CC BY
11какой может быть энергетика будущего? некоторые актуальные вопросы устойчивого энергетического развития
Дмитрий Стребков,
действительный член Российской Академии Наук (РАН), директор Всероссийского института электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Россия
Дмитрий Семёнович Стребков является действительным членом Российской Академии Наук (РАН) и одним из основоположников активного использования возобновляемых источников энергии, в частности, энергии солнца для энергообеспечения различных объектов, связанных с жизнедеятельностью людей как на Земле, так и в космосе. Руководимый им в течение многих лет Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) и лично академик Д.С. Стребков внесли и продолжают вносить большой вклад в развитие возобновляемой энергетики в России и пользуются заслуженным авторитетом в научно-техническом энергетическом сообществе в своей стране и за рубежом.
Редакция «Энергетического вестника» обратилась с просьбой к академику Д.С. Стребкову ответить на несколько вопросов, касающихся актуальных научно-технических проблем устойчивого энергетического развития.
«Энергетичесий вестник» («Э.В.»): Глубокоуважаемый Дмитрий Семёнович, «Энергетический вестник» посвящает определённую часть страниц своих выпусков 2015 года научно-техническим проблемам устойчивого энергетического развития (УЭР) и приглашает вас ответить на несколько вопросов. В настоящее время в кругах специалистов-энергетиков и среди общественности сформировалось довольно определённое видение путей обеспечения устойчивого энергетического развития человечества, которое должно базироваться на трёх «столпах». Во-первых, это - энергосбережение, основанное на постоянном повышении энергоэффективности всех сфер человеческой деятельности и обеспечения жизни людей. Во-вторых - возобновляемая энергетика, связанная с расширенным и повсеместным использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и которая по мере своего становления должна заместить в большой степени традиционную энергетику, использующую ископаемые энергоносители. И, в-третьих, это -сохранение окружающей человека природной среды. Все эти основные столпы-компоненты УЭР тесно взаимосвязаны и одинаково важны, однако их развитие и укрепление происходит не так быстро, как хотелось бы обществу. Для этого имеется несколько причин и среди них -это, безусловно, научно-технические проблемы, которые хотелось бы обсудить с вами, учитывая ваш научный авторитет в возобновляемой энергетике и связанных с ней областях, признанный как в России, так и в международном научном сообществе.
Первый вопрос связан с проблемами повышения эффективности использования энергии солнца. Солнечная энергетика развивается в двух направлениях: солнечная теплотехника и солнечная электротехника. Второе направление связано с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую при помощи фото- и термоэлектрических преобразователей, и фотоэлектрические генера-
В ENERGY BULLETIN
торы являются в настоящее время основным производителем электричества в рамках солнечной подотрасли возобновляемой энергетики. Электроэнергия получается также и при помощи термического преобразования энергии солнца, но этот способ использования солнечной энергии не находит такого развития как фотоэлектричество. Однако сдерживающим фактором более успешного развития последнего является весьма скромный коэффициент полезного действия (КПД) фотоэлектрических элементов, которые и превращают солнечную радиацию в электричество и являются главной частью фотоэлектрических установок. Более тридцати лет назад этот показатель эффективности фотоэлектрических элементов, изготовленных из кремния составлял 10-12%, а в настоящее время для используемых в энергетике элементов он не превышает 16%. Правда, определённый прогресс достигнут в повышении КПД фотоэлементов, изготовленных из дорогостоящих полупроводниковых материалов, достигающий в лабораторных условиях 42%. Другими словами в настоящее время имеются серьёзные препятствия научно-технического характера на пути развития солнечной энергетики. Хотелось бы услышать ваше мнение о перспективах развития этой отрасли возобновляемой энергетики и путях повышения КПД фороэлектрических элементов.
Академик Дмитрий Стребков (Д.С.): Человечество ищет ответы на глобальные вопросы:
- что делать в связи с изменением климата и глобальным потеплением;
- где найти энергоресурсы, которые распределены крайне неравномерно и истощаются;
- как сохранить стабильность в мире и обеспечить устойчивое развитие при наличии рисков, связанных с изменением климата и недостатком энергоресурсов;
- как обеспечить энергетическую безопасность каждой страны и глобальную безопасность.
