Проскурякова Л.Н. Лаборатория исследований науки и инноваций НИУ ВШЭ

Исследования, технологии и инновации в сфере энергоэффективности: основные направления российско-американского

сотрудничества

Проскурякова Л.Н.Лаборатория исследований науки и инноваций НИУ ВШЭ

Высшая школа экономики, Москва, 2011

www.hse.ru


Параметры исследования

фото

фото

фото

• Работа выполнена в рамках госконтракта по проведению НИР (2012-2013)• Выполнены: анализ литературы, библиометрическое исследование, патентное исследование, анализ результатов смежных проектов, основных документов и инициатив• Вывод о высокой перспективности технологий на основе возобновляемой источников энергии, таких как солнечная, водородная энергетика, биотопливо др., приоритет которых также зафиксирован в подписанных США и Россией документах


Приоритеты РГ по энергетике двусторонней Российско-Американской Президентской комиссии

фото

фото

фото

Общий перечень областей технологического сотрудничества в сфере повышения энергоэффективности, развития передовых технологий в энергетике и укрепления энергобезопасности:

• интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной сетью; • преобразование солнечной энергии в другие виды энергии; • биотопливо (преобразование биомассы водорослей в жидкие виды топлива); • технологии удаления шахтного метана, практические вопросы бурения, передовые методы сбора и использования шахтного метана; • материалы, стойкие к высокой температуре и радиационному воздействию, для возможного применения в реакторах и ускорителях; водородные технологии и технологии топливных элементов для стационарного применения


Тематические области, ключевые слова

фото

фото

фото

• Топливные элементы (fuel cells)• топливный элемент с протонообменной мембраной (Proton-exchange membrane fuel cell — PEMFC)• фосфорно-кислотные топливные элементы (Phosphoric-acid fuel cells — PAFC) • топливные элементы с расплавом карбонатов (Molten-carbonate fuel cells — MCFC)• щелочной топливный элемент (Alkaline fuel cells — AFC)• твердооксидные топливные элементы (Solid-oxide fuel cells — SOFC)• обратимый топливный элемент (Reversible Fuel Cell – RFC)• прямой метанольный топливный элемент (Direct methanol fuel cell — DMFC)• топливные элементы с прямым окислением угля (Direct coal fuel cell - DCFC)• микробиологический топливный элемент (Microbial fuel cell - MFC or biological fuel cell or Enzyme based fuel cell – EBFC)

• Биотопливо (bio-fuels)• Солнечная энергетика (solar energy)• Интеллектуальные энергетические системы (сети) (smart-grids)


Прогноз использования различных источников энергии, МЭА (2010)

фото

фото

фото


Библиометрический анализ (Web of Science, ISI Web of Knowledge)

фото

фото

фото

• Перечень и описание долгосрочных тенденций, оказывающих существенное влияние на развитие технологий энергоэффективности в России и США • Перечень перспективных научных направлений активно развивающихся в России и США• Перечень российских и американских научных организаций, обладающих высокими показателями цитирования• Перечень перспективных научных направлений, характеризующихся тесной совместной работой российских и американских ученых


Число публикаций и средний темп их роста по четырем перспективным направлениям энергоэффективности в Web of Science, 2007-2011

фото

фото

фото


Транспорт,

фото

фото

США являются лидером по научным и технологическим разработкам в сфере ЭЭ, по некоторым областям вплотную приблизился или даже перегнал по числу публикаций Китай. Совокупный вклад США в публикационный поток по четырем исследуемым перспективным направлениям энергоэффективности - почти четвертая часть от их общемирового числа. Научные организации США, имеющие высокоцитируемые публикации по четырем перспективным направлениям энергоэффективности, широко представлены во всех тематических областях.

При этом число российских публикаций остается на крайне низком уровне. Удельный вес российских публикаций в общемировом потоке по четырем перспективным направлениям составляет лишь 1.07%, иначе говоря, энергоэффективность пока не входит в области научно-технологической специализации России. Ведущей научной организацией РФ, имеющей наибольшее число высокоцитируемых публикаций по тематике энергоэффективности является Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск).

Оценить уровень российско-американского сотрудничества в перспективных направлениях технологий энергоэффективности можно как крайне невысокий. Партнерства в этой сфере все еще редки и ограничиваются несколькими тематическими областями, в которых присутствует, по меньшей мере, одна статья, написанная в соавторстве исследователями из США и России. Исходя из анализа публикационной активности, можно сделать вывод, что в последние пять лет российско-американское научное сотрудничество фактически ограничивалось перспективным направлением ‘водородная энергетика’.

