Александр Попов


Александр Попов

Чем можно заменить традиционные источники получения энергии, на чем будут ездить автомобили будущего, чем будут отапливаться здания в ближайшей перспективе? Уйдут ли в прошлое АЭС и ГРЭС? На тему альтернативной энергетики мы пообщались с Александром Поповым. 

возобновляемой энергетики и  энергосбережения УГТУ-УПИ,

NBRussia.com : Александр Ильич, что такое возоб новляемые и нетрадиционные источники энергии?

Александр Попов: К нетрадиционным источникам относят тепловые насосы, топливные элементы, глубокую переработку торфа, термоэлектрические преобразователи, водородную энергетику. Возобновляемыми источниками являются гидроэнергетика, ветроэнергетика, солнечная энергетика, биоэнергетика, использование энергии волн и приливов.

Западные страны были вынуждены заниматься такого рода источниками после энергетического кризиса 1970-х годов и во многом уже преуспели. Дания, например, около 20% своих энергетических потребностей закрывает ветроэнергетическими установками.

В КНР работают более 1  млн малых биогазовых установок, перерабатывающих биологические отходы в газ и удобрения – в перегной. Особенно большое распространение получили тепловые насосы – «трансформаторы» низкопотенциального тепла в высокопотенциальное. Суммарные объемы их производства в мире достигли 1,5 млн штук в год.

NBRussia.com : Давайте подробнее остановимся на биотопливе. Каковы плюсы и минусы его применения?

Александр Попов: Ответ на вопрос об использовании биотоплива может быть весьма обширен. Если коротко, то кроме прямого сжигания древесины, торфа, высушенных осадков сточных вод или навоза от сельскохозяйственных животных, существуют методы газогенерации сырья для получения синтез-газа и методы получения биогаза путем его сбраживания в метатенках. Процесс сбраживания требует поддержания в метатенках в зависимости от выбранных режимов, температур в диапазоне 20–56°С.

На территориях с теплым климатом такие установки могут производительно работать круглый год. Однако, например, в условиях Среднего Урала большая часть вырабатываемого зимой биогаза будет затрачена на собственный обогрев метатенков. В настоящее время область значительно затоварилась навозохранилищами от крупного рогатого скота, свиней, птицы, и эта проблема требует решения.

Необходимо применять другие затратные решения, например метатенки размещать ниже зоны промерзания. Или, к примеру, в отдельных крупногабаритных теплых помещениях использовать сбросовое тепло других предприятий.

NBRussia.com : Почему развитие такого рода источников энергии тормозится в России?

Александр Попов: Прежде всего из-за дешевых энергоносителей и отсутствия необходимых законодательных актов. В странах Запада и Востока используется известный принцип «кнута и пряника». «Кнут» – это огромные штрафы за загрязнение окружающей среды от ТЭЦ, АЭС, ДВС. А «пряник» – льготное налогообложение и  беспроцентные кредиты как для завода-изготовителя агрегатов, так и для пользователей этими энергетическими установками.

Во всех странах владелец, например, ветроэнергетической или любой другой установки малой энергетики имеет право продать в сеть ненужную ему, избыточную в данный момент, электроэнергию. У нас это запрещено. Можно назвать еще ряд подобных ограничений, не способствующих развитию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Хотя сегодня их время наступает и у нас, в России.

NBRussia.com : Позволяет ли использование источников альтернативной энергетики удешевлять энергию?

Александр Попов: Конечно, нет. Любая ТЭЦ или ГЭС вырабатывают более дешевую электроэнергию в пересчете на обобщенные показатели. Однако, если требуется передать электроэнергию на дальние расстояния, понадобится каскад повышающих трансформаторов, линий электропередачи, сотни километров проводов из цветного металла, понижающие трансформаторные подстанции.

Поэтому электроэнергия у потребителя на конце этой цепочки не может быть дешевой, и здесь, возможно, необходимы микро- или мини-ГЭС. Аналогично с ТЭЦ. Можно построить мощную ТЭЦ в отдаленном районе. Причем передачу электроэнергии осуществлять даже проще. А вот как передать тепло на сотни километров, поскольку если его не использовать, то резко упадет КПД ТЭЦ и сбросное тепло нанесет огромной вред природе. Мы сторонники опять же мини-ТЭЦ для нужд конкретного поселка, работающих в режиме когенерации.

NBRussia.com : Какие наиболее интересные разработки альтернативной энергетики ученых и студентов УрФУ вы можете отметить?

