Как российские ученые создают возобновляемые источники энергии

Неизбежная угроза изменения климата заставляет мир постепенно искать способы перехода на альтернативную энергетику. Альтернативную или возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса, энергия ветра, гидроэнергия, энергия приливов и отливов. Ученые из российских вузов, участвующих в программе Минобрнауки России «Приоритет 2030», также реализуют стратегические проекты в области ядерной энергетики и создания возобновляемых источников энергии. Подробнее о проектах, направленных на переход к зеленым источникам энергии, читайте в нашем материале. 

Зеленая ядерная энергетика

Источник: пресс-служба ТПУ

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают прорывные технологии в области экологически чистой ресурсосберегающей энергетики, которые обеспечат России лидирующие позиции на мировой арене и сделают ядерную энергетику по-настоящему «зеленой». В рамках программы «Приоритет 2030» в ТПУ реализуется стратегический проект «Энергетика будущего», который обеспечит технологический и кадровый задел для устойчивого перехода нашей страны к экологически чистой ресурсосберегающей энергетике и развития новых технологий ядерной энергетики.

«В рамках стратегического проекта «Энергетика будущего» исследователи и инженеры ТПУ проводят научные исследования в прорывных направлениях ядерной энергетики, среди которых, например, масштабный проект «Прорыв» Госкорпорации «Росатом», — сообщил исполняющий обязанности ректора ТПУ Дмитрий Седнев.

Так, ученые ТПУ занимаются разработкой и внедрением систем автономного электроснабжения со звеном постоянного тока. Это – автономные системы небольших мощностей (до 1-2 МВт), основанные на максимально эффективном использовании солнечной энергии или ветроэнергетики. Для подобных технологий в вузе  разрабатывают контроллеры и инверторы стандартных мощностей, которые позволят успешно использовать возобновляемые источники энергии для нужд электроснабжения потребителей.

Еще одно направление проекта – технология термической конверсии биомассы, например, древесных опилок, которая позволяет получать синтез-газ с высоким — от 20 до 40 % — содержанием водорода. Технология особенна тем, что из сырья получается не один полезный продукт, а сразу три в разных фазах: биоуголь, жидкое углеводородное топливо, синтетический газ, состоящий из водорода, минимального процента углекислого газа и азотных соединений. В ближайших планах — создание пилотной установки по получению водорода из биомассы.

Наконец, большую перспективу имеют исследования эффективного использования геотермальных источников энергии. В университете накоплен серьезный задел фундаментальных знаний по геонаукам, исследованию скважин, бурению, теплотехники. Это позволит создать ученым  междисциплинарный коллектив, объединяющий нефтяников и энергетиков, с привлечением иностранных ученых из Нидерландов и Шотландии. Благодаря поддержке программы «Приоритет 2030» вуз будет работать над созданием систем тепло- и электроснабжения автономных объектов, основанных на использовании геотермальной энергии. Для Томской области это – очень актуальное направление.

При этом исследования направлены на практическое внедрение. К разработкам и методикам проявляют интерес индустриальные партнеры — компании лесопромышленного комплекса, нефтегазодобывающего сектора. Внедрение подобных технологий позволит жителям отдаленных районов получить доступ к сравнительно недорогой и экологичной энергии, развить новые отрасли экономики и снизить углеродный след.

Мировое лидерство в ядерных и термоядерных технологиях

Источник: пресс-служба НИЯУ МИФИ

В Национальном исследовательском ядерном университете «Московский инженерно-физический институт» (НИЯУ МИФИ) реализуется стратегический проект «Ядерные энерготехнологии нового поколения и экстремальные состояния вещества», направленный на переход к безуглеродным источникам энергии.

Главная цель проекта — разработка ключевых технологий на стыке ядерной физики и физики экстремальных состояний вещества для перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике.

