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Guidato dal ricercatore principale Hyung-Soo Lim, il team ha realizzato un turboespansore criogenico oil-free che utilizza refrigeranti con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) pari a zero. Sono stati completati con successo i test dimostrativi di un espansore dedicato alla liquefazione del gas naturale.
Il turboespansore criogenico è un dispositivo fondamentale per la liquefazione e lo stoccaggio di fonti energetiche alternative, come idrogeno, gas naturale e aria. La sua funzionalità si basa sull’abbassamento della temperatura attraverso l’espansione di gas ad alta pressione, ottenuta grazie a una girante. Per raggiungere temperature ultra basse di -183 gradi Celsius e inferiori, il team del KIMM ha progettato e realizzato in modo autonomo una girante, un cuscinetto senza olio, un asse e un involucro, proteggendo inoltre tecnologie chiave per garantire stabilità nella rotazione, controllo dell’uscita e progettazione dell’isolamento. Utilizzando questa attrezzatura, il KIMM ha riuscito a raffreddare con successo il neon, un refrigerante a GWP zero, a temperature inferiori a -183 gradi Celsius in condizioni ambientali.
In passato, i turboespansori criogenici, in grado di ruotare a velocità comprese tra decine e centinaia di migliaia di giri al minuto, erano per lo più importati dall’estero. I recenti progressi tecnologici del KIMM ora aprono la strada alla produzione nazionale di questi dispositivi. Per ampliare l’applicazione degli espansori a un numero maggiore di fonti energetiche alternative, era necessaria una soluzione in grado di refrigerare i gas a temperature inferiori a -163 gradi Celsius, il limite degli espansori tradizionali. L’espansore sviluppato dal team del KIMM è in grado di raggiungere temperature al di sotto di -183 gradi Celsius.
A differenza degli espansori esistenti, che richiedono un sistema di lubrificazione con olio e una complessa unità di alimentazione, il nuovo espansore del KIMM utilizza un metodo oil-free, consentendo una struttura più semplice e compatta.
Grazie a questa tecnologia innovativa, il team ha sviluppato con successo espansori per la liquefazione di idrogeno, gas naturale e aria. In particolare, l’espansore per la liquefazione del gas naturale ha una capacità di refrigerazione variabile tra 7 e 10 kW a -183 gradi Celsius. Attualmente, il KIMM è impegnato nella commercializzazione di questo espansore in collaborazione con un’impresa privata.
Il ricercatore principale Hyung-Soo Lim ha dichiarato: “Immagazzinare fonti di energia alternative come l’idrogeno in forma liquida a temperature ultra basse può aumentare significativamente la densità energetica, permettendo di ridurre drasticamente le dimensioni delle strutture di stoccaggio”. Lim ha aggiunto: “Attraverso lo sviluppo di tecnologie fondamentali per i turboespansori criogenici, aspiriamo a produrre a livello nazionale sistemi di stoccaggio per fonti energetiche alternative e contribuire così alla lotta contro il cambiamento climatico”.
Infine, le ultime ricerche sono state realizzate grazie al supporto di progetti fondamentali del KIMM, come quello per lo sviluppo di tecnologie meccaniche per sistemi di stoccaggio di grande capacità per aria liquida e fonti energetiche, e il progetto per lo sviluppo di sistemi di refrigerazione criogenica Turbo-Brayton per processi di produzione di semiconduttori. Inoltre, sono stati coinvolti progetti dell’Agenzia coreana per l’avanzamento della tecnologia infrastrutturale del Ministero del Territorio, delle Infrastrutture e dei Trasporti, mirati allo sviluppo di tecnologie di base per impianti di idrogeno liquido commerciali e per il miglioramento di sistemi di stoccaggio e utilizzo delle fonti energetiche basate sulla liquefazione dell’aria.