Челябинские ученые разработали технологию превращения газовых отходов в доходы. Газы, накопленные на полигоне ТКО, не нужно будет сжигать — они станут крутить турбины, замещая традиционные энергоресурсы. Авторы ноу-хау создали модели работы комбинированного энергокомплекса, который будет давать ток с помощью как альтернативной, так и традиционной углеводородной энергетики. Результаты исследования опубликованы в журнале Energies (Q1).
Для снижения загрязнения воздуха в мегаполисе нужно решить проблему эффективной утилизации промышленных и бытовых отходов. Ученые ЮУрГУ для этого предлагают объединить разные источники энергии в единый комплекс, управляемый «умной» автоматикой.
«Принципиально значимым было предложение по интеграции в проекте самых разных сфер науки, — рассказал доктор экономических наук, профессор Анатолий Алабугин. — В итоге удалось решить ряд задач по комбинированию мощностей традиционной энергетики с установками „зеленой“ генерации. В микросеть комплекса предложено включить источники чистой энергии Солнца, ветра, тепла Земли на глубине до 100 метров, накопленных ресурсов биогаза городских полигонов отходов».
Полигон ТКО с так называемой когенерационной (вырабатывающей одновременно тепловую и электроэнергию) станцией будет служить источником биогаза, тепла и электроэнергии. Их будут потреблять небольшие промышленные, сельскохозяйственные и другие малые предприятия. Они и сами, если установят «ветряки» и солнечные батареи, смогут производить тепло и электроэнергию, используя возобновляемые источники, передавая излишки энергии в сеть.
По словам разработчиков, потребителем электрической и тепловой «энергии свалки» может быть среднее и даже крупное промпредприятие. Излишки энергии будут накапливаться, например, в гелиевых батареях большой емкости. По задумке, контролировать перетоки энергии будут с помощью цифровой платформы центра координации объектов энерготехнологического комплекса.
Ученые не только разработали методологию комбинирования технологических систем, использующих традиционные и возобновляемые энергоресурсы. На кафедрах энергетического факультета уже проводят экспериментальные исследования схем цифрового управления и диспетчеризации энергетических и логистических потоков. Причем данные собирают и обрабатывают с помощью инструментов информационных технологий Big Data и Data Science. Эксперименты показали, что гибридная энергосистема будет работать достаточно эффективно. Алгоритмы нейронной сети позволили оперативно контролировать ее работу.
По словам ученых, полученные результаты могут быть масштабированы и использованы для создания целого ряда цифровых моделей объектов микро- и макросети и оптимизации их работы. Уже разработано программное обеспечение для комбинированных энергокомплексов.
«Для продолжения исследований мы надеемся на получение междисциплинарного гранта, — добавил Анатолий Алабугин. — Так, предлагаем создать энерготехнологический комплекс с использованием отходящего биогаза рекультивируемой челябинской свалки и других полигонов промышленных и бытовых отходов».
Авторы проекта, чтобы выйти «на производство», направили заявку на получение гранта в рамках конкурса научных экоразработок, объявленного Министерством энергетики. Кроме того, правительство РФ начинает организацию проектных групп по замещению традиционных энергоресурсов: угля, нефти и газа. В них могут войти и челябинские ученые.
