Виноградов Юрий Евгеньевич Всего, страница Аннотация к бизнес-план
| Вид материала | Бизнес-план |
- Бизнес-план лечебно-профилактического учреждения Аннотация, 175.4kb.
- Механизм воздействия инфразвука на вариации магнитного поля земли, 48.07kb.
- Плясов Юрий Михайлович, к т. н кафедры «Экономика», имеющий 20-и летний опыт разработки, 12.6kb.
- Юрий Козенков «Голгофа России. Остались ли русские в России?», 3959.46kb.
- Бизнес-план автошколы, 52.75kb.
- Название : Урок литературы в форме устного журнала Путями доброты, 157.67kb.
- Бизнес-план принято составлять, придерживаясь определённой структуры, перечня разделов, 477.95kb.
- Dynamic Pathways Company) и бизнес-план pl текст (рофэр) и другие. (www finans ru/soft, 30.07kb.
- Рабочей программы дисциплины Бизнес-планирование по направлению подготовки 270800 Строительство, 20.35kb.
- Бизнес-план или технико-экономическое обоснование предприятия Что такое бизнес-план, 214.58kb.
6.4.1.2 На втором этапе внедрения изотермических преобразователей теплоты в работу (heatmechanic), в качестве источника теплоты может быть использована теплота окружающей среды, в частности, окружающего воздуха (см. пункт 6.5). В этом случае, преобразователи heatmechanic следует выполнить, применяя в качестве рабочего тела легкокипящее вещество, например, нейтральный газ – неон (Ne). Преобразователь на рабочем теле из неона (Ne), будет сохранять выходную мощность при снижении температуры подвода теплоты (например, окружающего воздуха) до минус 90 градусов Цельсия.
Действующий макет преобразователя теплоты воздуха в механическую работу предполагается изготовить на одном из первых этапов разработки проекта.
Преобразователи теплоты в механическую работу (heatmechanic) также как и теплоэлектрические преобразователи, могут быть использованы в качестве двигателя на автомобиле. Преобразователи могут служить двигателями для судов, яхт, самолётов и вертолётов, для привода передвижных и стационарных электрогенераторов мощностью от 100 до 100 тысяч кВт.
6.4.2. Долгое время всех уверяли, что изотермическое преобразование теплоты в электрический ток невозможно. В основе этих уверений лежал сговор между Больцманом и Максвеллом, в соответствии с которым признавалось, что вечное движение электронов существует (тепловое движение электронов в проводниках, движение электронов по орбите вокруг ядра атомов), но использовать это вечное движение – нельзя.
В основе построения и создания изотермических преобразователей теплоты в электрический ток (heatvoltaic) – лежит открытая возможность выпрямления малых вечных шумовых токов Найквиста (токи обусловлены тепловым случайным движением электронов в электрическом проводнике, даже в отсутствии внешнего поля). Принципиальная возможность изотермического преобразования теплоты окружающей среды в упорядоченную работу (например, в электрическую энергию – (нужного напряжения, формы и фазы)), доказана фрагментом действующего макета изотермического преобразователя теплоты окружающей среды в постоянный электрический ток. Выходная мощность действующего макета преобразователя совпала с теоретическими оценками мощности. Действующий макет демонстрировался во время доклада на международном семинаре «Высокие технологии 21 века», Москва, 23 апреля 2009г., ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР». Доклад удостоился золотой медали конференции.
Сегодня, в одной микросхеме флеш памяти уже научились размещать 32 миллиарда независимых шумящих проводников и выпрямителей шумового тока. При правильном их соединении (внутри микросхемы, но не как для элементов памяти) – выходная мощность преобразователя (микросхемы с площадью подложки в один сантиметр квадратный) может превышать 100 Вт. Плата площадью один метр квадратный, с установленными на ней микросхемами перобразователей, может стать источником постоянного тока мощностью более 1000 кВт. (это в 1000 раз больше, чем теоретическая мощность равной по стоимости солнечной панели photovoltaic).
Ожидается, что удельная масса теплоэлектрических преобразователей не превысит 0.5 кг/кВт, а удельная стоимость – не превысит 2000 руб/кВт.
