Решение одной из двенадцати мировых экономических проблем, а именно инновационный метод накопления электроэнергии, предлагают ученые энергетического факультета Южно-Уральского государственного университета.

Молодые изобретатели представили накопитель на базе технологии получения метанола из воды и углекислого газа воздуха.

Разработка попала в финал VI Международной премии «Малая энергетика – большие достижения», в который вышли еще пять проектов южноуральцев, касающиеся объектов малой распределенной и альтернативной энергетики, построенные в разных городах Челябинской области, а также другие интересные технологии.

Как рассказали организаторы премии «Малая энергетика – большие достижения», она учреждена в Челябинске шесть лет назад Ассоциацией малой энергетики и в 2015 г. обрела статус международной награды. Последние три года вручение победителям статуэток «Золотая молния» проходит в Москве.

В этом году VI Международная премия представлена в шести номинациях: «Лучший проект в области малой энергетики мощностью до 5 МВт»; «Лучший проект в области малой энергетики мощностью от 5 МВт»; «Лучший проект в области альтернативной энергетики»; «Инновационная разработка в сфере энергетики»; «Инвестор года в энергетике» и «За вклад в развитие отрасли».

Участниками конкурса стали 90 проектов из России, Японии, Италии, Германии и Белоруссии. Кроме того, были заявлены проекты распределенной генерации, построенные в Нью-Йорке и бразильском Сан-Паулу.

Впервые в мире

Вошедшие в шорт-лист проекты южно­уральцев включают две научные разработки аспирантов кафедры «Теоретические основы электротехники» Политехнического института Южно-Уральского государственного университета Бахтиера Косимова и Дилшода Аминова. Ученые презентовали накопитель электрической энергии на базе технологии получения метанола из воды и углекислого газа воздуха. В качестве успешного решения проблемы накопления энергии номинанты на премию предложили перевод электрической энергии альтернативных источников в химическую энергию метилового спирта.

Для этого используется пять технологий, которые объединены для одной конкретной цели – аккумуляции электрической энергии: получение электрической энергии из альтернативных источников; электролиз воды; получение угарного газа; получение метилового спирта; получение электричества.

«Новизна разработки заключается в том, что в предложенном проекте соединяются пять технологических процессов в одну единую цепочку, – комментирует декан энергетического факультета ЮУрГУ Сергей Ганджа. – Никто в мире этого не делал. Наиболее схожий проект разрабатывают австрийские ученые, которые получают метан в две ступени, но возникает проблема хранения газа. Получение спирта, в свою очередь, решает проблему хранения энергии в неограниченных объемах. Уникальность проекта состоит в том, что все составляющие технологического процесса повсеместно используются в промышленности, но никто в мире не объединял предложенные выше процессы воедино».

Еще один конкурсный проект Бахтиера Косимова и Дилшода Аминова, вышедший в финал Премии-2018, – ветроэнергетическая установка 10 кВт на базе бесконтактной машины двойного питания с системой управления. В качестве генератора ученые предложили бесконтактный асинхронизированный синхронный генератор с электронной системой управления и тем самым решили серьезную проблему ветроэнергетики – исключили зависимость качества получаемой энергии от скорости ветра.

Жюри также рассмотрело несколько проектов по строительству энергоэффективного жилья – домов, вырабатывающих электроэнергию для собственного потребления. Помимо этого, презентованы такие разработки, как первый российский водный транспорт на электродвигателях и солнечных батареях – катамаран «Эковолна» от АНО «НЦ ИКС», мобильная автономная энергоустановка – передвижной комплекс (прицеп), оснащенный солнечными модулями от группы компаний «Хевел» и др.

 Ученые не должны быть коммерсантами

Мы побеседовали с деканом энергетического факультета ЮУрГУ Сергеем Ганджой, который рассказал о том, как вузы поддерживают изобретения молодых ученых, могут ли такие проекты реализоваться на практике, интересуются ли разработками потенциальные заказчики и какие новые технологии молодые ученые только планируют представить в перспективе?

