so vezani na velikost površine.
mikroreaktorskega sistema je mikromešalnik.
Razvoj mikroinženirskih tehnologij, za razliko od
mikrosistemskih, ki izhajajo iz tehnologije izdelave
integriranih vezij, poteka z miniaturizacijo klasičnih
makroizdelovalnih procesov. Tipični predstavniki
mikroinženirskih tehnologij so mikro elektroerozijska
obdelava (mikro EDM), mikrolaserska obdelava, mikrorezkanje, ipd. Mikroinženirske tehnologije vse bolj
zmanjšujejo razkorak do mikrosistemskih tehnologij
z vidika izdelave miniaturnih geometrij in doseganja
ostrih toleranc, hkrati pa je z njimi možno obdelovati
širok spekter materialov.
no kontrolirano okolje za kemijske in biokemijske procese ter omogoča nove načine zaznavanja in analize.
Mikroreaktor temelji na uporabi zveznega pretoka kemikalij skozi mikrokanalne strukture dimenzij manjših
od enega milimetra. Mikroreaktorske tehnologije
se vse bolj uveljavljajo na različnih področjih, od
proizvodnje in procesiranja goriv do biotehnologije,
kemične industrije, zaščite okolja in področja varnosti
procesov. V zadnjem desetletju so bile demonstrirane
prednosti mikrostrukturnih reaktorskih sistemov pri
uporabi v kemični procesni industriji in predstavljajo
nov koncept na področju kemijskega inženirstva.
s t r o j n i h
s t r o j n i h
Miniaturizacija izdelkov in njihovih komponent
predstavlja trend na mnogih področjih uporabe
in v zadnjem desetletju močno narašča. Napredek
mikroin nano- izdelovalnih tehnologij omogoča
integracijo komponent izdelanih iz različnih materialov v dimenzijsko vse manjše naprave. Različne aplikacije zahtevajo drugačne izdelovalne tehnologije
zato je poznavanje in ovrednotenje čim večjega
števila možnih izdelovalnih poti izrednega pomena
za konkurenčnost mikroizdelka na trgu.
z v e z a
V SREDIŠČU: RAZVOJ MIKROSTRUKTURNEGA SISTEMA ZA SINTEZO IONSKIH TEKOČIN Z VIDIKA ELEKTROEROZIJSKE OBDELAVE
s t r o j n i h
z v e z a
(b)
Slika 3: Primerjava poteka tokovnic skozi en kljukasti
utor pri Re = 0,5; (a) ožji in plitvejši utor (širine 50 µm
in globine 30 µm) in (b) globlji in širši utor (širine 150
µm in globine 100 µm).
Mikromešalnik z utori povzroči prečno gibanje obeh
delov tekočine s pomočjo utorov, mikro-jarkov, ki
preusmerijo določen delež toka tekočine prečno glede
na glavni tok proti stenam mikrokanala (slika 3). Po stiku
s stranskima stenama mikrokanala se tok ujet v mikrojarke preusmeri proti stropu mikrokanala. Opisana
dinamika povzroči kroženje tekočine prečno na glavni
tok kanala, kar povečuje stično površino med obema
fazama, ki pospešuje mešanje. V našem primeru smo
uporabljali geometrijo kljukastih in poševnih utorov.
36
Slika 4: Eksperimentalna verifikacija simuliranega
koncentracijskega profila (Re = 0,5): zgornji del slike
prikazuje vzorec pretakanja obeh vodnih faz vzdolž
kanala. Srednji del slike prikazuje primerjavo med
simuliranim koncentracijskim profilom v ravnini na
polovici višine kanala (z = -25 µm) in mikroskopsko
fotografijo eksperimenta. Potek traku rdeče faze se
tesno ujema s simuliranim tokovnim vzorcem. Stično
mejo smo določili z računalniško obdelavo slike.
Optimalno geometrijo utorov smo določili s pomočjo
numeričnih simulacij, ki smo jih izvedli v simulacijskem okolju Comsol Multiphysics. V prvem koraku
smo optimizirali geometrijo enega utora po kriteriju
srednje kvadratične vrednosti vektorja hitrosti pretakanja v prečni smeri na aksialni tok v mikrokanalu.
Po optimizaciji geometrije enega utora smo optimizirali geometrijo sklopa množice utorov, kar nas je
privedlo do najučinkovitejše geometrije, ki je predstavljena na sliki 4. Kriterij optimizacije geometrije z
večimi utori je bila minimalna vrednost koeficienta
variance mešanja. Nato smo s tehnologijo mikro EDM
dolbenja izdelali več prototipov mikromešalnika in jih
laboratorijsko preizkusili. Simulirane tokovne vzorce