Теплоэлектрические преобразователи сохраняют выходную мощность при снижении температуры подвода теплоты (например, окружающего воздуха) до минус 10 градусов Цельсия, а далее выходная мощность снижается линейно, пропорционально снижению температуры в градусах Кельвина. Срок непрерывной работы преобразователей не ограничен.
Изотермические теплоэлектрические преобразователи могут применяться вместо аккумуляторов для питания сотовых телефонов, биомедицинских протезов и искусственных органов, ноутбуков, инвалидных колясок.
6.5. ЭОС в автономных агрегатах жизнеобеспечения.
- Назначение:
Автономный агрегат жизнеобеспечения предназначен для снабжения промышленных и гражданских сооружений, в частности двухквартирных жилых домов, электрической энергией для отопления помещений, для питания потребителей электрической энергии и для пополнения пресной водой систем возвратного водоснабжения и бассейнов.
6.5.1.2. Состав автономного агрегата жизнеобеспечения.
Основные элементы автономного агрегата жизнеобеспечения перечислены ниже, а их взаимное расположение приведено на рисунке 1.
2.1. Изотермический преобразователь теплоты окружающей среды в электрический ток нужной формы и частоты, выполненный на принципе сложения на общей нагрузке мощности электрического шумового тока Найквиста от многих независимых электрических проводников, с предварительным выпрямлением шумовых токов – 2 единицы;
2.2. Радиатор отбора теплоты у окружающего воздуха – 2 единицы;
2.3. Вентилятор продувки окружающего воздуха через радиатор – 2 единицы;
2.4. Трубопровод системы теплопередачи теплоты от радиатора 2.2. к теплоэлектрическому преобразователю 2.1. – 2 единицы;
2.5. Циркуляционный насос – 2 единицы;
2.6. Приёмник конденсата влаги из воздуха – 2 единицы;
2.7. Нагреватель теплоносителя при оттаивании радиатора. – 2 единицы;
2.8. Устройство суммирования мощности электрического тока от двух теплоэлектрических преобразователей, управления вентиляторами и процедурой оттаивания радиаторов – один комплект.
Рисунок 1.
Рисунок 2.
**** Все элементы автономного агрегата жизнеобеспечения могут иметь габариты и внешний вид выступающего над кровлей короба вентиляционной системы вытяжной вентиляции помещений и установлены в любом месте над кровлей, не нарушая архитектурного облика строения (см. рисунок 2).
7. Экономический, социальный и экологический эффект от внедрения проекта ЭОС.
В мире ежегодно сжигается топлива на сумму до 36 триллионов долларов.
Энергию всего этого сжигаемого топлива можно заменить энергией от источников энергии ЭОС.
За счёт низкой удельной стоимости источников ЭОС тариф на энергию может быть уменьшен в 3 раза. Агрегаты ЭОС у их покупателя будут окупаться, в зависимости от их загрузки (от 3 до 12 месяцев, соответственно при загрузке от 100% до 25% времени суток).
В среднем, на каждые 100. (сто) миллионов населения стран, внедривших новую энергетику в половине возможных случаев применения новой энергетики:
- население, промышленность и сельское хозяйство получает косвенные субсидии (за счёт снижения в 3 раза тарифа на потреблённую энергию), в количестве более €500 миллиардов в год (€5.0 тыс. на человека);
- в рамках производства и обслуживания агрегатов ЭОС будут дополнительно созданы (или восстановлены) до 2.0 миллионов рабочих мест с оплатой труда (с налогами) - не менее €20,0 (двадцать) тысяч в месяц;
- за счёт снижения стоимости энергии станут рентабельными производства в разных других отраслях экономики, с числом рабочих мест более 3 миллионов;
- за счёт получения косвенной дотации населению и промышленности, повысится платёжеспособный спрос в экономике на сумму более €1000 миллиардов в год, это позволит увеличить производство продукции и отчисления налогов в бюджет на сумму до €90 миллиардов в год;
- предприятия по производству агрегатов ЭОС и их гарантийному и послегарантийному обслуживанию будут перечислять в бюджет страны более €60 миллиардов в год, а всего бюджеты будут пополняться ежегодно (с учётом работы сегодня не рентабельных предприятий), за счёт внедрения новой энергетики Eos, как минимум на сумму более €150 миллиардов в год;
- в атмосферу перестанет выбрасываться до 200 миллионов тонн диоксида углерода и других сопутствующих вредных выбросов.
