Владимир Полканов
Графика freepik.com
В зеленой энергетике будущего одним из основных видов топлива будет водород – экологически чистый газ, который может быть крайне выгодным для энергетического применения. Но пока его широкому использованию мешает ряд ограничений. Одно из них – несовершенство технологий получения газа. Современные способы производства дают на выходе слишком дорогой водород, при этом выбрасывается много углекислого газа. Ученые всего мира занимаются решением этой проблемы. В Передовой инженерной школе Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) разрабатывают уникальную технологию получения водорода в ядерном реакторе, которая может стать прорывом в водородной энергетике. Проводить такие исследования помогают национальный проект «Наука и университеты» и проект «Передовые инженерные школы».
Водород – самый распространенный в природе элемент, его можно получать из воды, метана, воздуха. Но для этого нужно огромное количество энергии. «Водород сегодня получают в основном с помощью паровой конверсии метана, для чего нужна температура в 1000 градусов. А вот чтобы ее достичь, надо сжигать около 30% исходного метана. Отсюда цена водорода примерно 3 долл. за килограмм», – рассказывал научный руководитель Передовой инженерной школы НГТУ, первый заместитель гендиректора – генерального конструктора Опытного конструкторского бюро машиностроения им. И.И. Африкантова Виталий Петрунин. Кроме того, по его словам, при сжигании метана в атмосферу выбрасывается 10 кг углекислого газа на 1 кг водорода.
Проект Передовой инженерной школы НГТУ позволит получить дешевый и экологичный водород. Это высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, где в качестве охлаждающего газа используется не вода, а гелий. Помимо газа реактор будет вырабатывать тепло и электричество. Аналогов у этой установки нет ни в России, ни в мире. Сейчас в Передовой инженерной школе создают экспериментальную модель такого реактора. Уже разработан и утвержден эскизный проект, специалисты ведут разработку технического проекта. Работы проводятся с помощью отечественного пакета программ «ЛОГОС», обеспечивающего проекту импортозамещение.
В НГТУ провели исследования, изучая различные параметры: варианты масштабов моделей, расходы рабочей среды, ее температуры и измерительные системы. Получив результаты, ученые разработали модели отдельных элементов реакторной установки. «На основе данных многочисленных исследований, выполненных на уникальных установках, проводится экспериментальное обоснование технических решений для реакторов нового типа, где в качестве охлаждающей среды используется гелий, – это первый газоохлаждаемый ядерный реактор с высоким уровнем безопасности и повышенным КПД, который позволит получать чистый водород», – отметил ректор НГТУ им. Р.Е. Алексеева Сергей Дмитриев.
«Мы получим высокопотенциальное тепло и ключ к новой технологии по получению чистого водорода с низким углеродным следом. Это новый этап развития отрасли, такие реакторы будут введены в эксплуатацию не раньше 2030 года. Но исследовать их нужно сейчас. И мы готовим инженеров, ориентированных на новые вызовы. Мы не учим их справляться с задачами, решение которых известно. Мы смотрим в будущее и обучаем их компетенциям, которые будут востребованы через несколько лет. В этом особенность нашей школы. Мы сможем воспитать новые кадры, и наша инженерная наука будет на лидирующих позициях в мировом инженерном сообществе», – рассказывал руководитель Передовой инженерной школы НГТУ, кандидат технических наук Антон Тумасов.
В прошлом году о проекте рассказали президенту России Владимиру Путину, и глава государства был очень впечатлен услышанным: «Дух захватывает то, что вы должны сначала спрогнозировать, что будет востребовано через годы, и под это готовить новые кадры. Чистый водород – одно из серьезных направлений энергетики. Если вам удастся исполнить то, что запланировано, мы сохраним за собой лидерские позиции на мировом рынке энергоносителей. Даже когда углеводороды будут уходить. У нас для этого есть все возможности. Когда мы подойдем к масштабному производству дешевого и чистого водорода, у нас благодаря вам будут специалисты, готовые работать в этой сфере».
Передовая инженерная школа атомного машиностроения и систем высокой плотности создана в НГТУ по федеральному проекту «Передовые инженерные школы». В Передовой инженерной школе создаются 11 направлений, в том числе по газодинамике, кибербезопасности, новым материалам, водородной энергетике. К 2030 году планируется обучить более 1800 студентов. Выпускников будут готовить под конкретное рабочее место: от конструктора и проектировщика до технолога и эксплуатационщика. Документы для поступления принимаются в том числе через сервис «Поступление в вуз онлайн».
