Об этом рассказали молодые учёные из Иркутска, Казани, Москвы и Обнинска, побывавшие в Петербурге как участники проекта «Энергия молодости».
Поющие месторождения
Евгений Марфин, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Исследовательского центра проблем энергетики Казанского научного центра РАН:
– При добыче углеводородов традиционными технологиями 70% нефти остаётся в недрах. 60% всех разработок – трудно извлекаемые запасы. То есть очень много энергии надо затратить, чтобы эту нефть достать. Как известно, окружающий нас мир имеет волновую природу. Это означает, что практически любой процесс можно интенсифицировать. Например, под музыку лучше растут овощи и фрукты, повышаются надои, а если верить рекламе, то и хорошее пиво варят в сопровождении оркестра.
Мы исследуем, как с помощью волнового воздействия повысить эффективность добычи нефти. В частности, установлено, что упругие колебания меняют свойства жидкости, повышают скорость фильтрации. Однако пока не ясно, каким образом происходит это воздействие, от чего оно зависит, при каких режимах достигается наибольший эффект.
Нефть является ассоциируемой, то есть структурируемой жидкостью, что и определяет её вязкость. Нам удалось создать модель влияния волнового поля на жидкость. Под его воздействием происходит разрушение структуры, меняется вязкость нефти. В работе также дано обоснование совместимости волн с технологией нагнетания пара в пласт при добыче сверхвязких нефтей.
– Какой репертуарчик предпочтительнее, чтобы они охотнее вытекали из недр?
– Ещё не подобрали. Мы пока сочиняем музыку, ищем, на каких частотах, при какой интенсивности звука эффект проявляется лучше. Создали установку, где планируем провести исследование на конкретных жидкостях, нефтях.
Паровоз XXI века
Александр Медников, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института систем энергетики имени Мелентьева Сибирского отделения РАН (Иркутск):
– Добыча нефти растёт, а её запасы истощаются, к тому же растущие выбросы парниковых газов в атмосферу оказывают необратимое влияние на окружающую среду. В то же время в восточных регионах России имеются крупные месторождения угля, использование которых ограничено экономической неэффективностью транспортировки на дальние расстояния, а также невозможностью прямого использования угля потребителями. Поэтому мы разработали математические и технологические модели крупномасштабного производства экологически чистых топлив и электроэнергии, в том числе из угля, и предложили научно обоснованные рекомендации для создания соответствующих промышленных мощностей.
– Это выгодно?
– Эффективны именно комбинированные установки для производства и электричества, и экологически чистых топлив. Не говоря уже об уменьшении вредных выбросов в атмосферу. Вечная батарейка
Иван Пуцылов, кандидат технических наук, доцент Московского энергетического института:
– Совершенно очевидно, что химические источники тока, которые в быту называются батарейками и аккумуляторами, ограничивают возможности ноутбуков, другой портативной электро- и медицинской техники. Без источников нового поколения не может развиваться и электромобильный транспорт. Наибольшими энергетическими характеристиками обладают литиевые аккумуляторы, у которых имеется колоссальный потенциал развития. Центральной проблемой здесь является жидкий электролит. До сих пор из-за нестабильности электрода в растворе не удаётся создать аккумуляторы с металлическим литием. В Московском энергетическом институте разработан твёрдополимерный электролит с использованием наноматериалов. Уже создана партия прототипов химических источников тока, которые по энергетическим характеристикам могут в 1,5 раза превосходить применяемые сегодня батарейки. Экспериментально получены не имеющие аналогов тонкоплёночные химические источники тока. При толщине в несколько десятых миллиметра их можно изменять по длине и ширине, заряжать и разряжать высокими токами, они меняют конфигурацию без потери работоспособности, интегрируются в различные конструкции. А все нынешние батарейки и аккумуляторы после деформации прекращают работу. Таким образом, новые источники тока могут стать оптимальными для всевозможной электротехники – как крупной (электромобильный транспорт), так и индивидуального пользования (телефоны, компьютеры, кардиостимуляторы). Работа получила международные награды в Швейцарии и Корее.
– И как будут выглядеть батарейки будущего?
– В зависимости от того, где будут применяться. Например, плёнка может интегрироваться в консоль крыла беспилотного самолёта, в кардиостимулятор, имплантируемый в человеческое тело, в предметы со сложной геометрией, так как здесь нет жидкого электролита и мощность (она и так в полтора раза выше, чем у сегодняшних батареек) не теряется при деформациях. Коэффициент использования материала при тонких плёнках практически 100%.
Портативная АЭС
Денис Лазаренко, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель Института атомной энергетики – филиала Национального ядерного центра (Обнинск):
– Наш коллектив попытался «приземлить» космические технологии для решения производственно-бытовых задач. Россия обладает уникальным опытом в создании ядерных энергетических установок для космических аппаратов. Подобные системы могут работать и на Земле при доработке концепции, обосновании безопасности и экономической целесообразности. Нам удалось доказать, что данное направление не только актуально, но и экономически перспективно. Ядерные установки малой мощности при сроках эксплуатации 10–15 лет являются конкурентоспособными, если сравнивать с аналогичными агрегатами такой же мощности, работающими на нефти, бензине, газе, солярке.
– Это крупные установки?
– Габаритные размеры цилиндра: 14х4 метра. Вес порядка 10 тонн. Электрическая мощность 2 мегаватта. КПД установки на уровне 20% – в принципе мало, но последние опыты позволяют «дотянуть» до 25–30%. То есть в тех же размерах электричества будет больше. Опытные образцы готовы к производству.
Технология творчества
Путь в науку у всех четверых похожий: хорошее семейное воспитание, успешное окончание школы, где не отбили желание узнавать – и неравнодушные вузовские преподаватели, сумевшие увлечь и направить.
Ребята убеждены, что настоящий мастер своего дела, не обязательно изобретатель или исследователь, должен формироваться именно так – любовью и заботой родных, вниманием и пониманием школьных педагогов, которые должны «зажечь глаза» у своих питомцев, и индивидуальным наставничеством вузовских мэтров. И, конечно, нужно хотеть что-то сделать своей головой, собственными руками. По мнению учёных, чрезвычайно важно, чтобы каждый занимающийся делом, творчеством, чувствовал, что его работа востребована. И на пути было как можно меньше бюрократических препон.
Созданием безбарьерной среды для авторов смелых идей занимается Агентство стратегических инициатив, созданное по предложению Владимира Путина.
Статьи