smo verificirali preko slikovne analize pretakanja
obarvanih tekočin v prototipu.
Pri optimizaciji geometrije mikromešalnika z utori
smo v skladu s predlagano shemo mikro CAPP
upoštevali vpliv tehnologije mikro EDM dolbenja, ki
se je zaradi svoje fleksibilnosti in natančnosti izkazala
kot ustrezen mikroizdelovalni postopek. Zato smo
tretji sklop disertacije posvetili tehnološkemu modeliranju mikro EDM dolbenja. Mikro EDM dobenje je
Slika 5: (a) Shematska predstavitev stroja za mikro EDM dolbenje, (b) Shema osnovnega RC vezja,
ki služi kot generator impulzov za izvršitev razelektritve pri mikro EDM
Najsodobnejši mikro EDM stroji za dolbenje imajo integrirano enoto za izdelavo elektrode poljubnega premera
s procesom elektroerozijskega brušenja. Tako lahko med samim izdelovalnim procesom izdelamo elektrodo
želenega premera, kar je posebna prednost procesa pred konkurenčnimi mikroizdelovalnimi tehnologijami. Cilj
tehnološkega modeliranja je bil zgraditi model za določitev časa izdelave poljubne geometrije mikromešalnika in
je shematsko prikazan na sliki 6. Vhod v model je parametrični zapis geometrije, izhod iz modela pa čas obdelave.
Slika 6: Shematski prikaz modela za izračun časa izdelave mikromešalnika s SHM geometrijo. Parametri w, h,
a, b, d, Nu in Ns so vezani na geometrijske posebnosti mikromešalnika z utori, kjer je Nu – število utorov v seriji
in Ns – število polciklov oziroma serij. dE – delovni premer elektrode, VW – hitrost odnašanja materiala, lreža –
velikost reže, tKON – čas kontrole obrabe elektrode, lWL – delovna dolžina elektrode, tED – čas trajanja izdelave
electrode, θ – volumsko razmerje obrabe elektrode.
37
(a)
(b)
s l o v e n i j e
s l o v e n i j e
mikromešalnik z utori, ki je bil izbran zaradi
največje učinkovitosti v željenem območju
obratovalnega režima, ki ga določata Reynoldsovo in Pecletovo število (tipično Re = 1 in
Pe = 1000).”
(a)
“V doktorskem delu podrobneje obravnavamo
brezkontaktna metoda za obdelavo električno prevodnih materialov. Material odvzemamo zaradi razelektritev
med elektrodo in obdelovancem. Mikroelektrode pri procesu mikro EDM dolbenja so cilindrične paličice, pogosto
iz volframovega karbida (WC) s premerom večjim od 10 µm. Kinematika orodne elektrode je podobna kinematiki frezala pri konvencionalnem rezkanju – rotira in se giblje po definirani trajektoriji (slika 5). V tej konfiguraciji
odnašamo material plast za plastjo, kjer debeline plasti obsegajo razpon med 0.1 µm do nekaj mikronov, odvisno
od premera elektrode in razelektritvene energije. Mikro EDM dolbenje je izjemno natančen izdelovalni postopek, saj lahko zagotavljamo tolerance v območju ±2 µm in izdelujemo oblike z dimenzijami večjimi od 10 µm. Za
vključitev obravnavane tehnologije v predlagan mikro CAPP sistem je treba razviti tehnološki model. Pri tem smo
se omejili na geometrije, ki se pogosto pojavljajo v mikroreaktorskih sistemih, npr. mikrokanali in mikroutori.
s t r o j n i h
V drugem sklopu disertacije smo se osredotočili na
konstrukcijo mikromešalne enote mikroreaktorskega
sistema, kjer smo upoštevali informacijski tok iz modela
mikro CAPP sistema. Mikromešalniki so miniaturizirane
mešalne naprave. Mešanje je definirano kot transportni proces posameznih faz in delcev različnih vrst
z namenom zmanjšanja nehomogenosti zmesi. Eden
glavnih izzivov pri miniaturizaciji mešanja je dominanca
fizikalnih pojavov, ki so povezani s površino, nad pojavi,
ki so vezani na volumen. Na mikroskali postanejo viskozni pojavi toka tekočine dominantni, zato izkoriščanje
turbolence ni mogoče. Poglavitna transportna pojava v
mikromešalnikih sta molekularna difuzija in konvekcija.
Funkcija mikromešalnika je skrajšati difuzijske poti, kar
dosegamo na različne načine.
z v e z a
s l o v e n i j e
s t r o j n i h
z v e z a
