Второй день Саммита молодых ученых и инженеров «Большие вызовы» в парке науки «Сириус» продолжила пленарная сессия «Распределенная энергетика». Спикерами на встрече стали: директор Департамента научно-технического развития и инноваций «Роснефти» Александр Пашали, заместитель заведующего кафедрой физики плазмы Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Григорий Тарасюк, директор R&D группы компаний «ИнЭнерджи» Сергей Алексеенко и профессор Института проблем химической физики РАН Юрий Добровольский. В рамках встречи они выступили с подробными докладами о технологических вызовах современных энергосистем.

Одной из ключевых тем стали электрохимические источники энергии. Более подробно в своем выступлении о них рассказал Юрий Добровольский. Он разделил их на пять групп: суперконденсаторы (электрохимические конденсаторы, которые существенно отличаются от обычных практически неограниченной долговечностью, более низкими потерями тока и большими значениями удельной мощности), первичные источники (форма энергии в природе, которая не была подвергнута процессу искусственного преобразования), вторичные источники (энергия, получаемая в результате преобразования первичного источника), топливные элементы (устройства, эффективно вырабатывающие постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путем электрохимической реакции) и redox-батареи (тип перезаряжаемых проточных батарей, использующих ионы ванадия в различных степенях окисления для хранения химической энергии). Все эти электрохимические системы преобразования и хранения энергии, по словам спикера, играют большую роль в работе очень широкого спектра приборов.

Особое внимание Юрий Добровольский уделил водородной энергетике – использованию водорода как основного энергоносителя для различных устройств. Можно ли предположить, что водородные двигатели чище, чем двигатели внутреннего сгорания? Не совсем: расхожее мнение, что водород сам по себе является чистым топливом, которое удобно применять, не точное. Но все зависит от того, как его использовать: в разных случаях мы можем получить как огромные экологические выгоды, так и не очень большие. Например, при горении водорода выбросов, конечно, меньше, чем при горении углеводородного топлива, но все-таки они есть. В случае его использования в электрохимическом устройстве, а именно в топливном элементе, их уже нет.

«Водород сравнился по энергоемкости с бензином. Он имеет огромные плюсы в применении как гражданской, так и военной техники. Нет тепла – нет звука. Понятно, почему использование водорода переходит в большую авиацию, — потому что нужен такой топливный элемент, который окружающую среду в зоне аэропортов сделает чистой», – объяснил химик.

Исследования по применению водорода в авиации ученые продолжают активно. В России уже разработаны экологически чистый и почти бесшумный пилотируемый самолет на водородной тяге. Работает это таким образом: водород в двигателе не сжигается, а вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, давая электроэнергию для вращения винтов, и в атмосферу вместо выхлопных газов выделяется водяной пар.

«Вместе с тем у нас есть несколько опытных образцов речных и морских судов, а также железнодорожного и автомобилестроения, которые можно отнести к экологически чистым и бесшумным, ориентированным на эффективное и рациональное использование энергии», – добавил Добровольский.

Эффективность и рациональность ее использования спикер видит в комбинировании различных перспективных источников электроэнергии. Это позволит обеспечить системы с улучшенными характеристиками, что приведет к ускоренному развитию существующих и формированию новых рынков и ниш применения.

«Только комбинирование генераторов с накопителями энергии позволит эффективно и рационально использовать энергию. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) реально приблизить к 1 (против 0,4 в среднем сейчас)», – подытожил Юрий Добровольский.