Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Инновации в энергетике

В 90-е годы прошлого века средства на развитие существующих энергомощностей и новые разработки практически не выделялись. Может, на тот момент это было и не особо критично: с падением производства уровень энергопотребления сильно снизился. В новом тысячелетии всё изменилось. Развивающаяся промышленность требует ввода всё новых и новых мощностей, энергопотребление растёт, а уровень износа многих действующих станций диктует необходимость скорейшей модернизации. При этом есть возможность взять за основу самые лучшие мировые образцы технологических разработок, изучить и проанализировать зарубежный опыт развития возобновляемых источников топлива. А также начать создавать новые технологии, аналогов которым в мире пока ещё нет.

Для примера - давно назревшая проблема развития угольной генерации. Угольные энергоблоки, построенные в советское время, пришла пора модернизировать. Несколько лет назад была предложена технология перевода энергоблоков на работу на сверхкритических параметрах пара. Учёные обсуждают следующий шаг - работу на суперсверхкритических параметрах пара. Но ни та ни другая технологии до сих пор не внедрены в промышленное производство. Более того, как такового нет ответа на вопрос, насколько это коммерчески привлекательно. Пока эти вопросы не решаются из-за огромной стоимости НИОКР, которую не может «потянуть» ни одна компания. Но время заставляет всё активнее искать пути решения проблемы дальнейшего развития угольных энергоблоков, износ которых становится всё больше. В итоге электроэнергетические компании всё ближе подходят к пониманию того, что с подобными вызовами надо справляться сообща - ведь в этом случае затраты на НИОКР будут разделены между широким числом компаний, равно как будут разделены между ними и те многие риски, неизбежно сопровождающие любой процесс разработки новейших технологий.

На сегодняшний день известны следующие разновидности инновационной энергетики:

Установки для нагрева жидкости -- вихревые теплогенераторы (существуют и другие названия этих установок). Жидкость прокачивается электронасосом через конструкцию определенным образом соединённых труб и нагревается до 90 градусов. Эти теплогенераторы давно используются для отопления помещений, но общепризнанной теории процессов, приводящих к нагреву жидкости, пока нет. Есть конструкции, в которых в качестве рабочего тела пытаются использовать воздух.

«Холодный ядерный синтез». Попытки извлечь ядерную энергию без применения сверхвысоких температур предпринимаются с конца 1980-х годов. Недавно итальянскими инженерами было заявлено, что им такая попытка удалась, правда от наименования холодный ядерный синтез они отказываются. Но суть в том, что в их катализаторе энергии тепло получают в результате слияния ядер химических элементов. Установка готова для практического использования.

Магнитомеханический усилитель мощности. По уверению авторов этого изобретения им удаётся использовать магнитное поле Земли для увеличения скорости вращения вала генератора или электромотора. Тем самым увеличивается количество электроэнергии, получаемой от генератора или уменьшается потребление энергии электромотором из сети. Такие устройства находятся на стадии полупромышленных образцов.

Индукционные нагреватели. Индукционный нагрев с помощью электричества используется в промышленности давно, но этот процесс удалось усовершенствовать. Теперь индукционный электрокотёл даёт больше тепловой энергии при тех же затратах электроэнергии. Предлагаемый электрокотёл, благодаря усовершенствованию, по эксплуатационным затратам будет на уровне газовых котлов.

Двигатели без выброса массы. Лабораторные образцы таких двигателей, не потребляющих топлива, демонстрируются в одном из космических исследовательских институтов (НИИ космических систем). Был проведен эксперимент с таким двигателем на спутнике. Перспективы этого направления пока не ясны.

Плазменные генераторы электроэнергии. Эксперименты с различными конструкциями ведутся давно в основном на лабораторном уровне.

Напряженные замкнутые контуры. По утверждению энтузиастов этого подхода существуют такие кинематические схемы, реализация которых позволяет извлечь дополнительную энергию. Демонстрировались возможности таких схем в конструкциях мельниц для измельчения отходов полимерных материалов. Затраты энергии на измельчение в этих мельницах меньше, чем в мельницах традиционных конструкций.

Энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости. Разработчики этих потенциальных генераторов электроэнергии утверждают, что при определённой скорости вращения дисков возникает эффект динамической сверхпроводимости тока, что позволяет генерировать мощные магнитные поля. А уже эти поля можно использовать для генерации электроэнергии. В ходе экспериментов накоплен большой массив информации по необычным физическим эффектам. Есть возможность не только генерировать энергию, но и создать двигатель для транспортных средств. Это направление выглядит одним из самых перспективных в новой энергетике.

Атмосферная электроэнергетика , объединяет различные способы и проекты получения накапливаемой в атмосфере электрической энергии. Наиболее очевидный путь состоит в захвате колоссальной энергии молний. Данное направление новой энергетики обладает немалым потенциалом.

Приведенный перечень исследований, направлений и готовых установок не является исчерпывающим. Однако он позволяет сделать вывод, что общество может приступить к осуществлению крупных проектов в инновационной энергетике, чтобы создать и развить принципиально новые технологии генерирования энергии. Благодаря этому будет создано важное условие выхода из тупика, как энергетической отрасли, так и всей экономики. инновационный энергетика автономный реактор

В 2010 году бразильский ученый Фернандо Галембекк сделал сенсационное заявление о возможностях получения атмосферного электричества. Согласно разработкам его группы из университета Кампинаш в Сан-Паулу мельчайшие заряды могут собираться из влажного воздуха. Как показали испытания, для сбора зарядов могут применяться определенные металлы, что в перспективе открывает крупные возможности для производства электроэнергии в регионах с влажным климатом. Считается, что совершенствование этой технологии даст человечеству еще один источник возобновляемой энергии.

E-Cat и «холодный синтез» . Изобретение Андреа Росси автономного реактора E-Cat открывает эпоху революции в энергетике. Демонстрация готовой работающей установки дает основания надеяться на запуск серийного производства аппаратов.

В конце октября 2011 года группа итальянских ученых во главе с Андреа Росси представила и протестировала в Болонье революционный автономный реактор, источник «бесплатного тепла» -- «катализатор энергии» (E-Cat). Принцип действия его строится на использовании в качестве топлива никеля и водорода, в процессе взаимодействия которых выделяется тепловая энергия и образуется медь. В основе функционирования устройства лежит низкоэнергетическая ядерная реакциям (LENR). Создатели подчеркивают: реактор обеспечивает выработку абсолютно чистой энергии, количество которой не ограничено. Ее производство возможно в промышленных масштабах, а сами установки планируется предоставлять в аренду.

Выпуск генераторов Росси, вероятно, начнется в США. Предполагается, что цена «домашнего» E-Cat составит 400-500 долларов, что не должно помешать изобретению окупится в ходе всего одного года. Перезарядка генераторов и их техническое обслуживание не будет дорогим. В отличие от автономных генераторов для промышленности, экономичные «домашние» агрегаты нельзя будет перестроить для применения в индустрии. Интерес в мире к работе итальянского ученого все более возрастает.

Длительное время мировая экономика обходилась без инноваций в энергетике. Прогресс в информационной сфере 1970-2000-х годов соединялся с застоем в области энергетики. Так называемые «альтернативные источники» не создавали реальной замены сжиганию углеводородного топлива. Биотопливо, ветровые и солнечные генераторы не ставили под удар старую энергетику.

Новые генераторы позволят предприятиям и людям автономно получать дешёвое электричество. Составной частью глобального экономического кризиса является энергетический кризис, выражающийся в удорожании ключевых энергоресурсов, нефти и газа. Резкое удешевление электроэнергии -- одно из необходимых условий преодоления кризиса и запуска нового подъема в экономике. И чем скорее оно будет выполнено, тем скорее пойдет дальнейший научный, культурный, социальный, политический и экономический прогресс человечества.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Мировая энергетическая система и ее проблемы. Удельный энергетический выход в различных способах получения энергии. Холодный ядерный синтез. Плазменный электролиз воды. Процесс индуцированного распада протона на основе плазмо-электрического процесса.

