В этом году "Глобальная энергия" будет вручаться уже в семнадцатый раз. Учрежденная в 2002 году по инициативе российского президента, премия закрепила за собой статус самой значимой отраслевой награды, ее даже называют энергетической "нобелевкой". По данным Международной обсерватории IREG, "Глобальная энергия" входит в ТОП-99 значимых международных наград и является единственной наградой из России, вошедшей в этот список. Также премия включена в официальный список Международного конгресса выдающихся наград ICDA. В его рейтинге престижа (ICDA prestige rating) "Глобальная энергия" находится в категории "мегапремии" за ее благородные цели, образцовую практику и общий объем призового фонда.
За год, прошедший с момента награждения лауреатов-2018, в "жизни" и самой премии "Глобальная энергия", и одноименной ассоциации произошли крутые изменения. Начнем с того, что сменилось место проведения церемонии: начиная с прошлого года она проходит в столичном Манеже, в ходе Российской энергетической недели.
По мнению заместителя министра энергетики РФ Антона Инюцына, в смене "прописки" есть своя логика, ведь именно на РЭН съезжаются самые известные "светила" мировой энергетики. И церемония чествования лауреатов повышает статус "недели" в глазах мировой общественности, ведь премия появилась по инициативе российского президента. "У "Глобальной энергии" большой потенциал с точки зрения продвижения интересов России в научном сообществе за рубежом. И мы рассчитываем, что этот потенциал будет реализовываться из года в год, - подчеркнул замглавы минэнерго. - Престиж премии очень высок с точки зрения ее миссии. Ее удостаиваются не просто авторы интересных разработок, а ученые, которые в течение года будут поддерживать коммуникацию между российским отраслевым научным сообществом, компаниями ТЭК с внешним миром и показывать, что Россия - страна больших возможностей, которая благодаря энергетике сегодня развивается во всех направлениях".
Изменился и формат оценки заявок на премию. С этого года представленные разработки рассматриваются в трех номинациях: традиционная энергетика (электроэнергия, электроинжиниринг, георазведка, добыча, транспортировка и переработка углеводородов, тепло- и ядерная энергетика), нетрадиционная энергетика (возобновляемые источники, биоэнергетика, топливные элементы, водородная энергетика) и новые способы применения энергии (разработки и исследования, относящиеся к новым материалам в электроэнергетике и инжиниринге, хранению энергии).
Также с этого года на международный уровень выходят молодежные программы Ассоциации - "Энергия молодости" и "Энергия прорыва". Теперь в них могут принять участие молодые исследователи не только из России, но и других стран мира. И в этом тоже есть резон: ведь по большому счету для науки и изобретений не должно быть границ. Все лучшие разработки должны быть общим достоянием. Заявки на участие в молодежных программах теперь принимаются в двух категориях: идея и стартап.
"Перезагрузка" коснулась и Международного комитета по присуждению премии "Глобальная энергия". Пост председателя комитета покинул лауреат "Глобальной энергии"-2012 (за разработку новых процессов и оборудования для производства газов и криогенных жидкостей, а также за разработку технологии их применения для производства электроэнергии и в энергетических системах) и Нобелевской премии мира-2007 Родней Джон Аллам. При этом он остается работать в комитете, главой которого теперь избран Рае Квон Чунг - заслуженный профессор Института конвергенции науки и технологии Национального университета Инчхон (Республика Корея). Советник председателя Группы лидеров и экспертов высокого уровня по проблемам воды и стихийным бедствиям при Генсеке ООН, член Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), удостоенный Нобелевской премии мира в 2007 году, доктор Чунг уже полтора десятка лет пропагандирует концепцию низкоуглеродного "зеленого роста", как новую парадигму, подразумевающую экономическое развитие стран и создание новых рабочих мест при одновременной борьбе с климатическими изменениями.
"Благодаря своей благородной миссии премия "Глобальная энергия" поднялась на очень серьезную высоту. И многие уже воспринимают ее не просто как денежную премию, а как всемирное признание заслуг, - подчеркивал Рае Квон Чунг в Москве в мае этого года на пресс-конференции, посвященной объявлению лауреатов-2019. - И я рад продвигать эту работу дальше, приняв ее из рук доктора Аллама".
Но вернемся, однако, к нынешнему, 17-му номинационному циклу. В борьбе за награду в этом году участвовали 39 ученых из 12 стран. В окончательный список, так называемый "шорт-лист", вошли 15 светил из шести государств. Среди них - пятеро россиян.