****** За все эти предстоящие удовольствия нужно заплатить стоимостью внедрения проекта ЭОС, в количестве, не более € 1.0 миллиарда (на всех жителей Земли).
Разработку планируется выполнить исключительно силами научных центров, ВУЗов и промышленных предприятий России.
Существует предварительная договоренность предполагаемого головного исполнителя работы с контрагентами.
Головной исполнитель: Государственное научное учреждение: «Всероссийский научно-исследовательский институт электрофикации сельского хозяйства» Россельхозакадемии (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии). Директор Д.С.Стребков
Контрагенты:
- МГТУ им. Н.Э.Баумана, г.Москва – энергетический факультет, декан, И.Г.Суровцев.
- ОАО «НПО ЦКТИ» им. И.И.Ползунова, г. Санкт-Петребург, Зам. Ген. Дир. по науке, Л.А.Хоменок.
СПБГУ , г.Санкт-Перетбург, гос.Университет, проректор по научной работе, Н.Г.Скворцов;
- «Ангстрем», г.Зеленоград, гл. Конструктор, П.Р.Машевич.
- ОАО КПП "Авиамотор", зам ген. дир. по внешним связям и маркетингу А.А. Корноухов.
- ВНИКТИ, г. Коломна, Руководитель, Коссов Валерий Семенович.
- Аассоциация малых инновационных предприятий подмосковья (АМИП), ООО "Фирма АСБ", ЗАО "ФРЭП корпорация МЭЙ". Москва, Гл.конструктор С.В.Шадрин.
- ОАО «Коломенский завод», г.Коломна, руководитель В.Н.Франц.
- ХК «Лугансктепловоз», г.Луганск, руководитель В.П.Быкадоров.
и др.
8. Обоснование основной величины затрат на проекты ЭОС.
Предлагаемый проект не имеет аналогов. Предварительно нет возможности определить количество ресурсов, необходимых для его реализации. В связи с этим, может быть применён только вероятностный способ оценки затрат по критерию худшего варианта (потребности в наибольшем по объёму финансировании).
8.1. Оценка затрат на разработку проекта термодинамического варианта преобразователя теплоты в механическую работу (heatmechanic).
В основе термодинамического варианта изотермического преобразователя теплоты в механическую работу находится использование теплового двигателя с внешним подводом теплоты из окружающей среды и использование искусственного холодильника в виде теплового насоса, который удаляет теплоту из отработавшего рабочего тела двигателя, в нужную точку термодинамического цикла. Параметры цикла выбраны в области околокритических параметров газа. Термодинамический цикл двигателя не обратимый, но «заточенный» под двигатель. В двигателе учтены редко использующиеся возможности по регенерации бросовой теплоты путем перетекания её самотёком из отработавшего тела в нагреваемое, а остатки теплоты, из регенератора выводятся тепловым насосом так, чтобы рабочее тело проходило в цикле через начальную точку термодинамического цикла. В результате КПД двигателя оказывается выше, чем оценка КПД по формуле Карно.
В обратном режиме, в качестве теплового насоса – цикл не эффективен.
Тепловой насос построен по схеме без перехода через точку конденсации – испарения. Прототипом термодинамического цикла и конструкции, как двигателя, так и теплового насоса взят редко используемый цикл двигателя Стирлинга. Подобное решение не часто встречается в разработках. Последний раз, в промышленных масштабах (60 лет назад), П.Л.Капица применил это решение в его тепловом насосе для турбодетандерного разделителях воздуха. Тепловой насос П.Л.Капицы работает в разделителях воздуха по всему миру и, с учётом реальных потерь, обыгрывает по холодильному коэффициенту оценку холодильного коэффициента теплового насоса, если оценку выполнить по обратной формуле Карно.
