Энергия под контролем
Россия уже давно решила вопрос, как согреть и осветить жилища. На повестке дня — новая задача: как это сделать, не повредив природе. Решают эту задачу именно те, кто будет жить, пользуясь чистой энергией,— молодые ученые.
В конце XIX века человечество переходило от «века пара» к «веку электричества». Паровые машины уходили в прошлое, уступая место более эффективным электрическим системам.
Сегодня ученые молодежных лабораторий, открытых в рамках нацпроекта «Наука и университеты», создают установки на основе использования традиционных источников энергии и альтернативных. К традиционным — возобновляемым — относятся солнечные, ветровые, гидроэнергетические и геотермальные. Альтернативные — установки, которые работают на водородном топливе, тепловых насосах, и термоэлектрические генераторы.
707 молодежных лабораторий уже создано в России
Альтернативная энергия
Энергосистемы на основе водорода могут обеспечить более высокие показатели эффективности, лучшую защиту окружающей среды и большую надежность. Помимо множества преимуществ у водородной энергетики есть и существенные минусы. Главный из них — это стоимость. Чтобы с помощью водородной энергетики обогреть одну квартиру площадью 60 кв. м, нужно построить установку стоимостью более 5–7 млн руб. Решить одну из главных проблем водородной энергетики с помощью подбора новых, более дешевых материалов пытаются физики Томского политехнического университета. В новой молодежной лаборатории перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем они создают научные основы и технологии производства новых функциональных композитных материалов и технологий диагностики элементов водородных систем.
«Есть несколько причин, почему нужно развивать водородную энергетику в России. Прежде всего это возможность перехода на альтернативные источники энергии в связи с постепенным истощением запасов традиционных топлив. Это снижение углеродного следа в концепции декарбонизации энергетики и мировой климатической повестки. Наконец, это возможность повышения энергоэффективности промышленных производств и источников генерации энергии»,— комментирует заведующий лабораторией Егор Кашкаров.
Один из примеров успешного применения технологий водородной энергетики — комплексная система резервного электроснабжения, состоящая из солнечной электростанции для первичной генерации электроэнергии, которая используется в устройстве для получения и накопления водорода методом электролиза. Это так называемый зеленый водород. Накопленный водород используется для генерации тепло- и электроэнергии с использованием водородных топливных элементов.
В Томском политехе проводятся исследования в области получения, выделения, очистки, хранения, транспортировки и безопасного использования водорода. «На базе разработанных гибридных моделей элементов современных энергосистем, где накопленный водород является источником энергии, создаются комплексные системы на основе твердооксидных топливных элементов и протонно-обменных мембран. Они служат для получения электроэнергии из водорода и их интегрирования в системы автономного энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии водорода. Такие технологии могут применяться, в том числе, для обеспечения энергией удаленных труднодоступных районов»,— добавляет Егор Кашкаров.