De opwarming van de aarde neemt met de dag toe en zal naar verwachting een verreikend, langdurig en verwoestend effect hebben op planeet Aarde. Om de situatie te bestrijden, dragen verschillende bedrijven hun steentje bij. Aerostrovilos Energy, de door IIT-Madras geïncubeerde auto-start-up, sloot zich in 2017 bij de bandwagon aan met het idee om gasturbines te ontwikkelen die voornamelijk worden gebruikt voor de voortstuwing van de lucht- en ruimtevaart of grote stroomopwekking van tientallen tot honderden MW's. Gasturbines zijn de schoonste verbrandingsapparaten die zich kunnen aanpassen aan een verscheidenheid aan brandstoffen, waardoor een netto koolstofneutraal ecosysteem wordt gecreëerd met behulp van biobrandstoffen.
Benieuwd naar het bedrijf en hoe effectief hun oplossingen zijn om de impact op het milieu te verminderen, gingen we om tafel met Rohit Grover, medeoprichter en CEO van Aerostrovilos Energy. Tijdens zijn bachelor en master in lucht- en ruimtevaarttechniek raakte Rohit zeer geïnteresseerd in de technologie en begreep hij dat er een enorme kloof is in de ontwikkeling van straalmotortechnologie in India. Hij wilde het pionieren en werken aan verandering in de technologie van straalmotoren.
Rohit nam wat tijd uit zijn drukke agenda en deelde het idee achter het starten van het bedrijf, de werkstijl, het succesverhaal van Aerostrovilos Energy en nog veel meer met het CircuitDigest-team.
V. 'Aerostrovilos Energy' staat erom bekend de eerste inheemse gasturbine van India voor energieopwekking te produceren. Hoe was je reis om dit voor elkaar te krijgen?
We zijn dit bedrijf in 2017 begonnen met een klein team van drie mannen en zijn nu uitgegroeid tot een multidisciplinair team van 10 leden, met velen van IIT Madras en andere IIT's. We zijn dankbaar voor de enorme steun die we hebben gekregen van IIT Madras labs, namelijk de NCCRD, het grootste onderzoekscentrum ter wereld voor dergelijke technologie. We hebben ook het geluk gehad om geïncubeerd te worden in de incubatiecel van IIT Madras, de beste van het land vanwege zijn deep tech startups. We zijn in eerste instantie begonnen met de ontwikkeling van een 20kW-machine die draaide om het kopen van enkele componenten en het testen van onze bestaande IP-componenten. In de toekomst zijn we begonnen met de volledige inheemse ontwikkeling van een 100 kW-systeem helemaal opnieuw.
V. Werp alstublieft wat licht op de subsidies die Aerostrovilos Energy heeft gekregen. Hoe nuttig bleek IITM te zijn?
We hebben het geluk gehad om financiële steun te ontvangen als subsidie van Bharat Petroleum als onderdeel van hun Project Ankur voor onze productontwikkeling. We hebben ook de technologie van het NCCRD-laboratorium voor gasturbineverbranding kunnen gebruiken, waardoor ons systeem veel beter is dan alle bestaande turbinetechnologieën. Bovendien zijn we dankbaar dat we steun krijgen van de incubatiecel voor financiering, contacten met investeerders, mentoren en andere juridische en CS-faciliteiten.
V. Vertel eens iets over de LX-101, de 100 kW micro gasturbinegenerator. Wat zijn de belangrijkste toepassingen van deze turbines?
