В проекте энергетической Стратегии России на период до 2035 года сформулировано, что энергетической отрасли необходима структурная трансформация, одним из принципов которой должно стать изменение структуры инвестиций. Доля расходов на НИОКР и инновации, а также модернизацию отрасли должна возрасти, прежде всего для обеспечения необходимого уровня конкурентоспособности отечественного энергооборудования наряду с постоянной стандартной задачей поддержания надежного и бесперебойного энергоснабжения всех потребителей.

Также одной из трех стратегических задач развития энергетического сектора заявлено обеспечение технологической независимости и конкурентоспособности российского Топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Иными словами, это долгосрочная задача импортозамещения, которая неразрывно связана с инновационной деятельностью. Получается, что с точки зрения согласованного проекта стратегии инновации в энергетическом секторе действительно нужны. Ключевой вопрос в том, какими они должны быть.

Инновации - достаточно широкое понятие, которое может подразумевать под собой совершенно разный уровень и масштаб предлагаемых изменений. Далеко не всегда инновации в энергетике требуют многолетних научных исследований и многомиллионных инвестиций. Зачастую совсем небольшие и быстро реализуемые проекты приносят гораздо больше положительного эффекта, чем долгосрочные масштабные разработки. На практике множество проектов, в основе которых лежит инновационная технология, способная реально улучшить работу в какой-либо части энергетического бизнеса, сталкивается с рядом серьезных проблем при попытке коммерциализации. Иногда эти проблемы связаны не с самой инновацией, а с рядом других факторов, препятствующих ее внедрению. Например, таким фактором может быть длительность или полное отсутствие окупаемости проекта, даже если инновация при этом объективно улучшит работу какой-либо части энергосистемы.

Значительным опытом в оценке инновационных проектов обладает фонд «Сколково», через экспертную комиссию которого регулярно проходят сотни новых проектов. По мнению представителей фонда, причины остановки развития стартапов могут быть совершенно разными. Помимо технической составляющей проектов и параметров самого прибора, системы или комплекса мероприятий, важна качественная презентация проекта и способность доказать возможность эффективного применения инновации в современной энергетике. По мнению экспертов «Сколково», существенная часть стартапов создается не с целью получения прибыли, по крайней мере эта цель не является доминирующей. Часто в основе проекта лежит желание развить свою идею и создать что-то новое, довести до логического завершения собственную разработку. При этом даже в случае положительного решения фонда и финансирования проект может не получить развития.

Внедрение инновационного продукта проходит в несколько стадий: разработка, коммерциализация и реализация продукта. На каждом из этих этапов могут возникнуть сложности, справиться с которыми инициатору стартапа бывает весьма непросто и требуется поддержка.

С целью развития и продвижения перспективных энергетических проектов и совершенствования инновационной деятельности в электроэнергетике в 2017 году компанией АО «ЕвроСибЭнерго» была создана открытая площадка, которая получила название «Клуб «Инновации в электроэнергетике». В состав клуба вошли руководители и эксперты Минэнерго России, АО «СО ЕЭС», ассоциации «Совет производителей энергии», ассоциации «НП Совет рынка», фонда «Сколково», ПАО «МОЭК», ООО «Газпром энергохолдинг», ОК РУСАЛ, АО «ЕвроСибЭнерго», а также другие представители предприятий, связанных с энергетической отраслью. В рамках клуба были сформированы 5 рабочих групп, решающих различные задачи, связанные с развитием инноваций.

При внедрении инноваций в капиталоемких отраслях, таких как электроэнергетика, большое значение имеет эффективность программ господдержки. Для достижения целей, поставленных проектом Cтратегии-2035, очевидна необходимость совершенствования мер государственной поддержки инноваций. Особое внимание должно быть уделено позитивным изменениям в кредитных программах с государственной поддержкой, а также необходимости синхронизации и консолидации нормативной базы в области инновационной деятельности. В текущих условиях государственное финансирование проектов предусматривает возврат денежных средств в течение 5 лет, что заведомо ниже срока окупаемости практически любого инновационного энергопроекта.

