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