Одна из задач университета – внедрять новые технологии, в том числе, и в атомной отрасли. Так, ученые пытаются найти применение новым цифровым технологиям в ядерной отрасли и посмотреть, где их можно эффективно использовать. В частности, в рамках проекта «Приоритет 2030», исследователи хотят сделать цифровой двойник исследовательского реактора НИЯУ МИФИ. При его разработке будут использованы современные технологии BIM-проектирования, моделирования физических процессов, виртуальной и дополненной реальности. Впоследствии разработку можно передать в другие университеты, чтобы студенты смогли познакомиться с объектом и получить навыки работы с ним. Это поможет повысить качество образования студентов в атомной отрасли.

«Задачи проекта тесно связаны с работами, которые ведутся в рамках Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года», реализация которой нацелена на мировое лидерство России в ядерных и термоядерных технологиях», — подчеркнул доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров.

Современные инженерные системы

Исследователи Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева (НГТУ им. Р.Е. Алексеева) ведут разработки в рамках стратегического проекта «Инженерные системы для ядерно-энергетических и лазерных комплексов нового поколения».

«Для университета стратегический проект является одним из ключевых направлений в программе «Приоритет 2030». Он направлен на создание современных инженерных систем для перспективных ядерно-энергетических и лазерных комплексов и разработку образцов оборудования для создания АЭС и лазерных систем нового поколения, превосходящих мировой уровень», — сказал ректор НГТУ им. Р. Е. Алексеева Сергей Дмитриев. 

Адаптивная оптика

В Московском политехническом университете (Московский Политех) специалисты проводят исследования в рамках стратегического проекта «Адаптивная оптика для лазерных технологий будущего». В мире эта область исследований сегодня очень актуальна. 

В данный момент проект находится на стадии инициации. Исследования позволят разработать новые методы и подходы коррекции светового излучения и создать быстродействующие адаптивные системы управления распределением интенсивности сверхмощных лазерных пучков для транспортировки энергии через оптически неоднородные среды. Также проект сможет решить задачи лазерного термоядерного синтеза, что повлияет на экономический потенциал страны за счет устойчивого энергоснабжения объектов, удешевления генерации энергии, снижения энергопотерь при передаче световой энергии. 

«Управляемая термоядерная реакция — это в перспективе «зеленый» источник энергии, способный изменить мир, решить ряд экологических и социальных проблем, при этом получение лазерного термоядерного синтеза невозможно без адаптивной оптики», — прокомментировал профессор, научный руководитель стратегического проекта Алексей Кудряшов.

Разработки в области водородной энергетики

Источник: пресс-служба УрФУ

Работа исследователей Уральского федерального университета (УрФУ) в рамках стратегического проекта «Материалы и технологии для водородной и ядерной энергетики» нацелена на обеспечение мирового превосходства России в области создания материалов и технологий для водородной, возобновляемой и ядерной энергетики. 

«Альтернативная энергетика развивается во всем мире как одна из ключевых возможностей снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, предотвращения проблем энергетического дисбаланса и глобального потепления. Для решения этих вызовов Уральский федеральный университет развивает исследования и разработки в области водородной энергетики», — сказал ректор УрФУ Виктор Кокшаров. 

Основная задача исследователей — сформулировать научные принципы разработки новых функциональных материалов для водородной энергетики. Такие материалы должны обладать оптимальными условиями применения и способствовать высокой эффективности и производительности задействованных твердооксидных электрохимических устройств.

УрФУ также сотрудничает в этом направлении с академическими институтами и промышленностью, так как тематика проекта соответствует приоритетам Уральского НОЦ. Кроме того, вуз привлекает к исследованиям и разработкам молодых специалистов в специализированной молодежной лаборатории водородной энергетики. Коллектив насчитывает уже двух докторов наук, четырех кандидатов наук и около 10 молодых сотрудников — студентов бакалавриата и магистратуры. 

По словам директора Уральского энергетического института УрФУ Сергея Сарапулова, спектр проводимых вузом исследований очень широк: от применения водорода в транспортных системах, энергетике и металлургии, до получения водородосодержащих спиртов как сырья для производства водорода с использованием атомной энергии и возобновляемых источников энергии.