Биогазовая отрасль в России и в мире
Первые биогазовые установки появились еще в XIX веке, а сам биоагаз применялся, например, в газовых фонарях в Великобритании. В СССР первая биогазовая лабораторная установка появилась в конце 40-х годов.
Биогаз получается при разложении биомассы — таковой может быть хоть трава, хоть бытовые отходы, хоть навоз — внутри биореактора. В результате разложения биомассы получается газ, состоящий из метана, а также диоксида углерода, водорода и сероводорода. Зачем нужен биогаз? Его используют при производстве электроэнергии, тепла, пара, или даже в качестве автомобильного топлива.
Использование биогаза имеет свои плюсы в плане экологичности: захват метана помогает замедлить процесс глобального потепления, а переработанную биомассу можно использовать в качестве натурального удобрения, вместо удобрений химических. Кроме того, существует так называемый «свалочный газ» — биогаз, получаемый из переработки мусора. Например, в шведском городе Мальмё есть завод, который производит электричество и тепловую энергию из бытовых отходов; когда «топлива» для завода не хватает, шведы завозят мусор из соседних стран.
Вообще, в Европе около 60 % всей энергии получают из биогазовых установок. В Китае этот способ получения энергии становится всё популярнее. А вот в России биогазовая отрасль развита, мягко говоря, слабо — по всей стране работает не больше десятка крупных установок.
Интересно, что в России при этом достаточно много компаний, которые занимаются биогазовой энергетикой, и даже производством оборудования... Вот только их продукция почти целиком идет на экспорт, в те самые страны Европы. В Швейцарии есть даже специальные госпрограммы для развития биоэнергетики, нацеленные на Россию и Украину. Такие программы поддерживают разработчиков из этих стран, а европейцы в результате получают доступное по цене биогазовое оборудование — производить его в самой Европе слишком дорого.
Проект студентки 4-го курса СФУ Лилии Сергеевой как раз связан с биоэнергетикой. Однако, речь не идет о создании биогазовой установки — они и так уже существуют; маленькую установку можно собрать даже в домашних условиях. Ученая же работает над созданием вспомогательного модуля, который анализирует сырье внутри установки и помогает увеличить ее производительность.
Собственная плата, клапан от «стиралки», навоз из деревни
Полное название проекта — «Разработка модуля „NetFuel“ для оптимизации, автоматизации и увеличения КПД биогазовой установки». И хотя основная часть работы была сделана в студенчестве, впервые темой биоэнергетики Лилия Сергеева заинтересовалась в старших классах.
«Я училась в Сосновоборской гимназии и, чтобы перейти в другой класс, нужно было подготовить какую-либо научную работу. Я наткнулась на ютубе на видео о том, как собрать биогазовую установку в домашних условиях. Поначалу меня интересовали альтернативные виды энергии и сырье для их получения: можно использовать листья, шишки, даже навоз... уже потом мне стали интересны сами биогазовые установки, я собрала команду и мы сделали первый макет», — рассказывает Лилия.
На первом курсе СФУ она отправилась со своим макетом установки на IT START в Новосибирске — это мероприятие организует Агентство инновационного развития. Как раз тогда у Лилии появилась идея делать не биогазовую установку, а модуль для увеличения ее производительности.
Дело вот в чем: КПД биогазовой установки зависит от состояния сырья — его температуры, влажности, биохимического равновесия. Если поддерживать эти показатели в районе нужных значений, можно получать больше газа.
Задача модуля — с помощью датчиков следить за состоянием сырья и, в случае отклонений, автоматически приводить их в норму. Например, если упал показатель влажности — добавить в сырье воды с помощью помпы. Всего в команде Лилии три человека — она сама, а также Андрей Алексеев и Алексей Букин. Большую часть работы сделала Лилия, но Андрей помогал с программированием. Алексей — схемотехник, и помогал со сборкой и прошивкой первого прототипа модуля Netfuel.
