De ce inovații are nevoie sectorul energetic rus? Tehnologii moderne în sectorul energetic pentru dezvoltarea economiei, afacerilor și inovației Inovații în domeniul transferului de informații în sectorul energetic

Omenirea caută răspunsuri la întrebări globale:

– ce trebuie făcut în legătură cu schimbările climatice și încălzirea globală;

– unde se găsesc resurse energetice, care sunt distribuite extrem de inegal și sunt în curs de epuizare;

– cum se asigură securitatea energetică a fiecărei țări și securitatea globală.

Răspunsurile la aceste întrebări globale pot fi obținute ca urmare a implementării unei noi strategii energetice. Principalele direcții pentru dezvoltarea energiei viitoare:

1. Tranziția de la energia pe bază de combustibili fosili la energia fără combustibili folosind surse regenerabile de energie.

2. Tranziția către producția de energie distribuită, combinată cu consumatorii locali de energie.

3. Crearea unui sistem global de energie solară.

4. Înlocuirea produselor petroliere și a gazelor naturale cu biocombustibili lichizi și gazoși și combustibili solizi fosili cu utilizarea plantațiilor de energie din biomasă.

5. Înlocuirea motoarelor de automobile cu ardere internă cu transport electric rezonant de înaltă frecvență fără contact.

6. Înlocuirea liniilor electrice aeriene cu linii de cablu subterane și subacvatice.

În toate aceste domenii, VIESKh a efectuat cercetări, a dezvoltat tehnologii și eșantioane experimentale protejate de brevete rusești.

Energia solară este sectorul energetic cu cea mai rapidă creștere din lume, cu o rată de creștere de 53% pe an și un volum de producție de 12 GW în 2009.

Centrale solare (SPP) cu concentratoare din California cu o capacitate de 354 MW funcționează din 1980 și înlocuiesc 2 milioane anual. butoaie de petrol (1 baril – 159 l).

Rolul energiei solare în sectorul energetic al viitorului este determinat de posibilitățile de utilizare industrială a noilor principii fizice, tehnologii, materiale și design de celule solare, module și centrale electrice dezvoltate în Rusia.

Pentru a concura cu energia combustibilului, energia solară trebuie să îndeplinească următoarele criterii:

Eficiența centralelor solare trebuie să fie de cel puțin 25%.

Durata de viață a centralei solare ar trebui să fie de 50 de ani.

Costul unui kilowatt instalat de putere de vârf a unei centrale solare nu trebuie să depășească 2.000 USD.

Volumul de producție al centralelor solare ar trebui să fie de 100 GW pe an.

Producția de material semiconductor pentru centralele solare ar trebui să depășească 1 milion de tone pe an la un preț de cel mult 25 USD/kg.

Productie 24/7 energie electrica sistem de energie solară.

Materialele și tehnologiile pentru producția de celule și module solare trebuie să fie ecologice și sigure.

Să luăm în considerare în ce măsură obiectivele și direcțiile de dezvoltare ale energiei solare globale îndeplinesc criteriile de mai sus.

Instituția Științifică de Stat VIESKh a dezvoltat noi tehnologii, materiale și echipamente tehnologice pentru asamblarea modulelor solare fotovoltaice, dublând durata de viață a centralelor solare de la 20-25 de ani la 40-50 de ani. Noua tehnologie mărește eficiența prin reducerea temperaturii de funcționare a modulului și face posibilă crearea de fotodetectoare de radiații concentrate cu o durată lungă de viață.

Modulul solar este fabricat folosind un nou tip de umplutură - un gel de polisiloxan modificat, care oferă parametri optici îmbunătățiți, o gamă extinsă de temperaturi de funcționare și dublarea duratei de viață a modulului. Interval de temperatură de funcționare: de la -60 la +60°C. Durata de viață estimată a modulului este de peste 40 de ani.

Economiile anuale de energie în producția de module cu o capacitate de 1 MW sunt de cel puțin 70560 kW/oră. Creșterea volumului producției de energie electrică în timpul funcționării centralelor solare datorită creșterii duratei de viață de la 20 la 40 de ani se va ridica la 20 milioane kWh pentru o centrală solară de 1 MW și 200 miliarde kWh pentru o producție globală de 10 GW.

Dezvoltarea a primit o diplomă de la Prezidiul Academiei Ruse de Științe Agricole ca cel mai bun job la Academie pentru 2009. Au fost obținute brevete din Federația Rusă; nu există analogi în lume.

A fost dezvoltată o nouă tehnologie și design și a fost organizată producția experimentală de module solare fotovoltaice de siliciu (SPSM) cu o eficiență de până la 24% pentru centralele solare cu concentratoare, ceea ce permite reducerea costurilor cu siliciul pe unitatea de putere SES cu 500. - de 1000 de ori comparativ cu tehnologia existentă.

Starea dezvoltării: a fost lansat un lot de 100 de SFKM și au fost efectuate studii ale SFKM-urilor cu concentratoare. Brevet și diploma Federației Ruse primite Serviciul federal pentru brevetele Federației Ruse privind includerea acestei dezvoltări în cele mai bune 100 de invenții ale Federației Ruse (selecție din 42.000 de brevete). Nu există analogi în lume.

A fost studiat sistemul de alimentare cu căldură solară a clădirilor cu ajutorul colectoarelor solare cu unități de sticlă termoizolată în vid (VIG) încorporate în pereți. Împreună cu NPO Plazma a fost dezvoltată o tehnologie de fabricare a geamurilor termopan vid și a fost organizată producția experimentală a acestora.

Rezistența la transferul de căldură a unui SCVS de 7 mm grosime cu un spațiu de vid de 100 microni este de 1,2 m2-°C/W, ceea ce corespunde rezistenței la transferul de căldură a unui perete de cărămidă gros de 0,65 m Durata de viață a unui geam dublu vid fereastra are 40 de ani.

Placarea fatadelor cladirilor cu colectoare solare cu geamuri termopan vacuum permite banda de mijloc Federația Rusă timp de 8 luni, iar în Sud District federal furnizarea de căldură solară a clădirilor pe tot parcursul anului.

A fost elaborat un program de calculator și s-au efectuat calcule ale energiei termice primite de la SCVS pe fațada clădirii în timpul sezonului de încălzire.

