Поиск - новости науки и техники

Открыты иные пути. Технологии сибирских ученых дают старт перспективным направлениям энергетики.

Сегодня Россия обладает немалыми нефтегазовыми запасами. Но как быть завтра? Ученые думают об этом, предлагая технологии, открывающие новые возможности получения, использования и сохранения энергетических ресурсов. Насколько свое­временно мы начинаем решать эту проблему, что уже сделано и над чем сейчас работают исследователи? Об этом – в интервью директора Института теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН члена-корреспондента РАН Сергея ­АЛЕКСЕЕНКО.

– Износ энергетического оборудования в стране достиг катастрофического уровня, нужна его глобальная модернизация, что возможно только при использовании новых подходов и современной техники, – говорит Сергей Владимирович. – Планы развития энергетики прописаны в ряде законов. К сожалению, они несовершенны, в них много противоречий. Яркий пример – ситуация с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). В 2009 году вышел в свет первый документ, преду­сматривающий их развитие, – “Государственная программа энергосбережения и повышения энергоэффективности до 2020 года”. Планировалось увеличить долю установленной мощности ВИЭ в 10 раз, а долю производства электроэнергии за счет ВИЭ – с 0,1 до 4,5%, то есть в 45 раз (!), что с самого начала представлялось невозможным. Реально же с 2009 по 2012 год эта доля даже уменьшилась. Правительство РФ установило новые контрольные цифры, например, по доле производства электроэнергии – 1% вместо 4,5%. То есть в вопросах прогнозирования ошибки многократные!
Наша страна находится в кризисной ситуации с небывало низким уровнем роста ВВП и резким падением курса рубля. Доля инновационного продукта составляет всего 5% (для сравнения, в США – 70%, в Китае – 40%). Нужна активная работа в этом направлении. Энергетика и энергосбережение зависимы от изменений в инновационной политике. Но случилась неожиданная реформа РАН. А ведь именно наука “питает” инновации.
Исследователей, прежде всего, интересуют вопросы финансирования разработок и механизмы их коммерциализации. В последние годы основными источниками финансовой поддержки инновационной сферы были федеральные целевые программы, Российский фонд технологического развития, “Сколково”, РОСНАНО. К сожалению, эффективность их поддержки невысока.
– Как, на ваш взгляд, нужно продвигать разработки на рынок?
– Важную роль должны сыграть технопарки и технологические платформы. Принцип организации технопарка зависит от поставленных задач и местных условий. Технологические платформы в России возникли три года назад на примере подобных структур в Евросоюзе. Это коммуникативные инструменты для активизации усилий в области инноваций. Их число уже превысило три десятка. На них возлагаются большие надежды, но процесс пока на начальной стадии.
В России еще нет стройной, эффективной инновационной инфраструктуры, поэтому хотел бы обратить внимание на принципы продвижения инновационных разработок на рынок, что актуально для энергетики. В первую очередь, это непрерывное сопровождение, которое легко проиллюстрировать графически в виде цепочки из четырех звеньев: демонстрационный образец, пилотный образец, производство, рынок.
Демонстрационный образец зарождается при фундаментальных исследованиях, его роль – в наглядности принципа действия. Пилотный образец – прототип будущего промышленного изделия или технологии. Раньше всем этим занимались отраслевые институты, исчезнувшие в период перестройки. Производство – конечная цель инновационного процесса. Но сегодня отечественная промышленность несостоятельна: устаревшее оборудование, отсутствие инвестиций и заказов, дефицит квалифицированных кадров. И наконец, рынок – последнее звено, без которого цепочка бессмысленна при любых затратах! Сейчас сложилась тенденция к формированию рынка непосредственно под конкретный инновационный продукт. Это сложная задача, но ее нужно решать.
– Как у вас в Новосибирске подходят к ее решению?
– Сегодня речь идет о формировании технополиса, как многоуровневой территориальной структуры. Ее ядро – Академгородок, состоящий из трех фундаментальных единиц – научных институтов, Новосибирского госуниверситета и технопарка “Новосибирский академгородок”. Это первый уровень. Второй – предприятия соседнего города Бердска и левого берега Советского района Новосибирска. Третий уровень возникает как следствие реформы науки, это собранные “под крылом” ФАНО институты РАН, медицинской и сельскохозяйственной академий. Научные городки РАМН и РАСХН расположены кольцом вокруг Академгородка и вместе с ГНЦ вирусологии и биотехнологии “Вектор” становятся составной частью этого уровня технополиса. Наконец, четвертый уровень представлен другими предприятиями и организациями Новосибирска, обладающими мощнейшим промышленным и вузовским потенциалом.
А о весомости научного потенциала этой многоуровневой структуры можно, в частности, судить по работам нашего Института теплофизики. Изначально он был задуман как первое в мире специализированное учреждение в области теплофизических исследований для задач энергетики. Сегодня ученые института выполняют исследования практически по всем разделам энергетики и энергосбережения. В Сибирском отделении РАН есть Совет по энергосбережению, которым я руковожу и в котором наш институт головной. Он участвует в восьми технологических платформах России. За последние годы достижения наших сотрудников отмечены такими престижными наградами, как Международная премия “Глобальная энергия”, премии Правительства РФ за вихревые технологии в энергетике и абсорбционные термотрансформаторы.
