Projekt Strategii Energetycznej Rosji na okres do 2035 roku stwierdza, że ​​energetyka potrzebuje transformacji strukturalnej, której jedną z zasad powinna być zmiana struktury inwestycji. Udział wydatków na B+R i innowacje oraz modernizację przemysłu powinien wzrosnąć, przede wszystkim w celu zapewnienia niezbędnego poziomu konkurencyjności krajowych urządzeń elektroenergetycznych, wraz ze stałym standardowym zadaniem utrzymania niezawodnego i nieprzerwanego zasilania wszystkich konsumentów.

Również jednym z trzech strategicznych zadań dla rozwoju sektora energetycznego jest zapewnienie niezależności technologicznej i konkurencyjności Rosyjskiego Kompleksu Paliwowo-Energetycznego (FEC). Innymi słowy, jest to długofalowe zadanie substytucji importu, nierozerwalnie związane z innowacyjnością. Okazuje się, że z punktu widzenia uzgodnionego projektu strategii innowacje w energetyce są bardzo potrzebne. Kluczowe pytanie brzmi, jakie powinny być.

Innowacja to dość szerokie pojęcie, które może oznaczać zupełnie inny poziom i skalę proponowanych zmian. Innowacje w energetyce nie zawsze wymagają wielu lat badań naukowych i wielomilionowych inwestycji. Często bardzo małe i szybko realizowane projekty przynoszą znacznie bardziej pozytywne efekty niż długoterminowe przedsięwzięcia na dużą skalę. W praktyce wiele projektów opartych na innowacyjnej technologii, która może naprawdę poprawić wydajność w dowolnej części branży energetycznej, napotyka na szereg poważnych problemów przy próbach komercjalizacji. Czasami problemy te nie są związane z samą innowacją, ale z szeregiem innych czynników utrudniających jej wdrożenie. Takim czynnikiem może być np. czas trwania lub całkowity brak zwrotu projektu, nawet jeśli innowacja obiektywnie poprawi wydajność jakiejś części systemu elektroenergetycznego.

Fundacja Skolkovo ma duże doświadczenie w ocenie innowacyjnych projektów, przez której komisję ekspercką regularnie przechodzą setki nowych projektów. Zdaniem przedstawicieli funduszu powody zatrzymania rozwoju startupów mogą być zupełnie inne. Oprócz komponentu technicznego projektów i parametrów samego urządzenia, systemu czy zestawu środków, ważna jest wysokiej jakości prezentacja projektu oraz umiejętność wykazania możliwości skutecznego zastosowania innowacji w nowoczesnej energetyce. Zdaniem ekspertów Skolkovo znaczna część startupów nie jest tworzona w celu osiągnięcia zysku, przynajmniej ten cel nie jest dominujący. Często projekt opiera się na chęci rozwinięcia swojego pomysłu i stworzenia czegoś nowego, doprowadzenia własnego rozwoju do logicznego zakończenia. Jednocześnie, nawet w przypadku pozytywnej decyzji funduszu i finansowania, projekt może nie zostać opracowany.

Wprowadzenie innowacyjnego produktu odbywa się w kilku etapach: rozwoju, komercjalizacji i wdrożenia produktu. Na każdym z tych etapów mogą pojawić się trudności, z którymi inicjator startupu może bardzo trudno sobie poradzić i wymagane jest wsparcie.

W celu rozwoju i promocji obiecujących projektów energetycznych oraz doskonalenia działalności innowacyjnej w elektroenergetyce w 2017 roku EuroSibEnergo SA stworzyło otwartą przestrzeń pod nazwą Klub Innowacji w Elektroenergetyce. W skład klubu wchodzą szefowie i eksperci Ministerstwa Energetyki Rosji, SO UES JSC, stowarzyszenia Rady Producentów Energii, stowarzyszenia Rady Rynku NP, Funduszu Skolkovo, MOEK PJSC, Gazprom Energoholding LLC, OK RUSAL, JSC EuroSibEnergo, a także jako inni przedstawiciele przedsiębiorstw związanych z branżą energetyczną. W ramach klubu powstało 5 grup roboczych, które rozwiązują różne problemy związane z rozwojem innowacji.

Przy wprowadzaniu innowacji w branżach kapitałochłonnych, takich jak elektroenergetyka, duże znaczenie ma skuteczność programów wsparcia państwa. Dla osiągnięcia celów postawionych w projekcie Strategii-2035 istnieje oczywista potrzeba doskonalenia środków wsparcia państwa dla innowacji. Szczególną uwagę należy zwrócić na pozytywne zmiany w programach pożyczkowych wspieranych przez państwo, a także potrzebę synchronizacji i konsolidacji ram regulacyjnych w dziedzinie innowacji. W obecnych warunkach finansowanie projektów przez państwo zapewnia zwrot środków w ciągu 5 lat, co jest oczywiście krótsze niż okres zwrotu prawie każdego innowacyjnego projektu energetycznego.

Należy rozumieć, że wsparcie rządowe nie oznacza i nie ogranicza się do finansowania. Przede wszystkim wsparcie państwa powinno wyrażać się w zmianie ram regulacyjnych w celu uproszczenia przejścia na stosowanie innowacyjnych produktów w produkcji oraz co najmniej zniesienia ograniczeń w rozwoju energetyki, które stały się nieistotne w obecny model rynku. Przykładem takich ograniczeń jest obecny zakaz łączenia konkurencyjnej i naturalnej działalności monopolistycznej (wytwarzanie i sieci).

Mówiąc o innowacjach w energetyce należy poruszyć kwestię odnawialnych źródeł energii i dynamiki ich rozwoju. Tendencja do ograniczania emisji i zwiększania udziału zielonej energii, popierana przez większość krajów rozwiniętych, jest poprawną i pozytywną metodą rozwoju energetyki z punktu widzenia poprawy sytuacji środowiskowej. Jednak każde dobre podejście musi być właściwie zastosowane i dostosowane do warunków, w jakich jest wdrażane.

