Как-то, будучи в штатовской глубинке, Александр Липилин поехал покататься на лошадях. Старый бородатый фермер, услышав русскую фамилию, спросил: не тот ли он самый Липилин, разработчик энергосберегающих установок на базе твердооксидных топливных элементов (Solid Oxide Fuel Сells; SOFC). «От неожиданности я чуть не свалился с лошади, — вспоминает ученый, — никак не предполагал, что настолько известен за рубежом. А продвинутый дедок живо заинтересовался приобретением такой установки». Призрак распределенной электроэнергетики бродит по Америке. 
Александр Липилин: «Вся наша экономика зависит от того, насколько открыты вентили газопровода и нефтепровода. А мы предлагаем проект, реализация которого позволит сократить количество продаваемого сырья в три раза» Фото: Андрей Порубов В России о том, что такое распределенная электроэнергетика, знают даже не все руководители отрасли. Когда РАО ЕЭС распалось, к Липилину в Институт электрофизики УрО РАН стали обращаться руководители генерирующих компаний: что такое водородная энергетика, про которую говорят, мол, она — наше будущее? «Я их спрашивал: а что такое распределенная энергетика, знаете? Увы, нет». В США еще в 2001 году сформировали Solid State Energy Conversion Alliance (SECA) и программу промышленного выпуска к 2010 — 2012 годам энергосистем (3 — 10 кВт) на SOFC себестоимостью 400 долларов за кВт установки. Программа включает шесть проектов, разрабатываемых конкурирующими промышленными командами: Cummins-SOFCo, Delphi-Battelle, General Electric, Siemens Westinghouse (в последний год Siemens), Acumentrics и FuelCell Energy. Но и у нас лед тронулся. 13 ноября 2009 МРСК Урала подвела итоги первого конкурса инновационных проектов в сфере энергосбережения. В комиссию вошли представители профильных министерств и научных институтов Свердловской, Челябинской областей и Пермского края, руководители технического блока МРСК Урала. Рассмотрели 31 проект. Каждый оценили по десятибалльной шкале по критериям: готовность разработок к практической реализации, объективная необходимость, возможность исполнения, актуальность и новизна, финансово-экономическое обоснование, практическая значимость. «Надеемся, что проекты найдут инвесторов и будут внедряться на предприятиях энергетики, в промышленности и в коммунальном хозяйстве», — прокомментировал итоги генеральный директор ОАО «МРСК Урала» Валерий Родин. В министерство энергетики РФ для рассмотрения вопроса о софинансировании и участия в реализации (таковы условия конкурса) направлен один из победителей — революционный проект УрО РАН и ООО «Центр промышленных нанотехнологий» (Екатеринбург), предлагающий создать производство энергосберегающих установок на базе ТОТЭ. Авторы полагают, что нынешняя централизованная система электрообеспечения — детище инженерной мысли Николы Тесла 1895 года — устарела и неэффективна. Вместо модернизации лучше направить деньги на внедрение новых технологий. Неизбежно ли зло В чем суть проекта, рассказывает его научный руководитель, ведущий научный сотрудник лаборатории прикладной электродинамики Института электрофизики УрО РАН Александр Липилин: — Сегодня на тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется сначала в тепловую, затем в механическую и электрическую. Перемножив КПД всех этих переходов энергии, получим среднюю эффективность станций — 35%. Это относится к сжиганию любого вида топлива — угля, газа, мазута. Повысить эффективность в традиционной системе путем модернизации можно лишь незначительно. Передача выработанной электроэнергии от электростанций потребителям на большие расстояния продолжает снижать суммарный КПД системы. Потери обусловлены сопротивлением проводов: чем выше ток и больше расстояние передачи, тем больше потери. Суммарные потери первичной энергии топлива, дошедшей до розетки потребителя, достигают, думаю, 90%. — О потерях энергетики знали всегда? — Профессионалы полагают это данностью, неизбежным злом, а вне отрасли информация конфиденциальна: что толку будоражить умы? Еще минусы: выделяющиеся СО2 и NOx вызывают глобальные экологические проблемы. Неравномерность сезонной и суточной нагрузки электростанций приводит к «рваному» режиму работы систем, сокращает срок их службы. Снижение тарифов на ночную электроэнергию не может выровнять нагрузку: трудно заставить человека вести круглосуточно активный образ жизни. — Что вы предлагаете? — Постепенную замену традиционной системы энергоснабжения распределенной (в перспективе — водородной) энергетикой, когда генераторы электрического тока располагаются непосредственно у потребителей, а вместо электроэнергии по проводам к ним приходит топливо-энергоноситель (природный газ) по трубопроводу. Сравните потери при транспорте электроэнергии в сетях с потерями при транспорте энергоносителя (природного газа или водорода) по трубопроводу. Увеличение стоимости энергоносителя при транспортировании, например, на 1600 км возрастает только на 50%. Там тоже есть свои потери: падает давление, нужны перекачивающие станции. Но в сумме траты в 4 — 5 раз меньше. Это ключевой аргумент в пользу распределенного электроснабжения. Потребитель сжигает топливо в соответствии с собственным графиком потребления. Но не в дизель-генераторе, который шумит, дымит и имеет максимальный КПД 40 — 50%, а в бесшумном, экологически чистом электрохимическом генераторе на ТОТЭ с максимальным КПД до 80 — 90%, то есть в два раза более эффективно преобразующем химическую энергию напрямую в электрическую. Эта энергосберегающая технология для производства того же количества электричества требует в два-три раза меньше топлива, чем сжигается сегодня. — Как переходить к распределенной энергосистеме? И что делать с электростанциями? — Возможен следующий сценарий. На первом этапе использовать природный газ и продукты газификации угля, существующие сети трубопроводов. На втором электростанции постепенно будут переходить от выработки электроэнергии к производству водорода — перспективного и экологически чистого топлива для ТОТЭ. А затем тепловые электростанции, выработав свой ресурс, будут закрыты: уменьшим загрязнение атмосферы. Выбор водорода обусловлен экологической безопасностью, поскольку продуктом его сгорания является вода. Другое преимущество Н2 — его исключительно высокая теплота сгорания, 143,06 МДж/кг (сравните: условное топливо — 29,3 МДж/кг). Высокая теплопроводность водорода и его низкая вязкость приводят к снижению энергозатрат при транспортировании по трубопроводам по сравнению с метаном. Ни рынка, ни госпрограммы — Как возникла эта тема? |