– Какие работы наиболее перспективны, на ваш взгляд?
– Расскажу лишь о некоторых. В первую очередь, это разработки в области теплоэнергетики, использующей органическое топливо. В мире основную роль в производстве электроэнергии играет уголь, его доля в этом процессе – 41%, с перспективой до 44% в 2030 году. В России – всего 20%, у нас здесь лидирует газ (52%). Сейчас и в нашей стране наметились тенденции к сокращению потребления природного газа и мазута в энергетике за счет ускоренного развития, в первую очередь, угольной энергетики. Ученые института предлагают несколько оригинальных решений. Это плазменная газификация угля, плазменный розжиг пылеугольных котлов, механоактивированный микроуголь (с помолом 20-40 мкм вместо стандартных 100 мкм), водоугольное топливо (ВУТ). Технология сжигания ВУТ (разработанная под руководством доктора технических наук Леонида Мальцева) готова к масштабному применению в малой энергетике, в котлах мощностью до 30 МВт. Отработаны и запатентованы все элементы технологии – приготовление, кавитационная обработка, сжигание в вихревой камере новой конструкции с износоустойчивой форсункой. Аналогов в мире нет.
– В сфере ваших интересов, насколько я знаю, не только традиционные, но и возобновляемые источники энергии.
– Сегодня доля ВИЭ в мировом производстве электроэнергии составляет 5,2%. Но уже к 2020 году в Европе планируют достичь 37%. В более отдаленном будущем главную роль отводят солнечной энергии. По прогнозам, к 2100 году 63% электроэнергии можно будет получать с ее помощью, используя эффективные фотоэлектрические преобразователи (ФЭП). В России ситуация и планы в этом отношении удручающие: в 2012 году за счет ВИЭ производилось 0,08% электроэнергии, перспективы на 2020 год – 1%. При этом производство ФЭП по полному циклу у нас отсутствует.
В Институте теплофизики уже несколько десятков лет развивается ряд научных направлений, имеющих отношение к возобновляемой энергетике. Среди них – тонкопленочные солнечные элементы, тепловые насосы, геотермальная энергия, утилизация твердых бытовых отходов. В последнее десятилетие появились новые: водородная энергетика, ветроэнергетика, гидроэнергетика, топливные элементы, конверсия органического сырья в сверхкритической воде.
Приведу более конкретные примеры. Чтобы получить пленки кремния (аморфного и поликристаллического) для тонкопленочных солнечных элементов, в институте под руководством доктора физико-математических наук Равеля Шарафутдинова разработали и запатентовали уникальный сверхскоростной струйный плазмохимический метод. Есть соглашения по его коммерциализации с крупнейшими предприятиями страны – Лианозовским электромеханическим заводом, ОАО “Квант”, Новосибирским заводом химконцентратов.
Другой пример – тепловые насосы, а точнее термотрансформаторы. Институт теплофизики и его партнеры (ООО “Теплосибмаш” и ЗАО “Энергия”) – единственные разработчики теплонасосной техники в России. Исследования ведутся в двух направлениях – абсорбционные бромистолитиевые термотрансформаторы и парокомпрессорные машины на фреонах. В 2013 году коллективу разработчиков абсорбционных машин присуждена премия Правительства РФ. Тепловые насосы позволяют экономить до 50% топлива при генерации тепловой энергии и являются основой энерго­сбережения во многих странах мира. К сожалению, выпуск, например, абсорбционных машин в России составляет всего две-три единицы в год, а, скажем, в Китае – несколько тысяч!
– Вы упоминали еще об одном важном направлении работ института – энергосбережении.
– Потенциал энергосбережения в России громаден и достигает по оценкам 40% от общего энергопотребления. Институт теплофизики один из первых еще в 1990-е годы взялся за комплексное решение проблем повышения эффективности производства и потребления энергии. За это время разработаны автоматизированные системы управления расходованием тепловой и электрической энергии, теплосчетчики “Тритон”, энергосберегающие индукционные лампы со сроком службы до 10 лет, вентиляторы с рекуперацией тепла. Огромный потенциал энергосбережения в строительной и жилищной сферах. После принятия новых нормативов по теплоизоляции ограждающих конструкций выяснилось, что почти все построенные здания не удовлетворяют этим требованиям. Вентилируемый фасад, разработанный у нас под руководством доктора технических наук Михаила Низовцева и запущенный недавно в серийное производство компанией “ТЕРМОЛЭНД”, кардинально решает проблему теплоизоляции. Особенности технологии – полностью заводское изготовление с последующим монтажом готовых панелей. По теплоизоляционным свойствам 150 миллиметров фасадной панели эквивалентны 2,5 метра кирпичной кладки.
Самый интересный, сложный проект называется “Экодом”. Это энергоэффективное и экологически чистое индивидуальное жилье с элементами “умного” дома (руководитель проекта – кандидат физико-математических наук Игорь Огородников). В этом проекте сосредоточены многие достижения науки и современных технологий. Пока реализованы только некоторые элементы концепции “Экодома”. Сегодня появилась надежда на более полную реализацию проекта. В связи с проведением в Казахстане Всемирной выставки ЭКСПО-2017 в Астане решили построить “Энергоэффективный безотходный экопоселок”. Основные разработчики – наши специалисты. В этом году планируется первый этап – создание экодома-лаборатории на территории Евразийского университета им. Л.Н.Гумилева в Астане.

Василий ЯНЧИЛИН
Фото из архива института

Нет комментариев