Как в ближайшем будущем мы сможем получать электричество и обогревать дома? Что позволит людям слетать на Марс? Казалось бы, уже давно открыты и работают основные источники электроэнергии и тепла. Но не все так просто. Даже маленький Бердск сегодня имеет проблемы с обеспечением новых объектов электричеством. Запасы угля и газа не бесконечны, к тому же эти виды топлива не экологичны.

О самых перспективных разработках в области альтернативной энергетики рассказал Денис Козлов, ученый секретарь Института катализа СО РАН, доктор химических наук, профессор РАН.

Первое, что приходит в голову неспециалисту, когда речь заходит об альтернативной энергетике, это солнечные батареи и ветряные генераторы.

- Солнечные батареи - отнюдь не далекое будущее, - утверждает Денис Владимирович. - Такую энергию выгодно использовать там, где ее невозможно провести по проводам. Уже сейчас ее используют, например, за полярным кругом или в отдаленных деревнях Горного Алтая.

Энергия ветра активно применяется в странах северной Европы; например, в Голландии или Дании. В России самые крупные ветроэлектростанции находятся в Крыму.

Однако существуют и другие интересные, хотя и не столь широко известные публике, технологии. Например, термохимическое преобразование солнечной энергии. В этом случае с помощью солнечного излучения из углекислого газа и воды синтезируют метан, который можно сжигать для получения тепловой энергии в темное время суток. Метан также стоит использовать в современных топливных элементах.

К основным видам альтернативной энергетики относят: солнечные электростанции, ветроэнергетику, геотермальную и водородную энергетику, биотопливо, а также управляемый термоядерный синтез и космическую энергетику, которые на данный момент не используются.

К альтернативным видам относится водородная энергетика в ее самом широком понимании. Водород можно получить разными способами, в первую очередь - путем разложения воды. Его запускают в топливные элементы для получения электричества или используют напрямую для получения тепла.

Главное, что сегодня сдерживает повсеместное применение такой технологии, это проблема транспорта водорода. В баллонах его перевозить невыгодно, поэтому разрабатываются специальные материалы, способные адсорбировать водород, а потом, когда понадобится, отдавать его.

Затрудняет развитие водородной энергетики и проблема получения водорода. Электролиз воды имеет низкий КПД (коэффициент полезного действия). Но есть другие химические и, в частности, фотокаталитические технологии, которые как раз развиваются в нашем институте и уже находятся на конечной стадии фундаментальных исследований.

По прогнозам ассоциации "Глобальная энергия", к середине нынешнего века традиционные источники энергии начнут терять свой вес в пользу более чистой энергии, а к 2100 году доли нефти и угля составят 2,1% и 0,9% от общего энергетического баланса, соответственно. В то же время доля термоядерной энергетики превысит 11%.

Согласно результатам исследований, через 15 лет крупнейшим производителем топливно-энергетических ресурсов будет США (24%), второе место займет Россия (21%), третье - Китай (16%). Однако через 50 лет, по оценкам экспертов, на первое место способна выйти Россия (19%), за ней на второе место переместится Китай (18%), а США "опустится" до третьего места (17%).

Умные стены

- Еще одно перспективное направление, актуальное для Сибири, это селективные сорбенты воды, - рассказывает Денис Козлов.

- Это целый класс композитных материалов, некая матрица неорганической природы, пропитанная определенными солями. Селективные сорбенты воды (ССВ) могут в большом количестве забирать влагу из воздуха и отдавать ее обратно. Днем под воздействием солнца они высыхают, а ночью, наоборот, накапливают влагу, отдавая тепло. На основе этих материалов в нашем институте создаются тепловые машины и насосы, которые можно использовать для обогрева "умных" домов, встроив в конструкцию стен.

Потенциал у разработки очень хороший, уже есть прототипы таких машин, исследование подходит к прикладной стадии.

На Земле и в космосе

Ученые научились получать биодизельное топливо из растительного сырья; например, из рапсового масла. А технологии искусственного фотосинтеза помогут человечеству слетать на Марс.

- В Европе существует регламент, по которому к дизельному топливу из нефти добавляют 10% биодизельного топлива. Экономия получается колоссальная! - объясняет собеседник корреспонденту "Свидетеля".

- Экономия не только в деньгах. При использовании биодизельного топлива в качестве добавки мы на 10% сокращаем выбросы в атмосферу углекислого газа, а значит, и парниковый эффект.

Причем такая технология может давать не только топливо, но и массу других ценных продуктов для химической промышленности или фармацевтики. В растениях проходят очень сложные биохимические циклы, образуя сложные вещества, которые мы до сих пор не можем синтезировать.

Технология искусственного фотосинтеза, помимо того, что нужна нам на Земле, пригодится в космосе, если мы хотим полететь на Марс.

Наш организм - это топка. Он поглощает еду и кислород, выделяя при дыхании углекислый газ и воду. То же происходит на космическом корабле. Если воду мы научились рециркулировать, то весь углекислый газ, выдыхаемый космонавтами, выбрасывается за борт. Если мы сможем реализовать технологию замыкания углеродного цикла и начнем синтезировать из СО2 хотя бы какие-то органические вещества, то у нас отпадет необходимость постоянно отправлять грузовые корабли с кислородом и продуктами питания на космические станции. А значит, мы сможем летать дальше от Земли.

В сутки один человек потребляет около одного килограмма кислорода. На Земле мы про это не думаем, но доставка на орбиту каждого килограмма груза стоит 25 тысяч долларов. Если удастся даже часть кислорода возвращать в дыхательный цикл, это будет огромная экономия. Полет на Марс занимает 500 дней туда и столько же - обратно, так что на каждого космонавта нужно как минимум 1000 килограммов кислорода. Посчитайте, во сколько это обойдется!