V zadnjem sklopu disertacije smo raziskali možnost
izvedbe izdelovalne verige za izdelavo mikroreaktorske monomere in ovrednotili posamezne izdelovalne verige z vidika nadgradnje baze znanja
sistema mikro CAPP. Razčlenili smo, da so utori na
dnu mikromešalnika kritične geometrije tako z vidika
izdelave orodja kot same tehnologije mikrobrizganja.
Z določitvijo optimalnih geometrij utorov iz drugega
poglavja in upoštevanjem zmanjšanja globine utorov
zaradi zanesljivosti delovanja smo implementirali
SHM in SGM utore s širino 150 µm globino 75 µm.
Obe realizaciji mikromešalnika je možno izdelati z
uporabo direktne izdelovalne verige. V ta namen smo
izdelali dve orodji, eno iz aluminija in drugo iz medenine (slika 9). Mehkejše materiale smo izbrali z vidika
omejitev tehnologije mikrorezkanja, s katero smo
odvzeli večino materiala v okolici mikrokanalov.
Z vidika tehnologije mikrobrizganja zaključujemo, da
je implementacija poševnih utorov mikromešalnika
primernejša, saj je geometrija utora manj kompleksna
in ostane utor funkcionalen navkljub manjšim dimenzijskim spremembam polimernega utora na primer
zaradi mikropoškodb ob izmetu polimernega izdelka
iz orodja. Z izdelavo natančnega brizganega kosa
mikroreaktorske enote smo tudi potrdili ustreznost
načrtane geometrije za implementacijo monomere v
tako imenovano minitovarno.
Slika 8: (a) Mikroskopska slika orodja iz medenine in
brizganega polimernega izdelka.
(b) Prikaz EDM dolbene in mikrorezkane površine orodja
v primeru izvedbe mikromešalnika s kljukastimi utori.
(c) Detajlni prikaz površine, ki jo dosežemo s tehnologijo
mikro EDM dolbenja.
ZAKLJUČEK
V doktorski disertaciji smo prehodili pot od
snovanja mikroizdelka do njegove izdelave in
serijske proizvodnje. Pokazali smo, da je razvoj mikroizdelka izrazito multidisciplinarna
dejavnost, ki se podreja specifikam mikro
sveta in zahteva od konstrukterja, da razpolaga s široko paleto znanja, od poznavanja
zmožnosti mikroizdelovalnih tehnologij in
obdelave materialov, fizikalnega ozadja posameznih funkcionalnih enot mikroizdelka,
izdelave, preizkušanja in testiranja prototipov
do načrtovanja mikroizdelka za množično
proizvodnjo. V sklopu doktorske disertacije
smo sistematizirali izbor najprimernejše mikrotehnologije, natančno preučili, simulirali in
preizkusili delovanje mikromešalnikov, izdelali tehnološki model za tehnologijo mikro EDM
dolbenja, preizkusili mikroreaktorski sistem s
sintezo ionske tekočine in podali koncept izdelave in povezovanja mikroreaktorskih enot
v minitovarno.
39
38
Za primerjavo produktivnosti sinteze ionske tekočine
v mikroreaktorskem sistemu so bili izvedeni poskusi
še šaržno. V prvem primeru šaržnega postopka je
sinteza potekala brez mešanja v termostatirani epruveti, v drugem primeru pa v epruveti, ki je bila vpeta v
vorteks mešalnik. Rezultati volumske produktivnosti
so prikazani na sliki 8(b). Razvidno je, da dobimo
najvišjo volumsko produktivnost pri sintezi v mikroreaktorskem sistemu, ki ji sledi produktivnost sinteze
v epruveti ob prisotnosti mehanskega mešanja. Intenzifikacija procesa sinteze v mikroreaktorskem sistemu
je posledica mnogo krajšega potrebnega časa za
dosego ravnotežnega stanja reakcije. Krajši čas je posledica efektivnega mešanja in povečanega razmerja
površina/volumen, ki ugodno vpliva na prenos toplote
in s tem zagotavlja kontroliran proces sinteze. Prav
tako je iz slike 8(b) razvidno, da je le v primeru sinteze
v mikroreaktorskem sistemu končni produkt prozoren. Brezbarvnost produkta je pomemben indikator
njegove čistosti. Poleg intenzifikacije sinteze v mikroreaktorskem sistemu tako lahko izpostavimo še prednost kvalitetnejšega in čistejšega produkta, s čimer
smo eksperimentalno potrdili ustreznost konstrukcije
mikroreaktorskega sistema.
s l o v e n i j e
