Главное Меню

10 многообещающих европейских исследовательских проектов в сфере чистых технологий

Чистые технологии являются одной из центральных тем в европейской научной среде. На протяжении последних лет правительства европейских стран активно поддерживают  исследовательские проекты, связанные с чистыми технологиями, энергоэффективностью и возобновляемыми источниками энергии. В результате, мы можем наблюдать большое количество инновационных технологий, постоянно появляющихся в Европе в данных сферах.

Ниже представлены 10 исследовательских проектов в области чистых технологий, которые ведутся в данный момент или были недавно завершены в различных европейских странах. Команды ученых каждого из проектов разрабатывают новые технологии, которые уже в ближайшие годы могут стать новыми технологическими прорывами.

Повышение эффективности использования природного газа

HydrogenКонверсия природного газа в жидкое топливо является одним из перспективных способов снижения зависимости от уменьшающихся запасов ископаемого топлива.

Исследовательский проект Next-GTL был запущен с целью решить основные экономические и технические проблемы, связанные с процессом преобразования природного газа в высококачественные углеводородные продукты (англ. GTL – gas-to-liquid process). Одним из наиболее дорогостоящих этапов на пути получения бензина из природного газа является производство из метана синтез-газа (смеси монооксида углерода и водорода).

Участники проекта разрабатывают новые экономически и технически эффективные методы каталитической конверсии метана в жидкие топлива для последующего применения в транспортном секторе. Значительное снижение стоимости может превратить  GTL –процесс в жизнеспособную альтернативу традиционно более дешевого производства жидкого топлива из сырой нефти, что станет выгодным решением как для промышленности, так и для окружающей среды.

Еще один шаг к водородной экономике

HydrogenВ последнее время ведутся многочисленные разговоры  о перспективах перехода к  водородной экономике. Будучи надежным и экологически чистым источником энергии, водород может кардинально изменить современное энергопотребление. В то же время, для того, чтобы водород по-настоящему стал глобальным  источником энергии, требуется решение ряда технических вопросов, связанных с его генерацией, хранением и транспортировкой.

До недавнего времени, получение  водорода было сопряжено с централизованным производством, использующим ископаемые виды топлива. Однако, технологические прорывы последних лет позволяют говорить о возможном переходе к децентрализированному производству водорода на основе электролиза воды с использованием электроэнергии из возобновляемых источников.

Для осуществления этого перехода был запущен исследовательский проект WELTEMP.  Стратегической целью проекта является разработка нового электролизера на основе полимерных электролитных мембран. Электролизер – это ключевой аппарат электролиза, в котором при помощи электрической энергии вода расщепляется на водород и кислород. (Электролизер можно упрощенно представить как сосуд, наполненный электролитом с размещенными в нем электродами – катодом и анодом).  По сравнению с традиционным электролизером со щелочным электролитом,  электролизер с полимерными электролитными мембранами может работать при высоком давлении и высокой плотности тока, обладая при этом более компактной конструкцией. Энергоэффективность данного устройство становится значительно выше, чем у существующих аналогов, благодаря улучшению  кинетики электродных процессов, уменьшению потребности в термодинамической энергии и возможной интеграции модулей рекуперации тепла. Кроме того, технология, разрабатываемая проектом WELTEMP может значительно уменьшить затраты на производство водорода с помощью электролиза.

Разработка новых способов генерации возобновляемой электроэнергии, основанной на различии солености воды

SalinityИсследователи из проекта Capmix разрабатывают новый способ производства электроэнергии,  который основывается на разнице концентрации соли между пресной и морской водой.

Идея о том, что при смешивании двух видов воды с разной соленостью вырабатывается энергия, была  впервые сформулирована Ричердом Паттлом в 1954 году. При смешивании  1м3 пресной речной воды с большим количеством морской воды за счет увеличения энтропии жидкостей высвобождается 2 МДж энергии. (Для того, чтобы извлечь такое же количество энергии из пресной воды с помощью традиционной гидроэнергетики необходима дамба с перепадом высот  в 200 метров).  Теоретически, процесс получения энергии, основанный на смешивании вод с различной соленостью может быть реализован в любом месте где реки впадают в моря или океаны. Однако, технологии, которые смогли бы экономически выгодно собрать эту энергию до сих пор не были разработаны.

Основная цель проекта Capmix заключается в разработке технологии, позволяющей рекуперировать 70% полученной энергии при мощности в 100 Вт/м3. Если данные характеристики будут достигнуты, то разрабатываемая технология сможет обеспечить до 17% потребностей ЕС в  электроэнергии.

