Вступительное слово председателя совета по приоритету академика РАН В. Е. Фортова
- Авторы: Фортов В.Е.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российская академия наук"
- Выпуск: Том 89, № 4 (2019)
- Страницы: 318-320
- Раздел: НАУЧНАЯ СЕССИЯ ОБЩЕГО СОБРАНИЯ ЧЛЕНОВ РАН
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5873/article/view/11938
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-5873894318-320
- ID: 11938
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Вступительное слово председателя совета по приоритету академика РАН В. Е. Фортова
Ключевые слова
Полный текст
Когда готовили Стратегию научно-технологического развития РФ; энергетику сразу включили в число ключевых приоритетов; и тому было две причины.
Первая причина состоит в том; что; как вы знаете; энергетика является базисной; ведущей отраслью нашей экономики. Она обеспечивает 22 % внутреннего валового продукта; 60 % экспорта и 40 % поступлений в бюджет. При этом в ТЭКе трудится всего 4 % занятого населения нашей страны. Россия – крупнейший экспортёр энергоресурсов. По экспорту нефтепродуктов мы делим первое и второе место с США. Причём это произошло недавно. По газу страна тоже входит в тройку крупнейших доноров мира. По добыче угля и производству электроэнергии мы находимся на четвёртом месте среди всех стран мира.
Второе обстоятельство; определяющее ведущее место энергетики в экономике; заключается в том; что это системообразующая отрасль. От её функционирования зависит работоспособность остального хозяйственного механизма страны. Это значит; что ни в одной из областей деятельности нельзя добиться прогресса без опережающего (как правило; 20 %-ного) превышения доступной электроэнергии по отношению к тому объёму; который потребуется буквально сегодня-завтра.
В нашей стране необходимость опережающего развития энергетики понятна. Поэтому энергетика всегда являлась приоритетом и откликалась на вызовы; стоящие перед государством. Я имею в виду революцию; восстановительную индустриализацию; Вторую мировую войну; возрождение промышленности и перестройку; когда мы столкнулись с радикальной сменой общественно-экономической формации. Последний вызов оказался для энергетики самым драматичным и самым тяжёлым; потому что 20 лет назад было принято волюнтаристское решение заморозить энерготарифы. Это породило ситуацию; при которой энергетика стала датировать перестраивающуюся экономику; не имея собственных ресурсов для развития; что; в свою очередь; отразилось на многих сферах науки; техники и энергетического производства. Во всяком случае; сегодня энергетика стоит перед серьёзным и драматичным выбором. Но пока мы не так остро чувствуем драматизм этой ситуации; поскольку процесс происходит на фоне падающей экономики. Однако для обеспечения экономического роста; на который мы надеемся; энергетика должна стать опережающей отраслью народного хозяйства.
Под действием перечисленных факторов энергетика начала быстрыми темпами стареть. Сегодня приблизительно 60 % генерирующего и транспортного энергетического оборудования нуждается в замене; а 30 % находится в аварийном или близком к нему состоянии. Это значит; что энергетика падает по всем параметрам и не скоро сможет поддерживать рост; на который рассчитывает страна. Поэтому необходима срочная замена оборудования; причём на базе новых технологий – тех; которые предлагает наука и которые должны внедряться с учётом особенностей нашего развития.
В последние годы широкое распространение в энергетике получили установки с комбинированным парогазовым циклом; преимущества которого впервые доказал ещё в 1950-х годах наш соотечественник – академик С. А. Христианович. Парогазовая установка состоит из двух отдельных блоков: газотурбинного; где разрабатывается так называемая высокоэнтальпийная часть энергии; и паросилового; где происходит выработка электроэнергии водяным нагретым паром. Хочу отметить только; что лопатки первой ступени газовой турбины работают при температуре 2 тыс. °С. И на каждой генерируется до 20 МВт энергии. При этом одна лопатка стоит столько; сколько "Мерседес" Е-класса. Именно от этой детали во многом зависит долговечность и срок службы всей энергоустановки.
Современные турбины с комбинированным парогазовым циклом имеют высокий коэффициент полезного действия: 62 % против 35 – 40 % у паросиловых машин; которые применяются в нашей стране. А если добавить в комбинированный цикл высокотемпературные оксидные топливные элементы; то КПД установок может достигать 80 %. Производство газовых турбин большой мощности – это высокие технологии; и нам предстоит многое сделать; чтобы в стране появилась инновационная техника. Заместитель генерального директора – технический директор ПАО "Силовые машины" член-корреспондент РАН Юрий Кириллович Петреня – ведущий специалист в области газотурбинных технологий – расскажет; как развивается у нас данное направление.
Наша страна обладает значительными природными ресурсами; которые являются национальным достоянием и во многом определяют развитие экономики. На каждого гражданина России приходится в 11 раз больше природных запасов; чем на любого другого жителя Земли. Тем не менее традиционно используемые человечеством энергоресурсы – уголь; газ и нефть – заканчиваются; сокращаются и экономически выгодные для добычи запасы углеводородного сырья; поэтому нужно уже сейчас принимать меры. В последнее время стали широко применять технологию добычи; разведки; извлечения газа и нефти из сложных геологических структур. Член-корреспондент РАН Олег Евгеньевич Аксютин; заместитель председателя ПАО "Газпром"; сделает сообщение на эту тему. Кроме того; он затронет такую важную проблему; как глубокая переработка нефти и газа. Россия здесь сильно отстаёт. Так; глубина переработки нефти в мире находится на уровне 93 – 94 %; а в нашей стране она составляет 80 %. В Академии наук есть интересные предложения по увеличению глубины переработки углеводородного сырья; реализация которых может дать грандиозный экономический эффект. Эти предложения обсуждались на специальном заседании Совета по приоритету "Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике…".
