microbik.ru
1
N-08-SUAI-1

Паспорт совместного российско-американского проекта
1. Название

Исследование характеристик наноматериалов, используемых в солнечной электроэнергетике нового поколения.

2. Аннотация

Проект направлен на изучение свойств наноматериалов: массивных и ленточных высокотемпературных сверхпроводников MgB2 и YBa2Cu3O6 2-ого поколения, редкоземельных магнитотвердых материалов с улучшенной структурой на основе неодима, самария, кобальта, празеодима, диспрозия и пр., магнитомягких аморфных и нанокристаллических сплавов, используемых в системе накопления энергии нового поколения для солнечной и электроэнергетики.

Предлагается решение фундаментальной проблемы повышения надежности и экологической безопасности солнечных энергетических установок. Доля экологически чистой энергетики в общем объеме электроэнергетики постоянно возрастает. С учетом географического положения участников проекта наибольший интерес представляют солнечные энергетические установки, а также возможность комплексного использования энергии Солнца и ветра. Возможность получения электрической энергии от этих источников изучена достаточно хорошо. Их рациональное функционирование связано с запасанием, хранением и последующим использованием электрической энергии. В настоящее время для перераспределения энергии в течение суток или более длительного времени используют аккумуляторы - экологически неблагоприятный элемент установки. Более совершенным является использование сверхпроводниковых индуктивных и кинетических накопителей энергии (в последнем случае используются сверхпроводниковые подшипники). К системам накопления относятся индуктивные и кинетические высокоэффективные и экологически безопасные накопители энергии, которые входят в состав солнечных и ветро- электроэнергетических установок и станций. Будет оценена стабильность характеристик наноматериалов при установившихся и анормальных режимах работы; переходных электромагнитных, электромеханических и теплофизических процессах, возникающих при эксплуатации солнечной установки; проведено исследование взаимного влияния полупроводниковых преобразователей, входящих в систему преобразования энергии, на характеристики фотоэлементов солнечных батарей. По результатам исследований будут сформулированы требования к наноматериалам, используемым в накопительных комплексах солнечных электростанций различной мощности. Результаты исследований позволят разработать научные основы создания современных электроэнергетических комплексов с использованием наноматериалов и нанотехнологий. Повышение энергоэффективности солнечных электроэнергетических установок и станций является актуальной задачей как для Российской Федерации, так и США.

Поскольку российский и американский партнеры являются университетами, к работам будут привлечены студенты и аспиранты. Полученные в процессе выполнения проекта результаты будут использованы в образовательном процессе обоих университетов.


3. Описание предполагаемых результатов реализации проекта:

1. Методики инструментальных исследований характеристик функциональных наноматериалов, включая исследования при криогенных температурах.

2. Методики аналитических и численных исследований с использованием математических моделей, достоверность и адекватность которых оценивается по результатам натурных испытаний.

3. Трансфер технологий практического использования функциональных материалов при разработке элементов и устройств электроэнергетических систем и комплексов нового поколения с использованием энергии Солнца.


4. Наиболее близкие по тематике проекты в мире, реализующиеся в настоящее время

Совместный российско-израильский проект (ГУАП - Университет Бен-Гуриона) «Моделирование процессов в солнечной и ветро-энергетической установке со сверхпроводниковыми элементами».
5. Новизна, описание конкурентных преимуществ результатов

В настоящее время в Российской Федерации уделяется особое внимание развитию солнечной энергетики, в США осуществляется переход от солнечной теплоэнергетики к солнечной электроэнергетике. В этих условиях необходимо создание электроэнергетических комплексов, содержащих эффективные и экологически безопасные накопители энергии. Они основаны на использовании таких наноматериалов как высокотемпературные сверхпроводники, магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Характеристики этих материалов с учетом их функционирования в составе солнечной электроэнергетической установки изучены плохо. Не определено взаимное влияние элементов установки и режимов работы на поведение наноматериалов, в т.ч. фотоэлементов солнечных батарей. Выполнение работ по проекту, базирующихся не только на теоретических, но и на экспериментальных исследованиях, а также объединяющих интеллектуальный потенциал и экспериментальную базу партнеров, имеющих опыт многолетнего сотрудничества, позволит получить результаты, опережающие существующие разработки по данному направлению в мире. 
6. Кто является потенциальным потребителем результатов

Потребители установок, использующих функциональные наноматериалы:

автономные энергетические установки, авиатранспортная индустрия, медицинские предприятия, ответственные потребители электроэнергии.

Компаниями, которые способны коммерциализовывать результаты проекта являются: ГК «Росатом», ООО «Корпорация «Русский сверхпроводник», Центр «Атом-инновации», НИЦ «КИ», ОАО «ФСК ЕЭС», промышленные предприятия, осуществляющие выпуск функциональных наноматериалов для электроэнергетики (ОАО «Ашинский метталургический завод» г. Аша, Челябинская область, Чепецкий промышленный завод г. Глазов и др.)
7. Где, когда и какой эффект, в т.ч. экономический, ожидается от использования результатов проекта

Обеспечение ресурсо- и энергосбережения, экологической безопасности, надежности энергоснабжения различных потребителей.
8. Предполагаемые организации – участники консорциума по профилям: научные, образовательные, бизнес. Контактная информация руководителей проекта в каждой организации и общего координатора.

