Сколтех - це не тільки якісна освіта, а й інтелектуальний центр з першокласними лабораторіямі.Об однієї з лабораторій розповідає Олександр Устинов, професор Сколтеха, заступник директора Дослідницького центру енергетичних систем.
Нижче - витяги з інтерв'ю.
Лабораторія енергетичних систем складається з 2-х великих частин: електроенергетичної та теплової.
Що стосується електроенергетичних систем, то в нашій лабораторії ми будуємо установку "Mini Grid". Це електрична мережа в мініатюрі. Вона складається з генеруючої і споживає частин.
Для генерації енергії на даху нашого будинку ми встановлюємо сонячні панелі і вітряки.
Також для "Mini Grid" ми будуємо гідроакумулюючу станцію. Бак з водою встановлюється на даху, куди насос вночі буде закачувати воду. Вночі - тому, що нічний тариф дешевше, а операція ця енергетично дуже витратна. Протягом дня цей же насос, який може працювати як турбіна, буде обертати воду.
Вся мережа "Mini Grid" побудована не по ієрархічній класичної моделі, коли є станція і від станції тягнуться магістральні мережі до підстанцій, а мати матричну структуру. Тобто будь-який елемент як споживача, так і виробника енергії можна буде вставити в будь-яку точку, в будь-який вузол такий електроенергетичної системи.
Установка з водневої енергетики
Наша установка "Mini Grid" - досить складна. Панелі та вітряк будуть встановлені на даху, в приміщенні лабораторії - воднева установка і дизель-генератор, а всередині окремого приміщення - керуючі елементи і шафи, які споживають енергію.
Ми вперше зводимо в одну мережу електричну і теплову енергії. Наприклад, біля приміщення з керуючими елементами буде знаходитися тепловий насос, щоб відкачувати тепло, вироблене всередині самої кімнати. Використовувати це тепло планується для гарячого теплопостачання та обігріву приміщення лабораторії. Таким чином, ми тепловий насос інтегруємо в дві структури - в експериментальну установку і в структуру будівлі. Ось такий елемент неможливо поки знайти ніде.
Виходить, що наша установка "Mini Grid" вироблятиме електроенергію, яку ми самі ж і будемо споживати. З'явиться можливість економити не тільки електричну енергію, а й тепло. У складі нашої установки будуть розташовані і системи накопичення енергії: літієво-іонні акумулятори та накопичувачі енергії на супер-конденсаторах.
Це новий напрямок - в світі поки ведуться найперші розробки. А в нашому центрі буде представлена одна з перших установок в Росії і навіть в світі, що працює за цією технологією.
Що стосується теплової частини лабораторії, то тут ситуація наступна. По-перше, ми збираємося досліджувати всі процеси, які існують на енергетичних станціях - кипіння, конденсації і процеси, які відбуваються в теплообмінних апаратах.
Наприклад, у нас є установка для дослідження процесу кипіння. У бак, в якому знаходяться нагрівальні елементи, подається рідина. Через оглядові вікна, розташовані на кожній з 4-х сторін, можна за нею спостерігати.
Установка для дослідження процесу кипіння
На такій установці досліджуються процеси, які відбуваються в парогенераторах великих станцій. Більш того вона дозволяє працювати не тільки з такими класичними рідинами, як вода, а й хладонами, низькокиплячими рідинами. У перспективі ми зможемо створювати невеликі енергетичні установки, які можна розміщувати на виробництвах і на інших станціях. Вони будуть використовуватися для отримання енергії з вихлопів, які зараз просто викидаються в атмосферу.
Також центр працює в напрямку термоменеджмента пристроїв. Тут мова йде про охолодження електроніки не за рахунок вентиляторів, що прокачують повітря всередині, а за рахунок рідин, які працюють в двофазному режимі. Десь, наприклад, відбувається процес кипіння з використанням низькокиплячих рідин, а десь стоїть конденсатор, який конденсує пар і повертає його назад.