Ответы на эти глобальные вопросы могут быть получены в результате реализации новой энергетической стратегии. Основные направления будущего развития энергетики:
1. Переход от энергетики, основанной на ископаемом топливе, к бестопливной энергетике с использованием возобновляемых источников энергии.
2. Переход на распределенное производство энергии, совмещенное с локальными потребителями энергии.
3. Создание глобальной солнечной энергетической системы.
4. Замена нефтепродуктов и природного газа на жидкое и газообразное биотопливо, а ископаемого твердого топлива на использование энергетических плантаций биомассы.
5. Замена автомобильных двигателей внутреннего сгорания на бесконтактный высокочастотный резонансный электрический транспорт.
6. Замена воздушных линий электропередач на подземные и подводные кабельные линии.
По всем указанным направлениям в ВИЭСХе проведены исследования, разработаны технологии и экспериментальные образцы, защищенные российскими патентами. Для того чтобы конкурировать с топливной энергетикой, солнечной энергетике необходимо выйти на следующие критерии:
- КПД солнечных электростанций должен быть не менее 25%.
- Срок службы солнечной электростанции должен составлять 50 лет.
- Стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной электростанции не должна превышать 2000 долларов.
- Объем производства солнечных электростанций должен быть 100 ГВт в год.
- Производство полупроводникового материала для СЭС должно превышать 1 млн. т в год при цене не более 25 долл./кг.
- Круглосуточное производство электрической энергии солнечной энергосистемой.
- Материалы и технологии производства солнечных элементов и модулей должны быть экологически чистыми и безопасными.
Топливная энергетика в настоящее время обеспечивает 87,1% мировых потребностей в энергии. Наши оценки и оценки зарубежных экспертов показывают, что к концу столетия
более 80% мирового потребления энергии будет обеспечиваться технологиями бестопливной энергетики: гидроэнергией, биоэнергетикой солнечной энергетикой, ветровой и геотермальной энергетикой совместно с водородной энергетикой. Что касается повышения КПД фотоэлектрических модулей, хочу сказать, что имеются значительные успехи в этой области как в России, так и за рубежом. Они ведутся по нескольким направлениям, и прежде всего в поиске путей более эффективного использования самого доступного полупроводникового материала, коим является кремний, возможности которого ещё не исчерпаны. Так, например, новые российские технологии солнечной энергетики включают бесхлорные технологии солнечного кремния, технологии солнечных кремниевых модулей с КПД 25% при
60- кратной концентрации солнечного излучения, технологии сборки солнечных модулей со сроком службы 40-50 лет, технологии высоковольтных солнечных модулей напряжением 1000 В. Думается также, что для внедрения в солнечную энергетику новых технологий необходимо создание благоприятного социально-экономического «климата» в современном обществе. Поэтому мы предлагаем по аналогии с изначальным ограничением и последующим запретом использования неэффективных ламп накаливания запретить закупки за бюджетные средства, солнечных модулей с КПД ниже 10%. Разрешать проектирование, строительство и эксплуатацию малоэтажных зданий, школ, гостиниц и курортно-оздоровительных учреждений при наличии когенерационных систем солнечного энергоснабжения. Между-
«Международное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало технологическую дорожную карту «Солнечная фотоэлектрическая энергетика». Согласно этому документу, установленная мощность фотоэлектрических станций в мире достигнет в 2020 г. 400-500 гВт, в 2050 г. - 4600 гВт, производство солнечного электричества - 6300 тВт-ч. Солнечные фотоэлектрические станции будут обеспечивать 16%, а солнечные тепловые станции - 10% мирового производства электроэнергии, 40 000 тВт-ч в 2050 г. Солнечная энергетика будет генерировать в 2050 г. 10 300 тВт-ч, или более 50% от современного мирового производства электроэнергии уровня 2015 года (20000 тВт-ч)».
