Наименование Проекта:

Разработка нового класса двигателей - КРИОГЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Описание бизнес идеи, проекта, продукта, суть инновации:

Бизнес проект подразумевает разработку КРИОГЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, предназначенных для использования в различных энергоустановках, к которым предъявляются повышенные требования по экологической чистоте рабочего процесса.

Особенность работы КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ состоит в том, что в нём отсутствует процесс горения, а энергия поглощается из окружающей среды посредством использования в качестве рабочего тела криогенной жидкости (в частности, жидкого азота). Испаряясь и нагреваясь от окружающей среды рабочее тело КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ (жидкий азот) поглощает тепло, которое затем преобразуется в полезную работу.

Значительный объём предварительных теоретических и экспериментальных исследований подтвердил возможность создания КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ, причём по энергетическим свойствам он приближается к электродвигателям, использующим в качестве накопителя энергии лучшие на сегодня химические аккумуляторы (литий-ион).

По стоимости и технологии использования КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ превосходит аналоги, а по экологическим свойствам и безопасности использования – не имеет конкурентов. КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ действительно экологически чистый, так как при его работе не образуются продукты горения, в атмосферу выбрасывается газообразный азот, из которого в большой степени состоит сама атмосфера.

Получение жидкого азота экологически чистое производство и нет проблем по утилизации «топлива». Производство и хранение жидкого азота хорошо освоено промышленностью, оно экономично, а производится азот миллионами тонн в год.

Важными агрегатами, входящими в состав КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ, являются компрессор и пневмодвигатель. Авторами проекта разработана конструкция этих устройств, на которые планируется получить патенты. Спрос на экономичные и малогабаритные компрессоры и пневмодвигатели устойчив, что позволит осуществить успешную реализацию и этих машин.

Сфера применения двигателя на жидком азоте:

1. КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ хорошо подходит, например, для транспортных средств, которые могут быть использованы в городах и иных поселения, где нет необходимости перемещаться на большие расстояния (50-100 км на одной заправке криогенной жидкостью). Он является конкурентом электромобиля, созданием коммерческого варианта которого усиленно занимаются ведущие (и не только) автомобильные фирмы.
2. Так как для работы КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ не требуется кислород, его можно использовать для привода различного оборудования, работающего во взрывоопасной и пожароопасной среде или иных экстремальных условиях.
3. КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ может входить в качестве привода электрогенератора в системах альтернативной энергетики, основанной на преобразования ветровой, солнечной и иной, непостоянно присутствующей энергии, в полезную для потребителя.
4. Представляется перспективным создание криогенных аккумулирующих систем (КРАС), в которых, например, ветровая энергия преобразуется предварительно в получение жидкого азота и низкотемпературного тепла (нагрева воды до температуры 60-90^oC).

Накопленный жидкий азот используется для работы криогенного двигателя, совмещённого с электрогенератором, и получения электричества, а накопленное тепло идёт в систему горячего водоснабжения. На такую систему у авторов проекта уже есть Патентом РФ.

Цель проекта

Разработка опытного образца КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ, работающего с использованием жидкого азота, мощностью до 5-6 кВт.

Краткое описание рынка и возможностей

По оценкам фирмы «Литий-ионные технологии» (СП РОСНАНО и Thunder Sky Group Limited, КНР - потенциальный производитель литий-ионных аккумуляторов для электромобилей) потребность в этих устройствах составит в 2015 году 2,5 млн. штук.

Успешная реализация проекта позволит создать конкурентную среду для продвижения КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ потребителям и позволит хотя бы частично перехватить денежные потоки, идущие на производство экологически чистого транспорта.

Описание проблемы

Потребители - разработчики и производители экологически чистых транспортных средств, производители альтернативных источников энергии (в качестве устройств для накопления и возврата произведённой энергии), производители энергоустановок с повышенными требованиями по пожарной и взрывобезопасности, производители энергоустановок, работающих в бескислородных средах.

