Методология многопараметрической оптимизации опреснительной установки для грунтовых и морских минеральных вод на основе возобновляемых источников энергии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-19-20011

НазваниеМетодология многопараметрической оптимизации опреснительной установки для грунтовых и морских минеральных вод на основе возобновляемых источников энергии

Руководитель Соломин Евгений Викторович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" , Челябинская обл

Конкурс №66 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-402 - Гидроэнергетика, новые и возобновляемые источники энергии

Ключевые слова Эксергия, термодинамический эксергетический анализ, опреснение, возобновляемые источники энергии

Код ГРНТИ29.17.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Междисциплинарный проект заключается в проведении фундаментально-прикладных исследований с дальнейшей разработкой прототипа инновационной установки и технологии опреснения грунтовых минеральных и морских вод на основе комбинированного органического цикла Ренкина с элементами цикла Калина, за счет термодинамического тепло- и массообмена с солнечными коллекторами с электроснабжением от фотоэлектрических преобразователей (и/или опционально генераторов ветроэнергетических установок). АКТУАЛЬНОСТЬ Тематика проекта охватывает три основных жизненно важных для человечества сферы: производство электрической и тепловой энергии, сокращение выбросов парниковых газов и подготовку чистой воды. Предлагаемая авторами тема относится к сложным методам математического и физического моделирования комбинированных электро-тепло-технологических объектов в сфере опреснения воды и возобновляемой энергетики. Авторы планируют разработать многофункциональную установку для производства электрической и тепловой энергии с использованием теплоты грунтовых вод для последующего их опреснения за счет собственной произведенной энергии. Данная проблема актуальна для районов с дефицитом как электроэнергии, так и водных ресурсов, наблюдаемым практически повсеместно во всем мире. По статистике не более 7% населения планеты имеют доступ к чистой питьевой воде, причем проблема не решается столетиями, - например, Израиль с середины XX века и до сих пор возит чистую воду танкерами из рек Турции, а в Индии и Африке люди гибнут из-за отсутствия питьевой воды (каждые 2 минуты в мире умирает 1 ребенок от недостатка питьевой воды или отравления), несмотря на колоссальные местные подземные минерально-водные и солнечно-ветро-энергетические ресурсы. В России эта проблема связана с растущим дефицитом чистой воды во всех без исключения регионах, особенно, для крупных мегаполисов. Однако и в сельских областях дефицит пресной воды начинает ощущаться все острее в связи с загрязнением и истощением традиционных источников воды (колодцев и скважин), обветшанием электросетей (осуществляющих электроснабжение водоснабжения), а также в результате климатических изменений, приводящих к обмелению водоемов. Причем локализация и автономизация источников энергии и воды сегодня предпочтительна, поскольку централизованное электро- и водо-снабжение в мире все чаще становится невостребованным, вандально-уязвимым и/или убыточным, - остро стоит мировая проблема с подведением электрических сетей к местам проживания людей – распределительные сети либо отсутствуют, либо в большинстве своем значительно обветшали, и в ряде случаев подвергаются периодическим разрушениям и хищениям. А источники воды подвержены все более частым террористическим угрозам. Предлагаемые научные методы позволяют снизить экономические и социально-экологические издержки при проектировании и эксплуатации локальных автономных комплексов по опреснению грунтовых вод до уровня питьевого качества с электроснабжением за счет возобновляемой солнечной энергии. На данный момент авторы имеют в виде задела в наличии прототип теплонасосной установки, которую необходимо интегрировать в многоцелевой комплекс по генерации электрической энергии и опреснению грунтовых и морских минеральных вод. Разработана концепция модуля опреснения воды с помощью мембранного метода и испарительного метода. Системы электро- и тепло-снабжения на солнечных модулях и коллекторах хорошо известны, однако у авторов проекта имеется новая инновационная разработка конструкции фотоэлектрического-теплового модуля, сочетающего функции PV-модуля и коллектора, значительно повышающего общий КПД системы электро-тепло-снабжения. Имеется ряд предметных публикаций партнеров в журналах Q1 – один из последних: Спецвыпуск журнала Energies «Special Issue "Solar PV, Thermal, Concentrator and Hybrid Power Systems", итого 6 статей в данном выпуске: (https://www.mdpi.com/journal/energies/special_issues/PV_Power_Systems). В ходе проекта будет разработана методологическая концепция для проведения оптимизации в рамках эксергетического метода термодинамического анализа. Этот анализ предполагается провести на основе опытных данных, полученных на прототипе теплонасосной установки, системы электроснабжения и системы опреснения. Подобные неавтономные комплексы устанавливаются на промышленных предприятиях по добыче грунтовых минеральных вод. Однако их энергетическая эффективность чрезвычайно низка. Согласно фундаментальным основам физики работоспособность потока складывается из эксергии и анергии, которые необходимо учитывать при оптимизации. Будет проведен