Сегодня вопросы защиты окружающей среды и повышения уровня безопасной энергоэффективности являются одними из ключевых в мировой повестке. Перед человечеством стоит грандиозный вызов в области эффективного использования природных ресурсов. Антропогенный фактор оказывает все большее влияние на окружающую среду.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Уже сейчас мировое сообщество в лице ООН среди целей устойчивого развития выделяет вопросы экологии воды и сохранения морских экосистем. Пресная вода является главным стратегическим ресурсом, необходимым для существования человека. Значительная часть населения Земли (более 200 млн человек) не получают необходимого количества пресной воды. Количество ее запасов в России находится на 2-м месте в мире, и наше государство уделяет большое внимание сохранению водных ресурсов.

Одним из негативных воздействий, оказываемых на водную среду, является использование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на водном транспорте. Не секрет, что подобные двигатели все отходы своей деятельности выбрасывают непосредственно в воду. Загрязнение воды отходами нефтепродуктов является серьезной проблемой, особенно это заметно в портовых зонах. Именно поэтому внедрение экологических технологий в современном судостроении является актуальной задачей во всем мире. Задачей, ставшей серьезным вызовом поколению инженеров.

Термин «возобновляемые источники энергии» (ВИЭ) применяется по отношению к тем источникам энергии, запасы которых восполняются естественным образом, и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми. В первую очередь, солнечная энергия, а также ее производные: энергия ветра, энергия растительной биомассы, энергия водных потоков и т. п.

солнечная ЭНЕРГетика

Лидирующую позицию в перечне ВИЭ занимает солнечная энергетика — направление энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнце согревает, несет свет и дает энергию для растений и жизни в целом. Общий объем энергии, поступающей на поверхность Земли, — около 3 850 000 эксаджоулей в год. Всего за 1 час энергия такого потока превысит общегодовую потребность человечества.

В последние годы в России солнечная энергетика набирает обороты. Сегодня в стране работает уже 28 солнечных электростанций (СЭС), крупнейшие из которых расположены в Оренбургской области и в Республиках Башкортостан и Алтай, общей мощностью 250 МВт. В ближайшие годы планируется запуск более 30 станций до 1,5 ГВт солнечной генерации.

Самый распространенный способ преобразования солнечной энергии — фотоэлектрический. Здесь используются фотоэлектрические панели, которые под воздействием солнца вырабатывают электрическую энергию. В большинстве случаев их делают из кремния. Толщина таких панелей составляет десятые доли миллиметра. Панели объединяются в фотоэлектрические модули (батареи). Уже в настоящее время КПД солнечных модулей, выпускаемых серийно, составляет 21−23 %. Уже сейчас есть экспериментальные разработки, которые показывают возможность достижения 40−50 % в ближайшие годы.

виэ на водном транспорте в россии

АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований» (АНО «НЦ ИКС») — первопроходец и лидер в популяризации ВИЭ на водном транспорте в России, реализует свою деятельность в рамках Дорожной карты Маринет Национальной Технологической Инициативы (НТИ), включающей внедрение инновационных технологий в судостроение и судопользование, которые снижают негативную нагрузку на окружающую среду.

Команда АНО «НЦ ИКС» с 2014 года занимается поддержкой инженерного творчества, совершенствованием технического образования, организацией инженерных соревнований «Солнечная регата», в которых принимают участие 24 региона Российской Федерации, и с каждым годом число участников растет. Студенты и школьники строят лодки на солнечных батареях и затем соревнуются в скорости, маневренности и выносливости экологически чистого водного транспорта.

Инженерные соревнования «Солнечная регата» включены в «Перечень олимпиад и иных интеллектуальных и /или творческих конкурсов, мероприятий, направленных на развитие интеллектуальных и творческих способностей, способностей к занятиям физической культурой и спортом, интереса к научной (научно-исследовательской), творческой, физкультурно-спортивной деятельности, а также на пропаганду научных знаний, творческих и спортивных достижений на 2017/18 учебный год» Минобрнауки РФ. Преемственность поколений и формирование креативного технического мышления у школьников и студентов в совокупности с пониманием важности сохранения экологии и ресурсов страны является выгодным вложением в будущее.

В 2017 году в рамках реализации плана мероприятий Дорожной карты Маринет НТИ по направлению профессиональной ориентации для учащихся средних общеобразовательных школ были разработаны:

С 2017 года стартовала программа дополнительного профессионального образования «Теория проектирования судов, использующих альтернативные (возобновляемые) источники энергии». Программа была успешно внедрена в трех отраслевых вузах страны: ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет», ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет». Результатом обучения по программе дополнительного профессионального образования стало:

Программа с конкретной спецификой способствует, с одной стороны, углублению и интеграции знаний в конкретной области, с другой, развитию научно-творческого потенциала молодых специалистов, а также расширяет возможности подготовки профессионалов морской отрасли до инженерных профессиональных сообществ.

В 2018 году АНО «НЦ ИКС» проведена уникальная масштабная экспедиция «Эковолна». Установлен мировой рекорд самого протяженного речного перехода на солнечной энергии без использования горючего топлива — 5987 км — с учетом маршрутов исследований и презентационных экскурсий.

Электрокатамаран на солнечных батареях был построен в Санкт-Петербурге в 2017 году. За 105 дней пути в разных погодных и географических условиях солнечной энергии было достаточно для работы электродвигателей, бытовой техники, навигационного, офисного и другого оборудования. Основные характеристики:

В случае использования двигателей внутреннего сгорания для движения судна потребовалось бы более 6000 литров горючего топлива, что привело бы к выбросу более 10 тысяч тонн углекислого газа в атмосферу. Для поглощения этого объема выбросов СО2 необходимо более 4 гектаров леса на протяжении года.

Задачи экспедиции в части сохранения водных ресурсов и использования возобновляемых источников энергии соответствуют целям устойчивого развития ООН до 2030 года. Директор информационного центра ООН Кузнецов В. В. о проекте «Эковолна» и катамаране на солнечных батареях.

Совместно с географическим факультетом МГУ проведены исследования параметров окружающей среды, экологии воды и энергоэффективности. На протяжении всего маршрута студенты вузов и колледжей проходили производственную практику на исследовательском судне.

От Санкт-Петербурга до Астрахани по маршруту экспедиции в 41 населенном пункте прошли презентации, пресс-конференции, экосубботники, а в 14 городах — научно-технические фестивали «Эковолна», где студенты и школьники приняли участие в квестах, мастер-классах и лекциях, все желающие встретились с экипажем и совершили экскурсионную прогулку на инновационном судне.

Опыт экспедиции доказал эффективность использования солнечной энергии на речном транспорте в различных географических условиях. Уже сегодня комфортное путешествие без вреда для окружающей среды можно и нужно воплощать в реальность. В настоящее время АНО «НЦ ИКС» ведет разработку экологически чистого водного транспорта серийного производства для использования на внутренних водных путях.

материалы