Разработчики электромобилей занимаются созданием более или менее приемлемого образца более 100 лет. В последнее время этому вопросу уделяется (судя по публикациям и автомобильным салонам) особенно много внимания. Пока ничего толкового не предлагается. Все рекламные обещания (особенно по дальности хода на одной зарядке аккумуляторов) - не более чем обещания. На практике реальные характеристики в 2-3 раза хуже. Заявления о зарядке «от розетки» вообще несерьёзны и рассчитаны на дилетантов. Появление экологически чистого двигателя, быстро заправляемого, достаточно дешёвого, безопасного в эксплуатации позволят создать, наконец, приемлемый экологически чистый городской автомобиль.

Это же относится и к «альтернативщикам». Все попытки создания удобных альтернативных энергоустановок упираются в проблему «что делать, когда ветра нет». Накапливание электроэнергии в химических аккумуляторах: первое – накладно, второе – опасно, третье – возвращаемая мощность ограничена (невыгодно получать из аккумуляторов большой ток). Отапливать помещения с помощью альтернативного электричества неэкономично. По этим причинам приходится обзаводиться дополнительно резервными источниками: углеводородными электрогенераторами и дополнительными источниками тепла (дровами, углем, газом). В этом случае сама идея использования альтернативных источников энергии становится сомнительной, учитывая к тому же, что стоимость производимой альтернативной электрической энергии на сегодня в 2-3 раза выше сетевой.

Краткое описание решения

КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, работающий на жидком азоте, обеспечит практически абсолютную экологическую безопасность при получении полезной работы, не создаёт проблем при утилизации накопленной энергии.

Энергетика криогенного «топлива» близка к энергетике, реализуемой с помощью наиболее перспективных литиевых аккумуляторов. Стоимость хранения аккумулированной энергии в виде жидкого азота много меньше стоимости её хранения в литиевых аккумуляторах из-за их высокой стоимости. Общее состояние, например, в автопроме таково, что дальнейшее развитие отрасли без создания альтернативных транспортных средств, по-видимому, невозможно. Развитие альтернативной энергетики также во многом сдерживается нерешённой проблемой длительного хранения и возврата накопленной энергии. Существующие системы хранения на базе химических аккумуляторов малоэффективны, экологически не безупречны и дороги.

Все перечисленные выше проблемы могут быть успешно решены с помощью КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ и систем, созданных на его базе.

Создание на базе криогенного двигателя и машины по производству жидкого азота - криогенной аккумулирующей системы (КРАС) решает проблемы альтернативной, по крайней мере, малой энергетики - радикально.

Возможность решения уже этих проблем, по мнению экспертов, обеспечит устойчивый спрос рынка на разрабатываемое изделие.

Преимущества проекта и рыночные возможности

Вновь создаваемый КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ будет востребован на рынке, если его преимущества будут подтверждены для начала в опытном образце.

Основные преимущества КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ:

1. абсолютная экологическая чистота при работе двигателя
2. быстрота и безопасность заправки бака «топливом» - жидким азотом
3. достаточная дешевизна «топлива» - как следствие невысокая стоимость, например, тонно-километра по сравнению с электромобилем
4. неограниченная и возобновляемая сырьевая база для производства жидкого азота из атмосферного воздуха
5. отлаженное промышленное экологически чистое производство и хранение «топлива»
6. невысокая стоимость КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ по сравнению с электроприводом
7. возможность работы криогенного двигателя в различных средах, в том числе в бескислородных (например, на Марсе)

Кроме того появление двигателя, работающего на жидком азоте, даёт импульс развитию производства жидкого азота уже как энергоносителя («топлива») альтернативному, например, биотопливу, которое в настоящее время поглощает пищевые ресурсы, принципиально не решая проблемы экологической чистоты энергоустановок. Если удастся продемонстрировать преимущество КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ, например, в транспортных средствах по сравнению с электроприводом с использованием химических аккумуляторов, спрос на них может стать соизмеримым со спросом на двигатели внутреннего сгорания.