Pokazali smo, da lahko pri določeni toleranci izdelave
elektrode sam proces izdelave opišemo z aproksimacijo linearne funkcije, ki je odvisna od potrebne delovne
dolžine elektrode. Nadalje je delovna dolžina elektrode
določena z njeno obrabo med procesom obdelave.
Prav tako smo pokazali, da je pri finih obdelovalnih
režimih možno povezati hitrost odnašanja materiala
in premer elektrode z linearno relacijo. Čas kontrole
obrabe elektrode je neodvisen od obdelovalnih parametrov in vpliva na čas izdelave le preko vhodne
geometrije strukture, ki jo izdelujemo. Iz opravljenih
preizkusov smo zaključili, da je proces mikro EDM
dolbenja natančna in ponovljiva izdelovalna mikrotehnologija. Z določitvijo matematičnih relacij med
geometrijo, ki jo izdelujemo, tehnološkimi parametri
V četrtem sklopu disertacije smo preizkusili izdelan
prototip mikromešalnika s sintezo modelne reakcije
ionske tekočine 1-heptil-2,3-dimetilimidazolijevega
bromida [C7MMIm][Br] (slika 8). Ionske tekočine so
organske soli, sestavljene iz organskega kationa in
anorganskega ali organskega aniona. Pri sobni temperaturi so v tekočem stanju. Zaradi njihovih pozitivnih lastnosti kot so neznatna hlapnost, negorljivost,
velika sposobnost raztapljanja organskih spojin in
velika toplotna, kemična ter elektrokemična stabilnost
predstavljajo alternativo hlapnim organskim topilom.
Njihove unikatne lastnosti jim omogočajo uporabo
na različnih področjih kot so organska sinteza in (bio)
kataliza, elektrokemija, analitična kemija, separacijske
tehnologije, nanotehnologije ter področje obnovljivih
virov. Prav tako so uporabne kot funkcionalne tekočine
na primer kot lubrikanti, inhibitorji korozije in tekočine
za prenos toplote. Čistost ionskih tekočin ima velik
vpliv na njihove fizikalne in kemijske lastnosti in je
zaradi tega eden ključnih ciljev pri izvedbi sinteze.
Slika 7: Prikaz dela izdelanih mikrostruktur za namen
določitve empiričnih zvez med procesnimi spremenljivkami. (a) Slika konfokalnega mikroskopa s strukturami izdelanimi z različnimi premeri dE cilindrične
elektrode z žično strategijo dolbenja. (b) Izdelava
kljukastega mikroutora s strategijo dveh elektrod.
Slika 8: (a) Prikaz uporabljenega prototipa mikromešalnika z ustreznimi
plastičnimi priključki za cevke (levo
spodaj). (b) Primerjava produktivnosti
in čistosti sinteze [C7MMIm][Br] ionske tekočine v pretočnem mikroreaktorju (MR), v epruveti kjer smo mešali
z vorteks mešalom na 2000 obr/min
(VO) in konvencionalnim šaržnim
pristopom z gretjem (ŠA).
procesa in njihovega vpliva na čas trajanja posamezne
podoperacije obdelave z mikro EDM dolbenjem smo
postavili temelje izgradnji tehnološkega modela
mikro EDM dolbenja. Tehnološki model smo realizirali
v programskem okolju MATLAB in ga uporabili na
primeru optimizacije konstrukcije mikromešalnika z
utori z vidika procesa izdelave. Pri tem smo geometrijo
mikromešalnika popisali parametrično in je služila kot
vhod v model izračuna časa izdelave.
s t r o j n i h
Za realizacijo tehnološkega modela smo tako morali
določiti procesne spremenljivke, ki vplivajo na čas
izdelave in relacije med njimi. Preko identifikacije
ključnih tehnoloških parametrov smo izvedli serijo
eksperimentov, s pomočjo katerih smo poiskali
matematične relacije, ki določajo čas trajanja posamezne podoperacije procesa mikro EDM dolbenja.
Čas izdelave je tako odvisen od premera uporabljene
elektrode dE, stopnje odvzemanja materiala Vw , velikosti reže med elektrodo in obdelovancem lreža, časa
izvajanja kontrole obrabe elektrode tKON, delovne
dolžine elektrode lWL , časa izdelave posamezne elektrode tED in relativne obrabe elektrode med obdelavo θ.
Matematične relacije smo določili empirično s pomočjo
preko 300 izvedenih poskusov (slika 7). Proces izdelave
smo razdelili na tri podoperacije in sicer podoperacijo