глубокий фундаментальный анализ исследований, выделены основные этапы развития оптимизационных методов термодинамического анализа теплотехнических устройств и термодинамических процессов в энергетической отрасли. Также будут определены наиболее перспективные разработки в области технической термодинамики и оптимизационных задач в области термодинамических систем и комплексов в комбинации с электроэнергетическим оборудованием. Актуальность проекта для Российской Федерации определяется его направленностью на решение задач, сформулированных Указом Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». НАУЧНАЯ НОВИЗНА Научная новизна представлена новыми знаниями по раскрытию и развитию эксергетических методов оптимизации соотношения «эксергия-анергия» с созданием соответствующих компьютерных моделей, методик оптимизации распределения энергопотоков между компонентами термодинамической системы, повышению эффективности установки в целом. Техническая новизна состоит в использовании комбинированного фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) для электроснабжения как теплового насоса, так и непосредственно опреснения, с использованием низкопотенциального тепла грунтовых вод и подготовки исходной воды с помощью солнечных коллекторов, комбинированных с ФЭП. Также будет проведен глубокий термодинамический сравнительный анализ эффективности работы систем «солнечный коллектор – солнечный модуль» и интегрированной фотоэлектрической-тепловой системы, включающей фотоэлектрический преобразователь и коллектор, отводящий тепло от модуля и тем самым повышающий КПД PV-преобразователя с одновременным нагревом воды для последующего выпаривания. Более того, сравнительный анализ также будет проведен в части определения эксергетической эффективности выпаривателя и мембранного опреснителя. Эксергетические потери будут рассчитаны не только для самого грунтового теплового насоса с хладагентом R407C, но и для электрогенерирующего и опреснительного компонентов системы. Методология исследования заключается в комплексной оценке эксергетических потоков, их оптимизации при помощи новых методов аппроксимации кусочно-линейных функций, а также разработке предпосылок к использованию анергии как одного из компонентов нового вида анализа эффективности работы низкопотенциальных источников энергии. В результате обработки экспериментальных данных будут получены значения Coefficient of performance (COP), эксергетической температуры для нижнего источника теплоты, для верхнего источника теплоты, эксергетического КПД отдельных компонентов и установки в целом, суммарные потери удельной эксергии теплового насоса. Для сбора данных будут использованы контроллеры типа STM-32 с коммуникационным протоколом Modbus. Гидродинамическое моделирование осуществляется в пакетах Ansys CFX/CFD/Fluent. Для обработки экспериментальных данных будут использоваться Matlab Simulink и VisSim. При проведении процедуры оптимизации режимов работы и выбора нескольких режимов с минимальными эксергетическими потерями важная роль отводится математическим способам обработки статистических данных. В результате будет показана методика повышения эффективности работы теплового насоса, в первую очередь основанная на применении солнечных коллекторов и фотоэлектрических преобразователей в качестве основного или резервного источника питания и оптимизации эксергетических потерь за счет эксерго-анергетической оценки режимов работы. Ошибки измерений параметров теплонасосной установки авторы представят в виде 3D кривой Гаусса, что станет возможным только при применении новых методов аппроксимации при обработке измерений. ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ В ходе проекта будет создан прототип (экспериментальный образец) автономного многоцелевого комплекса мощностью до 1 кВт, включающего фотоэлектрический-тепловой преобразователь (для выработки электрической и тепловой энергии), теплонасосный модуль (для подачи исходной минерализованной или морской воды в опреснитель), опреснительный модуль (для скоростного опреснения воды на основе мембранного и/или испарительного метода). Соответствующие пояснения и рисунки приведены в Приложении 1. Проект является междисциплинарным, фундаментально-практическим и имеет почти стопроцентные шансы на коммерциализацию непосредственно сразу после окончания проекта, с постановкой на серию в течение 1-2 лет. Согласно данным ООН, потребность в подобных комплексах исчисляется сотнями тысяч единиц оборудования в различных модификациях, таким образом, экономический эффект от внедрения и реализации разрабатываемых комплексов средней стоимостью 25-50 тыс.руб. за 1 кВт установленной мощности составит более 10 млрд. рублей. В ходе проекта планируется выпустить не менее 16 научных статей, в том числе не менее 10 статей в Scopus / Web of Science, преимущественно в Q1, что отражает 2-кратное превышение условий конкурсной документации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Соломин Е.В. Centrifugal Controller of Rotation Frequency for Vertical Axis Wind Turbine Journal of King Saud University - Engineering Sciences, Q1 – Evgeny V. Solomin. Centrifugal Controller of Rotation Frequency for Vertical Axis Wind Turbine. Journal of King Saud University - Engineering Sciences. 2022. ISSN 1018-3639. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2022.01.006. (год публикации - 2022)
10.1016/j.jksues.2022.01.006

