Будущее наступило

Электричество, тепло, горячая и холодная питьевая вода в одном комплекте — псковские инновации запустят в серию

Уникальное изобретение, разработанное псковскими учеными, наконец-то запустят в производство. 40 лет назад, в 1978 году, молодой псковский инженер Юрий Лукьянов решил создать свой уникальный двигатель.

— Мне было 28 лет, и я хотел поставить маленький, но мощный двигатель на автомобиль, чтобы можно было летать три метра над землей без пробок, — рассказал «Псковской правде» изобретатель.

С тех пор совершенно поменялась жизнь, и поменялись цели. Это вылилось в создание научной группой в то время Псковского государственного политехнического института модели роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла и рычажно-кулачковым механизмом. В 2008 году Федеральное агентство по науке и инновациям РФ признало это изобретение уникальным, а спустя 10 лет нашелся инвестор.

На презентации проекта перед Наблюдательным советом ОЭЗ «Моглино», которая состоялась в администрации области 9 августа, инвестор, ООО «Центр Специальных Технологий», пообещал вложить в производство двигателя 900 млн рублей, построить завод, и изготавливать двигатель серийно.

Москвичи в марте этого года в одной из программ телеканала НТВ узнали о существовании энергетического оборудования, которое уже давно ищут, и решили работать с нашими учеными, создав специальный проект. В четверг, 9 августа, наблюдательный совет особой экономической зоны «Моглино» одобрил и рекомендовал этот проект к рассмотрению экспертным советом ОЭЗ «Моглино». А это значит, что в области появится высокотехнологичное научно-производственное предприятие, на котором, по заявлению инвестора, будут работать не менее 160 человек. Обучение персона планируется проводить совместно с Псковским государственным университетом.

НОВЫЕ ЦЕЛИ

— Псковские ученые провели испытания модуля на 30 кВт, а еще предстоит разработать и испытать на 100 кВт, и далее по ГОСТ шкале мощностей для различных потребителей, — рассказал главный конструктор проекта Юрий Лукьянов. — В Моглино сначала появится инжиниринговый центр, где можно будет провести все необходимые испытания. После получения сертификации продукция будет допущена на рынок. Первый корпус завода — это универсальные станки с числовым программным управлением, которые могут делать все, но не могут делать серию, потом будут корпуса, которые будут выпускать необходимые детали любой серии.

На первом этапе планируется выпускать 500—800 модулей в год. После строительства завода по серийному производству роторно-расширительных машин компания сможет выпускать 15 000 единиц в год. На третьем этапе построят завод по серийному производству автономных модулей жизнеобеспечения с производительностью в 4000 единиц в год.

ЧЕТЫРЕ В ОДНОМ

— Сейчас звонили из Хабаровска, говорят, у них есть гектар земли и больше ничего, — отмечает Лукьянов. — Спрашивают, когда можно купить нашу установку. Говорю: скоро.

Проект рассчитан на три года, но уже через год продукция будет выпускаться, а дальше выйдет в серию. Серия — это, прежде всего, снижение цены и массовая доступность. Например, мы помним, сколько стоили первые мобильные телефоны и сама сотовая связь, сейчас даже бабушки-пенсионерки в деревнях пользуются этим видом связи. Чем будет больше объем выпуска, тем меньше будет цена.

Машину можно установить в поле или глухом лесу, нужна лишь скважина с водой и топливо: газ, бензин, дизель, мазут, минеральное отработанное масло, опилки — все, что горит.

Из этой воды будет получено все необходимое для комфортной жизни человека.

— Наша установка работает на паре — это паровая машина с замкнутым циклом. Работает как холодильник, зафиксированный уровень шума 50 Дб, это допустимый уровень шума в больнице.

По словам Юрия Лукьянова, установка индивидуального применения (5 кВт) будет стоить как прицеп для легковушки, около сотни тысяч рублей, пока дешевле не получится. При этом двигатель должен непрерывно работать в течение 10 лет. Еще один очевидный плюс, как говорит конструктор, «необслуживаемость», установкой можно управлять издалека: уехали в командировку, включили на ждущий режим — и все.