реферат , добавлен 30.01.2010


Прообраз ядерного реактора, построенный в США. Исследования в области ядерной энергетики, проводимые в СССР, строительство атомной электростанции. Принцип действия атомного реактора. Типы ядерных реакторов и их устройство. Работа атомной электростанции.

презентация , добавлен 17.05.2015


Научные разработки в сфере холодного термоядерного (ХТС) и холодного ядерного синтеза (ХЯС). Возможность использования реакций ХТС и ХЯС для создания природных ресурсов, дешевой энергии, производства электромобилей и решения экологических проблем.

презентация , добавлен 14.12.2010


Сущность и механизм инициации управляемого термоядерного синтеза. Разновидности термоядерных реакций и их примеры. Преимущество термоядерной энергетики и сфера применения. История создания и конструкция Токамака (тороидальной магнитной камеры с током).

презентация , добавлен 02.04.2015


Предварительный расчет рабочих параметров. Ядерно-физические характеристики "холодного" реактора. Определение коэффициента размножения для бесконечной среды в "холодном" реакторе. Вычисление концентрации топлива, оболочки, теплоносителя и замедлителя.

курсовая работа , добавлен 02.11.2014


Сущность, устройство, типы и принцип действия ядерных реакторов, факторы и причины их опасности. Основное назначение реактора БН-350 в Актау. Особенности самообеспечения ядерной энергетики топливом. Технология производства реакторов с шаровой засыпкой.

контрольная работа , добавлен 27.10.2009


Трехполосный усилитель мощности звуковой частоты на основе операционного усилителя, его технологические особенности и предъявляемые требования. Расчет величин усилителя и анализ его оптимальности в программе "Multisim". Средства электробезопасности.

курсовая работа , добавлен 13.07.2015


Конструкция реактора и выбор элементов активной зоны. Тепловой расчет, ядерно-физические характеристики "холодного" реактора. Многогрупповой расчет, спектр и ценности нейтронов в активной зоне. Концентрация вещества в гомогенизированной ячейке реактора.

курсовая работа , добавлен 29.05.2012


Использование ядерного топлива в ядерных реакторах. Характеристики и устройство водоводяного энергетического реактора и реактора РБМК. Схема тепловыделяющих элементов. Металлоконструкции реактора. Виды экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах.

реферат , добавлен 01.02.2012


Динамика современного потребления ядерной энергии. Отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания. Минусы ядерной энергетики. Позиции государств, имеющих АЭС, по отношению к атомной энергетике. Глобальная структура энергетического потребления.

Но при этом запрос на перспективные инновационные темы исследований в энергетике есть. Драйверами здесь выступают национальные программы поддержки инвестиций, цифровизация отрасли и растущие внешние рынки распределенной энергетики.

Ненаучный НИОКР

Первый и очевидный индикатор инновационности любой компании – это расходы на НИОКР. Именно они в первую очередь должны отражать потребность компаний в инновационных решениях. Но по факту доля этих затрат у российских энергетиков не значительна. Так, «Россети» тратят ежегодно на всю программу НИОКР около 1,0 млрд руб., «РусГидро» – 0,4 млрд руб., «Интер РАО» – 0,2 млрд руб., «Газпром энергохолдинг» – 0,35 млрд руб.

На практике большая часть этих средств (до 80 %) носит прикладной характер и идет на разработку обновленных линеек используемых сейчас видов оборудования и требований к ним. Энергокомпании заказывают исследования у научных и научно-производственных коллективов для создания оборудования с заданными функциями или программного обеспечения по известному техническому заданию.

НИОКР энергокомпаний в основной массе осуществляются на базе фундаментально исследованных научных принципов и испытанных технологических процессов. С одной стороны, такие исследования едва ли переведут технологическое развитие на новый уровень, но, с другой, серьезно повлияют на рынок оборудования, формируя актуальный технический и конкурентный ландшафт производителей.