Термодинамический цикл холодильника в данном проекте работает, плюс к свойствам насоса П.Л.Капицы, в особых параметрах околокритического состояния газа хладагента и цикл тоже не обратимый. Холодильный коэффициент цикла теплового насоса может быть более чем в 10 раза лучше, чем по обратной формуле Карно для случая сопряжения по Клаузиусу двигателя и холодильника (сопряжения, с целью создания изотермического преобразователя).
В приведенном тексте встречается упоминание об особых условиях работы хладагента и рабочего тела тепловых машин в области околокритического состояния газа.
Эти особые условия находятся на участке параметров состояния газа в ближней зоне от критического состояния вещества, при температуре и давлении выше насыщенного пара. Протяжённость этого особого участка, в зависимости от типа вещества, по давлению, до 500 бар, а по перепаду температур – до 100 градусов.
В России, существующие таблицы значений удельного объёма вещества, энтропии, удельной теплопроводности, вязкости, скорости распространения звука (5 параметров) - всех веществ, кроме пара воды – определены расчётным методом (по придуманным формулам специалистами молекулярной физики). Полученные значения сведены в таблицы, а сопрягаются с экспериментальными данными только в 2 – 3 точках всего интервала параметров и проверены на сопряжение за пределами особых условий параметров газа. Пробный расчёт, на основании имеющихся таблиц показал, что изменение параметров цикла на 10 градусов приводит к изменению эффективности цикла 5 – 50%.
В рамках внедрения проекта ЭОС, в части изотермического термодинамического преобразователя теплоты нужно уточнить экспериментальным путём значения теплофизических свойств предполагаемых рабочих тел и хладагентов в нужном нам участке параметров веществ (температур и давления), создать математическую модель и программу расчёта термодинамических циклов и геометрических размеров значимых узлов и деталей преобразователей ЭОС.
Для создания программы нужны исходные данные полученные экспериментальным путём, в виде таблицы или аналитического описания зависимости теплофизических свойств веществ от температуры и давления.
Таблицы, составленные молекулярными физиками, и взятые в качестве исходных данных для расчётов, позволяют доказать, что проект реализуем, но не позволяют создать программу для оптимизации размеров элементов агрегатов ЭОС (ибо исходные данные не очень точны).
Технологические проблемы создания агрегатов ЭОС ничтожны, поскольку при освоении агрегатов ЭОС не приходится решать новых задач конструирования – прототипы конструкторских решений уже созданы и реализованы в разных изделиях.
Камнем преткновения конструирования агрегатов ЭОС является – сбор экспериментальных сведений о теплофизических свойствах рабочих тел и хладагентов в нужном нам интервале температур и давлений.
Плохо то, что на этом этапе нет возможности сэкономить средства. Они должны быть запланированы сразу и в необходимых количествах.
Таблица или модель поведения теплофизических свойств веществ должна содержать сведения, проверенные экспериментально в точках сочетания параметров в пределах ожидаемых рабочих точек. Диапазон измерений параметров:
– около 60 градусов – через один градус и около 80 градусов – через 2 градуса;
- по давлению – около 150 бар через 1 бар и около 300 бар через 2 бара.
Всего (40+30) * (150+150) = 42 тысячи измерений.
Веществ нужно несколько, минимальный список следующий: Неон, Азот, Воздух, Этилен, Аргон, Двуокись углерода.
И это не конец разработки – во всём мире перспективными являются композиционные материалы – миксы – смеси разных веществ. Композиционные хладагенты позволяют увеличить эффективность тепловых насосов в 2 раза, относительно хладагента моносостава.
В России нужно создавать подобную культуру конструирования тепловых машин и рабочих тел для них, во избежание накапливания отставания в эффективности тепловых машин и тепловых насосов.
Всего – не менее 6 видов веществ. Но, самым перспективным вариантом может быть сложное рабочее тело – смесь веществ – или многоатомный газ, типа хладагента для тепловых насосов. На данном этапе разработки, разработка специального рабочего тела не планируется. Это направление совершенствования агрегатов ЭОС будет реализовано позже!
Измерение свойств 6 веществ потребует 252 тысяч измерений.
Стоимость измерения теплофизических свойств газа одном сочетании параметров, по международным ценам - это не менее 16 тысяч рублей.
Стоимость всех измерений = 16 000 * 252 000 = 4.0 миллиарда рублей.
