Лауреатами конкурса им. К.Э. Циолковского на соискание областных премий, учрежденных Губернатором и Правительством Калужской области, стал коллектив авторов, выполнивших научно-исследовательскую работу «Разработка проектного облика автономной термоэмиссионной энергоустановки с газоплазменным нагревом АИСТТ-5000 с электрической мощностью 2-5 кВт».
Об этой инновационной разработке рассказывает заместитель директора Института ядерно-физических проблем энергетики по космической ядерной энергетике ГНЦ РФ-ФЭИ, и.о. начальника лаборатории исследования фундаментальных проблем преобразования различных видов энергии, доктор технических наук В.И. Ярыгин.
— Валерий Иванович, заявка на проект прошла довольно жесткий конкурсный отбор. В чем его актуальность?
— Термоэмиссионные энергетические установки (ТЭУ) малой мощности (как на органическом топливе, так и ядерные) имеют большие перспективы коммерческого применения в так называемой «малой» энергетике – в системах децентрализованного электро- и теплоснабжения в отдаленных и труднодоступных районах. По сравнению с турбомашинными и газопоршневыми энергетическими установками они обладают таким важным преимуществом, как отсутствие движущихся частей и вибрации, что сводит к минимуму необходимость их технического обслуживания. Для энергетических установок, работающих в автономном режиме в отдаленных и труднодоступных районах, это весьма существенно. Реализация нашего проекта должна дать ответ на ключевой вопрос о возможности в перспективе коммерциализации этого типа энергоустановок и выходе на их серийное производство.
— Какой принцип действия этих энергоустановок?
— Термоэмиссионное (как и термоэлектрическое) преобразование энергии является способом прямого (минуя механическую энергию) преобразования тепловой энергии в электрическую. Разработка термоэмиссионных и термоэлектрических преобразователей энергии началась с середины 50-х годов ХХ века как в СССР, так и в ряде других стран. Основная направленность этих работ – создание термоэмиссионных и термоэлектрических ядерных энергетических установок (ЯЭУ) для использования в космосе. В частности, в СССР итогом этих работ стала разработка и успешное испытание в космосе термоэмиссионной ЯЭУ «ТОПАЗ» и термоэлектрической ЯЭУ «БУК» в 70-80-х годах прошлого века.
— То есть, в основе – космические технологии, которые теперь находят применение в народном хозяйстве…
— С конца 80-х годов в ФЭИ начали предприниматься попытки диверсифицировать технологии прямого преобразования энергии для наземного коммерческого применения. Был спроектирован, а в некоторых случаях изготовлен и испытан, ряд термоэлектрических и термоэмиссионных электрогенераторов небольшой мощности, как правило, с газопламенным нагревом. В частности, «БУК»-овские технологии мы использовали для создания в интересах ОАО «Газпром» термоэлектрической установки с требуемым высоким уровнем мощности до 500 Вт и выше.
— На какой стадии разработки сегодня находится ваш проект?
— Проведенные нами исследования были ориентированы на создание в перспективе автономной термоэмиссионной энергоустановки электрической мощностью до 5 кВт с газопламенным нагревом, которая получила условное название АИСТТ-5000. Предполагалось, что это будет энергетическая установка когенерационного типа, то есть, помимо электроэнергии будет производиться потребительское тепло в виде горячей воды. Был определен проектный облик этой установки, ключевым элементом которой является так называемый термоэмиссионный электрогенерирующий модуль электрической мощностью около 500 Вт. На базе такого модуля в дальнейшем предполагается создать целый ряд коммерчески привлекательных термоэмиссионных энергетических установок нового поколения с неядерным нагревом.
— Каковы возможные сферы их применения?
— Одним из наиболее перспективных направлений является «малая энергетика» ОАО «Газпром», руководство которого проявило заинтересованность в наших установках. В официальном письме ОАО «Газпром» подтверждается «необходимость разработки и изготовления опытно-промышленного образца автономного источника тока с термоэмиссионным преобразованием тепловой энергии от сгорания природного газа в электрическую энергию…». Энергетические установки малой мощности необходимы «Газпрому» для электрохимзащиты трубопроводов, систем телемеханики и связи магистральных газопроводов, а также для электро- и теплоснабжения жилья линейных ремонтных бригад.
Наряду с ОАО «Газпром» перспективным сегментом рынка для малых термоэмиссионных энергоустановок, работающих на природном или сжиженном газе, является сегмент энергетических установок для коммунального хозяйства. Здесь основным требованием становится цена киловатта установленной мощности. По мере развития малых энергоустановок и снижения их стоимости при серийном производстве, они могли бы завоевывать и эти рынки.
— Предполагается ли задействовать в реализации проекта предприятия Калужской области?
— Предусматривается участие ряда предприятий и организаций Калужской области, обладающих возможностями для реализации инновационных физико-технических подходов и проектных решений, заложенных в проекте. К их числу относятся ОАО «Калужский турбинный завод», Калужский радиозавод, ГНЦ РФ ФГУП «ОНПП «Технология», ОАО «Приборный завод «Сигнал» и ряд других. Общая координация работ по проекту может осуществляться Координационным советом, в который будут входить представители указанных предприятий и организаций, а также представитель Калужского научного центра.
Беседовала Елена Колотилина