Купить время у планеты: профессор ТПУ о том, как водород будет "жечь"
ТОМСК, 17 мар – РИА Томск, Елена Тайлашева. Доступная энергия – это волшебная палочка, которая сможет решить большинство проблем человечества: от голода до глобального потепления, уверен профессор Томского политеха (ТПУ) Андрей Лидер. Почему главный кандидат на роль "спасителя" – это водород, и как он поможет полететь к звездам – в материале РИА Томск.Показательный блэкаут В 80-90 миллиардов долларов оценивается ущерб от февральских морозов в Техасе (США), из-за которых рухнула энергосистема штата. Прошел град – побил солнечные батареи, прошел ледяной дождь – остановились ветрогенераторы (а Техас – лидер по ветровой энергетике в США). И в очередной раз разгорелись споры о ненадежности альтернативной энергетики… Руководитель отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ, профессор, доктор технических наук Андрей Лидер считает, что самый вероятный сценарий на ближайшие 10-15 лет – это комбинация разных видов энергий, от "зеленых" до "серых": "Солнечная и ветровая энергетика не скоро смогут занять долю больше чем в 50% рынка, все-таки климат играет значительную роль в применении возобновляемых ресурсов (и особенно в таких холодных странах, как наша). Наиболее устойчивые энергосистемы основаны на разных видах получения энергии, поэтому человечество будет опираться на симбиоз технологий получения энергии – солнечной, ветровой, атомной и из ископаемого топлива.
На удаленных или сейсмически опасных территориях, на территориях с экстремальными климатическими условиями, скорее всего, еще долгое время продолжат использовать ископаемое топливо". Пока отказ от нефти, газа, угля хотя бы на "большой земле" идет угрожающе медленно: "Нам (в Сибири), может, и смешно, но жители островов Тихого океана и прибрежных государств уже с линейкой измеряют, на сколько ежегодно поднимается уровень воды в Мировом океане и когда их затопит. Наш долг перед детьми – оставить пригодную для жизни планету, как бы это пафосно не звучало. Чтобы "купить" время, мы должны сократить выбросы парниковых газов, в первую очередь углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива. Кроме того, если мы будем развивать новые виды энергии, мы сможем существенно изменить и технологический уклад всего мира. Пока мы сжигаем керосин в ракетах, мы не достигнем звезд… На данный момент самая вероятная альтернатива – водород, несмотря на то, что с ним еще много нерешенных проблем". Надежда на чудо Еще в школе у Андрея Лидера родилась мечта: сделать энергию доступной. "Я понял, что энергия – это великий спаситель человечества: доступ к дешевой безопасной энергии позволяет решить если не все, то почти все проблемы. Энергия дает чистую воду, питание, тепло, освобождает от тяжелого труда. Если не будет дешевой энергии, население Земли погрязнет в войнах, ведь все последние войны на Ближнем Востоке, все основные политические конфликты возникали из-за передела энергоресурсов", – говорит он. В 1993 году Лидер поступил на химико-технологический факультет ТПУ – одним из научных направлений электрохимиков университета были химические источники тока. "Когда я учился на третьем курсе, руководитель отделения фундаментального образования Иван Петрович Чернов собрал группу, которая исследовала взаимодействие водорода с металлами. Меня, как электрохимика, пригласили на блок, связанный с электролизом воды – это самый "зеленый" метод получения водорода. И самый дорогой", – вспоминает он. Главное, что ограничивает развитие водородной энергетики – это как раз дороговизна получения "зеленого" водорода. По мнению Лидера, переходным этапом к водородным технологиям будет, скорее всего, более дешевая технология получения водорода – из ископаемого топлива (угля и природного газа) с последующей утилизацией углекислого газа. Такие технологии разрабатываются в том числе в Томском политехе. Впрочем, считает ученый, как только во всем мире введут "углеродный налог" (на продукцию с углеродным следом), экономика производства на основе водородной энергетики станет более привлекательной: "Мир может перейти на нее скачкообразно – при условии, что будут технологии, которые сделают ее использование удобным и безопасным. Общество боится взрывоопасности водорода. Мы пока не создали доступные технологии его хранения в твердом теле или на основе жидких носителей". Его научный коллектив изучает взаимодействие водорода с металлами – это то направление, которым Лидер начал