Растет достойная смена

В письме президенту РФ В. В. Путину <Фундаментальная наука и будущее России> видными российскими учеными остро поставлен вопрос о работе с молодыми учеными, о подготовке кадров для науки

Сейчас средний возраст докторов наук достиг 61 года. Большинство из них не имеют преемников, и нужно около 10 лет, чтобы выбрать и передать им незримое <ноу-хау> науки. Если начать немедленно, смена поколений произойдет при среднем возрасте руководителей 71 год. Если промедлить еще пять лет – то 76 лет. Доля лиц, сохраняющих работоспособность, убывает в этом интервале возрастов очень быстро. Для сохранения ощутимой части еще существующих школ нужно принять экстренные меры в ближайшие один-три года.

В СО РАН работе с молодыми учеными уделяется большое внимание. Конечно, как и во всей российской науке, здесь есть много трудностей и нерешенных проблем. И это тема для отдельного разговора. Но жаловаться на отсутствие внимания со стороны корифеев сибирской науки молодая поросль ученых вряд ли вправе. Так, на завершающем заседании Президиума СО РАН перед каникулами был заслушан научный доклад молодого ученого, кандидата геолого-минералогических наук Алексея Кирдяшкина <Термохимические плюмы: условия образования и основные параметры>.

Чтобы читатель мог более ясно представить себе, о чем шла речь, поясним. Множество геологических и геофизических данных показывают, что земля не только тепловая машина, но и химический реактор. Плюмы – это сравнительно узкие колонны разогретого вещества диаметром от 80 до 200 километров, поднимающиеся из глубоких слоев мантии. Они проявляются на земной поверхности как в океанах, так и на континентах. Результат их деятельности в прошлом – океанические и вулканические плато и т. д.

В последние годы многое изменилось, пришло понимание, что без изучения всего, что связано с плюмами, развитие геологии затруднительно.

Академик Н. Добрецов высоко оценил работу, представленную А. Кирдяшкиным, – пока еще ничего подобного в мировой литературе нет.

И вот первое заседание Президиума СО РАН после каникул. И вновь в центре внимания – молодые ученые. Члены президиума и присутствующие в зале члены РАН, директора институтов поздравили молодых ученых, кандидатов физико-математических наук Михаила Катасонова, Василия Сову, Валерия Чернорая с присуждением Государственной премии РФ за работу <Роль продольных структур в процессе ламинарно-турбулентного перехода в пристенных течениях>.

На этом же заседании, кстати, были вручены почетные грамоты Новосибирской области академикам Алексею Эмильевичу Конторовичу и Анатолию Пантелеевичу Деревянко. И вполне возможно, что молодые ученые достигнут через какое-то время таких же высот, как признанные мэтры российской науки.

Может их добиться и кандидат технических наук Александр Кейко. Во всяком случае он уже стал лауреатом конкурса 2004 года <Лучшие ученые РАН - кандидаты наук>. На заседании, о котором идет речь, и был заслушан доклад молодого ученого <Проблемы и перспективы использования биомассы в малой энергетике Сибири>.

Одна из ключевых проблем в коммунальной энергетике Сибири – высокие затраты на энергоснабжение нескольких категорий потребителей тепла и электроэнергии, в частности, использующих мазутные котельные, дизельные электростанции, привозное топливо в рамках северного завоза. В отличие от промышленных потребителей, высокие издержки в коммунальной энергетике влекут необходимость дотаций бюджетов разных уровней. Причины высоких издержек: неразвитость транспортных коммуникаций и сезонный характер завоза топлива продолжающийся рост цен на качественное углеводородное топливо, удаленность от мировых энергетических рынков и монопольное положение поставщиков топлива и энергии.

Единственным радикальным путем снижения затрат в указанных энергосистемах является изменение структуры потребляемого топлива и, соответственно, структуры используемых технологий. Ресурсы низкосортных твердых топлив, включая местные угли и древесную биомассу, на большей части территории Сибири достаточны для полного покрытия нагрузок в локальных коммунальных энергосистемах. Главным условием, определяющим возможность реструктуризации, оказывается наличие освоенных технологий заданного уровня мощности. Были сопоставлены 15 технологий энергетического использования древесной биомассы, проведено сравнение с рядом традиционных технологий и возобновляемых источников энергии. Сопоставление технологий производства электроэнергии показывает, что в диапазоне единичной мощности установок до 0,5-1,0 МВт микро-электростанции на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются единственной промышленно освоенной технологией. Конкурировать с ними могли бы только микро-ГЭС и ветровые электростанции, которые пока еще слишком дороги для массового применения, тем более в коммунальных энергосистемах. Единственной альтернативой ДВС-микро-ТЭЦ выступают технологии газификации, подошедшие к рубежу своего экономического внедрения.