2. Гордиевский Е.М., Соломин Е.В., Мирошниченко А.А. Development of a Simulation Model for an Electric Energy Storage Unit for a Simulation of Power Plant 2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) 2022, Development of a Simulation Model for an Electric Energy Storage Unit for a Simulation of Power Plant. 2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) 2022, pp. 253-258 (год публикации - 2022)
10.1109/ICIEAM54945.2022.9787215

3. Solomin E.V., Terekhin A.A., Martyanov A.S., Kovalyov .A., Ismagilov D.R., Ryavkin G.N., Kulganatov A.Z., Pogorelov B.T. Evaluation of influence of turbulence models on the vortex formation processes modeling in wind power Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки», Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2022, том 26, номер 2, страницы 339–354 (год публикации - 2022)
10.14498/vsgtu1885

4. Болков Я.С., Патрушев А.В., Блинова П.П., Приходько Ю.С., Осинцев К.В. Сравнительный анализ стабилизаторов горения Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых, Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. – ЮУрГУ. – Т.10. - №1. – 2022. – с.14-15 (год публикации - 2022)

5. Гончарова А.В., Пшениснов Н.А., Зольников Д.А., Приходько Ю.С. Методы термической утилизации твердых бытовых отходов Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых, Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. – ЮУрГУ. – Т.10. - №1. – 2022. – с.38-39 (год публикации - 2022)

6. Петропавловская В.К., Замараев С.А., Болков Я.С. Изучение зависимости формы воздушной струи от давления в сопле Лаваля Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых, Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. – ЮУрГУ. – Т.10. - №1. – 2022. – с.81-82 (год публикации - 2022)

7. Соломин Е.В., Рявкин Г.Н., Сироткин Е.А. Determination of Maximum Deflection Angles of a HAWT Yawing System Weather Vane Based on the Solution of the Equations of Moments 2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2022, Determination of Maximum Deflection Angles of a HAWT Yawing System Weather Vane Based on the Solution of the Equations of Moments. 2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2022, art. no. 9787173. (год публикации - 2022)
10.1109/ICIEAM54945.2022.9787173

8. Ахметшин Д.А., Шичкина В.А., Приходько Ю.С., Осинцев К.В. Организация системы обогрева тепличного комплекса Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых, Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. – ЮУрГУ. – Т.10. - №1. – 2022. – с.8-9 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Е.В. Соломин, С.И. Кускарбекова, Д.В. Бехтерев, А.А. Ершов, Д.У. Зулкарнаев Подбор системы химической очистки воды для совершенствования работы парового прямоточного котла змеевикового типа ВЕСТНИК ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ «ЭНЕРГЕТИКА», Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - №23. - №1. – 2023. – Челябинск. (год публикации - 2023)
10.14529/power230110

2. Андрей Мартьянов, Юлия Зимина, Дмитрий Антипин Application of heat pumps in the food industry: purification plant E3S Web of Conferences 419(41):01025, E3S Web Conf., Volume 419, 2023, V International Scientific Forum on Computer and Energy Sciences (WFCES 2023), #01025, https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341901025, Published online 25 August 2023 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202341901025

