Активизацию научных исследований в разных сферах патронирует Европейский совет по инновациям - в надежде догнать Америку.
Преобразовать энергию моря в электричество: этим в Атлантике близ Оркнейских островов занимаются европейские ученые. Их детище - экспериментальная платформа "Пингвин". Программа Futuris предлагает познакомиться с проектом.
...75% поверхности нашей планеты - водные пространства. Специалисты отмечают: по удельной мощности энергия волн океанов превосходит и ветровую, и солнечную. Оркнейские острова, омываемые водами Атлантики и Северного моря, являются крупнейшим в мире полигоном для тестирования новейших технологий использования энергии волн.
Тимо Лотти, инженер: "Когда на океана возникает качка, поднимаются волны, это приводит в движение корпус конвертера, он начинает вращаться, запуская поворотное устройство внутри; оно в свою очередь соединено с генератором. И вот так в нашем "Пингвине" все начинает вращаться..."
Генератор преобразует механическую энергию, полученную от поворотного устройства, в электрическую. Платформа закреплена гигантским якорем на глубине 50 метров. Установка была доставлена сюда, в район архипелага, весной прошлого года.
Дэвиид Казинс, инженер: "А зимой 2017 мы замеряли здесь волны: пиковая высота некоторых составляла 18 метров. В течение более длительных отрезков времени волны поднимались на 10 метров. Для наших нужд это было замечательно".
Электрический ток, аккумулированный на платформе, передается по подводным маршрутам в Европейский центр морской энергетики. Здесь его хранят до отправки в местную электросеть.
Лиза Маккензи, менеджере, Европейский центр морской энергетики: "Наша станция способна принять до 7 мегаватт электричества. Каждый поступающий сюда кабель перегоняет до мегаватта тока. Очень важно, что мы затем отправляем его в местную электросеть: получается, что разработчики проекта могут конкретизировать результаты своих исследованный уже сейчас, в экспериментальный период".
Вся система - и платформа, и линии электропередач, и станция - находятся под контролем специалистов лаборатории местного университета. Благодаря оптоволоконным сетям инженеры оперативно получают данные с платформы "Пингвин".
Дэвиид Казинс, инженер: "На платформе установлены 40-50 приборов, замеры которых мы получаем очень быстро. К примеру, у нас там работают стандартные акселерометры, они дают нам информацию о поведении конвертера: как он вращается, в каком направлении".
По мнению исследователей, платформы этого типа могут изменить расстановку сил на рынке энергии волн. Потенциал которого оценивается в 74 миллиарда евро.
Тимо Лотти, инженер: "Когда мы полностью освоим все альтернативные источники энергии, введем в эксплуатацию новейшие технологии, Европа, да и мир в целом, станут совсем иными".
Этот проект - один из многих, находящихся по патронатом Европейского советa по инновациям - ведомства, координирующего научно-технологический прогресс ЕС. По некоторым данным, до 85% роста производительности в промышленных экономиках обеспечено о сегодня именно инновациями. Однако европейские компании по-прежнему тратят меньше на науку и исследования, чем их зарубежные конкуренты Если Европа догонит по этому показателю США, то в течение 20 лет сможет создать миллион новых рабочих мест, расширив ВВП Старого Света на 2 триллиона евро.
Именно это - цель Европейского совета по инновациям, в руках которого - без малого 3 миллиарда евро на финансирование инновационных проектов в самых разных сферах.
Один из них подарил вторую молодость 30-летнему дизельному локомотиву в Риге. Локомотив прошел реконструкцию и теперь способен работать в гибридном режиме: на дизельном топливе или на сжиженном природном газе. Исследователи считают, что найденное решение позволит удержать европейские железнодорожный транспорт на рельсах экономического роста.
На то, чтобы перевести локомотив в гибридный режим, нужно 25 механических деталей и несколько дней работы. Экономия в результате существенная: это позволяет на 15-20% сократить выбросы двуокиси углерода и на 30% - азотные оксиды. Окружающая среда в выигрыше благодаря инновационным решениям.
Николай Волев, инженер: "Газодизельная система состоит из следующих компонентов: система хранения газа, система редуцирования газа, электронная система управления подачи дизельного топлива электронная система управления газовым топливом, а также система телеметрии и система безопасности, включающая в себя систему пожарной безопасности и систему обнаружения утечки газа".
Участники проекта говорят: система разработана с прицелом на то, что операторы смогут в течение трех лет вернуть вложенные средства. Главным образом за счет сокращения расходов на дизельное топливо.