priprave in izdelave elektrode, podoperacijo erodiranja
in podoperacijo kontrole obrabe elektrode.
z v e z a
s l o v e n i j e
z v e z a
Tehnološki park Ljubljana povezuje več kot 300 podjetij. Članstvo se nenehno spreminja, saj vse več podjetij prepoznava prednosti in koristi članstva v takem
mednarodnem podjetniškem podpornem okolju.
NACIONALNI PROGRAMI – OD TALENTOV
DO SVETOVNIH PODJETNIKOV
V Tehnološki park Ljubljana lahko vstopijo
tehnološka podjetja z velikim razvojnim potencialom, na znanju temelječa podjetja, inovativni
projekti ter podjetja, ki želijo poslovati v stimulativnem podpornem podjetniškem okolju.
Poleg sodobne infrastrukture Tehnološki park
Ljubljana deluje kot podjetniški pospeševalnik in
članom zagotavlja strokovno podporo v vseh fazah
razvoja podjetja.
V okviru podjetniškega pospeševalnika Tehnološki
park Ljubljana opravlja vlogo prepoznavanja potencialnih podjetniških idej ter usposabljanje leteh po najsodobnejših podjetniških metodologijah, preko programov Imagine Cup, iTime in
Start:up Geek House.
40
Start:up center parka ponuja podjetjem, mlajšim od treh let, paleto specializiranih storitev,
infrastrukturo in poslovno mreženje. Letno organizira nacionalni izbor Start:up leta, katerega namen je krepitev podjetniške kulture in promocija slovenskih start:upov.
Skozi program Go:Global Slovenia ponuja celovit nabor storitev podpore pri rasti start-up podjetij na globalnih trgih. Program, poleg intenzivnega in individualnega mentorstva, zagotavlja
podjetnikom tudi dostop do ustrezne infrastrukture doma in po svetu, platformo za pridobitev kapitala in izgradnjo tima ter pomoč pri vstopu v svetovne podjetniške pospeševalnike.
STOPITE V STIK
Tehnološki park Ljubljana, d. o. o.
Telefon: 01 620 34 03
Elektronski naslov: [email protected]
Spletna stran: www.tp-lj.si
Sledite nam na Facebooku in LinkedInu.
41
GRADIMO SKUPNOST NAJBOLJŠIH
Pri ustvarjanju zgodb o uspehu je Tehnološki park
Ljubljana, s spodbujanjem inovativnosti, zagotavljanjem strokovnih podjetniških storitev za vstop
in uspešen prodor na slovenski in svetovni trg
ter s primerno infrastrukturo, pomagal številnim
tehnološkim podjetjem. Nekatera med njimi so
razvila odmevne in inovativne razvojne projekte,
ki so pomemben prispevek k družbenemu in
tehnološkemu razvoju.
s l o v e n i j e
Tehnološki park Ljubljana z bogatimi izkušnjami na
področju razvoja podjetništva je ključen člen v nacionalnem podjetniškem ekosistemu. Podjetniške
programe, ki jih ponuja podjetjem za razvoj delovanja,
nadgrajuje in razvija v okviru strateškega sodelovanja
in povezovanja v Iniciativo Start:up Slovenija (www.
startup.si), ob podpori resornih državnih institucij.
Tehnološki park Ljubljana, ustanovljen leta 1995, je
sodoben znanstveno-tehnološki park tretje generacije, podporno in stimulativno poslovno okolje
najvišje kakovosti za razvoj vrhunskega tehnološkega
podjetništva.
Podjetniška podpora zajema preverjanje poslovnih pobud, pripravo poslovnih načrtov z
najsodobnejšimi orodji in pristopi, poslovno in
tehnološko svetovanje, mentorstvo ter iskanje
poslovnih in strateških partnerjev. Podjetjem
omogoča povezovanje s finančnimi in naložbenimi
institucijami, raziskovalnimi inštituti ter industrijo,
jih usposablja ter zagotavlja sodobno infrastrukturo.
s t r o j n i h
s t r o j n i h
TEHNOLOŠKI PARK LJUBLJANA
- VOZLIŠČE ZA PODJETNIŠKO
ODLIČNOST
Podjetjem poleg ugleda, prestiža in kredibilnosti
zagotavlja celovito podjetniško podporo: pri
snovanju podjetniške ideje (Start:up Geek House,
www.geekhosue.si), pri zorenju (Start:up center
in Start:up leta, www.startup.si) in pri preboju na
globalne trge (Go:Global Slovenia, www.goglobal.si).
z v e z a
SVETOVALEC: TEHNOLOŠKI PARK LJUBLJANA SVETOVALEC: TEHNOLOŠKI PARK LJUBLJANA
JEZIKOVNI ODTENKI
JEZIKOVNI ODTENKI
ALI JE POTREBNO ALI TREBA
UREDITI?
s t r o j n i h
