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