Известно, что "Глобальная энергия" - это не только всемирно известная премия, вручаемая за научные и технологические достижения в энергетике. Это еще и зонтичный бренд, под которым творчески сосуществуют еще одиннадцать программ. Одна из них "Энергия молодости" - общероссийский ежегодный конкурс молодежных исследовательских проектов в области энергетики.
По словам президента Некоммерческого партнерства "Глобальная энергия" Игоря Лобовского, задача программы - "вовлечь в творческий процесс как можно больше молодых талантливых людей с их нешаблонным взглядом на вещи и гибким умом, способных генерировать новые идеи". Именно этой цели и служит конкурс, в котором участвуют молодые специалисты-энергетики и исследовательские группы со всей России.
Интересно, что "Глобальная энергия" поддерживает не только молодежные работы, близкие по своей готовности к выделению в отдельный бизнес и коммерциализацию, но и научные проекты, призванные в том числе теоретически обосновать безопасность и экологичность работы как существующих, так и будущих энергоустановок и технологических процессов. Это и понятно - достижения в области энергетики всегда стоят на стыке высокой физики и конкретных прикладных разработок. Результаты выполненных проектов троих победителей "Энергии молодости" 2014 года, которые в июне 2016 года отчитывались в Петербурге за выделенные гранты, как раз и представляют собой весь этот спектр - от создания технических комплексов до научных изысканий, связанных, к примеру, со сложными термогидродинамическими расчетами.
Так, на более широкое распространение рассчитан аппаратно-программный комплекс для обследования электромагнитной обстановки - проект 30-летнего доцента Алтайского государственного технического университета кандидата технических наук Евгения Титова. Научная группа под его руководством занимается проблемой электромагнитной безопасности. Лично у самого Евгения на тему "Мониторинг электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики и создание защиты на основе современных информационных технологий" уже вышло 14 публикаций, а одно изобретение защищено авторским патентом.
Очевидно, что в современной жизни мы все время подвергаемся электромагнитному облучению. Самые большие риски, конечно, на крупных энергетических и электротехнических объектах - электростанциях, трансформаторных подстанциях, ЛЭП. Но подобные объекты зачастую находятся и вблизи жилья, и уж совсем непосредственный контакт с электротехническими устройствами происходит в быту. Исследования показывают, что на отдельных частотах для разных видов техники могут наблюдаться опасные для здоровья человека превышения действующих норм по воздействию электромагнитного поля.
Что сделали алтайские разработчики? На грант "Глобальной энергии" они разработали малогабаритный переносной аппаратно-программный комплекс для обследования электромагнитной обстановки в широком диапазоне частот, который можно применить и в быту, и на производстве. Комплекс "рисует" пространственную картину опасности, на которой помечаются опасные для человека области излучений и, наоборот, те места, где он в течение рабочего дня может находиться без ограничений. Интегрированный мониторинг электромагнитной обстановки объекта выполняется в течение двух часов по сравнению с шестью часами у других устройств, что вкупе с повышением достоверности контроля повышает эффективность труда эксперта-эколога в четыре раза и на столько же снижает себестоимость проведения мониторинга. В итоге удельные затраты заказчиков сокращаются на 70 процентов. Поэтому комплекс может получить широкое распространение в энергетических компаниях, а также в госорганах по мониторингу окружающей среды.
Исследовательская работа 32-летнего Игоря Ануфриева и его небольшого коллектива из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН расширяет перспективу применения специальных горелочных устройств с подачей струи водяного пара в зону горения. Казалось бы, весьма специфическая тема. Между тем, исследования новосибирцев открывают путь к использованию в качестве котельного некондиционного и низкокачественного жидкого топлива.
Дело в том, что на тысячах предприятий страны накоплены миллионы тонн отработанных масел, смазочных жидкостей и отходов нефтепереработки. Так, накопления отходов от добычи нефти и газа составили на конец 2015 года - 3,1 миллиона тонн, от производства нефтепродуктов - 1,4 миллиона тонн. Многие из предприятия владеют своими котельными, но сжигать собственную "некондиционку" не могут, так как при существующих технологиях такой процесс не просто неэффективен, но и очень грязен. Соответственно, мало кто заинтересован в покупке и утилизации низкокачественного топлива.
Горение таких "отходов" совсем не похоже на горение, к примеру, природного газа. В обычных условиях они плохо воспламеняются, выделяют огромное количество сажи и другие токсичные продукты. При подаче же в струю пламени перегретого водяного пара качество горения такого топлива резко повышается.
