Интервью директора Института электрофизики и энергетики РАН

ОДИН К ШЕСТИ
На вопросы журнала отвечает директор Института электрофизики и энергетики РАН Филипп Рутберг

Обновление
– Филипп Григорьевич, какие главные задачи стоят сегодня перед российской электроэнергетикой?
– Главная задача – обновление. Около 70% российских электростанций – тепловые. В среднем ресурс их оборудования составляет 25–30 лет, и сегодня оно устарело примерно на 60%. Но в России мало мощностей, выпускающих необходимые агрегаты. Так, крупные паровые и гидротурбины производит Ленинградский металлический завод (ЛМЗ), а генераторы – «Электросила». Оба предприятия входят в ОАО «Силовые машины». Есть еще несколько относительно небольших предприятий, например Калужский турбинный завод. Этого для нашей страны недостаточно, поэтому мы вынуждены покупать агрегаты за рубежом. Но это дорого, и кроме того, мы тем самым привязываем нашу электроэнергетику к иностранным запчастям. Конечно, сотрудничать с зарубежными производителями надо, но не следует попадать в прямую зависимость от них.
Есть еще одна проблема: КПД тепловых электростанций в среднем по нашей стране очень низкий – порядка 25%. А с учетом всех потерь по пути к потребителю КПД из розетки составляет не более 15–18%. Сложившуюся ситуацию можно исправить, внедряя системы комбинированного цикла, которые дают до 60% энергии в электричестве и до 30% – в тепле. Но подходящие газовые турбины у нас почти не производятся. Правда, некоторые шаги в этом направлении предпринимает ЛМЗ совместно с Siemens – они начинают выпуск больших газовых турбин мощностью порядка 180 МВт. Но, как вы понимаете, эти турбины не совсем наши.
Фактически ансы на ближайшее будущее, – это энергетическое машиностроение. Замечу, что по-хорошему станочное оборудование надо менять каждые 3–5 лет. Но вот уже лет 30 энергетическое оборудование практически не обновлялось. Всё, что было установлено, устарело.
Вторая проблема – сеть. Протяженность высоко- и низковольтных сетей в нашей стране огромна. Потери велики, и опять же требуется их обновление, но в стране практически не осталось необходимых для этого заводов. К счастью, нынешнее руководство Федеральной сетевой компании это понимает, а потому ставится вопрос о строительстве новых предприятий. Хорошо, что система у нас централизована. Сетевики выясняют, что и где требует замены, расширения и модернизации, организуют производство нового оборудования, перспективные разработки, а также научное сопровождение. Думаю, они справятся. Хотя задача почти неподъемная.

Ветер, солнце, вода
– Как вы смотрите на развитие альтернативной энергетики?
– Исследования альтернативных источников – дело хорошее. Но надо понимать, о чем мы говорим. Положим, гидроресурсы – вещь прихотливая и применимая далеко не в каждой стране. Да и на сегодняшний день почти все гидроресурсы использованы. Большие станции почти негде строить. Ну, может, построят парочку – по неосторожности. Тут ведь надо внимательно считать экономику таких проектов и их воздействие на окружающую среду.
– А солнечная энергетика?
– Солнечная будет осваиваться. Но она очень дорогая и на сегодняшний день в большой генерации нерентабельна. Пока целесообразно использовать ее на малых потребителях, то есть на тех, кто покупает электричество на розничном рынке. Солнце – силовая энергетика в отдалении.
Потом ветер. Ветрогенерация активно развивается в Европе. Впереди всех по удельным показателям Дания – 16% национальной электрогенерации. Но КПД таких установок не выше 30%. Ветер дует не всегда, не туда и не так сильно, как хотелось бы. Кроме того, при оценке эффективности ветрогенерации обычно не учитывается полный производственный цикл – изготовление и утилизация лопастей, строительство башни, обслуживание и т.п. В общем, ветер использовать надо, но повсеместного распространения этот вид электрогенерации не получит.
Управляемый термоядерный синтез. Разработки в этой области ведутся многие десятилетия. Эта тема очень плодотворна – множество сторонних областей получили колоссальный толчок благодаря этим разработкам, в частности физика плазмы. Но практический результат возможен не раньше конца века. И даже тогда значительное ограничение не позволит внедрить такие станции повсеместно. Дело в том, что принципиально возможно строительство только сверхмощных станций на 6–10 ГВт. Маленькие не построишь. Разумеется, далеко не везде имеются соответствующие такой мощности потребители. Современная тенденция – небольшие станции поближе к потребителю, чтобы меньше терять в сетях.