В ENERGY BULLETIN
народное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало технологическую дорожную карту «Солнечная фотоэлектрическая энергетика, изд. 2014 г.». Согласно этому документу, установленная мощность фотоэлектрических станций в мире достигнет в 2020 г. 400-500 ГВт, в 2050 г. - 4600 ГВт, производство солнечного электричества - 6300 ТВт-ч. Солнечные фотоэлектрические станции будут обеспечивать 16%, а солнечные тепловые станции - 10% мирового производства электроэнергии, 40000 ТВт-ч в 2050 г. Солнечная энергетика будет генерировать в 2050 г. 10300 ТВт-ч, или более 50% от современного мирового производства электроэнергии уровня 2015 года (20000 ТВт-ч) (см. www.iea.org, раздел Road maps).
Хочется также сказать несколько слов о нашем видении возможных путей развития возобновляемой энергетики в мире, основой которой, по нашему мнению, должна стать солнечная энергетика. В 2003 году российскими учеными была предложена и запатентована энергетическая модель будущего Земли, основанная на создании глобальной солнечной энергосистемы. Суть ее в том, что в трех точках земного шара через каждые 120 градусов долготы в широтах с максимальной и равномерной по сезонам солнечной радиацией устанавливаются солнечные электростанции. Всего три на весь мир. Для размещения станции потребуются участки размером 200 км на 200 км в жарких пустынных районах Африки, Австралии и Латинской Америки.
Компьютерное моделирование на основе данных солнечного излучения показало, что схема позволит полностью удовлетворить потребность в электричестве всех жителей и промышленных производств планеты (20000 ТВт-ч в год). Снимается основная «ахиллесова пята» солнечной энергетики - зависимость от смены дня и ночи, времен года, непредсказуемости климата. Энергия будет вырабатываться круглосуточно, бесперебойно и передаваться в национальные энергосистемы посредством волноводных резонансных линий электропередач на основе технологий Н.Тесла.
Выбор в пользу бестопливной энергетики в следующие 30-40 лет неизбежен. Причем не из-за истощения запасов сырья, а в связи с удешевлением альтернативных источников энергии и
остротой экологических проблем. Термоядерная реакция и другие технологии, провоцирующие дальнейший нагрев земной, коры вряд-ли станут массовой альтернативой. Лишние +2 °С - и землян ждут ужасные катаклизмы. Поэтому будущее за «чистой» бестопливной энергетикой, которая включает солнечную, ветровую, геотермальную, гидравлическую энергию и энергию биомассы. Согласно общепринятым прогнозам, к 2050 году она будет обеспечивать 50% потребностей человечества, а к концу столетия - более 80%. За основу такой энергетики могла бы быть принята вышеописанная система, кстати сказать, разработанная специалистами ВИЭСХ. Идея эта требует широкого международного сотрудничества и будет полностью воплощена лишь спустя многие десятилетия. Но зато и проблема энергообеспечения решается глобально и без побочных эффектов.
«Э.В.»: По нашему мнению, из числа ВИЭ выпадает весьма важный энергетический источник, которым является биомасса, содержащаяся в отходах производственной деятельности человека, а также в его бытовых отходах. В процессах экономического роста и урбанизации объёмы этих отходов постоянно нарастают, и их утилизация представляет в настоящее время серьёзную научно-техническую проблему, которая требует срочного решения. В некоторых странах Европы делаются попытки разработать и внедрить в практику безотходные сети промышленного производства, происходит дифференцированный сбор бытовых отходов, налаживается переработка стекла, металла, бумаги и синтетических материалов, делаются попытки разработать технологии по переработке твёрдых и жидких органических отходов с целью производства биотоплива. Ваш институт в течение многих лет проводит исследования, связанные с энергетической утилизацией органосодержащих твёрдых и жидких отходов промышленности, сельского хозяйства и человеческого быта, в ходе которых несомненно были найдены оригинальные и несомненно инновационные решения этой проблемы. «Энергетический Вестник» просит вас рассказать о результатах этих разработок, об их внедрение в практику, а также о перспективах их широкомасштабного использования.
