Поиск - новости науки и техники

Соло для выхлопной трубы. Украинские ученые предлагают неожиданные технологии превращения тепла в электричество.

Среди направлений физики, которые сегодня бурно развиваются, особого внимания заслуживает термоэлектричество. Когда-то нобелевский лауреат Жолио Кюри сказал, что за ним – будущее энергетики. Если еще недавно всё, чем могли похвастать термоэлектрики, были термопары, то теперь ежегодный мировой выпуск разно­образнейших изделий, основанных на этом явлении, достигает в стоимостном выражении нескольких десятков миллиардов долларов и каждый год уверенно увеличивается на 15-20%.
Раз в два года собирается Международный форум по термоэлектричеству, куда съезжаются научные звезды со всего мира. Так, в 2011 году впечатляющая встреча термоэлектриков состоялась в Москве. В 2013-м они собрались в Таллине, где был установлен памятник первооткрывателю термоэлектричества Томасу Зеебеку. Создатели художественной композиции преследовали две цели: отдать должное известному ученому и продемонстрировать работу прибора. К сожалению, сам прибор, вмонтированный в гранитный постамент памятника, вскоре был украден, несмотря на уверения ректора Таллинского технологического университета, на территории которого установлен памятник, что это невозможно, так как их город в вандализме обвинить тяжело.
Что означает не каждому знакомое слово “термоэлектричество”? Это способ прямого превращения тепла в электричество. Для его демонстрации используется нехитрая конструкция из двух разнородных металлов или полупроводников. В Институте термоэлектричества Национальной академии наук и Министерства образования и науки Украины в Черновцах есть специальный музей, посетители которого могут воочию убедиться в достоинствах этого направления. Даже ведущие специалисты в области физики, побывав в этом прекрасно оборудованном музее, выходят с горящими глазами: они не представляли, что это направление способно на такие чудеса.
Чтобы рассказать о термоэлектричестве, академик НАНУ Лукьян Анатычук не прибегает к сложным моделям. Он любит наглядную простоту. Обычно  ставит чашку с кипятком на термоэлектрическую пластинку, и сразу же происходит чудо – начинает вращаться пропеллер и загорается лампочка. Лукьян Иванович объясняет: я поставил горячую чашку на спаянные между собой провода из разных материалов. Здесь и происходит превращение тепла в электричество. Это позволяет нам сейчас предлагать для самых разных направлений народного хозяйства удивительные проекты…
Лукьян Иванович как-то был с выставкой в Арабских Эмиратах и показал эмиру, посетившему выставку, этот опыт. До того эмир без особого энтузиазма наблюдал за изделиями, привезенными с Украины. Но все изменилось, когда Анатычук, отметив, что запасы нефти ограничены, а даровой солнечной энергии здесь вокруг полно, вышел в пустыню (она была буквально за дверями выставки), набрал в чашку горячего песка и поставил на ту же пластинку. Тут же завращался пропеллер и загорелась лампочка. Эмир и свита были буквально потрясены. Они долго проверяли – нет ли где подвоха. Сами набирали в чашку горячий песок, ставили на прибор. Но все было по-настоящему. Реклама научного достижения не только произвела должный эффект, но и привела к успеху в переговорах.
Предсказывать будущие успехи науки – дело неблагодарное. Тем не менее есть все основания утверждать, что вскоре Украина станет родиной двух научно-технических супердостижений, которые вызовут международную сенсацию. Показательно, что оба события произойдут в Черновцах – городе, который вроде бы ничем особенным не выделяется. Первая новость связана с тем, что с территории Института термоэлектричества в Черновцах готов отправиться своим ходом на любую международную выставку микроавтобус “Фольксваген”. У него будет только одно, но очень важное преимущество по сравнению с теми авто, которые сходят с конвейера в Ганновере, – его КПД будет на 5% выше. Это много, поскольку уже давно конструкторы двигателей для автомобиля рады приращению мощности хотя бы на одну десятую процента. Преимущество достигается за счет термоэлектрического устройства в выхлопной трубе.
Вообще-то для любого технического, тем более электронного, устройства находиться внутри выхлопной трубы – испытание то еще! Во время работы двигателя отсюда вырывается огненная струя с температурой воздуха до 600 градусов Цельсия. Так что инженерам пришлось попотеть, решая задачу сохранности термоэлектрического генератора в таком пекле. Но затраченные усилия окупились с лихвой: энергии, вырабатываемой устройством в раскаленной трубе, достаточно, чтобы обеспечить все потребности автомобиля в электричестве. Ее хватит даже в том случае, если водитель включит кондиционер на полную мощность.
Черновчане со своими намерениями использовать бесхозное тепло выхлопных газов в мире не одиноки. Этим активно занимаются американские компании. Однако пока украинцы на этом направлении обгоняют всех весьма существенно. В центре инновационных технологий на Тайване, где сейчас интенсивно разрабатывают автомобильный двигатель будущего, термоэлектрический генератор Анатычука хотят вмонтировать в серийный мотор. Он, кстати, должен обеспечить серьезные рыночные преимущества автомашинам континентального Китая, где собираются широко внедрить это достижение. Рассчитывают, что таким образом удастся достичь увеличения мощности серийного авто по крайней мере на 10%.