"Долина смерти"

Денис Козлов рассказал, что многие разработки российских ученых вынуждены преодолевать искусственную пропасть между фундаментальными исследованиями (их финансируют государственные фонды) и запуском в производство (на это выделяют деньги компании-производители.

- Между этими двумя этапами ученым приходится самими перебрасывать мостик, работая практически на голом энтузиазме.

При этом для развития альтернативной энергетики нужны колоссальные средства. Наша страна пока не может себе этого позволить, потому что главное сейчас - хоть как-то поднять ВВП и позволить людям жить немного лучше. Так что сейчас этим занимается кучка энтузиастов за небольшие деньги. Но не заниматься этим нельзя - иначе мы еще больше отстанем от остального мира.

Конечно, можно продолжать жить на угле и газе, продавая за рубеж большую часть добываемых нефти и газа. Но регресс - это не только, когда ты идешь назад, но и когда стоишь на месте, в то время как другие развиваются. Однажды может оказаться, что наши углеводороды уже никому не будут нужны.

Альтернативная энергия сегодня в нашей стране - это задел на будущее. Мы должны оставаться в тренде и не потерять позиции, которые во многом были завоеваны еще во времена СССР. Кроме того, нельзя сбрасывать со счетов экологический фактор, ведь "чистая энергия" не зря так называется. Она поможет решить проблему не только с углекислым газом, но также с другими вредными соединениями, которые выделяются при сжигании и переработке органического топлива, в том числе с диоксидом серы.

В 2005 году в Бердске на территории БЭМЗа было начато строительство гелиоаэробарической теплоэлектростанции. Принцип ее работы заключался в использовании энергии теплообменных процессов, происходящих в атмосфере под действием солнечного света.

На строительство 24-метровой башни был получен кредит в пять миллионов рублей. Но планы по развитию и масштабированию проекта, а именно строительству более крупной солнечно-ветряной станции мощностью на 500-1000 киловатт, так и остались не реализованными.


Похожие новости

  • 30/04/2016

    Валентин Пармон предвидит сокращение рынка бензина

    ​​​Академик Валентин Пармон поделился прогнозом использования источников энергии и назвал главную причину инертности отечественной промышленности. ​Научный руководитель Института катализа им. Г.К.
    1281
  • 19/09/2017

    Углеводороды будут главными энергоносителями для автомобилей до 2050 года

    ​Углеводороды будут доминировать в качестве энергоносителей для большинства видов транспортных средств как минимум до 2050-х годов. Такой прогноз озвучил на шестом международном энергетическом форуме в Лионе научный руководитель Института катализа Сибирского отделения РАН, лауреат премии "Глобальная энергия-2016" Валентин Пармон.
    168
  • 05/10/2016

    В Новосибирске завершился фестиваль EUREKA!FEST-2016

    ​Шестьдесят научных событий разных форматов в Новосибирском государственном университете, Технопарке, институтах СО РАН и на других площадках города собрали несколько тысяч участников третьего новосибирского фестиваля науки EUREKA!FEST.
    903
  • 11/11/2016

    Статья новосибирских ученых опубликована в журнале «Chemical Engineering Science»

    В июльском номере журнала Chemical Engineering Science (IF = 2,750) вышла публикация сотрудников Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и НГУ «Evolution ofsorptive and textural properties of CaO — based sorbents during repetitivesorption/regeneration cycles».
    733
  • 15/11/2017

    Какие перемены принес Год экологии в России

    Глава минприроды Сергей Донской, анонсируя предстоящий в декабре V Всероссийский съезд по охране окружающей среды, отметил заметно возросший интерес к охране природы со стороны обычных граждан, властных структур и производственных компаний - больших и малых, что в нынешних условиях особенно ценно.
    120
  • 01/05/2016

    Россия может начать производство биотоплива для авиации в ближайшие годы

    ​Производство органического топлива для авиации может быть налажено в России в течение ближайших двух-трех лет. Для этого есть необходимые технологии, которые необходимо довести до промышленных объемов, считает научный руководитель Института катализа СО РАН Валентин Пармон.
    949
  • 02/11/2016

    Энергетика будущего начинается здесь и сейчас: интервью академика Валентина Пармона

    ​"Чаепития в Академии" - постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Вниманию читателей предлагается интервью с доктором химических наук, профессором, академиком РАН Валентином Пармоном.
    820
  • 15/09/2016

    Валерий Бухтияров: катализ - междисциплинарная область науки

    ​Чаепития в Академии" — постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы публикуем интервью с членом-корреспондентом РАН, доктором химических наук, специалистом в области физико-химии поверхности, гетерогенного катализа и функциональных наноматериалов Валерием Бухтияровым.
    926
  • 24/11/2017

    Юрий Аристов: суровый климат России может стать ее конкурентным преимуществом

    ​Альтернативная энергетика подразумевает возможность получать тепло и энергию из того, чего много: где-то хватает солнечных дней, где-то — ветра, а чего предостаточно в Сибири? Правильно, холода. Учёные из Института катализа им.
    89
  • 30/10/2017

    Стратегию развития минерально-сырьевой базы РФ представят правительству до конца 2017 года

    ​Разработчики Стратегии развития минерально-сырьевой базы России до 2030 завершают последние согласования и рассчитывают представить ее правительству РФ до конца 2018 года. Об этом сообщил в пресс-центре ТАСС в Новосибирске научный руководитель Института геологии и минералогии СО РАН Николай Похиленко.
    99