Эксперт № 04 (2013)

Эксперт Эксперт Журнал

Вот вы спрашивали, как связана моя научная деятельность, работа моего института с «Глобальной энергией», а ведь у меня есть и прямой ответ. В формулах для норм расчетов котельных агрегатов, созданных в 50–70-х годах прошлого века, половина принадлежит Кутателадзе и его коллегам, еще часть — Институту теплофизики СО РАН. Невозможно ведь делать новое энергооборудование, не имея норм расчетов. Для создания энергетических машин инженерам нужна пища, вот мы ее и даем — и будем давать дальше. Станем исследовать турбулентность жидких металлов, теплообмены разные, там же никто толком не мерил, и потому неожиданности могут открыться фантастические. Помимо того, глядишь, и у нас самих может получиться какая-нибудь прикладная разработка.

— Владимир Елиферьевич, Институт теплофизики курировал проект первой в мире бинарной Паратунской геотермальной станции. Пишут, что вы лично заложили основы теории абсорбционных тепловых насосов и выпускаете уже четвертое их поколение, разработали еще ряд направлений экологически чистой энергетики и энергосберегающих технологий.

—

Первую бинарную станцию, Паратунскую ГеоЭС, поставили на Камчатке Самсон Кутателадзе, профессор Розенфельд и их ученики Москвичева и Петин. Действительно это была первая в мире станция, где геотермальным теплом разгонялся фреон, и он уже крутил турбинку. Потом наши ребята-инженеры, ту станцию проектировавшие, переехали из Харькова в Тель-Авив и создали известную фирму «Арманд», она сейчас выпускает турбины на озонобезопасных фреонах. Все от нас пошло, забегая вперед, я подумываю такую технику и наши тепловые насосы в комплексе с водородными топливными элементами использовать. С геотермальной энергетикой я, в свою очередь, вплотную столкнулся, когда занимался теми же тепловыми насосами, и сейчас понимаю, что ничего нельзя идеализировать из таких технологий: где-то это пойдет, где-то просто невозможно использовать. Не потому, что не выгодно, а, например, из-за экологии. Как устроен тепловой насос? Он перекачивает тепло низкого потенциала в тепло более высокого. Ты берешь более теплую воду из-под земли, греешь фреон, а охлажденную в системе воду возвращаешь обратно в землю. У нас на Байкале работают две маленькие станции. Они берут воду с температурой 6 градусов, а сбрасывают в озеро с температурой 3 градуса, и за счет этой разницы тепловой насос отапливает помещения. Путин был там, видел и удивлялся, но там есть куда сбросить воду. Мы много ставили таких насосов и в других местах. Берешь подземное тепло, — а в Новосибирске много мест, где вода под землей с температурой 30 градусов, бери да радуйся, — а сталкиваешься с бедой. И мы поняли это после пяти-семи лет эксплуатации. Воду-то ты отработал и качаешь ее назад в скважину, а она забивается внизу, некуда ее деть, мы и не подозревали, что воду грунт отдает легко, а принимает назад ее очень долго и тяжело, а в какой-то момент совсем перестает. Выливать в реки? Выливали мы в Чергу на Алтае, ну и сразу лучшая река района стала портиться. Пришлось ту станцию закрывать.

— Вы как- то рассказывали нам, что технологии электроэнергетики развиваются таким образом, что стремятся к использованию все большей доли водорода из состава горючего, что сам водород — идеальное топливо. Но, похоже, и традиционные источники энергии проживут еще не один десяток лет.

— У водородной энергетики и экономики в конечном итоге, я думаю, лет так через тридцать, громадное будущее. И уже элементы этого будущего наметились: бегают разные водородные автомобили, разрабатываются и испытываются технологии различных топливных элементов. Конечно, все будет двигаться в этом направлении. Смотрите, жгли древесину как топливо, водорода там совсем немного, стали жечь уголь — водорода в нем побольше, стали жечь газ — в метане еще больше доля водорода. Соединенные Штаты Америки с населением в пять процентов от мирового потребляют 25 процентов мировой энергии или что-то около того. При достижении 95 процентами населения Земли уровня потребления энергии, уже существующего в США, будут использованы все углеродсодержащие топлива в мире, и человечество окажется на пороге практической гибели в результате необратимой гибели природы. Потому-то сейчас выходят на использование самого водорода, это уже вопрос выживания. Потом, самое выгодное — водород жечь. Это ясно, потому что техника станет намного компактнее. Сравните паровой угольный котел и топливный элемент — это уже совсем другая машина. Если говорить языком теплофизики, в чем главное преимущество водорода? При сжигании любого органического топлива работает термодинамика обратимых процессов, где максимальный теоретический КПД, определяемый как разница верхней температуры пара минус температура окружающей среды, деленная на нижнюю температуру, для комбинированного цикла газ—пар составляет 55 процентов максимум. А при использовании водородных топливных элементов работает совсем другая термодинамика — необратимых процессов, тут уж КПД может достигать 95 процентов. Но водород — все же дело будущего. Другое направление —

это миниатюризация элементов традиционной тепловой энергетики: так, благодаря новым материалам и более тщательному изучению различных термодинамических процессов диаметр трубок котельных агрегатов можно уменьшить с 20 до 5 миллиметров. Представляете себе масштаб революции, которая ожидает привычную нам теплоэнергетику!