Zgodnie z wynikami Selekcji Konkurencyjnej Mocy przeprowadzonej przez Operatora Systemu Zunifikowanego Systemu Energetycznego SA we wrześniu ubiegłego roku, na 2021 r. wielkość nadwyżki mocy w Zunifikowanym Systemie Energetycznym wyniesie 11,5 GW. Konkursy na wybór projektów energetyki odnawialnej zostały pomyślnie przeprowadzone w czerwcu 2017 r. na lata 2018-2022, w wyniku których powstanie dodatkowe 2,2 GW generacji opartej na odnawialnych źródłach energii (OZE). Nadwyżka mocy jest na pierwszy rzut oka pozytywnym czynnikiem, ponieważ duży margines mocy wytwórczej powinien zwiększyć niezawodność systemu. Nie należy jednak zapominać, że zgodnie z regułami rosyjskiego rynku energii elektrycznej i mocy, koszty kapitałowe budowy takich obiektów ostatecznie spadną na konsumenta końcowego w cenie mocy. A przy budowie OZE specyficzne koszty kapitałowe są bardzo wysokie – trzeba zapłacić za przyjazność dla środowiska produkcji. Powstaje pytanie: czy uzasadnione jest, w obecności znacznej nadwyżki generacji, dalsze budowanie odnawialnych źródeł energii, znacznie zwiększające obciążenie odbiorcy końcowego? Przecież przy innych czynnikach niezmiennych kluczowym wskaźnikiem dla konsumenta jest cena i wzrost udziału energii elektrycznej i mocy w strukturze kosztów produkcji (zwłaszcza dla produkcji energochłonnej), co może stać się istotnym ograniczeniem dla wzrost gospodarki jako całości.

Mówiąc o kosztach mocy dla odbiorcy, można również zauważyć, że po zakończeniu umów CSA obniżona marża wytwórców z reguły nie wystarczy na pokrycie zagranicznych kontraktów serwisowych na naprawę i konserwację jednostki wytwórcze. To po raz kolejny podkreśla potrzebę zwiększenia poziomu substytucji importu i jego bezpośredniego związku z rozwojem innowacyjnego środowiska w systemie energetycznym.

Nie mniej istotne jest badanie światowych doświadczeń wprowadzania innowacji. Na przykładzie 15 najbardziej obiecujących rozwiązań dla światowego sektora energetycznego Anna Korotchenkova, Kierownik Działu Działalności Naukowo-Technicznej EuroSibEnergo, podkreśliła, że ​​otwarte podejście do wdrażania innowacji przyczynia się do efektywnej realizacji złożonych projektów innowacyjnych, które wymagają długoterminowe B+R i duże inwestycje kapitałowe. „Proces badawczo-rozwojowy powinien być systemem otwartym, w którym firma ma możliwość przyciągania nowych pomysłów i wejścia na rynek z nowym produktem, nie tylko dzięki zasobom wewnętrznym, ale także poprzez obopólnie korzystną współpracę z innymi przedstawicielami innowacji środowiska”, mówi Anna Korotchenkova, przewodnicząca grupie roboczej „Otwarte innowacje”.

Podsumowując można zauważyć, że w obecnych warunkach rynkowych efektywność energetyki jest nierozerwalnie związana z rozwojem innowacyjnych rozwiązań. Aby stopniowo zwiększać udział substytucji importu, konieczne jest wspieranie i rozwój środowiska innowacyjnego oraz istniejących obiecujących projektów zarówno na poziomie organizacji państwowych, infrastrukturalnych, jak i ze strony uczestników rynku.

Ale jednocześnie istnieje zapotrzebowanie na obiecujące innowacyjne tematy badawcze w sektorze energetycznym. Siłą napędową są tutaj krajowe programy wsparcia inwestycji, cyfryzacja przemysłu oraz rozwijające się zewnętrzne rynki energetyki rozproszonej.

Nienaukowe prace badawczo-rozwojowe

Pierwszym i oczywistym wskaźnikiem innowacyjności każdej firmy są wydatki na B+R. Powinny przede wszystkim odzwierciedlać zapotrzebowanie firm na innowacyjne rozwiązania. Ale w rzeczywistości udział tych kosztów dla rosyjskich energetyków nie jest znaczący. Tak więc rosyjskie Grids rocznie wydają na cały program B+R ok. 1,0 mld rubli, RusHydro – 0,4 mld rubli, Inter RAO – 0,2 mld rubli, Gazprom Energoholding – 0,35 mld rubli

W praktyce większość tych środków (do 80%) ma charakter aplikacyjny i idzie na rozwój zaktualizowanych linii aktualnie używanych typów sprzętu i wymagań dla nich. Firmy energetyczne zlecają badania zespołom naukowo-badawczym i produkcyjnym w celu stworzenia urządzeń o określonych funkcjach lub oprogramowania według znanego zadania technicznego.

Badania i rozwój przedsiębiorstw energetycznych masowo prowadzone są w oparciu o fundamentalnie zbadane zasady naukowe i sprawdzone procesy technologiczne. Z jednej strony takie badania raczej nie przeniosą rozwoju technologicznego na nowy poziom, ale z drugiej strony poważnie wpłyną na rynek sprzętu, kształtując rzeczywisty krajobraz techniczny i konkurencyjny producentów.

Na przykład standardy technologiczne dotyczące inteligentnego opomiarowania energii elektrycznej i odpowiadające im wymagania głównych nabywców takich systemów - firm sieciowych i dystrybucyjnych, mogą określać nie tylko preferowane technologie transmisji danych (radio, PLC, 4/5G), ale także kontury przyszłego rynku produkcji urządzeń o rocznym wolumenie 40‑60 mld rubli dziesięć lat naprzód.

Ważne jest, aby zarówno firma energetyczna, jak i twórca obiecującego rozwiązania mogli zainicjować konkretne prace. Klient zainteresowany wprowadzeniem nowego urządzenia do komercyjnej eksploatacji ustala budżet B+R oraz przeprowadza niezbędne procedury zakupowe.