Краткий обзор технологии

Разрабатываемый в рамках данного проекта КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ отличается от прототипов (которых крайне мало даже в виде патентов) тем, что в его схеме удалось весьма эффективно использовать жидкий азот для получения полезной работы. Это достигается тем, что в двигателе реализуется бинарный термодинамический цикл, обеспечивающий минимальный выброс неиспользованного в двигателе тепла, которое поглощается из окружающей среды (в частности, из атмосферы).

В криогенном двигателе заменён процесс горения на процесс испарения жидкого азота, поглощения тепла из окружающей среды и преобразования этого тепла в полезную работу. Эта схема защищена патентами РФ, причём некоторые новые технические решения отражены в заявках, которые находятся на рассмотрении в Роспатенте, либо запланированы к патентной защите.

На рисунке (из заявки на изобретение) представлен вариант устройства с одним рабочим цилиндром (7), совмещенным с компрессором (10). В этом случае используется общий теплообменник для рабочего тела и паров хладагента. Пары хладагента после выхлопа из пневмодвигателя через клапан (14) частично подаются на вход рабочего тела в холодильник-испаритель, затем они сжимаются в компрессоре (10). Через клапан (13) пары хладагента поступают в теплообменник (11), а затем - на вход пневмодвигателя. Система подачи хладагента подаёт хладагент в холодильник-испаритель (18), и в рубашку охлаждения (9) компрессора (10). Из рубашки охлаждения пары хладагента также поступают на вход компрессора (10). В этом случае давление подачи хладагента может быть существенно уменьшено, что снижает затраты энергии на работу насоса (19), либо он может отсутствовать, а подачу хладагента можно осуществить за счет паровой подушки в баке (20).

Возможные аналоги, конкуренты, конкурентные технологии или существующие решения, направленные на ту же задачу

Конкурентами КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ могут выступать электродвигатель, а также пневмодвигатель.

Электродвигатель требует для своей работы аккумулированной электроэнергии, хранение которой дорого, экологически вредно, возврат энергии ограничен особенностями химических аккумуляторов, запасы сырья для производства, например, литий-ионных аккумуляторов ограничены.

Пневмодвигатель, использующий для своей работы сжатый газ (например, воздух), по накопленной и возвращённой энергии существенно уступает криогенному двигателю. Кроме того для хранения сжатого газа необходимо использовать весьма тяжёлые ёмкости, достаточно опасные в эксплуатации. Кроме того для нормальной работы пневмодвигателя необходимо относительно невысокое давление, что требует соответствующего редуцирования запасённого рабочего тела. Это приводит к дополнительной потере энергии и ухудшает и так не высокую удельную экономичность двигателя.

Бизнес-модель

Планируется развивать бизнес двумя основными путями:

• путём продажи конкретных готовых изделий
• путём продажи лицензий на производство товарной продукции

Предварительный прогноз продаж – кратко

Планируется на первом этапе, после завершения разработки товарного образца криогенного двигателя, организовать мелкосерийное производство двигателей, некоторых агрегатов, входящих в его конструкцию (в частности, инновационный компрессор и пневмодвигатель).

В дальнейшем планируется разработать криогенную аккумулирующую систему (КРАС) на базе КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ и установки для эффективного получения жидкого азота (возможно, с использованием разрабатываемых авторами основных узлов).

Продажа таких систем обеспечит саморазвитие предприятия и позволит заработать необходимые средства для обеспечения основного направления её деятельности.

1 и 2 этапы - после завершения разработки криогенного двигателя и аккумулирующей системы (КРАС).