Приказано сжечь
– А за каким альтернативным источником вы видите будущее?
– В мире много мусора. В нем много органики. Если рационально ее использовать, то можно удовлетворить все существующие потребности энергетики. Органика вполне может обеспечить топливом 80% мировой генерации.
– Но существующие проекты, основанные на получении топлива из мусора, чрезмерно затратны.
– Здесь необходимы новые технологии. Возьмем физику плазмы. Она стала развиваться, как я уже сказал, благодаря исследованиям в области термоядерного синтеза. Высокотемпературная плазма – это и есть термояд. А наша область – это низкотемпературная плазма (от 2 тыс. до 1 млн градусов по Цельсию), которая применима во множестве областей. Например, в металлургии и химии. Металлы – переплав в чистых средах, восстановление из руд, быстрая, аккуратная резка и сварка. Плазмохимия – создание новых соединений. В этих областях сейчас лидируют американцы, японцы, немцы и норвежцы. А область, которой мы занимаемся, – это расщепление органики.
Большая часть отходов – муниципальный мусор. Хотя есть и отравляющие вещества, например полихлорбифенилы, которые надо уничтожать. Их сравнительно мало – не более 3–5% мировых отходов. Посмотрите на современные методы уничтожения мусора: его просто сжигают, для чего построено порядка 40 тыс. заводов. Температура горения мусора на этих предприятиях – около 800 градусов, то есть оптимум для образования диоксинов, являющихся канцерогенами. Требуются деньги на строительство очистных сооружений. Дикие деньги. При этом огромное количество твердых бытовых отходов содержит органику. Добавим сюда сельскохозяйственные отходы, пластик, которым планета забита, и быстрорастущие породы дерева. Всё это можно газифицировать с помощью плазмы и получать энергию.
Плазма – это полностью или частично ионизированный газ. Четвертое агрегатное состояние вещества, как ее еще называют. Нами созданы самые эффективные в мире генераторы плазмы. Вы продуваете нужный вам газ через электрические дуги, определенным образом стабилизированные, они передают газу энергию, молекулы разлагаются, частично ионизируются, образуется плазма.
В практическом применении – в плане переработки мусора – наиболее интересна плазма высокой плотности температурой 2–8 тыс. градусов (для большинства реакций достаточно 1,5 тыс. градусов). Мы полностью разрушаем вещество. Эффективность переработки приближается к единице, чего никаким другим методом не достигнешь. Притом мы выпускаем синтез-газ при температуре не ниже 1,2 тыс. градусов Цельсия. При таких температурах, кстати, диоксины не образуются. Синтез-газ вы можете направить либо на производство энергии, либо на производство синтетических жидких топлив.

Один в поле не воин
– А какова эффективность?
– Один к шести: на одну долю затраченной энергии мы получаем шесть долей в синтез-газе. Иными словами, отходы не просто уничтожаются, но уничтожаются максимально выгодным способом, вырабатывая при этом полезный продукт – энергию. Переработка 1 кг мусора может дать не менее 2 кВт/ч электроэнергии.
Но ни одна страна в мире сама по себе не может построить такой завод. Даже американцы не могут. Мы в России можем изготовить плазмотрон и плазмохимический реактор. Это сердце установки, но лишь малая ее часть. Нужна система подготовки, транспортировки сырья, теплообменники и т.п. У нас они не производятся. А это 90% объема и две трети стоимости перерабатывающего завода. Идеологически мы сильнее всех, но остальное надо покупать.
– А можем ли мы производить генераторы плазмы в промышленных масштабах?
– Сейчас – нет. Основная проблема – электродные материалы. Отдельные образцы – очень качественные, но промышленного производства нет. Его можно наладить. Остальное – это высококачественные стали (хромоникелевые), которые у нас изготавливаются вполне достойно. А вот чистую медь у нас больше не производят (раньше были заводы в Питере и Екатеринбурге). Нам приходится закупать ее у финнов, которые, в свою очередь, покупают у шведов.

