Место под солнцем
Нынешним летом в Красноярске прошла Международная научно-практическая конференция «Энергоэффективные и экобезопасные технологии XXI века»

Богатое воображение детского писателя Эдуарда УСПЕНСКОГО однажды подсказало ему оригинальную идею использования возобновляемого источника энергии, потребителем которой стал бесподобный трактор Митя. Модель инженера Тяпкина работала не на бензине или керосине, а исключительно на экологически чистом виде топлива – продуктах: на молоке, картошке, супе, котлетах. Сам того не подозревая, Э. Успенский «изобрёл» техно-трактор нового поколения! Шутка, конечно, но вопрос: востребованы ли сегодня в нашей стране, богатой нефтью и газом, работы учёных, связанные с возобновляемыми источниками энергии?..

Нынешним летом в краевом центре при поддержке Правительства РФ и Правительства Красноярского края с участием Международного и Российского Союзов Европейской федерации национальных инженерных ассоциаций и ряда энергетических организаций прошёл международный научно-технический конгресс «Энергетика в глобальном мире», организатором которого выступил Сибирский федеральный университет. Участниками были представлены более 150 докладов.

Учёные СФУ в числе прочих делились своими достижениями с коллегами. К примеру, доклад доктора технических наук, профессора кафедры тепловых электростанций Политехнического института СФУ Виталия Дубровского по теме «Современные проблемы ТЭК России и энергопотребления» признан одним из лучших. Об идеях этого изобретателя мы не раз писали на страницах газеты, а сегодня расскажем об интересных наработках, которыми поделились в Красноярске учёные и практики из различных регионов России.

Энергетика – в цифрах и фактах

Вопрос о развитии возобновляемой энергетики в мире и в России рассматривался участниками обсуждения комплексно. Прозвучала красноречивая статистика: в мире возобновляемая энергетика даже в кризисные 2008 — 2009 годы шла вперёд быстрыми темпами. Так, в 2008 году рост установленной мощности по отношению к 2007 году составил: ветроустановок — 28,7%, малых ГЭС — 10%, фотоэлектрических станций 71%, электростанций на биомассе — 4%.

Общая мощность станций с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мире превысила 280 млн кВт. Многие зарубежные страны, зависящие от импорта энергоресурсов, развивая ВИЭ, руководствуются стремлением сократить вредные выбросы от энергетики и транспорта, в том числе эмиссию углекислого газа, а также завоевать рынки сбыта высокотехнологичного и наукоёмкого оборудования, которым является оборудование возобновляемой энергетики. Именно по этим причинам данная энергетика успешно развивается более чем в 80 странах мира на базе эффективных мер государственной поддержки.

По прогнозам Европейского союза, к 2020 году доля ВИЭ в производстве энергии в Европе без крупных ГЭС превысит 20%.

Распоряжением правительства РФ от 8 января 2009 года установлены показатели увеличения доли возобновляемой энергетики в производстве электроэнергии с 0,6% в 2008 году до 1,5% в 2010 году и до 4,5% в 2020 году. Однако сегодня не установлены объёмы ввода оборудования по видам возобновляемых источников энергии, необходимые для производства в 2020 году 60-70 млрд кВатт часов (именно такой объём соответствует 4,5 процентам от общего производства). Необходимый ввод электростанций на базе ВИЭ даже не планируется, а это необходимо для сокращения вредного влияния энергетики на среду обитания человека.

Вчера – фантастика, сегодня – реальность

Ветроводородными станциями можно в настоящее время снабдить многие регионы России благодаря изобретению сотрудника Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики, соучредителя Национальной ассоциации водородной энергетики Дмитрия Дмитриевича СКОРЛУХАНОВА, который около 30 лет проработал в системе нефтегазового комплекса на Крайнем Севере в Тюменской области. Имеет более 60 изобретений и технических решений, защищённых патентами и внедрённых в практику.

Партнёром института в продвижении идеи ветроводородных станций стала Московская финансово-промышленная академия (МФПА).

— Современные города-миллионники, в частности Москва, требуют перехода на водородную энергетику, поскольку буквально задыхаются от автомобильных выхлопов, — рассказывает менеджер проектов Центра коммерциализации технологий МФПА П.А. ВОРОЖЦОВ, он представил на конференции доклад, посвящённый развитию ветроводородной энергетики. – Сами знаете, насколько сложная дорожная ситуация в России и какие у нас низкие стандарты автомобильных двигателей. Использование водорода помогло бы решить экологическую проблему, но сейчас производство этого экологически чистого вида топлива обходится достаточно дорого. В основном водород производят из природного газа или путём электролиза. Наш проект посвящён инновационному методу производства водорода в районах Крайнего Севера, где планируется использовать энергию ветра для электролиза воды и получения водорода.

— Почему выбран именно тюменский Север?

— Рядом океан, огромные открытые пространства, где сильные ветра муссонного характера — постоянное явление. К тому же, отсюда идут магистральные трубопроводы в европейскую часть России.

— А оледенения, а резкая смена температур?

— Со всеми перечисленными проблемами уже научились бороться. Бывают разные конструкции ветряков, например, роторные ветряки, у которых ось вращения перпендикулярна земле, — они для районов Крайнего Севера наиболее приемлемы. Кроме того, основной частью нашего проекта является размещение этих ветряков в районах, где добывается газ. Известно, что в природном газе помимо метана содержится большая часть водорода, а все газовые трубы и магистрали приспособлены для передачи водорода. И постепенно, по мере вырабатывания определённых газовых месторождений, метан может легко заменяться водородом, получаемым путём электролиза. Если при передаче электроэнергии на 3-4 тыс. км потери составляют ориентировочно 40 процентов, то при передаче водорода по газопроводу таких потерь практически нет.