Folosirea ferestrelor cu geam dublu de vid de 7 mm la ferestrele clădirilor reduce pierderile de aer condiționat cu 25-30%. Au fost primite 15 brevete din Federația Rusă pentru tehnologia și proiectarea ferestrelor cu geam dublu în vid și aplicarea acesteia. Nu există analogi în străinătate, cu excepția Japoniei.

Sistemele moderne de transmisie a energiei electrice folosesc linii cu două și trei fire în care energia electrică este transmisă de la generator la receptor prin unde de curent, tensiune și câmp electromagnetic. Principalele pierderi sunt cauzate de pierderile Joule în rezistența firelor, de la fluxul de curent de conducție activ de-a lungul unui circuit închis de la generator la receptor și înapoi.

Marile companii energetice din multe țări din întreaga lume investesc sume enorme de bani și resurse științifice în crearea tehnologiei de supraconductivitate la temperatură înaltă pentru a reduce pierderile Joule în linie.

Mai este unul, probabil mai mult metoda eficienta reducerea pierderilor, cel puțin în liniile electrice principale și intercontinentale: dezvoltați sisteme de ghidare de undă rezonante reglabile pentru transmiterea energiei electrice la o frecvență crescută de 1-100 kHz, care să nu utilizeze curent de conducție activ în circuit închis. Într-o linie cu un singur conductor de ghid de undă nu există buclă închisă, nu există unde de curent și tensiune care se deplasează, dar există unde staționare (staționare) de curent capacitiv reactiv și tensiune cu o defazare de 90°. Prin configurarea modurilor de rezonanță și selectând frecvența curentă în funcție de lungimea liniei, este posibil să se creeze un mod de antinod de tensiune și un nod de curent în linie (de exemplu, pentru o linie cu jumătate de undă). În același timp, din cauza absenței curentului activ, a defazajului între undele staționare de curent reactiv și tensiune de 90 ° și prezența unui nod de curent în linie, nu este nevoie de crearea unui mod de conductivitate la temperatură ridicată. într-o astfel de linie, iar pierderile Joule devin nesemnificative, din cauza absenței curenților de conducție activi închisi în linie și a valorilor nesemnificative ale curentului capacitiv deschis în apropierea nodurilor undelor de curent staționar din linie.

Se modifică și mecanismul de transmitere a energiei electrice. În liniile obișnuite cu două sau trei fire, atunci când generatorul este pornit, în linii apar unde de curent care circulă, care trebuie să ajungă la sarcină și să revină la generator. Într-o linie rezonantă de ghid de undă cu un singur conductor în prezența undelor staționare a unui deschis curent electric energia electrică este prezentă în orice punct al liniei.

Noua fizică a proceselor electrice, asociată cu utilizarea curentului reactiv și nu activ, va face posibilă rezolvarea a trei probleme principale ale industriei moderne de energie electrică:

– crearea de linii de transmisie pe distanțe ultra-lungi cu pierderi reduse fără utilizarea tehnologiei de supraconductivitate;

– creșterea capacității liniei;

– înlocuirea liniilor aeriene cu linii de ghidare de undă de cablu cu un singur conductor și reducerea secțiunii transversale a miezului cablului purtător de curent de 20-50 de ori.

Într-un sistem experimental rezonant de transmisie a energiei electrice cu un singur conductor instalat în sala experimentală a VIESKh, am transmis o putere electrică de 20 kW la o tensiune de 6,8 kV la o distanță de 6 m de-a lungul unui conductor de cupru cu diametrul de 80 μm în cameră. temperatura, în timp ce densitatea efectivă de curent în conductor a fost de 600 A/mm2, iar densitatea efectivă de putere – 4 MW/mm2. Alte aplicații ale energiei electrice rezonante bazate pe curenți deschisi includ un birou fără fir, transportul electric de înaltă frecvență fără contact, crearea de sisteme energetice locale folosind surse regenerabile de energie, conectarea parcurilor eoliene marine offshore cu stații de coastă, alimentarea cu energie a consumatorilor de pe insule. iar în zonele de permafrost, sisteme de iluminat stradal cu un singur conductor ignifug și iluminat pentru clădiri, case de bătrâni, muzee, spitale și industrii cu pericol de incendiu.

Au fost pregătite propuneri pentru dezvoltarea unui tractor hibrid eficient din punct de vedere energetic, cu sistem de încărcare wireless a bateriilor, putere electrică de 50-100 kW, economii de motorină de 30% și o reducere de 5 ori a emisiilor.

Este planificată fabricarea și testarea unui prototip și organizarea producției în masă.

Va fi dezvoltată o mașină electrică cu sistem wireless de încărcare a bateriei, a cărei putere electrică este de 50-100 kW. Capacitate de încărcare 1,5 t. Economii de combustibil de 100%. Fără emisii nocive. Creșterea eficienței utilizării energiei primare de 2 ori:

– absența unui motor cu ardere internă și a rezervoarelor de combustibil;

– fara baterii chimice;

– lipsa pilelor de combustibil, a sistemelor de acumulare și stocare a hidrogenului;

– raza de actiune nelimitata;

– capacitatea de a automatiza complet conducerea pe autostrăzi.

Se folosește un sistem de alimentare cu energie rezonantă fără contact cu o linie de transmisie a energiei cu un singur conductor care funcționează la o frecvență mai mare.

Se preconizează fabricarea unui lot pilot, efectuarea de teste și organizarea producției în masă.

Pentru cei care se îndoiesc de existența curenților electrici deschisi, prezentăm declarațiile a doi oameni de știință remarcabili în domeniul ingineriei electrice și al energiei electrice.

„Dificultatea excepțională de a reconcilia legile electromagnetismului cu existența curenților electrici deschisi este unul dintre multele motive pentru care trebuie să admitem existența curenților creați prin modificări ale deplasării” (D. Maxwell).

„În 1893, am arătat că nu este nevoie să folosim doi conductori pentru a transmite energia electrică... Transferul de energie printr-un singur conductor fără retur era justificat practic” (N. Tesla, 1927).

„Eficiența transmisiei poate fi de 96 sau 97 la sută și practic nu există pierderi...

Când nu există receptor, nu există niciun consum de energie” (N. Tesla, 1917).

„Experimentele mele au arătat că vor fi necesari câțiva cai putere pentru a menține oscilațiile electrice pe întreaga planetă” (N. Tesla, 1905).