Разработка наноструктурированных изоляционных лент для повышения эффективности высоковольтной электрогенерации

TapesИзоляционные ленты используется в производстве высоковольтной электроэнергии для защиты от утечек напряжения и повышения эффективности преобразования энергии. На сегодняшний день, в большинстве генераторов используются ленты, структура которых состоит из различных гетерогенных слоев. Такие структуры крайне неэффективны, поскольку каждая граница раздела двух сред представляет собой потенциальный термический барьер или источник разряда высокого напряжения.

Целью проекта ANASTASIA является разработка инновационных электроизоляционных лент, а также совершенствование процесса преобразования энергии в электротехнических системах. Исследователи проекта работают над тем, чтобы заменить традиционно используемые изоляционные ленты на наноструктурированные аналоги, способные повысить напряженность электрического поля и теплопроводность. Повышение эффективности преобразования энергии может оказать значительное влияние на уменьшение затрат и  увеличение производительности высоковольтной генерации электроэнергии.

Преобразование низкотемпературных тепловых потерь в электричество

HeatЦелью исследовательского проекта LOVE является улучшение энергоэффективности в промышленности, путем преобразования низкотемпературных тепловых потерь в электричество. Команда ученых намерена определить различные низкотемпературные источники тепла (<120 C°), а также разработать экономически выгодные технологии для их преобразования в электричество.

Основные задачи проекта:

Разработка комплексных методик принятия решений в отношении оценки низкотемпературных источников тепла;
Определение наиболее перспективных секторов промышленности для потенциального энергосбережения;
Разработка конкретных технологий для промышленных зон повышенного риска;
Применение полученных результатов в цементной промышленности, выбранной в качестве экспериментальной площадки.

Ожидаемые технологические прорывы:

Разработка инновационной конструкции теплообменников, способных работать в неблагоприятных условиях окружающей среды;
Создание нового типа масштабируемой и экономически жизнеспособной радиальной центростремительной турбины;
Исследование высокоэффективных термодинамических циклов, использующих рабочие жидкости с низким воздействием на окружающую среду (например, органического цикла Ренкина, цикла Калины).

Разработка солнечных панелей нового поколения

SolarИспользование солнечной энергии для производства электроэнергии является, пожалуй, наиболее устойчивой альтернативой сжиганию ископаемого топлива. В тоже время, коэффициент полезного действия солнечных элементов ограничен приблизительно 33% – так называемым пределом Шокли-Квейссера. Однако, разработанные экситонные солнечные элементы, использующие инновационные технологии абсорбции солнечной энергии, могут теоретически преодолеть данный предел.

Участники проекта INNOVASOL  исследуют новые материалы для разработки высокоэффективных экситонных солнечных элементов. Цель проекта – создать новые наноматериалы, которые позволят данным солнечным элементам преодолеть существующий предел полезного действия. Разрабатываемый прототип новой солнечной батареи даст возможность солнечной энергии в будущем конкурировать с традиционными, экологически вредными аналогами.

Разработка автоматизированного процесса очистки теплообменников, способного значительно повысить энергоэффективность в нефтегазовой, химической и электрогенерирующей промышленностях

ExchangersИсследователи проекта Cleanex разрабатывают автоматизированные системы очистки теплообменником – одного из ключевых компонентов нефтеперерабатывающих и химических заводов.

Загрязнение теплообменников в нефтеперерабатывающей  промышленности является хронической проблемой, которая уменьшает теплообмен и генерацию энергии в системе. Расходы, связанные с загрязнением теплообменников могут достигать восьми процентов от общего числа эксплуатационных расходов предприятия. В масштабах отрасли убытки от данного явления оцениваются в  $ 4,5 млрд. в год.

Несмотря на огромные затраты, в современной промышленности до сих пор используется ручная очистка теплообменников. Главной причиной этого является отсутствие автоматических систем, способных работать при высоких температурах в среде  химически активных жидкостей. Использование же ручных способов очистки неизбежно уменьшает эффективность работы теплообменников.

Основная задача проекта Cleanex заключается в разработке новой инновационной технологии, основанной на  автоматической очистке теплообменников, которая позволит значительно повысить энергоэффективность, одновременно снизив эксплуатационные затраты предприятия.