3. Алабугин, А.; Осинцев, К.; Малюков, С.; Альметова, З.; Болков, Ю. Mathematical Foundations for Modeling a Zero-Carbon Electric Power System in Terms of Sustainability Mathematics 2023, 11, 2180, Mathematics 2023, 11, 2180 (год публикации - 2023)
10.3390/math11092180

4. Осинцев, К.; Алюков, С.; Кускарбекова, С.; Тарасова, Т.; Карелин, А.; Кончаков, В.; Корнякова, О. Increasing Thermal Efficiency: Methods, Case Studies, and Integration of Heat Exchangers with Renewable Energy Sources and Heat Pumps for Desalination Energies 2023, 16, 4930, Energies 2023, 16, 4930. https://doi.org/10.3390/en16134930/. https://www.mdpi.com/1996-1073/16/13/4930 (год публикации - 2023)
10.3390/en16134930

5. Антон Ковалёв, Нелина Крохалева, Ксения Савватеева Effect of vacuum desalination on heat exchange parameters E3S Web Conference, Volume 419, 2023, V International Scientific Forum on Computer and Energy Sciences (WFCES 2023), #01026, E3S Web Conf., Volume 419, 2023, V International Scientific Forum on Computer and Energy Sciences (WFCES 2023) (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202341901026,

6. Константин Осинцев, Сергей Аюков, Антон Ковалев, Ярослав Болков, Сулпан Кускарбекова, Алена Олиниченко Scientific Approaches to Solving the Problem of Joint Processes of Bubble Boiling of Refrigerant and Its Movement in a Heat Pump Heat Exchanger Energies 2023, 16, 4405, Energies 2023, 16, 4405 (год публикации - 2023)
10.3390/en16114405

7. Соломин Е., Салах З., Осинцев К., Малюков С., Кускарбекова С., Кончаков В., Олиниченко А., Карелин А., Тарасова Т. Ecological Hydrogen Production and Water Sterilization: An Innovative Approach to the Trigeneration of Renewable Energy Sources for Water Desalination: A Review Energies. 2023; 16(17):6118., Energies. 2023; 16(17):6118. (год публикации - 2023)
10.3390/en16176118

8. Ю. Ян, Е. Соломин, Ю. Чжоу. Comparative Non-Linear Autoregressive Neural Network Based Wind Direction Prediction for the Wind Turbine Yaw System Proceedings - 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2023. Moscow Polytechnic University, Moscow; Russian Federation; 15-19 May 2023., Proceedings - 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2023. Moscow Polytechnic University, Moscow; Russian Federation; 15-19 May 2023 (год публикации - 2023)
10.1109/ICIEAM57311.2023.10138978

9. Kulganatov, A.Z., Solomin, E.V., Berestinov, A.A. Comparative Evaluation of Ways to Use the Waste Heat of a Wind Turbine Proceedings - 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2023. Moscow Polytechnic University, Moscow; Russian Federation; 15-19 May 2023., Proceedings - 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2023. Moscow Polytechnic University, Moscow; Russian Federation; 15-19 May 2023. (год публикации - 2023)
10.1109/ICIEAM57311.2023.10139065