А вот то, что относится к другой сенсации, готовящейся в недрах института в Черновцах. Недавно академик Л.Анатычук побывал в Запорожье на заводе “Мотор-Сич”. Изготавливаемые там газовые турбины для перекачки газа по трубопроводам оказываются очень уязвимыми в тот момент, когда неожиданно отключается электричество в сети. Такое вообще-то случается нечасто, но, если происходит, это может привести к жутким авариям. Радикальный способ спасения предложили опять же в Институте термоэлектричества. Здесь принялись за разработку и изготовление самого мощного в мире термоэлектрического генератора. Его проектная мощность 100-200 кВт. Этого хватит, чтобы в случае непредвиденного выключения электричества спасти от проблем турбины газоперекачивающих станций.
Хотя Институт термоэлектричества – первое научное учреждение, которое было организовано в независимой Украине, у него почти нет заказов от отечественных предприятий. Договор же с запорожским заводом показывает, что не только в технологически высокоразвитом мире, но и в собственной стране это современнейшее направление может найти применение…
Это отрадно, потому что вскоре после того, как украинское правительство утвердило план создания института, вместе с радостью пришло и понимание горькой истины: из того, что умеют делать в этом уникальном учреждении, никому в новой стране ничего не нужно. Представители нарождающейся украинской элиты мало интересовались тем, какой научно-технический потенциал наработали украинские ученые и инженеры и какие возможности открывает его использование в народном хозяйстве. В независимой стране многие высококлассные организации, работавшие на “оборонку”, прямо на глазах стали рассыпаться, хиреть и гибнуть. Новообразованный Институт термоэлектричества спасло только то, что Лукьян Анатычук был из породы людей, которые хорошо держат удар.
В первые годы развала Анатычук объехал ведущие фирмы мира, занимавшиеся такими же вопросами, что и его институт, познакомился с их достижениями. Это удалось, несмотря на крайнюю закрытость подобных учреждений. Засекречен ранее был и сам Лукьян Иванович, но, оказывается, коллеги-физики из других стран хорошо его знали. Во время поездок они не раз пытались переманить к себе украинского ученого, суля фантастическую зарплату и прекрасные условия работы. Это укрепило убеждение Анатычука в том, что его институт на правильном пути и нужно только адекватно организовать работу в новых рыночных условиях.
У него правило, которое он требует выполнять и своих сотрудников, – работать так, чтобы на годы опережать всех в мире. Тогда заказы придут сами. И действительно пришли. Первыми в Черновцах появились… японцы. Как со временем оказалось, это были очень взыскательные, даже неумолимые заказчики. Они многократно возвращали изделия из Черновцов на переделку. Но после японской “проверки на прочность” работать с американцами и европейцами было уже намного проще. Японцев больше всего интересовали не космические или военные применения, а использование термоэлектричества в… быту. Они заказали институту десятки проектов. Ученые, которые до сих пор применяли термоэлектричество для создания уникальных самонаводящихся головок ракет, для атомных подводных лодок, неожиданно для себя взялись за другое и успешно выполнили заказы для… сети японских ресторанов.
Вслед за японцами к черновчанам обратились французские покорители космоса. Они слышали, что в Черновцах могут делать термоэлектрические холодильники, на что не способны даже боги западного мира в этом деле – американцы. Французы, конечно, не верили в такое. Но у них не было выхода. И они на всякий случай приехали в Черновцы. Здесь быстро выполнили уникальный заказ. Это французов так поразило, что следующим был уже подряд на изготовление важнейших деталей для пятого поколения их атомных подводных лодок. И этот заказ тоже был выполнен в срок.
Неудивительно, что продолжают заключаться договоры на разработку и изготовление совершеннейших приборов для ориентации в пространстве. Теперь они стоят уже на 250 внеземных аппаратах. Особо гордится Лукьян Иванович тем, что на космическом разведчике, который сейчас летит к кольцу астероидов, также установлены его приборы. Они работают безотказно по 30 лет! То есть ученый причастен к великой задаче спасения нашей планеты от возможного столкновения с ней незваного “гостя” из глубин Вселенной. Есть его вклад и в космические аппараты, которые совершали посадку на далекие планеты Солнечной системы. Ночью Анатычук может показать несколько десятков аппаратов, на которых летают его изделия.
Сегодня Лукьян Иванович все больше ориентирует своих сотрудников на разработку устройств для медицины. Их много – около 30. Предварительные расчеты показывают, что внедрение таких технологий в медицинскую практику позволит продлить человеческую жизнь на 20 лет. Это немало!
Одно тревожит – Институт термоэлектричества поражен опасной болезнью, которая подтачивает изнутри всю академическую систему Украины. Несмотря на признанные миром успехи исследователей, из него бегут молодые сотрудники, потому что институт не может предоставить им жилплощадь. Директор института – ученый с мировым именем, забросив дела,  в “мыле” бегает по инстанциям в надежде выбить средства на строительство дома для молодых сотрудников. Пока безуспешно…

Александр РОЖЕН
Фото из архива Л.Анатычука и с сайта http://www.otc.obninsk.com/news.php

Нет комментариев