Борис Гусев, президент Российской инженерной академии, член-корреспондент РАН, лауреат Государственных премий СССР и России.
Базальтовое волокно, новая технология сжигания угля и солярки, малая гидроэнергетика – вот далеко не полный перечень инноваций, которыми может воспользоваться железнодорожный транспорт.
– Борис Владимирович, какие новые теплоизоляционные материалы создали российские учёные в последнее время?
– Сейчас мы отстаём от ряда стран мира по удельному расходу тепла примерно в 2,5–3 раза, притом, что живём в самых холодных климатических условиях.
Вместе с тем там для изоляции используют, как правило, различные вспененные пластмассы. Они горючи и при пожаре выделяют опасные ядовитые вещества. Поэтому их массовое применение в России чревато большим риском.
В последние десятилетия у нас стали активно использовать вату и плиты на основе стекловолокна. Этот материал плохо горит, имеет небольшой коэффициент теплопроводности. Однако он недолговечен, через 15 лет теряет свои теплоизоляционные свойства. Такой же недостаток имеют пено- и газобетоны.
Идеальным материалом для тепло- и звукоизоляции помещений и подвижного состава является базальтовое волокно, получаемое из природных минералов путём их расплава без использования химических добавок. Этот материал способен выдержать температуру до 700 градусов, к тому же служит в несколько раз дольше, чем стекловолокно. Слой базальтового волокна в один сантиметр обеспечивает такие же теплопотери, как кирпичная стена в 30 см.
Благодаря своей лёгкости, прочности, экологичности, относительной дешевизне (волокно стоит меньше, чем алюминий или углепластик) его можно использовать в некоторых элементах конструкций пассажирских вагонов и локомотивов. В Германии уже разработали концепцию автомобиля, при производстве которого будут использовать этот материал.
Его можно изготавливать из различных горных пород, близких по химическому составу: базальта, базанитов, амфиболитов, габродиабазов или их смесей, запасы которых есть во многих регионах нашей страны. Спрос на базальтовое волокно в настоящее время превышает предложение.
Технология его производства отлажена, уже построены первые предприятия, например, завод в Удмуртии. Российская инженерная академия предлагает открыть производство базальтового волокна на Дальнем Востоке, где есть большие залежи нужного для этих целей сырья.
– Можно ли повысить эффективность использования угля?
– Ещё в конце 1980-х годов учёные предложили технологию сжигания мелкодроблёного угля в шлаковых расплавах из известняка или доломита. Такая схема способна обеспечить более полное сгорание топлива и повысить КПД котельных или ТЭЦ до уровня 45–46% и более (у современных станций он составляет 33–35%). Кроме того, известняк связывает угарный газ, тем самым уменьшая его выбросы в атмосферу.
Специалисты нашей академии создали экспериментальную установку по более эффективному сжиганию угля. К сожалению, в 1990-х годах она в нашей стране оказалась невостребованной, и сегодня по этой технологии работают болгарские ТЭЦ.
Но «вторую жизнь» можно дать не только углю. В мире накоплен достаточный опыт строительства тепловых электростанций, использующих отходы древесного производства, водорослей и другой биомассы, преобразования этих веществ за счёт энергии взрыва в барокамере в моторные масла. Важно и нам не остаться в стороне от этого инновационного процесса.
– Что можно сделать для более экономного расхода дизельного топлива?
– Сейчас в дизельное топливо добавляют при активации воду на уровне 3% от общей массы. При использовании нанотехнологий можно будет довести процент добавленной воды до десяти и соответственно на столько же удешевить топливо.
При этом будут сокращены и вредные выбросы в атмосферу, поскольку вода способна связывать углекислый газ. Для этого достаточно использовать довольно несложное оборудование, действие которого основано на принципах гидродинамики.
Пока проблема состоит в том, что соединение «солярка – вода» расслаивается, поскольку у этих жидкостей разные плотности и силы поверхностного натяжения. Если мы сможем получить тонкодисперсную эмульсию на уровне наночастиц, то данная система будет устойчива. Над решением этой задачи сейчас работают специалисты Института машиноведения РАН им. Благонравова, Российской инженерной академии и МГУПСа, где даже создали специальную измерительную лабораторию.
– Какие возобновляемые источники энергии наиболее эффективно применять на железнодорожном транспорте?
– В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% всей территории. Между тем в любом уголке страны можно установить даже на небольших реках микро-ГЭС мощностью от 1 до 50 кВт, а затем использовать их энергию для обогрева и освещения жилых и производственных помещений, обеспечения работы систем безопасности железных дорог.
Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС. Она даёт возможность наладить энергоснабжение в труднодоступных районах. Причём для её развития достаточно небольших капитальных затрат на строительство станций, а быстрый возврат вложенных средств (в пределах 5 лет) позволит заинтересовать инвесторов.
Технико-экономический потенциал малой гидроэнергетики в России превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса, вместе взятых. В настоящее время он оценивается в 60 млрд кВт/ч в год. Но используют этот потенциал в нашей стране пока всего на 1%. Хотя в 1950–60-х годах у нас действовало несколько тысяч мини-ГЭС. Нужно использовать этот опыт, но уже на новой технической базе.
Беседовал Роман Мартынов
Справка «Гудка»
Производство базальтового волокна, предназначенного для теплоизоляции, в мире увеличивается ежегодно на 1–2%.
В настоящее время до 70% жилых и производственных помещений в Стокгольме отапливается тепловыми насосами.
Доля ветроэнергетики в общем энергобалансе Дании и Германии превышает 10%.