N. Tesla a răspuns și la întrebarea care ni se pune adesea: de ce industria energiei electrice nu i-a acceptat ideile? „Proiectul meu a fost constrâns de legile naturii. Lumea nu era pregătită pentru el. Era prea înaintea timpului său. Dar aceleași legi vor triumfa în cele din urmă și o vor realiza cu mare triumf” (N. Tesla, 1919).

Peste 20 de ani de cercetare, oamenii de știință ruși au primit mai mult de 20 de brevete pentru tehnologii și echipamente electrice de rezonanță, rezultatele cercetării sunt publicate în cartea „Metode rezonante de transmitere și aplicare a energiei electrice” (ed. a 3-a, 2008, State Scientific; Instituția VIESKh, 350 pagini).

Industria de rezonanță a energiei electrice are nevoie de sprijin guvernamental pentru a implementa proiecte pilot și demonstrative și așteaptă un nou Morgan, bancherul care a finanțat munca lui N. Tesla acum 100 de ani.

De o importanță deosebită pentru agricultură este tehnologia de procesare a biomasei, a deșeurilor vegetale și lemnoase, a gunoiului de grajd, a turbei în combustibil lichid și gaz prin procesare termochimică și metanogeneză.

Centralele care utilizează deșeuri din biomasă pot produce la fel de multă energie ca toate centralele nucleare din Rusia și au aproape zero emisii de dioxid de carbon și sulf, adică sunt prietenoase cu mediul. Primirea și utilizarea acestui combustibil, precum și a combustibililor amestecați și modificați, va reumple bilanțul energetic al întreprinderilor și regiunilor rurale și va reduce semnificativ dependența de achizițiile centralizate de combustibili fosili și energie electrică.

Tehnologia este în curs de dezvoltare și se creează echipamente pentru prelucrarea termochimică de mare viteză a rumegușului, cărbunelui, turbei și deșeurilor agricole pentru a produce gaz de piroliză, electricitate și căldură.

Productivitatea materiilor prime este de 1t/zi. Randamentul gazului de piroliză de peste 50% din masa materiei prime asigură funcționarea unei mașini cu piston cu gaz cu un generator electric cu o putere electrică de 100 kW și o putere termică de 100 kW.

Dezvoltarea tehnologiei și a echipamentelor pentru producerea combustibilului diesel compozit mixt este aproape de finalizare. Au fost fabricate și testate două tipuri de echipamente: cu o capacitate de 1-3t/h și 0,2t/h. Economii de combustibil diesel de 30%.

Căldura specifică de ardere este de 10300 kcal/kg, numărul cetanic este de 51, punctul de curgere este -36°C. Anual efect economic cu un volum de consum de 6 milioane de tone - 30 de miliarde de ruble. Reducerea emisiilor nocive de 2 ori. Planurile includ fabricarea unui lot pilot, testarea combustibilului la MIS, organizarea producției de echipamente de 100 de seturi pe an.

Activitățile de inovare și investiții sunt cele mai importante componente ale progresului științific și tehnologic. Se deschide oportunități pentru implementarea practică a ideilor noi și implementarea lor în proiecte de investiții. Există bariere psihologice, economice, tehnologice, legislative și informaționale în calea implementării inovațiilor și investițiilor.

Riscurile nesocotite, neîncrederea, teama de eșec și greșelile în unele cazuri împiedică ca ideea să devină în mod constant realitate.

Barierele economice sunt asociate, de regulă, cu o lipsă de fonduri pentru implementarea unei idei sau cu un cost mai mare al tehnologiei sau echipamentelor propuse față de cel existent în prezent, din cauza subestimării unui număr de indicatori (de exemplu, avantaje economice, calitate, fiabilitate sau perspective de reducere a costurilor).

Barierele tehnologice pot fi depășite prin dezvoltarea și stăpânirea unor noi, mai puțin costisitoare și mai multe tehnologii eficiente, care va contribui la reducerea barierelor economice.

Barierele legislative sunt asociate cu lipsa unor legi și reglementări care să stimuleze activitățile de inovare și investiții. De exemplu, în sectorul energetic rus nu există reglementări sau reglementări economice care să asigure furnizarea și vânzarea de energie electrică către sistemul energetic general de către producători mici și independenți.

În procesul de selectare și implementare a propunerilor inovatoare, cel mai important lucru este completitatea și disponibilitatea informațiilor, inclusiv studii de fezabilitate și planuri de afaceri. Pentru a depăși bariera informațională, toate propunerile inovatoare ar trebui să fie însoțite de planuri de afaceri cu o analiză a riscurilor implementării lor pentru publicarea ulterioară și difuzarea pe scară largă pe internet și la conferințe.

Necesar sprijin guvernamentalîn crearea condiţiilor favorabile pentru implementarea proiectelor de investiţii şi inovare şi utilizarea acestora în producţie.

La implementarea proiectelor pilot inovatoare, este important să se identifice acele regiuni în care condițiile pentru implementarea inovațiilor specifice sunt mai favorabile.

De exemplu, atunci când implementați sisteme energetice autonome bazate pe surse regenerabile de energie, ar trebui să alegeți regiuni cu resurse solare, eoliene sau alte resurse favorabile, precum și regiuni în care tarifele pentru furnizarea tradițională de energie sunt mai mari.

Pentru a stimula și susține cercetarea și dezvoltarea și ulterioare activitate de inovare Ar fi oportun, în limitele finanțării alocate, să se permită instituțiilor științifice de stat să plătească costurile de depunere și menținere a brevetelor Federației Ruse, participarea angajaților la expoziții și conferințe, conectarea și utilizarea internetului, achiziționarea de echipamente informatice, instrumente științifice, software, producerea de prototipuri și mostre experimentale, implementarea proiectelor demonstrative.

Energie inovatoare – producerea de energie termică și electrică la centralele electrice care funcționează pe baza SRE (surse regenerabile de energie). , fotoelectricitate - convertoare semiconductoare de energie solară, biotehnologie - purtători de energie din materii prime regenerabile - biocombustibil, nanotehnologie - toate acestea sunt probleme de energie inovatoare, solicitate din punct de vedere economic și social. Esența problemei care a apărut în ultimul deceniu este că omenirea este nevoită să caute surse alternative de energie. Hidrocarburi - petrol, gaze, cărbune create și creează baza existenței societății. Alimentam aproximativ 600 de milioane de mașini, producem polimeri, îngrășăminte (80% gaz), medicamente, pesticide etc. Toate acestea sunt derivate chimice ale substanțelor inițiale: gaze naturale, petrol și acum, într-o oarecare măsură, materiale vegetale. Întregul sistem de furnizare a energiei ființelor vii - producție Produse alimentare- Aceasta este una dintre secțiunile energiei moderne. Pentru fiecare calorie pe care o consumăm în alimente, consumăm aproximativ 10-12 calorii de cărbune, petrol și gaz. Prin urmare, problema găsirii surselor alternative de energie regenerabilă pătrunde în toate domeniile societății moderne.