Петр Думенко, исполнительный директор, группа Digas: "Система гибридного топлива позволит решить важнейшие проблемы в европейском секторе железнодорожных перевозок. Это - затраты на топливо и сокращение вредных выбросов в атмосферу. Половина всех расходов перевозчиков сегодня - это именно топливо. Переход с дизеля на природный газ позволит сэкономить 40% по этой статье".
Специалисты совершенствуют свое детище. Как, например, снять большую температурную нагрузку с двигателя, как оптимизировать процесс сгорания топлива? Решения лежат и в сфере электроники, и в сфере механики.
Олег Голевич, инженер: "Система телеметрии обладает функцией диспетчеризации и машинного обучения. Диспетчеризация позволяет осуществить раннее оповещение об аварийных ситуациях, уменьшая общее время простоя тепловозного парка. Данные, полученные таким образом, помогут повысить эффективность эксплуатации других газодизельных тепловозов нашей сети. Машинное обучение является важной составляющей проекта и позволяет находить неочевидные статистические зависимости при работе двигателя".
Существующие дизельные локомотивы в Латвии оборудованы малоэффективными двигателями. Тем временем в республике взят курс на полную электрификацию железных дорог, и это потребует долгосрочных вложений.
Руководство железных дорог рассматривает предложенные гибридные технологии как выгодный и перспективный шаг к дальнейшим реформам.
Эдвин Берзиньш, председатель, "Латвийские железные дороги": "Мы находимся под растущим давлением конкурентов - и со стороны автоперевозчиков, и со стороны других железнодорожных операторов. На этом фоне нам не обойтись без вложений в инновационные технологии, которые дадут нам преимущества, выведут нас вперед".
Еще один блок проектов, патронируемых Европейским советом по инновациям, касается оптимизации работы теплостанций. В Швеции все больше ТЭЦ переходят на использование древесных опилок в качестве биомассы. На деле, однако, не все так просто. Как выясняется, не все древесные отходы имеют одинаковый энергопотенциал. Кора, мелкие ветви, остатки корней - для специалистов это совершенно разный материал. Ситуация осложняется, если древесина оказывается мокрой.... Бывают и проблемы другого рода.
Томми Киндблом, специалист по управлению отопительными системами: "С этим мы сталкиваемся постоянно. Вот пепел после утилизации грязных, полных песка и примесей опилок. Такого рода исходный материал после сгорания превращается в пыль, напоминающую толченое стекло. И оно может затормозить работу всей системы. Это вынуждает нас постоянно проверять и очищать установки, прерывать процесс выработки энергии. Мы все останавливаем, чтобы очистить котлы и бойлеры".
Европейские исследователи надеются помочь промышленности с помощью установки, способной анализировать состав биомассы. Минуты достаточно, чтобы замерить степень влажности древесины, установить состав пепла после сжигания опилок. Замеры произведены - их отправляют в специальную лабораторию на расшифровку и интерпретацию.
Карл Велкер, менеджер по продажам: "Во-первых. это вопрос экономической важности. Вы можете проверить качество биотоплива и исходя из этого отрегулировать цены на закупку сырья, не переплачивать. Во-вторых, это вопрос защиты окружающей среды. Чем чище топливо, тем меньше на выходе загрязняющих выбросов, меньше пепла. В-третьих это вопрос поддержания работоспособности всей станции: чем меньше в биомассе примесей, тем чище котлы и бойлеры. Тем меньше поломок в системе".
Вопрос номер один для исследователей - калибровка и сортировка опилок до их проверки; это повышает точность замеров. Им помогает еще один аппарат - своего рода рентгеновская установка, позволяющая "просветить" древесные отходы, выделяя в них камни, песок, другие материалы, отличающиеся от опилок по плотности.
Ралф Таргрип, химик: " Древесные отходы могут быть очень неоднородными. Вариативность огромна - от чистеньких опилок до грязного жидкого месива. Отсортировать одно от другого очень непросто, речь идет о материалах с разными свойствами, разной плотностью. Эта лаборатория позволяет выделить подходящие нам образцы отходов".
Следующий шаг, говорят исследователи, включить такие устройства в производственный цикл. Так, чтобы быстро проверять большие объемы биомассы. Снижение издержек на обработку опилок, первичного материала, позволит в будущем снизить цены на электроэнергию.
Томми Киндблом, специалист по управлению отопительными системами: "Такие устройства позволят нам сэкономить от 100 до 150 тысяч евро в в год. С ними мы сможем производить больше энергии и меньше тратить на ремонт и эксплуатационную поддержку".
Специалисты говорят, что устройства такого рода способны анализировать и сортировать не только древесные опилки, но и любое сырье, применяемое в качестве биомассы - например, рисовую шелуху или солому.