Д.С.: Суммарный объем захоронения твердых отходов на полигонах городов РФ составляет 95 миллиардов тонн и ежегодно увеличивается на 3,5 миллиарда тонн. Суммарная площадь полигонов в РФ для захоронения твердых отходов составляет 2500 км2. Мусорные свалки содержат металл, камни, стекло и твердые органические отходы (ТОО). Содержание ТОО оценим в 75% от общей массы свалок. Таким образом, в качестве топлива ежегодно можно использовать 2,625 миллиарда тонн новых ТОО и 2,375 миллиарда тонн ТОО со старых свалок. Это позволит полностью прекратить образование новых свалок и ликвидировать старые свалки в объеме 95 миллиардов тонн за 95:2,375/0,75 = 30 лет. В качестве когенера-ционных электростанций (КЭС) предлагается использовать газопоршневые энергетические установки электрической и тепловой мощностью 1 МВт, а для получения газового топлива для работы КЭС использовать плазменные технологии быстрого пиролиза с производительностью по переработке ТОО 100 т в сутки и собственным электропотреблением 300 кВт. Таким образом, с учетом энергозатрат на собственные нужды, КЭС будет генерировать в энергосистему электрическую мощность 0,7 МВт и перерабатывать в год 36 000 т ТОО.
При оценке сроков окупаемости рассматриваемых энергетических проектов необходимо учитывать экономический эффект от уничтожения свалок, рекультивации земель и улучшения экологии городов и сельских поселений. Другими возобновляемыми ресурсами ТОО являются отходы лесного и сельского хозяйства, а в безлесных районах энергетические плантации быстрорастущих деревьев на землях, не пригодных для сельскохозяйственного производства. Важнейшими источниками загрязнения окружающей среды и возобновляемыми ресурсами топлива для КЭС являются жидкие канализационные стоки городов и посёлков, жидкие стоки ферм, жидкие отходы сахарных и спиртовых заводов и т.д.
Для переработки жидких органических отходов (ЖОО) с содержанием воды 80-95% в электроэнергию плазменные пиролиз-ные технологии непригодны из-за больших энергетических затрат на предварительную сушку ЖОО. Российские ученые предложи-
ли для переработки ЖОО новые технологии сверхкритического водного окисления (СКВО) органических веществ в жидкости. Для КЭС электрической мощностью 1МВт потребуется переработка 150 т ЖОО в сутки, что связано с меньшим содержанием в ЖОО органических веществ по сравнению с ТОО. Для городов это означает сокращение площадей под очистные сооружения, прекращение сброса канализационных стоков в море, как это имеет место в Сочи, Геленджике, а также в Малаге, Барселоне (Испания), в приморских городах Австралии и других стран.
Крупные фермы, которые сейчас содержат несколько прудов-отстойников для навозных стоков, смогут обеспечить электроэнергией и теплом не только собственные потребности, но и население окружающих деревень и сельских районов. Предлагаем разработать программу переработки твердых и жидких органических отходов городов и сельскохозяйственных предприятий (свалки, жидкие канализационные стоки и стоки ферм и т.д.) в электрическую энергию и теплоту с использованием наукоёмких инновационных российских технологий.
«Э.В.»: Как говорилось выше, энергосбережение является краеугольным камнем УЭР, обеспечение которого является комплексной задачей, зачастую не зависящей от самой энергетики особенно на этапе многих видов использования энергии, поступающей к потребителю. Большие резервы для энергосбережения заложены в осветительных приборах, используемых в производстве, коммунальном хозяйстве и быту. До недавнего времени эти приборы в большинстве своем использовали электрические лампы накаливания, которые в большинстве стран Европы были заменены на экономичные люминесцентные лампы. В настоящее время наметилась и их замещение на светодиодные осветительные приборы, которые призваны повысить уровень электросбережения и продлить срок их службы. Однако всеми признаётся дороговизна этих приборов из-за высокой стоимости полупроводников, используемых в этих лампах. Дальнейшие пути развития этой области энергосбережения видимо будут связаны или с значительным удешевлением светодиодов или с разработкой принципиаль-
В ENERGY BULLETIN
но новых осветительных приборов, которые со стоимостной и экономической точек зрения были бы более приемлемы для потребителя. Какими Вы видите эти пути, и имеются ли какие-либо научно-технические разработки в данной области?