„Există un interes real pentru utilizarea biomasei pentru producerea de energie electrică și căldură. Este atât de grav încât a primit sprijin din partea activităților Grupului de lucru pentru eficiența energetică sub președintele Federației Ruse. În acest moment, acest grup de lucru consideră șase proiecte standard, prioritare și semnificative din punct de vedere social. Una dintre ele se numește „Energie inovatoare”, a spus Serghei Mihailov, directorul Departamentului Ministerului Energiei al Rusiei.

În aprilie 2010, Guvernul Federației Ruse a introdus un proiect de rezoluție, odată cu apariția căreia ar trebui implementat efectiv procesul de utilizare a surselor regenerabile de energie.

În ceea ce privește tehnologia biocombustibililor, analiștii văd un potențial semnificativ pentru producția de biocombustibili în India, țări precum Argentina, China, Columbia, Franța, Indonezia, Malaezia, Filipine și Thailanda contribuind și ele la producție. În această chestiune, Rusia este încă în cea mai mare parte la stadiul de dezvoltare academică, științifică, de exemplu, acesta: metan din biomasă - obținerea de combustibil și îngrășăminte. În țara noastră au fost lansate mai multe instalații eficiente, dintre care cea mai interesantă este o centrală electrică din Cernogolovka cu separare prin membrană a metanului și CO2 și cogenerare de căldură și electricitate.

În timp ce statul stabilește cadrul de reglementare pentru un proiect atât de științific și de resurse, cum ar fi energia inovatoare, pentru a funcționa profitabil, Siemens a semnat deja un acord cu RusHydro și cu Russian Technologies, care sunt în esență întreprinderi de stat.

În legătură cu stadiul inițial de dezvoltare a surselor de energie regenerabilă și a biotehnologiilor în Rusia, merită să acordați atenție Atentie speciala proiecte care au prins deja contur în ceea ce privește investițiile ample și produsele finite. Un exemplu cheie este corporația de stat Rusnano, care investește, printre altele, în domenii care ne interesează: acest moment direcții de modernizare identificate de președintele Federației Ruse ca conservarea resurselor și eficiența energetică. Aceste domenii sunt direct legate de energia inovatoare.

De la sfârşitul secolului al XX-lea. multe țări au lansat dezvoltarea unei noi direcții în știință și tehnologie. De aceea, inițiativa prezidențială pentru strategia de dezvoltare a nanoindustriei stabilește ca Rusia să obțină o poziție de lider la nivel global și să-și formeze propriile piețe pentru nanoproduse. Acesta este motivul pentru care a fost creată corporația de stat Rusnano. Să ne amintim că nanotehnologia este capacitatea de a crea noi materiale, cum ar fi un constructor, de la blocuri microscopice individuale, până la atomi și molecule. Direcția a început să se dezvolte la mijlocul secolului trecut. Termenul de nanotehnologie nu exista atunci. O miliardime dintr-un metru se numește nanometru. Este ca o monedă penny în raport cu globul.

Economisirea energiei și energia solară sunt una dintre zonele prioritare ale Rusnano. O serie de proiecte sunt deja implementate, unul dintre ele la Sankt Petersburg, unde se finalizează instalarea echipamentelor pentru producerea de LED-uri create cu ajutorul nanotehnologiei. Rusnano este chemat să deblocheze potențialul economic al realizărilor științifice în domeniul nanotehnologiei. Este interesant că așa-numitul o nanolampa costă 1 mie de ruble, iar un analog străin costă 60 de dolari 1,8 miliarde de ruble au fost cheltuite pentru invenția nanolampii rusești. Nanolampa va dura de 50 de ori mai mult decât una convențională - 50 de mii de ore.

regenerabile În ultimii doi ani de muncă la Rusnano, au fost aprobate peste 70 de proiecte de afaceri în domeniul nanotehnologiei. În spatele fiecăruia dintre ele se află o nouă fabrică sau extinderea producției existente în 26 de regiuni ale țării și produse inovatoare. Astăzi, bugetul total al proiectelor aprobate depășește 200 de miliarde de ruble, din care corporația de stat investește 95. Conform planurilor, veniturile din vânzarea produselor acestor întreprinderi se vor ridica la 140 de miliarde de ruble până în 2015. În total, până în 2015 vor fi investite peste 310 miliarde de ruble. în aproximativ 93 de proiecte.

Unul dintre ultimii proiecte de investitii cu sprijinul Rusnano, o serie de energie alternativă și economie de energie - bazată pe tehnologia „film subțire”. Baza tehnologiei filmului subțire este siliciul microamorf. Siliciul amorf obișnuit transformă lumina numai în partea albastră a spectrului. Prin adăugarea de nanostraturi de siliciu cristalin, celula solară folosește alte părți ale spectrului vizibil al soarelui. Eficiența fotocelulelor crește de o dată și jumătate față de analogii existenți.

În ciuda cererii încă nesemnificative de produse fotovoltaice pe piața internă, companiile rusești efectuează producția de plachete de siliciu utilizate pentru producerea de celule fotovoltaice. Pe lângă exportul de siliciu pentru fabricarea bateriilor fotovoltaice, o serie de întreprinderi rusești au exportat produse terminate. Volumul total de export de baterii fotovoltaice în această perioadă a fost de 12.454 de unități. Cel mai mare exportator de panouri solare din Rusia la sfârșitul anului 2009 este Solar Wind LLC.

Un alt proiect de investiții Rusnano legat de energia inovatoare este panouri solare pentru nave spațiale. Eficiența bateriilor cu arseniură de galiu este mult mai mare decât cea a siliciului, iar durata lor de viață în spațiu crește la 15 ani. Acest fapt va crește semnificativ eficiența și durata de viață a navelor. Crearea de panouri solare pentru nave spațiale va reduce dependența industriei spațiale ruse de furnizorii străini. Siliciul gol este principalul material semiconductor utilizat în energia solară modernă și microelectronică. Siliciul gol este folosit pentru a produce aproape 90% din toate celulele solare din lume. Cererea pentru aceste materiale în lume este foarte mare. Perioada de amortizare a proiectului este de așteptat să fie de doar câțiva ani.