– Проекты поддерживаются по‑разному. Например, разработка по накопителю энергии одобрена ректором нашего университета Александром Шестаковым. Работа включена в число проектов по так называемому приоритетному направлению развития университета. К данному проекту нам разрешено подключить иностранного ученого, работа которого финансируется из программы 5‑100 (программа Министерства образования РФ по продвижению 28 университетов России в пять лучших университетов страны и сто лучших университетов мира) Сейчас в нашей команде работает ученый из Иранского университета нефти и газа, специалист по топливным элементам Лейла Самие. Кроме этого, источниками финансирования таких проектов, как правило, являются российские фонды: Российский научный фонд (РНФ), Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), проекты по 218-му постановлению правительства РФ (при наличии индустриального партнера). Гораздо реже финансирование разработок напрямую осуществляют промышленные предприятия (индустриальные партнеры). Обычно для этого необходима глубокая проработка проекта и близкая дистанция к его промышленному внедрению. Предприятия не любят брать на себя научно-исследовательские работы (НИР), не очень любят опытно-конструкторские разработки (ОКР), а хотят вкладывать деньги в непосредственную подготовку серийного производства, но для этого надо пройти этапы НИР и ОКР. Это вызывает проблемы и трудности в продвижении наукоемких проектов. Кстати, второй проект по разработке ветроэнергетических установок на базе инновационного ветрогенератора как раз вызвал интерес индустриального партнера – АО «Русские электродвигатели», которое входит в группу компаний «Транснефть. Конар». Предприятие заинтересовано в освоении серии ветроэнергетических установок до 5 МВт на базе своего производства мощных асинхронных двигателей для нефтегазового комплекса. По ВЭУ мы активно сотрудничаем с американской компанией Empire Magnetics Inc. И лично с генеральным директором Риком Холстедом.

По технологии накопителя электроэнергии мы хотим заинтересовать промышленные предприятия региона. У нас очень мощное металлургическое производство в области. Концентрация углекислого газа в воздухе очень низкая, Это 0.02‑0.04 %. А промышленные предприятия выбрасывают его в атмосферу в гигантских количествах. Это их головная боль, для нашей технологии углекислый газ – это ценное сырье. Здесь мы хотим найти взаимный интерес, но для этого надо до конца отработать всю технологию, чем мы сейчас и заняты.

Правительство Челябинской области может поддержать наукоемкие проекты, но они должны быть социально значимыми. Так, проект накопителя электроэнергии может быть поддержан правительством области, поскольку в технологической цепочке мы используем углекислый газ и тем самым улучшаем экологию. В 2020 году в Челябинске будет проходить саммит ШОС, и тема экологии актуальна. Актуальны и темы по переработке мусора.

Наша ближайшая задача – изготовление макетных, а затем опытных образцов по нашим проектам. Для накопителя спирт должен капать, а ветроустановка – обеспечить электроэнергией как минимум лабораторию университета. Это серьезно убеждает индустриального партнера вкладывать деньги в дальнейшую коммерциализацию проектов. По моему убеждению, ученые заниматься коммерцией не должны. В противном случае мы теряем ученого и не приобретаем бизнесмена. Ученые должны генерировать проекты, развивать их и доводить до коммерциализации. Далее генерировать следующий проект. Это их работа.

Существует разрыв между идеей и серийным производством. Эту часть исследования никто финансировать не хочет, в особенности бизнес. Без государственной поддержки, я думаю, эту проблему не решить. Нужно больше фондов и грантов, хороших и разных. Но при этом следует ужесточить контроль за целевым использованием бюджетных средств, вплоть до уголовной ответственности. Деньги должны пойти в дело, в науку. Это не деньги для бизнеса. Посмотрите, какие неплохие результаты у нас в военной сфере, где используются бюджетные деньги и нет бизнеса. Полагаю, хорошим стимулом для промышленного бизнеса было бы снижение налоговой нагрузки для денег, которые они вкладывают в науку и наукоемкие инженерные проекты. Бизнес задавлен налогами и брать на себя затратную нагрузку на развитие науки он не хочет. Бизнесу все равно надо платить налоги. Но если часть этих денег он станет вкладывать в свое развитие, то будет делать это более охотно.

В целом отмечу, что у нас много интересных проектов, которые имеют большие перспективы. Например, мотор-колесо для электро- и гибридного транспорта на базе уникального вентильного двигателя комбинированного возбуждения и энергоэффективный дом для экологически чистого поселения Урала (это комфортное жилье будущего, где дом сам себя обеспечивает электричеством, теплом и водой), – резюмировал Сергей Ганджа.

Источник: https://www.eprussia.ru/epr/357-358/8616225.htm