Д.С.: Сейчас наблюдается бум светодиодного освещения. По прогнозам, к 2020 году объем рынка светодиодного освещения в России возрастёт до 3,6 млрд. долларов США. Светодиодные светильники будут занимать 75% российского рынка. Основной недостаток светодиодных ламп - высокая стоимость - 10 долларов за штуку из-за использования дорогих полупроводниковых материалов. В будущем на смену светодиодам придут недорогие люминесцентные лампы с холодными катодами с автоэлектронной эмиссией. Это - эффективная и недорогая альтернатива. В инновационных лампах использован совершенно другой принцип работы, другие комплектующие, но основные рабочие характеристики у них такие же: долговечность 50.000-70.000 часов, надежность, очень высокий КПД. В отличие от светодиодов, в производстве новых ламп не используются дорогие полупроводники, и себестоимость ламп с холодными катодами и автоэлектронной эмиссией в 3-5 раз ниже. В 2013 году ВИЭСХ совместно с кафедрой вакуумной электроники Московского физико-технического университета (МФТИ) запатентовали эту технологию и предложили схему освещения с использованием новых ламп на основе резонансной системы электроснабжения на основе идей Н.Тесла.
Люминесцентные лампы с холодными катодами с автоэлектронной эмиссией имеют следующие достоинства:
- высокая световая эффективность и яркость;
- благоприятный для человека спектр излучения;
- экологическая чистота - отсутствие вредных и ядовитых веществ;
- мгновенная готовность к работе;
- широкий диапазон рабочих температур (от - 196 до +150 градусов);
- большая площадь светоизлучающей поверхности;
- срок службы более 70 тысяч часов;
В производстве ламп используются простая технология и широко распространенные в природе недорогие материалы. Новые лампы заменят светодиодные светильники во многих областях применения, и их доля на рынке может составить 50%.
«Э.В.»: Успехи энергосбережения зависят также от качества систем доставки энергии от производителя до потребителя, которые также нуждаются в совершенствовании ввиду того, что они являются причиной значительных энергетических потерь. За последнее время в этой области достигнуты определённые успехи, которые связаны с разработкой и внедрением в практику так называемых интеллектуальных сетей доставки и распределения электроэнергии. Они также получили международное название как SMART Grids (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) и начали активно применяться в странах Европы, Северной Америки, да и в России. Их развитие связано также с начавшимся расширенным использованием ВИЭ. Однако они не решают проблем потерь электроэнергии при её передаче на значительные расстояния, так сами по себе предающие электросистемы не претерпевают значительных изменений. Вместе с тем имеются и другие способы передачи электричества от точек её генерации к потребителям, которые основываются на научных открытиях и инженерных разработках Николы Теслы. Не могли бы вы посвятить несколько минут для рассказа об этих разработках и возможностях их использования в энергетических сетях? Под вашим руководством был выполнен целый цикл научно-исследовательских работ, которые продемонстрировали эти возможности, и редакция журнала будет признательна, если после этой беседы вы смогли бы подготовить обстоятельную статью о Н.Тесле - этом удивительном учёном и инженере, чьи открытия и инженерные разработки видимо настолько опередили свое время, что даже современное «энергетическое» сообщество не готовы развить их до практического применения. Эта статья безусловно привлечёт внимание читателей журнала.
Д.С.: Современные системы передачи электрической энергии используют двух и трех-
проводные линии, в которых электрическая энергия передается от генератора к приемнику бегущими волнами тока, напряжения и электромагнитного поля. Основные потери обусловлены джоулевыми потерями на сопротивлении проводов от протекания активного тока проводимости по замкнутому контуру от генератора к приемнику и обратно. Крупные энергетические компании во многих странах мира вкладывают гигантские средства и научные ресурсы в создание технологии высокотемпературной сверхпроводимости для снижения джоулевых потерь в линии.