Innowacje zintegrowane pionowo

Dla firm takich jak Rosatom State Corporation, który jest kompleksem pionowo zintegrowanych przedsiębiorstw energetyki jądrowej, koszty B+R sięgają 4,5% przychodów (ok. 40 mld rubli rocznie) i stają się standardowym instrumentem finansowania badań i rozwoju przemysłu wchodzącego w skład korporacji państwowej instytucje.

Jednocześnie Rosatom w dużej mierze poszukuje środków na innowacyjne rozwiązania w budżecie federalnym: na przykład żąda 200 mld rubli. w opracowywanym obecnie krajowym programie „Rozwój nauki, inżynierii i technologii jądrowej”. Fundusze powinny trafić przede wszystkim na rozwój nowego typu reaktora – prędkich neutronów.

Nakłady Rosatomu na B+R, w przeciwieństwie do innych rosyjskich firm energetycznych, są w wartościach bezwzględnych porównywalne z wydatkami zagranicznych liderów energetycznych. Francuski EDF przeznacza 0,9% swoich przychodów na badania, hiszpańska Iberdrola - 0,8%, szwedzki Vattenfall - 0,5%, kanadyjski HydroQuebec - 0,9%. Należy zauważyć, że wiele z tych firm prowadzi szeroko zdywersyfikowaną działalność energetyczną, a większość z nich jest kontrolowana przez rządy krajowe. Oznacza to, że koszty rozwoju nauki i technologii idą w parze z priorytetami rządu.

Należy zauważyć, że wśród światowych liderów innowacji w sektorze energetycznym praktycznie nie ma wyłącznie firm sieciowych czy np. wytwórczych. Większość światowych firm paliwowo-energetycznych, które intensywnie inwestują w badania i rozwój, to albo pionowo zintegrowane duże struktury, albo działają w sektorach o potencjale eksportowym, takich jak na przykład wydobycie ropy i gazu.

Programy krajowe jako silnik B+R

W dzisiejszej elektroenergetyce firmy działające w obszarze energii odnawialnej wydają najwięcej na świecie na naukę stosowaną. Są to np. Canadian Canadian Solar, American First Solar, Chinese Guodian Technology, duński Vestas, hiszpański Siemens Gamesa i inne. Zajmują się budową i eksploatacją elektrowni słonecznych lub wiatrowych, na które istnieje zapotrzebowanie w ramach krajowych programów rozwoju energetyki.

Są ambicje, aby wejść na te listy wśród krajowych liderów segmentów WPP i SPP – Hevel, Solar Systems, NovaWind, które wciąż koncentrują się na realizacji pierwszego etapu programu wsparcia energetyki odnawialnej o mocy 5,5 GW w Rosji.

Poważne inwestycje w B+R mogą być również wymagane w ramach zatwierdzonego przez rząd rosyjski planu modernizacji TPP. Aby poprawić efektywność paliwową elektrowni, potrzebna jest unikalna krajowa produkcja turbin gazowych o dużej mocy i ich komponentów. Zadanie jest rzeczywiście ambitne: na przykład włoski producent Ansaldo potrzebował 14 lat (od 1991 do 2005), aby uzyskać technologiczną niezależność od licencjonowanych turbin gazowych Siemensa. Zarówno Power Machines, jak i Rostec twierdzą, że jest to rynek, choć pod wieloma względami kierują się dotacjami państwowymi.

Nauka regulowana

Dzięki decyzjom regulacyjnym możliwe staje się zatem finansowanie prac badawczo-rozwojowych nad innowacyjnymi dla Rosji technologiami – w energetyce odnawialnej i cyklu skojarzonym. Rząd uruchomił mechanizmy wsparcia energetyki odnawialnej i modernizacji elektrociepłowni, pozwalające na korzystanie z urządzeń produkowanych wyłącznie w Rosji. Źródłem finansowania zarówno budownictwa, jak i B+R będą docelowo dodatkowe opłaty konsumenckie pobierane na hurtowym rynku energii elektrycznej.

Bez takich zachęt do inwestowania energetyka zmuszona jest egzystować w surowych restrykcjach taryfowych, bez środków i zachęt do inwestowania w rozwój. Ponadto większość ich procesów biznesowych podlega niemal kompleksowej gamie wymagań branżowych. Są to normy dotyczące używanego sprzętu oraz wymogi bezpieczeństwa, normy projektowe dla obiektów, wymogi dotyczące naprawy i konserwacji aktywów produkcyjnych, ograniczenia antymonopolowe w pracy z konsumentami i dostawcami, normy obowiązkowej wymiany informacji z organami regulacyjnymi oraz infrastruktura rynkowa.

Wszystkie te czynniki nie stwarzają sprzyjającego środowiska dla innowacyjnego rozwoju i inwestycji w nowe technologie. Firmy ograniczają swoje koszty do priorytetowych potrzeb i inwestycji kapitałowych, aby utrzymać żywotność sprzętu.

Przedsięwzięcie państwowe

Nic dziwnego, że w warunkach regulacji taryf i ścisłej kontroli branży innowacje muszą być sztucznie stymulowane na poziomie ustawodawstwa lub specjalnych zarządzeń rządowych.

W 2017 roku prezydent Rosji zlecił największym korporacjom państwowym – Rostec, Roskosmos, Rosatom, United Aircraft Corporation i United Shipbuilding Corporation stworzenie własnych funduszy venture.

Spośród firm energetycznych z tej listy do tej pory tylko Rosatom uruchomił fundusz na 3 mld rubli, ale to narzędzie jest bardzo ważne i branża tego potrzebuje. Inwestycja Venture pozwala korporacji klienta, wchodząc niewielki udział w kapitale dewelopera obiecującego produktu, na wybór i kontrolę najważniejszych projektów. Zespół założycielski zachowuje jednak kontrolę nad projektem i pozostaje zainteresowany komercyjnym wdrożeniem technologii.

Jak dotąd rynek ten w Rosji jest dość mały i wynosi około 20 miliardów rubli. rocznie, przejawiający się głównie w obszarach IT, transportu i finansów. Oczywiste jest, że firmy państwowe mogą przy niewielkim wysiłku poważnie zmienić tu układ sił, tworząc nową infrastrukturę wyszukiwania i selekcji projektów.