Накануне Российской энергетической недели "РГ" пообщалась с лауреатами нынешнего года, и первые два вопроса традиционно были одинаковыми для обоих победителей.
Господа ученые, что значит для вас вручение премии "Глобальная энергия"?
Фреде Блобьерг: Мне очень приятно получить столь престижную награду в такой высококонкурентной области, как энергетика. И, глядя на предшествующих лауреатов, я испытываю невероятную гордость. Для меня это также признание того, что современный мир становится все более электрифицированным, и технология силовой электроники, применяемая для преобразования энергии, создает все условия, чтобы так и было. Я работаю над этим уже более 30 лет. Мой вклад никогда не был бы возможен без сотрудничества с более чем сотней исследователей по всему миру, а также со многими аспирантами из Университета Ольборга. И, разумеется, без поддержки моей семьи.
Халил Амин: Премия "Глобальная энергия" очень престижная награда, которую признают во всем мире, о чем свидетельствует список ее лауреатов. Для меня большая честь, что ассоциация "Глобальная энергия" выбрала меня лауреатом 2019 года и признала мою работу. Не могу передать словами, насколько я взволнован и счастлив с тех пор, как мне сообщили о победе. За всю свою карьеру я был удостоен более 30 наград, однако премия "Глобальная энергия" самая значимая с точки зрения престижа и признания. Я буду дорожить ею всю жизнь.
На решение каких, на ваш взгляд, задач сейчас должны быть направлены усилия ученых разных стран, учитывая направления развития современной энергетики?
Фреде Блобьерг: Сфера энергетики на современном этапе ставит перед собой задачи, по меньшей мере, в двух основных направлениях: иметь возможность удовлетворить растущий спрос на энергию и обеспечить устойчивое долгосрочное производство энергии для достижения декарбонизации. Нам необходимо использовать энергию более эффективно, максимально электрифицировать общественный транспорт, развивать возобновляемую генерацию, чтобы сделать ее еще дешевле. Силовая электроника является ключевой технологией для преобразования электроэнергии. Кроме того, важно "заставить" различные энергоносители взаимодействовать друг с другом и, наконец, последнее, но не менее важное - усовершенствовать технологию накопления и хранения энергии на длительный срок и, таким образом, сделать переход к возобновляемой генерации более быстрым и плавным.
Халил Амин: На мой взгляд, наибольшей проблемой для массовой электрификации в мире является цена на аккумуляторы. Сейчас стоимость составляет около 190 долларов за киловатт-час. Она должна снизиться до 80 долларов за кВт/ч, чтобы расходы были сопоставимы с расходами на обычные автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Для этого потребуется разработать новый очень энергоемкий материал.
Что касается использования возобновляемых источников энергии, например солнечной, цена на фотоэлектрический элемент значительно упала, что делает фотовольтаику самой дешевой среди альтернативной генерации сейчас. Однако самая большая проблема заключается во внедрении эффективной энергоаккумулирующей системы, которая при низкой цене могла бы обеспечить длительный срок службы и высокий уровень безопасности.
Доктор Амин, а почему вы в свое время решили заниматься именно проблемами сохранения энергии?
Халил Амин: Разработка новых источников возобновляемой энергии и способов их использования - непростая задача, однако это окажет значительное влияние на человечество, так как ощутимо ослабит парниковый эффект. В прошлом веке уровень углекислого газа в атмосфере вырос с менее чем 100 ppm (единица измерения концентрации, миллионная доля. - Ред.) до более чем 400 ppm. Как следствие, температура земли увеличилась более чем на 2[o]C. Эта сложная задача в сочетании с общественным влиянием стали для меня самой большой мотивацией для начала поиска способов разработки новых материалов, которые накапливают больше энергии и могут использоваться в автомобильных и интеллектуальных сетях электроснабжения.
Большинство людей в мире не увидят разницы между литий-ионным и натрий-ионным аккумулятором: главное, чтобы устройство много вмещало и долго отдавало энергию. На ваш взгляд, какой объем энергии под силу в современных условиях "запереть" в аккумулятор, например, автомобильный?
Халил Амин: Чтобы расширить использование электромобилей, требуется разработать батарейную установку, способную обеспечить 350-400 Вт/кг (более 1000 Вт/л). Продвинутые литий-ионные аккумуляторы следующего поколения способны развить такой потенциал. Это можно сделать путем соединения изобретенного нами NMC-катода и композитного анода на основе Si-C. Натриевый аккумулятор имеет гораздо меньшую удельную энергию и все еще находится в стадии исследования. По причине низкой энергоемкости такой аккумулятор не будет востребован в автомобильном секторе, однако у него отличный потенциал для использования в энергосети. И не только потому, что натрия в природе больше и он дешевле, чем литий, но и ввиду того, что множество натрий-ионных катодов используют в основном дешевые металлы, такие как железо, титан и марганец. NMC, самый популярный катод в литий-ионном аккумуляторе, использует более дорогие металлы - кобальт и никель.