Нещодавно спільно з Центром підприємництва та інновацій ми ініціювали проект по охолодженню трансформаторів. Ми хочемо створити трансформатор, який буде працювати за принципом теплової труби. Тобто в одному місці буде відбуватися процес кипіння, а іншому місці - процес конденсації. Використовувані при цьому рідини є дуже хорошим ізолятором і не горять, на відміну від масла. Це дуже важливе технічне умова для створення підземних підстанцій - подібні трансформатори зможуть знизити небезпеку загоряння.
Яке обладнання представлено в лабораторії?
Ми конструюємо і купуємо найперспективніше і нове обладнання.
Термостат, створений за замовленням в Німеччині; тепловий насос; установка для нанесення гідрофобних покриттів
Наприклад, термостат, який представлений в нашій лабораторії, одне з таких пристроїв, створений на наше замовлення в Німеччині. З його допомогою ми будемо досліджувати процеси теплообміну. Устаткування дуже потужне і дозволяє реалізовувати величезний обсяг температур: від мінус 40 до плюс 400 градусів.
Також ми збираємося досліджувати процеси, що відбуваються в теплообмінних апаратах. На одній з наших установок ми будемо досліджувати повітро-рідинні теплообмінники, а на іншій - рідинно-рідинні. Ми хочемо також створювати і досліджувати теплообмінники зі значним ступенем зниження відкладень.
Крім того, в наступному році лабораторія буде сертифікована. Це дозволить виробляти сертифікаційні вимірювання і перетворить нас в незалежний майданчик, де різні виробники обладнання зможуть порівнювати свої пристрої.
Установка для нанесення гідрофобних покриттів
Ще одне наше пропозиція - використовувати CO2 в якості робочої рідини теплового насоса. У світі вже існують аналогічні системи, але вони поки що не відрізняються високою ефективністю. Я думаю, що наш центр зможе сказати своє вагоме слово в даному напрямку. Для такого насоса ми вже розробили схему застосування. Вона включає 2 теплові камери: в одній буде холодно, в іншій - тепло. Розмір камер дозволить розміщувати в них великі об'єкти. Наприклад, телекомунікаційні шафи. Вийде, що Ростелеком, який повинен забезпечити роботу телекомунікаційного шафи в різних температурних діапазонах, зможе тестувати своє обладнання у нас.
Ми також плануємо виробляти пропозиції-рекомендації щодо збільшення ККД таких пристроїв. Це якраз те, що від лабораторії зможуть отримувати комерційні фірми.
У нас також представлена установка для нанесення гідрофобних покриттів на різні теплообмінні апарати. Тонке напилення, яке наноситься на поверхню трубки або пластини, знижує відкладення на поверхнях і підвищує тепловіддачу.
Всі установки в лабораторії не є чимось розрізненим, а збудовані у взаємодіє ланцюжок. Тому наша лабораторія буде використовуватися ширше, ніж просто дослідний центр Сколтеха. До неї зараз проявляє великий інтерес і Технопарк Сколково. Реплицировать таку ж лабораторію в Інноваційному центрі Сколково економічно дуже невигідно, і ми, швидше за все, будемо сертифікуватися як центр колективного користування. Тобто будь-який Сколковскій стартап зможе звернутися в лабораторію і отримати сертифікат. Також ми плануємо надавати консультаційні послуги з використання і поліпшення обладнання.
Лабораторія займається розробкою альтернативних джерел енергії. Чому Ви вважаєте, що їх використання в Росії ефективно?
Мало того, що використання альтернативних джерел енергії ефективно, так воно вже і впроваджується в Росії. І ми в цьому активну участь. Спільно з компанією «РАО Енергетичні системи Сходу» ми працюємо над програмами зі створення сонячних і вітряних станцій на Далекому Сході і в Якутії.
У Росії величезна кількість ізольованих селищ, де живе по кілька сотень людей. Навколо таких селищ нічого немає, і навряд чи хтось туди дотягне лінію електропередач. Відповідно виникають автономні енергетичні системи з використанням вітряків і сонячних панелей. Такі реалізовані проекти вже є в Росії. У масштабах всієї країни це величезна економія в порівнянні з завезенням дизеля в віддалені райони.
