|
Тематика конгресса международного
научно-промышленного форума «Великие реки» этого года была сконцентрирована на
проблемах экологической, гидрометеорологической и энергетической безопасности.
В рамках секции «Альтернативные источники энергии. Водородная энергетика»
подробно были рассмотрены проблемы и дальнейшие перспективы развития
альтернативной и водородной энергетики в Нижегородской области.
В настоящее время по всем видам альтернативного производства
энергии (АПЭ) Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей
стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для
развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все
разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции
Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях
РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе “Экологически чистая
энергетика” (1993 г.), практически отсутствует стратегия полномасштабного
перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую,
автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно же,
скажется на экономическом отставании России, а также на экологической
обстановке как в стране, так и в мире в целом.
Рассматривались на конгрессе и проблемы, связанные с
альтернативными видами топлива для автомобилей. Необходимость развития этого
рынка очевидна и не только актуальна, но и неизбежна в перспективе. Поскольку
общие закономерности использования альтернативного топлива для автомобилей в
Нижегородской области характерны и для других регионов России и могут
различаться только количественными параметрами, то опыт работы компаний,
работающих с альтернативным топливом, будет достаточно полезен. Н. А. Сидоров
(ЗАО «Реал-Инвест», Нижний Новгород) поделился опытом
и проблемами использования пропан-бутана в качестве
альтернативного топлива для автомобилей в Нижегородской области. Также
рассматривалась перспектива замены пропан-бутана водородным
сырьем.
Не решены пока технические вопросы эффективного
способа получения сырья, его хранения и использования. С проблемами водородного
материаловедения на конгрессе выступил В.М. Чертов из
Центра содействия развитию (г. Москва). В устройстве водородного электромобиля
всего виднее те особенности, по которым можно выяснить возникшие проблемы. В
конструкции водородного автомобиля специфическими устройствами являются емкость
для хранения и транспортирования водорода, трубопровод от емкости к электрохимическому
генератору и сам генератор.
Изготовление емкости (бака, баллона) для хранения
сжиженного водорода несет в себе одну главную проблему – необходимость
обеспечения суперизоляции для сведения к минимуму
потерь от испарения: все-таки –253оС! Материалами баллонов для хранения
водорода под давлением могут быть плотные сплавы: сталь низкой и средней
прочности, титан и его сплавы (после особой термической обработки), алюминиевые
сплавы.
Обратимся к самому электрохимическому генератору.
Энергия в нем получается в результате электрохимической реакции соединения
водорода и кислорода, обратной электролизу воды. В процессе участвуют особая
полимерная мембрана, пропускающая ионы водорода, и
катализатор, на нее нанесенный. Мельчайшие частицы платины являются лучшим катализатором
реакции, но они же и усложняют, и весьма удорожают технологию изготовления
генератора.
Другой проблемой является повышение коррозионной
стойкости электродов, через которые проходит образующийся при реакции ток. Одно
из решений – титановые электроды с нанесенным специальным покрытием (тоже не
очень дешевая технология).
Еще одно обязательное устройство – это система
безопасности с высокочувствительным по водороду датчиком и исполнительным
механизмом, при малейшей протечке отключающим поток водорода и заменяющим его
нейтральным азотом (один из возможных вариантов – замораживание всей системы).
Несмотря на наличие ряда проблем, конструирование,
изготовление и испытания партий опытных и даже серийных автомобилей расширяются
в мире быстрыми темпами.
По прогнозам, переход на водородную экономику будет
осуществляться неравномерно в географическом и геополитическом пространстве
Земли. Особую миссию здесь призваны выполнить отдельные экологически и
промышленно нагруженные города и мегаполисы. К таким городам можно отнести г. Саров, в котором отмечена
наивысшая концентрация автомобильного транспорта. На 100 километров
автомобильных дорог здесь приходится 30 000 автомобилей. Такой плотности
автомобилей нет ни в одном городе России.
Спецификой Сарова является
большой потенциал научных и инженерно-технических кадров, которые наиболее
подготовлены к решению актуальных задач водородной экономики. В Сарове функционирует пока единственное в Нижегородской
области предприятие НТЦ «ТАТА», которое ориентирует свою деятельность на
водородную экономику.
В соответствии с данными Управления
научно-технического прогресса Минэнерго РФ, в настоящее время более 70
процентов территории России с населением 22 млн человек не подключено к федеральной энергосистеме
и является зоной децентрализованного энергоснабжения. Существуют целые регионы,
где занятость населения и его жизненные блага напрямую зависят от своевременной
доставки органического топлива к тепловым и дизельным электростанциям. При
постоянном росте цен на органическое топливо и расходов на его доставку
потребность в альтернативных источниках энергии по всей территории России
возрастает.
Эту проблему решают и в Нижнем Новгороде.
Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт местной
промышленности ОАО «НИИМЕСТПРОМ» (ранее - институт «РОСНИИМЕСТПРОМ») представил
на конгрессе его генеральный директор А. Н. Смирнов. Институт, созданный в 1967
году и осуществляющий свою деятельность на рынке научно-технической продукции и
услуг, располагает собственными площадями, может разработать и внедрить
технологии, спроектировать и поставить технологическое оборудование для
различных производств.