Александр Попов: Например, оборудование для приготовления спиртобензиновых смесей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автономные энергетические комплексы на фотоэлектрических панелях с мощностью от десятка ватт до киловатт, охранный энергонезависимый комплекс, ветроэнергетические и ветронасосные установки, солнечные концентраторы и коллекторы, гелиотропы для ориентации солнечной панели или солнечного коллектора на солнце, бесплотинные мини-ГЭС, установки использования низкопотенциального пара. Всего на кафедре получено более 30 патентов по теме возобновляемых источников энергии.

NBRussia.com : Могли бы вы дать краткую характеристику спиртобензинового топлива, его преимуществ?

Александр Попов: На кафедрах атомной энергетики и энергосбережения УрФУ проведена значительная работа. Результаты НИОКР показали, что при концентрациях этилового спирта, начиная с 5%, содержание окислов азота в выхлопных газах соответствует стандартам Евро-5, содержание окислов углерода снижается в пять-семь раз и также соответствует стандартам Евро-5. В процессе исследования установлено, что в диапазоне концентраций спирта от 5 до 10% проходит увеличение октанового числа на три-четыре единицы.

NBRussia.com : На какой стадии разработки находится топливо?

Александр Попов: В настоящее время утвержден национальный стандарт ГОСТ Р52201-2004 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей. Бензанолы». Утверждены также технические условия на этанольные моторные топлива (бензанолы) БИ-82, БИ-93, БИ-96 для ДВС с принудительным зажиганием, а также ТУ на бензанолы Премиум БИ-95 и Премиум БИ-98 для ДВС с электросистемой управления.

В действующий ГОСТ Р51866-2002 включено разрешение использовать этиловый спирт как октановоповышающую добавку до 5% по объему для обычных неэтилированных бензинов. Почему до 5%? Дело в том, что уже 5%-ная добавка существенно уменьшает количество вредных выбросов, а дальнейшее увеличение концентрации спирта имеет свои экономические и технические трудности.

NBRussia.com : Очевидно, что спиртобензиновые смеси имеют массу преимуществ. Но что же препятствует внедрению этого топлива?

Александр Попов: Есть экономические и технические проблемы. Если коротко, то экономическая «загвоздка» в том, что спирт значительно дороже бензина и является подакцизным, строго лимитируемым товаром. Решение этого вопроса – только за правительственными органами. Спросите, почему бразильцы ездят на спирте? Потому что спирт готовят из сахара, а он у них очень дешевый, поскольку там повсюду растет сахарный тростник.

В Америке и Западной Европе для получения спирта сбраживают зерновые культуры, что дороже. Спирт, получаемый на наших заводах из целлюлозы, тоже энерго- и материалоемкий. В НИОКР УрФУ показаны также варианты технологий снижения стоимости спирта, получаемого в том числе и на заводах Свердловской области.

Технические проблемы вот в чем. В больших емкостях, цистернах, баках может скапливаться вода за счет конденсации из воздуха, а также за счет добавки воды в бензин недобросовестными продавцами. В обычных условиях бензин и вода расслаиваются по уровням. Однако спирт хорошо растворяется в воде. Поэтому, чтобы получить однородную смесь-эмульсию, в УрФУ разработали несколько типов эмульгаторов, позволяющих получить устойчивую спиртобензиновую смесь.

NBRussia.com : Почему, по вашему мнению, в России продолжается выпуск этилированного бензина, содержащего наиболее вредные свинцовые присадки?

Александр Попов: Потому что некоторые нефтеперерабатывающие заводы работают по старым технологиям, а присадки повышают октановое число бензина. Перейти на новые технологии по выпуску неэтилированного бензина на этих же заводах – весьма затратное дело, равноценное строительству новых производств. Однако доля этилированного бензина постоянно снижается.

NBRussia.com : Сейчас некоторые автогиганты, типа Toyota, переходят на гибридные двигатели. Есть ли у них будущее в России?

Александр Попов:  «Гибридный» можно понимать в разных смыслах. Прежде всего, как многотопливный двигатель или как двигатель с преобразованием разных видов энергии. Например, двигатель внутреннего сгорания поршневой или турбинный, с электрическим генератором. Последний вырабатывает электрическую энергию, передаваемую на дополнительные двигатели, вмонтированные в колеса транспортных агрегатов. Наиболее широко такая схема используется в большегрузных карьерных самосвалах.