Tegenwoordig zijn de microturbines voor een vermogensniveau van 100 kWworden gebruikt in off-grid continue stroombewerkingen zoals booreilanden, gedecentraliseerde stroom, industriële warmtekrachtkoppeling. Deze toepassingen hebben typisch een onbetrouwbaar net waardoor turbines uiterst betrouwbaar zijn als perfecte oplossing. Het heeft extreem lage bedienings- en onderhoudsvereisten. Vanwege de extreem hoge kapitaalkosten, doorgaans 10 keer een dieselgenerator, is deze echter niet als reservevoeding gebruikt, maar alleen als primair vermogen, en heeft daarom een zeer klein marktaandeel. Begin 2010 toen de batterijkosten hoog waren; de turbinegeneratoren werden door veel bedrijven als range extender uitgeprobeerd en gingen niet naar een productieschaal vanwege hoge kosten. Nu met onze innovatie,we zijn in staat om de materiaalbehoefte terug te brengen tot de minder exotische en automobielcategorie en daardoor de kosten op hetzelfde niveau te brengen als de bestaande dieselmotortechnologie. Hierdoor kan het nu toepassingen vinden in de markt voor dieselgeneratoren en elektrische voertuigen.
V. Hoe werken deze flexibele microgasturbines (MGT) voor brandstoffen? Wat is de betekenis ervan?
De Micro Gasturbines zijn vergelijkbaar met de Jet Engine-technologie die een vliegtuig aandrijft of grote op gasturbines gebaseerde energiecentrales die onze steden aandrijven. Dit is een geminiaturiseerde versie van hetzelfde. Terwijl de grotere kan oplopen van een paar megawatt tot 100 megawatt, maar de microturbine heeft een bereik van 20-200 kilowatt.
De kerntechnologie is dezelfde die de Brayton-cyclus gebruikt, waarbij de inkomende lucht wordt gecomprimeerd tot hogere druk, verbrand in een verbrandingskamer en uitgezet over een turbine om het asvermogen te creëren dat kan worden gebruikt om een generator te laten draaien. In tegenstelling tot grotere turbines kunnen de microturbines volledig olievrij zijn. Microturbines zijn in principe brandstofflexibel, wat enige aanpassing aan een verbrandingskamer voor verschillende brandstoffen vereist. Maar met onze unieke verbrandingskamertechnologie hoeven we dat ook niet te doen. Voor vloeibare of gasvormige brandstof is een kleine wijziging in de brandstofleiding nodig om de brandstof te selecteren en dezelfde machine kan worden gebruikt met verschillende soorten brandstoffen, beginnend bij CNG, LPG, diesel, benzine, biogas, biodiesel, enz.
Turbines, in tegenstelling tot DG-sets, verbranden de brandstof volledig als een LPG-brander in onze keukenfornuizen en hebben zeer weinig uitstoot van schadelijke stoffen. De emissieniveaus zijn ook 20-30 keer lager dan de strengste BSVI. Ze zijn 5 keer kleiner en 8 keer lichter dan een dieselmotor voor hetzelfde vermogensniveau.
V. Hoe kunnen microgasturbines (MGT) in auto's worden gebruikt? Welke voordelen heeft het ten opzichte van verbrandingsmotoren en elektrische voertuigen?
Micro-gasturbines zijn al eerder in het voertuig geprobeerd, maar werden mechanisch aan de aandrijflijn gekoppeld om het voertuig aan te drijven. In het huidige geval produceren ze echter elektrische stroom en worden ze gebruikt om de elektromotor van een elektrische auto van stroom te voorzien. Dit is vergelijkbaar met een serie hybride EV waarbij we een generator aan boord hebben, in dit geval een turbinegenerator. In wezen zal het een EV aan de voorkant zijn met een EV-aandrijflijn, en met 90% van de batterij vervangen door een geschikte MGT-generator.