«Модуль собран на основе контроллера марки Arduino, к которому подключается плата — мы ее сами разработали и заказали ее печать. Датчики покупались отдельно. Клапан подачи воды мы заказывали от стиральной машины. Контроллер и плату нужно было прошить, запрограммировать. На печатной плате находится дисплей, куда выводятся все показания. Датчики находятся внутри установки и передают показания, которые затем выводятся на дисплей», — рассказывает Лилия.
Чтобы опробовать модуль для работы с разными типами сырья, приходилось порой импровизировать. Например, однажды молодые ученые нашли на Avito объявление о продаже навоза. Его требовалось совсем немного, и продавец согласился поделиться им бесплатно — нужно было лишь приехать в деревню и набрать будущее сырье в мешочек. Это все, конечно, забавно, но навоз в биоустановках — обычное дело. В этом и состоит их главный плюс: можно получать энергию почти из чего угодно.
В 2019 году Лилия получила 500 000 рублей на развитие своего проекта, в рамках гранта УМНИК — очная защита проекта проходила годом ранее, в стенах Красноярского регионального инновационно-технологического бизнес-инкубатора (КРИТБИ), который оказывает поддержку молодым ученым.
Новый грант и новые перспективы
Полученные от гранта УМНИК деньги пошли на закупку новых комплектующих — например, датчики в ходе работы выходили из строя, требовалась замена. Кроме того, требовались измерительные приборы, чтобы проверять правдивость показаний датчиков. Наконец, деньги нужны были, чтобы расплатиться за работу с программистом и схемотехником.
Узнать дополнительную информацию по получению статуса резидента КРИТБИ для предпринимателей можно в Проектном офисе КРИТБИ по телефону +7 (391) 201-77-77 и почте sei@kritbi.ru
Куратор программы «УМНИК»: eub@kritbi.ru
Адрес: Красноярск, пр. Свободный, 75
Тел.: +7 (391) 201-77-77
Сайт: kritbi.ru
Соцсети: vk.com/kritbi_krsk
facebook.com/kritbi
instagram.com/kritbi
Лилия сейчас учится на 4 курсе СФУ, по специальности «Информационная безопасность». Образование Лилии никак не связано с энергетикой — когда-то она выбрала его, потому что любила математику. Чтобы совмещать приятное с полезным, она готовит учеников 8-ых, 10-ых и 11-ых классов к ЕГЭ и ОГЭ по математике.
Между тем, проект модуля Netfuel ждет дальнейшее развитие — если грант УМНИК выдавался лишь на исследовательские цели, то следующий грант уже подразумевает запуск мелкосерийного производства.
«Я планирую работать с новосибирской компанией „СибБиоГаз“, которая производит оборудование. С этой компанией у нас подписано соглашение о сотрудничестве, и они заинтересованы в запуске производства. Либо с кем-то из резидентов Сколково, кто работает в этой же сфере. Параллельно я стажируюсь в качестве менеджера IT-проектов по своей специальности, мне интересны контент-разработка и веб-разработка», — рассказывает Лилия.
Запустить модуль в производство должен помочь конкурс «Старт-1», победители которого получают 3 млн рублей от Фонда содействия инновациям, на создание юридического лица, и запуск мелкосерийного производства.
Чтобы получить деньги, предстоит проделать много работы. Во время защиты на гранте УМНИК молодым ученым нужно было провести анализ рынка, проанализировать конкурентов и целесообразность воплощения их проекта в жизнь... Но для «Старта-1» нужен уже подробный бизнес-план, который комиссия конкурса будет оценивать не менее придирчиво, чем техническую сторону проекта.
Вот так проявленный в школе интерес к биоэнергетике привел к серьезной научной работе — даже несмотря на то, что молодая ученая выбрала специальность, с энергетикой не связанную. Если в будущем в России начнут интенсивно развивать биоэнергетическую отрасль, проект Лилии придется очень кстати. Впрочем, даже на сегодняшнем уровне развития биоэнергетики у проекта есть своя ниша на рынке.
Андрей Медведев, специально для интернет-газеты Newslab, фото Алины Ковригиной