заниматься в студенчестве, а со временем его возглавил. Если на старте политехников заботила фундаментальная сторона вопроса, то теперь на основе полученных знаний они создают новые материалы – как устойчивые к водороду, так и такие, которые могут выступать его накопителями. "Материалы-накопители водорода – это прежде всего способ аккумулировать энергию. На сегодняшний день эти работы ведутся большим количеством научных групп, но реальных прорывов пока не сделано. Люди двигаются с разных сторон, например, моделированием перебирается большое количество веществ-кандидатов, соединений, их композиций. Наша группа двигается с обратной стороны – мы стараемся синтезировать и исследовать потенциальные материалы-кандидаты. Они должны работать при комнатной температуре, быть безопасными и очень дешевыми. Желательно, чтобы их можно было получить из доступных материалов, чтобы они легко перерабатывались. И совсем замечательно, если в качестве исходного сырья будут использоваться промышленные отходы или бытовой мусор. Даже такое стараемся пробовать вместе с коллегами-химиками", – говорит Лидер. "Мы не можем сказать, в какой момент ученому улыбнется в эксперименте удача, и он получит искомый результат. Только тяжелая каждодневная работа двигает вперед. Каждое следующее действие – это озарение от предыдущего. Вы собираете информацию, анализируете, повторяете эксперименты и на синтезе всего этого возникает чудо – научное открытие. Регулярная работа ученых – это и есть чудо", – улыбается собеседник агентства. Лучший друг водорода Еще одна важная проблема, которую решают политехники – разработка защитных покрытий, препятствующих проникновению водорода в конструкционные материалы. "Мы разрабатываем покрытия для циркониевых оболочечных труб ТВЭЛов ядерного реактора. Основная задача – не допустить паро-циркониевую реакцию, которая приводит к выделению водорода, что в свою очередь может привести как к разрушению самих оболочек ТВЭЛов, так и к взрыву", – говорит Лидер. И добавляет, что именно мирный атом – "лучший друг" водородной энергетики: "Самый простой способ накопления энергии, производимой ядерной станцией, – получение и хранение водорода, который потом можно преобразовать обратно в энергию. Никаких выбросов углекислого газа – настоящая зеленая энергетика!". Еще больше мечту Лидера о всеобщем доступе к энергии приблизит термоядерный синтез: "Я надеюсь, физики смогут подарить миру термоядерный синтез (что тоже формально является водородной энергетикой – потому что энергия слияния ядер водорода преобразуется в поток энергии). Сейчас во Франции строится термоядерный реактор (в чем участвует также и ТПУ – наши ученые и инженеры разработали томограф для контроля элементов первой стенки реактора). Мы будем тратить немного химической энергии на получение водорода из воды, а от ядерной реакции синтеза получать избыток энергии – неисчерпаемый источник в любом месте! Священный Грааль, к которому мы все должны стремиться".
На удаленных или сейсмически опасных территориях, на территориях с экстремальными климатическими условиями, скорее всего, еще долгое время продолжат использовать ископаемое топливо". Пока отказ от нефти, газа, угля хотя бы на "большой земле" идет угрожающе медленно: "Нам (в Сибири), может, и смешно, но жители островов Тихого океана и прибрежных государств уже с линейкой измеряют, на сколько ежегодно поднимается уровень воды в Мировом океане и когда их затопит. Наш долг перед детьми – оставить пригодную для жизни планету, как бы это пафосно не звучало. Чтобы "купить" время, мы должны сократить выбросы парниковых газов, в первую очередь углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива. Кроме того, если мы будем развивать новые виды энергии, мы сможем существенно изменить и технологический уклад всего мира. Пока мы сжигаем керосин в ракетах, мы не достигнем звезд… На данный момент самая вероятная альтернатива – водород, несмотря на то, что с ним еще много нерешенных проблем". Надежда на чудо Еще в школе у Андрея Лидера родилась мечта: сделать энергию доступной. "Я понял, что энергия – это великий спаситель человечества: доступ к дешевой безопасной энергии позволяет решить если не все, то почти все проблемы. Энергия дает чистую воду, питание, тепло, освобождает от тяжелого труда. Если не будет дешевой энергии, население Земли погрязнет в войнах, ведь все последние войны на Ближнем Востоке, все основные политические конфликты возникали из-за передела