Jeśli nadrobisz zaległości, to szybko

Mimo wszystkich barier istnieją obiecujące obszary badań w sektorze energetycznym. Są to wspomniane już technologie energii odnawialnej i turbiny gazowe o dużej mocy, technologie ogniw paliwowych oraz systemy magazynowania energii. Ważne jest, aby rozwój ten miał również potencjał eksportowy.

Jedną z pilniejszych potrzeb przemysłu w zakresie innowacji jest cyfryzacja energii. Obecnie energetycy potrzebują rozwoju domowego oprogramowania do zarządzania sieciami elektrycznymi i systemami mikroenergetycznymi, systemów bezpieczeństwa informacji dla infrastruktury krytycznej, technologii analizy danych i analityki predykcyjnej.

Ale na razie rozwój innowacji żyje w logice modelu „nadrabiania”, co nie jest niczym nowym dla naszego kraju. A jeśli rozpatrzymy kierunki osobno, to poczynione wysiłki wyglądają bardzo skromnie. Tym samym globalny rynek elektrochemicznego magazynowania energii podwaja się co roku i w 2019 roku zbliży się do 8 miliardów dolarów. Inicjatywy krajowe w tym niezwykle obiecującym i „gorącym” obszarze wciąż sprowadzają się do map drogowych i spokojnego poszukiwania miejsc, w których można by przeprowadzić projekty pilotażowe. Choć to właśnie ten rynek, który ma poważny potencjał eksportowy, wygląda najatrakcyjniej dla badań i uruchamiania innowacyjnych branż.

Ale bez względu na to, o jakim rodzaju finansowania innowacji mówimy – zamówienie rządowe, zakupy korporacyjne czy pozyskiwanie inwestora typu venture, twórca obiecującego rozwiązania zawsze może zainicjować prace badawczo-rozwojowe. Oznacza to, że przyszłość technologiczna rosyjskiego sektora energetycznego i jego konkurencyjność na arenie światowej jest we wspólnych rękach – państwa, kontrolowanych przez niego firm energetycznych oraz proaktywnych zespołów badawczych.

Czy zastanawiałeś się kiedyś, ile energii elektrycznej zużywasz dziennie? A może nawet godzina, po prostu siedząc w domu przy komputerze? Według Google, aby przetworzyć 100 zapytań, korporacja musi wydać tyle energii, ile potrzeba na uruchomienie 60-watowej żarówki przez 28 minut. Sektor przemysłowy, jak i całe społeczeństwo, przechodzi znaczące zmiany: pod wpływem wzrostu liczby ludności i urbanizacji zapotrzebowanie na energię elektryczną nadal rośnie w bardzo szybkim tempie, a tylko większa elektryfikacja pomoże za nim nadążyć - w tym przenikanie energii elektrycznej do obszarów gospodarki, w których dotychczas dominowały technologie innego rodzaju.

Zdjęcie: Unsplash

Te dramatyczne zmiany już teraz zmuszają firmy energetyczne nie tylko do wytwarzania energii elektrycznej wystarczającej do zaspokojenia potrzeb konsumentów, ale także do opracowywania rozwiązań technologicznych, które mogą sprostać wyzwaniom przyszłości wzajemnych połączeń i elektryfikacji. Oczywiście niektóre z tych wyzwań mogą być całkowicie zróżnicowane i złożone, specyficzne dla każdego rynku, na którym działa duża firma energetyczna, podczas gdy inne problemy mogą mieć charakter ogólny i można je rozwiązać na większą skalę. Firmy energetyczne muszą pracować nad dostarczaniem wartości konsumentom, którzy jej najbardziej potrzebują, ale ważne jest również opracowywanie własnych rozwiązań lub współpraca ze start-upami, które są w czołówce innowacji technologicznych.

Innowacje, które mogą pomóc w rozwiązaniu tych trendów, można podzielić na dwie kategorie:

1. odpowiedzi na już istniejące wyzwania, czy będą to drony kontrolujące kominy elektrowni, czy obiekty dystrybucji energii, jeśli mówimy o energetyce;
2. nowe produkty tworzone z myślą o dalszym rozwoju branży, np. w oparciu o technologie (Internet of Things, IoT).

Startupy mogą odgrywać kluczową rolę w każdej z tych kategorii.

Internet Energii

Mówiąc o naszej przyszłości, w której dominować będzie elektryfikacja i wzajemne powiązania, nie można nie wspomnieć o IoT, który pozwala „inteligentnym” urządzeniom na interakcję ze sobą i wymianę niezbędnych informacji, tworząc jedną sieć. Wyobraź sobie na przykład, że ze smartfona będzie można nie tylko sterować sprzętem AGD, ale także śledzić jego zużycie energii.

W miarę jak budynki mieszkalne i biurowe stają się inteligentniejsze dzięki technologii IoT, zużycie energii staje się inteligentniejsze, a wydajność sieci bardziej niezawodna i zrównoważona.

Korzystając z pomocy obiecujących start-upów w tej dziedzinie, każda firma energetyczna jest w stanie efektywniej wykorzystywać znaczne ilości danych, które otrzymuje co sekundę, w tym do obsługi zaawansowanych usług i rozwiązań energetycznych.

Odnawialna przyszłość

Sektor energii odnawialnej, jakkolwiek młody może być, stanie się centralną platformą innowacyjną dla tworzenia nowych rozwiązań. Dziś nie trzeba już nikogo przekonywać o środowiskowych i społeczno-gospodarczych korzyściach energii odnawialnej: energia odnawialna rozwija się nawet w krajach o znacznych rezerwach ropy i gazu. Sama idea OZE zmienia globalnie rynek elektroenergetyczny, ponieważ obecnie dostawcą energii może być nie tylko duża firma, ale także każda osoba, która zainstalowała panel słoneczny na dachu domu.