De MGT-generatoren hebben verschillende voordelen ten opzichte van IC-motoren. In principe zijn ze brandstofflexibel en kunnen ze op verschillende vloeibare en gasvormige brandstoffen werken, waaronder ook biobrandstoffen. Ze zijn 8 keer lichter en 10 keer compact dan een ICE, bijna trillingsvrij en het geluid kan gemakkelijk worden opgevangen met een behuizing. Een geschikte technologie voor verbranding en die we introduceren Lean Direct Injection resultaten genoemd in aanzienlijk lagere uitstoot van schadelijke stoffen en met een betere efficiency, CO- 2 voetafdruk komt ook aanzienlijk gedaald. ICE heeft een onderhoudsperiode van 500 uur (30.000 km) en een levensduur van 10.000 uur (6.00.000 km), terwijl turbines een onderhoudscyclus hebben van 10.000 uur en een levensduur van 40.000 uur, wat veel langer is dan ICE.
De voordelen ten opzichte van een elektrische auto worden een gigantische factor bij het overwegen van zware bedrijfsvoertuigen die nodig zijn om goederen over lange afstanden te vervoeren. De huidige beperkingen in de batterijtechnologiequa dichtheid en actieradius beperkt het gebruik ervan in dit voertuigsegment en dit is waar de turbines in de toekomst een belangrijke rol zullen spelen en de go-to-technologie voor dit segment voor de komende decennia. Tegenwoordig zijn er productiemethoden die het mogelijk maken turbines in bulk te produceren en hier speelt onze LDI-technologie een belangrijke rol bij het verlagen van de CapeX voor de turbine en de algehele voor het Turbine Electric Vehicle (TEV), zodat de CapEx zal vergelijkbaar zijn met een ICE. Verder met een elektrische aandrijflijn, kan het een betere economie opleveren en resulteren in een OpeX die bijna gelijk is aan EV met een combinatie van CNG en diesel. De batterijen hebben een beperkte levensduurvan ongeveer 8 lakh km, terwijl de turbine 3-4 keer kan blijven gaan. Ten slotte resulteert het voordeel van brandstofflexibiliteit in de mogelijkheid om diesel, benzine, CNG-infrastructuur te gebruiken en later kan de overschakeling op bio-ethanol, biodiesel soepel worden uitgevoerd.
V. Zijn deze MGT's compact genoeg om in auto's te passen? Hoe zouden de prestaties worden vergeleken met een elektrische auto?
Turbines passen gemakkelijk in een voertuig omdat het lichter is dan de ICE. Zoals ik al eerder aan de voorkant zei, het is als een EV en wordt aangedreven door een elektromotor. De turbine levert de belangrijkste krachtbron voor deze motoren met een klein batterijpakket dat zal worden gebruikt voor bepaald extra vermogen voor snelle acceleratie of zal worden opgeladen tijdens het remmen.
V. De belangrijkste focus op EV's is vanwege de milieuvoordelen. Kan MGT concurreren met EV's op het gebied van luchtvervuiling?
Ja absoluut! De sector waarop we ons richten, zijn zware bedrijfsvoertuigen en zij zijn degenen die een van de grootste boosdoeners zijn van vervuiling en de batterijtechnologie kan wereldwijd nog 20 jaar nodig hebben om in te halen in ontwikkelde economieën en misschien nog veel meer dan dat voor India. Als we dat dus vergelijken met een bestaande ICE-truck die de komende 30-40 jaar hetzelfde zou blijven, kunnen we de uitstoot aanzienlijk verminderen. We rekenen ook op brandstoffen op basis van CNG en biobrandstoffen, samen met elektrificatie als onderdeel van het overheidsplan voor toekomstige energie om de uitstoot te verminderen. Hier zijn een paar nummers ter referentie voor een vrachtwagen / bus.
tov ICE- 100 ton CO 2; 50 ton CO & NOx, 10 ton PM-reductie per jaar.
tov EV (rekening houdend met het net met zijn CO2-voetafdruk) - 50 ton CO 2 per jaar
V. Zullen auto's met MGT-motor zuiniger zijn dan IC Engine?
Ja, de brandstofkosten kunnen tot wel 3 keer aanzienlijk lager zijn bij gemengd gebruik van diesel en CNG in vergelijking met ICE.
