Российский научный фонд подвел итоги конкурса по приоритетному направлению деятельности «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации». В число победителей вошла созданная по мегагранту Лаборатория перспективных энергоэффективных технологий Физического факультета Новосибирского государственного университета с проектом «Развитие энергетических технологий в условиях изменения климата» (№ 25-79-30002), руководителем которого является академик РАН, заведующий кафедрой физики неравновесных процессов ФФ НГУ, научный руководитель ЛабПЭТ НГУ и Института теплофизики СО РАН, председатель Национального комитета РАН по тепломассообмену, лауреат Международной премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко.
— Энергетика — это базис экономики любой страны вне зависимости от технологического уклада. Актуальность темы «антропогенного изменения климата» обусловлена тем, что преобладающий вклад в глобальное потепление, разрушение озонового слоя Земли и в целом изменение климата вносит энергетика на органическом топливе.
Наш проект направлен на решение научных проблем развития низкоуглеродной и экологически чистой энергетики, позволяющей не создавать, а решать экологические и техногенные проблемы Российской Федерации и, в частности, богатого энергоресурсами Сибирского региона, эффективно улучшая окружающую среду для создания более комфортных условий обитания человека. Несомненным преимуществом данного проекта является комплексность подхода к достижению технологического развития в энергетическом секторе экономики РФ. Большинство проблем, затрагиваемых настоящим проектом, активно обсуждается в мировой литературе, однако неоднократно упоминается нехватка практических решений, связанных с увеличением энергоэффективности существующих технологий совместно с повышением их устойчивости и надежности, в контексте существующих климатических рисков, — пояснил Сергей Алексеенко.
В настоящее время энергетика претерпевает существенные трансформации, как связанные с изменением климата, так и обусловленные в целом направлением развития по повышению эффективности переработки углеводородного сырья и внедрения новых источников энергии. Поскольку Россия находится в крайне тяжелых санкционных условиях, возникает острая необходимость развития отечественных технологий практически по всем направлениям энергетики и экономики. Актуальной задачей становится последовательная модернизация и повышение эффективности энергетики, развитие возобновляемых источников энергии и технологий, снижающих выбросы диоксида углерода, но с темпами, не превосходящими экономические возможности страны.
— Первоочередными задачами нашего научного исследования являются развитие низко- и безуглеродных энергетических технологий, а также увеличение эффективности энергетического оборудования, что будет способствовать снижению антропогенного влияния на изменение климата и разрушение озонового слоя Земли, — пояснил Сергей Алексеенко.
В рамках проекта планируется проведение исследований по пяти основным направлениям. Первое — повышение эффективности использования твердого ископаемого топлива (угля) — первоочередного источника тепло- и электроэнергии Сибири и Дальнего Востока. Оно направлено на экологически чистое сжигание данного вида топлива и использование невостребованных на настоящий момент низкокалорийных угольных отходов за счет развития новых технологий раздельного и совместного сжигания водоугольного и пылеугольного топлива. Для достижения этих целей будет проведена разработка научных основ и математического моделирования перспективных подходов экологически чистого сжигания угольного топлива в топочных камерах, совершенствование низкоэмиссионных вихревых технологий многоступенчатого сжигания и газификации, применение методов машинного обучения. Развитие технологии раздельного и совместного сжигания водоугольного и пылеугольного топлива позволит обеспечить высокую эффективность работы котлов и низкие выбросы экологически вредных NOx, что является одной из первостепенных задач развития энергетики в РФ.
Второе направление исследований — гидрокинетическая конверсия энергии природных потоков: основа для создания новых современных технологий производства и аккумулирования энергии на гидроаккумулирующих станциях (ГАЭС). В этом направлении необходимо добиться снижения сопротивления в элементах энергетических конструкций. В рамках проекта ученые сформируют научную базу для создания современных технологий производства и аккумулирования энергии на основе ГАЭС. Полученные результаты будут способствовать развитию технологии высокоэффективного хранения энергии, выравниванию неоднородности нагрузки электрической сети, а также оптимизации и внедрению новых возобновляемых источников энергии.
Третье направление будет посвящено разработке энергетических технологий на основе утилизации низкопотенциальных сбросных техногенных и геотермальных источников тепла в абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторах (АБТТ). В данном направлении планируется проведение исследования процессов тепло- и массопереноса для повышения энергетической эффективности и снижения металлоемкости АБТТ для усиления конкурентоспособности на внутреннем рынке РФ. Использование АБТТ в качестве тепловых насосов позволит существенно сократить потребление топлива и утилизировать сбросное тепло предприятий, объектов теплоэнергетики и возобновляемых геотермальных источников.
Объектом исследования в рамках четвертого направления проекта станут энергоэффективные низкоуглеродные технологии культивирования микроорганизмов как источника тепловой энергии из биомассы с высокой скоростью роста, так и источника уникальных биологически активных соединений, а также эффективная утилизация выбросов СО2 и очистки сточных вод от органических отходов различных предприятий агрокомплекса. В рамках проекта будут разработаны научные основы вихревого перемешивания и технические решения для эффективного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов различных систематических групп. Результаты в данной области позволят значительно продвинуться в утилизации выбросов СО2 и доочистки сточных вод промышленных предприятий, особенно в регионах с высокой солнечной интенсивностью (Крым, Краснодарский край).
Еще одним направлением исследований в рамках данного проекта станет развитие научных основ и технологий борьбы с обледенением несущих конструкций объектов энергетики и кабельных трасс в условиях зимнего климата и в арктических регионах РФ. Будет разработана система мер, связанная с развитием новой технологии по использованию супергидрофобных покрытий. В результате исследования ученые планируют определить оптимальную по энергетическим затратам и эффективности комбинированную модель противообледенительной системы и выработать стратегию борьбы с обледенением.
— Ожидаемыми результатом проекта будет создание научных основ повышения эффективности энергетических технологий и разработка концепции адаптации существующей энергетической инфраструктуры к климатическим изменениям. Результаты, полученные по каждому из пяти основных направлений проекта, будут способствовать дальнейшему развитию энергетики с учетом существующих климатических зон нашей страны, — сказал Сергей Алексеенко.