— Пока мы не ориентируемся на массовое производство, это очень большие цифры выпуска, — говорит изобретатель. — Планируем выпускать установки на 100 кВт электрической мощности и 800 тепловой. Такой агрегат может обеспечить двухподъездную пятиэтажку. Его можно поставить на крышу и самим обслуживать. Сейчас мы отдельно греем воду, вырабатываем электричество. При этом тепло, которое образуется, просто сбрасывается, тому пример Дедовичская ГРЭС на 400 мегаватт. И 400 мегаватт сбрасывается в речку Шелонь — такова физика, — поясняет ученый. — А тут одновременно четыре продукта, поэтому стоимость каждого уменьшается.

МОНОПОЛИСТЫ ТОЖЕ «ЗА»

— Ресурсные монополисты, производящие централизованное электро- и теплоснабжение, и наше правительство ратуют за то, чтобы появилась распределенная генерация, — отвечает Лукьянов на вопрос о конкуренции с существующей системой жизнеобеспечения. — Они сами говорят: нужно развивать распределенную энергетику, потому что примерно 70 % изношенных подземных коммуникаций они не в состоянии восстановить. Все ждут конструкцию, которая не мешала бы жить.

Срок окупаемости проекта — 5 лет. Прототипы машины уже существуют, полевые испытания еще впереди, но лабораторные провели в Санкт-Петербурге. Испытатели выявили недостатки, которые частично уже исправлены и будут исправлены впоследствии.

Серийное производство такого двигателя — первый в России проект. Конструкция защищена четырьмя патентами Российской Федерации, то есть псковские ученые получили мировой приоритет.

На главном фото: Конструктор Юрий Лукьянов, профессор ПсковГу Юрий Журавлёв и кандидат технаук Сергей Тихонов обсуждают детали двигателя.

Отопление дома без газа. Выбираем эффективный способ

Газовое отопление — один из самых дешевых способов отопления дома. Но зачастую газовая магистраль недоступна, либо подключение к ней неоправданно дорого. В статье мы рассмотрим, какие существуют варианты обогрева дома без использования природного газа. Вы узнаете о преимуществах и недостатках наиболее распространённых видов отопительных приборов.

Реактор — устройство, вырабатывающее или преобразующее тепловую энергию (например, топка, ТЭН, горелка).

Установка твердотопливного котла

Это самый простой и распространённый способ обойтись без газа. Современные пиролизные твердотопливные котлы (ТК) перерабатывают любой вид твёрдого топлива:

4. Древесные отходы, их смеси и продукты.

5. Твёрдые горючие отходы (в разумной пропорции с деревом или углём — до 10%).

Эффективность отопления таким котлом — не хуже газового, но он требует постоянного внимания — загрузка топлива каждые 2–6 часов. При этом его можно включить параллельно с электрическим котлом, просто врезав в систему отводы, которые будут запитаны на теплообменнике котла.

Внимание! Необходимо будет установить байпас, чтобы вода не циркулировала в отключенных котлах при перемене реактора.

Твердотопливный котел можно подключать во время присутствия людей, когда нужно усиленно протапливать дом, а электрический котёл оставлять на «зимнем» подогреве, когда дом пустует. Стоит отметить, что есть и двухконтурные котлы на твердом топливе, что позволяет получать горячую воду. КПД таких приборов от 80 до 91%.

Проблемой ТК является относительно высокая стоимость самого устройства* (в среднем $400–600) и дороговизна монтажа. Также он требует отдельного места для установки и хранения топлива, а это 3–4 тонны угля за зиму.

* Все цены указаны для приборов тепловой мощностью 14–17 кВт, предназначенных для отопления около 100 кв. м.

Установка жидкотопливного котла (ЖК)

Таких устройств великое множество и работают они буквально на всём, что горит:

1. Дизельное топливо.

4. Отработанное машинное масло.