Zdjęcie: Unsplash

W połączeniu z magazynami energii oraz innowacyjnym systemem V2G (vehicle-to-grid), który pozwala naładować samochód elektryczny i w razie potrzeby zwrócić energię zgromadzoną w akumulatorze do sieci, obiekty mikrogeneracji odnawialnej mogą stworzyć samodzielną wystarczający łańcuch energetyczny, którego elementy mogą się wzajemnie zasilać. Rozwiązania mające na celu zwiększenie upowszechnienia energii odnawialnej i uwidocznienie procesu wytwarzania energii elektrycznej dla konsumentów, którzy chcą produkować własną energię elektryczną, to jedne z obiecujących obszarów pracy dla start-upów.

Na przykład w 2016 roku Bill Gates, Jeff Bezos i inni liderzy największych utworzyli specjalny fundusz dla startupów pracujących nad rozwiązywaniem problemów rozwoju energetyki odnawialnej, w szczególności nad problemem pojemności magazynowej. Inwestycje w ten fundusz wyniosły miliard dolarów. Fundusz zorganizowany jest na zasadzie „cierpliwego kapitału”, czyli inwestorzy są gotowi na to, że ich inwestycje zwrócą się nie wcześniej niż za 20 lat.

Przyszłość pojazdów elektrycznych

Ważną rolę odgrywa również mobilność elektryczna, czyli pojazdy elektryczne i związana z nimi infrastruktura, które otwierają wiele możliwości dla start-upów w tym obszarze. Część z nich już pracuje nad wprowadzeniem na rynek własnych modeli bezzałogowych pojazdów elektrycznych. Nasze zrozumienie wyzwań stojących przed nowoczesną technologią pozwala nam m.in. znaleźć rozwiązania minimalizujące czas ładowania samochodu, zmniejszając wagę akumulatora, zwiększając jego moc bez dodatkowego ładowania.

Zdjęcie: Unsplash

Jedno z takich rozwiązań, na przykład, jest opracowywane przez kanadyjski startup, który pracuje nad obniżeniem kosztów akumulatora litowo-jonowego dzięki ulepszonym procesom produkcyjnym. Od 2011 roku pozyskał ponad 15 milionów dolarów w inwestycje, w tym private equity, granty badawcze i fundusze IPO. Już teraz widzimy wpływ takich technologii na branżę motoryzacyjną, w której coraz więcej dużych producentów pracuje nad wprowadzeniem na rynek swoich pojazdów elektrycznych.

Energia czeka na startupy

Firmy energetyczne są teraz w pełni zaangażowane w rozwój swojego podejścia do wyboru i wdrażania innowacyjnych rozwiązań oferowanych przez start-upy. Dlatego w październiku 2017 r. otworzyliśmy nasze centrum innowacji w Skołkowie, aby promować rozwój w branży energetycznej, a także współpracować ze startupami. Nawiązaliśmy współpracę ze startupem GeoScan, aby wykorzystać sztuczną inteligencję do autonomicznego pilotowania dronów podczas inspekcji kominów elektrowni. To rozwiązanie o tyle ciekawe, że wykorzystuje quadrocoptery, które wykonują inspekcje kominów na wysokości do 320 metrów bez udziału wspinaczy przemysłowych.

Dziś energetyczne startupy przechodzą przez to, przez co przeszła branża IT w latach 80.: wtedy osoby zaangażowane w rozwój w tym obszarze nie mogły wiedzieć, czy ich rozwiązania staną się podstawą cyfrowej transformacji początku XXI wieku. Globalne zmiany w energetyce są nieuniknione i pilnie potrzebne, dlatego każdy z nas ma szansę wnieść swój wkład tu i teraz.

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Innowacje energetyczne

W latach 90. ubiegłego wieku praktycznie nie przeznaczano środków na rozwój istniejących mocy i nowe inwestycje. Może w tym czasie nie było to szczególnie krytyczne: wraz ze spadkiem produkcji znacznie spadł poziom zużycia energii. W nowym tysiącleciu wszystko się zmieniło. Rozwijający się przemysł wymaga uruchamiania coraz to nowych mocy, rośnie zużycie energii, a poziom amortyzacji wielu istniejących stacji dyktuje potrzebę wczesnej modernizacji. Jednocześnie można oprzeć się na najlepszych światowych przykładach rozwoju technologicznego, badać i analizować zagraniczne doświadczenia w rozwoju odnawialnych źródeł paliw. A także zacznij tworzyć nowe technologie, które nie mają jeszcze analogów na świecie.

Na przykład od dawna spóźniony problem rozwoju generacji węglowej. Bloki węglowe zbudowane w czasach sowieckich, czas na modernizację. Kilka lat temu zaproponowano technologię przeniesienia bloków energetycznych do pracy na nadkrytycznych parametrach pary. Naukowcy dyskutują o kolejnym kroku - pracach nad parametrami pary nadkrytycznej. Ale żadna technologia nie została jeszcze wprowadzona do produkcji przemysłowej. Co więcej, jako taki nie ma odpowiedzi na pytanie, na ile jest atrakcyjna komercyjnie. Jak dotąd problemy te nie zostały rozwiązane ze względu na ogromne koszty prac badawczo-rozwojowych, których żadna firma nie może „wyciągnąć”. Czas jednak zmusza nas do aktywniejszego poszukiwania sposobów rozwiązania problemu dalszego rozwoju bloków węglowych, których zużycie jest coraz większe. W efekcie firmy elektroenergetyczne coraz bardziej rozumieją, że z takimi wyzwaniami trzeba się mierzyć wspólnie – w tym przypadku koszty B+R zostaną bowiem rozdzielone pomiędzy wiele firm, a także wiele zagrożeń, które nieuchronnie towarzyszą każdemu proces rozwoju najnowszych technologii.

Do tej pory znane są następujące rodzaje innowacyjnej energii:

Instalacje do podgrzewania cieczy - wirowe wytwornice ciepła(są inne nazwy dla tych ustawień). Ciecz pompowana jest pompą elektryczną przez strukturę rur połączonych w określony sposób i podgrzewanych do 90 stopni. Te generatory ciepła są używane od dawna do ogrzewania pomieszczeń, ale nie ma ogólnie przyjętej teorii procesów prowadzących do ogrzewania cieczy. Istnieją projekty, w których próbują wykorzystać powietrze jako płyn roboczy.