Следует понимать, что государственная поддержка не означает и не ограничивается только финансированием. Прежде всего государственная поддержка должна выражаться в изменении нормативной базы с целью упрощения перехода к применению в производстве инновационных продуктов и как минимум снятии ограничений развития энергетической отрасли, которые стали неактуальны в текущей модели рынка. В качестве примера таких ограничений – действующий запрет на совмещение конкурентных и естественно-монопольных видов деятельности (генерация и сети).

При обсуждении инноваций в энергетической отрасли необходимо затронуть вопрос о возобновляемых источниках энергии и динамике их развития. Тренд на снижение выбросов и увеличение доли зеленой энергетики, поддерживаемый большинством развитых стран, – это корректный и позитивный метод развития энергетики с точки зрения улучшения экологической ситуации. Однако любой хороший подход должен быть правильно применен и адаптирован к условиям, в которых он реализуется.

По результатам Конкурентного отбора мощности, проведенного АО «Системный оператор Единой энергетической системы» в сентябре прошлого года, на 2021 год объем избытка мощности в Единой энергосистеме составит 11,5 ГВт. Конкурсы по отбору проектов ВИЭ успешно прошли в июне 2017 года на период 2018–2022 годов, и по их итогам будет построено дополнительно 2,2 ГВт генерации на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Избыток мощности – это на первый взгляд положительный фактор, так как большой запас генерирующих мощностей должен повышать системную надежность. Однако не следует забывать о том, что по правилам российского рынка электроэнергии и мощности капитальные затраты на строительство таких объектов в итоге лягут на конечного потребителя в цене мощности. А при строительстве ВИЭ удельные капитальные затраты весьма высоки – за экологичность производства приходится платить. Возникает вопрос: а обоснованно ли при наличии существенного избытка генерации и дальше строить ВИЭ, существенно увеличивая нагрузку на конечного потребителя? Ведь при прочих равных условиях ключевым показателем для потребителя являются цена и рост доли электроэнергии и мощности в структуре себестоимости продукции (особенно для энергоемкого производства), что может стать существенным ограничителем роста экономики в целом.

Говоря о стоимости мощности для потребителя, также можно отметить тот факт, что после окончания договоров ДПМ сниженной маржи генерирующих компаний, как правило, будет недостаточно для покрытия зарубежных сервисных контрактов по ремонту и обслуживанию генерирующих установок. Это еще раз подчеркивает необходимость роста уровня импортозамещения и его прямую связь с развитием инновационной среды в энергосистеме.

Не менее значимым является изучение мирового опыта внедрения инноваций. На примере 15 наиболее перспективных решений для глобальной энергетики руководитель департамента научно-технической деятельности компании «ЕвроСибЭнерго» Анна Коротченкова подчеркнула, что открытый подход к реализации инноваций способствует эффективной реализации сложных инновационных проектов, требующих длительных НИОКР и крупных капиталовложений. «Процесс исследований и разработок должен представлять собой открытую систему, при которой компания имеет возможность привлекать новые идеи и выходить на рынок с новым продуктом не только благодаря внутренним ресурсам, но и за счет взаимовыгодного сотрудничества с другими представителями инновационной среды», – считает Анна Коротченкова, возглавляющая рабочую группу «Открытые инновации».

В заключение можно отметить, что в текущих рыночных условиях эффективность энергетической отрасли неразрывно связана с развитием инновационных решений. Для постепенного увеличения доли импортозамещения необходимы поддержка и развитие инновационной среды и существующих перспективных проектов как на уровне государства и инфраструктурных организаций, так и со стороны участников рынка.

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.

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, сколько электроэнергии вы потребляете в день? Или даже в час, просто сидя дома за компьютером? По данным Google, для обработки 100 поисковых запросов корпорация должна потратить столько же энергии, сколько требуется для 28 минут работы 60-ваттной лампочки. Промышленный сектор, как и общество в целом, переживают значительные перемены: под влиянием роста населения и урбанизации спрос на электроэнергию продолжает расти очень быстрыми темпами, и поспеть за ним поможет только еще большая электрификация – в том числе проникновение электричества в те сферы экономики, где ранее доминировали технологии другого рода.

