Доступная и безопасная энергия – это и мечта, и вызов для человечества. Объективно альтернативная энергетика не скоро займет этот "пьедестал": главным топливом остается уголь, поэтому мир внимательно следит за работой ученых, ищущих способы снизить антропогенные выбросы угольных ТЭС. Например – за теплоэнергетиками Томского политеха (ТПУ). Подробнее – в материале РИА Томск.​ 
​​​
Тайна пропавшего угля 

У каждой европейской страны есть график полного отказа от генерации угля: Франция планирует остановить ее к 2023 году, Испания – ближе к 2030-2040-м, Германия поставила крайний срок 2038 год. Но процесс дается тяжело, особенно двум главным "угольным державам" Европы – Германии и Польше, которые ответственны за 54% европейских "угольных" выбросов. 

"В 2014 году были опубликованы данные, что министерство экологии Германии обнаружило увеличение выбросов оксидов серы и азота в атмосферу на 1,8%. Для них это катастрофа. В то же время предприятия металлургической и химической промышленности, работающие на территории Германии, показали снижение выбросов этих оксидов на 4-5%", – рассказывает профессор НОЦ имени И. Н. Бутакова ТПУ, доктор физико-математических наук Гений Кузнецов.  ​
 

Начали разбираться и выяснили: на территории страны есть мусоросжигающие заводы, вырабатывающие электроэнергию, которая засчитывается как "зеленая" (вырабатывается возобновляемыми источниками энергии). 

"Но мусор – это очень низкокалорийное топливо, поэтому параллельно с одной линией для сжигания мусора на таких заводах работают одна-две линии с углем. По сути это были подпольные угольные ТЭС", – говорит ученый. 

Азиатские страны развивают угольную энергетику открыто, например, Китай чуть ли не каждую неделю запускает строительство новой угольной электростанции. Почти 600 угольных электростанций находятся на стадии проектирования и строительства в Азии и Африке. То есть, если быть честным, от этого вида топлива – дешевого и легкодоступного, да к тому же имеющегося с большим запасом – мир не уйдет еще долго. Большинство прогнозов отводят мировой угольной генерации больше 20% к 2040 году. Но никак не ноль…

© Администрация Кемеровской области
По данным General Electric, стоимость выработки 1 кВт ч на угле – 3-9 центов, газ обходится в 2-12 ¢, атом – 4-11¢, биомасса – 13-19¢, солнце – 14-26¢. Но уголь и самый "черный" для экологии, фильтрация выбросов помогает мало.

"Остается одно – неким образом изменить саму технологию сжигания угля, которая бы существенно – в 2-2,5 раза – снизила выброс антропогенных газов и летучей золы", – поясняет Кузнецов. 

Разобрали на цитаты 

Гений Кузнецов и его ученик профессор Павел Стрижак в 2020 году стали самыми публикуемыми учеными ТПУ (у первого 42 публикации и индекс Хирша 36, у второго – 32 статьи, индекс Хирша 34). Они же среди лидеров по количеству публикаций в высокорейтинговых журналах, а также по цитируемости. 

"В нашем научном коллективе около 20 человек, причем я один старше 36 лет – у нас более 90% молодежи. К кандидатской каждый имеет по 5-6 статей в ведущих научных журналах: нас очень хорошо публикуют, и вхождение Томского политеха в топ-100 Шанхайского рейтинга по направлению Mechanical Engineering – в основном заслуга теплоэнергетиков, поскольку в этом рейтинге оценивается в первую очередь уровень публикаций", – отмечает Кузнецов.

© РИА Томск. Елена Тайлашева

"За исследованиями, которые затрагивают вопрос снижения "углеродного следа" угольной энергетики, очень внимательно следит весь мир", – говорит Гений Кузнецов. 

"Мы, в частности, исследуем технологии модернизации сжигания угля, чтобы сделать процесс более безопасным для экологии. Чем Том Круз в фильмах занимается? Мир спасает. Вот и мы пытаемся спасти мир при помощи науки", – улыбается ученый. 

По его словам, многими исследователями, не только томскими, установлен факт: если в уголь при сжигании добавлять хотя бы 10% биомассы (древесных опилок, соломы, ореховой скорлупы, косточек, мандариновой цедры и другого), то выброс оксидов азота и серы снижается на 10-15-20%. С 2017 года работает пара десятков электрических станций в Германии, Швеции, Финляндии, в топках паровых котлов которых сжигается уголь с добавками биомассы. 

Также хорошо показали себя водоугольные технологии, когда сжигается не уголь, а смесь угля и воды примерно 50/50. Если при сжигании 1 килограмма угля образуется 10 грамм оксидов серы, то с водоугольным топливом (ВУТ) этот показатель падает до 2,5 грамма – в четыре раза! 

Эти технологии пытались реализовать еще в Советском Союзе, например, в Новосибирске 40 лет назад была крупная ТЭС, работающая на водоугольной суспензии. Ее гнали из Кузбасса по 250-километровому трубопроводу. Впрочем, после перестройки его разобрали на металл… Сейчас к ВУТ большой интерес в Китае, где две трети электроэнергии генерируется угольными ТЭС. 

