Uczestnicy projektu szukają także rozwiązań kilku innych problemów badawczych. Jednym z nich jest kwestia wymiany ciepła między gazem a powierzchnią wymienników ciepła. LNG w zbiorniku jest bowiem przechowywany w formie ciekłej w temperaturze około -140 st. C. Tymczasem forma użytkowa tego gazu musi mieć temperaturę otoczenia. Konieczne jest zatem doprowadzenie pewnej ilości ciepła w wymiennikach. Jak jednak powinny być zbudowane, by ta wymiana była optymalna? Odpowiedzi na to pytanie szukają właśnie naukowcy z jednego z podzespołów w grancie. Aktualnie stosowane rozwiązania wprawdzie spełniają swoje zadanie, ale nie zostały przebadane na tyle, by móc określić, czy możliwa jest ich bardziej wydajna praca. Dlatego naukowcy dokładnie przyglądają się całemu procesowi, by opracować modele i równania pozwalające na zbudowanie najlepszej możliwej wersji takiego systemu.

Zamiarem badaczy jest również opracowanie takiej konstrukcji wymienników ciepła, by były odporne na blokowanie przepływu wskutek chwilowego zaniku obiegu medium grzewczego.

    - Kluczowym zagadnieniem związanym z eksploatacją systemów wykorzystujących LNG jest bezpieczeństwo, a zatem m.in. zdolność do pracy niektórych elementów systemu podczas awarii innych – wyjaśnia dr Stanclik. – Jednym z takich elementów jest wymiennik ciepła służący do regazyfikacji LNG, czyli zmiany stanu ciekłego będącej podstawową formą magazynowania LNG do stanu gazowego będącego formą użytkową. Dla przykładu: w transporcie morskim od wymiennika ciepła wymaga się zdolności odparowania nominalnego strumienia ciekłego gazu ziemnego w czasie 60 sekund od momentu zaniku przepływu w obiegu medium grzewczego. W klasycznych konstrukcjach w takiej sytuacji wymiennik oczywiście działa, czyli zachowuje zdolność do regazyfikacji LNG, jednak czynnik grzewczy zostaje zamrożony i uwięziony w wymienniku, tworząc tzw. korek lodowy. Taki wymiennik jest niezdolny do pracy. Nawet gdy znów możliwe jest zasilanie instalacji, przepływ czynnika grzewczego jest niemożliwy ze względu właśnie na korek lodowy. Ponowne uruchomienie takiego wymiennika wymaga pewnego czasu.

Dlatego w zespole trwają prace nad konstrukcją wymiennika ciepła odpornego na takie zjawisko. Naukowcy prowadzą badania nad mechanizmami narostu lodu i wymiany ciepła. Chcą określić parametry eksploatacyjno-konstrukcyjne wymienników ciepła, tak by proces zamarzania przebiegał w ściśle określonych warunkach i nie powodował powstawania zatoru lodowego.

Jak zmierzyć gaz w zbiorniku?

Od innych zbiorników te opracowywane na Politechnice Wrocławskiej będą odróżniać także nowe systemy pomiarowe i kontrolne. Badacze przygotowują m.in. system, który będzie wskazywał ilość przechowywanego gazu.

    - LNG ma tę właściwość, że nie da się wyznaczyć jego ilości w zbiorniku poprzez proste pomiary konkretnych wielkości fizycznych – tłumaczy lider projektu. – W przypadku CNG, czyli powszechnie stosowanego gazu ziemnego w postaci sprężonej, wystarczy pomiar ciśnienia, by określić ilość tego gazu. Jeśli ciśnienie spada, to i gazu jest mniej. Załóżmy więc, że po zatankowaniu do pełna w zbiorniku mamy ciśnienie 10 megapaskali. Kiedy spada do 1 megapaskala, możemy z wystarczającą dokładnością stwierdzić, że w baku pozostała jedna dziesiąta jego objętości. Z LNG nie można tak tego zmierzyć. Na rynku są dostępne różne metody pomiaru. My skonstruowaliśmy czujnik pojemnościowy, który działa jak kondensator o zmiennej pojemności, która zależy od ilości gazu, jaki pozostał w zbiorniku.

Projekt realizowany na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym ma wartość ponad 15 mln zł, z czego ponad połowę stanowi dofinansowanie. Potrwa do lipca 2022 r.