Определены лауреаты конкурса "Энергия молодости"
"Глобальная энергия" - всемирно известная премия, вручаемая за высочайшие научные и технологические достижения в области энергетики. Но это еще и бренд, под которым сосуществуют еще одиннадцать творческих научно-исследовательских программ. Одна из них - "Энергия молодости" - авторитетный общероссийский ежегодный конкурс молодежных исследовательских проектов. По словам президента Ассоциации "Глобальная энергия" Игоря Лобовского, задача всей программы - "вовлечь в творческий процесс как можно больше молодых талантливых людей с их нешаблонным взглядом на вещи и гибким умом, способных генерировать новые идеи". Более конкретной цели - поддержке интеллектуального будущего отечественной энергетической отрасли - и служит ежегодный конкурс "Энергия молодости", в котором участвуют молодые специалисты-энергетики и исследовательские группы со всей России.
Известно, что достижения в области энергетики всегда стоят на стыке высоких наук и конкретных прикладных разработок. Поэтому "Глобальная энергия" по-прежнему поддерживает в этом конкурсе разные работы: и близкие по своей готовности к выделению в отдельный бизнес и коммерциализацию, и научные проекты, призванные пока только обосновать безопасность и экологичность работы будущих энергетических и важных технологических процессов, связанных с повышением эффективности производства и потребления энергии.
Результаты выполняемых проектов победителей "Энергии молодости" обычно всегда как раз и представляют собой весь этот спектр - от создания технических комплексов до научных изысканий, связанных, к примеру, со сложными термогидродинамическими расчетами. Это касается и последних героев молодежной премии: их технологии могут позволить вывести на новый уровень мировую геологоразведку, решить вопросы дистанционного снабжения энергией летательных аппаратов и получить биотопливо нового поколения. Представим их детальнее.
С лазером - за трудной нефтью
Сергей Кащеев работает в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики над проблемой значительного снижения стоимости и повышения эффективности геологоразведочных работ в нефтегазодобывающей промышленности. Казалось бы, какое отношение имеет оптика к геологическим изысканиям? Но работы Сергея и его коллег как раз направлены на дополнение традиционных методов новой технологией поиска и разведки месторождений при помощи лазерного авиационного зондирования. Этот способ должен обладать высокими оперативностью и чувствительностью измерений даже самых малых концентраций тяжелых углеводородных газов в приземных слоях атмосферы.
Нетрудно догадаться, что традиционные способы поисков залежей нефти и газа дорогостоящее удовольствие, так как, в частности, требуют проведения сейсморазведочных работ в условиях тундры, болотистой, горно-лесистой и таежной местности, а также бурением скважин. Дорого и аэрокосмическое электромагнитное зондирование. Понятно, что никто не собирается эти методы революционно отменять. Но, например, даже способы современной сейсморазведки не всегда хорошо работают с малыми и средними залежами углеводородов, которые сейчас и представляют основной интерес геологов.
Проект Сергея Кащеева, защищаемый перед экспертами "Глобальной энергии", и заключается в дополнении привычных методов поиска даже набольших месторождений "трудных" углеводородов с помощью лидарного дистанционного оптического газового сканирования. Лидар - специальный лазер - устанавливается на самолет или вертолет. В процессе такого анализа формируется спектральное изображение набора химических компонентов в приземном слое атмосферы. А дальше включается сложная аналитика: осуществляется пространственная селекция спектрального изображения по заданным веществам, сопоставляются газовые компоненты с составом эталонной смеси углеводородных компонентов, соответствующей географическому положению местности и месторождения и т.д.
Таким образом, лазерное зондирование может не только определить наличие сырья, но и спрогнозировать нефтегазоносность месторождения и выбрать наилучшие точки для бурения, значительно экономя средства нефтегазовых компаний на геолого-разведочные изыскания.
Поддать энергии дрону
Коллектив под руководством Ивана Мацака, инженера из Ракетно-космической корпорации "Энергия" из подмосковного Королева, занимается модной темой - дистанционным энергоснабжением летательных аппаратов и робототехнических устройств инфракрасным излучением на земле и в космосе. И их проект, как и предыдущий, также связан с лазерной техникой.
Сейчас дроны неспособны перемещать крупные грузы и людей, так как компонентам, из которых они собраны, недостает удельных свойств. Если же увеличить прочность материала в два-три раза и наполовину поднять плотность энергии в батареях, то станет возможным создать индивидуальные средства передвижения - пассажирские дроны.
