Заводам нужны пар, горячий воздух и электричество и чаще всего для этого сжигают газ или нефть. Тепловая батарея Rondo Heat Battery (RHB), построенная на основе кирпичных теплоаккумулирующих блоков, предлагает отказаться от углеводородов без изменения производственных процессов.
Батарея заряжается в часы самой дешевой электроэнергии (1) нагревая кирпичные блоки (2) а затем отдает накопленное тепло в виде пара или горячего воздуха (3) По запросу система сначала производит пар высокого давления (до ~100 бар ), вырабатывает электроэнергию, а затем направляет отработанный пар напрямую в технологический процесс (4) Такая когенерация обеспечивает общий КПД до 95%. RHB легко масштабируется (5) под конкретную задачу: мощность одной установки может варьироваться от 2 до более чем 100 МВт.
Тепловые батареи позволяют заводам снизить зависимость от ископаемого топлива, зафиксировать стоимость энергии на годы вперед и использовать избытки возобновляемой электроэнергии. Они делают промышленность более устойчивой, предсказуемой и конкурентоспособной — без остановок производства и без радикальной перестройки инфраструктуры.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
В 2025 году российские изобретатели подали более 18 тысяч заявок на патенты и энергетика вошла в число самых активных направлений. В рейтинге Роспатента сразу три разработки, которые показывают, как может выглядеть энергетика будущего.
1. Угольное топливо нового поколения.
ПК «КАРБОТЕХПРОМ» разработал инновационную топливную смесь для электростанций с добавлением углеграфитового остатка — побочного продукта производства графитовых электродов. Оно не просто эффективнее обычного, но и экологичнее: в состав добавляют побочные продукты промышленности, снижая выбросы и затраты на топливо.
2 Солнечная электростанция, которая работает 24 часа в сутки
Национальный исследовательский университет «МЭИ» решил главную проблему солнечной энергетики — зависимость от светового дня. Днем электростанция накапливает энергию Солнца в расплавленной соли, а ночью и в пасмурную погоду продолжает вырабатывать электричество. Это делает солнечную энергетику стабильной, как традиционные станции.
3 Аккумулятор для экстремальных морозов.
Ученые института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН заменили стандартные материалы на германиевые волокна, благодаря чему батарея работает при температурах до –50 °C и служит дольше. Такие решения особенно важны для Арктики, Дальнего Востока и автономных энергосистем.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Температура –65 °C. Любое топливо превращается в густую массу. Машины не заводятся, фильтры забиваются, техника встает. Специалисты ОАО «Славнефть-ЯНОС» (Ярославль) создали технологию арктического дизельного топлива, аналогов которому в мире нет. Оно способно обеспечивать надежную работу двигателей в экстремальных условиях.
Формула арктического топлива сочетает два вида переработанных нефтяных фракций — дизельную (135–160 °C) и керосиновую (140–240 °C). Они проходят глубокую очистку с удалением парафинов и добавлением противоизносной присадки из природных масел. На выходе получается топливо, которое не густеет и свободно проходит через фильтры до -65 градусов.
Такое горючее предназначено для быстроходных дизельных двигателей — от спецтехники и вездеходов до генераторов и арктических машин.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
В основе устройства лежит инновационная технология фотокаталитических панелей. Эти панели, подобно солнечным батареям, поглощают энергию света, но вместо производства электричества направляют ее на химическую реакцию — расщепление молекул воды (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂). Такой процесс, известный как фотокатализ, имитирует естественный фотосинтез, но с целью получения ценного энергоносителя.
Визуализация фотокаталитических панелей
Главное преимущество нового реактора — производство «зеленого» водорода без каких-либо выбросов углекислого газа. В отличие от традиционных промышленных методов, которые в основном опираются на природный газ, эта технология требует только двух самых распространенных ресурсов на планете — солнечного света и воды. Полученный водород можно использовать в качестве топлива для транспорта, для выработки электроэнергии или в промышленности, при этом единственным побочным продуктом его сгорания является вода.
Созданное устройство является успешным прототипом, его демонстрация открывает широкие перспективы для масштабирования. Следующими шагами для ученых станут повышение эффективности и долговечности фотокаталитических материалов, а также разработка более крупных систем, способных обеспечить промышленное производство водорода. Этот прорыв приближает человечество к созданию устойчивой зелёной водородной энергетики.
Месторождения с лёгкой нефтью уходят в прошлое. Сегодня за каждым миллионом тонн углеводородов приходится бороться — на глубине, в вечной мерзлоте, в породе, куда не так-то просто добраться.
Чтобы справиться с этим вызовом, в Тюмени заработал первый в России цифровой центр исследования недр — «Геосфера». Здесь керн — цилиндр породы с глубины в километры сканируют, распиливают, «допрашивают» в кислотах и микроскопах. А потом создают его цифрового двойника — виртуальный образец, в котором хранится вся информация о породе.