Еще один шаг к увеличению рынка электромобилей

Electric CarsЭлектромобили имеют огромный потенциал в развитии и коммерческом успехе.  Однако, глобальный переход от традиционных топливных автомобилей к аналогам, работающих на электричестве ограничен рядом технических проблем, которые до сих пор остаются нерешенными. Одной из таких проблем является увеличение расстояния, которое электромобиль может преодолеть, используя только одну заряженную батарею. Несмотря на многочисленные исследования, в ближайшей перспективе данный вопрос все еще останется открытым. Поэтому на современном этапе развития электромобильных технологий существует краткосрочная необходимость в совершенствовании подключаемых гибридных автомобилей (плагин-гибридов) и электрических автомобилей с увеличителем запаса хода. Данные технологии должны способствовать будущему переходу от традиционных топливных транспортных средств к электромобилям.

Проект Fuerex  был запущен с целью создания новых увеличителей запаса хода. Как известно электромобиль приводится в движение с помощью электродвигателя, который питается от батареи, заряда которой хватает на преодоление около 150-200 км.  Увеличитель запаса хода – это вспомогательная установка, которая заряжает батарею электромобиля, позволяя тем самым продлить работу электродвигателя.  Увеличитель запаса хода состоит из термодинамического двигателя, который приводит в движение генератор, вырабатывающий электроэнергию, необходимую для заряда батареи электромобиля.

Основными задачами проекта являются: 1) исследование и разработка трех систем увеличителей запаса хода  на базе трех типов двигателей внутреннего сгорания (бензинового и двух биотопливных); 2) создание трех прототипов автомобилей (компактного легкового, большого пассажирского и легкого коммерческого), работающих на основе разработанных систем увеличителей запаса хода.

Создание технологии, которая позволяет  улавливать СО2, одновременно производя водород

Carbon Dioxide CaptureПроект Cachet II разрабатывает технологию, которая  позволяет улавливать диоксид углерода (CO2) на угольных и газовых электростанциях, одновременно производя водород (H2).

Участники проекта разрабатывают металлические мембраны на основе палладия (Pd), которые способны обеспечить высокую эффективность разделения снтез-газа  на H2 и СО2. Синтез-газ, также называемый синтетическим газом производится путем газификации ископаемого топлива и представляет собой смесь окиси углерода, СО2 и Н2. Реакторы, на основе проницаемых для водорода палладиевых мембран способны захватывать почти 100% СО2. В сочетании с WGS-реактором, синтез-газ может быть эффективно переработан в  водородное топливо.
Основная цель проекта Cachet II заключается в создании мембранного модуля, который мог бы быть в дальнейшем промышленно реализован и коммерциализирован.

Инновации в производстве ветряной энергии

WindВетер является одним из наиболее перспективных видов возобновляемых источников энергии. Основная преграда на пути к более широкому использованию ветряной энергии заключается в поиске мест с постоянным и стабильным снабжением ветра. (На практике многие ветряные станции работают далеко не на оптимальной мощности). Кроме того, часть критики, адресованной к ветряной энергетике, связана с ‘загрязнением’ природных зон большими парками ветрогенераторов (ветряков). Одним из первых решений данных вопросов стало строительство оффшорных ветряных электростанций. Однако, сегодня становиться очевидным, что  размещение станций слишком близко к земле приводит к нарушению судоходства и рыболовства.  Выходом из сложившейся ситуации могут стать глубоководные ветряные турбины, которые находятся вне судоходных путей и могут в полной мере использовать более сильные и стойкие ветра открытого моря.

Современные оффшорные ветрогенераторы в значительной степени основаны на тех же технологиях, что используются на земле, принимая лишь во внимание изменения условий окружающей среды. Исследовательский проект Deepwind был запущен с целью  создания новых инновационных видов ветряных турбин для глубоководного использования, которые стали бы при этом более эффективными и рентабельными, чем существующие оффшорные аналоги.
Работа Deepwind направлена на разработку технологий, необходимых для создания плавающей морской ветряной турбины с вертикальной осью ротора и вращающейся основой.  Задача исследователей заключается в  реализации физических экспериментов в реальных условиях, связанных с изучения крутящего момента, подъемной силы, сопротивления вращающейся оси и других технических характеристик разрабатываемого прототипа ветряной турбины. Полученные экспериментальные данные могут стать основой для будущего создания более масштабных ветрогенерирующих систем.

Материалы вышеприведенных проектов были взяты из базы данных CORDIS.

 

,

Нет новых сообщений

Оставить Сообщение