А главное, при горении не образуется сажи и других вредных выбросов - все твердые углеводородные частички газифицируются с образованием угарного газа и водорода. Те в свою очередь, сгорая, образуют безвредные воду и углекислый газ. В итоге выбросы при сжигании с использованием пара не только соответствуют действующим экологическим нормативам, но и имеют в разы более низкие в сравнении с предельно допустимыми концентрациями значения: по содержанию угарного газа в 10 раз, а оксидов азота - в 6 раз! При этом недожог топлива составляет менее 0,1 процента, что означает практически полное отсутствие сажи.
В рамках полученного от "Глобальной энергии" гранта группа Игоря Ануфриева как раз и занималась расчетами режимов наиболее оптимального и экологически чистого горения различных отходов, которые при применении "паровой" горелки превращаются в эффективное и безопасное топливо. К слову, новые горелки и инновационная технология сжигания пригодятся не только при сжигании некондиционного топлива. Не стоит забывать о расширяющемся освоении арктической зоны, природа которой очень чувствительна. Очевидно, что в условиях Крайнего Севера компании всегда будут заинтересованы в чистых и эффективных технологиях сжигания дизельного топлива и топочного мазута, а со временем и местных жидких топлив, получаемых, к примеру, из попутного нефтяного газа и отходов деятельности создаваемых здесь нефтегазовых предприятий. И поэтому не случайно, что технология сжигания в паровой горелке после успеха в "Глобальной энергии" привлекла еще и внимание организаторов конкурса на прошлогодней Петербургской технической ярмарке HI-TECH, где получила награду как лучший инновационный проект в области экологии, рационального природопользования и переработки отходов.
Еще один победитель "Энергии молодости" Дмитрий Солнцев (ему 31 год) и его группа из Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева проводит исследования в такой специфической сфере атомной энергетики, как мобильные ядерные реакторы. До недавних пор подобные энергетические установки применялись только на атомных подводных лодках, некоторых надводных кораблях и ледоколах. Сейчас в Петербурге идет строительство плавучей атомной станции малой мощности "Академик Ломоносов", предназначенной для выработки электро- и тепловой энергии, а при необходимости и опреснения морской воды. Предполагается, что позже начнется сооружение целой серии таких мобильных ядерных теплоцентралей, сердцем которых станут реакторные установки КЛТ-40С.
Похожие установки уже отработали сотни тысяч часов, прежде всего в морях российского Севера, но новая модификация требует дополнительного обоснования надежности своей работы. Ведь реакторам предстоит трудиться в экологически чистой арктической зоне, в непосредственной близости от места проживания и деятельности людей, где отсутствуют другие энергоисточники. К тому же в отличие от активной зоны канального типа, применяемой в традиционных реакторах АПЛ и ледоколов, на КЛТ-40С перейдут на использование активной зоны так называемого кассетного типа. Это предполагает и переход на новые типы тепловыделяющих сборок (ТВС), в которых и происходит цепная реакция ядерного топлива с выделением тепла.
Для того чтобы точно понимать, какие тонкости могут выявиться при эксплуатации реактора, для обоснования теплотехнической надежности его работы активной зоны с кассетными ТВС нужно было провести большой объем экспериментальных и расчетных исследований. Этим как раз и занимался возглавляемый Солнцевым коллектив. Для моделирования работы ядерного топлива в новых условиях они адаптировали отечественный программный комплекс "Логос", разработанный в саровском Федеральном ядерном центре, под полученную в ходе своих исследований экспериментально-расчетную базу достоверной информации.
В ходе изысканий были выработаны практические рекомендации для конструкторов реактора и создателей ТВС по повышению технико-экономических показателей функционирования реактора и его эксплуатационной безопасности. По оценке специалистов, если им следовать, можно увеличить мощность реактора до 10 процентов за счет небольших изменений в конструкции сборок. Причем это не требует кардинальных изменений в конструкции самого реактора, поэтому затраты на внедрение инновации будут минимальными.
Академик РАН, лауреат премии "Глобальная энергия" Геннадий Месяц по результатам исследований, проведенных победителями "Энергия молодости", отметил, что "эта программа очень важна. Она стимулирует молодых исследователей, которым предстоит сменить поколение ученых, которые уже состоялись в большой науке, заниматься разработками, которые принесут - одни раньше, другие в более отдаленной перспективе - практическую пользу нашей стране".
Конкурс "Энергия молодости" проводится ежегодно с 2004 года. Его победителями стал 191 ученый из 51 региона РФ, на реализацию их проектов уже выделено 35,5 миллиона рублей. Основные направления работ претендентов на гранты программы: научные исследования и прикладные разработки в области традиционной, ядерной и возобновляемой энергетики, энергомашиностроения и электротехники, решение экологических проблем. Для участия в конкурсе молодые российские ученые на момент подачи заявки должны быть не старше 35 лет.Победителей определяет пул независимых экспертов Международной энергетической премии "Глобальная энергия".