16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/187/13608.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 23-24 (187-188) декабрь 2011 года

Плазмотрон – прорыв в энергетике

Что мы знаем о развитии российской энергетики?
Насколько успешно идет прогресс и от чего зависит достойное будущее нашей страны?

На наши вопросы ответил Филипп Григорьевич Рутберг, который стал лауреатом международной премии «Глобальная энергия» за разработку в области плотной низкотемпературной плазмы. Ученый создал новое направление в физике и технике плотной низкотемпературной плазмы, а также принципиально новые сильноточные плазменные системы. Иными словами – это технология для утилизации опасных отходов, которая может помочь не только избавиться от мусора, но и получить бесплатное топливо.

– Филипп Григорьевич, расскажите о вашем научном открытии. Каков принцип действия плазменных установок, как именно происходит переработка отходов и в чем выгода?

– Все действия проходят в плазмохимическом реакторе. Это стальной цилиндр высотой 7‑8 метров с наружным диаметром 1,5‑2 метра. Внутри он покрыт высокотемпературной керамикой, которая выдерживает температуру до 1700 градусов по Цельсию. В этот резервуар непрерывно поступает перерабатываемое вещество, которое продувается плазменными струями от генератора плазмы (плазмотрона).

Главное, что тут нет горения, а значит, нет выброса вредных веществ, который сопровождает этот процесс. Чтобы не допустить горения и излишнего выброса CО2, мы вводим в эту струю такое количество кислорода, чтобы образовывался только СО – монооксид углерода, или угарный газ. В итоге, добавляя водород, получаем горючий газ, или, как мы его называем, синтез-газ.

По составу он оптимален с точки зрения использования в газовых турбинах, газопоршневых двигателях, дизельных генераторах для производства энергии и тепла. Также методом катализа из такого газа можно получить жидкое топливо или спирт. У нас это пока на бумаге, а вот на Западе подобные технологии уже работают.

– А что играет ключевую роль?

– Главное действующее лицо в этой технологии – плазма. Напомню, это ионизованный газ. Чтобы ее получить, нужно передать газу энергию, в результате чего молекулы распадаются на атомы, от которых, в свою очередь, отделяются электроны. В итоге получаются положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Все вместе – это нейтральная среда, которой и является плазма. Она бывает двух типов: высоко- и низкотемпературная. Первая нагрета до сотни миллионов градусов по Цельсию, она нужна для успешной термоядерной реакции. Вторая имеет температуру от 2 тысяч до миллиона градусов.

Наибольший интерес для технологии представляет диапазон температур от 2 до 6‑7 тысяч градусов. Кстати, последние значения соответствуют температуре на поверхности Солнца. Такую плазму можно использовать в медицине, в металлургии для переплавки цветных металлов, в плазмохимии, которая занимается тем, что расщепляет вещество на атомы, из которых потом строится другое вещество по заданным целям. Всем этим наш институт и занимался последние сорок лет.

Но с начала 1990‑х годов мы начали работать над применением плазмы и в энергетике. Нас интересовали токсичные отходы и отравляющие вещества, которых на тот момент было достаточно создано военной и гражданской промышленностью. С помощью плазменных методов их можно обезвредить.

Переработка же органики с помощью плазменных методов гораздо эффективней, чем сжигание.

– Не так давно Российская академия наук и Федеральная сетевая компания подписали соглашение о сотрудничестве, ключевое направление которого – создание в России интеллектуальной электрической сети. Что представляют из себя «умные сети» и какой вклад внесет РАН?

– Цель документа – модернизировать российскую энергетику, превратив ее в высокоинтеллектуальную и надежную систему. РАН с ФСК ЕЭС только начали работать, в будущем мы собираемся создавать научный центр. Проект «Интеллектуальные сети» позволит существенно повысить надежность энергоснабжения, снизить потери и расход энергоресурсов. Для России «умные» сети – это, прежде всего, одновременное и обязательно инновационное преобразование всех субъектов электроэнергетики. При этом используются новые принципы, технологии передачи и управления процессом. Таким образом, предполагается объединение на технологическом уровне электрических сетей, потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему. «Интеллектуальные» электрические сети позволят резервировать мощности на случай нештатных ситуаций в энергосистеме, а также накапливать избыток электроэнергии, используя его в часы пиковых нагрузок. Интеллектуальная система состоит из двух крупных блоков. Первый блок это сбор информации и управление всеми компьютерными системами. Второй блок – это исполнительный элемент, он необходим для того, чтобы покрыть пиковую мощность, когда она возникает в сетях, предусмотреть выдачу мощности в случае аварии и так далее. Что мы делаем в этой связи? Сейчас мы уже планируем применять новейшие технологии – это стомегаваттные машины с маховиками. Это позволит при прохождении пиковых нагрузок распределять нагрузку своевременно и надежно. Строить дополнительные электрические станции нецелесообразно, ну например, пики мощностью в сто мегаватт необходимо покрывать в течение десяти секунд, а за счет энергии маховиков все покрывается. То же самое делают американцы и делают японцы – они позаимствовали наши разработки.

– Это покрытия секундных пиков, а что делать, если необходимо покрывать и час, два?