Так, например, технологические стандарты для интеллектуального учета электроэнергии и соответствующие требования основных покупателей таких систем – сетевых и сбытовых компаний, могут определить не только предпочтительные технологии передачи данных (радио, PLC, 4 / 5G), но и контуры будущего рынка производства оборудования ежегодным объемом 40‑60 млрд руб. на десятилетие вперед.

Важно, что инициатором конкретной работы может быть и энергокомпания, и сам разработчик перспективного решения. Заказчик же, заинтересованный в запуске нового устройства в промышленную эксплуатацию, определяет бюджет НИОКР и проводит необходимые закупочные процедуры.

Вертикально интегрированные инновации

Для таких компаний, как ГК «Рос­атом», представляющих собой комплекс вертикально интегрированных предприятий ядерной энергетики, затраты НИОКР доходят до 4,5 % от выручки (около 40 млрд руб. в год) и становятся стандартным инструментом финансирования входящих в госкорпорацию отраслевых научно-исследовательских институтов.

При этом «Росатом» во многом изыскивает ресурсы для инновационных разработок в федеральном бюджете: так, например, он претендует на 200 млрд руб. в разрабатываемой сейчас национальной программе «Развитие атомной науки, техники и технологий». Средства должны пойти прежде всего на развитие нового типа реакторов – на быстрых нейтронах.

Расходы на НИОКР «Росатома», в отличие от других российских энергокомпаний, в абсолютных показателях сравнимы с лидерами зарубежной энергетики. Французская EDF тратит на исследования 0,9 % от выручки, испанская Iberdrola – 0,8 %, шведский Vattenfall – 0,5 %, канадская HydroQuebec – 0,9 %. Надо отметить, что многие их этих компаний управляют широко диверсифицированным энергетическим бизнесом, а большинство контролируются национальными правительствами. А значит, затраты на науку и развитие технологий идут рука об руку с государственными приоритетами.

Надо отметить, что среди глобальных лидеров инноваций в энергетике практически нет исключительно сетевых или, например, генерирующих компаний. Основная масса компаний ТЭКа в мире, вкладывающих значительные средства в НИОКР, либо вертикально интегрированные крупные структуры, либо работают в отраслях с экспортным потенциалом, таких, как, например, добыча нефти и газа.

Нацпрограммы как двигатель НИОКР

В электроэнергетике на сегодняшний день в мире больше других тратят на прикладную науку компании, работающие в сфере возобновляемой энергетики. Это, например, канадская Canadian Solar, американская First Solar, китайская Guodian Technology, датская Vestas, испанская Siemens Gamesa и другие. Они занимаются строительством и эксплуатацией солнечных или ветроэлектростанций, востребованных в рамках национальных программ развития энергетики.

Есть амбиции войти в эти списки и у отечественных лидеров сегментов ВЭС и СЭС – «Хевел», «Солар Системс», «НоваВинд», которые пока сконцентрированы на реализации первого этапа программы поддержки ВИЭ в России объемом в 5,5 ГВт.

Серьезные инвестиции в НИОКР могут потребоваться и в рамках одобренного российским правительством плана модернизации ТЭС. Для повышения топливной эффективности электростанций нужны уникальные отечественные производства газовых турбин большой мощности и их компонентов. Задача стоит действительно амбициозная: например, итальянскому производителю Ansaldo понадобилось 14 лет (с 1991 по 2005 г.) на обретение технологической независимости от лицензионных газовых турбин Siemens. Претендуют на этот рынок и «Силовые машины» и «Ростех», хотя во многом они ориентируются на государственные субсидии.

Регулируемая наука

Таким образом, финансирование НИОКР в отношении инновационных для России технологий – в возобновляемой энергетике и парогазовом цикле, становится возможным благодаря регуляторным решениям. Правительство запустило механизмы поддержки возобновляемой энергетики и модернизации тепловых электростанций, разрешив использовать оборудование, произведенное только в России. Источником для финансирования как строительства, так и НИОКР, станут в конечном итоге дополнительные платежи потребителей, собранные на оптовом рынке электрической энергии.