Библиометрический анализ - результаты


Патентное исследование - задачи

фото

фото

• Выявление перспективных энергоэффективных технологий• Идентификация российских и американских научных организаций и промышленных предприятий, характеризующихся наибольшей патентной активностью в области энергоэффективных технологий


Патентование российских заявителей по группам энергоэффективных технологий (число патентов)

фото

фото


Патентование американских заявителей по группам энергоэффективных технологий (число патентов)

фото

фото


Патентное исследование – результаты

фото

фото

• Возрастающий тренд по направлению ‘топливные элементы’, который в целом свидетельствует о росте активности исследователей в данной области в 2010 году. В то же время в 2010 году снизилось число патентов по направлениям ‘биотопливо’ и ‘солнечная энергетика’• Среди патентов (USPTO) наибольшее число представлено в области технологогий ‘неактивные части (топливные элементы; их изготовление)’. Входящая в состав этого направления группа ‘топливные элементы; их изготовление’ активно развивается с 2009 г., и в 2010 г. к ней были отнесены 480 патентов, что превосходит число патентов в какой-либо другой подгруппе топливных элементов. Среди других активно патентуемых направлений можно отметить ‘комбинированные (смешанные) элементы’ (и, в частности, конструктивные элементы, а также футляры, кожухи, корпусы), ‘пиролиз или газификация биомассы’ (и, в частности, получение горючих газов карбюрацией воздуха или других газов).


Патентное исследование – результаты

фото

фото

• Солнечная энергетика: крупное и быстро развивающееся направление ‘блоки фотоэлектрических элементов’, регистрируются сотни патентов ежегодно• Значительно меньшими, но также имеющими растущий тренд, являются направления ‘силиконовые элементы; выращивание монокристаллов’, ‘электрические устройства освещения, перезаряжаемые при помощи солнечных батарей’• Интеллектуальные энергетические системы: растущий тренд для группы ‘интеллектуальные энергетические системы (умные сети, интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной сетью)’, наиболее стабильное патентование – в управлении энергопотреблением (конечным спросом), регулярно патентуются также ‘распределенная генерация’, ‘диспетчерское управление и сбор данных в электроэнергетической системе’ и ‘гибкая система передачи переменного тока’.


Патентное исследование – перспективные области технологического сотрудничества между РФ и США

фото

фото

– Компактные газотурбинные электрогенераторы, криогенные энерготехнологии, высокоэффективные турбодетандеры для производства сжиженного природного газа и водорода, твердотельные полупроводниковые контрольно-измерительные приборы для низких температур;– Диффузионно-мембранные установки для высокопроизводительного разделения фракций воздуха и природного газа, металлогидридные системы безопасного хранения топливного водорода, методы получения сверхплотных композитов на основе фуллереновых порошков;– Солнечные батареи и аккумуляторы новых поколений на основе когерентных эффектов в гетероэлектриках; карбонатные и металлооксидные топливные элементы повышенной производительности;- Оборудование для беспроводной передачи электроэнергии с помощью объемного электромагнитного резонанса;


Патентное исследование – перспективные области технологического сотрудничества между Россией и США

фото

фото

– Технологии транспортного использования бороводородного и различных видов мелкодисперсного металлизированного и эмульсионного топлива; активизация сжигания моно- и поликомпонентных топливных смесей в кипящем слое; применение ионизированного водоугольного топлива;– Ядерные реакторы на расплавленных солях с использованием надтепловых нейтронов; ториевые энергетические реакторы; новые системы термоядерных энергетических установок на основе гелия-3;– Прогрессивные технологии наклонного и горизонтального бурения; методы разведки, добычи и переработки подводных запасов метановых гидратов; радарное дистанционное зондирование месторождений полезных ископаемых;– Модульные ветровые электрогенераторы с повышенным сроком службы; системы использования энергии вертикальных океанических термоградиентов; приливные электростанции; электрогенерация на основе прибрежных градиентов солености;– Каталитические энергосберегающие методы вторичной переработки резино-пластиковых отходов, включая автомобильные и авиационные шины; стабилизация и безопасное захоронение углеродных соединений, комплексная дезактивация зольных выбросов тепловых электростанций.


Анализ правовой базы и документов

фото

фото

Инструменты государственного стимулирования ЭЭ: • Производство установка и обслуживание приборов учёта потребляемых энергоресурсов• производство энергоэффективных световых устройств, замена ими ламп накаливания, сокращение расходов на электроэнергию;• Внедрение энергоэффективных технологий в жилых кварталах, снижение удельных расходов энергии и ресурсов• Повышение энергоэффективности на объектах социального сектора, снижение затрат на оплату энергоресурсов• Снижение потребления невозобновляемого органического топлива, повышение эффективности работы существующих энергосистем, внедрение газотурбинных технологий• Реализация и внедрение инновационных решений в сфере энергетики, посредством конкурсного отбора

101000, Россия, Москва, Мясницкая ул., д. 20Тел.: (495) 628-3106, факс: (495) 625-0367

[email protected]

www.hse.ru

Documents

Проскурякова Л.Н. Лаборатория исследований науки и инноваций НИУ ВШЭ