Ассоциация "Глобальная энергия" определила победителей первого цикла своей Международной программы для молодых инноваторов. Двое исследователей из России и китаянка победили в номинации "Идея", а ещё одному россиянину награда достанется за стартап-проект. Все четверо получат по одному миллиону рублей: победители "Идеи" – в качестве гранта на дальнейшие исследования, а лауреат в направлении "Стартап" – в качестве личной премии.
В этом году проекты исследователей связаны с созданием энергоэффективных технологий охлаждения воздуха, использованием возобновляемых ресурсов вместо ископаемого топлива и анализом повсеместного влияния электромагнитного излучения на человека.
Ассоциация "Глобальная энергия" уже многие годы проводит несколько конкурсов в области энергетики и энергосбережения. В 2019 году она запустила Международную молодёжную программу "Глобальная энергия". В конкурсе принимали участие соискатели из Великобритании, Гонконга, Китая, ОАЭ и России.
Прохлада и экономия
Первой победительницей из другой страны стала представительница Китая, Тяньшу Гэ (Tianshu Ge) из Шанхайского университета транспорта. На конкурс в номинации "Идея" в направлении "Новые способы применения энергии" она представила свой проект "Высокоэффективная система теплового насоса для осушения воздуха в железнодорожных транспортных средствах".
Сегодня на системы кондиционирования воздуха приходится более 1/6 части от общего мирового энергопотребления. Разумеется, при таких затратах энергии весьма желательно не тратить её попусту.
В своём проекте исследователь предлагает несколько технических решений, которые позволят увеличить КПД системы. Традиционно кондиционер решает две задачи: охладить воздух и осушить его. При этом КПД установки тем меньше, чем ниже температура работы. Парадоксально, но самая низкая температура (около 5–7 °С) требуется не для охлаждения воздуха, для удаления влаги.
Тяньшу предлагает наносить специальный осушающий материал на металлическую поверхность теплообменника, контактирующего с хладагентом. Это позволяет эффективно осушать воздух уже при 15–18 °С. Благодаря этому КПД всей системы увеличивается вдвое.
Примечательно, что новые кондиционеры могут применяться где угодно, от частных домов и офисов до супермаркетов и городского транспорта.
Сталь для турбин
Следующим победителем программы стал Роман Мишнев из Белгородского государственного университета. Его проект "Перспективная сталь для повышения энергоэффективности ТЭС" победил в номинации "Идея" по направлению "Традиционная энергетика". Разработки учёного дают возможность вырабатывать электрическую энергию на угольных тепловых электростанциях более экологичным и экономически выгодным способом.
Рабочая температура современных турбин не превышает 545 °С. При этом её повышение увеличило бы КПД электростанции. Для этого специалист предлагает делать детали турбин и паропроводов из новой мартенситной теплотехнической стали. Этот материал сохраняет прочность при температуре до 650 °С.
Применение новой стали позволяет сэкономить на объёмах сжигаемого топлива. По расчётам исследователя, экономическая выгода от использования новинки превышает пять миллионов рублей в сутки (!) на одной электростанции.
Нефть из опилок
В направлении "Нетрадиционная энергетика" в номинации "Идея" победителем в этом году стал Евгений Наранов из Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН с проектом "Производство высококачественных продуктов из бионефти с использованием Ru-содержащих катализаторов".
Ни для кого не секрет, что запасы ископаемых углеводородов исчерпаемы. К тому же связанные с их сжиганием выбросы углекислого газа грозят человечеству глобальным потеплением.
"Единственной реальной заменой ископаемого сырья является его возобновляемый аналог, а именно, биомасса растений, – считает учёный. – В своём элементном составе она содержит углерод, водород и кислород. Соответственно, её можно использовать как для генерации электроэнергии, так и для производства топлив и химических продуктов".
Сжигание растительного сырья не увеличивает количество CO2 в воздухе, ведь при этом в атмосферу просто возвращается углерод, только что изъятый из неё растением.
При этом себестоимость подобного сырья практически равна нулю. Это попросту отходы производства: опилки, солома и так далее. Напротив, сделав из них топливо, можно не беспокоиться об их утилизации. При этом ежегодный объём одних только лесотехнических отходов в России составляет около миллиарда (!) кубических метров.
Переработка биомассы в топливо по методу Наранова проходит в несколько этапов. На первой стадии её нагревают без доступа воздуха. При этом образуется так называемая бионефть. Чтобы сделать из неё топливо, необходимо очистить жидкость от большого количества кислородосодержащих соединений.
По мнению автора проекта, самой перспективной технологией является процесс гидрооблагораживания бионефти. При этом используются катализаторы из благородных металлов. Эффективнее всего с удалением кислорода справляются рутениевые катализаторы.
Учёный уверен, что его детище поможет решить проблему переработки отходов из биомассы, снизить негативное воздействие на окружающую среду, а также позволит производить дополнительные полезные продукты на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Излучение под контролем
Победителем в номинации "Стартап" в направлении "Новые способы применения энергии" стал Евгений Титов из Алтайского государственного технического университета имени И. И. Ползунова. В конкурсе он участвовал с проектом "Интеллектуализированная система контроля электромагнитной совместимости".
Учёный создал систему, позволяющую контролировать различные параметры электромагнитного излучения как в быту, так и на производстве. Предложенная технология позволяет точно оценить уровень опасности электромагнитного излучения для человека и техники.
В 2016–2019 годах разработка была внедрена на промышленных объектах Сибири 13 раз. Экономия на мониторинге только на одном крупном предприятии составила более миллиона рублей.
По расчетам учёного, затраты на проведение полного электромагнитного мониторинга небольшого помещения (40 кубических метров) составляют 30776 рублей. Применение же новой системы позволяет сэкономить на этом 30000 рублей (97% всей суммы).
Примечательно, что в 2014 году Титов стал победителем XI Общероссийского конкурса молодёжных исследовательских проектов в области энергетики "Энергия молодости", который ассоциация "Глобальная энергия" проводила с 2004 года.
"Эта победа стала для меня поистине стартовой точкой для дальнейших достижений в научном пространстве, – рассказывает лауреат. – На выделенные ассоциацией денежные средства наша команда модернизировала аппаратно-программный комплекс для мониторинга электромагнитной обстановки и разработала мероприятия по защите от электромагнитных излучений. Дальнейшее развитие комплекса до уровня интеллектуализированной системы позволило мне победить в этом году".
Победители Международной молодёжной программы "Глобальная энергия" в номинации "Идея" получат гранты в размере одного миллиона рублей на продолжение своих исследований в рамках заявленного проекта сроком на один год. Учёному, занявшему призовое место в номинации "Стартап", будет вручена личная премия в размере одного миллиона рублей.
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о лауреатах премии "Глобальная энергия" за 2019, 2018 и 2017 годы.