Фото: Unsplash

Эти кардинальные изменения уже сейчас вынуждают энергетические компании не только генерировать достаточное количество электроэнергии, чтобы удовлетворить потребности потребителей, но и разрабатывать технологические решения, способные ответить на вызовы будущего, основными трендами которого станут взаимосвязанность и электрификация. Безусловно, некоторые из этих вызовов могут быть абсолютно разнообразными и комплексными, индивидуальными для каждого рынка, на котором работает крупная энергетическая компания, в то время как другие проблемы могут носить общий характер для всех и могут быть решены на более масштабном уровне. Энергетические компании должны работать над тем, чтобы давать предложения потребителям, которые нуждаются в них больше всего, но также важно разрабатывать и свои решения или сотрудничать со стартапами, которые находятся в авангарде развития технологических инноваций.

Инновации, способные помочь в решении проблем, связанных с этими трендами, можно разделить на две категории:

1. , отвечающие на уже существующие вызовы, будь то дроны, обследующие дымовые трубы электростанций, или энергораспределительные объекты, если говорить об энергетическом секторе;
2. новые продукты, созданные с целью дальнейшего развития отрасли, например, работающие на базе технологий (Internet of Things, IoT).

Стартапы могут сыграть ключевую роль в каждой из этих категорий.

Internet of Energy

Говоря о нашем будущем, где будут доминировать электрификация и взаимосвязанность, нельзя не упомянуть IoT, который позволяет «умным» устройствам взаимодействовать друг с другом и обмениваться нужной информацией, создавая при этом единую сеть. Представьте, к примеру, что со смартфона можно будет не только управлять бытовой техникой, но и отслеживать ее энергопотребление.

По мере того, как жилые и офисные здания становятся «умнее» за счет IoT-технологий, энергопотребление становится рациональнее, а работа сети – более надежной и сбалансированной.

Заручившись помощью перспективных стартапов в этой сфере, каждая энергетическая компания имеет возможность использовать те значительные объемы данных, которые она ежесекундно получает, более эффективно, в том числе для поддержки передовых услуг и решений в области энергоснабжения.

Возобновляемое будущее

Сектор возобновляемой энергетики, каким бы молодым он ни был, станет центральной инновационной площадкой для создания новых решений. В экологической и социально-экономической пользе ВИЭ сегодня уже не приходится никого убеждать: возобновляемая энергетика развивается даже в странах с существенными запасами нефти и газа. Сама идея ВИЭ глобально меняет рынок электроэнергетики, ведь теперь поставщиком энергии может быть не только крупная компания, но и любой человек, установивший на крыше дома солнечную панель.

Фото: Unsplash

В сочетании с накопителями энергии и инновационной системой V2G (vehicle-to-grid), позволяющей заряжать электромобиль и при необходимости возвращать хранящуюся в аккумуляторе энергию в сеть, объекты возобновляемой микрогенерации способны создать самодостаточную энергетическую цепь, элементы которой смогут подпитывать друг друга. Решения, направленные на усиление распространения ВИЭ и делающие процесс генерации электроэнергии более открытым для потребителей, желающих производить свою электроэнергию, находятся в числе перспективных направлений работы для стартапов.

К примеру, в 2016 году Билл Гейтс, Джефф Безос и другие главы крупнейших создали специальный фонд для стартапов, работающих над решением проблем развития возобновляемой энергетики, в частности, над проблемой емкости хранилищ. Инвестиции в этот фонд составили миллиард долларов. Фонд устроен по принципу «терпеливого капитала», то есть инвесторы готовы к тому, что их инвестиции окупятся не ранее чем через 20 лет.

