Поиск - новости науки и техники

Чтобы тепло не утекло

В разных городах страны ученые думают о том, как сократить потери энергии на производстве и получить ее там, где это раньше не удавалось

Саранск

Зимой тепловые станции и котельные установки в нашей стране работают в усиленном режиме. Не секрет, что значительная часть тепла уходит в окружающую среду еще на этапе его производства.
Это проблема уже давно озаботила ученых Мордовского госуниверситета. Заведующий отделением энергетики Института механики и энергетики, директор ООО НПО «Энергосистемы» Анатолий Лысяков и заведующий кафедрой теплоэнергетических систем Алексей Левцев, которые по совместительству являются сотрудниками Мордовского центра энергосбережения, созданного при вузе, занимаются ее решением более 10 лет.
Энергетические обследования промышленных предприятий, теплогенерирующих компаний и объектов ЖКХ, проведенные учеными, показали, что при производстве тепловой энергии до 15% составляют потери теплоты с дымовыми газами. Главная причина – их высокая температура. Согласно полученным данным она может достигать 150-180 градусов. Это тепло можно и нужно использовать, уверены ученые.
Есть и другая проблема – загрязнение воздуха. Дымовые газы – это смесь углекислоты, водяных паров и такого опасного соединения, как оксид серы, который является ядом для человеческого организма. В атмосферу эти соединения отводятся и рассеиваются через дымовые трубы на тепловых электростанциях и котельных установках.
Снижение температуры дымовых газов приведет к тому, что вредные вещества, содержащиеся в них, начнут конденсироваться, то есть переходить из газообразного состояния в жидкое. После этого их можно будет утилизировать.
В результате у ученых появилась идея создания такого устройства, которое будет охлаждать дымовые газы и тем самым получать дополнительное количество теплоты. Лучше всего, по их мнению, с этим может справиться установка теплоутилизаторов уходящих газов. Подобные установки на сегодняшний день существуют, но их широкое распространение сдерживает ряд причин, в том числе высокий срок окупаемости и проблемы с поддержанием необходимого температурного режима.
Решением указанных проблем может стать использование в теплоутилизаторе замкнутого термодинамического цикла рабочего вещества. С этой идеей ученые обратились в Фонд содействия инновациям. Результатом стало заключение соглашения о предоставлении гранта на проведение НИОКР. На первом этапе разработан уникальный термодинамический цикл.
В ходе исследований саранские ученые выяснили, что для эффективной утилизации теплоты дымовых газов необходимо снижение их температуры до 50 градусов. Только в этом случае они начнут конденсироваться в достаточном количестве, в результате чего выделится гигантское количество тепловой энергии.
Ученые Мордовского университета уже создали прототип изделия, который успешно апробирован в лабораториях вуза. Первые производственные испытания теплоутилизатора состоятся в июле 2020 года. Если они пройдут успешно, то инноваторы планируют запустить производственную линию.
Внедрение разработки позволит снизить потребление природного газа как минимум на 17%. Если говорить о сроке окупаемости изделия, то он составит не более одного года.

Наталья Егорова

Белгород

В лаборатории технологических систем Белгородского госуниверситета разрабатывают преобразователь тепловых выбросов, образуемых при утилизации бытовых и промышленных отходов, выхлопных газов, в электричество с высоким КПД.
Ученые работают над созданием высокоэффективного термоэлектрического преобразователя, который позволит сократить тепловые выбросы в атмосферу и получить на выходе электроэнергию. Новое решение предполагается использовать также для создания автономных мини-ТЭЦ и источников электроэнергии для эксплуатации в полевых условиях и труднодоступных районах, включая Арктику.
Сегодня максимальный процент тепловых потерь и выбросов приходится на низкопотенциальные источники тепла с температурой не выше 80 (в отдельных случаях – 60) градусов Цельсия. Это тепловые выбросы ТЭЦ, промышленных предприятий, тепло от сжигания отходов (твердых и жидких, бытовых и промышленных), а также выбрасываемое в атмосферу газотурбинными установками и другими двигателями, работающими на углеводородном топливе.
Метод, предложенный белгородцами, позволяет с помощью теплообменников аккумулировать тепло из внешних источников в рабочее тело (низкокипящую жидкость). В процессе часть тепла преобразуется сначала в механическую, а потом в электрическую энергию. Система функционирует по циклу Ренкина с рекуперацией тепла. При этом применяется высокоэффективный энергетический модуль («привод – генератор») и обеспечивается накопление энергии в неэлектрических аккумуляторах.
– Главная проблема в том, чтобы создать систему, обладающую достаточной экономической эффективностью. Добиться этого можно, достигнув максимально возможного коэффициента преобразования энергии при минимальной стоимости системы. Эта задача и решается в процессе работы над нашим проектом. Мы видим, что вполне реально добиться приемлемой стоимости кВт/ч электроэнергии при использовании источников с температурой ниже 80 градусов Цельсия», – рассказал заведующий лабораторией технологических систем НИУ «БелГУ» кандидат технических наук Сергей Сергеев.
По предварительным расчетам, эффективность этого преобразователя при утилизации тепловых выбросов типичной ТЭЦ составит до 50% переработки выбрасываемой энергии. Для сравнения: существующие термоэлектрические преобразователи способны переработать до 8% тепловой энергии, а лучшие образцы микротурбин, работающих по циклу Ренкина, – не более 15%. При внедрении новой технологии на транспорте можно будет сэкономить не менее 30% топлива за счет утилизации энергии выхлопных газов.
Особое внимание ученые уделяют эконаправленности своей разработки, подчеркивая, что высокая эффективность термоэлектрического преобразователя позволит на 50% сократить тепловое загрязнение окружающей среды.
В перспективе на базе индустриального партнера НИУ «БелГУ»  белгородской компании ООО «Специнструмент» запланировано серийное производство новых термоэлектрических преобразователей мощностью до 300 кВт для оснащения многотопливных котлов с высокой энергетической эффективностью.

Марина Усенкова

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2