Без подобных мер стимулирования инвестиций энергетики вынуждены существовать в жестких тарифных ограничениях, не имея ресурсов и стимулов для инвестиций в развитие. Кроме того, большая часть их бизнес-процессов регламентирована почти всеобъемлющим спектром отраслевых требований. Это и стандарты для применяемого оборудования, и требования к безопасности, нормы проектирования объектов, требования к ремонту и обслуживанию производственных активов, антимонопольные ограничения в работе с потребителями и поставщиками, стандарты обязательного информационного обмена с регуляторами и инфраструктурой рынка.

Все эти факторы не создают благоприятной среды для инновационного развития и вложений в новые технологии. Компании ограничивают свои затраты первоочередными нуждами и капитальными вложениями на поддержание ресурса оборудования.

Государственный венчур

Неудивительно, что в условиях тарифного регулирования и строгого контроля отрасли инновации необходимо искусственно стимулировать на уровне законодательства или специальных распоряжений правительства.

В 2017 г. президент России поручил крупнейшим государственным корпорациям – «Ростеху», «Роскосмосу», «Росатому», Объединенной авиастроительной корпорации и Объединенной судостроительной корпорации создать собственные венчурные фонды.

Из энергокомпаний в этом списке пока только «Росатом», запустивший фонд на 3 млрд руб., но этот инструмент очень важен и нужен отрасли. Венчурное инвестирование позволяет корпорации-заказчику, входя небольшой долей в капитал разработчика перспективного продукта, выбирать и контролировать наиболее важные проекты. Команда основателей при этом сохраняет контроль в проекте и остается заинтересованной в коммерческой реализации технологии.

Пока этот рынок в России совсем невелик и составляет около 20 млрд руб. в год, проявляясь в основном в сферах ИТ, транспорта и финансов. Очевидно, что госкомпании даже небольшими усилиями могут серьезно изменить здесь расстановку сил, создав новую инфраструктуру для поиска и отбора проектов.

Если догонять, то быстро

Несмотря на все барьеры, перспективные направления для исследований в энергетике имеются. Это упомянутые уже технологии ВИЭ и газовых турбин большой мощности, технологии топливных ячеек, системы хранения энергии. Важно, что эти разработки будут иметь и экспортный потенциал.

Одной из более актуальных потребностей отрасли в инновациях является цифровизация энергетики. Прямо сейчас энергетикам нужны разработки отечественного ПО управления электрическими сетями и микроэнергосистемами, систем информационной безопасности критической инфраструктуры, технологии анализа данных и предиктивной аналитики.

Но пока развитие инноваций живет в логике «догоняющей» модели, совершенно не новой для нашей страны. И если рассматривать направления по отдельности, то предпринимаемые усилия выглядят очень скромно. Так, глобальный рынок электрохимических накопителей энергии ежегодно удваивается и в 2019 году приблизится к 8 млрд долл. США. Отечественные же инициативы в этой чрезвычайно перспективной и «горячей» сфере пока сводятся к дорожным картам и неторопливому поиску площадок для размещения пилотных проектов. Хотя именно этот рынок, обладающий серьезным экспортным потенциалом, выглядит наиболее привлекательным для исследований и запуска инновационных производств.

Но о каком бы финансировании инноваций ни шла речь – государственном заказе, корпоративных закупках или привлечении венчурного инвестора, инициатором НИОКР всегда может выступить сам разработчик перспективного решения. Это значит, что технологическое будущее российской энергетики и ее конкурентоспособность на мировой арене находится в общих руках – государства, подконтрольных ему энергокомпаний и проактивных научных коллективов.

Как обеспечить конкурентное преимущество на годы вперёд.
Российская электроэнергетика сейчас подошла вплотную к той границе, когда нужно сделать выбор: либо продолжать развитие на основе старых и давно испытанных технологий, слегка их модернизируя, либо сделать рывок в инновациях. Ведь уже многие годы (а точнее сказать – десятилетия) новых технологий не появляется. Именно поэтому государство выступает с инициативами по законодательному закреплению расходов на НИОКР, а энергокомпании активно обсуждают свои программы инновационного развития.