10. Ершов А.А., Кускарбекова С.И., Зулкарнаев Д.У., Осинцев К.В. Development of a Chemical Water Treatment System for a Steam Generator, Which Use in the Oil Field Журнал Сибирского федерального университета, Красноярск, 2023, 16(8), 912–921. EDN: YRJXKZ (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Главными результатами отчетного этапа проекта является ряд научно-теоретических и экспериментально-практических достижений мирового уровня: 1. Впервые в мире разработан, запатентован и реализован (с созданием ряда экспериментальных образцов опреснительных систем производительностью до 2 литров дистиллированной воды в час при потребляемой мощности до 400Вт) поточный метод дистилляции под низким давлением при различных температурах, что позволило: - повысить скорость и КПД процесса дистилляции на 10-80% в зависимости от мощности оборудования, температуры исходной воды и давления. - эксплуатировать дистиллятор в условиях холодного климата (Арктика, Антарктика). - расширить направление мировых научных исследований в части скоростной дистилляции воды в различных режимах давлений и температур. - снизить стоимость дистиллированной воды на 20-100% в зависимости от требования к чистоте получаемой воды, которая зависит от параметров режима дистилляции. 2. Впервые в мире доказана возможность косвенного снижения парниковых газов за счет повышения общего КПД устройств на основе возобновляемых источников энергии и сокращения потребления электроэнергии для опреснения воды. Это новое технико-экономическое направление в науке. 3. Найдено решение для ликвидации дефицита воды в любой точке мира, где находятся любые системы генерации тепловой и электрической энергии (как правило, излучающие сбросное тепло в количестве 10-80% своей полной мощности). 4. Реализован междисциплинарный проект, охватывающий три основных жизненно важных для человечества сферы: производство электрической и тепловой энергии, сокращение выбросов парниковых газов и подготовку чистой воды. Уровень готовности технологии УГТ на момент окончания проекта по ГОСТ Р 58048-2017 (Приложение Б): УГТ-5. Модель или прототип системы/подсистемы продемонстрированы в условиях, близких к реальным. Прототип системы/подсистемы содержит все детали разрабатываемых устройств. Доказаны реализуемость и эффективность технологий в условиях эксплуатации или близких к ним условиях и возможность интеграции технологии в компоновку разрабатываемой конструкции, для которой данная технология должна продемонстрировать работоспособность. Возможна полномасштабная разработка серийного энерго-дистилляционного комплекса с реализацией требуемых свойств и уровня характеристик. Научная значимость заключается в получении важных для мировой науки новых знаний (совершенствование существующих и разработка новых методов, объединенных методологией разработки и оптимизации гибридного энерго-опреснительного комплекса, что оказалось возможным только в ходе аналитико-теоретических и экспериментально-практических исследований). Прикладная значимость заключается в построении сложных интегрированных компьютерных моделей с изучением взаимовлияния их компонентов и оптимизации параметров этих компонентов в части повышения энергоэффективности опреснительного комплекса в целом. Кроме этого, создан, протестирован и оптимизирован реальный прототип установки по опреснению морской и/или грунтовой воды, подлежащий коммерциализации в кратчайшие сроки. Подписаны соглашения о коммерциализации с рядом коммерческих компаний и университетов в России, Белоруссии и Китае. Публикационные результаты более чем двукратно превысили обязательства: – обязательства: всего за весь срок 16 публикаций, из них 10 в Scopus / Web of Science, участие в 3-х конференциях. – выпущено за 1-ый, 2-ой и 3-ий этапы: всего 28 публикаций (без учета квартилей), из них 20 в Scopus / Web of Science (из них 5 в квартиле Q1), 8 в RSCI (6 в К1); сделано 14 докладах на 6-ти конференциях; получено 4 патента (1 на изобретение, 3 на программу ЭВМ). С учетом квартилей Q1 и Q2, а также с учетом одновременного внесения публикаций в списки Scopus, Web of Science и RSCI, общее количество публикаций за весь срок исполнения проекта составило 40 (без учета патентов). В части обнародования результатов проекта в других СМИ (в том числе в Интернете) на текущем этапе проведен ряд мероприятий, включающий выпуск 1 Альманаха и несколько десятков упоминаний на различных интернет-сайтах. Данные приведены в соответствующем разделе отчета.

Публикации

1. Евгений Соломин, Юлия Зимина, Владимир Кончаков Compressor desalination plant based on a heat pump E3S Web of Conferences, Evgeny Solomin, Yuliya Zimina, Vladimir Konchakov. Compressor desalination plant based on a heat pump. E3S Web Conf. 474 01043 (2024). DOI: 10.1051/e3sconf/202447401043 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447401043

2. Максим Дудкин, Вадим Егоров и Глеб Рявкин Photovoltaic panel and wind turbine as an electric energy source for water evaporation and desalination E3S Web of Conferences, Maksim Dudkin, Vadim Egorov and Gleb Ryavkin. Photovoltaic panel and wind turbine as an electric energy source for water evaporation and desalination. E3S Web Conf., 474 (2024) 01049. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447401049 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447401049

3. Юйсун Ян, Евгений Соломин, Александр Шишков Wind Direction Prediction Based on Nonlinear Autoregression and Elman Neural Networksfor the Wind Turbine Yaw System SSRN, Yang, Y.; Solomin, E.; Shishkov, A. Wind Direction Prediction Based on Nonlinear Autoregression and Elman Neural Networksfor the Wind Turbine Yaw System. SSRN Electronic Journal. August 2022. DOI: 10.2139/ssrn.4128942. https://ssrn.com/abstract=4128942. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4128942 (год публикации - 2022)
10.2139/ssrn.4128942