Proiectele bazate pe energia solară, care au realizat o dezvoltare tehnologică puternică, pot furniza energie întregii omeniri.

Problema obținerii energiei a fost rezolvată prin creșterea capacităților existente mijloace tehnice. Nivelul tehnologiei nu permitea utilizarea eficientă a rezervelor de energie. S-au observat pierderi, E.P.D. folosirea darurilor naturii a fost foarte redusă. În secolul trecut, era nevoie urgentă de a introduce metode extrem de eficiente de utilizare a petrolului, cărbunelui și apei, asigurând introducerea inovațiilor.

Rezervele de resurse naturale ale planetei sunt limitate. Se epuizează. Va deveni mai dificil să obțineți energie din partea rămasă. Prin urmare, odată cu îmbunătățirea tehnologiilor care oferă metode vechi de energie, există o căutare constantă a modalităților alternative de a rezolva problema și de a introduce inovații de înaltă calitate.

World Inovation 2018

Se observă progrese în domeniul energiei în tari diferite ah, ajutând la dezvoltarea tehnologiei și a afacerilor. Ele rezolvă probleme specifice incluse în următoarele domenii ale inovației mondiale:

Crearea de unități de producție performante și sigure pentru producerea unor volume specifice de energie.
Analiza și calculul inovațiilor rezonabile (minimale).
Dezvoltarea altor metode de transmitere a energiei pe distanțe cu pierderi minime.
Crearea siguranței mediului pentru organismele vii.
Implementarea unui sistem energetic unificat cu tehnologie de control digital inteligent.

Nu există planuri de a abandona complet energia cu hidrocarburi în viitorul apropiat, dar căutarea de surse alternative și implementarea lor este în plină desfășurare.

Atenţie. Potrivit experților, noile tehnologii vor crește gradul de metode neconvenționaleîn sectorul energetic până la 15%.

Volumul inovației globale se formează prin investiții guvernamentale. Companiile private finanțează și dezvoltări moderne. Google Corporation a propus un proiect de generare de energie folosind designul original al unui avion-zmeu. Puterea unui dispozitiv este de 600 kW. Vă permite să satisfaceți nevoile unui bloc de apartamente standard. Sau propuneri de la specialiștii companiei japoneze privind utilizarea celor mai noi metode de transfer de energie wireless. Chiar și ideile fantastice pot fi implementate și vor aduce profit atunci când inovațiile de capital sunt stăpânite.

Direcţie

Sunt în curs de dezvoltare în numeroase domenii de inovare energetică optimă. Investițiile monetare prevăzute de numeroase programe de țară sunt propuse pentru a fi utilizate pentru îmbunătățire procese tehnologice metode vechi de producere a energiei și introducerea în viață a noilor realizări științifice. Principalele direcții sunt următoarele propuneri:

Utilizarea uleiului. Prețul petrolului este principala forță motrice din spatele dezvoltării industriale. Există o căutare constantă de noi tehnologii pentru a crește procentul producției de petrol din puțuri vechi și noi. Este important de remarcat, că datorită inovației, a fost introdus un nou principiu de prelucrare terțiară a formațiunilor petroliere, făcând puțurile profitabile. Se acordă atenția cuvenită problemelor de mediu.
Centrale hidroelectrice. Condiții naturale determinați soluția utilizării metodelor străvechi de băuturi energizante. Pentru construcția hidrocentralelor și reconstrucția vechilor instalații se folosesc materiale moderne și soluții de proiectare neașteptate. Folosind efectul de osmoză, se propune construirea lor în larg cu apă sărată.
Dispozitive pentru industria cărbunelui. Acest tip străvechi de combustibil este extras cu ajutorul combinelor moderne cu laser. În apropierea minelor se formează zone ecologice utilizate în economie.
Crearea de dispozitive folosind radiația solară. Introducerea tehnologiilor moderne de îmblânzire a radiațiilor solare este utilă pentru zonele cu suficientă zile insorite pe an. Din ce în ce mai mult, puteți găsi proprietăți private și complexe de sere echipate cu propriile dispozitive de stocare a radiației solare.
Folosind puterea vântului. Energia creată pe baza energiei eoliene a devenit o formă comună de generare a rezervelor de energie în diferite țări. Cele mai recente evoluții sunt introduse în mod constant pentru a crea noi tipuri de motoare, sisteme de stocare și transmisie.
Crearea de osmostații. Acestea se bazează pe completarea rezervelor de energie datorită diferenței de presiune dintre apa sărată și cea dulce (efect de osmoză). Turbinele rotative generează energie electrică. Calculele financiare au arătat că costurile sunt reduse în comparație cu construcția hidrocentralelor.

Iniţiator

Necesarul de energie crește în fiecare an. Fiecare țară realizează o analiză amănunțită a puterii necesare, cunoscând principalele direcții de dezvoltare industrială, planuri științifice și uz casnic. Inițiatorii inovațiilor energetice sunt specialiști dintr-o anumită țară care oferă programe sonore. În țările europene și asiatice, banii sunt investiți activ în tipuri alternative de energie eoliană și solară. Acestea sunt Germania, Suedia, Italia, Spania. Odată cu apariția echipamentelor moderne, numărul de stații solare din America a crescut. Costul lor a scăzut. Jumătate din piața energiei solare este utilizată în China și Japonia. Utilizarea surselor geotermale continuă să crească în Irlanda și Islanda. Inovațiile în dezvoltarea de noi tipuri de pompe de căldură au inițiat introducerea energiei geotermale în teritoriile Rusiei, Belarusului și Ucrainei. La inițiativa Ministerului Rus al Energiei, a fost elaborată o foaie de parcurs specială „Energynet”, modelând piața de energie electrică a viitorului. Prin eforturile specialiștilor Inter RAO UES a fost creat Fondul Energie Fără Frontiere, care prevede modernizarea metodelor energetice vechi și introducerea unor metode alternative, mai eficiente, prietenoase cu mediul.

