От идеи до инновации: как в «Энерготехнохабе Петербург» создаются технологии для энергетики будущего

От идеи до инновации: как в «Энерготехнохабе Петербург» создаются технологии для энергетики будущего

Сегодня энергетика — одна из самых масштабно меняющихся отраслей. Развитие идет по всем направлениям: от автоматизации до экологичности. Это отрасль, которая непрерывно ставит новые задачи, требующие нестандартных решений, новых технологий и изобретений. И недостаточно лишь откликнуться на такой технологический вызов. Даже самую удачную идею нужно дорабатывать, тестировать и, конечно, пробовать внедрять на практике. «Энерготехнохаб Петербург» стремится создать все необходимые для этого условия.

T

Большинство инноваций сегодня предлагают стартапы  —  молодые компании, созданные командами ученых и специалистов, зачастую студентов и иногда даже школьников. У них огромный потенциал, но обычно нет средств и возможностей довести перспективную идею до конечного потребителя. Это особенно сложно, когда конечный потребитель  — крупные компании, а инновация узкоспециализирована.

Чтобы заказчики и исполнители быстрее находили друг друга, «Энерготехнохаб Петербург» активно наращивает и развивает экосистему партнерств и дает возможность компаниям озвучивать свои задачи, изобретателям  —  предлагать решения, профессионалам отрасли  —  помогать в доработке этих идей, а инвесторам  —  вкладываться в тестирование и реализацию.


{"points":[{"id":4,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":6,"properties":{"x":1,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":0.86,"scaleY":0.86,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":-360}}],"steps":[{"id":5,"properties":{"duration":20,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

Среди изобретателей много студентов. Для них при ведущих инженерных вузах «Энерготехнохаб Петербург» организовал «Энергоклубы» и сформировал цикл ежегодных мероприятий поддержки технологического предпринимательства. Ключевой инструмент работы «Энергоклубов» — акселератор EnergyLab, где участники работают с менторами — экспертами со стороны партнеров и потенциальных заказчиков. Студенты участвуют в мастер-классах и тренингах, которые ведут эксперты отрасли. И за каждой командой стартапа закрепляется наставник, который сопровождает ее на всем пути от идеи до разработки бизнес-плана. Так и создаются все условия для быстрой генерации и реализации новых идей и технологий.


Разработки, о которых пойдет речь, появились именно в таких условиях. Есть задача  —  есть решение: от зеленого метода создания бутанола и эффективной очистки выбросов CO₂ до 3D-печати из металла и нового материала для хранения больших объемов водорода. Начнем с задач логистики: защиты судов от морских обитателей и создания прочных дорог из переработанного пластика.


«СИБИРЬ»:

материал для подводных сооружений

{"points":[{"id":1,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":3,"properties":{"x":52,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}}],"steps":[{"id":2,"properties":{"duration":26,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

Мы бороздим океаны уже не первую тысячу лет, но так и не нашли эффективных и долгосрочных способов защиты от прилипчивых морских вредителей. Рано или поздно  —  гораздо быстрее, чем вы можете себе представить  —  подводные части судов и строений обрастают растениями и животными. Эта биота вредит как напрямую, разрушая материал, так и косвенно, снижая обтекаемость и судоходность.

Чтобы избавиться от нежелательных пассажиров, компаниям приходится ежегодно тратить время и ресурсы на очистку судов. Чаще всего чистят механическим способом с использованием подводной техники и водолазов. Существуют защитные покрытия, которые наносятся еще на этапе производства, но эффект у них краткосрочный  — всего на год, а потом нужно обновлять в сухом доке. Это дорого и неудобно.

Решение проблемы нашли участники «Энергоклуба» на базе СПбГТИ(ТУ) — Техноложки, как часто называют этот университет. Студентки пятого курса Александра Иванова и Вероника Черкашина из проекта «СИБИРЬ» разработали материал, который защищает от эрозии и биоты и тем самым делает оборудование более долговечным.