Я уже отмечал; что сетевая и генерирующая инфраструктура в России сильно изношена и нуждается в коренной и срочной модернизации. Основная идея; позволяющая изменить положение дел в этой сфере; состоит в комбинации существующей системы производства; передачи и потребления электроэнергии и так называемой "умной" сети (Smart Grid); которая поcтроена на использовании информационных технологий и современных электронных аппаратных средств для достижения надёжности электрических сетей; повышения качества электроэнергии и снижения её потерь с 20 до 5 %. Это очень серьёзные задачи; о которых пойдёт речь в докладе генерального директора группы компаний "ИнЭнерджи" Алексея Михайловича Кашина.
Одно из требований; предъявляемых к технологии Smart Grid; состоит в необходимости её применения в распределённой энергетике; основанной на возобновляемых источниках энергии; в частности на использовании энергии ветра и солнца. Несмотря на довольно расхожее мнение; что Россия – северная страна; у нас много солнечной энергии. Но если Германия; самая передовая в плане использования возобновляемых источников; получает значительную часть (до 30 %) энергии от солнечных электростанций; то наши реалии сейчас более чем скромные – не выше 1 %. Между тем доля возобновляемых источников в производстве электроэнергии в мире уже составляет 1 ТВт. Наша задача состоит в том; чтобы не упустить этот тренд. Нам необходимо адаптировать ветровые и солнечные энергетические устройства и включить их в большую сеть. Это делается с помощью специальных систем рекуперации и хранения энергии. Алексей Михайлович Кашин затронет и эту тему.
Атомная энергетика всегда была в России в центре внимания. Для нашей страны это важный ресурс развития. Доля атомной генерации в производстве электроэнергии в стране достигла 18 %. Но есть регионы; где 40 – 42 % электроэнергии вырабатывается именно атомными станциями.
Атомная энергетика обладает большими преимуществами. Она экологически чистая; если не допускать тяжёлых проектных аварий; технологичная и не зависит от волатильности цен на углеводороды. Но в последнее время возникли серьёзные проблемы; связанные с возрастающей ролью возобновляемых источников энергии на мировом энергорынке и снижением конкурентоспособности атомной энергетики. В этих условиях важно понять перспективы отрасли и поддержать тот уровень; который определял бы её дальнейшее развитие. Речь прежде всего идёт о проекте "Прорыв"; предусматривающем создание ядерных энерготехнологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с реакторами на быстрых нейтронах. Есть и другие проекты; способные изменить будущее атомной энергетики; о которых подробнее расскажет директор направления научно-технических исследований и разработок Госкорпорации "Росатом" доктор физико-математических наук Виктор Игоревич Ильгисонис. Я только добавлю; что один из видов перспективной атомной энергетики – управляемый термоядерный синтез – сегодня получил новые импульсы к развитию; потому что сразу на нескольких установках с магнитным удержанием плазмы выполнены условия; при которых энергия; выделившаяся в результате термоядерной реакции; сравнялась с энергетическими затратами на нагрев плазмы.
Проекту ИТЭР; в рамках которого планируется создать термоядерный реактор на базе концепции токамака; будет посвящён отдельный доклад. В основе работы ИТЭР лежит термоядерная реакция слияния изотопов водорода – дейтерия и трития с образованием гелия и высокоэнергетического нейтрона (14;1 МэВ); для чего дейтерий-тритиевая смесь должна быть нагрета до температуры более 100 млн °C. При этом смесь превращается в плазму из положительно заряженных ядер водорода и электронов. В такой разогретой плазме энергии дейтерия и трития достаточно; чтобы начались термоядерные реакции слияния с образованием гелия и нейтрона. В этом состоят важные особенности энергетической науки: построение новых энергетических схем напрямую связано с прогрессом в использовании и получении экстремальных состояний вещества.
Для развития атомной отрасли необходимо изучать свойства высокотемпературной плазмы; рабочие среды и материалы; которые держат высокие температуры и могут быть полезны для организации энергетики будущего. В академических институтах работают установки; позволяющие исследовать при помощи взрывов и лазеров плавление образцов; теплофизику облучённых тепловыделяющих элементов. Кроме того; сейчас предлагаются новые виды топлива; например; керамическое топливо; которое может быть использовано в ядерных технологиях. В его состав входят делящиеся материалы; имеющие высокую температуру плавления. Это требует фундаментальных исследований. Академия наук вполне может занять достойное место в данном направлении.
Я уже говорил о высокой конкуренции в мире за источники энергии. Чтобы выдержать эту конкуренцию; в атомной энергетике надо создавать новые технологии и материалы; проводить тонкие квантово-механические расчёты; которые являются основой для проектирования новых сред; работающих в экстремальных условиях. Об этом речь пойдёт в докладе первого заместителя генерального директора АО "Наука и инновации" Госкорпорации "Росатом" доктора технических наук Алексея Владимировича Дуба.
Наконец; с развитием компьютерных технологий и ростом вычислительной мощности всё более актуальным становится математическое моделирование энергетических устройств. В РАН есть возможность делать это на высоком уровне.
Я попытался рассказать о том; что энергетика – наука синтетическая. Она затрагивает и использует фактически все системы научных знаний. Национальный проект "Наука"; когда он будет реализован (я надеюсь на это); позволит наладить дружную работу между отраслями промышленности и всеми отделениями Академии наук.
Об авторах
В. Е. Фортов
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российская академия наук"
Автор, ответственный за переписку.
Email: Vestnik@Naukaran.com
Председатель совета по приоритету, академик РАН
Россия, Центральный федеральный округ, Москва г, пр-кт Ленинский, д. 14Дополнительные файлы
