BR18574141 – Комплексная многоцелевая программа по повышению энергоэффективности и ресурсосбережению в энергетике и машиностроении для промышленности Казахстана

Цель: Разработать комплекс теоретических и практических рекомендаций по повышению энергоэффективности и ресурсосбережению в энергетике и машиностроении для промышленности Казахстана, а также провести модернизацию казахстанской солнечной энергетики на основе современных полупроводниковых материалов и технологий

Актуальность: Актуальность проекта обусловлена необходимостью повышения энергоэффективности и ресурсосбережения в промышленности Казахстана на фоне роста энергопотребления и ограниченности энергетических ресурсов. Развитие энергонапряжённых отраслей, таких как горнодобывающая, нефтегазовая и машиностроительная промышленность, требует внедрения новых технологических решений, обеспечивающих снижение энергозатрат и повышение надёжности оборудования. Особую значимость имеет модернизация солнечной энергетики на основе современных полупроводниковых материалов, включая перовскитные и гетеропереходные структуры, что позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии. Реализация проекта способствует снижению экологической нагрузки и укреплению энергетической безопасности страны. В условиях нарастающего энергодефицита разработка подобных решений является стратегически важной для устойчивого развития экономики.

Научный руководитель: Кандидат технических наук, Профессор, Елемесов Касым Коптлеуевич

Полученные результаты: В рамках выполнения НИР проведены комплексные исследования по повышению энергоэффективности и ресурсосбережения в энергетике, машиностроении, горно-металлургической и нефтегазовой промышленности Казахстана. Разработаны и апробированы технические решения, включая гидроэлектрические системы использования потока жидкости для генерации энергии и пуско-вспомогательные приводы для тяжёлых роторных машин. Проведён анализ существующих энергосберегающих технологий и создан демонстрационный стенд для компенсации реактивной мощности, а также разработан регламент резонансной энергосберегающей установки. Разработаны и исследованы полупроводниковые структуры для солнечной энергетики, включая перовскитные, гетеропереходные и органические фотоэлементы, а также просветляющие и фоточувствительные покрытия. Получены новые материалы и структуры, включая ZnO- и Co-основанные наноструктуры, а также тандемные и HIT-структуры для повышения эффективности солнечных элементов. Проведены экспериментальные исследования процессов анодирования, спрей-пиролиза, PECVD и золь-гель технологий, позволившие улучшить эксплуатационные характеристики фотопреобразователей. В результате разработаны рекомендации, лабораторные установки, прототипы и научно-технические решения, внедрение которых способствует снижению энергопотребления и повышению энергоэффективности промышленности.

