Сибирские ученые превратят уголь в экологичный источник энергии

В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0», где исследователи разрабатывают технологии по превращению низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества.

«Мы надеемся, что центр «Экоэнергетика 4.0» станет местом сплавления фундаментальной и прикладной науки. Чтобы практические решения основывались на серьезных изысканиях, а фундаментальная работа вдохновлялась реальными задачами. Центр должен стать многоцелевым и затрагивать вопросы переработки, эффективного обращения с разными видами топлива», — говорит врио ректора Томского политехнического университета Петр Чубик.

Реальных задач для вдохновения и решения у нового Научно-образовательного центра ТПУ достаточно. Как сейчас принято говорить, работа исследователей «Экоэнергетики 4.0» — в тренде.

В начале апреля в Германии состоялся VIII саммит «Глобальная энергия». Его участники обсудили проблемы и перспективы развития новой энергетики. Глобальные энергетические вызовы на фоне технологической революции требуют пересмотра стратегии действий игроков мировой энергетической системы. Потребность в энергетическом переходе продиктована рядом причин, важной из которых является проблема загрязнения окружающей среды, отмечалось на саммите.

На необходимость развития экологически чистых технологий и эффективных способов преобразования органического топлива также обратил внимание академик РАН, лауреат международной премии «Глобальная энергия» 2018 года и профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Сергей Владимирович Алексеенко.

По его прогнозам, «хотя для ресурсообеспеченных стран органическое топливо будет оставаться приоритетным видом среди энергоносителей, структура мировой энергетики претерпит радикальные изменения за счет развития возобновляемых источников энергии». Стимулирование таких технологий, в частности на базе парогазовых установок и методов глубокой переработки угля, является важнейшим шагом на пути декарбонизации энергетики. По оценке эксперта, они начнут доминировать в мировом энергобалансе после 2050 года.

Недавно стало известно, что Сергей Владимирович Алексеенко стал научным руководителем вышеупомянутого Научно-образовательного центра «Экоэнергетика 4.0».

В центр входят две площадки. Одна из них находится на Томской ТЭЦ-3. Здесь специалисты ТПУ вместе с партнерами создали две технологические линии по газификации твердых топлив. Технология газификации позволяет за счет термического разложения твердого топлива получать тепловую энергию, а также синтез-газ, который может использоваться для выработки тепловой и электрической энергии.

В данном случае на ТЭЦ-3 для газификации будут использоваться уголь, в том числе его низкосортные виды и в перспективе — производственные и твердые коммунальные отходы. Это уникальный проект для всей России. Комплекс может перерабатывать от четырех тонн твердого топлива в час, вырабатывая при этом более 17 тысяч кубометров синтез-газа.

Сейчас комплекс находится в стадии пусконаладочных работ и предварительных испытаний, и уже летом 2019 года на нем пройдут полномасштабные промышленные испытания.

Вторая площадка — это лаборатория газификации твердых топлив в кампусе университета. В ней воссоздан полный производственный цикл — от помола топлива до утилизации полученного газа. Здесь исследователи ищут новые ресурсоэффективные и экологичные технологии для современной энергетики.

«В ближайшие 20–30 лет в России будет доминировать энергетика на органическом топливе, прежде всего на газе. Поэтому очень важно работать над повышением эффективности сжигания таких топлив. Нужны технологии глубокой переработки угля, главным образом газификация — то есть неполное сжигание с получением горючего синтез-газа, который тоже потом сжигается с минимумом выбросов. Научные заделы для преодоления таких вызовов в России есть, и нужно решать эти задачи уже с инженерной точки зрения, — говорит академик Сергей Алексеенко. — Проект Томского политеха по газификации — это большой шаг в этом направлении в масштабах всей страны. Я лично познакомился с уже проделанной работой, и ее высокий уровень убедил меня в необходимости поддержать это направление работы в ТПУ».

Сергей Алексеенко долгие годы возглавлял Институт теплофизики Сибирского отделения РАН. Ученый является признанным экспертом в области теплофизики, энергетики и энергосбережения. Его перу принадлежит более 300 научных трудов, в том числе шесть монографий и 130 статей. У него 33 патента на изобретения. В 2018 году Сергею Владимировичу вручили премию «Глобальная энергия» за исследования и разработки в области теплоэнергетики, а именно — за подготовку теплофизических основ создания современных энергетических и энергосберегающих технологий и их применение при модернизации электростанций, мусороперерабатывающих предприятий, а также за разработку концепции охлаждения различных систем, от мощных вычислительных до атомных электростанций.

Как пояснил сам академик Алексеенко, он получил премию по совокупности работ в области теплофизики — науки, которая обеспечивает энергетику базисными исследованиями. Работы Алексеенко охватывают такие области, как органическое топливо, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) от солнечной до геотермальной энергетики; а также энергосбережение и накопители энергии.

«Глобальные задачи требуют смелых, нестандартных решений и глубочайшего понимания проблемы. Сергей Владимирович специалист мирового уровня, и его участие в реализации нашего проекта очень значимо для университета», — отметил врио ректора ТПУ.

В работе центра «Экоэнергетика 4.0», в научных исследованиях будут принимать участие студенты разных специальностей — теплоэнергетики, теплотехники, химики, экологи, будущие специалисты в энергетическом машиностроении и автоматизации.