- Университет штата Индиана

- Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

- Научно–образовательный центр инновационных технологий в электромеханике и электроэнергетике ГУАП, объединяющий образование, науку и малый бизнес.

Существует договор о взаимодействии Университетов от 17го февраля 2009 г., определяющий программу совместной деятельности на 5 лет и включающий этап: «Совместные исследовательские разработки и проекты».

Координатор от РФ: Декан факультета интеллектуальных систем управления и нанотехнологий, член-корр. РАН Л.И. Чубраева, e-mail: kaf_32@aanet.ru.

Координатор от США: Декан факультета химии и физики д-р Gerald W. Cockrell, e-mail: gcockrell@indstate.edu.

Общий координатор: Ректор ГУАП, д.т.н., проф. А.А. Оводенко, e-mail: common@aanet.ru.
9. Описание вклада каждой организации в итоговый результат

Ожидаемые по окончании проекта научные результаты российского партнера:

1. Результаты экспериментальных исследований рабочих характеристик ВТСП материалов в динамических режимах работы солнечной электроэнергетической установки с системой накопления и преобразования энергии.

2. Результаты экспериментальных исследований рабочих характеристик магнитотвердых материалов различного состава в диапазоне рабочих температур от 20К до 293К. Разработка рекомендаций по применению различных типов редкоземельных магнитов с учетом точек Кюри.

3. Результаты экспериментальных исследований магнитомягких аморфных и нанокристаллических сплавов при воздействии электромагнитных полей высокой интенсивности и термоциклирования.

4. Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования установившихся и переходных процессов многорежимной солнечной установки с накопителями энергии различных типов.

5. Рекомендации по улучшению рабочих характеристик наноструктурированных материалов, используемых при изготовлении элементов и устройств солнечных электроэнергетических систем и комплексов нового поколения.


Ожидаемые по окончании проекта научные результаты американского партнера:

1. Результаты экспериментальных исследований рабочих характеристик ВТСП материалов в динамических режимах работы солнечной электроэнергетической установки с системой накопления и преобразования энергии (совместно с российской стороной). 

2. Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования установившихся и переходных процессов многорежимной солнечной установки с накопителями энергии различных типов (совместно с российской стороной).

3. Рекомендации по улучшению рабочих характеристик наноструктурированных материалов, используемых при изготовлении элементов и устройств солнечных электроэнергетических систем и комплексов нового поколения (совместно с российской стороной).
10. Преимущества от участия иностранных организаций

Имеющийся опыт сотрудничества с зарубежными партнерами из США, Канады, стран ЕЭС, Израиля показал, что совместные исследования и обсуждение полученных результатов позволяют получить максимальный эффект. Кроме того, объединение усилий российского и американского партнеров позволяет получить доступ к новым функциональным наноматериалам, включая новые типы высокотемпературных сверхпроводников, провести экспериментальные исследования с использованием более совершенной приборной базы и математическое моделирование с использованием более современных программных средств.
11. Потенциальные иностранные участники, которые могли бы внести существенный вклад в итоговый результат

К выполнению совместного российско–американского проекта целесообразно было бы привлечь группу специалистов из университета Бен-Гуриона (Израиль) под руководством проф. Шауля Горена.
12. Краткая предыстория формирования проекта

С университетом штата Индиана имеется многолетний опыт сотрудничества как в области образования, так и в области научных исследований. Новый договор подписан в 2009 г. (копия договора прилагается).
13. Предварительный план подготовки и реализации проекта (основные вехи) по каждой организации, включая координационные мероприятия

1. Срок получения предварительных результатов – июнь 2012 г.

2. Координационное совещание по результатам этапов работы – декабрь 2011 и 2012 гг.

3. Срок получения окончательных результатов – июнь 2013 г.

4. Совместное совещание, подводящее итоги выполненных работ – осень 2013 г.

5. Подготовка не менее 3-х совместных публикаций по выполненным работам.
14. Объем финансирования (существующий и необходимый), включая предполагаемые источники и объемы софинансирования
Структура цены необходимого финансирования

тыс.руб.

№ п/п

Наименование статей расходов

1 год

2 год

Всего

1.

Материалы

200,00

200,00

400,00

2.

Спецоборудование

746,25

746,25

1492,50

3.

Фонд оплаты труда

в том числе:

  • штатные работники

  • работники по договорам

750,00
500,00

250,00

750,00
500,00

250,00

1500,00
1000,00

500,00

4.

Единый социальный налог

в том числе:

  • штатные работники

  • работники по договорам

248,75
171,00

77,75

248,75
171,00

77,75

497,50
342,00

155,50

5.

Накладные расходы

(15 %)

405,00

405,00

810,00

6.

Прочие прямые расходы:

- Командировочные расходы

- Прочие расходы

350,00

200,00

150,00

350,00

200,00

150,00

700,00
400,00

300,00

7.

Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями

300,00

300,00

600,00




ВСЕГО

3000,00

3000,00

6000,00