Scurta descriere

Probleme energetice Viata de zi cu zi societățile necesită dezvoltarea și implementarea eficientă a unor modalități alternative de refacere a rezervelor de energie. Rezervații naturale(petrol, gaz, cărbune) scad treptat, liderul în dezvoltarea de noi oportunități devine important. Acum, acestea sunt următoarele inovații în sectorul energetic:

Folosind forța de șoc a valurilor (fracking). Tehnologia de fracking a fost numită viitorul promițător al industriei de petrol și gaze, deschizând perspective nelimitate pentru revoluția de șist a extracției de energie a pământului. În loc de utilizarea tradițională a fluxurilor de apă create artificial, o undă de șoc este folosită pentru a fractura formația la adâncimi de până la 1500 m. Super Wave Technology, cu sediul în India, a fost desemnat ca dezvoltator principal al tehnologiei.
Înlocuirea benzinei cu biocombustibil. Cei mai des utilizați biocombustibili sunt etanolul și biodieselul. Valoarea lor este determinată de prețul curent al petrolului. Căutarea de noi tipuri de biocombustibili se desfășoară în proiecte de cercetare și dezvoltare din diferite țări. Creat la Universitatea din Texas noul fel drojdie, care face posibilă producerea unui tip ieftin de biocombustibil ca sursă de energie obținută din organismele vii (plante, animale). Avantajul lor la fel de important este capacitatea de a distruge poluarea dăunătoare cu petrol, compuși chimici. Acum oamenii de știință studiază proprietățile bacteriei Oleispira antartica pentru utilizare la temperaturile scăzute din Arctica.
Dezvoltarea în continuare a energiei nucleare, utilizare proprietăți fizice hidrogen, visează la noi tipuri de energie obținute pe alte planete.

Buget

Planificarea volumului investițiilor monetare în dezvoltarea energetică a devenit obligatorie în economia oricărei țări. În primul rând, acest lucru este determinat de direcția aleasă de inovare și de evaluarea sumelor de bani necesare. În Statele Unite, este planificată creșterea fondurilor pentru dezvoltarea celui mai mare proiect solar din statul Virginia. Două instalații (Pleinmont I și II), parte a stației solare de 500 MW, vor fi echipate cu cele mai moderne panouri solare și dispozitive de stocare a energiei. Profitul din vânzarea unei astfel de energie va acoperi rapid toate costurile. În viitorul apropiat, SUA va crește ponderea energiei din surse regenerabile de la 13% la 18%.

În ceea ce privește nivelul de inovații planificat pentru dezvoltare, China, India, Anglia, Italia și Germania sunt lideri.

Interesant. Estimarea FMI pentru 2018 a subvențiilor guvernamentale pentru inovarea energetică o situează la peste 10 milioane de dolari pe minut.

În Rusia nu există o abordare sistematică a sprijinirii proiectului de eficiență energetică. Investițiile monetare totale ale statului au scăzut de aproape de multe ori (de la 7,1 miliarde de ruble la 140 de milioane de ruble în 2016). Dar, în același timp, există o creștere a fabricilor de producție pentru echipamente de gaz, dispozitive de tratare a apei și instrumente. Unul dintre furnizorii de astfel de echipamente este compania ROSS LLC ross.com.ru/difmanometr-dsp-4sg-m1 (Belgorod Tel. 4722 40-00-70). Compania oferă o garanție de calitate și un set complet de documente furnizate de producători.

Caracteristicile dezvoltării energetice în Rusia

Prezența diferitelor condiții climatice pe un teritoriu mare al Rusiei necesită o atitudine specială față de analiză. moduri posibile producere de energie. Miliarde trebuie cheltuite anual numai pentru încălzirea locuinței, ca să nu mai vorbim de problemele industriei, agriculturii și întreținerea echipamentelor armatei. Energia rusă găsește o soluție în dezvoltarea unor metode vechi și în utilizarea oricăror inovații moderne în domeniul aplicării tehnologiilor bazate pe noi principii fizice de producere a energiei. Se organizează fonduri speciale de inovație și se lansează cercetare și dezvoltare pentru a crea noi materiale necesare pentru modernizarea barajelor, platformelor petroliere și a echipamentelor de extracție a cărbunelui. Acestea sunt oțeluri nanostructurate ultrarezistente, acoperiri de protecție multi-compozite, panouri solare originale, cele mai noi sisteme de turbine eoliene, pompe de căldură moderne. Toate domeniile de inovare în tehnologie pentru obținerea energiei, creșterea eficienței utilizării acesteia în timpul transmisiei pe distanțe lungi, caracteristice Rusiei, sunt supuse dezvoltării. O dezvoltare unică în Rusia (nu există analogi în lume) este metoda energiei petrotermale (puterea termică a uscatului stânci V Scoarta terestra). Dezvoltarea se realizează în cadrul programului Termolitenergo.

În viitorul apropiat, petrolul va rămâne principala sursă de energie în Rusia. Nivelul de dezvoltare a tehnologiei și a duratei de viață va depinde de prețul acesteia și de volumele de producție folosind cele mai noi tehnologii.

Inovațiile în domeniul energetic stimulează dezvoltarea altor zone industriale. îmbunătățește calitatea vieții umane și ajută la reducerea costurilor asociate cu producția.

Inovație mondială

Dezvoltarea energiei se realizează cu un avantaj în direcția creării de tehnologii care să permită reducerea impact negativ asupra mediului.

Următoarele evoluții sunt considerate cele mai promițătoare în acest domeniu:

Centrale osmotice;
LED-uri;
Reacție de fuziune la rece;
Pompe de căldură.

Noile tehnologii energetice nu se limitează la aceste evoluții. Oamenii de știință japonezi efectuează experimente pe transmisie fără fir electricitate. De asemenea, continuă căutarea și dezvoltarea surselor alternative de energie (regenerabile).

Stații osmotice

Această inovație face posibilă utilizarea rezervelor practic inepuizabile ale oceanelor lumii pentru dezvoltarea energiei.

Iniţiator

La momentul redactării acestui articol, funcționa singura stație osmotică creată de Statkraft. Instalația este situată pe teritoriul orașului norvegian Tofte.

Esența metodei

Esența modului în care funcționează această inovație este că energia este extrasă prin amestecarea sării și a apei proaspete. Procesul are loc într-un singur rezervor, separat de o membrană semi-permeabilă. Datorită concentrației scăzute de sare din rezervorul de apă dulce, are loc un schimb de fluide, realizându-se astfel echilibrul. Ca urmare a acestui proces, presiunea din al doilea compartiment crește, ceea ce pornește o turbină hidraulică care generează energie electrică.