Разработчики из Королева предлагают решить проблему их энергообеспечения, чтобы увеличить рабочее время полета с нынешних примерно 40 минут до суток, увеличивая области использования беспилотников и эффективность их применения. Для этого они создают технологию беспроводной передачи энергии беспилотнику на расстояние до нескольких километров и параллельно работают над космическими приложениями технологии.
Суть технологии такого дистанционного энергоснабжения заключается в доставке энергии на удаленный автономный объект с помощью лазерного излучения. Передающий блок включает в себя лазер и оптическую систему для формирования узкого пучка излучения, а также систему наведения, с помощью которой луч направляется на приемник-фотоэлемент. Лазерное излучение перерабатывается в электричество, которое можно использовать для зарядки летательного аппарата.
Использование такой технологии (а уже создан ее работающий прототип) позволит эффективнее использовать беспилотники в энергетике, сельском хозяйстве, логистике, а также при чрезвычайных ситуациях, считает Иван Мацак. Все это, очевидно, еще больше "разогреет" глобальный рынок устройств, который и так, по различным оценкам, уже превышает пять миллиардов долларов.
Гнать топливо из опилок
Еще одними получателями миллионного гранта "Глобальной энергии", за который им пришлось отчитываться в эту сессию, стали молодые специалисты новосибирского Института химии твердого тела и механохимии, возглавляемые старшим научным сотрудником Алексеем Бычковым. Они занимаются разработкой эффективных способов производства биотоплива.
По словам Алексея Бычкова, существует достаточно много прогнозов, что к 2050 году человечество будет способно получить из биомассы до 38 процентов потребляемого первичного топлива и до 17 процентов электроэнергии. По известной статистике, в США из биомассы уже сейчас производится до 100 миллиардов киловатт-часов энергии (то есть примерно равной десятой части от всего годового российского объема), в передовиках здесь Швеция и Германия, наращивают мощности по выпуску и сжиганию этого вида топлива и другие страны.
Россия? К сожалению, не в лидерах по использованию этого вида топлива. Между тем страна ежегодно накапливает более 340 миллионов тонн отходов в растениеводстве и деревообработке, из которых используется не более 1 миллиона. Но эти завалы можно разгрести, и как раз разработка команды Бычкова делает успешные шаги по решению этой проблемы. Новосибирцы создали биотопливо нового поколения. В качестве сырья для получения теплоэнергии они используют отходы сельского хозяйства и деревообрабатывающей промышленности - солому, опилки, кору, шелуху и некондиционную древесину. В обычных условиях эти продукты выделяют не так много энергии, и их непросто сжечь с пользой, но новосибирские ученые нашли такой вариант их структуры, чтобы в ней появилось больше горючего вещества лигнина и меньше целлюлозы. То при изменении механических и химических свойств отбросов производства эффективность их горения уже приближена к газу.
"Простое растительное сырье имеет теплоту сгорания около 20 мегаджоулей на килограмм. Это среднее значение. При помощи нашей обработки мы можем достичь значения 26 мегаджоулей. Этот показатель характерен для бурых углей, - утверждает Алексей Бычков. - При этом получаемое биотопливо совершенно безопасно для природы, а его энергоемкость намного выше, чем у других "зеленых" источников энергии, таких как ветер, солнце и волны". Проблему сжигания такого топлива помогли решить и земляки из Института теплофизики СО РАН, создавшие высокотехнологичные печные форсунки.
Конкурс "Энергия молодости" проводится ежегодно с 2004 года. Его победителями становились 204 молодых ученых из 51 региона России, за 13 лет на реализацию их проектов уже выделено более 40 миллионов рублей. Основные направления работ претендентов на гранты: научные исследования и прикладные разработки в области традиционной, ядерной и возобновляемой энергетики, энергомашиностроения и электротехники, решение экологических проблем. Для участия в конкурсе ученые на момент подачи заявки должны быть моложе 35 лет, им необходимо иметь собственные публикации и научные разработки, а также работать или учиться в вузе по профильной специальности.
Победителей определяет пул независимых экспертов Международной энергетической премии "Глобальная энергия". Все работы анонимны и представляются рецензентам на двух языках: русском и английском, что предопределяет непредвзятый характер работы жюри. Приз - грант в 1 миллион рублей на исследовательский проект.