z v e z a
•
•
pomožniku: Treba se je znajti.
nedoločniški obliki povedkovega določila: Treba
je povedati resnico.
Pri tem stavku ni dileme, pravilni je primer a. Beseda
potrebno je v vlogi levega prilastka.
Morati je nedovršni glagol, ki izraža nujnost, nujno
posledico, da osebek uresniči dejanje oz. uresniči
zaradi določenih okoliščin.
Primer: Delavec mora jesti. Danes moram odpotovati.
Preteklik/prihodnjik/pogojnik
Moči je nedovršni glagol, ki izraža zmožnost oz.
sposobnost osebka izpolnitve dejanja
Primer: Ne morem več jesti. Delal bom, če bom
mogel.
Raba
Sedanjik
Glagol morati ima v sedanjiku obliko moram, glagol
moči pa obliko morem. Tukaj je najpogostejša
napaka zamenjave glagola morati z glagolom moči
(morem delati, pravilno pa bi bilo moram delati).
MOČI
morem
Glagol moči ima v pretekliku obliko sem mogel/a,
v prihodnjiku bom mogel/a in v pogojniku bi
mogel/a.
Glagol morati pa v pretekliku sem moral/a, v prihodnjiku bom moral/a in v pogojniku bi moral/a.
Zanikanje
Glagol morati zanikanja v slovenščini ne pozna, ampak ga nadomeščamo z izrazom treba (ni mi treba
študirati). V rabi pa se zgodi zamenjava glagola
moči z morati. Tako ne moram narediti, pravilno bi
bilo ne morem narediti.
Pri zanikanju ima:
glagol moči oblike: nisem mogel/a, ne bom
mogel/a in ne bi mogel/a
glagol morati oblike: ni mi bilo treba, ne bo
mi treba in ne bi mi bilo treba.
Besedo treba je lahko nadomestimo tudi z glagolom
»morati«. Morati je močnejši glagol, ki izraža nujnost,
treba je pa namero, potrebo ali hotenje.
a) Treba je obnoviti hišo.
b) Moramo obnoviti hišo.
TREBA JE je naklonski izraz, ki se uporablja ob
tipičnih primerih glagolov. To so izrazi namernosti,
hotenja, potrebe, nujnost … V isto skupino kot
treba sodijo tudi moram, dolžan sem, prisiljen sem.
Uporablja se ob:
Pravilen je primer b, saj besedo potrebno lahko nadomestimo s treba je.
a) Na občino je prinesel potrebno dokumentacijo.
b) Na občino je prinesel treba dokumentacijo.
MORATI
moram
s l o v e n i j e
TREBA JE
Če izraz potrebno je lahko nadomestimo s treba je,
potem je vsekakor pravilna oblika treba je.
a) Prebrati je potrebno celotno knjigo.
b) Prebrati je treba celotno knjigo.
Glagola morati in moči sta naklonska glagola, ki sta
si zelo podobna, a vsebinsko povsem različna.
Levi prilastek: Zbrali so vse potrebne podatke. Za
vpis prinesite potrebno dokumentacijo.
Povedkovo določilo: Podatki so potrebni. Delo je
potrebno.
Kateri izraz uporabiti: potrebno ali treba?
V trdilni obliki glagol morem zamenjamo z lahko
in tako namesto morem študirati rečemo lahko
študiram (tu mislimo na zmožnost študiranja).
s t r o j n i h
POTREBNO je pridevniška beseda, ki se navadno
uporablja kot levi prilastek ali kot povedkovo
določilo. Povedkovo določilo je del povedka ob
pomožnem glagolu.
POTREBNO
1. Skupaj z nedoločnikom lahko izraža, da opustitev
nekega dejanja lahko povzroči nezaželene posledice.
Primer: Roke je treba večkrat umiti. Pravilnik je treba
spremeniti. Ni treba prižgati luči.
2. Skupaj z nedoločnikom izraža omiljeno zahtevo.
Primer: Treba bo malce počakati.
3. Izraža okoliščine, stanje, ki zahteva uresničitev
nečesa.
Primer: Ko bo treba, te pokličem. Dežuje, ko je najmanj treba.
ALI MORAM ALI MOREM NAREDITI?
z v e z a
“Se tudi vam poraja to vprašanje? V tokratni
rubriki bomo razjasnili rabo besed treba je
in potrebno.
Besedi se razlikujeta glede na besedno
vrsto, zato je njuna raba povsem različna.”
s l o v e n i j e
Andreja Cigale
Pomenska raba izraza treba:
Če v stavku besedo treba je lahko zamenjamo z
morati, potem je prava izbira treba je in ne potrebno je.
Nekaj primerov rabe:
Pravilno
Napačno
Ni se ti treba bati.
Ni se ti potrebno bati.
Treba se je čim prej odločiti.
Potrebno se je čim prej odločiti.
Treba je očistiti okno. / Moramo očistiti okno. Potrebno je očistiti okno.