Существует другой, вероятно, более эффективный способ снижения потерь, по крайней
мере, в магистральных межсистемных линиях электропередач: разработать регулируемые резонансные волноводные системы передачи электрической энергии на повышенной частоте 1-100 кГц, которые не используют активный ток проводимости в замкнутой цепи. В волноводной однопроводниковой линии нет замкнутого контура, нет бегущих волн тока и напряжения, а есть стоячие (стационарные) волны реактивного емкостного тока и напряжения со сдвигом фаз 90°. За счет настройки резонансных режимов, выбора частоты тока в зависимости от длины линии можно создать в линии режим пучности напряжения и узла тока (например, для полуволновой линии). При
«Суммарный объем захоронения твердых отходов на полигонах городов РФ составляет 95 миллиардов тонн и ежегодно увеличивается на 3,5 миллиарда тонн. Суммарная площадь полигонов в РФ для захоронения твердых отходов составляет 2500 км2. Мусорные свалки содержат металл, камни, стекло и твердые органические отходы (ТОО). Содержание тоо оценим в 75% от общей массы свалок. таким образом, в качестве топлива ежегодно можно использовать 2,625 миллиарда тонн новых тОО и 2,375 миллиарда тонн тОО со старых свалок. Это позволит полностью прекратить образование новых свалок и ликвидировать старые свалки в объеме 95 миллиардов тонн за 30 лет».
В ENERGY BULLETIN
этом из-за отсутствия активного тока, сдвига фаз между стоячими волнами реактивного тока и напряжения 90° и наличия узла тока в линии отпадает необходимость и потребность в создании в такой линии режима высокотемпературной сверхпроводимости, а джоулевы потери становятся незначительными в связи с отсутствием замкнутых активных токов проводимости в линии и незначительными величинами незамкнутого емкостного тока вблизи узлов стационарных волн тока в линии.
Изменяется и механизм передачи электрической энергии. Новая физика электрических процессов, связанная с использованием не активного, а реактивного тока, позволит решить три главных проблемы современной электроэнергетики:
- создание сверхдальних линий передач с низкими потерями без использования
- технологии сверхпроводимости;
- увеличение пропускной способности линий;
- замена воздушных линий на кабельные од-нопроводниковые волноводные линии и снижение сечения токонесущей жилы кабеля в 20-50 раз.
В экспериментальной резонансной од-нопроводниковой системе передачи электрической энергии, установленной в экспериментальном зале ВИЭСХ, мы передавали электрическую мощность 20 кВт при напряжении 6,8 кВ на расстояние 6 м по медному проводнику диаметром 80 мкм при комнатной температуре, при этом эффективная плотность тока в проводнике составила 600 А/мм, а эффективная плотность мощности - 4 МВт/мм2. Из других применений резонансной электроэнергетики, основанной на незамкнутых токах, следует выделить беспроводной офис, бесконтактный высокочастотный электротранспорт, создание местных энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии, соединение оффшорных морских ВЭС с береговыми подстанциями, электроснабжение потребителей на островах. Пожаробезопасные однопроводниковые системы уличного освещения и освещения зданий.
Для сомневающихся в существовании незамкнутых электрических токов приводим
высказывания двух выдающихся ученых в области электротехники и электроэнергетики: «Исключительная трудность согласования законов электромагнетизма с существованием незамкнутых электрических токов - одна из причин среди многих, почему мы должны допустить существование токов, создаваемых изменением смещения». Д. Максвелл. «В 1893 г. я показал, что нет необходимости использовать два проводника для передачи электрической энергии... Передача энергии через одиночный проводник без возврата была обоснована практически». Н. Тесла, 1927 г.
«Эффективность передачи может быть 96 или 97 процентов, и практически нет потерь... Когда нет приемника, нет нигде потребления энергии». Н. Тесла, 1917 г. «Мои эксперименты показали, что на поддержание электрических колебаний по всей планете потребуются несколько лошадиных сил». Н. Тесла, 1905 г.