Eficiența scăzută a membranelor este principalul dezavantaj al stațiilor osmotice. Prin urmare, majoritatea evoluțiilor se referă la reducerea dimensiunii acestora din urmă. Cercetările pentru crearea unui nou tip de membrană sunt efectuate de General Electric, Hydranautics și alte companii mari.

Dezvoltarea stațiilor osmotice face posibilă introducerea surselor de energie electrică ecologice în orice zonă în care există acces la apă (și nu doar pe râuri). Conform calculelor preliminare, potențialul acestei inovații este de 1600-1700 TWh, ceea ce corespunde la 10% din consumul global de energie electrică.

Cheltuieli

Valoarea investiției necesare pentru implementarea proiectului stației osmotice s-a ridicat la 20 de milioane de dolari. În același timp, a fost nevoie de aproximativ 10 ani pentru a dezvolta și implementa inovația.

LED-uri

LED-urile au multe avantaje și ies în evidență față de alte surse de iluminat:

Eficienta energetica. Transmisia luminii LED-urilor este de 120-150 lumeni/watt, ceea ce este maxim.
Prietenia mediului. Astfel de surse de iluminat nu emit substanțe nocive.
Durată lungă de viață. Cifra este de 50 de mii de ore.

Funcționarea iluminatului LED poate fi controlată folosind aplicatii mobile, schimbați culoarea radiației emise și efectuați alte setări.

Iniţiator

Principalul volum de vânzări (aproximativ 60%) de iluminat LED pe piața mondială este asigurat de companii din Japonia și Coreea de Sud. Printre producătorii europeni, Phillips demonstrează constant inovație.

Esenta

Inovațiile moderne includ următoarele:

LED-uri GaN pe substraturi de siliciu. Tehnologia oferă o putere bună de lumină, reducând astfel costurile cu energie.
Iluminare LED pe substraturi GaN. Oferă o redare mai bună a culorilor și îmbunătățește intensitatea fluxului luminos (comparativ cu tehnologia anterioară).
LED SlimStyle. Particularitatea surselor de iluminat construite pe baza acestei tehnologii este prezența multor LED-uri mici. Costul unor astfel de lămpi este de aproximativ 10 USD.

Sursele moderne de iluminat funcționează pe curent continuu. Acest lucru elimină pâlpâirea luminii. Cu toate acestea, în prezent se desfășoară cercetări privind utilizarea curentului alternativ. Datorită acestui fapt, consumul de energie poate fi redus. Iluminatul LED care funcționează cu curent alternativ este dezvoltat de Lynk Labs și Seoul Semiconductor

Dimensiunea investiției

Valoarea investiției pe care acest sector energetic a primit-o este greu de calculat. Potrivit analiștilor, în 2018 piața de iluminat cu LED va ajunge la 25,9 miliarde de dolari.

Reacție de fuziune la rece

Un grup de oameni de știință italieni a anunțat la începutul anilor 2010 crearea unei surse de căldură liberă produsă de reactorul E-Cat.

Iniţiator

Adrea Rossi și colegii săi s-au dezvoltat tip nou reactor autonom. Este planificat să fie folosit pentru încălzirea gospodăriilor private.

Esența metodei

Reactorul E-Cat generează căldură prin interacțiunea dintre nichel și hidrogen. După reacția acestor elemente, se formează și cuprul. Principiul de funcționare al lui E-Cat se bazează pe tehnologia LENR sau Low Energy Nuclear Reaction.

Conform calculelor dezvoltatorului, un reactor autonom cu o putere de 1000 kW consumă 10 kg de nichel și 18 kg de hidrogen în decurs de șase luni.

Cheltuieli

Bugetul total pentru inovare nu este dezvăluit. Producția de E-Cat va fi stabilită în Statele Unite. Instalațiile vor fi operate de energie americană. Când dezvoltarea va apărea pe piață, consumatorii vor putea închiria reactorul pentru propriile nevoi. Costul unui E-Cat va fi de 400-500 de dolari.

Alte inovații

Inovațiile promițătoare în domeniul energiei includ următoarele:

Transmiterea fără fir a energiei electrice. Oamenii de știință japonezi se dezvoltă activ în acest domeniu.
Energia eoliană și solară. , permițând reducerea costurilor de producție a centralei electrice.
Stații termice care utilizează gaze de hidrocarburi lichefiate. Această inovație a trecut cu succes multe teste și și-a dovedit eficacitatea.
Ingineria puterii atmosferice. Oamenii de știință brazilieni au descoperit că aerul umed conține particule cu o încărcătură mică. Încărcarea folosind metale poate fi colectată și genera electricitate. Această inovație are perspective de dezvoltare în sectorul energetic al țărilor cu climă umedă.
Amplificator de putere magneto-mecanic. Dezvoltatorii tehnologiei spun că au găsit o modalitate de a folosi câmpul magnetic al Pământului pentru a accelera funcționarea unui motor electric.

Energia modernă se dezvoltă în direcții diferite. Multe companii continuă să dezvolte noi tehnologii pentru a îmbunătăți eficiența lămpilor LED. Iar pasionații și laboratoarele de cercetare oferă adesea soluții originale, care ulterior reînnoiesc sectorul energetic din diferite țări.

Caracteristicile dezvoltării energetice în Rusia

În Rusia, implementarea inovațiilor energetice este realizată în principal de către stat sau companiile mari deținute de acesta. Pe teritoriul Altai pentru mai mulți anii recenti deschiderea de noi centrale solare. Și Rusnano a lansat producția de LED-uri create pe baza nanotehnologiei. Această companie oferă și panouri solare pentru sectorul energetic din Rusia, care absorb cea mai mare parte a spectrului solar.

Tehnologii moderneîn diverse industrii și domenii se dezvoltă constant prin introducerea de inovații creative. Sectorul energetic nu face excepție. inovații în domeniul energetic stimula dezvoltarea afacerilor, industria auto, petrol și gaze și alte industrii și, de asemenea, îmbunătățește semnificativ calitatea vieții populației. Inovațiile, sau inovațiile, sunt testarea și utilizarea produselor tehnologice sau a altor produse noi care vizează dezvoltarea calitativă a proceselor de viață, a industriei etc.

