Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) представила подборку наиболее перспективных изобретений в сфере энергосбережения, получивших патенты за последние пять лет.
В их числе: автономная ядерная энергетическая установка, атомная электростанция с керамическим реактором на быстрых нейтронах и энергоэффективный детектор космической радиации. Подборка подготовлена специально ко Всемирному дню энергоэффективности – 5 марта.
В 2025 году в категории «Энергетические технологии и оборудование» в Роспатент поступила 781 заявка на изобретения. Среди них встречаются как прикладные технические решения по регулированию напряжения в домашней сети, так и масштабные проекты, касающиеся оборудования тепловых электростанций.
«Особенно активно развивается сегмент альтернативных источников энергии: начиная с 2020 года Роспатент зафиксировал порядка 3 тысяч изобретений и полезных моделей в области ветряных, солнечных, приливных и геотермальных электростанций. Дополнительно следует отметить, что экологические технологии становятся все более востребованными – рост заявок на изобретения по итогам 2025 года составил порядка 27%», – пояснил руководитель Роспатента Юрий Зубов.
Превращаем энергию солнца и ветра в электричество
«Кубанский государственный технологический университет» и «Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова» (г. Краснодар) запатентовали установку, которая предназначена для высокоэффективного преобразования энергии солнца и ветра в стабильное качественное постоянное напряжение (DC).
Устройство берет энергию солнца и ветра и переводит ее в стабильное электрическое питание. Изобретение идеально подходит для дач, частных домов, ферм и маленьких объектов, которые находятся вдали от городской местности. Главное достоинство устройства – его компактные размеры, благодаря чему оно устанавливается в непосредственной близости с домом или хозяйством, это упрощает использование энергии солнца и ветра, снижая затраты на дополнительное оборудование. Вся система сделана удобно и экономично. Благодаря ей небольшие фермерства и деревни получают чистую экологичную энергию с небольшими расходами на обслуживание и практически в бесшумном режиме.
Способ работы солнечной электростанции и устройство для его реализации
«Национальный исследовательский университет «МЭИ» (ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», г. Москва) разработал устройство, которое может улучшить работу солнечных электростанций. Разработчики предлагают дополнить солнечные станции особым гелиотермальным модулем, который функционирует одновременно с основным оборудованием и накапливает тепловую энергию от солнечного излучения.
Накопление тепла происходит посредством разогрева специальной среды, например, соли. Благодаря этому устройство способно выдавать резервное тепло для дальнейшей генерации электроэнергии даже при отсутствии солнца. После отдачи большей части своего тепла рабочая среда возвращается обратно в резервуар модуля для повторного нагрева днем. Таким образом, внедрение данного новшества повышает общую производительность электростанции благодаря круглосуточной выработке электричества.
Автономная ядерная энергетическая установка
Коллектив авторов из «Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (г. Москва) придумал атомный мини-реактор с жидким солевым топливом, который способен обеспечивать электричеством труднодоступные районы и острова Арктики.
Это небольшая ядерная установка, внутри которой находится два корпуса, между ними – специальный газ, защищающий от потери тепла. В центральном корпусе находятся блоки с графитом и каналы для жидкого топлива, которое движется внутри блоков, внизу оно нагревается, вверху отдает тепло специальным модулям генератора электричества. Эти модули снаружи охлаждаются морской водой или другим способом. Эта конструкция делает станцию безопасной и эффективной за счет улучшения передачи тепла от топлива к генератору и уменьшения количества жидкого топлива.
Атомная электростанция с керамическим реактором на быстрых нейтронах
Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина» (г. Обнинск) запатентовало устройство для повышения безопасности в случае запроектной аварии на реакторе, повышения коэффициента полезного действия и ресурса работы АЭС, а также создания замкнутого топливного цикла.
Создание атомных электростанций с реактором на быстрых нейтронах необходимо для развития безопасных технологий получения энергии, позволяющих использовать уран-238 и плутоний из отработанного ядерного топлива. Изобретатели предложили конструкцию трехконтурной атомной электростанции с реактором на быстрых нейтронах. Ее особенность заключается в сочетании основных конструктивных элементов станции, изготовленных из композиционного керамического материала на основе карбида кремния, с веществами теплоносителя: в первом контуре используют литий (Li7), во втором контуре – аргон, в третьем – воду. Кроме того, в качестве топлива вместо оксидов урана используют нитрид урана или смесь нитрида урана с нитридом и оксидом плутония.
Такая конструкция атомной электростанции обладает повышенной безопасностью в случае запроектной аварии на станции и высокой эффективностью «сжигания» опасных долгоживущих ядерных отходов с многократным уменьшением объема радиоактивных отходов, подлежащих захоронению. Срок службы таких атомных станций может составить до 100 лет.
Энергоэффективный детектор космической радиации
Многие космические спутники настолько малы, что их невозможно оснастить громоздкими солнечными батареями, поэтому они оснащаются малогабаритными энергоэффективными измерительными приборами, например, детекторами космической радиации. Они потребляют мало энергии и могут долго работать в космосе без замены источников питания.
Инноваторы из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова разработали устройство, которое содержит двухслойный детектирующий элемент, вырабатывающий вспышку света при попадании на него космического излучения. Данная вспышка света, указывающая на наличие радиации, поступает на регистрирующий ее прибор – фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Для того чтобы данный детектор потреблял меньше электрической энергии, его оснастили специальной уникальной электрической схемой, которая включает в себя плату питания, содержащую высоковольтный источник питания ФЭУ, делитель напряжения и низковольтный преобразователь, а также узел электроники, включающий микроконтроллер и аналоговую часть.
При этом плата питания выполнена с возможностью обеспечения питанием ФЭУ и аналоговой части платы узла электроники от одного внешнего источника питания, а микроконтроллера и микросхемы энергонезависимой памяти, входящую в упомянутый узел электроники – от другого внешнего источника питания. Такая электросхема будет использоваться на сверхмалых спутниках для одновременного раздельного измерения разных видов космического излучения для проведения экспериментов.