Мой любимый философ Герберт Спенсер утверждал, что прогресс — это рост разнообразия качеств. Потому я считаю, что должна развиваться разнообразная энергетика: и атомная, и тепловая, и ветряная, и приливная. Разные станции надо строить, единственное, против чего я категорически возражаю, — это биоорганическое топливо.

Все это найдет своего потребителя. Пример: сейчас человечество стало стремиться жить в небольших городах, в маленьких поселках; зачем в какую-нибудь глушь линию передачи тянуть — там будет небольшая локальная энергетика. Вот у меня домик в тайге, там у меня печка на дровах, которая без всяких двигателей вырабатывает электроэнергию, просто используя устройство с ячейками Пельтье — телевизор работает, свет горит. Или топливный элемент водородного автомобиля можно к домашней сети подключить. Но не надо только это к большому заводу пытаться пристроить.

— Вы призываете развивать энергетику, а многие требуют умеренности в ее наращивании, раз нет взрывного роста экономики.

— Чем электроэнергия отличается от обычного рыночного продукта? У нее нет разнообразия качеств, разве что одно — частота должна поддерживаться на определенном уровне. Там нет бренда. Электроэнергия — нерыночный в общепринятом смысле продукт, потому что ее нельзя запасти. Запас на будущее — это когда ты вводишь новую мощность. Не надо верить тем, кто говорит, что плановое развитие энергетики в стране преувеличено, что надо строить в меру, так как наш валовой продукт маленький и останется небольшим. Они не понимают, что рост валового продукта — явление нелинейное, и я верю, анализируя то, что у нас сейчас с экономикой происходит, что Россию ожидает очень бурный подъем, промышленный бум, и у нас при умеренном подходе может просто не хватить электроэнергии. У нас уже сейчас за счет бурного строительства подушевое потребление электроэнергии выше, чем в лучшие советские годы. И поэтому я считаю, что энергетику, электроэнергетику надо развивать. Это продукт высокого качества, высокотехнологичный, спрос на него будет расти — и экспортный, и внутренний. Поэтому нужно строить и гидростанции, и тепловые станции — и большие, и маленькие. Угольную энергетику надо быстро развивать, линии передачи, локальные станции строить, ни в коем случае не ограничиваясь только наращиванием энергетики ядерной.

— Владимир Елиферьевич, как получилось, что академический Институт теплофизики стал одним из немногих научных заведений, которые начали заниматься проблемами — и научными, и практическими — оборудования для энергетики? Это перетекло из военных программ как- то?

— Нет-нет, вы представляете, когда мы только начинали работать, нам до 1967 года запрещалось даже заключать хоздоговоры. Нам давали в громадном количестве бюджетные деньги и говорили: «Делайте, ребята, что хотите». И вот за те годы, я сейчас удивляюсь, сколько мы понаворотили в науке здесь в Сибирском отделении Академии наук и у нас в институте.

— А как спрашивали? Мало ли на что вы эти деньги потратите? Это не может на одной совести держаться.

— Может, и держалось, но не только на совести. Есть люди, которые любят саму науку, любят думать, спрашивать у природы, почему и как, таких на контроле держать было не нужно, тогдашние руководители страны это хорошо понимали. Ну и мне повезло, у меня так голова устроена, что я все время задаю вопросы: а почему, что будет, если? Вот не так давно задался вопросом — уж отвлекусь, — что будет, если я возьму и жидкий азот под воду вспрысну. Если на воду — ясно, что будет, каждый видел — кипит там, замерзает. А если под воду? Взяли бутылочку с азотом, кинули в ведро, грузик привесили. Она взорвалась с эквивалентом тротиловым, мы там подсчитали, 0,8. Разнесло ведро, лаборанты успели убежать, увидев, как расширяется этот пузырь. Сейчас мы что делаем? Мы под воду при большом давлении вгоняем жидкий азот. Правда, к сожалению, оказалось, опередили нас чуть-чуть американцы — в 2010-м они проводили похожие эксперименты в попытках создания реактивного двигателя на азотно-водяной смеси. В воду вгонять азот, тот вскипает и выталкивает струю — вот и двигатель. Мы для другой цели совсем изучаем: для получения газогидратов необходим сильный источник давления. И вот буквально на днях обнаружили, что давление может быть доведено до 600 атмосфер взрывом азота в воде в камере. Будем изучать — как растет этот пузырь, как идет волна.