В 90-е годы прошлого века средства на развитие существующих энергомощностей и новые разработки практически не выделялись. Может, на тот момент это было и не особо критично: с падением производства уровень энергопотребления сильно снизился. В новом тысячелетии всё изменилось. Развивающаяся промышленность требует ввода всё новых и новых мощностей, энергопотребление растёт, а уровень износа многих действующих станций диктует необходимость скорейшей модернизации. При этом есть возможность взять за основу самые лучшие мировые образцы технологических разработок, изучить и проанализировать зарубежный опыт развития возобновляемых источников топлива. А также начать создавать новые технологии, аналогов которым в мире пока ещё нет.

Для примера – давно назревшая проблема развития угольной генерации. Угольные энергоблоки, построенные в советское время, пришла пора модернизировать. Это понятно всем. Но стоит один вопрос: как? В какую сторону дальше должно развиваться это направление? Несколько лет назад была предложена технология перевода энергоблоков на работу на сверхкритических параметрах пара. Учёные обсуждают следующий шаг – работу на суперсверхкритических параметрах пара. Но ни та ни другая технологии до сих пор не внедрены в промышленное производство. Более того, как такового нет ответа на вопрос, насколько это коммерчески привлекательно. Пока эти вопросы не решаются из-за огромной стоимости НИОКР, которую не может «потянуть» ни одна компания. Но время заставляет всё активнее искать пути решения проблемы дальнейшего развития угольных энергоблоков, износ которых становится всё больше. В итоге электроэнергетические компании всё ближе подходят к пониманию того, что с подобными вызовами надо справляться сообща – ведь в этом случае затраты на НИОКР будут разделены между широким числом компаний, равно как будут разделены между ними и те многие риски, неизбежно сопровождающие любой процесс разработки новейших технологий..

Инновационная стратегия

Что бы объединить усилия всех энергетиков, «Интер РАО ЕЭС» учредила фонд поддержки НИОКР «Энергия без границ» (подробнее об этом читайте на стр. 13). Приоритеты инновационного развития в самой компании расставлены следующим образом: серьёзная модернизация энергетических мощностей, строительство современных станций на природном газе, использование экологически чистых установок, работающих на угле, развитие и внедрение энергосберегающих технологий.

Первыми результатами работы по внедрению инновационных технологий стали ввод второй очереди Калининградской ТЭЦ-2, строительство ПГУ-450 на Уренгойской ГРЭС, завершение первого этапа модернизации электролизной установки на Нижневартовской ГРЭС и другие проекты.

Сейчас реализация стратегии «Интер РАО ЕЭС» в сфере инноваций вошла в завершающую стадию. Начав с приобретения зарубежных технологий, энергохолдинг перешёл к их последующей адаптации и производству оборудования уже на территории России. В этом направлении в компании реализуется проект создания совместного производства малых паровых турбин и котлов-утилизаторов с машиностроительным концерном ALSTO M. Кроме того, совместно с корпорацией General Electric и ГК «Ростехнологии» реализуется проект по созданию производства высокопроизводительных и высокоэкономичных газовых турбинных установок (ГТУ).

Также в «Интер РАО» ведётся работа по созданию собственных технологий с инновационной составляющей, не уступающих мировым аналогам. Эти изыскания компания ведёт совместно с ведущими профильными и отраслевыми организациями. Например, в прошлом году научно-технический совет «Интер РАО ЕЭС» рассмотрел ряд отечественных разработок в области функциональных покрытий.

Московский энергетический институт (МЭИ) и Всероссийский теплотехнический институт представили оборудование и ионно-плазменные технологии создания многослойных многокомпонентных нанокомпозитных покрытий, которые, как было зафиксировано в решении совета, позволяют «улучшить антикоррозийные свойства, повысить износостойкость наиболее важных элементов теплоэнергетического оборудования, снизить интенсивность воздействия повреждающих факторов на функциональные поверхности и тем самым увеличить эксплуатационный ресурс энергооборудования».