4. Низамутдинов В.Р., Моисеев И.А., Берсенева И.А., Курмангулов А.В., Осинцев К.В. Возможности использования возобновляемых источников энергии для независимого энергообеспечения промышленного предприятия ООО «ЧелябинскСпецГражданСтрой» Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика», Низамутдинов, В., Моисеев, И., Берсенева, И., Курмангулов, А. и Осинцев, К. 2023. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ООО «ЧЕЛЯБИНСКСПЕЦГРАЖДАНСТРОЙ». Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика». 23, 1 (апр. 2023), 89–98. DOI:https://doi.org/10.14529/power230109. (год публикации - 2023)
10.14529/power230109

5. Е.В. Соломин, С.И. Кускарбекова, Д.В. Бехтерева, А.А. Ершова и Д.У. Зулькарнаева Chemical Water Treatment for Improving Coil-Type Direct-Flow Steam Generators Theoretical Foundations of Chemical Engineering, E.V. Solomin, S.I. Kuskarbekova, D.V. Bekhterev, A.A. Ershov and D.U. Zulkarnaev. Chemical Water Treatment for Improving Coil-Type Direct-Flow Steam Generators. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. Springer Nature. 2024. #105300. ISSN 2214-157X. Vol. 58. Issue 6. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040579524601080. https://link.springer.com/article/10.1134/S0040579524601080?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=nonoa_20241030&utm_content=10.1134%2FS0040579524601080/. (год публикации - 2024)
10.1134/S0040579524601080

6. Юрий Приходько, Алена Олиниченко, Ярослав Болков Heat pump and ORC as part of an energy technology complex of water desalination E3S Web of Conferences, Yuri Prikhodko, Alyona Olinichenko and Yaroslav Bolkov. Heat pump and orc as part of an energy technology complex of water desalination. E3S Web Conf., 474 (2024) 01044. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447401044 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447401044

7. Кускарбекова С.И., Ершов А.А., Зулкарнаев Д.У., Осинцев К.В. Разработка системы химической очистки воды для паровой установки, применяемой в нефтепромысле Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, Ершов А. А. Разработка системы химической очистки воды для паровой установки, применяемой в нефтепромысле / А. А. Ершов, С. И. Кускарбекова, Д. У. Зулкарнаев, К. В. Осинцев // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии, 2023, 16(8). С. 912–921. EDN: YRJXKZ (год публикации - 2023)
10.26897/2687-1149-2024-3-73-79

8. Евгений Соломин, Ксения Антонова и Ярослав Болков Desalination and heating of water in heat pumps in the agro-industrial complex 10.1051/e3sconf/202447403020, Evgeny Solomin, Kseniya Antonova and Yaroslav Bolkov. Desalination and heating of water in heat pumps in the agro-industrial complex. E3S Web Conf., 474 (2024) 03020. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447403020 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447403020

9. Юрий Приходько, Татьяна Тарасова и Ярослав Болков Energy-technological complex of Kalina cycle for seawater desalination E3S Web of Conferences, Yuri Prikhodko, Tatyana Tarasova and Yaroslav Bolkov. Energy-technological complex of Kalina cycle for seawater desalination. E3S Web Conf., 474 (2024) 01045. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447401045 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447401045

10. Максим Дудкин, Кирилл Васильев и Антон Ковалёв Evaporation and desalination using a solar concentrator in an agricultural complex E3S Web of Conferences, Maksim Dudkin, Kirill Vasilev and Anton Kovalyov. Evaporation and desalination using a solar concentrator in an agricultural complex. E3S Web Conf., 474 (2024) 03023. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447403023 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202447403023

11. Осинцев К.В., Корнякова О.Ю., Болков Я.С., Кончаков В.Ю., Карелин А.М. Экспериментальное исследование энерготехнологического комплекса опреснения морской воды на базе теплового насоса. Часть 1. Тепловой насос Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика», Экспериментальное исследование энерготехнологического комплекса опреснения морской воды на базе теплового насоса. Часть 1. Тепловой насос/ К.В. Осинцев, О.Ю. Корнякова, Я.С. Болков и др. //Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2024. Т. 24, No 1. С. 59–69. DOI: 10.14529/power240107. https://www.powervestniksusu.ru/index.php/PVS/article/view/815/718. (год публикации - 2024)
10.14529/power240107

