КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-79-30002
НазваниеРазвитие энергетических технологий в условиях изменения климата
Руководитель Алексеенко Сергей Владимирович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл
Конкурс №107 - Конкурс 2025 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова Энергетика, климатические изменения, углеродно-нейтральная энергетика, геотермальная и петротермальная энергетика, абсорбционные бромистолитиевые термотрансформаторы, возобновляемые источники энергии, гидроэнергетика, реверсивные насос-турбины, биоэнергетика, вихревые двухфазные струи, энергетические технологии в условиях Арктики, природоподобные технологии, вихревые течения, кавитация,лазерная диагностика, машинное обучение
Код ГРНТИ30.17.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Энергетика — это базис экономики любой страны вне зависимости от технологического уклада. На сегодняшний день возникла ситуация, когда необходимо безотлагательно принимать принципиальные решения по дальнейшему развитию энергетики России. Причины обусловлены изменениями климата и разрушением озонового слоя Земли, преобладающий вклад в которые вносит деятельность человека, прежде всего, в сфере энергетики. Анализ текущей ситуации показывает, что преобладающий вклад в глобальное потепление вносит энергетика на органическом топливе.
Несомненная актуальность темы “антропогенного изменения климата” подтверждена рядом документов: Указ Президента Российской Федерации от 28.02.2024 г. № 145 "О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации" и «Климатическая доктрина Российской Федерации» (утверждена Указом Президента Российской Федерации от 26.10.2023 г. № 812), в которой проблемы глобального изменения климата признаются одним из приоритетов внутренней и внешней политики РФ. И конечно, необходимо добавить, что Россия находится в крайне тяжелых санкционных условиях. Возникает острая необходимость развития отечественных технологий практически по всем направлениям энергетики и экономики. В связи с этим актуальной задачей становится последовательная модернизация и повышение эффективности энергетики, развитие ВИЭ и технологий, снижающих выбросы диоксида углерода, но с темпами, не превосходящими экономические возможности страны.
Проект направлен на решение научных проблем развития низкоуглеродной и экологически чистой энергетики, позволяющей не создавать, а решать экологические и техногенные проблемы Российской Федерации, эффективно улучшая окружающую среду для создания комфортных условий обитания человека. Несомненным преимуществом данного проекта является комплексность подхода к достижению технологического развития в энергетическом секторе экономики РФ.
В рамках проекта планируется проведение исследований по следующим направлениям:
1. Повышение эффективности использования твердого ископаемого топлива (угля), направленное на его экологически чистое сжигание и использование низкокалорийных угольных отходов, за счет развития новых технологий сжигания водоугольного и пылеугольного топлива. Разработка научных основ и математического моделирования перспективных подходов экологически чистого сжигания угольного топлива в топочных камерах, совершенствование низкоэмиссионных вихревых технологий многоступенчатого сжигания и газификации, применение методов машинного обучения.
2. Гидрокинетическая конверсия энергии природных потоков: основа для создания новых технологий производства и аккумулирования энергии (Гидроаккумулирующие станции - ГАЭС). Снижение сопротивления в элементах энергетических конструкций.
3. Развитие энергетических технологий на основе утилизации низкопотенциальных сбросных техногенных и геотермальных источников тепла в абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторах (АБТТ). Исследование процессов тепло- и массопереноса для повышения энергетической эффективности и снижения металлоёмкости АБТТ, с целью усиления конкурентоспособности на внутреннем рынке РФ.
4. Энергоэффективные низкоуглеродные технологии культивирования микроорганизмов как источника тепловой энергии из биомассы, с высокой скоростью роста, так и источника уникальных биологически активных соединений. Одновременно с этим будет решаться проблема эффективной утилизации выбросов СО2 и очистки сточных вод от органических отходов предприятий агрокомплекса.
5. Развитие технологий борьбы с обледенением несущих конструкций объектов энергетики и кабельных трасс в условиях зимнего климата и в арктических регионах РФ.
Таким образом развитие низко(без)углеродных энергетических технологий и увеличение эффективности энергетического оборудования, способствующих снижению антропогенного влияния на изменение климата и разрушение озонового слоя Земли являются первоочередными задачами предлагаемого проекта.
Ожидаемые результаты
Проект направлен на создание научных основ повышения эффективности энергетических технологий и разработку концепции адаптации существующей энергетической инфраструктуры к климатическим изменением. Результаты, полученные по каждому из пяти основных направлений проекта, будут способствовать дальнейшему развитию энергетики с учетом существующих климатических зон РФ.
1. Теплоэнергетика. Будут изучены физико-химические и теплофизические свойства угольных композитов и водоугольной суспензии (ВУС) при различных параметрах активации топлива, пропорциях органических добавок и воды, а также экологических и теплотехнических показателей сжигания изучаемых топлив в режиме одно и многоступенчатого горения. Развитие технологии раздельного и совместного сжигания водоугольного и пылеугольного топлива, позволит обеспечить высокую эффективность работы котлов и низкие выбросы экологически вредных NOx, что является одной из первостепенных задач развития энергетики в РФ.
2. Гидроэнергетика. Будет разработана научная база для создания современных технологий производства и аккумулирования энергии на основе Гидроаккумулирующих станций (ГАЭС). Разработаны современные аналитические и вычислительные инструменты, необходимые для изучения и оптимизации взаимодействия потоков с модифицированными элементами гидротурбинного оборудования на основе природоподобных технологий в том числе при наличии кавитации. Полученные результаты будут способствовать развитию технологии высокоэффективного хранения энергии, выравниванию неоднородности нагрузки электрической сети, а также оптимизации и внедрению новых возобновляемых источников энергии.
3. Энергосберегающее оборудование – тепловые насосы. Основным результатом будет выработка технических решений по повышению энергетической эффективности абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторов (АБТТ, тепловых насосов) отечественного производства для развития научного задела создания конкурентоспособных АБТТ на внутреннем рынке РФ. Использование АБТТ в качестве тепловых насосов позволит существенно сократить потребление топлива и утилизировать сбросное тепло предприятий, объектов теплоэнергетики и возобновляемых геотермальных источников.
4. Биоэнергетика. Вихревые технологии культивирования микроорганизмов. Будут разработаны научные основы вихревого перемешивания и технические решения для эффективного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов различных систематических групп. Результы в данной области позволят значительно продвинутся в утилизации выбросов СО2 и доочистки сточных вод промышленных предприятий, особенно в регионах с высокой солнечной интенсивностью (Крым, Краснодарский край).
5. Климатические изменения. Борьба с обледенением. Будет разработана система мер по борьбе с обледенением энергетических комплексов связанная с развитием новой технологии по использованию супергидрофобных покрытий. В результате исследования будет определена оптимальная по энергетическим затратам и эффективности комбинированная модель противообледенительной системы и выработана стратегия борьбы с обледенением.
Большинство проблем, затрагиваемых настоящим проектом, активно обсуждается в мировой литературе, однако неоднократно упоминается нехватка практических решений, связанных с увеличением энергоэффективности существующих технологий совместно с повышением их устойчивости и надежности, в контексте существующих климатических рисков. Полученные результаты будут опубликованы в ведущих мировых изданиях с высоким индексом цитирования. Кроме того планируется представить к защите не менее трех кандидатских/докторских диссертаций в материалах которых также будут использованы, полученные в ходе выполнения проекта результаты. Конкретные технические решения будут защищены патентами РФ.