Energy research demonstration environment for the development of new power plant concepts (Q3750496)
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Project Q3750496 in Finland
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Energy research demonstration environment for the development of new power plant concepts |
Project Q3750496 in Finland |
Statements
67,494.0 Euro
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159,840.0 Euro
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42.23 percent
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1 January 2016
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31 August 2017
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Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
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62°14'34.12"N, 25°44'59.32"E
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40100
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Hankkeen tavoitteena on luoda ainutlaatuinen uusien voimalaitoskonseptien kokeellinen simulointiympäristö, jotavoidaan hyödyntää myös koulutuskäytössä. Kokeellinen simulointiympäristö yhdessä mallinnustyökalujen kanssamahdollistaa uusien entistä vähäpäästöisempien ja korkealla hyötysuhteella toimivien voima- ja lämpölaitoskonseptienkehittämisen. Perinteisten voima- ja lämpölaitosten toiminta tulee muuttumaan tiukkenevien päästömääräysten jauusituvan aurinko- ja tuulienergian lisääntyessä. Kasvava aurinko- ja tuulienergian osuus muuttaa perinteistenlaitosten ajotapaa ja käyttötunteja. Dynaaminen ajotapa edellyttää uusia tekniikoita ja konsepteja, joilla laitostenkuormanmuutoskykyä voidaan parantaa. Kuormanmuutoskyvyn lisäksi pitää yhteen sovittaa vaatimukset tiukoistapäästörajoista myös dynaamisessa ajotilanteessa, sekä hyötysuhde vaatimukset osakuorma ja muutostilanteissa.Simulointiympäristö toteutetaan integroimalla kaasun käyttövalmiudet VTT:n polttotutkimusympäristöön. Kaasunkäyttövalmiudet mahdollistavat maakaasun/biokaasun käytön säätävänä polttoaineena sekä uusien innovatiivistenkonseptien kehityksen. Kaasun avulla voidaan suoraan vähentää päästöjä sekä parantaa laitoksenkuormanmuutoskykyä. Parempi kuormanmuutoskyky auttaa laitosta tukemaan sähkö- ja lämpöverkkoa paremmin, kunaurinko- ja tuulienergian tuotanto vaihtelevat sääolosuhteista riippuen. Lisäksi kaasua voidaan hyödyntääinnovatiivisissa jälkipoltto- ja höyryn tulistusratkaisuissa varmistamaan matalat päästöt kuormanmuutostilanteissa sekäkorkea sähköntuotannon hyötysuhde haastavilla polttoaineilla (jäte, agro yms). Lisäksi tutkimusympäristöönsuunnitellaan ja toteutetaan innovatiivinen lämpösähkö-moduuli, jolla voidaan muuttaa lämpövirta suoraansähkövirraksi ilman liikkuvia osia. Moduulia voidaan käyttää esim. hukkalämpöjen hyödyntämisessä suoraansähköksi. Lisäksi moduuli mahdollistaa hajautetun off-grid sähkön tuotannon eri lämmön lähteistä ja säädettävienlämmönsiirtopintojen tutkimuksen voima- ja lämpölaitoskonsepteissa. Tutkimuksellisena tavoitteena on pystyävastaamaan niihin muuttuneisiin vaatimuksiin, joita uusilta voimalaitoksilta edellytetään tulevaisuudenenergiajärjestelmissä. Voimalaitoksilta vaaditaan tulevaisuudessa aiempaa joustavampaa kuorman muutoskykyä jakapasiteettia sekä alhaisempia päästöjä ja korkeaa hyötysuhdetta dynaamisissa ajotilanteissa läpi koko kuormanmuutosalueen. Lisäksi erilaiset hybridikonseptit, joissa perinteisiin voimalaitoksiin integroidaan uusiutuvaa energiaa(esim. aurinko, biomassa) ovat lisääntyvän tutkimuskysynnän kohteena. Kaasun käyttömahdollisuuksilla jalämpösähkö-moduulilla varustettu tutkimusympäristö antaa erinomaiset eväät kehittää yhdessä teollisuuden jatutkimustahojen kanssa tulevaisuuden voima- ja lämpölaitoskonsepteja sekä kotimaan että kansainvälisillevientimarkkinoille. (Finnish)
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The aim of the project is to create a unique experimental simulation environment for new power plant concepts, which can also be utilised for training purposes. The experimental simulation environment, together with modelling tools, enables the development of new low-emission and high-efficiency power and heating plant concepts. The operation of traditional power and heating plants will change as stricter emission regulations and renewable solar and wind energy increase. The growing share of solar and wind energy changes the way traditional plants drive and operate hours. Dynamic driving requires new technologies and concepts to improve plant load change performance. In addition to the load-reversing capability, the requirements for strict emission limits must also be reconciled in dynamic driving conditions, as well as efficiency requirements in part load and change situations.The simulation environment is implemented by integrating gas utilisation capabilities