Что делает центр особенным:
— Все рутинные операции с керном теперь выполняют роботы 24/7.
— Каждый образец получает уникальный цифровой паспорт — можно изучать свойства недр, не разрушая оригинал.
— Исследования ускоряются в несколько раз — это критично, когда скважина стоит миллионы, а доступа к недрам второго шанса нет.
— Все процессы — от томографии до транспортировки по коридорам — оцифрованы и автоматизированы.
Теперь у нас есть технология, позволяющая находить нефть там, где раньше это казалось невозможным. Не просто бурить «вслепую», а понимать недра до молекулы. Это новый виток в развитии энергетики — точный, умный и цифровой.
Больше информации про энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Форсунки – ключевые элементы бензиновых и дизельных двигателей, которые дозированно подают топливо в камеру сгорания в виде мелкого распыла. Необходимо регулярно проверять их исправность, так как от этого зависит правильность работы двигателя, умеренность расхода горючего и экологичность выбросов выхлопных газов. Существующие стенды для выявления отклонений – это чаще всего сложные габаритные установки с дорогостоящим оборудованием, неудобные в обслуживании. Специалисты Пермского Авиатехникума и Пермского Политеха представили инновационный стенд для диагностики топливных форсунок, созданный с применением аддитивных технологий. Новое решение отличается компактностью, низкой себестоимостью и простотой производства, что делает его доступным и перспективным для российских предприятий.
Регулярная проверка топливных форсунок должна проводиться в обязательном порядке в рамках периодического технического обслуживания. Для этого применяются стенды со специализированным оборудованием, которое проверяет производительность и качество распыла. Они позволяют точно определить состояние форсунок, выявить засоры, износ или электрические неисправности. Это важно для правильной работы двигателя, экономии топлива и снижения вредных выбросов.
– Существуют российские стенды для испытания и регулирования форсунок, но они имеют существенные недостатки: высокая стоимость, большие габариты, сложность в обслуживании и ремонте, – поделился руководитель проекта Антон Захаров, начальник учебно-производственного комплекса КГАПОУ «Авиатехникум».
Совместная коллаборация ВУЗа и техникума позволила представить свой макет стенда, который решает эти проблемы за счет применения аддитивной и фрезерной технологий, что значительно снижает затраты на производство.
На 3D-принтере из износостойкого термопластика напечатана основная часть – корпус стенда, который можно легко перепечатать и заменить, если он подвергнется повреждению или поломке в результате эксплуатации. Фрезерный станок использовался для изготовления верхней и нижней основы из алюминия. Также в конструкцию входят необходимые электронные компоненты: 12-вольтовый блок питания, штуцер, тумблер, переходная гайка и сама форсунка, которые не печатаются на 3D-принтере.
– Совмещение традиционных и аддитивных методов изготовления дает ряд преимуществ. Полная себестоимость стенда составила всего 6518 рублей, включая алюминиевые детали и электронные компоненты, что примерно на 30% дешевле аналогов. Он меньше по габаритам и весу в сравнении со стендами российского и зарубежного производства. Наша модель довольно проста в изготовлении и обслуживании, а также оставляет большой простор для модернизации конструкции, – поделился Андрей Могильников, руководитель команды, аспирант кафедры «ИТАС» ПНИПУ.
Специалисты отмечают, что оптимизация производства достигается за счет снижения затрат на прототипирование и минимизации излишков материалов.
– Разработка позволяет изучить работу топливной аппаратуры согласно оригинальному заводскому тест-плану и выявить отклонения от поставленных норм. Форсунку устанавливают в стенд, подключают к жидкостной магистрали и подают специальный состав с давлением около 8 атмосфер, за счет чего имитируется работа элемента в двигателе. В процессе контролируется герметичность форсунки, количество проходимого топлива и качество распыла. На основе полученных данных мастер составляет объективную картину состояния элемента и определяет все дальнейшие действия по регулировке, ремонту и профилактике поломок, – объясняетКирилл Тимофеев, студент КГАПОУ «Авиатехникум».
Далее разработчики продолжат работу по изготовлению приспособлений и тестовых стендов для проверки систем с применением не только аддитивных технологий печати пластиком, но и планируют внедрить металлические порошки и печать лазерной наплавкой.
Инновационная конструкция специалистов Пермского Авиатехникума и ПНИПУ для диагностики топливных форсунок – это пример успешного сочетания традиционных и аддитивных технологий. Он не только дешевле аналогов, но и проще в производстве, что открывает новые возможности для российского малого бизнеса, различных автосервисов и сельскохозяйственных предприятий.
Специалисты Технологического университета Малайзии разработали «двойные» катализаторы для производства биотоплива из отработанного кулинарного масла. В их состав вошла липаза — фермент, который помогает человеку переваривать жиры.
