Насущные задачи
После окончания университета в 2010 году Ильдар год проработал инженером-электриком в проектной организации по монтажу и наладке автоматических систем управления, и уже там начал интересоваться альтернативными источниками энергии. Решив продолжить обучение, поступил в аспирантуру на кафедру «Электротехника и возобновляемые источники энергии» ЮУрГУ.
– Когда Ильдар пришел на кафедру с просьбой взять его в аспирантуру, у меня уже была набрана группа, – вспоминает его научный руководитель, заведующий кафедрой, профессор Ирина Кирпичникова. – Но он пришел не просто так, а с определенной целью и проектом. И за время работы с ним я неоднократно убеждалась, что это человек слова и дела, и всё, что начинает, доводит до конца.
Молодой ученый решил разработать собственную установку для опреснения и очищения воды. Сначала – для бытового использования, а в перспективе – и для промышленного. В это же время в ЮУрГУ обратились представители администрации Курганской области с просьбой помочь в решении проблемы нехватки чистой пресной воды в регионе.
Приручить солнце
Проведенный анализ методов очистки воды показал, что на сегодняшний день в России нет эффективных и недорогих опреснительных установок, подходящих для автономного использования в местах с дефицитом электроэнергии. Тогда Ильдар Рахматулин начал разрабатывать математическую модель, с помощью которой можно было бы рассчитать производительность опреснительной установки для любого региона мира и при любых начальных условиях. Цель – создать устройство с минимальным потреблением электроэнергии, низкой себестоимостью и притом способное работать автономно (практически без вмешательства человека).
Главной деталью опреснителя должен был стать солнечный коллектор. Проанализировав различные их типы, Ильдар сделал вывод, что лучше использовать вакуумные с медным стержнем внутри и передавать тепловую энергию напрямую, без теплообменников.
Принцип работы изобретения заключается в следующем: через трубопровод соленая вода поступает в емкость, где установлен дискретный датчик наличия воды; оттуда через тройник – непосредственно в опреснитель, в котором нагревается с помощью медного стержня вакуумного коллектора – солнечной тепловой трубы, работающей по принципу термоса. Медная тепловая трубка, установленная внутри коллектора, играет роль проводника тепла. В отличие от обычных, плоских, коллекторов, которые не могут нагреть воду до температуры кипения, вакуумный коллектор справляется с этим легко.
Нагретая до необходимой температуры вода начинает испаряться и конденсироваться на нижней поверхности емкости для конденсации. Далее она в очищенном виде подается потребителю. В ночное время, когда процесс опреснения приостанавливается, вода с повышенным содержанием соли автоматически сливается, чтобы на нагревательном элементе не так быстро образовывалась накипь.
В результате первых экспериментов опреснять получалось всего два литра воды в сутки. Чтобы повысить производительность установки, молодой ученый разработал систему слежения за солнцем, которое в течение дня перемещается по небосклону. По результатам испытаний на учебном стенде выбрали оптимальный фотоэлемент для фотодатчика и рассчитали уставку (параметр) для срабатывания подпрограммы «Поиск солнца». В алгоритме микроконтроллера учитывается работа в условиях длительного затемнения и в облачную погоду.
Теперь опреснитель стал выдавать 2,5–3 литра воды в сутки. Себестоимость устройства составила 9950 рублей. По расчетам, она окупится за 340 дней при использовании устройства слежения, и за 230 дней – без него.
О перспективах
К сожалению, отсутствие в России нормативно-правовой базы для использования альтернативных источников энергии, а также минимальный интерес к этой научной сфере приводит к тому, что уникальные изобретения «утекают» за рубеж. Представители Курганской области – не единственные, кто заинтересовался разработкой Ильдара Рахматулина. Сейчас ведутся переговоры о дальнейшем сотрудничестве с Университетом Александрии (Египет), представитель которого уже приезжал в ЮУрГУ для встречи с профессором Ириной Кирпичниковой.
В прошлом году Ильдар проходил стажировку в Чешском техническом университете, а также показал себя в Квебеке (Канада), получив от принимающей стороны отличные рекомендации. На вопрос о планах на будущее аспирант с воодушевлением отвечает, что останется в науке и продолжит совершенствовать опреснитель с целью довести его до промышленного уровня. А вот о том, где он будет этим заниматься, говорит скромнее: планы грандиозные, но пока это секрет.
Остается только надеяться, что наступит время, когда у российских ученых будут все условия, чтобы заниматься исследованиями на родине, а не за границей, где их разработки пока оцениваются на порядок выше, чем в России.