Основа покрытия — эпоксидная смола, и одно из главных его преимуществ  —  его можно наносить под водой. Причем это можно сделать уже после начала эксплуатации. Для условий нашей страны не менее важно и то, что этот лакокрасочный материал выдерживает отрицательные температуры.


до нанесения покрытия

после нанесения покрытия

Обновлять покрытие, по оценкам создателей, нужно будет лишь раз в пять лет, а не каждый год. И оно не представляет опасности для экологии. Конечно, его можно использовать не только на судах, но и на всех подводных сооружениях.

Несмотря на подобные сложности, у судоходства есть свои преимущества. К примеру, не нужно прокладывать дороги. А именно такая проблема возникает на суше.


«Океанпластстрой»:

дороги из переработанного пластика

{"points":[{"id":4,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":6,"properties":{"x":-99,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}}],"steps":[{"id":5,"properties":{"duration":50,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}
{"points":[{"id":4,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":6,"properties":{"x":-99,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":-720}}],"steps":[{"id":5,"properties":{"duration":50,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":false}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}
{"points":[{"id":4,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":6,"properties":{"x":-99,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":-720}}],"steps":[{"id":5,"properties":{"duration":50,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":false}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}
{"points":[{"id":4,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":6,"properties":{"x":-99,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":-720}}],"steps":[{"id":5,"properties":{"duration":50,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":false}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

Разработка нового месторождения  требует прочных дорог и большого количества материалов для возведения инфраструктуры. Инженер Иван Никонов из СПбГМТУ и его коллеги из объединения «Океанпластстрой» нашли экологичный способ минимизировать затраты на это обустройство.

Команда развивает технологии изготовления полимерных композитов. В рамках «Энерготехнохаба Петербург» она разработала прочное и экологичное дорожное покрытие из пластика, которое можно при повреждении просто перерабатывать и раскладывать повторно  —  цикл производства замкнутый, и в этом уникальность проекта.

Немаловажно и то, что изготавливать дорожные сегменты можно на месторождении, сократив тем самым затраты на доставку сырья. Производство почти полностью автоматизировано, что значительно упрощает внедрение технологии.

У «Океанпластстроя» есть еще одна перспективная идея, которая пока находится в стадии разработки. Инженеры создают композитный раствор, из которого можно будет «печатать» материалы для возведения складов, ангаров и покрытия площадок. Материал специально разрабатывают таким, чтобы по прочности он был сопоставим с бетоном, но чтобы его можно было использовать на севере страны. И тоже из раза в раз перерабатывать.

По оценке создателей, через три года они смогут перерабатывать 2000–3000 т пластика в год и производить более 200 км дорог. На разработку второй технологии  —  композитного раствора  —  они отводят 10–20 лет. Зато в результате получится дешевый и прочный материал для строительства даже при низких температурах.

Эти технологии пригодятся для разработки новых месторождений. Но старые тоже ставят интересные задачи.


Магнитная система:

разделение воды и нефти

Соотношение воды и нефти в скважине называют обводненностью. Большое количество воды  —  высокая обводненность  —  является одной из основных проблем, связанных с добычей нефти. Вода ограничивает продуктивный срок службы пласта и создает немало других сложностей. Особенно остро эта проблема стоит на месторождениях, которые вступают на позднюю стадию разработки , когда обводненность повышается.

Постоянное смешивание нефти с водой провоцирует образование водонефтяных эмульсий, которые в процессе обработки нужно разрушать. И это всегда комплекс методов.

Эффективное и простое решение, представленное на фестивале HSE Fest, нашла Яна Чайкина из Высшей школы экономики. Она разработала конструкцию из высокоэнергетических постоянных магнитов, которая повышает эффективность процесса разделения на 43%. Расположенные определенным образом вдоль трубы блоки создают «объемное магнитное поле, которое препятствует рассеиванию силовых линий вдоль движущегося потока водонефтяной эмульсии». У разработки есть и другие плюсы: экологичность, нетребовательность в плане обслуживания и долгий срок эксплуатации (более десяти лет).

