Surowce o ogromnym znaczeniu energetycznym, takie jak ropa naftowa i gaz ziemny – a pewnego dnia zapewne także ciekły wodór – muszą być transportowane w ogromnych ilościach, aby zaspokoić nieustannie rosnące zapotrzebowanie energetyczne ludzkości. I nawet jeśli stopniowo odchodzimy od paliw kopalnych, to ich zamienniki i tak będą musiały być w jakiś sposób przesyłane.
Czytaj też: Te ogniwa fotowoltaiczne były bez żadnych szans. Pokazali światu ich nową moc
Właśnie dlatego naukowcy odpowiedzialni za publikację, która trafiła na łamy Scientific Reports, wykorzystali symulację, aby zaprojektować jak najwydajniejsze sposoby pompowania płynów. To powinno się natomiast przełożyć na ekonomiczne oszczędności związane z ich transportem. Kiedy członkowie zespołu wprowadzili swoje poprawki, udało się obniżyć energetyczne koszty przesyłu aż o 22%. Jakby tego było mało, sami zainteresowani wierzą, iż mogą dodatkowo wyśrubować ustanowione wyniki.
Kluczem do sukcesu w tej sprawie ma być zręczne manewrowanie między tzw. przepływami laminarnymi a burzliwymi. Jakie są różnice między nimi? Najłatwiej byłoby przedstawić je na przykładzie włączania i wyłączania kranu. Kiedy zostanie on otwarty “na spokojnie”, woda będzie wypływała w stosunkowo zorganizowany sposób. Mówimy wtedy o przepływie laminarnym. Jeśli jedna gwałtownie otworzymy przepływ, woda będzie zachowywała się znacznie bardziej chaotyczne. Dojdzie wtedy to przepływu burzliwego.
W odpowiedniej konfiguracji transport płynów mógłby stać się o 22% tańszy energetycznie
Jeśli wprowadzisz atrament do przepływu laminarnego, zobaczysz wyraźną linię atramentu poruszającą się w dół rury, ale w przypadku przepływu burzliwego atrament rozprasza się, ponieważ każda cząstka płynu obiera nieprzewidywalną ścieżkę. Ten chaotyczny ruch w małych skalach powoduje utratę dużej ilości energii. Przepływy laminarne są idealne do transportu płynów, ale kiedy lepkie płyny poruszają się szybko i w dużych skalach, system naturalnie ewoluuje w kierunku stanu burzliwego. wyjaśnia autor badań, Giulio Foggi Rota
Czytaj też: Sensacja w przemyśle wodorowym. W tym kraju produkcja zielonego paliwa stanie się rentowna
Jak więc ograniczyć straty energii, a tym samym zapewnić sobie korzyści ekonomiczne? Należy skupić się na ograniczeniu przepływu burzliwego. Symulacje wykazały, jak zręczne uruchamianie i wyłączanie pomp wpływało na zachowanie cieczy. Najkorzystniejsze rezultaty odnotowywano, gdy pompy były uruchamiane na krótko, ale intensywnie, a następnie dochodziło do ich wyłączania, dzięki czemu płyn zwalniał. Dzięki dalszym postępom powinno udać się usprawnić transport innych cieczy, na czym bez wątpienia mógłby skorzystać sektor związany z paliwem wodorowym, które obecnie jest zbyt drogie, aby stanowić konkurencję dla konwencjonalnych paliw.