Первые в разработках
– По разработке генераторов плазмы мы – первые. Но у нас имеются проблемы с внедрением. Сейчас много говорится о том, что наука должна давать практический результат, зарабатывать деньги. Утрачивается понимание простой вещи: если мы зарабатываем на чем-то прикладном, то это в конечном счете всегда является результатом предшествующих вложений в фундаментальные исследования. Хорошая фундаментальная работа находит практическое применение. Я говорю о наиболее типичной ситуации, хотя наш институт несколько выпадает из этой картины, так как он оснащен на уровне лучших американских лабораторий. А американцы, не будем кривить душой, сейчас занимают первое место в науке – и по качеству кадров, и по оснащению. Кстати, наш институт не забывает направлять на фундаментальные исследования значительную часть заработанных на практических вещах денег.
Когда-то, кстати, и к ядерной физике относились как к чисто академической дисциплине, которая никогда не получит практического применения. А потом вложения в фундаментальные исследования окупились. И еще как! Сейчас всё происходит так быстро, что если вы не предлагаете ничего нового в течение трех лет – вы сгорели. Никакой хай-тек не может развиваться без научного сопровождения.
Интересно, что Германия, которая всеми силами стремится восстановить свой научный потенциал, утраченный при нацистах, ввела в своих университетах так называемый эйнштейновский статус. Суть его в том, что институты приглашают именитых ученых, которые могут ничего не делать, только лишь общаться со специалистами института. С точки зрения «практического применения» в этом нет никакого смысла. Но с фундаментальной – смысл огромен. Суть – в создании и развитии научных школ.
Нам также необходимо их развивать. Кстати, основной своей заслугой я считаю именно сохранение научной школы. Я ученик Бориса Константинова, который, в свою очередь, был учеником Абрама Иоффе. Мне есть кому передать руководство, есть молодые специалисты, которые продолжают исследования.
– А каковы, на ваш взгляд, проблемы современной российской науки?
– Проблема начинается с образования. При том что мы стремимся чуть ли не ко всеобщему высшему образованию, его качество в среднем упало. Когда я поступал, нас было 20 человек на место, и к поступившим были очень высокие требования. А сейчас конкурс на технические специальности катастрофически снизился. Кроме того, абитуриенты в массе своей плохо знают математику и химию. Хорошо, хоть физику немного знают.
Надо в целом изменить государственную политику в отношении науки. Поднять ее престиж, разобраться с лженаукой. Кроме того, нужно банально вкладывать в науку деньги. Тесные контакты с Западом в этой области – это очень хорошо. Центр науки сейчас в США, значит, нам есть, чему учиться. Лет за десять можно подняться.
– В 2011 году вы стали лауреатом премии «Глобальная энергия». Как вы относитесь к созданию российских научных премий?
– Очень положительно. «Глобальная энергия» – это полезное дело. Приятно, что растет качественный состав лауреатов и экспертов, а сама премия при этом не превращается в местечковую – среди экспертов много крупных зарубежных ученых. Для меня, кстати, было честью получить премию с Артуром Розенфельдом, одним из крупнейших мировых специалистов в области энергосберегающих технологий. В целом же отмечу, что в сфере энергетики эта премия сегодня, пожалуй, самая высококотируемая.

Оригинал -[censored] (19 МБ).

Имею аналогичное мнение.