Эффективное и простое решение, представленное на фестивале HSE Fest, нашла Яна Чайкина из Высшей школы экономики. Она разработала конструкцию из высокоэнергетических постоянных магнитов, которая повышает эффективность процесса разделения на 43%. Расположенные определенным образом вдоль трубы блоки создают «объемное магнитное поле, которое препятствует рассеиванию силовых линий вдоль движущегося потока водонефтяной эмульсии». У разработки есть и другие плюсы: экологичность, нетребовательность в плане обслуживания и долгий срок эксплуатации (более десяти лет).

Бронирующая оболочка

Водная фаза

Газовая фаза

Это, конечно, довольно узкоспециализированная разработка, но касается она привычного нам источника энергии  —  нефти. Не стоит забывать и про новые источники энергии. В частности, про водород.

CATARSYS:

хранение водорода

Одна из трех проблем использования водорода  —  его хранение. Как вы помните со школьных уроков химии, водород  —  простейшая молекула и поэтому самая маленькая. Настолько маленькая, что просачивается через все стали, особенно когда находится под давлением, как в баллоне. Как же тогда его хранят? Самый эффективный способ  —  хранить его в абсорбированном состоянии.

Чем выше абсорбция, тем лучше. В рамках «Энерготехнохаба Петербург» Александр Никифоров, младший сотрудник лаборатории МГУ, и его коллеги разработали в научно-исследовательской лаборатории материал, который хранит в восемь раз больше водорода при том же давлении. Их разработка  —  металл-органический материал (MOF)  —  представляет собой кристаллические полимерные соединения, состоящие из органических лигандов, которые связаны неорганическими мостиками. В «порах» этих соединений и хранится водород.


{"points":[{"id":7,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":9,"properties":{"x":0,"y":30,"z":0,"opacity":1,"scaleX":0.55,"scaleY":0.55,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}}],"steps":[{"id":8,"properties":{"duration":90,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}
{"points":[{"id":10,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":0,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":12,"properties":{"x":0,"y":-22,"z":0,"opacity":0.9,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}}],"steps":[{"id":11,"properties":{"duration":120,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":false}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

Материал этот дешевый, безопасный и экологичный. Экологичный, как и сама водородная энергетика. Мир постепенно переходит на более чистые источники энергии, отказываясь от нефти и нефтепродуктов. А это, конечно, затронет и производство побочных продуктов нефтяной промышленности.


ButaCorp:

бутанол из водорослей

Бутанол  — вид спирта, который в основном получают при переработке нефтепродуктов. Процесс этот очень сложный. А ведь сам бутанол используют в самых разных отраслях промышленности: топливной, химической и фармакологической. И спрос на него растет на 5,9% в год.

Альтернативный способ получения бутанола нашел Владислав Рогозин, студент первого курса РЭУ им. Г. В. Плеханова и его коллеги из проекта ButaCorp. На базе «Энергоклуба» они разработали технологию, задействующую  водоросли и бактерии. В процессе всего четыре этапа: выращивание водорослей, разрушение их клеток для доступа бактерий, активное поедание бактериями водорослей и очищение полученного бутанола.


Культивирование — выращивание водорослей в лаборатории

Разрушение клеток водорослей для «подсаживания» бактерий

Сбраживание — бактерии потребляют углеводы и выделяют растворители

Получение и очищение бутанола

Работа с водорослями и другими живыми организмами  —  очень перспективное направление рынка биотехнологий, но в России оно только начинает развиваться, поэтому такие проекты вызывают большой интерес.

У технологии ButaCorp есть еще один важный побочный эффект: водоросли поглощают большое количество углекислого газа. Это важно для компаний в свете планов по введению штрафов или налогов за углеродный след. С помощью таких биотехнологий они в скором будущем получат возможность полностью обновить свое производство и сделать его экологичным. Есть и другой путь, не требующий таких масштабных изменений. А именно — более эффективная очистка выбросов. Эту задачу решает следующая разработка.