Как ученые объяснили в научном журнале Energy, одними из самых перспективных для производства биотоплива сегодня считают катализаторы из оксида калия (K2O). Однако они плохо работают с жирными кислотами, быстро утрачивая свои свойства. Чтобы решить эту проблему, специалисты создали катализаторы на основе оксида калия, оксида алюминия (Al2O3) и липазы, полученной из дрожжей рода Candida rugosa. Ученые покрыли оксид калия тонким слоем оксида алюминия, получив пористую подложку. В многочисленные поры поместили липазу. В результате получились катализаторы двойного действия: липаза расщепляет жирные кислоты, а калий преобразует исходные соединения в биотопливо.
Как показали исследования, новые катализаторы позволяют достичь выхода биотоплива из отработанного жирного кулинарного масла в объеме 69,06%, что выше, чем с использованием других добавок. Биотопливо не требует дополнительной очистки — оно сразу соответствует международным стандартам.
Устойчивое проветривание горных выработок необходимо для исключения рисков скопления горючих и ядовитых примесей в рудничной атмосфере. Это обеспечивает безопасность выполнения работ, исключает вероятность отравления горнорабочих или взрыва. В связи с увеличением интенсивности добычи полезных ископаемых растет и необходимость усиления проветривания шахт. Для этого требуется подача больших объемов воздуха в шахты и рудники. Этому может препятствовать движение клетей и скипов, обеспечивающих транспортирование горной массы, людей и оборудования. Так образуется поршневой эффект, нарушающий устойчивое проветривание рудника. Ученые Пермского Политеха совместно со специалистами Горного института УрО РАН выявили недостатки существующих подходов к его учету и предложили новый. Это позволит разработать компенсирующие мероприятия для исключения негативного влияния поршневого эффекта и сделать вентиляцию шахт более надежной.
Статья опубликована в «Горном журнале» №11 за 2023 год. Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания (проект № 122030100425-6).
Добыча полезных ископаемых в подземных шахтах осуществляется с помощью системы горных выработок – искусственных полостей для извлечения каменного угля, драгоценных металлов и т.д. На поверхности находится вентиляционная установка. Она подает воздух по шахтным стволам в подземное рабочее пространство, по которому перемещаются клети и скипы.
– Интенсивность добычи, как и площадь обрабатываемых участков месторождений, увеличивается с каждым годом. Чтобы не допустить скопление ядовитых газов и улучшить эффективность добычи ресурсов, необходимо организовать качественное проветривание всех рабочих зон рудника. Для этого на сегодня повышают скорость воздуха вплоть до предельного значения 15 м/с, – пояснил Артем Зайцев, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ, зав. лабораторией развития горного производства Горного института УрО РАН, доктор технических наук.
При этом ужесточаются требования к типу и параметрам клетей. Обычно тип подъемного сосуда определяют из условия спуска в шахту всей смены за заданное время. И чтобы вовремя доставить персонал к подземным рабочим зонам, требуется использовать клети, перекрывающие существенную часть поперечного сечения шахтного ствола (более 30%). Скорость их движения также близка к предельному по Правилам безопасности значению 12м/с.
– Из-за всего этого повышается влияние поршневого эффекта, который представляет собой возмущение воздушного потока и формирует дополнительное аэродинамическое сопротивление. Оно создается сосудом во время спуска-подъема и может нарушать устойчивое проветривание горных выработок, – рассказал Михаил Семин, зав. лабораторией математического моделирования геотехнических процессов Горного института УрО РАН, доктор технических наук.
Существующие научные работы, изучающие эту проблему, не учитывают особенности формы клети и не рассматривают аэродинамическое влияние ее движения на главную вентиляционную установку.
Ученые Пермского Политеха и Горного института УрО РАН проанализировали воздействие поршневого эффекта от движения подъемного сосуда на рабочую точку главного вентилятора и выяснили, что современная методика оценки этого влияния занижает показатели прироста сопротивления вентиляционной сети. Это уменьшает точность расчетов и мешает установить необходимые компенсирующие меры по улучшению вентиляции в шахтах.
Исследователи разработали новую модель для описания течения воздуха в окрестности движущейся клети. Они провели численное моделирование воздушного распределения на участке шахтного ствола с движущимся подъемным сосудом.
В результате исследования получена зависимость перепада давления воздушного потока, проходящего через подъемный сосуд, от скоростей воздуха и клети, а также ее размеров. На основе этого создали общую методику расчета дополнительного аэродинамического сопротивления. Ее необходимо учитывать, чтобы задать параметры работы главной вентиляторной установки.
Созданная учеными ПНИПУ и УрО РАН модель поможет назначить компенсирующие мероприятия с учетом влияния аэродинамического сопротивления, и за счет этого уменьшить воздействие поршневого эффекта на проветривание шахт. Это поспособствует значительному снижению риска возникновения взрыва на производстве и влияния токсичных примесей на шахтеров.
