Наука и технологии России

Вход Регистрация

Плазменное решение

Сегодня в мире работает около 40 тысяч мусоросжигающих заводов. В результате в атмосферу попадает огромное количество диоксинов и цианидов. Лауреат премии «Глобальная энергия», известный учёный, академик Филипп Рутберг уверен, что мусор можно перерабатывать и более цивилизованным способом. Кроме того, в процессе переработки под силу получать синтез-газ, который считается более дешёвым и эффективным аналогом сжиженного природного газа. Это возможно благодаря плазменным технологиям. Подробнее о них и о том, почему в России пока трудно реализовать проекты, связанные с возобновляемой энергетикой, рассказывает академик Рутберг.

Это окончание интервью, которое лауреат дал STRF.ru. Начало читайте в материале «Глобальный взгляд на российскую энергетику».

Рутберг Филипп Рутберг уверен, что уже через два-три года в России может появиться большая работающая установка на плазматронах. Фото предоставлено Институтом электрофизики и электроэнергетики РАН

Справка STRF.ru:
Рутберг Филипп Григорьевич, директор Института электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук. Родился 22 сентября 1931 года. Окончил юридический факультет Ленинградского государственного университета (1954) и Ленинградский политехнический институт имени М. И. Калинина по специальности «электрофизика» (1961). Начал заниматься научной работой в Физико-техническом институте имени А. Н. Иоффе АН СССР, затем в Институте электромеханики АН СССР, в дальнейшем и во ВНИИ Электромашиностроения. Профессор Санкт-Петербургского государственного политехнического и Балтийского университетов. Автор более 500 научных работ, в том числе пяти монографий и нескольких десятков изобретений, включая международные патенты.
Доктор технических наук, профессор. Действительный член (академик) РАН, член президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН, председатель Научного совета РАН «Энергомашиностроение»; имеет правительственные награды, лауреат Государственной премии СССР, Государственных премий РФ и премии Правительства Санкт-Петербурга имени А. Н. Крылова в области технических наук, награждён медалью Питера Марка, почётный профессор Университета Бен-Гурион в Негеве. Именем Рутберга названа малая планета Солнечной системы № 14815

Филипп Григорьевич, что собой представляют современные плазменные технологии?

– Плотная низкотемпературная плазма (наш рабочий диапазон – от двух тысяч до десяти тысяч градусов Цельсия) генерируется в плазматронах. Потом плазменная струя вводится в плазмохимический реактор, где помещается перерабатываемое вещество. Это обычный стальной цилиндр с высокотемпературной керамикой внутри. При помощи этой плазменной струи вы сообщаете именно столько энергии, сколько нужно, чтобы твёрдое или жидкое вещество перевести в газообразную фазу, потом развалить на молекулы и атомы и сформировать то, что вам необходимо.

Причём вы не допускаете горения, потому что запускаете туда ровно столько окислителя, чтобы образовалась окись углерода СО и не образовалось СО2. В итоге получаете так называемый синтез-газ – смесь водорода и СО. Он горючий сам по себе. По энергосодержанию он ниже природного газа, но соотношение водорода и СО оптимальное для ряда вещей. Вы его можете использовать в газовой турбине, в дизель-генераторе, в котле-утилизаторе или при помощи дальнейшего катализа получить из него синтетическое топливо, различные виды спирта. Причём сингаз для этого очень подходит, поскольку здесь соотношение водорода и СО можно иметь один к одному, что трудно получить иным способом.

Это как раз то, что делают сейчас американцы и бразильцы. В Калифорнии огромное количество машин ездит на подобных смесях. Но чтобы удовлетворить 15 процентов от всей потребности Штатов в жидком топливе, надо будет использовать всю американскую кукурузу – а в США производят почти половину мировой кукурузы! В России такое топливо вы можете получить сравнительно дёшево. Мы же можем делать его из любой растительной органики, в том числе из древесины. А больше всего дерева где? В Канаде, у нас, в Штатах и Бразилии. У нас оно гниёт в лесах, в других странах его используют более рационально.

Американцы намерены уже через 10–15 лет 50 процентов жидкого топлива получать за счёт такой переработки. Плазменный способ раза в три эффективней любого другого. Кроме того, он не даёт выбросов.

Из каких этапов состоит процесс плазменной переработки мусора?

– Если говорить о мусоре, то его сначала надо подготовить: превратить в гранулированную, спрессованную, подсушенную массу. Его переработка требует меньше затрат. В Европе почти половина мусора перерабатывается таким образом, в Штатах – тоже. Для этого там уже создано специальное оборудование. Оно недорогое, довольно простое. Такую технику надо покупать у них, а не изобретать велосипед.

Чтобы из спрессованного мусора получить плазму, вы должны затратить какое-то количество энергии. Затем из плазмы получаете синтез-газ, который содержит энное количество энергии. В частности, можно затратить одну единицу энергии, а в синтез-газе получить шесть единиц. Но поскольку КПД преобразования из газа в электричество в лучшем случае – при больших установках комбайн-цикла – 60 процентов, а обычно – 40–50 процентов, вы с каждого килограмма мусора можете получить в чистом виде 1,5–2 КВт-часа. Что это значит:

10 килограммов мусора в день – и одна квартира полностью снабжена электроэнергией и теплом.

Для получения из синтез-газа жидкого топлива и спирта тоже необходимо стандартное оборудование. Его много, оно тяжёлое, дорогое. Всё производится на Западе: скрубберы, теплообменники, фильтры очистки, насосы и даже энергетические блоки комбайн-цикла, которые способны работать на слабообогащённом газе, системы управления и прочее (там всё давно автоматизировано). У нас ничего этого нет.