Иными словами, эта технология позволяет сделать оборудование более выносливым, увеличить его КПД и срок службы. НТС признал важность продолжения работ по созданию высокоэффективных покрытий для различных видов энергетического оборудования и целесообразность участия «Интер РАО ЕЭС» в проектах Центра функциональных покрытий, создаваемого для этих целей на базе научно-исследовательского центра «Курчатовский институт». Оказалось, что применение технологии, казалось бы, далёкой от энергетики, может сэкономить миллионы, если применить её на станциях «Интер РАО ЕЭС».

Ещё один перспективный проект – создание энергетических установок нового поколения из наноструктурированных сталей, способных выдерживать суперсверхкритические параметры пара. Данные установки разрабатываются совместно с ведущими компаниями и институтами машиностроения стран СНГ: ОАО «ЭМАльянс», ГК «Российская корпорация нанотехнологий», ОАО «ЦНИИТМАШ»,ОАО «ВТИ», БелГУ и ОАО «Силовые машины». Показатели энергоблоков нового поколения на суперсверхкритических параметрах пара, создаваемые с использованием таких сталей, будут значительно превосходить уже существующие в России по удельному потреблению топлива, себестоимости производимой электроэнергии и выбросам парниковых газов в атмосферу.

Энергоэффективность: на станциях и не только

Одной из задач инновационного развития является повышение энергоэффективности станций. К 2015 году «Интер РАО ЕЭС» планирует повысить эффективность сжигания топлива в 1,5 раза и довести уровень собственного потребления энергии до 3–4 %. Этого планируется достичь в первую очередь за счёт снижения потерь энергии при передаче и распределении внутри энергообъектов. В частности, ещё в 2009 году «Интер РАО ЕЭС» создало с FENICE, дочерней компанией Electricite de France, СП для внедрения передовых энергосберегающих технологий, проведения энергетического аудита, а также инжиниринга в области энергосберегающих технологий. Причём предназначено всё это не только для внутреннего использования на станциях группы.

Российской особенностью энергетических инноваций является необходимость внедрения энергосберегающих технологий не только на самих электростанциях, но и за их пределами. Проблема – в очень высокой энергоёмкости отечественных предприятий. Наша страна потребляет в 2,5 раза больше энергоресурсов на единицу ВВП, чем страны с соизмеримыми экономическими показателями. И дело не только в том, что мы живём в холодном климате. Более бережное отношение к энергии позволило бы России, по самым скромным подсчетам Минэнерго, экономить около 1 трлн. рублей в год! Специалисты «Интер РАО ЕЭС» проводят комплексные обследования на промышленных предприятиях. Они собирают информацию об использовании энергоресурсов, чтобы выявить возможные пути повышения их энергоэффективности. Координацией этих работ занимается Центр энергоэффективности «Интер РАО ЕЭС». Результаты обследований лишний раз доказывают, что одним только наращиванием генерирующих мощностей проблему энергоснабжения не решить. Это всё равно что бесконечно пытаться наполнить дырявый мешок. А значит, тезис о том, что энергетика является локомотивом инновационного развития российской экономики, оказывается вдвойне справедливым. Ведь внедрение энергоэффективных технологий будет способствовать инновационному развитию промышленных предприятий и повышению их эффективности.

Развитие энергетической отрасли является ключевым условием для успешной работы промышленности и комфорта потребителей. Внедрение новых технологий в энергетике обусловлено серьезным износом действующих систем, опасностью морально и технически устаревших коммуникаций для окружающей среды и здоровья человека, низким КПД и невозможностью эффективно распределять и контролировать локальные нагрузки.

Аналитики прогнозируют внедрение инноваций в ближайшие 20 лет. К 2070 году в мире будет построена безопасная модель, предполагающая использование возобновляемых ресурсов. Разработки в этом направлении активно ведутся уже сейчас.

Без проводов

Новые технологии в области энергетики часто касаются способов производства и передачи энергии. Японские инженеры предлагают беспроводную технологию передачи солнечной энергии на дальние расстояния.