Стратегия развития

Стратегия развития:

1. опытный образец криогенного двигателя - два года с начала финансирования проекта
2. организация мелкосерийного производства изделий - год после разработки опытных образцов двигателя
3. продвижение на рынок посредством рекламной компании и представления демонстрационных образцов - в этот же период
4. привлечение стороннего капитала, например, расширение состава учредителей предприятия - на четвёртый год после организации мелкосерийного производства
5. популяризация разработок в средствах массовой информации и участие в экологическом движении - на четвёртый год после организации мелкосерийного производства

Текущая ситуация по проекту (что сделано, какие произведены расходы/затраты)

На сегодня проведена научно-исследовательская работа по данной теме. Проведены необходимые расчёты и эксперименты. Разработаны, изготовлены экспериментальные установки, в том числе газотурбинная, на которых проведена отработка элементов конструкции КРИОГЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Работы производились в 2004-2008 гг. по договору со спонсором. Общие затраты составили 130 000 $.

Риски проекта

SWOT-анализ

Финансовые показатели проекта

Объем и структура требуемых инвестиций

120 000 $ (3 600 тыс. руб.) в соответствии с согласованной калькуляцией расходов по проекту.

Сводный бюджет расходов.

Прогноз - Отчет о прибылях и убытках (Форма ф-2), тыс. руб.

Прогноз - Отчет о движении денежных средств (Форма ф-4), тыс. руб.

Показатели проекта

Предложение инвестору

Цели инвестиций

Участие в проекте «Разработка экологически чистого двигателя»

Оценка вложений со стороны инициатора проекта (материальные и нематериальные активы и их стоимость)

Материальные затраты 130 000 $, патенты РФ, KNOW-HOW.

Структура владения до инвестиций

Учредители ООО - 3 физических лица.

Структура владения после инвестиций

Три совладельца фирмы с равными долями, соавторы проекта (до 51%), доля Инвестора (до 49%).

Состав инвесторов, доли и форма участия в Проекте

1-2 инвестора.

Условия Сделки (акции/доли/долг)

Доля в уставном капитале до 49%.

Инвестиционные транши

В соответствии с согласованным календарным планом.

Выход из проекта

Стратегия выхода Инвесторов

По согласованию с участниками проекта, предпочтительно - продажа проекта либо лицензии на выпуск продукции новому стороннему стратегическому инвестору, в том числе и инвесторам, участвующим в реализации проекта.

Планируемый срок выхода

Определяется инвестором в зависимости от полученной прибыли, но не менее 5 лет.

Предполагаемая цена выхода

По согласованию сторон.

Описание команды проекта

Краткая информация об опыте и компетенции ключевых участников Проекта

Длительное время работающий коллектив, участники разработок сложных агрегатов и конструкций, все специалисты с высшим образованием, авиационные инженеры. Научный руководитель к.т.н. Имеют патенты РФ, авторы статей в научных журналах. Квалифицированные теоретики и экспериментаторы, участвовали в реализации коммерческих проектов. Имеют опыт в сопровождении хоздоговорных работ. Привлечён к участию в Проекте опытный бизнесмен.

Программы мотивации ключевых участников и сотрудников проекта

Созданное предприятие занимается разработкой инновационных проектов. Эта деятельность для участников является основной, и участники планируют это направление деятельности сохранить как основное. Желание авторов - реализовать проект любой ценой!

Список Приложений

1. Презентация проекта
2. Авторское свидетельство «Способ работы поршневого пневмодвигателя»
3. Патент РФ «Способ работы пневмодвигателя и устройство для его реализации (варианты)»
4. Патент РФ «Газотурбинный двигатель»
5. Патент РФ на полезную модель «Криогенная аккумулирующая система»
6. Заявка на изобретение РФ «Способ работы двигательной установки и установка для его реализации (варианты)
7. Научно-технические отчёты по трём этапам НИР
8. Справка по оценке состояния вопроса перед началом НИР
9. Справка для НАМИ по сравнительным характеристикам различных энергоносителей для автомобилей (бензин, водород, жидкий водород, химические аккумуляторы, сжатый воздух, жидкий азот)

Подробнее о бизнес-проекте КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ см. по ссылке.