„Zimna fuzja jądrowa”. Próby pozyskiwania energii jądrowej bez użycia ultrawysokich temperatur były podejmowane od końca lat 80. XX wieku. Niedawno włoscy inżynierowie ogłosili, że im się udało, choć odmawiają używania nazwy „zimna fuzja jądrowa”. Ale najważniejsze jest to, że w ich katalizatorze energia jest uzyskiwana w wyniku fuzji jąder pierwiastków chemicznych. Konfiguracja jest gotowa do praktycznego użycia.

Wzmacniacz mocy magnetomechaniczny. Według autorów tego wynalazku udaje im się wykorzystać ziemskie pole magnetyczne do zwiększenia prędkości obrotowej wału generatora lub silnika elektrycznego. Zwiększa to ilość energii elektrycznej odbieranej z generatora lub zmniejsza zużycie energii silnika elektrycznego z sieci. Takie urządzenia są na etapie próbek półprzemysłowych.

Nagrzewnice indukcyjne. Nagrzewanie indukcyjne prądem było od dawna stosowane w przemyśle, ale proces ten został ulepszony. Teraz indukcyjny kocioł elektryczny daje więcej energii cieplnej przy tym samym koszcie energii elektrycznej. Proponowany kocioł elektryczny, dzięki ulepszeniu, będzie pod względem kosztów eksploatacji zrównał się z kotłami gazowymi.

Silniki bez wyrzutu masy. Próbki laboratoryjne takich silników, które nie zużywają paliwa, są demonstrowane w jednym z kosmicznych instytutów badawczych (NII systemów kosmicznych). Eksperyment przeprowadzono z takim silnikiem na satelicie. Perspektywy dla tego kierunku nie są jeszcze jasne.

Generatory plazmowe. Eksperymenty z różnymi projektami prowadzone są od dawna, głównie na poziomie laboratoryjnym.

Napięte zamknięte kontury. Według entuzjastów tego podejścia istnieją takie schematy kinematyczne, których realizacja umożliwia wydobycie dodatkowej energii. Wykazano możliwości takich schematów w projektowaniu młynów do mielenia odpadowych materiałów polimerowych. Zużycie energii na mielenie w tych młynach jest mniejsze niż w młynach o konstrukcji tradycyjnej.

Elektrownie oparte na nadprzewodnictwie dynamicznym. Twórcy tych potencjalnych generatorów mocy twierdzą, że przy określonej prędkości obrotowej dysków występuje efekt dynamicznego nadprzewodnictwa prądu, który umożliwia generowanie silnych pól magnetycznych. I już te pola można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej. Podczas eksperymentów zgromadzono dużą ilość informacji o niezwykłych efektach fizycznych. Możliwe jest nie tylko wytwarzanie energii, ale także stworzenie silnika do pojazdów. Ten kierunek wygląda na jeden z najbardziej obiecujących w nowej energetyce.

Energetyka atmosferyczna, łączy różne metody i projekty pozyskiwania energii elektrycznej zgromadzonej w atmosferze. Najbardziej oczywistym sposobem jest uchwycenie kolosalnej energii błyskawicy. Ten obszar nowej energii ma spory potencjał.

Powyższa lista opracowań, kierunków i gotowych instalacji nie jest wyczerpująca. Pozwala to jednak wnioskować, że społeczeństwo może rozpocząć wdrażanie dużych projektów w zakresie innowacyjnej energetyki w celu tworzenia i rozwijania zasadniczo nowych technologii wytwarzania energii. Dzięki temu powstanie ważny warunek przełamania impasu, zarówno w energetyce, jak i całej gospodarce. innowacyjny energetyczny reaktor autonomiczny

W 2010 roku brazylijski naukowiec Fernando Galembekk wygłosił sensacyjne oświadczenie o możliwości uzyskania elektryczności atmosferycznej. Zgodnie z ustaleniami jego grupy z Uniwersytetu Campinas w São Paulo, z wilgotnego powietrza można pobierać drobne ładunki. Jak wykazały testy, niektóre metale mogą być wykorzystywane do gromadzenia ładunków, co w przyszłości otwiera ogromne możliwości wytwarzania energii elektrycznej w regionach o wilgotnym klimacie. Uważa się, że udoskonalenie tej technologii da ludzkości kolejne źródło energii odnawialnej.

E-Cat i zimna fuzja. Wynalezienie przez Andreę Rossi autonomicznego reaktora E-Cat zapoczątkowało erę rewolucji energetycznej. Demonstracja gotowej działającej instalacji daje powody do nadziei na rozpoczęcie masowej produkcji urządzeń.

Pod koniec października 2011 roku grupa włoskich naukowców kierowana przez Andrea Rossi zaprezentowała i przetestowała w Bolonii rewolucyjny autonomiczny reaktor, źródło „darmowego ciepła” – „katalizatora energetycznego” (E-Cat). Jego zasada działania opiera się na wykorzystaniu niklu i wodoru jako paliwa, w procesie oddziaływania których uwalniana jest energia cieplna i powstaje miedź. Działanie urządzenia oparte jest na niskoenergetycznych reakcjach jądrowych (LENR). Twórcy podkreślają: reaktor zapewnia produkcję absolutnie czystej energii, której ilość nie jest ograniczona. Jego produkcja jest możliwa na skalę przemysłową, a same instalacje mają zostać wydzierżawione.

Produkcja generatorów Rossi prawdopodobnie rozpocznie się w USA. Zakłada się, że cena „domowego” E-Cata wyniesie 400-500 dolarów, co nie powinno przeszkodzić w zwrocie się wynalazku w ciągu zaledwie jednego roku. Doładowanie generatorów i ich konserwacja nie będą drogie. W przeciwieństwie do generatorów off-grid dla przemysłu, ekonomicznych jednostek „domowych” nie można przebudować do użytku przemysłowego. Zainteresowanie świata pracą włoskiego naukowca rośnie coraz bardziej.