– Мы разработали систему, которая позволяет плазменным методом перерабатывать любое местное сырье, любой мусор, который генерирует электроэнергию. Эта система может работать на персонального потребителя, а ночью, когда его нет, накапливать газ, с тем чтобы в случае пика, который надо покрыть, бросить дополнительный газ для турбины и в течение нескольких часов обеспечить требуемую мощность. Это стационарный метод.

В целом, разработка новейших материалов, которые весьма конкурентоспособны, – вот что мы делаем для умных систем, но и это уже немало. Кроме того, мы предложили идею разработки новых смесей газов изолирующих, вместо элегаза. Это штука очень дорогая и опасная, и мы надеемся заменить на другие газы.

– Филипп Григорьевич, что вы можете сказать о внедрении передовых отечественных разработок в электротехнике в нашей стране?

– По общей оценке – мы имеем весьма низкий уровень. Отстаем колоссально, к примеру КПД тепловых станций в среднем 25 процентов. Одна из основных причин – абсолютно устарело оборудование. 60 процентов генерирующего оборудования уже износило свой срок, сколько бы его ни продлевали, скоро все это будет рушиться, ведь больше 25‑30 лет его эксплуатировать просто нельзя. Отстаем и в гидроэнергетике, отсюда и результаты – аварии. В сетях тоже надо менять оборудование, и причем больше половины. Вспомним хотя бы отключение электроэнергии в Санкт-Петербурге, что является наглядным показателем сегодняшней ситуации. Было обесточено метро, не работали светофоры, прекратилась поставка электроэнергии в Финляндию. Подобный случай произошел и в Москве. Это все – устаревшее оборудование, и тут надо что‑то делать. Кроме того, на тепловых станциях уже несколько десятков лет в мире практически строят установки так называемого комбайн-цикла. Это газовая турбина – котел-утилизатор – паровая турбина. Тогда у вас электрический КПД может быть 55‑60 процентов, плюс 30 процентов – тепловой. То есть идет экономия энергии. А у нас на тепловых станциях, где просто паровая турбина, электрический КПД, стыдно сказать, порядка 20 процентов. Остальное идет на топку атмосферы, а заодно и на ее загрязнение.

Конечно, энергетика – это огромные деньги, чтобы все заменить, но это делать необходимо. Во-вторых, я бы объединил под руководством федеральных сетевых высоковольтных сетей все системы, как это было раньше.

– Что вы скажете о состоянии отраслевой науки, о состоянии образования?

– Что‑то, конечно, пытаются делать. Но проблема в том, что отраслевые институты исчезли. Нет специалистов. На телевидении и в газетах идет пропаганда всякой чуши и чудес, разные проекты псевдоученых, которые поддерживают крупные чиновники, в это идет довольно большое вложение государственных средств. Вторая проблема – это очень низкий престиж инженерных профессий. Дело не только в том, что мало платят, а в том, что нет престижа. Когда я поступал в Политехнический институт, было 20 человек на место, сейчас полтора от силы, а в некоторых местах и того нет. Опрос молодых людей показал, что 70 процентов хотят быть чиновниками. Здесь должна быть хорошая пропаганда, иначе хорошие ребята, будущие отличные специалисты просто уедут за границу. Уровень образование очень упал, и его необходимо поднимать. Академия наук в этом смысле сохранилась в лучшем состоянии, и при всех ее недостатках нужно поддерживать ее материально и морально.

Также необходимо восстанавливать в компаниях отраслевые научные подразделения.

СПРАВКА

Рутберг Филипп Григорьевич, директор Института электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук. Родился 22 сентября 1931 года. Окончил юридический факультет Ленинградского государственного университета (1954) и Ленинградский политехнический институт имени М. И. Калинина по специальности «электрофизика» (1961). Начал заниматься научной работой в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе АН СССР, затем в Институте электромеханики АН СССР, в дальнейшем и во ВНИИ электромашиностроения. Профессор Санкт-Петербургского государственного политехнического и Балтийского университетов. Автор более пятисот научных работ, в том числе пяти монографий и нескольких десятков изобретений, включая международные патенты.

Доктор технических наук, профессор. Действительный член (академик) РАН, член президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН, председатель Научного совета РАН «Энергомашиностроение»; имеет правительственные награды, лауреат Государственной премии СССР, Государственных премий РФ и премии Правительства РФ, премии Санкт-Петербурга имени А. Н. Крылова в области технических наук, награжден медалью Питера Марка, почетный профессор Университета Бен-Гурион в Негеве. Именем Рутберга названа малая планета Солнечной системы № 14815.

Кабельная арматура, Гидроэнергетика , ЕЭС , Мощность, Сети , Топливо, Турбины, ФСК, Электроэнергия , Энергия , Электрические сети, Электротехника, Электроэнергетика, СРО,

Плазмотрон – прорыв в энергетикеКод PHP" data-description="Что мы знаем о развитии российской энергетики? <br>Насколько успешно идет прогресс и от чего зависит достойное будущее нашей страны? <br>" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/187/13608.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/ee4/ee440532b9da1254a091a251c57794f2.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.