into VTT’s combustion research environment. Gas-use capabilities enable the use of natural gas/biogas as a regulating fuel and the development of new innovative concepts. Gas can directly reduce emissions and improve plant load change capacity. Improved load change performance helps the plant to support the electricity and heat grid better when the production of solar and wind energy varies depending on the weather conditions. In addition, gas can be utilised in innovative post-combustion and steam firing solutions to ensure low emissions in load change situations and high efficiency of electricity production with challenging fuels (waste, agro, etc.). In addition, an innovative thermoelectric module is designed and implemented in the research environment, which can transform the heat stream directly into an electric current without moving parts. The module can be used e.g. for the utilisation of waste heat directly into electricity. In addition, the module enables decentralised off-grid electricity production from different heat sources and adjustable heat transfer surfaces in power and heating plant concepts. The research objective is to be able to meet the changed demands of new power plants in future energy systems. In the future, power plants will be required to have more flexible load conversion capacity and capacity, as well as lower emissions and high efficiency in dynamic driving conditions throughout the load change area. In addition, different hybrid concepts for integrating renewable energy (e.g. solar, biomass) into conventional power plants are subject to growing research demand. The research environment, equipped with gas use possibilities and a thermoelectric module, provides excellent tips for developing future power and heating plant concepts for both domestic and international export markets, together with industry and research institutes. (English)
22 November 2021
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L’objectif du projet est de créer un environnement de simulation expérimentale unique pour les nouveaux concepts de centrales électriques, qui peut également être utilisé à des fins de formation. L’environnement de simulation expérimentale, associé à des outils de modélisation, permet de développer de nouveaux concepts d’électricité et de chauffage à faible émission et à haut rendement. L’exploitation des centrales électriques et de chauffage traditionnelles changera à mesure que les réglementations en matière d’émissions seront plus strictes et que l’énergie solaire et éolienne renouvelable augmentera. La part croissante de l’énergie solaire et éolienne change la façon dont les plantes traditionnelles conduisent et exploitent les heures de travail. La conduite dynamique nécessite de nouvelles technologies et de nouveaux concepts pour améliorer les performances en matière de changement de charge de l’installation. En plus de la capacité d’inversion de la charge, les exigences en matière de limites d’émission strictes doivent également être conciliées dans des conditions de conduite dynamiques, ainsi que les exigences en matière d’efficacité dans les situations de charge partielle et de changement. L’environnement de simulation est mis en œuvre en intégrant les capacités d’utilisation du gaz dans l’environnement de recherche sur la combustion de VTT. Les capacités d’utilisation du gaz permettent d’utiliser le gaz naturel/biogaz comme combustible régulateur et de développer de nouveaux concepts novateurs. Le gaz peut directement réduire les émissions et améliorer la capacité de changement de charge des installations. L’amélioration des performances en matière de changement de charge aide la centrale à mieux soutenir le réseau électrique et thermique lorsque la production d’énergie solaire et éolienne varie en fonction des conditions météorologiques. En outre, le gaz peut être utilisé dans des solutions innovantes de postcombustion et de cuisson à la vapeur afin d’assurer de faibles émissions dans les situations de changement de charge et un rendement élevé de la production d’électricité avec des combustibles difficiles (déchets, agro, etc.). En outre, un module thermoélectrique innovant est conçu et mis en œuvre dans l’environnement de recherche, qui peut transformer le flux de chaleur directement en un courant électrique sans pièces mobiles. Le module peut être utilisé, par exemple, pour l’utilisation de la chaleur résiduelle directement dans l’électricité. En outre, le module permet une production décentralisée d’électricité hors réseau à partir de différentes sources de chaleur et des surfaces de transfert de chaleur réglables dans les concepts d’électricité et de chauffage. L’objectif de la recherche est de pouvoir répondre aux exigences changeantes des nouvelles centrales électriques dans les futurs systèmes