Za življenje je potreben kisik.
Za življenje je treba kisik.
Opravili smo vse potrebno.
Opravili smo vse treba.
42
43
USODNA NIT
USODNA NIT
s l o v e n i j e
Pridružite se PRIMATu na naslednjih področjih:
•
•
•
•
Razvoj proizvodov, tehnologije in materialov
Proizvodni procesi
Področje kakovosti
Področje interne logistike
Se nam želite pridružiti?
Pričakujemo Vaš življenjepis in opis Vaših kariernih
pričakovanj.
PRIMAT tovarna kovinske opreme d.d.
Kadrovska služba; Industrijska 22, 2000 MARIBOR
Zaradi širitve podjetja v Ribnici iščemo nove sodelavce (m/ž): KONSTRUKTOR v oddelku mehanske konstrukcije
Od kandidatov pričakujemo:
•
•
•
•
s t r o j n i h
•
Visoko strokovno izobrazbo strojne smeri z vsaj 2 leti delovnimi izkušnjami iz konstrukcije na področju
orodjarstva ali avtomatizacije proizvodnih procesov.
Aktivno znanje angleškega jezika.
Poznavanje orodja Windows, zaželeno poznavanje Catie/ProEngineer ali SolidWorks.
Samozavesten pristop z dobrimi komunikativnimi in pogajalskimi sposobnostmi, usmerjenostjo k
strankam in storitvam.
Samostojnost, predanost, podjetnost, vodstvena in prodajna naravnanost, organizacijske sposobnosti,
strukturiranost, sposobnost reševanja težav, samoiniciativnost, prilagodljivost, natančnost, zanesljivost,
timsko delo.
z v e z a
Nudimo:
Delali boste v mednarodnem okolju in opravljali naloge polne izzivov z zanimivimi obeti za prihodnost. Naša
družba se lahko pohvali z nadpovprečno rastjo in želimo, da ste del našega uspeha v prihodnje. Nudimo večje
ugodnosti, kot jih običajno nudijo velika podjetja. Kontakt:
Prosimo, oddajte svojo prošnjo z najnovejšo fotografijo, podrobnim življenjepisom skupaj z naslovom, kontaktnim telefonom in naslovom elektronske pošte v slovenskem in angleškem jeziku na naslov: YASKAWA
Ristro d.o.o., Lepovče 23, 1310 Ribnica ali po el.pošti: [email protected]
Yaskawa Ristro d.o.o. Lepovče 23, 1310 Ribnica
44
45
Usmerjeni smo na evropski trg in razvojno naravnani.
Cenimo prispevek vsakega posameznika in spodbujamo inovativnost.
Spodbujamo razvoj posameznikovih zmožnosti in
kompetenc.
Skrbimo za zadovoljstvo zaposlenih.
Sklepamo in razvijamo partnerstva doma in po svetu.
Smo zanesljivi in zaupanja vredni.
Smo odgovorni.
Smo odlični.
Želimo, da se nam pridružijo odlični ljudje, ki bodo
ohranjali odličnost družbe v bodoče.
s l o v e n i j e
Zaposlitev
Zakaj PRIMAT?
Z izjemno široko paleto blagovnih znamk
YASKAWA in MOTOMAN je YASKAWA EUROPE
vrhunski dobavitelj tehnologije avtomatizacije. Kot številka ena na globalnem trgu
frekvenčnih pretvornikov, servo pogonov,
krmilnikov, linearne tehnologije in industrijskih robotov. je YASKAWA Europe edino svetovno podjetje, ki strankam nudi integrirane
enostopenjske rešitve.
Evropske ekipe družbe razvijajo in izdelujejo
prilagojene rešitve kot tudi standardne in integrirane rešitve in sisteme za številne industrije.
s t r o j n i h
PRIMAT d.d. - v svoji programski naravnanosti in razvojni strategiji smo naravnani v program varnostne opreme.
Smo pomemben evropski proizvajalec in z nekaterimi proizvodi – predvsem iz izdelčne skupine bankomatnih
blagajn - smo prevzeli vodilno vlogo.
Bankomatne blagajne so izdelčna skupina, ki jo obvladujejo samo nekateri proizvajalci varnostne opreme.
Zahteva visoke izkušnje in ekspertna znanja na področju razvoja, tehnologije, proizvodnje, kontrolne in nabavno/prodajne funkcije.
V tržni naravnanosti smo usmerjeni na evropski trg. V zadnjem obdobju smo pričeli tudi s trženjem na tržiščih v
Azijskem, Arabskem in Ameriškem prostoru.
V PRIMATu smo uspešni, ker združujemo odlične zaposlene.
Verjamemo v posameznika in njegovo odličnost.
Vzpodbujamo odličnost.
z v e z a
Zaposlovanje v PRIMATu
MEDNARODNO POSVETOVANJE
USODNA NIT
Delodajalec:
POVABILO K SODELOVANJU
PLIN IN PLINSKE TEHNOLOGIJE 2014