Н. Тесла ответил и на вопрос, который часто задают нам: почему электроэнергетика не восприняла его идеи? «Мой проект сдерживался законами природы. Мир не был готов к нему. Он слишком обогнал время. Но те же самые законы восторжествуют в конце и осуществят его с великим триумфом» - Н. Тесла, 1919 г. Резонансная электроэнергетика нуждается в поддержке государства для реализации пилотных и демонстрационных проектов и ждет нового Моргана, банкира, который 100 лет назад финансировал работы Н. Тесла. Я готов подготовить более обстоятельную статью о творчестве Николы Теслы, об этом поистине великом учёном и инженере-новаторе для одного следующего выпуска вашего журнала.
«Э.В.»: Известно, что международное сотрудничество играет важную роль во всех сферах человеческой деятельности, в ускорении процессов преодоления проблем, встречающихся на пути развития нашего общества. Наука и научное сообщество уже давно начали пользоваться этим важным инструментом для нахождения решений научно-технических задач, стоящих перед человечеством. Общепризнанным является и тот факт, что международное научное сотрудничество обогащает не только его участников, а также всё мировое сообщество, так как считается, что научные
знания не имеют границ и принадлежат всему человечеству. Вы, Дмитрий Семёнович, в течение многих лет являетесь активным участником выполнения различных международных и региональных научно-технических энергетических программ и проектов, а около двадцати лет назад возглавили кафедру ЮНЕСКО «Возобновляемая энергетика и электрификация сельского хозяйства», основанную на базе вашего
исследовательского института. Было бы интересно, если бы вы привели некоторые примеры успешного выполнения таких проектов, а также работы вашей кафедры.
Д.С.: Современные тенденции в глобальном развитии диктуют новые императивы для образования, особенно сельскохозяйственного образования. С одной стороны существует потребности в высоком уровне индустриализации сельскохозяйственного производства для удовлетворения растущего спроса. С другой стороны, мы имеем ограниченные ресурсы агробиологического потенциала планеты. Уже ни для кого не секрет, что безоглядная эксплуатация ресурсов приведет к необратимому истощению агро-, био- и энергоресурсов в течение жизни нескольких поколений. В соответствии с позицией кафедры ЮНЕСКО по возобновляемой энергетики и электрификации сельского хозяйства ВИЭСХ, решения этих проблем лежат в области современных технологий и, соответственно, современного образования. В задачи нашей кафедры входят
пропаганда и внедрение интегрированной системы исследований и образования в области возобновляемых источников энергии, а также инновационных энергосберегающих и энергоэффективных решений в области передачи энергии особенно в сельских регионах, в том числе подготовка и переподготовка кадров в этих областях. Вот один из наших последних реализованных проектов, которыми мы гордимся. В честь юбилея запуска первого спутника Земли Департамент образования и Департамент науки и промышленной политики города Москвы финансировали проект под названием «Космические технологии, экология и безопасная энергетика в школах будущего». Для приобщения учащихся к современным информационным и новым энергетическим технологиям ряд московских школ установил с нашей помощью наборы портативных наземных комплексов приема в режиме реального времени и обработки спутниковых изображений Земли. Под нашим научным и методическим руководством были разработаны программы и рабочие материалы для уроков соответствующих предметов. Наряду с этим были установлены экспериментальные учебные установки солнечных энергетических модулей. Мы разработали и включили в состав программ естественных наук модули в виде лабораторных экспериментов с солнечными батареями для приема спутниковых сигналов школьниками в школах, участвующих в нашем проекте. Огромный энтузиазм был проявлен учителями школ. Конференции, подводящие итоги этапов данного проекта и распространения методик, были проведены в Москве, в частности, наиболее представительная, - с участием руководства Москвы в Школе №444. Школьники продемонстрировали, как они умеют самостоятельно получать, обрабатывать спутниковые снимки, перекодировать их, интерпретировать и осуществлять прогноз погоды, а также делать экологические заключения. Эти сцены
Для того, чтобы конкурировать с топливной энергетикой, солнечной энергетике необходимо выйти на следующие критерии: КПД солнечных электростанций должен быть не менее 25%, срок службы солнечной электростанции должен составлять 50 лет, стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной электростанции не должна превышать 2 тыс. долларов, объем производства солнечных электростанций должен быть 100 ГВт в год, производство полупроводникового материала для СЭС должно превышать 1 млн. тонн в год, при цене не более 25 долларов за килограмм.