12. Осинцев К.В., Корнякова О.Ю., Болков Я.С., Кончаков В.Ю., Карелин А.М. Экспериментальное исследование энерготехнологического комплекса опреснения морской воды на базе теплового насоса. Часть 2. Испарительная установка Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика», Осинцев, К., Корнякова, О., Болков, Я., Кончаков, В. и Карелин, А. 2024. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ НА БАЗЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА. ЧАСТЬ 2. ИСПАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА. Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика». 24, 3 (сен. 2024), 73–80. DOI:https://doi.org/10.14529/power240308. (год публикации - 2024)
10.14529/power240308

13. С. И. Кускарбекова, A. А. Ершов, О. Ю. Корнякова, К. В. Осинцев Тепловой насос и солнечная панель: эксергетический метод термодинамического анализа Агроинженерия, Кускарбекова С.И., Ершов A.А., Корнякова О.Ю., Осинцев К.В. Тепловой насос и солнечная панель: эксергетический метод термодинамического анализа. Агроинженерия. 2024;26(3):73-79. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-3-73-79 (год публикации - 2024)
10.26897/2687-1149-2024-3-73-79

Возможность практического использования результатов
1. Прикладная значимость проекта заключается в построении сложных интегрированных компьютерных моделей с изучением взаимовлияния их компонентов и оптимизации параметров этих компонентов в части повышения энергоэффективности опреснительного комплекса в целом. Таким образом, периоды разработок последующих версий энергокомплекса и непосредственно дистилляторов будут занимать меньшее время. 2. Разработанная технология позволяет утилизировать сбросное тепло каждого солнечного модуля каждой солнечной электростанции, а также тепло каждого генератора каждой ветроэнергетической и гидроэнергетической установки (всего свыше 6 ГВт установленной мощности без учета крупных ГЭС), или в численном выражении около 0,6 – 1,2 ГВт неутилизируемой тепловой мощности. Тепло может быть использовано для различных нужд, т.к. по сути, в ходе проекта разработан универсальный модуль-теплообменник, скомбинированный с тепловым насосом, являющимся, по сути, опциональным, поскольку нагрев за счет генерирующих компонентов может осуществляться до температуры кипения воды при нормальных условиях. 3. Разработанные версии дистилляторов, позволяющих испарять воду при пониженном давлении, могут использоваться как технический и технологический задел, а также как готовый продукт в различных отраслях промышленности, где требуется дистиллированная вода, а также в Арктике для добывания питьевой воды. Оборудование имеет следующие преимущества в сравнении с имеющимися на рынке изделиями: - совокупные затраты ниже на 20% в сравнении с обратным осмосом, однако этот разрыв увеличится в разы согласно прогнозируемому эффекту, ожидаемому от новой конструкции компактного поршневого дистиллятора, аналогов которому пока в мире нет. - скорость получения чистой воды выше в 2,5-3 раза. Недостатками предложенного метода является периодическая очистка внутренних резервуаров модулей от солей. Однако эта проблема должна быть решена в ходе доработки изделия до серийного. 4. Предложенная технология может обеспечивать отдельные поселения и районы мегаполисов в случае наступления перебоев с поставкой питьевой воды в любом масштабе, что является решением одной из самых серьезных проблем человечества в ближайшем будущем, согласно мнению 100% экспертов в данной области. 5. В ходе проекта разработано и изготовлено совершенно новое изделие – поршневой дистиллятор, позволяющий получать ускоренным способом дистиллированную воду под низким давлением и относительно низкой температурой, в связи с чем сформировано новое научное направление для изучения и совершенствования подобных устройств (поскольку пока доподлинно не известно, в ходе проекта оптимизация осуществлена полностью или частично). Также новый продукт готовится к представлению на рынке, что может открыть также новое направление по производству данной инновационной продукции, причем масштабируемой от персональных дистилляторов на основе небольших солнечных модулей или мышечной силы, до крупных дистилляторов, получающих тепло от мега- и гига-ваттных ветро- и солнечных электростанций.