énergétiques. À l’avenir, les centrales électriques devront disposer d’une capacité et d’une capacité de conversion de charge plus souples, ainsi que d’une réduction des émissions et d’une grande efficacité dans des conditions de conduite dynamiques dans l’ensemble de la zone de changement de charge. En outre, différents concepts hybrides d’intégration des énergies renouvelables (par exemple solaire, biomasse) dans les centrales électriques conventionnelles sont soumis à une demande croissante en matière de recherche. L’environnement de recherche, équipé de possibilités d’utilisation du gaz et d’un module thermoélectrique, fournit d’excellents conseils pour développer de futurs concepts de centrales électriques et de chauffage pour les marchés d’exportation nationaux et internationaux, en collaboration avec l’industrie et les instituts de recherche. (French)
26 November 2021
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Ziel des Projekts ist es, eine einzigartige experimentelle Simulationsumgebung für neue Kraftwerkskonzepte zu schaffen, die auch für Schulungszwecke genutzt werden kann. Die experimentelle Simulationsumgebung ermöglicht zusammen mit Modellierungswerkzeugen die Entwicklung neuer emissionsarmer und hocheffizienter Kraftwerkskonzepte. Der Betrieb traditioneller Kraftwerke wird sich ändern, da strengere Emissionsvorschriften und erneuerbare Solar- und Windenergie zunehmen. Der wachsende Anteil an Solar- und Windenergie verändert die Art und Weise, wie traditionelle Anlagen fahren und arbeiten. Dynamisches Fahren erfordert neue Technologien und Konzepte, um die Leistungsfähigkeit der Anlagenlaständerung zu verbessern. Neben der Lastumkehrfähigkeit müssen die Anforderungen an strenge Emissionsgrenzwerte auch unter dynamischen Fahrbedingungen sowie Effizienzanforderungen in Teillast- und Veränderungssituationen miteinander in Einklang gebracht werden.Die Simulationsumgebung wird durch die Integration von Gasnutzungskapazitäten in die Verbrennungsforschungsumgebung von VTT umgesetzt. Gasverbrauchskapazitäten ermöglichen den Einsatz von Erdgas/Biogas als regulierender Kraftstoff und die Entwicklung neuer innovativer Konzepte. Gas kann Emissionen direkt reduzieren und die Kapazität zur Änderung der Anlagenlast verbessern. Eine verbesserte Laständerungsleistung hilft der Anlage, das Strom- und Wärmenetz besser zu unterstützen, wenn die Produktion von Solar- und Windenergie je nach Witterungsbedingungen variiert. Darüber hinaus kann Gas in innovativen Nachverbrennungs- und Dampffeuerungslösungen eingesetzt werden, um geringe Emissionen in Lastwechselsituationen und eine hohe Effizienz der Stromerzeugung mit anspruchsvollen Brennstoffen (Abfall, Agro usw.) zu gewährleisten. Darüber hinaus ist ein innovatives thermoelektrisches Modul in der Forschungsumgebung konzipiert und implementiert, das den Wärmestrom direkt in einen elektrischen Strom ohne bewegliche Teile verwandeln kann. Das Modul kann z. B. für die Nutzung von Abwärme direkt in Strom eingesetzt werden. Darüber hinaus ermöglicht das Modul eine dezentrale netzunabhängige Stromerzeugung aus verschiedenen Wärmequellen und einstellbare Wärmeübertragungsflächen in Strom- und Heizanlagenkonzepten. Forschungsziel ist es, den veränderten Anforderungen neuer Kraftwerke in zukünftigen Energiesystemen gerecht zu werden. Künftig müssen Kraftwerke flexiblere Lastumwandlungskapazitäten und -kapazitäten sowie geringere Emissionen und hohe Effizienz bei dynamischen Fahrbedingungen im gesamten Lastwechselbereich aufweisen. Darüber hinaus unterliegen unterschiedliche Hybridkonzepte zur Integration erneuerbarer Energien (z. B. Solarenergie, Biomasse) in konventionelle Kraftwerke einem wachsenden Forschungsbedarf. Das mit Gasnutzungsmöglichkeiten und einem thermoelektrischen Modul ausgestattete Forschungsumfeld bietet zusammen mit Industrie und Forschungsinstituten hervorragende Tipps zur Entwicklung künftiger Energie- und Heizungskonzepte für inländische und internationale Exportmärkte. (German)
30 November 2021
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Het doel van het project is het creëren van een unieke experimentele simulatieomgeving voor nieuwe energiecentraleconcepten, die ook voor trainingsdoeleinden kunnen worden gebruikt. De experimentele simulatieomgeving maakt, samen met modelleringsinstrumenten, de ontwikkeling mogelijk van nieuwe concepten met een lage emissie en een hoog rendement op energie- en verwarmingsinstallaties. De werking van traditionele energie- en verwarmingsinstallaties zal veranderen naarmate strengere emissievoorschriften en hernieuwbare zonne- en windenergie toenemen. Het groeiende aandeel van zonne- en windenergie verandert de manier waarop traditionele installaties rijden en uren werken. Dynamisch rijden vereist nieuwe technologieën en concepten