В 2003-2006 гг. здесь был выполнен большой объем
поисковых работ с целью определения новых актуальных направлений. В качестве
одного из основных направлений принята проблема «Ресурсосбережение».
Накопленный ранее опыт позволил поставить задачу создания энергетического
оборудования с использованием нетрадиционных источников энергии. Тщательно
собрана и проанализирована информация по развитию нетрадиционной энергетики в
России, странах Европы и Азии, проведены патентные исследования, изучены
различные предлагаемые и действующие проекты.
Одним из видов возобновляемых источников энергии
является энергия ветра. Нефтяной кризис заставил развитые страны искать замену
сильно подорожавшей нефти и активизировать работы по созданию
ветроэнергетических установок.
Общая установленная мощность ветроустановок
в мире увеличивается быстрыми темпами: с 6000 мВт в 1996 году до 12000 мВт в
1999-м с прогнозом на 2008 год – 36000 мВт. Страны-лидеры в этом направлении -
Германия, США, Дания, Испания, Индия.
В России ветроустановки
используются не так широко. В настоящее время в нашей стране серийно
производятся только малые ВЭС мощностью от 0,1 до 10 кВт, но интенсивно ведутся
работы по созданию ветроагрегатов и ветростанций
большой мощности.
Одной из причин недостаточного использования энергии
ветра в России является то, что в большинстве регионов скорость ветра невелика
и находится в пределах 3-5 м/сек., а большинство существующих ветроэлектростанций лопастного типа эффективно работают при
высоких скоростях ветра (от 7 м/сек. и выше).
Изучение мирового и отечественного опыта показало,
что в практике в основном применяются две группы ветродвигателей: с
горизонтальной осью вращения (крыльчатые) и роторные
с вертикальной осью вращения.
Крыльчатым ветродвигателям относительно мощных ветроустановок присущи некоторые недостатки. К примеру, с
увеличением мощности растут их габариты. В реалистичной установке мощностью
2000 кВт диаметр колеса, по которому движутся крылья, составит около 80 метров.
Соответственно вырастает высота установки (до 90 м и выше). Мощный двигатель
имеет большие габариты, установки создают шумы, ультразвук и инфразвук, вредно
воздействующие на людей и животных, они оказывают влияние на телевизионные и
радиосигналы, создаются неудобства для движения транспорта, что делает
нежелательным их размещение вблизи жилья. Сюда следует добавить сложность в
производстве, эксплуатации, ремонте из-за размещения силовых агрегатов на
высоте, рядом с крыльями, - отсюда высокие затраты на эксплуатацию.
В связи с тем, что установки эффективно работают при
больших скоростях ветра и имеют высокую стоимость и затраты на транспортировку
и монтаж, они не нашли широкого применения в Нижегородской области и других
регионах России.
Учитывая недостатки крыльчатых ветроустановок,
институт ведет работы по разработке ветроустановок с
вертикальной осью вращения роторного типа, которые имеют следующие
преимущества:
- Эффективная работа при малых скоростях ветра (от 3м/ сек и выше).
- Ветроустойчивость: при увеличении скорости ветра устойчивость
повышается (эффект волчка).
- Работа при любых направлениях ветра и скорости ветра.
- Модульность конструкции, что позволяет набирать необходимую
мощность за счет количества модулей.
- Возможность работы в стационарном и передвижном вариантах.
- Возможность размещения на различных площадях (крыши зданий, на
земле и т.д.).
- Экологическая чистота (отсутствие шума, ультра и инфразвука и
т.д.).
- Работы по проектированию, изготовлению и испытаниям ведутся за
счет собственных средств института. Недостаточное финансирование данного
направления замедляет темпы работ. Тем не менее
институтом выполнены работы по проектированию и изготовлению ветростанции
мощностью 15 кВт с возможностью установки на крыше 12-ти этажного здания
ОАО «НИИМЕСТПРОМ».
 Ветростанция запатентована. В ней применен низкооборотный генератор
нового типа с электронным преобразователем, позволяющий при низких оборотах
ротора получать напряжение 380 В (220 В) с частотой 50
Гц. При отсутствии ветра напряжение 220 В получается
от аккумуляторных батарей через инвертор. Время работы от АКБ зависит от
количества и емкости батарей.
Головной опытно-промышленный образец ВЭС-15 «Винд-Ротор» создан как прототип универсального типа ветроэлектростанций различной мощности, которые найдут
применение как альтернативные источники электроснабжения небольших энергопотребителей (дачи, частные дома), социальных
объектов и других объектов, удаленных от централизованного электроснабжения.
Готовятся проекты модельного ряда роторных
ветроэнергетических станций наземного и «крышного»
вариантов в широком диапазоне мощностей. Выпуск изделий планируется начать в
2006 году.
Представленные на конгрессе доклады показали, что у
Нижегородского региона есть огромные потенциальные возможности для активного
вмешательства в процесс перехода к альтернативной, в том числе водородной,
энергетике. Мощная химическая, металлургическая, машиностроительная
промышленность и научный потенциал способствуют этому. Дело - за волей и
желанием законодательной и исполнительной власти, за привлечением бизнеса и
научного сообщества. Тогда и начнется настоящее оживление на этом важнейшем
участке бытия жителей региона.
Сергей ПУРГИН
| 
