Разработки по получению энергии из возобновляемых источников широко распространены в Америке и Европе. Однако большинство из них касаются в основном солнечных и гибридных электростанций. Ученого ЮУрГУ заинтересовал вопрос использования элементов возобновляемой энергетики, а именно солнечных коллекторов, применительно к теплоэлектростанциям, работающим на невозобновляемых топливных ресурсах.

Идея создания энерготехнологического комплекса на базе солнечных коллекторов сформировалась после изучения опыта внедрения контактных теплообменников с активной насадкой на Челябинском металлургическом комбинате в 1980-х. Однако на тот момент испытания были признаны безуспешными ввиду неэффективности разработки.

Похожие решения использовались за рубежом, пока не началось активное внедрение элементов нетрадиционной и возобновляемой энергетики в промышленность. Наиболее интересным опытом Константину Владимировичу показалось использование солнечных коллекторов. По запатентованной технологии ЮУрГУ дымовые газы из воздухоподогревателя поступают либо в рекуперативный, либо в контактный теплообменник, совмещенный с нагревательной емкостью солнечного коллектора. Совокупность особенностей конструкции и способа контакта двух сред дает повышение эффективности работы котельного агрегата.

Перед исследователем стояло два основных вопроса: как и куда поставить коллекторы. По его расчетам, чтобы эффективнее использовать малоинтенсивное солнечное излучение, коллектор нужно устанавливать за пределами котельного цеха.

Энерготехнический комплекс, разработанный Константином Осинцевым в рамках Проекта 5-100, представляет собой котельный агрегат или энергоблок, предназначенный для выработки энергии в виде пара.

– Выработка тепловой энергии на базе органического топлива сопряжена с потерями, которые мы не можем исключить. Поэтому остается только совершенствовать процессы горения и утилизации дымовых газов. Когда топливо сгорает, образуются дымовые газы, в том числе и пары воды. Эти пары при конденсации могут дать нам дополнительное повышение КПД всей установки, – поясняет Константин Владимирович.

Затем нагретая в теплоутилизаторе вода должна использоваться в тепловом контуре электростанции. В зависимости от мощности котельного агрегата энергоблока можно значительно повысить КПД, что, несомненно, является преимуществом с экономической стороны.

При определенной модификации теплоутилизатора его можно превратить в контактный теплообменник с активной насадкой, то есть напрямую конденсировать пары воды из продуктов сгорания. При конденсации часть агрессивных газов, таких как оксиды азота или серы, тоже конденсируются, и уже охлажденный газ уходит в атмосферу, что предпочтительнее с точки зрения экологии.

У этой разработки существуют аналоги, однако в них солнечные коллекторы ставятся на отдельные дома, но не применяются в большой энергетике – только в возобновляемой. Константин Осинцев первым попытался совместить возобновляемую и невозобновляемую энергетику. Эти идеи частично нашли отражение в статье, вышедшей в мае в издании, индексируемом Scopus.

В дальнейшем разработка может найти применение не только в теплоэнергетике, но и в жилищно-коммунальном секторе, для котельных небольшой мощности.

В планах ученого – создать лабораторные стенды и опытный образец, а затем попытаться коммерциализировать свое изобретение.

– Если по результатам изготовления стендов мы поймем, что нужны патенты на дополнительные детали теплоутилизатора, то сделаем их объектами интеллектуального права, а потом будем обращаться к организациям и предлагать им внедрять разработку. Теплоутилизатор унифицирован, и его можно применять практически в любом регионе, – говорит Константин Осинцев.

В будущем использование комплексов на базе солнечных коллекторов может частично решить проблемы, связанные с потреблением энергоресурсов, что для Челябинской области довольно насущный вопрос, и в частности способствовать уменьшению зависимости от поставок угля.