В ENERGY BULLETIN
напоминали припев знаменитой советской песни: «Дадим шар земной детям». Распространяя данный проект в глобальном масштабе, мы смогли бы создать эффективный механизм для содействия решению глобальных проблем, позволяя нашим детям следить за тем, чем заняты взрослые, предоставляя им возможность самим участвовать в реальном экологическом мониторинге, порой более эффективном, чем у некоторых контролирующих органов, участвовать тем самым во «взрослых» политических дискуссиях и в прямых действиях. Школьники также на уроках физики в рамках выполнения проекта изучают устройство и характеристики солнечного модуля и других возобновляемых источников энергии. Данный проект можно оценить по-настоящему успешным. Он показал, что учащиеся и их преподаватели имеют большой интерес к новым технологиям. Это означает, что есть реальная надежда на то, что новое поколение ученых и инженеров вырастет для того, чтобы развивать новые технологии, прежде всего, в области возобновляемых источников энергии, космической отрасли и геоинформационных систем. Основным результатом данного проекта является демонстрация его перспективности, необходимости умножить его опыт и внедрить во всех школах нашей страны и за рубежом, и в особенности, в развивающихся странах. Наша кафедра была бы рада сотрудничеству с образовательными учреждениями, конечно же, в первую очередь с другими кафедрами ЮНЕСКО, но не только, со всеми коллегами, заинтересованными во внедрении в учебный процесс наших разработок и методик. Результаты внедрения новых технологий в школах были проанализированы и опубликованы во многих научных трудах, таких, как коллективная монография «Космические образовательные технологии: инвестиции в будущее», обобщающей работы огромного коллектива преподавателей, научных сотрудников, инженеров и менеджеров под руководством кафедры ЮНЕСКО.
Европейская сеть по образованию и подготовке кадров в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ) - так называемая ЕиКОЫЕТКЕБ была создана при ведущей роли
регионального Бюро ЮНЕСКО в Венеции (ROSTE). Ее цель - наращивание потенциала сотрудничества вузов и других учебных академических институтов европейских стран, заинтересованных в этой деятельности на национальном и региональном уровнях, и, в частности, в сфере образования и подготовки специалистов в области ВИЭ для расширенного использования ВИЭ в Европе, а также в других регионах мира. EURONETRES является неотъемлемой частью Глобальной программы по профессиональному образованию в сфере возобновляемых источников энергии (GREET), развитие которой является приоритетным направлением деятельности ЮНЕСКО в области инженерных наук и ВИЗ, что было утверждено на 32-й сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО, которая проходила в сентябре-октябре 2003 года в Париже. Сеть была организована ЮНЕСКО через ROSTE на начальном этапе ее деятельности. Я был утвержден председателем европейской рабочей группы EURONETRES по образованию в области солнечной энергетики.
Вот названия некоторых книг, изданных нашей кафедрой ЮНЕСКО в результате исследований последних лет: «Основы фотоэлектричества», «Основы ветроэнергетики», «Солнечные концентраторы», «Матричные солнечные элементы», в 3-х томах, «Биотопливо из водорослей», «Развитие солнечной энергетики в Туркменистане», «Солнечные фотоэлектрические водоподъемники», «Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии», «Основы электробезопасности».
Успех, отмеченный EURONETRES на заседании рабочей группы по солнечной энергии, проведенном нашей кафедрой под эгидой ROSTE, и наши успешные мероприятия в московских школах, нашедшие резонанс в образовательном сообществе, вдохновили нас на мысль о создании сети кафедр ЮНЕСКО. С ориентацией на достижение гармонизации между новыми технологиями, реформами образования и традиционными ценностями цивилизаций. Речь идет и о новых источниках энергии и о перспективах ноосферного развития человечества. Приглашаем коллег на мозговой штурм по этой идее! Мы заинтересованы в том, чтобы нашими достижениями пользовались во всем мире.