Будущее электромобилей

Немаловажную роль играет и электрическая мобильность, а именно электромобили и связанная с ними инфраструктура, которые открывают многочисленные возможности для стартапов в этой области. Некоторые из них уже работают над запуском собственных моделей беспилотных электромобилей. Наше понимание вызовов, стоящих перед современными технологиями, позволяет нам, среди прочего, находить решения для минимизации времени зарядки автомобиля, уменьшения веса батареи, увеличения ее мощности без дополнительной зарядки.

Фото: Unsplash

Одно из таких решений, например, разрабатывается канадским стартапом, работающим над уменьшением стоимости литий-ионной батареи посредством совершенствования производственных процессов. За период с 2011 года он привлек более 15 миллионов долларов инвестиций, включая частные вложения, исследовательские гранты и средства, полученные по результатам IPO. Мы уже можем наблюдать влияние, которое подобные технологии оказывают на автомобильную индустрию, где все больше крупных производителей работают над выпуском своих электромобилей.

Энергетика ждет стартапы

Энергетические компании сейчас полностью вовлечены в разработку своих подходов к отбору и внедрению инновационных решений, предлагаемых стартапами. Так, в октябре 2017 года мы открыли свой инновационный хаб в «Сколково» для продвижения разработок в энергетической отрасли, а также для взаимодействия со стартапами. Мы начали сотрудничать со стартапом GeoScan, предложившим использовать искусственный интеллект для автономного пилотирования дронов при осмотре дымоходов электростанции. Это решение интересно тем, что задействует квадрокоптеры, которые выполняют осмотр дымоходов на высоте до 320 метров без участия промышленных альпинистов.

Сегодня стартапы в области энергетики проходят через то, через что в свое время прошла IT-индустрия в 1980-х: тогда люди, занимавшиеся разработками в этой сфере, не могли знать, станут ли их решения основой цифровой трансформации начала 2000-х. Глобальные изменения в энергетике неизбежны и крайне необходимы, поэтому шанс внести свой вклад есть у каждого из нас здесь и сейчас.

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.

Современные технологии в различных отраслях и сферах постоянно развиваются путем внедрения креативных инноваций. Не исключением является и энергетическая область – инновации в энергетике стимулируют развитие бизнеса, автомобильной, нефтегазовой и прочих индустрий, а также существенно повышают качество жизни населения. Инновации, или нововведения, представляют собой опробование и использование технологических или иных других новинок, направленных на качественное развитие процессов жизнедеятельности, промышленности и т.д.

Наиболее интересные и современные инновации

Инновации энергетического плана внедряются различными странами в самых активно используемых отраслях, а также заимствуются друг у друга. Одними из самых значимых инноваций можно назвать:

• Технология фрекинга с использованием ударной волны
• Новейшие технологии добычи нефти
• Использование бактерий для устранений разливов нефти
• Применение биотоплива для автомобилей

Говоря о первой инновации, стоит отметить, что ударная волна является самым результативным способом для рассеивания энергии. Ее можно успешно применять на глубине сланцевых пластов до тысячи или полутора тысяч метров. Индийская компания, специализирующаяся на исследовании технологии фрекинга, предложила использовать ударную волну в качестве более простой и выгодной по стоимости технологии для разрыва пласта, в сравнении с гидроразрывом. Подобная энергетическая инновация способна существенным образом изменить нефтегазовую промышленность, поскольку полностью отпадет необходимость использования воды в данных работах. Это позволит заметно уменьшить уровень загрязнения воды, ведь для гидроразрыва требуется не менее 4 млн галлонов на одну скважину.

Вторая интересная инновация в энергетике – это усовершенствованный способ нефтедобычи. Так называемый метод повышения нефтеотдачи подразумевает третичную обработку пластов, чтобы извлекать как можно больше продукта. Основывается такая технология на применении углекислого газа, повышающего скорость потока нефти и снижающего ее вязкость.

Что касается использования бактерий для устранения разливов нефти, данная инновация базируется на применении двух групп бактерий – обе они обладают свойством окислять нефть и таким образом сокращать масштаб разлива, либо заранее предотвращать его. На данный момент специалисты занимаются изучением рода бактерий Oleispira antartica, чтобы выяснить способность к существованию в низких температурах. Эта инновация позволит разработать эффективную стратегию по сохранению экологии и предотвращению нефтяных загрязнений.