Газификация предполагает получение горючего газа путем термической переработки органических топлив, как правило, с их неполным окислением. Преимуществом газификации является возможность использовать низкосортные топлива, такие, как тощие и высокозольные угли, древесина, лигнин и др. Сопоставление стоимостных показателей говорит о том, что в диапазоне мощности 0,5-3,0 МВт(э) в ближайшей перспективе могут конкурировать мини-ТЭЦ на базе газогенератора и ДВС; прямого сжигания и паровой турбины; газогенератора и ДВС; газогенератора и газовой турбины. Технологии газификации можно условно подразделить на две категории: технологии отопительного газа и технологии силового газа. Первый используется для получения тепла, второй – для получения электроэнергии. Требования к качеству силового газа существенно более строги, чем для отопительного газа. Отопительный газ можно сжигать в паровых и водогрейных котлах, рассчитанных для природного газа и мазута. Силовой газ используют в двигателях внутреннего сгорания или газотурбинных.

В 30 – 50-х гг. газогенераторы широко использовались, однако не выдержали конкуренции с прямым сжиганием дешевых и качественных ископаемых топлив. К началу 90-х опыт разработки газогенераторов оказался утрачен как в России, так и за рубежом. В настоящее время интерес к газификации снова нарастает во всем мире. При этом в Европатенте за последние 15 лет зарегистрировано более 2300 изобретений в данной области, а в Роспатенте только два. Очевидно, благодаря значительному опыту газификации в прошлом, среди неспециалистов широко распространено мнение, что проблем с получением силового генераторного газа не существует. В действительности, коммерциализация этой технологии сдерживается экономическими причинами. Генераторы силового газа серийно не выпускаются, реализованные пилотные проекты балансируют на грани рентабельности.

В части генераторов отопительного газа на отечественном рынке предлагается оборудование трех десятков производителей. Вместе с тем рынок пока не сложился. Перевод мазутных котельных на использование генераторного газа из угля не представляет технических трудностей. Для прямого сжигания угля и газификации угля на мазутных котельных стоимость тепла составляет соответственно около 350 и 360 руб./Гкал, однако газификация окупается быстрее. Замена мазута генераторным газом снижает топливную составляющую конечной энергии втрое, проблемы с уровнем эксплуатации, свойственные коммунальным системам теплоснабжения, при внедрении газогенераторов сохраняются.

Газогенераторные технологии получения электроэнергии не смогут конкурировать с ЛЭП. Экономическая эффективность газогенераторной микро-ТЭЦ зависит от ряда эксплуатационных характеристик, определение и улучшение которых требует создания и ресурсных испытаний опытного образца мощностью порядка 100 кВт. Создание опытной установки на действующем объекте нецелесообразно, так как она должна работать в опытном (более жестком) режиме и не сможет обеспечить необходимую надежность электроснабжения. Газификация, безусловно, эффективна для утилизации древесных отходов, имеющих нулевую или отрицательную стоимость. Экономичность системы индустриальной заготовки древесного топлива как следует пока не изучена. По оценке, индустриальная заготовка топлива в районах с электроснабжением от дизельных электростанций окажется эффективной при дальности транспорта топлива в радиусе 20-30 км.

Ключевыми показателями качества силового генераторного газа являются постоянство состава газа по ходу процесса газификации и, соответственно, метанового числа; калорийность газа важна, но не является определяющим фактором. Вывод по результатам полутора десятков проектов, реализованных проф. М. Анталом (США): коренное улучшение эксплуатационных показателей технологии силового газа требует более детального исследования химии процесса газификации. Этот вывод в точности совпал с результатами независимых исследований в ИСЭМ СО РАН.

Молодым сибирским ученым были сделаны и практические выводы.

Техническая возможность внедрения в Сибири генераторов отопительного газа существует: технология освоена, имеются производители.

Техническая возможность замены дизельных электростанций газогенераторными микро-ТЭЦ существует. Экономика технологии силового газа требует дополнительного рассмотрения. Вместе с тем, технология достаточно изучена, чтобы предпринять попытку создания опытного образца для всесторонних испытаний.

Несоответствие между количеством ресурсов растительной биомассы и низкой степенью их освоенности в Сибири указывает на необходимость значительных организационных усилий по внедрению соответствующих технологий.

Разрыв между современным отечественным и зарубежным опытом и повышенный интерес за рубежом к нашему потенциальному рынку в перспективе угрожают нам зависимостью от импортных технологий.

Выступление молодого ученого заслужило высокую оценку членов Президиума. В частности, была отмечена практическая направленность его научных разработок.

Сложившиеся научные школы в СО РАН уделяют больше внимания подготовке молодых кадров высокой квалификации. Академики с мировым именем уверены: у них растет достойная смена.

Игорь СЛИВКИН, <>