Gospodarka światowa długo obywała się bez innowacji w energetyce. Postęp w sferze informacyjnej w latach 70.-2000 łączył się ze stagnacją w dziedzinie energetyki. Tak zwane „źródła alternatywne” nie stworzyły realnego zamiennika spalania paliw węglowodorowych. Biopaliwa, generatory wiatrowe i słoneczne nie zagrażały starej energii.

Nowe generatory pozwolą przedsiębiorstwom i ludziom autonomicznie otrzymywać tanią energię elektryczną. Integralną częścią światowego kryzysu gospodarczego jest kryzys energetyczny, który wyraża się wzrostem cen kluczowych surowców energetycznych, ropy i gazu. Gwałtowne obniżenie kosztów energii elektrycznej jest jednym z niezbędnych warunków wyjścia z kryzysu i rozpoczęcia nowego ożywienia w gospodarce. A im szybciej się spełni, tym szybciej nastąpi dalszy naukowy, kulturalny, społeczny, polityczny i ekonomiczny postęp ludzkości.

Hostowane na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Światowy system energetyczny i jego problemy. Uzysk energii właściwej w różnych sposobach pozyskiwania energii. Zimna fuzja jądrowa. Elektroliza plazmowa wody. Proces indukowanego rozpadu protonu oparty na procesie plazmowo-elektrycznym.

streszczenie, dodane 30.01.2010


Prototyp reaktora jądrowego zbudowanego w USA. Badania w dziedzinie energetyki jądrowej, prowadzone w ZSRR, budowa elektrowni jądrowej. Zasada działania reaktora jądrowego. Rodzaje reaktorów jądrowych i ich urządzenia. Praca elektrowni jądrowej.

prezentacja, dodana 17.05.2015


Rozwój naukowy w dziedzinie zimnej termojądrowej (CFT) i zimnej syntezy jądrowej (CNF). Możliwość wykorzystania reakcji CTS i CNS do tworzenia zasobów naturalnych, taniej energii, produkcji pojazdów elektrycznych i rozwiązywania problemów środowiskowych.

prezentacja, dodano 14.12.2010


Istota i mechanizm kontrolowanej inicjacji fuzji termojądrowej. Odmiany reakcji termojądrowych i ich przykłady. Zaleta energii i zasięgu termojądrowego. Historia powstania i projektowania Tokamak (toroidalna komora magnetyczna z prądem).

prezentacja, dodana 04.02.2015


Wstępne obliczenia parametrów eksploatacyjnych. Jądrowo-fizyczna charakterystyka reaktora „zimnego”. Wyznaczanie mnożnika dla ośrodka nieskończonego w „zimnym” reaktorze. Obliczanie stężenia paliwa, płaszcza, chłodziwa i moderatora.

praca semestralna, dodana 11.02.2014


Istota, urządzenie, rodzaje i zasada działania reaktorów jądrowych, czynniki i przyczyny ich zagrożenia. Główne przeznaczenie reaktora BN-350 w Aktau. Osobliwości samowystarczalności energetyki jądrowej w paliwo. Technologia produkcji reaktorów z wypełnieniem kulistym.

test, dodany 27.10.2009


Trójzakresowy wzmacniacz mocy częstotliwości audio oparty na wzmacniaczu operacyjnym, jego cechy technologiczne i wymagania. Obliczanie wartości wzmacniacza i analiza jego optymalności w programie „Multisim”. Środki bezpieczeństwa elektrycznego.

praca semestralna, dodana 13.07.2015 r.


Projekt reaktora i dobór podstawowych elementów. Obliczenia termiczne, właściwości fizyko-jądrowe „zimnego” reaktora. Obliczenia wielogrupowe, widmo i wartości neutronów w rdzeniu. Stężenie substancji w homogenizowanej komorze reaktora.

praca semestralna, dodana 29.05.2012


Wykorzystanie paliwa jądrowego w reaktorach jądrowych. Charakterystyka i konstrukcja reaktora energetycznego chłodzonego wodą oraz reaktora RBMK. Schemat elementów paliwowych. Konstrukcje metalowe reaktora. Rodzaje eksperymentalnych reaktorów na neutrony prędkie.

streszczenie, dodane 02.01.2012


Dynamika współczesnego zużycia energii jądrowej. Brak emisji produktów spalania do atmosfery. Wady energetyki jądrowej. Stanowiska państw posiadających elektrownie jądrowe w stosunku do energetyki jądrowej. Globalna struktura zużycia energii.

Nowoczesne technologie w różnych branżach i dziedzinach nieustannie ewoluują poprzez wprowadzanie kreatywnych innowacji. Sektor energetyczny nie jest wyjątkiem. innowacje energetyczne stymulują rozwój biznesu, motoryzacji, ropy i gazu oraz innych branż, a także znacząco poprawiają jakość życia ludności. Innowacje lub innowacje to testowanie i wykorzystywanie nowinek technologicznych lub innych mających na celu jakościowy rozwój procesów życiowych, przemysłu itp.

Najciekawsze i najnowocześniejsze innowacje

Innowacje w planach energetycznych są wprowadzane przez różne kraje w najbardziej aktywnie wykorzystywanych branżach, a także pożyczane od siebie. Niektóre z najważniejszych innowacji to:

• Technologia szczelinowania fali uderzeniowej
• Najnowsze technologie produkcji ropy naftowej
• Używanie bakterii do usuwania wycieków ropy
• Zastosowanie biopaliwa do samochodów

Mówiąc o pierwszej innowacji warto zauważyć, że fala uderzeniowa jest najskuteczniejszym sposobem rozproszenia energii. Z powodzeniem może być stosowany na głębokości formacji łupkowych do tysiąca lub półtora tysiąca metrów. Indyjska firma specjalizująca się w badaniach technologii szczelinowania zaproponowała wykorzystanie fali uderzeniowej jako prostszej i bardziej opłacalnej techniki szczelinowania niż szczelinowanie hydrauliczne. Taka innowacja energetyczna może znacząco zmienić branżę naftową i gazową, ponieważ całkowicie wyeliminuje konieczność używania wody w tych pracach. To znacznie obniży poziom zanieczyszczenia wody, ponieważ szczelinowanie hydrauliczne wymaga co najmniej 4 milionów galonów na odwiert.