Що буде основним результатом роботи лабораторії?
По-перше, архітектура мережі майбутнього, тобто установка "Mini Grid". Це свого роду конструктор лего, з якого потім ми зможемо вибрати необхідні компоненти для конкретного місця.
По-друге, ми отримаємо апарати нового покоління з більш високою ефективністю. Теплообмінники, випарники, конденсатори, водневі установки. Вони будуть працювати в складі більш складних пристроїв, наприклад, станцій.
По-третє, нові технології. Наприклад, технологія напилення. З її допомогою можна буде продовжити час і ефективність роботи обладнання або пристрої.
І, звичайно ж, дипломовані фахівці - наші студенти, випускники Сколтеха. Саме вони з новими теоретичними та практичними знаннями роботи на обладнанні зможуть прийти в індустрію і просунути щось серйозне.
Ваш коло обов'язків і інтересів в Сколтехе?
В мою компетенцію входить створення лабораторії. Я повністю розробляв її концепт, підбирав кадри, зокрема інженерів. Конструктив всіх установок також повністю наш. В лабораторії працюють конструктор, інженер по електриці, фахівець з техніки безпеки, з безпеки праці, пожежної безпеки, з регламентації робіт. Ми самі створили всі креслення, самі знайшли російських постачальників, які справили для нас окремі компоненти. Термостат, єдине обладнання, привезене з Німеччини, також створений за нашою специфікації.
Крім цього, я займаюся партнерськими програмами з індустрією. Ми вже виконуємо проекти, шукаємо нові, ведемо переговори з компаніями. Нас приваблюють не тільки як виконавців науково-дослідних або конструкторських завдань, а й для написання програм інноваційного розвитку. Програми інноваційного розвитку визначають роботу компаній на 5 років. І наш центр стоїть біля витоків цього процесу.
Ще я займаюся партнерськими програмами з російськими університетами. Ми співпрацюємо з Московським енергетичним інститутом, з Інститутом високих температур РАН, з Всеросійським електротехнічним інститутом, з Іркутським інститутом енергетичних систем ім. Мелентьєва, з Новосибірським державним університетом та іншими вузами.
І, нарешті, я збираюся викладати в Сколтехе. Буду, швидше за все, вести 2 предмета. Один предмет називається «Енергетичні станції і методи перетворення енергії». Це загальний предмет, перш за все, для студентів з непрофільних освітою (фахівців з електроніки або інформаційних технологій), яких потрібно ввести в курс справи.
Другий предмет більш специфічний. Він призначений для студентів з певним багажем знань і називається «Застосування обчислювальної гідрогазодинаміки в енергетиці і виробничих процесах». Тут мова йде про те, що за допомогою комп'ютера можна змоделювати різні процеси в енергетиці. Тобто, прорахувати протягом рідин і газів в деяких трубах, наприклад, в теплообмінних апаратах.
Ідеальний випускник, який представляє інтерес для індустрії, по-моєму, повинен володіти 3-ма навичками: уміння застосовувати обчислювальну Гідрогазодинаміки, розбиратися в методах твори на міцність і використовувати конструкторські знання. Якраз те, чого наші студенти зможуть навчитися в лабораторії енергетичних систем.
Найближчим часом ми хочемо провести офіційне відкриття лабораторії. На нього будуть запрошені представники російської енергетичної індустрії, а також провідні світові вчені. Останні розкажуть про новітні тенденції в області енергетики.
Серед наших головних завдань - залучення кращих західних компетенцій, яких поки немає в Росії, і налагодження зв'язків з індустрією.
І ми вже почали вирішення цих завдань.
Підготувала: Шиманська Анна
Фото: Sk.ru
Яке обладнання представлено в лабораторії?Чому Ви вважаєте, що їх використання в Росії ефективно?
Що буде основним результатом роботи лабораторії?
Ваш коло обов'язків і інтересів в Сколтехе?
<