om de prestaties van de installatiebelasting te verbeteren. Naast de capaciteit om de belasting te omkeren, moeten de eisen voor strikte emissiegrenswaarden ook worden verzoend in dynamische rijomstandigheden, evenals met efficiëntie-eisen in deellast- en veranderingssituaties. De simulatieomgeving wordt geïmplementeerd door gasgebruikscapaciteiten te integreren in de onderzoeksomgeving voor verbrandingsonderzoek van VTT. Gasgebruiksmogelijkheden maken het gebruik van aardgas/biogas als regulerende brandstof en de ontwikkeling van nieuwe innovatieve concepten mogelijk. Gas kan de emissies direct verminderen en de capaciteit van de installatiebelasting verbeteren. Verbeterde belastingsveranderingsprestaties helpen de installatie om het elektriciteits- en warmtenet beter te ondersteunen wanneer de productie van zonne- en windenergie afhankelijk van de weersomstandigheden varieert. Bovendien kan gas worden gebruikt in innovatieve oplossingen na verbranding en stoomverbranding om lage emissies te garanderen in situaties van belastingsverandering en een hoog rendement van elektriciteitsproductie met uitdagende brandstoffen (afval, agro, enz.). Daarnaast wordt een innovatieve thermo-elektrische module ontworpen en geïmplementeerd in de onderzoeksomgeving, die de warmtestroom direct kan omzetten in een elektrische stroom zonder bewegende onderdelen. De module kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het rechtstreeks gebruik van afvalwarmte in elektriciteit. Daarnaast maakt de module gedecentraliseerde off-grid elektriciteitsproductie mogelijk uit verschillende warmtebronnen en verstelbare warmteoverdrachtsoppervlakken in energie- en verwarmingsinstallatiesconcepten. De onderzoeksdoelstelling is om te kunnen voldoen aan de veranderde eisen van nieuwe energiecentrales in toekomstige energiesystemen. In de toekomst zullen elektriciteitscentrales over een flexibeler vermogen en een flexibeler vermogen voor belastingsconversie moeten beschikken, alsook over lagere emissies en een hoog rendement in dynamische rijomstandigheden in het gehele gebied van belastingsverandering. Bovendien zijn verschillende hybride concepten voor de integratie van hernieuwbare energie (bv. zonne-energie, biomassa) in conventionele energiecentrales onderhevig aan een groeiende vraag naar onderzoek. De onderzoeksomgeving, uitgerust met gasgebruiksmogelijkheden en een thermo-elektrische module, biedt uitstekende tips voor het ontwikkelen van toekomstige energie- en verwarmingsinstallatiesconcepten voor zowel binnenlandse als internationale exportmarkten, samen met industrie en onderzoeksinstituten. (Dutch)
4 December 2021
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L'obiettivo del progetto è quello di creare un ambiente di simulazione sperimentale unico per nuovi concetti di centrali elettriche, che possono essere utilizzati anche a fini formativi. L'ambiente di simulazione sperimentale, insieme agli strumenti di modellazione, consente lo sviluppo di nuovi concetti di impianti di riscaldamento e di potenza a basse emissioni e ad alta efficienza. Il funzionamento delle centrali elettriche e di riscaldamento tradizionali cambierà con l'aumento di norme più severe in materia di emissioni e l'aumento dell'energia solare ed eolica rinnovabile. La quota crescente di energia solare ed eolica cambia il modo in cui le piante tradizionali guidano e operano ore. La guida dinamica richiede nuove tecnologie e concetti per migliorare le prestazioni di cambiamento del carico dell'impianto. Oltre alla capacità di inversione di carico, i requisiti relativi a limiti di emissione rigorosi devono essere conciliati anche in condizioni di guida dinamiche, nonché requisiti di efficienza in situazioni di carico parziale e di cambiamento. L'ambiente di simulazione è implementato integrando le capacità di utilizzo del gas nell'ambiente di ricerca sulla combustione della VTT. Le capacità di utilizzo del gas consentono l'uso di gas naturale/biogas come combustibile regolamentare e lo sviluppo di nuovi concetti innovativi. Il gas può ridurre direttamente le emissioni e migliorare la capacità di variazione del carico dell'impianto. Il miglioramento delle prestazioni di variazione del carico aiuta l'impianto a sostenere meglio la rete elettrica e termica quando la produzione di energia solare ed eolica varia a seconda delle condizioni meteorologiche. Inoltre, il gas può essere utilizzato in soluzioni innovative di post-combustione e cottura a vapore per garantire basse emissioni in situazioni di cambiamento di carico e un'elevata efficienza della produzione di energia elettrica con combustibili difficili (rifiuti, agro, ecc.). Inoltre, un innovativo modulo termoelettrico è progettato e implementato nell'ambiente di ricerca, in grado di trasformare il flusso di calore direttamente in