RDTech: 

очистка выбросов CO₂

{"points":[{"id":1,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":3,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":360}}],"steps":[{"id":2,"properties":{"duration":20,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

До конца этого десятилетия планируется существенно снизить углеродный след, поэтому многие компании будут вынуждены платить за лишние выбросы CO₂. Поэтому растет спрос на эффективные методы очистки выбросов от парниковых газов и CO₂ в частности. По прогнозам, ущерб для российских компаний-экспортеров в ЕС из-за углеродного регулирования составит 3–5 млрд долларов в год.

Вход газа

Вход газа

Выход жидкой фазы

Выход газа

Значительно повысить интенсивность очистки выбросов и при этом уменьшить размер аппарата для очистки удалось Андрею и Александру Утёмовым из стартапа «Роторно-дисковые технологии». Они разработали роторно-дисковый аппарат высотой 2 м. Это на порядок меньше распространенных на рынке колонных аппаратов. По оценке создателей, себестоимость очистки будет меньше 30 долларов за тонну извлеченного CO₂, а сроки реализации проектов по очистке дымовых газов сократятся с годов до недель.

Сейчас команда работает над выходом на реальный производственный объект, а также над масштабированием технологии на все отрасли.

Проблема изготовления и замены сложных деталей есть во многих областях. Этой задаче тоже нашлось подходящее решение.


17 м

3 м

Роторно-дисковый абсорбер

Колонна аналог

ArcFusion:

3D-печать для машиностроения

Технологии 3D-печати ранее использовали пластик, но уже давно перешли на другие материалы. Одно из самых перспективных направлений — печать металлами.

Именно такой принтер разработал Алексей Сухачев и его команда. ArcFusion  —  это система аддитивного производства металлических изделий. По сути, это металлический 3D-принтер, который совмещает функции наплавки и механической обработки (фрезеровки)  —  в этом уникальность технологии. Уже создан прототип, который может изготавливать детали до 100 кг при производительности до 5 кг/час. Принтер печатает алюминиевыми, никелевыми, титановыми сплавами и нержавеющей сталью.

Если требуется изготовить прототип изделия или небольшую партию нестандартных изделий, то напечатать гораздо быстрее и дешевле, чем произвести традиционным способом — с отливкой и штамповкой. При этом качество будет сопоставимым. С помощью 3D-принтера можно и восстанавливать металлические изделия.

Это яркий пример успешного стартапа с работающим прототипом, к которому уже выразили интерес компании. Цель «Энерготехнохаба Петербург»  —  ускорить разработку и внедрение таких проектов.


«Энерготехнохаб Петербург»

{"points":[{"id":1,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":0}},{"id":3,"properties":{"x":0,"y":0,"z":0,"opacity":1,"scaleX":1,"scaleY":1,"rotationX":0,"rotationY":0,"rotationZ":360}}],"steps":[{"id":2,"properties":{"duration":20,"delay":0,"bezier":[],"ease":"Power0.easeNone","automatic_duration":true}}],"transform_origin":{"x":0.5,"y":0.5}}

«Энерготехнохаб Петербург» — это экосистема для решения технологических задач в энергетике. Проект запущен в 2019 году по инициативе Правительства Санкт-Петербурга и компании «Газпром нефть» в партнерстве с АНО «Агентство по технологическому развитию», ПАО «Татнефть», АНО «Центр Арктические инициативы» и компанией «Яндекс». К проекту уже присоединилось более 350 резидентов из 25 регионов России, а также из Бельгии и Австрии. Это компании, ученые, институты и отдельные изобретатели, которые участвуют в решении актуальных технологических вызовов для крупнейших игроков отрасли. Ознакомиться с задачами и присоединиться к проекту можно на сайте.

Подписывайтесь на социальные сети

На правах рекламы, 16+

{"width":320,"column_width":10,"columns_n":6,"gutter":52,"line":20}
default
true
320
400
false
true
true
[object Object]
{"mode":"page","transition_type":"slide","transition_direction":"horizontal","transition_look":"belt","slides_form":{}}
{"css":".editor {font-family: Merriweather; font-size: 15px; font-weight: normal; line-height: 27px;}"}