энергоресурсов", – говорит он. В 1993 году Лидер поступил на химико-технологический факультет ТПУ – одним из научных направлений электрохимиков университета были химические источники тока. "Когда я учился на третьем курсе, руководитель отделения фундаментального образования Иван Петрович Чернов собрал группу, которая исследовала взаимодействие водорода с металлами. Меня, как электрохимика, пригласили на блок, связанный с электролизом воды – это самый "зеленый" метод получения водорода. И самый дорогой", – вспоминает он. Главное, что ограничивает развитие водородной энергетики – это как раз дороговизна получения "зеленого" водорода. По мнению Лидера, переходным этапом к водородным технологиям будет, скорее всего, более дешевая технология получения водорода – из ископаемого топлива (угля и природного газа) с последующей утилизацией углекислого газа. Такие технологии разрабатываются в том числе в Томском политехе. Впрочем, считает ученый, как только во всем мире введут "углеродный налог" (на продукцию с углеродным следом), экономика производства на основе водородной энергетики станет более привлекательной: "Мир может перейти на нее скачкообразно – при условии, что будут технологии, которые сделают ее использование удобным и безопасным. Общество боится взрывоопасности водорода. Мы пока не создали доступные технологии его хранения в твердом теле или на основе жидких носителей". Его научный коллектив изучает взаимодействие водорода с металлами – это то направление, которым Лидер начал заниматься в студенчестве, а со временем его возглавил. Если на старте политехников заботила фундаментальная сторона вопроса, то теперь на основе полученных знаний они создают новые материалы – как устойчивые к водороду, так и такие, которые могут выступать его накопителями. "Материалы-накопители водорода – это прежде всего способ аккумулировать энергию. На сегодняшний день эти работы ведутся большим количеством научных групп, но реальных прорывов пока не сделано. Люди двигаются с разных сторон, например, моделированием перебирается большое количество веществ-кандидатов, соединений, их композиций. Наша группа двигается с обратной стороны – мы стараемся синтезировать и исследовать потенциальные материалы-кандидаты. Они должны работать при комнатной температуре, быть безопасными и очень дешевыми. Желательно, чтобы их можно было получить из доступных материалов, чтобы они легко перерабатывались. И совсем замечательно, если в качестве исходного сырья будут использоваться промышленные отходы или бытовой мусор. Даже такое стараемся пробовать вместе с коллегами-химиками", – говорит Лидер. "Мы не можем сказать, в какой момент ученому улыбнется в эксперименте удача, и он получит искомый результат. Только тяжелая каждодневная работа двигает вперед. Каждое следующее действие – это озарение от предыдущего. Вы собираете информацию, анализируете, повторяете эксперименты и на синтезе всего этого возникает чудо – научное открытие. Регулярная работа ученых – это и есть чудо", – улыбается собеседник агентства. Лучший друг водорода Еще одна важная проблема, которую решают политехники – разработка защитных покрытий, препятствующих проникновению водорода в конструкционные материалы. "Мы разрабатываем покрытия для циркониевых оболочечных труб ТВЭЛов ядерного реактора. Основная задача – не допустить паро-циркониевую реакцию, которая приводит к выделению водорода, что в свою очередь может привести как к разрушению самих оболочек ТВЭЛов, так и к взрыву", – говорит Лидер. И добавляет, что именно мирный атом – "лучший друг" водородной энергетики: "Самый простой способ накопления энергии, производимой ядерной станцией, – получение и хранение водорода, который потом можно преобразовать обратно в энергию. Никаких выбросов углекислого газа – настоящая зеленая энергетика!". Еще больше мечту Лидера о всеобщем доступе к энергии приблизит термоядерный синтез: "Я надеюсь, физики смогут подарить миру термоядерный синтез (что тоже формально является водородной энергетикой – потому что энергия слияния ядер водорода преобразуется в поток энергии). Сейчас во Франции строится термоядерный реактор (в чем участвует также и ТПУ – наши ученые и инженеры разработали томограф для контроля элементов первой стенки реактора). Мы будем тратить немного химической энергии на получение водорода из воды, а от ядерной реакции синтеза получать избыток энергии – неисчерпаемый источник в любом месте! Священный Грааль, к которому мы все должны стремиться".