una corrente elettrica senza parti in movimento. Il modulo può essere utilizzato ad esempio per l'utilizzo del calore di scarto direttamente nell'elettricità. Inoltre, il modulo consente la produzione decentrata di energia elettrica off-grid da diverse fonti di calore e superfici di trasferimento del calore regolabili nei concetti di centrali elettriche e di riscaldamento. L'obiettivo della ricerca è quello di essere in grado di soddisfare le mutate esigenze delle nuove centrali elettriche nei futuri sistemi energetici. In futuro, le centrali elettriche dovranno disporre di capacità e capacità di conversione del carico più flessibili, nonché di minori emissioni e di un'elevata efficienza in condizioni di guida dinamica in tutta l'area di variazione del carico. Inoltre, diversi concetti ibridi per integrare l'energia rinnovabile (ad esempio solare, biomassa) nelle centrali elettriche convenzionali sono soggetti a una crescente domanda di ricerca. L'ambiente di ricerca, dotato di possibilità di utilizzo del gas e di un modulo termoelettrico, fornisce ottimi consigli per lo sviluppo di futuri concetti di centrali elettriche e di riscaldamento per i mercati di esportazione sia nazionali che internazionali, insieme all'industria e agli istituti di ricerca. (Italian)
12 January 2022
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El objetivo del proyecto es crear un entorno de simulación experimental único para nuevos conceptos de centrales eléctricas, que también pueden utilizarse con fines de formación. El entorno de simulación experimental, junto con las herramientas de modelización, permite el desarrollo de nuevos conceptos de energía y calefacción de baja emisión y alta eficiencia. El funcionamiento de las centrales eléctricas y de calefacción tradicionales cambiará a medida que aumenten las regulaciones de emisiones más estrictas y la energía solar y eólica renovable. La creciente proporción de energía solar y eólica cambia la forma en que las plantas tradicionales conducen y operan horas. La conducción dinámica requiere nuevas tecnologías y conceptos para mejorar el rendimiento del cambio de carga de la planta. Además de la capacidad de inversión de carga, los requisitos de límites estrictos de emisión también deben conciliarse en condiciones dinámicas de conducción, así como requisitos de eficiencia en situaciones de carga parcial y cambio. El entorno de simulación se implementa integrando las capacidades de utilización de gas en el entorno de investigación de combustión de VTT. Las capacidades de uso del gas permiten el uso del gas natural/biogás como combustible regulador y el desarrollo de nuevos conceptos innovadores. El gas puede reducir directamente las emisiones y mejorar la capacidad de cambio de carga de la planta. El mejor rendimiento de cambio de carga ayuda a la planta a apoyar mejor la red eléctrica y térmica cuando la producción de energía solar y eólica varía dependiendo de las condiciones meteorológicas. Además, el gas puede utilizarse en soluciones innovadoras de postcombustión y cocción de vapor para garantizar bajas emisiones en situaciones de cambio de carga y alta eficiencia de la producción de electricidad con combustibles desafiantes (residuos, agro, etc.). Además, un innovador módulo termoeléctrico está diseñado e implementado en el entorno de investigación, que puede transformar la corriente de calor directamente en una corriente eléctrica sin partes móviles. El módulo puede utilizarse, por ejemplo, para la utilización del calor residual directamente en la electricidad. Además, el módulo permite la producción descentralizada de electricidad fuera de red a partir de diferentes fuentes de calor y superficies de transferencia de calor ajustables en conceptos de centrales eléctricas y de calefacción. El objetivo de la investigación es poder satisfacer las nuevas demandas de las nuevas centrales eléctricas en los futuros sistemas energéticos. En el futuro, las centrales eléctricas deberán tener una capacidad y una capacidad de conversión de carga más flexibles, así como reducir las emisiones y una alta eficiencia en las condiciones de conducción dinámicas en toda la zona de cambio de carga. Además, los diferentes conceptos híbridos para integrar las energías renovables (por ejemplo, la energía solar o la biomasa) en las centrales eléctricas convencionales están sujetos a una creciente demanda de investigación. El entorno de investigación, equipado con posibilidades de uso de gas y un módulo termoeléctrico, proporciona excelentes consejos para el desarrollo de futuros conceptos de centrales eléctricas y de calefacción para los mercados de exportación nacionales e internacionales, junto con la industria y los institutos de investigación. (Spanish)
13 January 2022
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