Возобновляемым, или альтернативным источникам энергии – ветру, солнцу, приливам и отливам – в России нет должного внимания. Это факт. Считается, что пока в стране есть нефть и газ, у нас не будет проблем с обеспечением благоприятных условий для жизни. А после нас, как говорится, хоть потоп. Однако сегодня до сих пор в удаленных районах страны жители страдают из-за отсутствия централизованного электроснабжения и других удобств, которые есть в городах. И это тоже факт. За примерами далеко ходить не приходится: Курганская область уже столкнулась с проблемой недостатка пресной воды в регионе. Можно ли решить эту проблему, рассказал аспирант Энергетического факультета Ильдар Рахматулин, который не только в теории, но и на практике занимается решением этого вопроса.
Насущные проблемы
.jpg)
После окончания университета в 2010 году Ильдар Рахматулин сразу же начал работать на производстве. Год он трудился инженером-электриком в проектной организации по монтажу и наладке автоматических систем управления, и уже там начал интересоваться проблемой возобновляемых источников энергии. Принял решение продолжить обучение и поступил в аспирантуру на кафедру «Электротехника и возобновляемые источники энергии» ЮУрГУ.
«Когда Ильдар пришел на кафедру с просьбой взять его в аспирантуру, у меня уже была набрана группа, – вспоминает его научный руководитель, заведующая кафедрой, профессор Ирина Кирпичникова. Но он пришел не просто так, а с определенной целью и проектом. И за время работы с ним я неоднократно убеждалась, что это человек слова и дела, и все, что он начинает, он доводит до конца».
Проект у Ильдара действительно был: молодой ученый решил разработать собственную установку для опреснения и очищения воды. Сначала – для бытового использования, в перспективе – в промышленном масштабе. В это же время в ЮУрГУ обратились из администрации Курганской области с просьбой помочь в решении проблемы нехватки чистой пресной воды в регионе.
Приручить солнце
Проведенный анализ методов очистки воды показал, что на сегодняшний день в России нет эффективных и недорогих опреснительных установок, подходящих для автономного использования в местах с дефицитом электроэнергии. Тогда Ильдар Рахматулин начал разрабатывать математическую модель, с помощью которой можно было бы рассчитать производительность опреснительной установки для любого региона мира и при любых начальных условиях. При этом молодой ученый стремился разработать установку, которая потребляла бы минимум электроэнергии, работала бы автономно (практически без вмешательства человека) и имела бы при этом низкую себестоимость.
Проанализировав различные типы солнечных коллекторов, которые должны были стать ключевым звеном опреснителя, Ильдар сделал вывод, что лучше использовать вакуумные коллекторы с медным стержнем внутри и передавать тепловую энергии напрямую, с медных стержней, без использования теплообменников.
.jpg)
Принцип работы сконструированного изобретения заключается в следующем: через трубопровод вода поступает в опреснитель, в котором установлен дискретный датчик наличия воды. Затем соленая вода через тройник поступает в опреснитель, в котором вода нагревается с помощью медного стержня вакуумного коллектора. Вакуумный коллектор – это солнечная тепловая труба, работающая по принципу термоса. Медная тепловая трубка, установленная внутри коллектора, играет роль проводника тепла. В отличие от обычных, плоских коллекторов, которые не могут нагреть воду до температуры кипения, вакуумный коллектор справляется с этим легко.
Нагретая до необходимой температуры вода начинает испаряться и конденсироваться на нижней поверхности емкости для конденсации. Далее она в очищенном виде подается потребителю. В ночное время, когда процесс опреснения приостанавливается, вода с повышенным содержанием соли автоматически сливается для того, чтобы снизить концентрацию соли и уменьшить накипь на нагревательном элементе.
В результате первых экспериментов производительность опреснителя была невысока – всего 2 литра воды в сутки. Чтобы повысить эти показатели молодой ученый разработал систему слежения за солнцем, которое перемещается в течение дня по небосклону. С помощью учебного стенда Ильдар провел испытания над различными фотоэлементами, благодаря чему удалось выбрать оптимальный фотоэлемент для фотодатчика и рассчитать уставку (параметр) для срабатывания подпрограммы «Поиск солнца». В алгоритме микроконтроллера учитывается работа в условиях длительного затемнения и работа в облачную погоду.
В результате удалось повысить производительность установки до 2,5 - 3 литров воды в сутки. Себестоимость опреснителя составила 9950 рублей. По расчетам она окупится за 340 дней с учетом использования устройства слежения, и за 230 дней без устройства слежения.
О перспективах
К сожалению, отсутствие в России нормативно-правовой базы для использования альтернативных источников энергии, а также минимальный интерес к этой научной сфере приводит к тому, что уникальные изобретения «утекают» за рубеж. Представители Курганской области – не единственные, кто заинтересовался разработкой Ильдара Рахматулина. Сейчас ведутся переговоры о дальнейшем сотрудничестве с Университетом Александрии (Египет), представитель которого уже приезжал в ЮУрГУ для встречи с профессором Ириной Кирпичниковой.
В 2013году Ильдар проходил стажировку в Чешском техническом университете, а также показал себя в Квебеке (Канада), получив от принимающей стороны отличные рекомендации. На вопрос о планах на будущее Ильдар с блеском в глазах отвечает, что останется в науке и продолжит совершенствовать опреснитель с целью довести его до промышленного уровня. А вот о том, где он будет этим заниматься, говорит скромнее: планы грандиозные, но пока это секрет.
Остается только надеяться, что наступит время, когда своими исследованиями российские ученые смогут беспрепятственно заниматься у себя на родине, а не на стороне, где их разработки пока оцениваются на порядок выше, чем в России.