FeTu: Экологически чистые источники энергии

Подготовил Пол Бейнон, старший патентный поверенный, Appleyard Lees IP LLP

Джонатан Фентон, основатель и президент FeTu, инновационного предприятия, разрабатывающего технологии, способствующие сокращению выбросов углерода и применимые в самых разных отраслях и областях деятельности, создал принципиально новое «экологичное» энергетическое устройство, FeTu Roticulating™ System, задающее параметры сокращения выбросов углерода в разных системах и отраслях.

Для решения проблемы изменения климата необходимо, чтобы предприятия старались использовать более экологически чистые источники энергии.

Универсальная технология FeTu представляет собой довольно недорогостоящую и высокоэффективную многоцелевую систему вытеснения жидкости, которая может применяться в самых разных отраслях.

Базовая технология

Это разработанное FeTu приспособление, основанное на концепции «ротикуляции» считается первым в мире устройством четверного действия (сдвоенным приспособлением двойного действия). Оно является довольно легким, масштабируемым и в нем только две подвижные части, приводящие в движение антифазные камеры сжатия, обеспечивающие преобразование потенциальной энергии в кинетическую с низкими потерями.

Новизна изобретения заключается в том, что в устройстве используются нагнетательная малоскоростная турбина, сочетающая радиальный, осевой и возвратно-поступательный методы в одном высокоэффективном приспособлении.

В корпусе устройства есть углубление, в котором расположен шаровой ротор. Этот ротор сидит на одиночном приводе, который проходит через корпус. Шаровой ротор имеет такую форму, чтобы создавались четыре камеры между ним и корпусом.

Вращение привода заставляет ротор «ротикулировать» (одновременно вращаться и артикулировать) в трехмерном пространстве, что в свою очередь заставляет объем камер меняться. В результате этого изменения объема жидкость сжимается/расширяется, что позволяет использовать устройство самыми разными способами. Например:

Гидравлическая энергия – газовый компрессор или комбинирование вакуума и давления
Открытый цикл или замкнутый цикл – преобразование электроэнергии в тепло или тепла в электроэнергию.

Проблема, решаемая системой FeTu

Технология FeTu может применяться во многих отраслях. В качестве газового компрессора она может использоваться в промышленном производстве, аэрокосмической отрасли, фармацевтической промышленности и здравоохранении, в большегрузных автомобилях, в судоходстве, железнодорожной отрасли, в обороне, в сфере коммунальных услуг и строительстве. В результате предпусковых испытаний было установлено, что когда эта технология используется в сухом компрессоре, создаваемый коэффициент сжатия достигает 7.2:1 на скорости всего лишь 1 000 об/мин. Такой коэффициент сжатия значительно выше, чем тот, который возможен в приводных турбонагнетателях, которые работают на гораздо более высоких скоростях.

Когда устройство используется в качестве термодвигателя, оно может рекуперировать приблизительно 30 процентов низкокачественного отработанного тепла по сравнению с 10 процентами, являющимися стандартными для отрасли, что значительно сокращает объем выбросов CO₂.

Приспособление можно использовать в холодильной системе, в которой в качестве рабочего вещества используется CO₂ или воздух.

Нагнетательный поршневой насос: объединение возможностей высокого давления, большого объема и точного измерения в одном устройстве. Прямое вытеснение обеспечивает самовсасывание и высокие коэффициенты модуляции мощности, эффективность двунаправленной (зеркальной) передачи энергии, низкий уровень шума, низкие эксплуатационные затраты и небольшой вес, простоту использования и надежность. Насосы для перекачки чистой среды довольно эффективны, у них довольно большой и постоянно растущий рынок сбыта, однако ни одна из технологий не обеспечивает то, что предлагает FeTu с ее весьма привлекательными характеристиками.

Замкнутый термодинамический цикл: многие считают, что эффективная система замкнутого цикла имеет решающее значение для процесса массовой декарбонизации, поскольку она позволяет вырабатывать энергию из возобновляемых на сто процентов источников естественного тепла (солнечную и геотермальную энергию). Проведенные в 2020 г. испытания подтвердили способность агрегата производства FeTu успешно функционировать в замкнутом термодинамическом цикле.

Что вдохновило на изобретение

Когда Джонатану Фентону было 13 лет, его пожилой сосед, бывший командир эскадрильи ВВС Великобритании и, как и он сам, любитель техники, поспорил с ним, кто сделает более эффективный двигатель. Сосед поставил перед ним задачу: изготовить двигатель с минимальными потерями энергии.

Следующие несколько лет Джонатан проектировал различные варианты простого ротационного компрессора непрерывного действия. Однако была одна задача, которую ему никак не удавалось решить: как задать направление этому шаровому ротору?

И только почти через сорок лет, 18 сентября 2015 г., его осенило. «Я был в душе, наблюдал за тем, как вода течет из душа, и тут вдруг понял, чего не доставало. Это был такой момент «эврика!». Я побежал вниз, набросал чертеж и вот оно».

Охрана ИС и в чем ее значение

Инновация, на которой основано приспособление производства компании FeTu, запатентована более чем в двадцати странах. Кроме того, поданы две международные заявки по процедуре Договора о патентной кооперации (PCT) для дальнейшей разработки, а в Соединенном Королевстве выдан патент на использование приспособления в термодинамическом цикле.

Стоимость инновационных компаний может напрямую зависеть от их интеллектуальной собственности (ИС). Для многих инновационных компаний, таких как FeTu, патенты имеют огромное значение, обеспечивая охрану инновационных идей. Если бы права ИС не охранялись, это приспособление, едва появившись на рынке, могло быть воспроизведено конкурентами, поэтому когда изобретения не защищены, инвесторам трудно поддерживать изобретателей и новаторов в финансовом отношении.

Почему инновации столь важны для построения «зеленого» будущего

Инновации играют важнейшую роль в построении «зеленого» будущего. Общемировой объем выбросов CO₂ превышает 36 млрд тонн в год и продолжает увеличиваться, в то время как среднемировая температура выросла более чем на один градус по Цельсию с начала периода индустриального развития. Без инноваций, способных обратить вспять эти тенденции, объем выбросов будет продолжать расти, что будет иметь самые печальные последствия для будущих поколений.

Самые трудные задачи, которые приходится решать в процессе внедрения изобретения

Проектирование и поэтапная разработка механической системы – дело дорогостоящее, и самое трудное – обеспечить финансирование, от которого зависит успех. Привлечение инвестиций и тщательное и продуманное формирование группы единомышленников при наличии ограниченного бюджета возможно только благодаря помощи в виде грантов. Любые новые технологии зависят от целеустремленности и дальновидности тех, кто их внедряет, и все это часто связано с риском, который соразмерен отдаче.

Как те, кто определяет политику, могут способствовать инновациям для построения «зеленого» будущего

Для того, чтобы обуздать продолжающийся рост объема выбросов CO₂, необходимо, чтобы мир стал более энергоэффективным. Однако некоторые отрасли противятся изменениям. Многие энергетические компании получают значительную прибыль, пользуясь существующей законодательной основой, которая не ставит во главу угла экологические соображения во всех без исключения областях деятельности. Социальные факторы могут оказаться недостаточными для стимулирования изменений. Без соответствующего законодательства «зеленые» преобразования во многих отраслях будут происходить медленно, если вообще будут происходить.

Шансы на успех

В настоящее время проходят испытания альфа-версии продукта, а в транспортном секторе уже начались коммерческие испытания экологичных систем терморегулирования.