Выпускаются также серийные гибридные легковые автомобили, например Toyota Estima Hybrid, сочетающие возможности автомобиля на ДВС и электромобиля. Особенность их в том, что неиспользуемая полностью в какой-либо момент времени мощность ДВС, например на остановках, посредством генератора передается и накапливается в аккумуляторах большой емкости. С трансмиссией автомобиля соединен электродвигатель, запитанный от аккумуляторов через схему управления. В режиме электромобиля ДВС может быть выключен, отсюда экономия горючего и уменьшение вредных выбросов в атмосферу.

Многотопливные гибридные ДВС также широко известны. Это двигатели, использующие бензин и газ пропан, а также бензин и синтез-газ, бензин с добавками водорода. Однако самыми чистыми с точки зрения экологии являются ДВС на водородном топливе, поскольку на выходе дают только воду. Их широкому внедрению препятствует то, что до сих пор не решена проблема безопасного хранения водорода, обращения с ним.

NBRussia.com : Где еще можно применять альтернативную энергетику?

Александр Попов: В автономном необслуживаемом режиме и в качестве резервного источника энергии. Например, на Западе вдоль автомагистралей через каждые пять километров стоят телефонные будки на случай ДТП или вызова врача.

Каждая такая будка оснащена аккумулятором, подзаряжающимся от солнечной батареи. Поэтому нет необходимости тянуть многокилометровые кабели электропитания. В случае перебоев с электричеством работа газовой котельной должна быть остановлена во избежание возможного взрыва.

Как минимум в резерве котельной должны быть постоянно подзаряжаемые аккумуляторы, инверторы для получения необходимого напряжения и частоты или другие альтернативные резервные источники энергии.

NBRussia.com : Какие виды альтернативной энергетики могут применяться в жизни современного мегаполиса?

Александр Попов: Сегодня в торговых центрах стоят так называемые чиллеры. Это тепловые насосы схемы «воздух–воздух». Тепло от тысяч посетителей центра и работающего оборудования собирается в вытяжной вентиляции и поступает на теплообменники теплового насоса, который может трансформировать это тепло в тепло более высокого потенциала для обогрева помещений через приточную вентиляцию.

В летний период работа теплового насоса переводится в режим охлаждения. Для трансформации тепла необходимо затратить, как правило, электрическую энергию на работу компрессора. Но в целом коэффициент преобразования энергии теплового насоса находится в диапазоне от двух до семи. Например, затратив 1 кВт .ч электрической энергии, вы можете получить 2–7 кВт тепловой.

NBRussia.com : Сегодня население мегаполисов, пытаясь избежать плохой экологии, устремилось за город. Активно развивается загородное малоэтажное строительство. Какие технологии альтернативной энергетики могут применяться там?

Александр Попов: Для автономного энергообеспечения лучше всего подойдут все те же тепловые насосы. Их теплообменники находятся в скважинах или грунте ниже зоны его промерзания. Кроме того, даже если в коттеджных поселках уже есть котлы, работающие на мазуте или газе, то можно установить ветроэнергетическую установку или солнечные панели.

А нестабильную энергию от них без всякого преобразования подавайте на ТЭН вашего котла. Тогда при наличии ветра или солнца котел будет дополнительно прогреваться от этих природных источников. А автоматика котла уменьшит потребление мазута или газа.

NBRussia.com : Вытеснит ли нетрадиционная и возобновляемая энергетика большую – атомные и гидроэлектростанции?

Александр Попов: В северных районах нашей страны – никогда. Для южных территорий существуют глобальные проекты по использованию солнечной и ветровой энергии, температурного градиента вод Мирового океана. Но это не для тех, кто живет, например, на Северном Урале или в Сибири. Я бы оценил возможности нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в этих регионах в масштабах 6–10% от суммарных энергетических потребностей области.

УГТУ-УПИ им. Б.Н. Ельцина (Уральский государственный технический университет — УПИ) был основан в 1920 году как политехнический институт Уральского государственного университета. С 1925 года УПИ стал самостоятельным учебным заведением. В 1992 году Уральский политехнический институт переименован в Уральский государственный технический университет, а в 2000 году – в Уральский государственный технический университет – УПИ.

УГТУ-УПИ – центр науки, культуры и образования Урала. За все время его существования им было подготовлено более 165 тысяч специалистов для отраслевых научно-исследовательских и академических институтов, промышленных предприятий Урала и других регионов, учреждений образования и культуры.



При копировании или цитировании материалов с сайта vnedorozhniki-ussr.ru активная индексируемая ссылка желательна.