Важным преимуществом современных ЖК является их возможность переключаться на газ. Стоит такой прибор несколько дороже ТК, но и устройство его сложнее. При этом он извлекает энергию из топлива лучше — КПД от 90 до 98%, однако стоимость топлива в расчёте на киловатт энергии выше, чем у ТК.

Особняком от жидкотопливных стоят реакторы, работающие на густых субстанциях — масле и мазуте. Их конструкция значительно проще, чем у дизельных или керосиновых котлов. Для сжигания густых жидкостей не требуются сложные системы форсунок и подкачки воздуха. Достаточно простого пиролизного жерла, устроенного по аналогии с реактивным двигателем. Такую простую систему мастера копируют с лёгкостью и изяществом, создавая печи на отработанном масле и даже полноценные котлы отопления своими руками.

Такое самодельное устройство потребует меньше свободного места для хранения топлива (достаточно нескольких канистр), но для обращения с ним нужен определённый навык. Также стоит отметить, что стоимость бросового топлива для таких печей близка к нулевой — отработанное масло можно получить за символическую плату от автовладельцев, железнодорожников или механиков автопарка.

Установка электрического котла

Это самый простой, безопасный, но при этом самый дорогой в текущих расходах вариант. Он значительно меньше и легче любого другого вида реактора, не требует дорогостоящих работ по подключению к газовой системе или места для хранения грязного и пыльного твёрдого или пожароопасного жидкого топлива.

Чистый, бесшумный и относительно компактный отопительный котел обеспечит теплом и горячей водой весь дом, расход электричества составит до 20 кВт электроэнергии в сутки*.

* Для дома 100 кв. м при температуре -25 °С. У индукционных котлов расход энергии на аналогичных условиях меньше на 25–30%.

Ещё одним недостатком электрокотла является уязвимость электросетей: порой они выходят из строя довольно часто, особенно зимой. Без любого бытового электроприбора можно обойтись в течение дня, но ставить ли под вопрос отопление в случае обесточивания зимой — об этом стоит задуматься.

Здесь имеется в виду установка отдельных приборов для обогрева воздуха — конвекторов, ИК-излучателей и масляных обогревателей. Неотъемлемая их черта — зависимость от электричества, но у них есть и несомненные преимущества:

1. Мобильность. Переставляя и регулируя приборы, можно менять интенсивность отопления в разных помещениях.

2. Нет затрат на монтаж.

3. Возможность более точно контролировать температуру в разных помещениях.

4. Приспособленность к бытовым условиям. Такой прибор можно просто купить в магазине, принести домой и сразу получить тепло.

В большинстве случаев такие приборы позиционируются как вспомогательные — их эксплуатация как основного отопления нерентабельна. Однако в осенне-зимний период для краткосрочного прогрева отдельных помещений они вполне подходят.

Более развитый вид «сухого» электроотопления — стационарные керамические пластины. Их монтируют в стену или на небольшом расстоянии от неё. По сути это тот же конвектор, только стационарный. Этот вид требует ежегодной обтяжки или пропайки контактов.

Имеется в виду кондиционирование воздуха при помощи теплового насоса. Это устройство представляет собой канальный рекуператор, устроенный под землёй. По нему проходит воздух, принимая тепловую энергию грунта. Проще говоря, воздух нагревается от земли. Затем этот подогретый воздух доводится до кондиции (+23–26 °С) в специальном устройстве, напоминающем бытовой фен. После этого воздух нужной температуры подаётся в помещения через специальные воздуховоды.

Такой прибор довольно сложен в расчётах и монтаже, требует много места для вентканалов. Справиться с такой работой под силу только специализированной фирме. Но зато он имеет поистине фантастический тепловой КПД — 350%. Здесь имеется в виду, что на затраченные 100 Вт электроэнергии вырабатывается 350 Вт тепловой энергии. Для сравнения, у электрических конвекторов КПД 99,5%.

Рубрика «Умелец недели»: Юрий Лукьянов

в Наука 07/02/2018 0 2,041 Просмотров

А вы знали, что бывают двигатели не только внутреннего, но и внешнего сгорания? Одну из интересных конструкций такого рода создал преподаватель Псковского политехнического университета инженер Юрий Лукьянов.