Zveza strojnih inženirjev Slovenije in Skupina za plinske tehnologije, ki deluje pod njenim
okriljem, bosta s pomočjo podjetij s področja plina in plinskih tehnologij v letu 2014 organizirala drugo mednarodno posvetovanje o plinu in plinskih tehnologijah v Sloveniji. Izjemen odziv podjetij in strokovnjakov na prvem mednarodnem posvetovanju v letu 2013 je
potrdil organizatorjevo prepričanje, da plin in plinska tehnologija v Sloveniji nista novost,
temveč imata dolgo tradicijo in se ponašata z veliko strokovnega znanja.
Trajanje zaposlitve: nedoločen čas Vrsta zaposlitve: polni delovni čas Zahtevane delovne izkušnje: ne Poskusno delo: 6 mesecev Zahtevano znanje jezikov:
AN - angleški jezik razumevanje-dobro, govorjenje-dobro, pisanje-dobro, IT - italijanski jezik razumevanje-dobro, govorjenje-dobro, pisanje-dobro s t r o j n i h
Zahtevana rač. znanja:
1 - urejevalniki besedil - 1 - osnovno, 2 - delo s preglednicami - 2 - zahtevno, 4 - delo z bazami podatkov
- 2 - zahtevno, 5 - programiranje - 2 - zahtevno, 6 - poznavanje računalniških omrežij - 2 - zahtevno, 7 poznavanje operacijskih sistemov - 2 - zahtevno, 3 - računalniško oblikovanje - 2 - zahtevno
Drugo mednarodno posvetovanje bo še poseben poudarek namenilo večji prepoznavnosti
zemeljskega plina kot energenta v končni uporabi. Nikakor ne bomo pozabili na varnost
delovanja plinskih tehnologij in sledenje tehnološkim novostim, povezanim z zemeljskim
plinom. Tradicionalno bodo za izmenjavo izkušenj in znanja poskrbeli najvidnejši slovenski
in mednarodni strokovnjaki z vseh aktualnih področij uporabe plina ter uvajanja in upravljanja najsodobnejših plinskih tehnologij, ki bodo avditoriju spregovorili o svojih pogledih
na perspektivo in razvoj plinskih tehnologij.
s l o v e n i j e
z v e z a
30. september 2014
s l o v e n i j e
Izobrazba po Klasius:
visokošolska 2. stopnje, visokošolska univerzitetna (prejšnja), smer strojništvo in obdelava kovin Grand Hotel Union, Ljubljana, Slovenija
s t r o j n i h
Upravna enota prostega delovnega mesta oz. vrste dela: SEŽANA
Na prosto delovno mesto bomo zaposlili: 1
Naziv delovnega mesta oz. vrste dela: PROJEKTANT - M/Ž Podroben opis delovnega mesta: NAČRTOVANJE V RAČUNALNIŠKEM OKOLJU SOLIDWORKS z v e z a
KLJUČAVNIČARSTVO BOJAN SPASOVIĆ S. P.
Hotična 2 A
6242 MATERIJA
Bogat program bo vključeval tudi predstavitev ključnih proizvajalcev tehnološke opreme in
plinskih naprav, ki si jih bodo udeleženci lahko ogledali v živo in o njih povprašali strokovnjake.
Dogodek bo potekal 30. septembra 2014 v Grand hotelu Union v Ljubljani.
Način prijave kandidatov:
kandidati naj pošljejo vlogo po e-pošti
Kontaktna oseba:
BOJAN SPASOVIĆ,
041 627-425,
[email protected]
46
KLJUČAVNIČARSTVO BOJAN SPASOVIĆ S. P.
Hotična 2 A
6242 MATERIJA
47
z v e z a
s t r o j n i h
s l o v e n i j e
www.razvitovsloveniji.si
svetstrojništva
ZVEZA STROJNIH INŽENIRJEV SLOVENIJE
Karlovška cesta 3,
1000 Ljubljana,
Slovenija
PROSTOR ZA
POŠTNO ZNAMKO

Mednarodno posvetovanje Plin in plinske tehnologije, Grand hotel

Transcription

Similar documents

oktober 2013

oktober 2013

Visio-Navodila za uporabo.vsd

Navodila za montažo in uporabo detektorja MT CG 411

Projektna dokumentacija: Projekt za izvedbo

ZAMENJAJ IN PRIHRANI!

Novi izdelki

Nova področja v analizni kemiji - This is abra

Brezvodni amonijak

Owner Manual

predstavitve

GRAFITNE ELEKTRODE - Exoterm

INDUSTRIJSKI voziček za prevoz plinske posode je

MAPS ID: 501293-061

Megavat 42/2014 - Termoelektrarna Toplarna Ljubljana

vključevanje javnosti v načrtovanje trajnostne mobilnosti

Turbo Mag ok-uporabnik.indd

Graphite für die Funkenerosion - CP-Handels-GmbH

vsebinsko-tehnične zahteve za informacijski sistem energetika celje

SL - Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

Poročilo o stanju p u ergetike v lo e ij let 1

PDF Literatura