В ходе тестирования экспериментального образца японцы осуществили задуманное. Дальность беспроводной передачи составила 0,5 км. В перспективе ее можно увеличить, нарастив мощность установки и количество используемого солнечного излучения. Для эксперимента использовался луч и принимающая установка мощностью 10 кВт, изготовленная из LED-ламп.

Биомасса

С возобновляемыми источниками связано 8 из 10 новых технологий в электроэнергетике. Станции, работающие на биотопливе, европейцы считают перспективными, потому что они:

• Производят необходимое количество ресурса при минимальных затратах труда и финансов.
• Надежны в эксплуатации.
• Безопасны для окружающей среды.
• Позволяют наращивать объемы производства.

В альтернативном сегменте растет интерес к возобновляемым источникам. Прогнозы экспертов рынка оптимистичны: через 20 лет более 70% от общего объема энергии будут производить ветряные и солнечные стации.

Лидерство аналитики пророчат Китаю, Индии и Великобритании, а США отводят 13% рынка.

Ветрогенераторы с биолопастями

Прототип ветрогенератора нового поколения уже существует – его совместно разработали исследователи из Сорбонны и Высшей школы искусств и ремесел в Париже. На эксперимент их вдохновили крылья стрекозы.

В экспериментальном генераторе изобретатели установили на ветровые турбины гибкие лопасти. Это способствовало подаче ветра на турбину под нужным углом и генерации энергии при любой скорости потока.

Во время испытаний ученые отметили, что с заменой жестких лопастей на гибкие аналоги производство энергии выросло на 35% без дополнительных затрат.

Похожего результата добились ученые профильных НИИ в Сингапуре и Германии. Разработанные ими новые технологии в сфере энергетики повышают эффективность солнечных батарей почти на треть за счет того, что вырабатывают тепло с обеих сторон.

Энтузиасты, разработавшие первый в мире двухсторонний модуль, презентовали его на выставке в Шанхае и привлекли внимание промышленников. В батарее свет поглощают две поверхности: та, что обращена к солнцу, и нижняя.

В качестве изоляции и защиты разработчики использовали двойное стекло – по их мнению, его наличие продлит срок эксплуатации солнечных панелей

Панели из мха

Мох и бактерии могут использоваться как источник производства недорогой альтернативной энергии. Идея принадлежит студентам Каталонского института прогрессивной архитектуры – им удалось собрать солнечную батарею, которая работает на мхе и бактериях.

В конструкции модуля предусмотрены компактные ячейки – они предназначены для бактерий и устанавливаются в грунт под корневой системой растений. Растения и грунтовые воды питают бактерии.

Преимуществом разработки авторы называют возможность работы солнечных панелей в зонах, где постоянные источники энергии отсутствуют или доступ к ним затруднен, а также в регионах, которых ощущается дефицит солнечного света. Для этого нужно использовать мох вместо других растений, так как он неприхотлив, прекрасно развивается в тени.

В студенческом «ноу-хау» нет тяжелых металлов и токсичных элементов, что благоприятно влияет на окружающую среду. Есть существенный недостаток – низкая мощность. Новаторы надеются, что эту проблему им помогут решить опытные биологи и инженеры.

Воздушный змей

Змей перемещается по воздуху с большой скоростью и вырабатывает энергию. С этой целью в его конструкции установлены 8 мощных турбин. По теоретическим расчетам использование змея как способа выработки ресурса эффективнее строительства и эксплуатации ветряных станций.

У технологии есть и другие преимущества:

• мобильность;
• простота использования;
• легкий запуск с любой площадки;
• простота технического обслуживания.

Тестирование покажет, оправдает ли технология ожидания разработчиков на практике. После этого можно будет говорить о перспективах массового производства.

Перспективы

По прогнозам международного агентства IRENA, у возобновляемых источников хорошие экономические перспективы. Специалисты агентства опубликовали отчет, в котором прогнозируют снижение стоимости кВт/ч альтернативной энергии к 2020 году.

Она станет дешевле традиционного ресурса, а переход к новым источникам станет финансово выгодным.