Список публикаций с ссылками на них

1. Baitimbetova B.A., Ryabikin Yu.A., Kantarbaeva D.O., Rakymetov B.A., Murzalinov D.O., Serikkanov A.S., Yelemessov K.K. Paramagnetic properties of carbon films // Coatings. – 2023. – Vol. 13, No. 9. – P. 1484. – DOI: 10.3390/coatings13091484.
2. Zhumabay B., Dagarbek R., Kantarbayeva D., Nevmerzhitsky I., Rakymetov B., Serikkanov A., Alsar Zh., Tynyshtykbayev K.B., Insepov Z. Thermophysical characteristics of the porous silicon samples formed by electrochemical, chemical and combined etching methods // arXiv. – 2023. – arXiv:2308.10854. – DOI: 10.48550/arXiv.2308.10854.
3. Dmitriyeva E., Lebedev I., Bondar E., Fedosimova A., Temiraliev A., Murzalinov D., Ibraimova S., Nurbaev B., Elemesov K., Baytimbetova B. The influence of the composition of the film-forming system on the properties of tin oxide films // Coatings. – 2023. – Vol. 13, No. 12. – P. 1990. – DOI: 10.3390/coatings13121990.
4. Yelemessov K.K., Isametova M.E., Saidinbayeva N.D., Kukartsev V.V. Mathematical and computer modeling of gantry crane load-beam system oscillation // Sustainable Development of Mountain Territories. – 2023. – Vol. 15, No. 2. – P. 62–70.
5. Yelemessov K.K., Baskanbayeva D.D., Martyushev N.V., Skeeba V.Y., Gozbenko V.E., Karlina A.I. Change in the properties of rail steels during operation and reutilization of rails // Metals. – 2023. – Vol. 13. – P. 1043. – DOI: 10.3390/met13061043.
6. Sarybayev Y., Beisenov B., Yelemessov K.K., Tagauova R., Zhalikyzy R. Modernization of crushing and milling equipment using pneumatic chamber starting-auxiliary drives // News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2023. – No. 4 (460).
7. Kemelbekova A., Umirzakov A., Shongalova A., Almas N., Yelemessov K.K., Serikkanov A. Implementation of molecular modeling to investigate ion transportation in proton exchange membranes comprising graphene oxide and polyacrylate nanocomposites // Physical Sciences and Technology. – 2023. – Vol. 10, No. 3–4. – P. 73–79. – DOI: 10.26577/phst.2023.v10.i2.09.
8. Merеке A.L., Chekieva A.S., Umirzakov A.G., Elemesov K.K. et al. Modeling electrochemical processes in vanadium batteries // Bulletin of KBTU. – 2023. – Vol. 20, No. 4. – P. 72–84. – DOI: 10.55452/1998-6688-2023-20-4-72-84.
9. Elemesov K.K. et al. Factors affecting energy efficiency of sucker rod pumping units // Vestnik KazATK. – 2023. – No. 4 (127).
10. Application of rapid prototyping technology in pump engineering // Bulletin of L.N. Gumilyov ENU. – 2023. – Vol. 143, No. 2. – P. 177–192.
11. Development of rational parameters of conveyor drive drum coating for mining enterprises // Vestnik KazATK. – 2023. – Vol. 126, No. 3. – P. 42–55. – DOI: 10.52167/1609-1817-2023-126-3-42-55.
12. Baskanbayeva D.J., Kemelbekova A.E., Shongalova A.K., Almas N., Kantarbayeva D.O. Methods of obtaining optical nanomaterials. – Almaty: Satbayev University, 2023. – 80 p. – ISBN 978-601-08-3499-6.
13. Baytimbetova B.A., Mukashev B.N., Rakymetov B.A. Synthesis and investigation of thin films. – Almaty, 2023. – ISBN 978-601-323-205-8.
14. bdullin K. et al. Enhancing electrochemical performance of ZnO-Co3O4 electrodes // Energies. – 2024. – Vol. 17. – P. 1888. – DOI: 10.3390/en17081888.
15. Aubakirova N.K. et al. Energy efficiency improvement via hydroelectric systems // Sustainable Development of Mountain Territories. – 2024. – Vol. 16, No. 2. – P. 642–654. – DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-2-642-654.
16. Issametova M. et al. Residual stresses in 3D-printed polymer parts // Polymers. – 2024. – Vol. 16. – P. 2067. – DOI: 10.3390/polym16142067.
17. Kalkozova Zh.K. et al. Synthesis of cobalt nanostructures for supercapacitors // Bulletin of Physics. – 2024. – Vol. 89, No. 2. – P. 34–41.
18. Kemelbekova A.E. et al. Photocurrent structures with rare-earth metals // Doklady NAN RK. – 2024. – No. 2. – P. 63–72. – DOI: 10.32014/2024.2518-1483.278.
19. Dmitriyeva E.A. et al. Antireflection coatings based on tin oxide // Doklady NAN RK. – 2024. – No. 3. – P. 16–25.
20. Патент РК №8564. Способ нанесения тонких пленок SnO₂ на неорганические подложки.
21. Патент РК №9352. Ячейка для двустороннего электрохимического травления.
22. Патент РК №9488. Способ получения пористой композитной мембраны.
23. Патент РК №36886. Гибридный солнечно-водородный электролизер.
24. Патент РК №9397. Храповый привод.
25. Патент РК №36897. Гидроэлектрическая энергосистема выработки электроэнергии.
26. Евразийский патент №046299. Гидроэлектрическая энергосистема выработки электроэнергии.
27. Технологический регламент на демонстрационный стенд энергосберегающей установки. – 12.07.2024.
28. Рекомендации по совершенствованию энергоэффективности промышленных предприятий. – 16.07.2024.
29. Акт испытаний мини-ГЭС. – 27.06.2024.
30. Акт внедрения результатов исследований №06-1. ТОО «Закен Калша». – 22.07.2024.