Сейчас, когда в автопроме усилен тренд на выпуск электрокаров, в том числе и грузовых, ваши разработки особенно могут пригодиться. Какие мировые автомобильные концерны используют ваши технологии, и, может быть, вы знаете, насколько увеличился пробег электромобиля на одной зарядке?
Халил Амин: Катодная технология NMC сейчас используется по всему миру всеми производителями электромобилей, такими как GM, Ford, BMW, Nissan, Toyota, Honda, Mercedes, VW, Audi, Porsche, Volvo и все компании, выпускающие электромобили в Китае. Пока максимальная дистанция за одну зарядку составляет 320 миль (512 км), у более ранних электромобилей было всего 100 миль.
И вопрос, вытекающий из предыдущего: электрокары не очень популярны в России из-за высокой стоимости батарей и слишком быстрой их разрядки зимой. Реально ли минимизировать эти недостатки аккумуляторов? Думаю, проблема вам известна, ведь в Чикаго климат идентичен московскому.
Халил Амин: Правда, что у литий-ионной технологии есть проблема при запуске непрогретого двигателя, особенно при температуре ниже -20oC. Она может быть решена путем адаптации небольшого свинцово-кислотного аккумулятора, что позволит завести автомобиль при температурах ниже минус двадцати. Когда автомобиль работает, система отопления в нем будет нагревать литий-ионную батарею и поддерживать ее при комнатной температуре во время движения независимо от того, насколько на улице холодно. Но в этом случае емкость аккумулятора снизится как минимум на 20 процентов из-за необходимости обогрева салона автомобиля! При температуре выше минус 20 литий-ионный аккумулятор может работать без каких-либо проблем.
Статистика свидетельствует, что примерно пятая часть населения земли имеет проблемы с электроснабжением. Магистральные сети невозможно протянуть в каждую точку планеты. Как вы считаете, реально ли создать устройство, способное в течение долгого времени (например, Полярную ночь, несколько месяцев) питать электричеством целую деревню, скажем, 100-150 коттеджей?
Халил Амин: Да, возможность установки небольшой (МВт/ч) системы с солнечной батареей или ветрогенератором сильно зависит от климата. Другой вариант заключается в том, чтобы адаптировать солнечные батареи на крыше домов и использовать электрический аккумулятор как тот, что был коммерциализирован Tesla. Этот путь подойдет и станет удобным в том случае, если дома будут отключены от энергосети.
Огромное спасибо, доктор Амин, за обстоятельные и интересные ответы. Теперь очередь вашего скандинавского коллеги отвечать. Доктор Блобьерг, Дания является мировым лидером в развитии ветряной энергии, и в 2020 году половина необходимого объема энергии должна генерироваться именно ВЭС. В чем преимущество ветра перед другими источниками?
Фреде Блобьерг: Ветер не нуждается в топливе для производства энергии и поэтому является устойчивым источником энергии и не способствует выбросам углекислого газа в процессе ее производства. Благодаря ветру Дания не зависит от импорта энергии, и сейчас ветер стал в полной мере конкурентоспособным по сравнению с другими источниками энергии. Разумеется, ставка на ветер возможна лишь там, где он дует постоянно, и Дании в этом плане очень повезло: у нас достаточно ресурсов ветровой энергии.
Есть ли у ветряной энергетики "слабые звенья" и как их сделать "сильными"?
Фреде Блобьерг: В Дании почти половину всей электроэнергии получают от ветра, поэтому мы должны найти решения для ее использования в тех случаях, когда мы производим ее больше, чем необходимо. Ветряная генерация нуждается в надежных хранилищах энергии и гибком управлении, позволяющем снижать объемы газовой и другой генерации в случае избытка ветряной энергии.
Премия "Глобальная энергия" присуждается не просто за идею, а за разработку, способствующую улучшению жизни людей. Расскажите, как ваши разработки повышают доступность энергии для населения и насколько успешна их коммерциализация?