Составление математической модели, программы расчёта циклов и теплообмена, в зависимости от скорости движения поршня, создание макетов, проведение их испытаний, коррекция программ – 100 человек, 3600 человеко-месяцев - 3000 миллионов рублей.
Координаторы и главные специалисты проекта, директор, бухгалтер, аудитор, юрист, гл. конструктор, гл. технолог, – 360 человеко-месяцев - 500 миллионов рублей.
Изготовление конструктивных макетов, конструкторская документация, технологическая документация – 1080 человеко-месяцев. 1500 миллионов рублей.
Комплектующие, материалы, аренда помещений, офисной техники, транспортные и командировочные расходы – (10 агрегатов по 2000 кВт) 2000 миллионов рублей.
Патентование, представительские расходы, расчёт надёжности, испытание макетов, коррекция конструкторской документации по результатам испытаний, разработка новых технологий и приобретение специального оборудования 6.0 миллиардов рублей.
Итого, разработка термодинамического варианта оценивается в 13.00 миллиардов рублей.
Вариант термодинамический мог бы быть создан лет 40 - 60 назад, когда появились первые таблицы теплофизических свойств, охватывающие сочетания параметров близких к значениям критического состояния вещества. Мешало заблуждение, основанное на необоснованно расширенном применении второго начала термодинамики.
Работу С.Карно «Размышления о силе огня и машинах, способных реализовать эту силу» предваряла преамбула, в которой С.Карно, мыслящий строго, как в то время мыслил каждый офицер военного флота, оговорил поле боя (поле рассуждений). С.Карно, в преамбуле к работе сообщал, что рассуждать он будет о «обычных» тепловых машинах, состоящих из «… парового котла, цилиндра с поршнем и холодильника».
С.Карно не упоминал о регенераторе теплоты отработавшего тела, хоть уже 25 лет регенератор был известен по конструкции двигателя Стирлинга. О свойствах газа и пара за пределами относительной идеальности газов, С.Карно не мог рассуждать – котлов с критическими (и тем более, с закритическими параметрами) – в то время не могло быть по причине отсутствия жаропрочных материалов, выдерживающих критические давления и температуры.
Клаузиус – последователь С.Карно, понятие «энтропия» вывел из результатов умственного эксперимента, описанного С.Карно – значит, тоже для идеального газа! Известное рассуждение о невозможности построения изотермической тепловой машины, проведенное в рамках исследования сопряжённой работы обратимых тепловых машин, Клаузиус сделал и сделал строго, но только для цикла Карно и рабочего тела в нем, в виде идеального газа, т.е. Клаузиус мыслил категориями обращаемых машин и придумал понятие: «энтропия».
Попытка расширить область применения энтропии на космос и ожидание «тепловой смерти» вселенной , была пресечена позже, но желание термодинамистов упростить себе жизнь, превратилась в корпоративный сговор по необоснованно расширенному применению второго начала на все виды преобразователей теплоты. В результате корпоративного сговора, только в термодинамике считается, что универсальное – обратимое, работает эффективнее, чем специальное. Термодинамистов до сих пор не смущает, что в природе два специальных видов обмена веществ – для животных и для растений, что в природе множество специальных видов животных и растений, что в природе, как правило, мужское и женское начало вынесено в разные, специальные виды организмов (в том числе и у термодинамистов!). Термодинамистов не смущает, что человек делает СПЕЦИАЛЬНЫЕ инструменты и не забивает гвозди микроскопом, что человек делает специальные машины и разрабатывает специальные компьютерные программы.
Итак, нужно вернуться к истокам и признать, что второе начало термодинамики предназначено для обратимых тепловых машин с рабочим телом из идеального газа, но, коль скоро, идеального газа нет, то для второго начала термодинамики есть место в мире, но на кончике иглы идеального газа, а идеального газа нет! Признание это выполнено зарубежными учёными на конференции в Сан-Диего в 2002г. В России, и после конференции, термодинамисты продолжают натягивать презерватив второго начала термодинамики на глобус всех видов преобразователей теплоты, а тех, кто знают, что презерватив порвётся – обвиняют в подрыве основ и нарушении основных законов физики. При этом термодинамисты понимают под основным законом не закон сохранения энергии, а второе начало термодинамики, забывая, что второе начало нынче не закон. И даже не правило, ибо правило подразумевает закрытый список исключений, а область применения второго начала имеет тенденцию к сокращению и число исключений растёт, всё новыми сведениями из природы и практики.
