Наші вчені роблять енергетику економною та чистішою

Комфорт вимагає платні. Сучасні гаджети, яскраві приміщення та побутові прилади зробили наше життя значно зручнішими, але всі вони мають велику жагу до енергії. У подорожчанні енергоресурсів ми переконуємося щоразу, як сплачуємо за комунальні послуги, заправляємо авто чи готуємось до зимового періоду. Мало хто не погодиться, що необхідно більш заощадливо витрачати енергію та шукати нові її джерела. Українські вчені шукають рішення цих завдань і знаходять. Найцікавіші рішення вони презентували на вчорашній зустрічі Tech Today Hub. Цього разу вона була присвячена енергетиці та енергоефективності.

Відкрила подію керівник прес-служби Vodafone Україна Вікторія Рубан. Енергетичні питання дуже актуальні для телеком-галузі, розповіла вона. Оператори одними з перших почали працювати над «розумною» енергією – ефективнішим управлінням та споживанням ресурсів за допомогою сучасних технологій. Адже, наприклад, Vodafone по світу має близько 240 тисяч приміщень, а в Україні їх 40. Оператор уже впровадив на них «розумні» рішення із заощадження і може поділитися ними з іншими.

Далі президент NDI Foundation Ольга Крупська коротко розповіла про успіхи платформи Tech Today Hub. Шість проектів уже знаходяться на стадії фінальних переговорів з інвесторами. Окрім цього, у березні почне працювати школа з підготовки інноваційних менеджерів. Подібні фахівці необхідні, щоб розповідати бізнесу про культуру інвестування та перспективні проекти.

Після цього свої напрацювання продемонстрували науковці.

Ефективний обігрів

Учені з Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова розробили рішення, з яким стане тепліше при менших затратах енергії. Окрім цього, воно також позбавляє від проблем традиційних систем опалення: електрообігрівачів, конвекторів, рішень централізованого обігріву. Останні мають високу вартість, споживають багато енергії, сильно нагріваються, через що можуть зашкодити здоров’ю чи навіть спричинити пожежу.

Науковці створили плівкові нагрівачі «Мелта», які працюють за принципом інфрачервоних обігрівачів. Якщо підключити такі прилади до електромережі, вони почнуть випускати інфрачервоне світло. Коли воно потрапляє на предмети, то нагріває їх. При цьому самі плівкові нагрівачі залишаються холодними.

Таке рішення працює на основі матеріалу ХКБРС, який почали розробляти близько 15 років тому для систем пожежогасіння. Цей сплав, за словами науковців, кращий за наявні аналоги. Російські вироби «Плэн» та «Зебра» використовують стальну стрічку, яка займає велику площу і має низьку потужність. Карбонова стрічка вразлива до пошкоджень і придатна лише для створення «теплих підлог». А керамічні нагрівачі коштують дорого, важать 8-12 кг, довго прогріваються. Вони також випромінюють таке світло, яке буквально варить живих істот ізсередини, оскільки проникає до 5 см у тіло. Українська розробка в цьому плані повністю безпечна.

Покращена електроніка

Представник Інституту металофізики Віктор Носенко розповів, як можна зробити електричні прилади надійнішими, потужнішими та компактнішими. Цього вдасться досягнути, якщо замінити у звичних трансформаторах, дроселях та котушках індуктивності стальне чи феритове осердя на нанокристалічні стрічкові магнітопроводи. Адже традиційні матеріали хоча й дешеві, але вироби з ними досить неефективні. Носенко навів приклад Японії. Вона – найбільший у світі виробник трансформаторної сталі. Але ця країна заборонила використання на своїй території трансформаторних підстанцій, що виконані з неї.

Наші науковці вже презентували подібний трансформатор під назвою monoblock. Такі трансформатори дозволяють зменшити габарити аналогів із трансформаторної сталі у 20 разів і для виробів з феритовим осердям – у 3 рази. Тобто на їхній основі можна робити блоки живлення вагою близько 3 грамів. Окрім цього, нанотехнології зроблять трансформатори та інше обладнання стійкими до радіації та інших складних умов роботи.

Автономна енергія

Приватна українська компанія «Кімо-Бізнес» розробила рішення, яке дозволить кожному зробити своє житло автономним. Їхня газогенераторна станція виробляє тепло, електрику, горючий газ та біовугілля. Ідея створити подібну установку, за словами представника компанії Сергія Гончаренка, з’явилася через те, що наша держава залежна від імпортного газу. А джерело палива для неї – біологічні відходи – досить доступне. Це відходи людської життєдіяльності, сільського господарства, деревообробної промисловості тощо.

Створена газогенераторна станція використовує для своєї роботи відомий принцип – горіння палива без вільного доступу кисню. Але при цьому українська розробка не має аналогів. Вона може мати потужність від 3 кВт, тоді як у світі існують газогенераторні установки від 100 тис. кВт теплової енергії. І вони працюють на торфі чи вугіллі і виробляють лише генераторний газ та тепло.

Яскраве та економне освітлення

NDI Foundation разом із розробниками LED-технологій презентував проект розвитку в Україні LED-індустрії. Цей проект вже подано на розгляд відповідним державним органам, запрошені як партнери бізнес- та інвестиційні фонди. Проект у стадії активної підготовки до запуску та переговорів із зацікавленими сторонами. За попередніми оцінками, виробництво 20 млн LED-чіпів на рік повністю закриє попит на українському ринку та дозволить Україні вийти на експортний ринок із конкурентоздатною світлодіодною продукцією.