Фреде Блобьерг: Я работаю над преобразованием электроэнергии, которое выполняется с помощью технологии силовой электроники, где электронные устройства выдерживают большие напряжения и токи для преобразования электроэнергии одного уровня в электроэнергию другого уровня. Это осуществляется с очень высокой эффективностью - обычно выше 96 процентов. Я применил эти принципы к возобновляемым источникам энергии, масштабному энергосбережению, а также интеграции в сеть. С тех пор многие занялись таким вопросом, и сегодня по таким принципам производится уже более 1000 ГВт установленной возобновляемой мощности. Технология преобразования энергии вносит значительный вклад в достижение Целей устойчивого развития ООН (ЦУР), а также помогает районам, где отсутствует электричество (более 1 миллиарда человек на земле не имеют доступа к электричеству). Эта технология может обеспечить небольшой электрической сетью отдаленные районы благодаря использованию фотоэлектрических источников.
К сожалению, не все страны мира могут идти путем, который выбрала Дания, поставив цель к 2035 году полностью отказаться от углеводородной генерации. Например, Россия занимает 5-е место в мире по запасам нефти, 1-е место по запасам природного газа и 3-е место по запасам угля: имея такое богатство, нелогично отказываться от его использования в генерации. Как вы считаете, есть ли смысл России развивать при этом возобновляемую генерацию, и если да, то какие источники могут быть наиболее востребованы?
Фреде Блобьерг: Углеводородное сырье имеет огромное значение для мирового сообщества. Без него многие технологии не могли бы работать, не смогли бы двигаться, например, самолеты, крупные суда. Нефть, газ и уголь также необходимы для производства химической продукции. Но углеводороды не будут существовать вечно, поэтому имеет смысл снизить темпы потребления. В связи с этим я считаю, что мир должен стараться как можно дольше сохранять высокоценное топливо, генерируя энергию из возобновляемых источников, а регионам следует выстроить стратегический план перехода на ВИЭ в соответствии с их возможностями. Кроме того, в крупных городах, которые будут электрифицироваться и "подпитываться" с помощью возобновляемых источников, также уменьшатся шум и загрязнение окружающей среды, благодаря чему города станут более комфортными для проживания людей.
Вы намерены и дальше развивать ваши исследования в сфере ВИЭ или "рискнете" бросить усилия на решение проблем в углеводородной энергетике?
Фреде Блобьерг: Я работал над преобразованием энергии из возобновляемых источников и энергоэффективными технологиями, а также наилучшим образом интегрировал их в энергосистему. Я думаю, что на этом и будет сосредоточено мое внимание в течение следующих 10 лет, поскольку предстоит еще много работы. Сейчас я работаю над тем, чтобы сделать технологию более надежной с помощью новых методов проектирования и испытаний, а также занимаюсь исследованиями, как интегрировать крупномасштабное производство возобновляемых источников в сеть и при этом получать большой объем производимой электроэнергии. Я работал над преобразованием электроэнергии в течение 30 лет. И такая работа будет актуальной по меньшей мере еще столько же...
Фреде Блобьерг (Дания), родился 6 мая 1963 года в г. Эрслев (Дания).
Окончил Университет Ольборга, а затем аспирантуру, в 1998 году получил звание профессора в области силовой электроники и электропривода. Преподавал в Университете Падуи в Италии, Технологическом Университете Кертина города Перт в Австралии, руководил программой исследований ветровых турбин в Исследовательском центре РИСО (Датская Национальная лаборатория устойчивой энергетики). Заслуженный преподаватель Сообщества силовой электроники IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), заслуженный преподаватель Сообщества промышленной электроники и электротехники IEEE. Сейчас возглавляет Центр отказоустойчивой силовой электроники (CORPE, Center of reliable power electronics), который был основан в 2012 году при Университете Ольборга.
Халил Амин (США), родился 1 декабря 1962 года в Марокко.
Окончил Университет Бордо (Франция) со степенью магистра по материаловедению, получил докторскую степень по материаловедению в Национальном центре научных исследований Бордо. Затем окончил аспирантуру в лаборатории физической химии и физики материалов Левенского католического университета в Бельгии и факультета промышленной химии Киотского университета в Японии. Работал руководителем группы в Национальном исследовательском институте г. Осака и лаборатории фундаментальных технологий Корпоративного научно-исследовательского центра Japan Storage Battery Company в Киото. С 1998 года и по сей день - заслуженный научный сотрудник и руководитель программы по развитию технологий аккумуляторных батарей Аргоннской национальной лаборатории. Отвечает за НИОКР в области перспективных материалов и аккумуляторных систем для электромобилей, источников питания, спутников, а также военной и медицинской промышленности. С 2015 года работает адъюнкт-профессором Стэнфордского университета.