И наконец, еще одна инновация – это автомобильное биотопливо, получаемое из клеток растений и животных. Биодизель и этан (самые популярные виды биотоплива) помогут стабилизировать ситуацию с ценами на мировом рынке и снизят расходы на НИОКР.

Взгляд в будущее: какие инновации будут использоваться

Помимо вышеперечисленных, инновации в энергетике включают в себя и другие достижения, часть из которых уже достаточно широко используется. Так например, это ветроэнергетика – использование ветровой энергии для работы двигателей разного типа. Подобные системы можно встретить во многих заграничных странах, у нас эта технология тоже находит свое применение.

Не стоит обделять вниманием и тепловые насосы, их можно по праву назвать будущим энергетики. Они позволят заметно улучшить экологическую ситуацию за счет производства тепловой энергии, попутно существенно повышая уровень жизни населения, поскольку теплоснабжение является одним из ключевых секторов энергетики. Принцип действия тепловых насосов основан на трансформации низкотемпературной возобновляемой энергии, он известен более века, но активное применение находит только сейчас.

Теплоэнергетические современные установки – инновация промышленного масштаба

В 2004 году стартовало изучение такой инновации, как применение сжиженных углеводородных газов (СУГ) для теплоэнергетических установок. Использование СУГ вместо дизельного топлива позволит улучшить экологическую безопасность. Кроме того, данное топливо обладает высокими потребительскими свойствами и более низкой стоимостью в сравнении с другими видами топлива. Сегодня подобная инновация уже прошла многочисленные испытания и отличилась надежностью и эффективностью.

Светодиодные лампы – высокое и доступное качество

Последней энергетической новинкой можно назвать и светодиодные лампы. Они появились на рынке сравнительно недавно, но уже успели завоевать достаточно широкую долю. В сравнении с люминесцентными лампами и светильниками светодиодные варианты более практичны и экономичны, они обладают длительным эксплуатационным сроком. Практичный материал позволяет добиться снижения стоимости, что очень важно для широкого потребительского круга. Подобная новинка сейчас продолжает набирать популярность, особо заметен рост офисных светодиодных светильников и приборов для освещения магазинов.

Преимущества современных осмотических электростанций

Оригинальной инновацией мира энергетики является осмотическая станция, которая базируется на использовании морской соленой воды. Осмос – это физический эффект, происходящий в стволах деревьев и предназначенный для переноса питательных соков в зону, где происходит фотосинтез. Ученые-специалисты предложили задействовать подобный процесс для взаимодействия с водой. Если в один сосуд с перегородкой разместить пресную и соленую воду, то разница давлений заставить заработать процесс осмоса. Подобную реакцию можно использовать в работе гидроэлектростанций.

Интересная задумка требует доработки – в частности, пока ученые не могут решить вопрос с подбором наиболее подходящих мембран для осмотических станций. Если же это удастся сделать, то новинка прочно займет место в сфере гидроэнергетики и позволит заметно увеличить объемы энерговыработки, стабильно обеспечивая постоянно растущее население по всему миру.

Резервы такого процесса, как осмос, можно назвать достаточно впечатляющими. Эта инновация поможет с легкостью задействовать в человеческой жизнедеятельности энергию глубин океана, поскольку степень солености воды во многом зависит от температуры, а она изменяется с уровнем глубины. В связи с этим технология позволит избежать привязки строительства гидроэлектростанций к устьям рек, их можно будет размещать прямо в акваториях океанов. Поэтому сегодня ученые активно занимаются разработкой данной инновации для ее скорейшего внедрения.

От того, как активно внедряются инновации в энергетике и прочих отраслях человеческой жизнедеятельности, зависит успешное и полноценное развитие условия существования, повышение качества жизни и возможность экономить на ежедневных потребностях. Именно по этим причинам специалисты всего мира каждый день изучают новые разработки и пробуют их в практических условиях, чтобы найти действительно выгодные и полезные инновации.