Тільки український ринок світлодіодного обладнання на сьогодні оцінюють у понад $100 млн на рік.

Ольга Крупська, яка презентувала цей проект замість розробників, розповіла, що сьогодні ринок світлодіодної техніки на 60% належить китайським вендорам. Але українські світлодіоди зможуть завоювати собі місце, бо вони будуть дешевшими. Вони коштуватимуть близько 0,0021 доларів/люмен, тоді як, наприклад, один із найвідоміших виробників Cree має питому вартість 0,0031 доларів/люмен.

Розробники оцінюють, що виробництво 20 млн LED-чіпів на рік повністю закриє попит на українському ринку. Цієї кількості чіпів достатньо і для виходу на світовий ринок, потреби якого у світлодіодах задоволені лише на 40%. Потрібен лише інвестор, який, власне, організує таку фабрику.

Світло без тіні

А ще вчені з Інституту проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного разом із фахівцями приватного науково-виробничого підприємства «Мікрон» створили освітлювальні прилади, які не дають тіні. Подібні використовуються в медицині, транспорті, приладобудуванні, ювелірній галузі – усюди, де потрібно бачити без перешкод.

В Україні є виробництво безтіньових світильників, але це збирання з готових імпортних комплектуючих. Науковці пропонують налагодити повний цикл виготовлення, і це зробить такі прилади майже втричі дешевшими за імпортні аналоги. Вартість зарубіжних світильників складає від $2050 до $10300. Українська техніка коштуватиме близько $1500.

Точніший облік газу

Окрім більш економного споживання енергоресурсів вигоду також можна отримати від точнішого обліку. Це актуально для газотранспортної системи України, в якій обсяги спожитого газу обраховуються з точністю 1-3%. Якщо зменшити цю цифру на 0,1%, це заощадить близько $10 млн.

Підвищити точність обліку газу взялися вчені харківського Науково-дослідного технологічного інституту приладобудування. Вони створили покращений профілометр – прилад для вимірювання гладкості стінок трубопроводу. Він дозволить відмовитися від імпортних аналогів. А економія від його використання у ПАТ «Укртрансгаз» складе близько $300 млн, а у «ХТЗ» – 100 млн грн.

Дим без сірки

14 електростанцій, 90 котлів на них та безліч малих енергостанцій разом споживають близько 35 млн тонн вугілля на рік, щоб виробити майже 40 млрд кВт*год. За це доводиться розплачуватися навколишньому середовищу: у повітрі опиняється 1,3 млн тон діоксиду сірки, 200 тис. тонн оксиду азоту, 300 тис. тонн пилу.

Україна з 2011 року є членом екологічної директиви ЄС і зобов’язалася знижувати обсяги викидів, особливо діоксиду сірки. Оскільки робота в цьому напрямі не проводилася, вугільні станції сьогодні мають знизити об’єми постачання цієї речовини в атмосферу у 40 разів. Зазвичай для цього треба або проводити докорінну реконструкцію, або просто будувати нові сучасні станції.

Українські вчені з Інституту вугільних енерготехнологій НАН України знайшли прийнятний вихід – встановлення на станціях системи очищення на базі створеної ними технології напівсухої амонійної десульфуризації. У спеціальному реакторі димні гази змішуються з амонійною водою й очищуються. При цьому на виході є сульфат амонію – корисне добриво, яке можна продавати.

Водневий обігрівач

Запорізькі науковці з лабораторії експериментальної фізики пропонують обігрівач нового типу – на основі водню. Це поліпшений аналог так званого генератора Россі. Він складається зі скляної трубки із розміщеним у ній гідридом титану. При пропусканні через нього струму він виділяє водень, який вступає в реакцію та виділяє тепло.

Науковці вже створили прототип, ефективність якого – 500%. Тобто він використовує, скажімо, 1 кВт електрики, а виділяє 5 кВт тепла. Отримане тепло далі можна направляти на обігрів або перетворювати його на електроенергію.

Електрика з потоків

Фахівці з компанії «Кімо-Бізнес» розробили установку, яка дозволяє отримувати енергію майже з будь-якого потоку, наприклад, невеликої річки чи вітру. Створений ними генератор використовує принцип флаттера, коли під дією струменя конструкція починає коливатися. Саме ці рухи можна перетворювати на електрику, приєднавши генератор.

Науковці вже створили дослідний прототип, який успішно працює. І на відміну від традиційних генераторів він універсальний та працює у струменях води або повітря. Установка також не має критичних швидкостей – вона зберігає працездатність при вітрі до 600 км/год. Вітряки, наприклад, працюють лише у вузькому діапазоні швидкості вітру.

Модульний вітрогенератор

Ще одним способом виробляти енергію з вітру може бути керування його потоком. Саме цей принцип використовує установка Wind Power GA, яку презентував приватний інноватор Геннадій Адамович.

Вона являє собою блок із перемінних каналів та ротором усередині. Коли потік вітру проходить цим лабіринтом, він розганяється й обертає лопаті генератора. При цьому зовні така установка не має рухомих частин, як, наприклад, звичний вітряк. Це дозволяє будувати модульні конструкції заданої потужності – достатньо поставити один на одний необхідну кількість блоків.

Що таке Tech Today Hub, ви можете дізнатися тут. Перша зустріч була присвячена інфраструктурним розробкам, які також обговорювали на Tech Today Hub в Одесі. На третій застрічі науковці презентували новітнє медичне обладнання. А потім вони здивували екологів «зеленими технологіями».