Следствие: нужно предусмотреть ещё и средства на обучение персонала, в том числе, конструкторов и технологов, нужно изменить преподавание в ближайшем ВУЗе по специальности, например, в МГТУ им. Баумана, на энергетическом факультете – читать специальный курс по расчётам термодинамических циклов, применительно к устройствам изотермических преобразователей, в том числе, курс по гравитационной термодинамике.
Предстоит научить преподавателей считать термодинамические процессы, а не размахивать простейшими формулами КПД от Клаузиуса, которые, почему-то называют формулами Карно и для того, чтобы правильно расчётным путём определять эффективность предлагаемого проекта - нужно иметь адекватную, экспериментально выверенную исходную информацию по теплофизическим свойствам веществ.
***** Практика расширенного применения второго начала термодинамики недобросовестными академиками РАН, задержала на 40 – 60 лет появление в России изотермических преобразователей теплоты в механическую работу или в электрическую энергию.
Это не единственное заблуждение какадемиков РАН.
С появлением новых знаний о строении вещества и о электромагнитных полях выяснилось, что вечное движение существует. Это тепловое движение молекул в газе, элементарных носителей заряда в электрических проводниках, движение электронов по орбитам вокруг атомных ядер, вращение электронов вокруг своей оси.
Казалось бы, новые знания должны были подтолкнуть изобретателей вечных двигателей второго рода к проявлению активности, но «подсуетились» Максвелл и Больцман и выступили с умозрительным сговором против человечества. За рюмкой чая они договорились (а всем термодинамистам понравилось), что вечное движение существует, но использовать его нельзя.
Первым, кто покусился на этот сговор и разоблачил сговор, был наш соотечественник К.Э.Циолковский.
К.Э. Циолковский расчётным путём показал, что в атмосфере планет (в зависимости от состава газа атмосферы планет и ускорения свободного падения) может быть указана высота, начиная с которой теплота передаётся от холодного тела к горячему и формируется горячий слой на высоте 20-50 км от поверхности Земли.. Не верили выводам К.Э.Циолковского до тех пор, пока не научились запускать высотные зонды и только тогда, экспериментально подтвердили его выводы.
По сути, К.Э.Циолковский аналитически нашёл существование работающего демона Максвелла, который сортирует молекулы по температуре, для реальных газов в гравитационном поле Земли. Затем К.Э.Циолковский занялся инструментом для измерения температуры на больших высотах – стал подвижником реактивной тяги. В этой ипостаси его помнят, а как основоположника гравитационной термодинамики – не помнят, и такой науки до сих пор нет!
Но и после экспериментально обнаружения, так называемой, «высоты температурной инверсии» в стратосфере, теплородисты не нарушили корпоративного сговора и не задумались о наведении порядка с практикой применения второго начала термодинамики. Спустя 40 лет после работ К.Э.Циолковского, Ричард Фейнман (нобелевский лауреат по оболваниванию студентов), не приняв во внимание рассуждения К.Э.Циолковского, придумал умственный опыт с храповиком и собачкой. Фейнман повторил идею Максвелла с демоном и форточкой, чтобы «доказать», что энтропия не может самопроизвольно, без затрат внешней работы - падать, что самопроизвольного разделения горячих и холодных молекул газа не может быть. Пустячок заключался в том, что и Максвелл и Фейнман, опять рассуждали с позиций идеального газа, с параметрами без дифференциальности по теплоёмкости или по другим свойствам газа и опять в условиях - без гравитационного поля!
Экспериментальные результаты измерения температур в стратосфере, подтверждающие передачу теплоты от холодных слоёв, с высоты от нуля до 10 километров над поверхностью земли (температура атмосферы падает коль скоро теплота отнимается и предаётся в другое место), к горячим слоям, на высоты от 20 до 47 километров, где температура опять начинает возрастать от получения тепловой энергии.