Однако ни одна страна – а наша тем более – не способна сама по себе эффективно построить такой завод. Нужна кооперация разных государств. Наша часть – плазматроны. Мы первые начали разрабатывать наиболее эффективные плазматроны. Вместе с американцами. Если хотите, на их деньги – по межгосударственным соглашениям. Иначе бы мы в 90-е годы не выжили. А наш институт [электрофизики и электроэнергетики РАН] выжил, сейчас он оснащён не хуже любой американской научной лаборатории.

А для дачи, скажем, отдельного коттеджа, можно делать такие установки?

– Это экономически нецелесообразно. А для маленького посёлка уже может быть выгодно, если он поставляет приблизительно от 1 до 1,5 тонны мусора в час. В таком случае выгодно, например, строить сравнительно небольшие локальные станции с короткими линиями передач, с минимальными потерями тепла. Это то, что сейчас делается во всём мире. Кроме того, если вы построили станцию на несколько десятков МВт, и, не дай Бог, что случится – а сейчас нужно учитывать, помимо техногенных аварий, ещё и терроризм – последствия будут совсем не те, как, скажем, на атомной станции. Небольшой посёлок, городишко можно так снабжать энергией. В Японии двадцатитысячный посёлок освещается установкой на четырёх американских плазматронах «Вестингауз». Они хуже наших, но уже работают. В Канаде, под Оттавой, тоже есть такие установки.

Честно говоря, когда меня спрашивали из солидных научных журналов ещё полтора года назад, когда, на мой взгляд, «пойдёт» эта технология, я говорил, что лет через десять-пятнадцать. Я ошибся. Она уже «пошла», и очень быстро.

Сейчас плазменные технологии наиболее выигрышны в энергетике. Но они также могут быть высокоэффективны в новой металлургии, плазмохимии, медицине и многих других областях. Это пока ещё дитя в пелёнках. Но оно быстро растёт!

Когда в России появятся большие работающие плазменные установки?

– У нас в институте сейчас самая совершенная и, пожалуй, лучшая в мире по своей научной отточенности установка, которая работает уже несколько лет. Она сравнительно небольшая, но уже полупромышленная. Других установок в России практически нет. Нечто подобное сейчас пытаются делать в Новосибирске, однако их установка – это совсем другой уровень. Не хочу обижать коллег, но пока это так.

Правда, сейчас уже появилась масса людей, которые ходят по коридорам власти. Нам некогда ходить, жизнь коротка – надо делом заниматься. А к новому всегда прилипают те, кто хочет быстро заработать. Ведут вокруг этого массу разговоров, причём неквалифицированных, что очень опасно. Так можно опорочить любую хорошую идею.

Что вам мешает создать промышленную установку?

– Мы как раз готовы её создать. Для этого есть всё необходимое: кооперация с зарубежными странами, которая позволит сделать то, что можно сделать на наших заводах, хорошие мастерские. Но, с другой стороны, здесь невыгодно что-либо делать. Металл у нас дороже, чем на Западе. Цены на комплектующие тоже в 2–3 раза выше. А элементной базы у нас нет – её надо покупать за границей.

Кроме того, если я покупаю что-то, например, узел или прибор, то получу его только через 3–4 месяца. А мои зарубежные коллеги, заказав всё необходимое, получат это уже на второй день. Все эти барьеры надо убирать.

Как Вы полагаете, вручение Вам этой награды позволит как-то сдвинуть дело с мёртвой точки?

– Я надеюсь на это. У нас сейчас есть предложения о сотрудничестве от ряда российских регионов. Но это вопрос финансирования, администрирования и т.д. Мы живём в России, и хотелось бы именно здесь всё это реализовать. Понимаете, у нас особенность такая: считают, раз нефти и газа полно, то проживём. Это не так. Легко добываемых полезных ископаемых не так много.

Посмотрите на историю человечества. Сначала костры жгли, потом угольная энергетика развивалась несколько сот лет, и вот пик – газовая и нефтяная. Пора думать, что дальше. Тем более, повторяю, энергетика – очень инерционна. Конечно, мы не можем заместить всё. Но ниша возобновляемой энергетики будет довольно приличной в мире. И у нас она может быть такой.

Кроме того, надо почистить планету, избавиться от выбросов всякой дряни в атмосферу. Я надеюсь на внимание к этому вопросу Дмитрия Медведева и Владимира Путина – они люди прогрессивные. Хотя при нашем чиновничестве, при нашей бюрократии и коррупции я им сочувствую. Трудно бороться. А нам – так просто невозможно. Либо жизнь на это класть, либо делом заниматься. Но это уже не мы должны решать – государство должно делать.

Ваш прогноз: когда в России появится большая работающая установка на ваших плазматронах?

– Если повезёт – года через два-три. Это зависит от решения административно-финансовых вопросов. Сделаем мы её быстро. Если не повезёт – трудно сказать...

РЕЙТИНГ

4.75
голосов: 12

Галереи

Макет системы учёта и сбережения энергоресурсов, разрабатываемой в Зеленоградском инновационно-техническом центре

На выставочном стенде наглядно демонстрируются особенности и тонкости работы системы учёта и сбережения электроэнергии, воды и тепла. Счётчики и датчики, в отличие от массово устанавливаемых в настоящее время в московских домах и квартирах, полностью цифровые. Передача данных от собственно счётчиков осуществляется проводным или беспроводным методом на этажный концентратор, откуда уже по кабелю показания передаются в диспетчерскую. В трубах демонстрационного макета, вопреки ожиданиям, имеется вода и работают даже батареи отопления.
Диспетчерский пункт - это несколько больших мониторов, на которых в реальном времени отображаются различные параметры потребления энергоресурсов и возможные неполадки.

15 фото

Обсуждение