Drugą interesującą innowacją w sektorze energetycznym jest ulepszony sposób wydobycia ropy. Tak zwana metoda ulepszonego odzyskiwania ropy obejmuje trzeciorzędową obróbkę formacji w celu wyekstrahowania jak największej ilości produktu. Technologia ta opiera się na wykorzystaniu dwutlenku węgla, który zwiększa przepływ oleju i zmniejsza jego lepkość.

Jeśli chodzi o wykorzystanie bakterii do usuwania wycieków ropy, ta innowacja opiera się na wykorzystaniu dwóch grup bakterii - obie mają zdolność utleniania oleju, a tym samym zmniejszania rozmiaru wycieku lub zapobiegania mu z wyprzedzeniem. W tej chwili eksperci badają rodzaj bakterii Oleispira antartica, aby dowiedzieć się, czy mogą istnieć w niskich temperaturach. Ta innowacja umożliwi opracowanie skutecznej strategii ochrony środowiska i zapobiegania zanieczyszczeniu olejami.

I wreszcie kolejną innowacją są biopaliwa samochodowe pochodzące z komórek roślinnych i zwierzęcych. Biodiesel i etan (najpopularniejsze biopaliwa) pomogą ustabilizować ceny na rynkach światowych i obniżyć koszty badań i rozwoju.

Patrząc w przyszłość: jakie innowacje zostaną wykorzystane

W dodatku do powyższego, innowacje energetyczne obejmują inne osiągnięcia, z których niektóre są już szeroko stosowane. Na przykład jest to energia wiatru – wykorzystanie energii wiatru do obsługi różnego rodzaju silników. Podobne systemy można spotkać w wielu obcych krajach, a technologia ta znajduje swoje zastosowanie również w naszym kraju.

Nie należy zapominać o pompach ciepła, które słusznie można nazwać przyszłością energetyki. Umożliwią one znaczącą poprawę sytuacji środowiskowej poprzez produkcję energii cieplnej, przy jednoczesnym znacznym podniesieniu standardu życia ludności, gdyż zaopatrzenie w ciepło jest jednym z kluczowych sektorów energetyki. Zasada działania pomp ciepła opiera się na przetwarzaniu niskotemperaturowej energii odnawialnej, jest znana od ponad wieku, ale dopiero teraz jest aktywnie wykorzystywana.

Nowoczesne instalacje energetyki cieplnej - innowacja na skalę przemysłową

W 2004 roku rozpoczęto badania nad taką innowacją, jak zastosowanie skroplonych gazów węglowodorowych (LHG) w elektrowniach cieplnych. Zastosowanie LPG zamiast oleju napędowego poprawi bezpieczeństwo środowiska. Ponadto paliwo to ma wysokie właściwości konsumenckie i niższy koszt w porównaniu z innymi rodzajami paliwa. Dziś taka innowacja przeszła już liczne testy i wyróżnia się niezawodnością i wydajnością.

Lampy LED - wysoka i przystępna jakość

Najnowszą nowość energetyczną można nazwać lampami LED. Pojawili się na rynku stosunkowo niedawno, ale zdążyli już zdobyć dość duży udział. W porównaniu ze świetlówkami i oprawami opcje LED są bardziej praktyczne i ekonomiczne, mają długą żywotność. Praktyczny materiał pozwala osiągnąć redukcję kosztów, co jest bardzo ważne dla szerokiego kręgu konsumentów. Podobna nowość wciąż zyskuje na popularności, zwłaszcza rozwój lamp biurowych LED i urządzeń do oświetlania sklepów.

Zalety nowoczesnych elektrowni osmotycznych

Oryginalną innowacją świata energii jest stacja osmozy, która opiera się na wykorzystaniu słonej wody morskiej. Osmoza to efekt fizyczny, który występuje w pniach drzew i ma na celu przenoszenie soków odżywczych do obszaru, w którym zachodzi fotosynteza. Specjaliści naukowcy zaproponowali zastosowanie podobnego procesu do interakcji z wodą. Jeśli woda słodka i słona zostaną umieszczone w jednym naczyniu z przegrodą, to różnica ciśnień sprawi, że proces osmozy będzie działał. Podobną reakcję można zastosować w eksploatacji elektrowni wodnych.

Ciekawy pomysł wymaga udoskonalenia – zwłaszcza, że ​​naukowcy nie potrafią rozwiązać problemu doboru najbardziej odpowiednich membran do stacji osmotycznych. Jeśli to się uda, to nowość mocno zajmie swoje miejsce w dziedzinie energetyki wodnej i pozwoli na znaczny wzrost produkcji energii, stale zwiększając populację na całym świecie.

Rezerwy takiego procesu jak osmoza można nazwać dość imponującymi. Ta innowacja pomoże w łatwy sposób wykorzystać energię głębin oceanicznych w życiu człowieka, ponieważ stopień zasolenia wody w dużej mierze zależy od temperatury i zmienia się wraz z głębokością. Pod tym względem technologia pozwoli uniknąć łączenia budowy elektrowni wodnych z ujściami rzek, można je umieszczać bezpośrednio w wodach oceanów. Dlatego dzisiaj naukowcy są aktywnie zaangażowani w rozwój tej innowacji w celu jej szybkiego wdrożenia.

Od tego, jak aktywnie wdrażane innowacje energetyczne i innych dziedzin życia człowieka, zależy od pomyślnego i pełnego rozwoju warunków egzystencji, poprawy jakości życia i możliwości oszczędzania na codzienne potrzeby. Z tych powodów specjaliści na całym świecie codziennie studiują nowe rozwiązania i wypróbowują je w praktycznych warunkach, aby znaleźć naprawdę opłacalne i przydatne innowacje.