V. Heeft u uw turbines al op auto's getest? Welke uitdagingen verwacht u in het proces?
We moeten onze turbines nog testen met een voertuig en daarvoor werken we nauw samen met enkele OEM's in het bedrijfsvoertuigsegment. Wij zouden hen de machine leveren. De uitdaging waar we voor zouden kunnen staan, ligt in de integratie van de technologie met hun platform. Bovendien kunnen er bepaalde uitdagingen zijn vanuit de regelgevende kant in termen van subsidie en GST-korting, enz. De turbines zijn schoner dan ijs en zouden ook onder subsidie moeten vallen. Andere landen verstrekken subsidies voor voertuigen met een nieuw concept, zoals een hybride. Dat moet hier ook gebeuren.
V. Brandstof-flexibele MGT's zullen de hoofdstroom worden bij het vervangen van de bestaande DG-sets voor de back-upstroom. Hoe ver is het waar?
Het is een plausibel scenario. Turbines bestaan al sinds de jaren 40-50. Ze hebben de zuigermotoren vervangen vanwege hun superieure betrouwbaarheid en prestaties, en met bepaalde innovaties die we introduceren; ze kunnen zeker hetzelfde doen voor terrestrische toepassingen, inclusief DG-sets. Het voordeel van de turbine ligt in zijn brandstofflexibiliteit of het vermogen om laagcalorische of vuile brandstoffen zoals biogas, syngas, enz. Te gebruiken, waaraan de ICE's moeite hebben om zich aan aan te passen. Zodra de op volume gebaseerde productie is vastgesteld voor gasturbines met behulp van de bestaande goedkopere materialen en productienormen die worden gebruikt voor het maken van een turbineachtig onderdeel genaamd Turbocharger, kunnen ze concurreren met DG-sets op verschillende aspecten, waaronder efficiëntie, betrouwbaarheid, emissies, enz..
V. Uw bedrijf heeft de initiële kosten van microgasturbinegeneratoren met 10 keer verlaagd. Hoe was dat mogelijk? Met welke moeilijkheden heb je te maken gehad?
Sommigen van u kennen wellicht de turbocompressor. Deze zijn qua constructie en principe vergelijkbaar met een MGT. Ze worden in bulk geproduceerd en worden gebruikt met ICE's die op diesel rijden om de prestaties te verbeteren. Ze worden in massa vervaardigd met goedkopere materialen en gevestigde productieprocessen. We zijn van plan hetzelfde proces te gebruiken om onze MGT's te maken en de vangst hier is onze LDI-technologie die het nu mogelijk maakt om deze processen te gebruiken voor het maken van een MGT.
We moesten vanuit het eerste principe denken en begrijpen waarom de gasturbines niet goedkoper kunnen zijn en wat hen ervan weerhoudt dat te zijn, en beseften dat het de exotische materiaalselectie was die in de luchtvaartmachine terechtkomt. Maar voor automobieltoepassingen met bepaalde veranderingen in onze verbrandingsregio, waren we erin geslaagd de temperaturen te verlagen, waardoor we niet meer die exotische materialen en productieprocessen hoefden te gebruiken die zijn aangenomen voor turbines of straalmotoren van luchtvaartkwaliteit.
V. Wat zijn de andere technologisch geavanceerde producten die uw bedrijf op het programma heeft staan?
De eerste productlijn die we plannen, is een 120kW-productreeks voor toepassingen in zware bedrijfsvoertuigen. Later zullen we geschikte producten introduceren voor verschillende bedrijfsvoertuigensegmenten met vermogens van 20 kW tot 200 kW. Voor de gen-setmarkt gaan we dezelfde producten gebruiken en gaan combineren en kunnen we capaciteit bieden tot 1 MW voor gedistribueerde energieopwekking met schonere brandstoffen zoals aardgas, biogas of productiegas. In de loop van de tijd zullen we verdere innovaties in onze technologie brengen voor verschillende subsystemen die we momenteel importeren.