Cele mai interesante și moderne inovații

Inovațiile energetice sunt introduse de diferite țări în industriile cele mai utilizate activ și sunt, de asemenea, împrumutate unele de la altele. Unele dintre cele mai semnificative inovații includ:

Tehnologia de fracturare cu unde de șoc
Cele mai noi tehnologii de producere a uleiului
Folosirea bacteriilor pentru a curăța scurgerile de petrol
Aplicarea biocombustibililor pentru autoturisme

Vorbind despre prima inovație, este de remarcat faptul că unda de șoc este cea mai eficientă modalitate de a disipa energia. Poate fi folosit cu succes la adâncimi de formațiuni de șisturi de până la o mie sau o mie și jumătate de metri. O companie indiană specializată în cercetarea tehnologiei fracking-ului a propus utilizarea undelor de șoc ca tehnologie de fracturare mai simplă și mai rentabilă în comparație cu fracturarea hidraulică. O astfel de inovație energetică ar putea schimba semnificativ industria petrolului și gazelor, deoarece ar elimina complet necesitatea utilizării apei în aceste operațiuni. Acest lucru va reduce semnificativ nivelul de poluare a apei, deoarece fracturarea hidraulică necesită cel puțin 4 milioane de galoane per puț.

A doua inovație interesantă în sectorul energetic este o metodă îmbunătățită de producere a petrolului. Așa-numita metodă de recuperare îmbunătățită a petrolului implică prelucrarea terțiară a formațiunilor pentru a extrage cât mai mult produs. Această tehnologie se bazează pe utilizarea dioxidului de carbon, care crește viteza de curgere a uleiului și îi reduce vâscozitatea.

În ceea ce privește utilizarea bacteriilor pentru a elimina scurgerile de petrol, această inovație se bazează pe utilizarea a două grupuri de bacterii - ambele au capacitatea de a oxida uleiul și, astfel, de a reduce amploarea scurgerii, sau de a o preveni în avans. În acest moment, experții studiază genul de bacterii Oleispira antartica pentru a afla capacitatea de a exista în temperaturi scăzute. Această inovație ne va permite să dezvoltăm o strategie eficientă de conservare a mediului și de prevenire a poluării cu petrol.

Și, în sfârșit, o altă inovație o reprezintă biocombustibilii auto obținuți din celule vegetale și animale. Biodieselul și etanul (cele mai populare tipuri de biocombustibili) vor contribui la stabilizarea situației cu prețurile de pe piața mondială și la reducerea costurilor de cercetare și dezvoltare.

Privind spre viitor: ce inovații vor fi folosite

Pe lângă cele de mai sus, inovații în domeniul energetic includ și alte realizări, dintre care unele sunt deja utilizate pe scară largă. De exemplu, aceasta este energia eoliană - utilizarea energiei eoliene pentru a opera motoare de diferite tipuri. Sisteme similare pot fi găsite în multe țări străine, iar această tehnologie își găsește aplicația și aici.

Pompele de căldură nu trebuie neglijate; ele pot fi numite pe bună dreptate viitorul energiei. Acestea vor îmbunătăți semnificativ situația mediului prin producerea de energie termică, crescând în același timp semnificativ nivelul de trai al populației, deoarece furnizarea de căldură este unul dintre sectoarele energetice cheie. Principiul de funcționare al pompelor de căldură se bazează pe transformarea energiei regenerabile la temperatură joasă, este cunoscută de mai bine de un secol, dar abia acum este utilizată activ.

Centrale termice moderne – o inovație la scară industrială

În 2004, a început studiul unei astfel de inovații precum utilizarea gazelor de hidrocarburi lichefiate (GPL) pentru centralele termice. Utilizarea GPL în loc de motorină va îmbunătăți siguranța mediului. În plus, acest combustibil are proprietăți mari de consum și costuri mai mici în comparație cu alte tipuri de combustibil. Astăzi, o astfel de inovație a trecut deja numeroase teste și s-a remarcat prin fiabilitatea și eficiența sa.

Lămpi cu LED - calitate înaltă și accesibilă

Cea mai recentă inovație energetică poate fi numită becuri LED. Au apărut pe piață relativ recent, dar au reușit deja să câștige o cotă destul de largă. În comparație cu lămpile și corpurile de iluminat fluorescente, opțiunile cu LED-uri sunt mai practice și mai economice și au o durată de viață lungă. Materialul practic permite reducerea costurilor, ceea ce este foarte important pentru o gamă largă de consumatori. Acest nou produs continuă să câștige popularitate creșterea lămpilor LED de birou și a dispozitivelor pentru magazine de iluminat este deosebit de remarcată.

Avantajele centralelor osmotice moderne

O inovație originală în lumea energiei este o stație osmotică, care se bazează pe utilizarea apei sărate de mare. Osmoza este un efect fizic care apare în trunchiurile copacilor și este conceput pentru a transfera sucuri hrănitoare în zona în care are loc fotosinteza. Oamenii de știință de specialitate au propus utilizarea unui proces similar pentru a interacționa cu apa. Dacă apă dulce și sărată sunt plasate într-un vas cu un despărțitor, diferența de presiune va face ca procesul de osmoză să funcționeze. O reacție similară poate fi utilizată în exploatarea centralelor hidroelectrice.

O idee interesantă necesită o dezvoltare ulterioară - în special, în timp ce oamenii de știință nu pot rezolva problema selectării celor mai potrivite membrane pentru stațiile osmotice. Dacă acest lucru se poate face, atunci noul produs își va ocupa ferm locul în domeniul hidroenergiei și va crește semnificativ volumul producției de energie, asigurând în mod stabil populația în continuă creștere din întreaga lume.

Rezervele unui proces precum osmoza pot fi numite destul de impresionante. Această inovație va ajuta la valorificarea cu ușurință a energiei adâncimii oceanului în viața umană, deoarece gradul de salinitate al apei depinde în mare măsură de temperatură și se modifică odată cu nivelul adâncimii. În acest sens, tehnologia va face posibilă evitarea legării construcției hidrocentralelor de gurile de râu care pot fi amplasate direct în oceane; Prin urmare, astăzi oamenii de știință dezvoltă în mod activ această inovație pentru implementarea ei rapidă.

Din cât de activ sunt implementate inovații în domeniul energeticși alte sectoare ale vieții umane, depinde de dezvoltarea cu succes și deplină a condițiilor de viață, îmbunătățirea calității vieții și capacitatea de a economisi din nevoile zilnice. Tocmai din aceste motive, experții din întreaga lume studiază în fiecare zi noile dezvoltări și le încearcă în condiții practice pentru a găsi inovații cu adevărat profitabile și utile.