— Другое наше ноу-хау, — добавляет Д.Д. СКОРЛУХАНОВ, — сама конструкция роторных ветряков. Я бы сказал, что это своеобразный космический корабль, но только для земных дел.

Он полностью укомплектован и управляется через космос. В скором времени мы планируем представить свои разработки правительству Москвы, и у первопрестольной появится шанс стать первой водородной столицей мира.

Зелёное «солнечное» сияние

Если бы среди участников конференции был объявлен конкурс на самую популярную персону, то, безусловно, победил бы профессор, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией возобновляемых источников энергии МГУ Александр Алексеевич СОЛОВЬЁВ. Его доклад вызвал живой интерес у слушателей, а когда наступил перерыв, профессора со всех сторон обступили коллеги-учёные с предложениями о сотрудничестве с лабораторией ВИЭ.

Александр Алексеевич рассказал о научных исследованиях, связанных с водорослевой энергетикой. В качестве источника энергии водоросли используют уже давно. Но в процессе водорослевого преобразования солнечной энергии в энергию для потребления человеком возникает масса проблем: от создания промышленных установок для искусственного выращивания водорослей до различных способов переработки биомассы в энергоносители. В МГУ им. М.В. Ломоносова в последние годы ведутся целенаправленные исследования в этом направлении. Одно из таких направлений связано с использованием водоросли спирулина платенсис для получения биогаза.

— В лабораторных условиях мы реализовали технологию выращивания спирулины и микробиологической переработки ее биомассы в метан. В ходе наших экспериментов биомасса удваивалась в течение двух часов, — говорит А.А. Соловьёв.— Можете представить: колоссальный выход — урожайность достигала 40 граммов с квадратного метра в сутки по сухому веществу. Это очень хорошие цифры! Более того, нам удалось добиться выращивания этой пресноводной водоросли и на солёной воде. Но есть и минусы: водоросли не любят резких перепадов температуры.
Ещё одно направление, которое сейчас нас очень интересует – создание автономных источников энергии для особо охраняемых и заповедных территорий.

— Александр Алексеевич, за какими возобновляемыми источниками энергии, по-Вашему, будущее?

— ГЭС — это традиционный возобновляемый источник. Гидроэнергетическое направление должно развиваться путём создания и использования станций небольшой мощности. Есть ещё фотопанели, в которых благодаря фотоэффекту солнечный свет сразу преобразуется в электричество. Ветроэнергетические установки тоже имеют много плюсов (ветер вращает турбину и вырабатывает электрическую энергию). В России уже имеются геотермальные станции, где для получения тепла и электричества используется тепло подземных вод. А приливные станции, волновые — разве это не резерв там, где природа дарит такую возможность?..

Хотелось бы обратить внимание и на перспективность разработки нетрадиционных для возобновляемой энергетики электростанций. Это гелиотермоаэродинамические станции, в которых тепло солнечного излучения преобразуется в искусственные ветровые потоки, производящие электрическую энергию. Проект подобных электростанций разрабатывается в нашей лаборатории.

За рубежом аналогичные станции называют солнечными каминами. Наше достижение в том, что мы предложили проект электростанций искусственного ветра, более эффективный с точки зрения преобразования солнечной энергии в движение воздуха. Новшество можно использовать в отдалённых районах России.

— Есть мнение, что ветряные станции нерентабельны и уродуют ландшафт.

— Я не согласен с этим мнением. По сравнению с другими источниками возобновляемой энергии ветряные станции даже более рентабельны. Они быстрее, чем ГЭС, вводятся в эксплуатацию, мобильны, размещаются на относительно небольшой территории. Их можно встраивать в ландшафт, например, есть архитектурные композиции ветростанций, подобных своеобразным ветродеревьям, которые удачно вписываются в окружающую природу. Противники этой идеи нередко выдвигают аргументы о массовой гибели птиц, попадающих в ветроагрегаты. Нельзя не учитывать, что любому живому организму свойственно чувство самозащиты от источников динамических воздействий. И потому все пути перемещения птиц регулируются и корректируются естественным образом. Я считаю, что проблема надумана и используется для усиления лоббирования атомных и углеводородных направлений энергетики.

— Какие абсолютно новые предложения учёных появились в последнее время в области ВИЭ?

— Это биотопливо третьего поколения, то есть жидкое и газообразное углеводородное топливо, получаемое из водорослей. Здесь есть ряд задач для фундаментальных исследований с перспективными прикладными решениями. В микромире водорослей действуют законы и принципы, которых мы раньше не знали. В МГУ активно применяются нанотехнологии для разработки ВИЭ на основе микроводорослей.

— Какие направления в энергетике сегодня являются наиболее перспективными для молодых специалистов?

— Главное направление развития возобновляемой энергетики — это преодоление дефицита кадров. Для реализации перспективной программы развития отечественной отрасли возобновляемой энергетики необходимо ежегодно готовить для работы с энергосистемами, использующими все типы возобновляемых источников энергии, от полутора до двух тысяч человек. Полагаю, что сфера перспективной работы для молодых специалистов достаточно широкая. Сегодня и в ближайшем будущем им предстоит не только гидроэнергетические, но и все остальные возобновляемые источники энергии перевести в ранг традиционных и повсеместно используемых.

Вера КИРИЧЕНКО