"Но для того чтобы альтернативные способы сжигания угля – с биомассой, водой и так далее – развивались, нужно обосновать физику и химию комплекса происходящих процессов. Именно этим и занимается наш коллектив. Много лет назад я стал свидетеле​м, как директору одной из ТЭЦ некие люди презентовали порошок, который увеличивает выход пара в два раза при кипении воды в экономайзерах и пароперегревателях.
Директор спросил: "А за счет чего это происходит?" – "Не знаем, просто получается и все" – "Тогда до свидания". Наука должна четко объяснить, за счет чего достигается нужный эффект. Когда эксплуатирующие организации поймут плюсы новых технологий, у этих технологий будет больше шансов превратиться из продукта научных исследований в продукт опытно-конструкторских работ. Ведь стоимость опытно-конструкторских работ в 7-8 раз больше, чем научно-исследовательских", – подчеркивает Кузнецов.

© предоставлено пресс-службой ТПУ
Также политехники интенсивно изучают возможность использования отходов угледобычи, в частности фильтр-кека в составе композитного топлива. В одном только Кузбассе это позволит освободить многие тысячи квадратных метров территорий, заваленных отходами углеобогащения.

Мощь консорциума 

По водоугольным технологиям у России вообще есть шансы стать лидером в мире – с точки зрения науки как минимум. В прошлом году приказом Минобрнауки в России был создан 41 консорциум РАН, в каждый вошли от 5 до 10 академических институтов и университетов, работающих в приоритетных для страны научных направлениях. Из Томска единственное попадание в такой консорциум – коллектив теплоэнергетиков Томского политехнического университета. 

"Консорциум, в который мы вошли, возглавляет Институт теплофизики СО РАН. Он ориентирован на фундаментальные решения задач горения, детонации, взрыва. Томский политех в этом проекте будет работать в области исследования органоводоугольных топливных композиций, создавать базу данных по свойствам и характеристикам новых перспективных композиционных топлив. Перспективных именно с точки зрения экологии", – говорит специалист. ​

На 10 исполнителей консорциума начиная с осени 2020 года до конца 2022 года выделяется по 100 миллионов в год, из них 10 миллионов – теплоэнергетикам ТПУ.  

"Из этих денег мы не только повысили себе зарплаты, а вложили их значительную часть в оборудование, комплектующие, командировки, издание монографий. Чтобы быть еще эффективнее в своих научных исследованиях", – говорит Кузнецов.

Похожие новости

  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    1147
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    4027
  • 06/04/2021

    Сотрудничеству СО РАН и Тюменского государственного университета придан новый импульс

    В ТюмГУ с рабочим визитом побывали директор Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, главный учёный секретарь СО РАН академик Дмитрий Маркович и директор Института экономики и организации промышленного производства СО РАН академик Валерий Крюков.
    524
  • 07/06/2021

    Новые компании и университеты присоединились в Консорциуму водородных технологий

    ​К работе Консорциума водородных технологий присоединилась новые участники. Это шесть российских университетов, ведущих исследования в области водородных технологий, и пять отечественных компаний. Решение о включении новых участников было принято в четверг, 3 июня, на заседании Координационного совета консорциума.
    756
  • 28/10/2020

    Российские ученые нашли экологически чистую замену углю

    Улучшить свойства доступных видов биотоплива смогли ученые Томского политехнического университета (ТПУ). По словам авторов, им удалось получить из торфа и отрубей экологически чистое топливо, не уступающее по эффективности бурому углю.
    1106
  • 18/01/2019

    России есть что показать в сфере передовых технологий

    Представленный под занавес ушедшего года Центром макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования ежеквартальный аналитический обзор «Мониторинг и анализ технологического развития России и мира» дает панорамную итоговую за 2018 г.
    2372
  • 21/02/2019

    Российские и зарубежные ученые создали имплантаты, позволяющие костям быстрее срастаться

    ​Группа ученых из России, Германии и Словении повысили биологическую активность имплантов за счет нано- и микрочастиц кремния и стронция. После вживления такого импланта в организм костная ткань будет восстанавливаться быстрее, сообщила пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ.
    1079
  • 13/02/2020

    Разработки сибирских ученых позволят повысить эффективность противовирусных препаратов

    ​Сотрудники Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Бийска, Новосибирска и Томска исследовали новый разработанный штамм вируса гриппа типа B (штамм В/Novosibirsk/40/2017-MA), чтобы с его помощью изучать лечебную и профилактическую эффективность противовирусных препаратов in vitro и in vivo.
    1236
  • 23/10/2019

    Система экологического мониторинга студентов НГТУ НЭТИ поможет избавить Кузбасс от угольной пыли

    16 октября в Кузбассе успешно завершились испытания прототипа системы экологического мониторинга, которую разработали студенты из Новосибирска. Проект выполнен совместно с Кемеровским филиалом Института вычислительной техники СО РАН (КФ ИВТ СО РАН).
    1217
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    1539