Еще в 70-е, студентом, Юрий увлекся идеей 200-летней давности — двигателем с внешним подводом тепла, его изобрел шотландец Роберт Стирлинг. Упрощенно это работает так: в камере, где температура выше, объем воздуха увеличивается, где холоднее — уменьшается. Эта разница объемов и двигает систему поршней и вала.

Такие двигатели не получили распространения — они были громоздки, неудобны и взрывоопасны — хотя имели и преимущество — гораздо меньшую требовательность к топливу. Могли работать хоть на дровах! Сейчас силами Юрия Лукьянова и его коллег многие недостатки исправлены.

Продавать свой двигатель Юрий Николаевич пока не может — не хватает денег на сертификацию. Но умелец не сдается — и придумал другое, не-транспортное применение. Он создал автономный модуль жизнеобеспечения для дома. Установка производит тепло и горячую воду — как обычный бойлер — но в довесок получаются питьевая вода высокой очистки (благодаря фильтру с обратным осмосом) и электричество (образующийся пар крутит генератор).

Экономия солидная: обычно, при использовании центрального отопления, обогрев 70 квадратных метров жилплощади стоит порядка 2000 рублей в месяц. А установка Лукьянова за 700 рублей (сжигая 116 кубов природного газа) дает и тепло, и питьевую воду, и электричество. Над проектом трудятся опытные механики, теплотехники, конструкторы. Команде пока не хватает маркетолога, но создатели уверены — главное, что идея работает, а потому обязательно пробьется! Юрий Лукьянов — наш умелец недели.

Псковские ученые создали автономный двигатель будущего, работающий только на пару

Ученые из Псковского университета собрали автономный модель жизнеобеспечения с роторно-лопастным двигателем с внешним подводом тепла. Об этом пишет ТАСС.

Собранный группой ученых под руководством инженера-электроника ПсковГУ Юрий Лукьянова двигатель позволит оснастить теплом и горячей водой не только космические корабли, но и обычный дом. Разработанное устройство мощностью в 200 л. с., работающее по роторно-лопастной схеме, объемом не превышает трехлитровую банку.

В основе двигателя находится парогенератор, который с помощью пара раскручивает роторно-лопастную машину. Она в свою очередь крутит электрический генератор, в результате чего и получается ток. Оставшийся пар конденсируется в теплообменнике и охлаждается, при этом получается горячая вода 90 °С для отопления. Она отправляется в бак промежуточного накопителя, из которого выходит чистая горячая вода.

Из этого же бака насосом подается горячая вода в парогенератор, она закипает, снова получается пар. В итоге он снова проходит весь этот цикл. Кроме того, добавляет ученый, вся вода, поступающая в модуль, проходит тщательную очистку.

Мы очищаем сетевую воду с помощью технологии обратного осмоса (технология очистки воды, при которой жидкость проходит через специальную мембрану, избавляясь от химических примесей и бактерий), и когда вода кипит, то отложений солей в системе нет. В итоге мы получаем питьевую воду, и осмос нам нужен, чтобы не использовать химические реагенты. В любой котельной существует подготовка воды, чтобы ее вскипятить, а у нас нет реагентов.

Разработчик Юрий Лукьянов

Двигатель не вырабатывает выхлопные газы, а потери на трении у него в семь раз ниже, чем у аналогичных устройств. «Поскольку нет возвратно-поступательного движения, то потери на трение в нашей конструкции всего лишь 5%, это как у турбины. При этом, представьте, у других двигателей только на трение потери составляют 35%», — говорит ученый.

Для работы модуля жизнеобеспечения нужны вода и топливо. Заправлять устройство можно практически всем, что горит — начиная от солярки, заканчивая отработанным маслом. Кроме того, им можно будет воспользоваться даже используя опилки или солнечную энергию.

Сейчас ученые планируют продолжить разработку двигателя его тестирование и массовым производством. По словам Лукьянова, к нему поступают сотни заявок от желающих купить устройство, однако пока у ученых нет средств на тестирование двигателя и на запуск массового производства.