Почему ученые Казахстана не могут коммерциализировать свои разработки?

21 апреля, 2021

1129

В Институте горного дела имени Д.А.Кунаева разработаны ВИЭ, вырабатывающие электроэнергию, не превышающая по стоимости ту, что потребитель получает от сетей.

– «Мы доказали это, проведя испытания опытных образцов своих ветроэлектростанций в полевых условиях», — говорит академик НАН РК, доктор технических наук, заслуженный изобретатель Казахстана, лауреат премий имени академиков Сатпаева и Есенова профессор Николай Буктуков. – Что касается существующих ВИЭ, то я не могу не согласиться с коллегой, академиком Бирлесбеком Алияровым, — они, действительно, не конкурентоспособны по отношению к тепловым электростанциям. Также я не могу спорить и с его утверждением, что загрязнения от топливных станций в Алматы значительно меньше, чем от выхлопных газов автомобилей. Однако коллега, занимающийся проблемами сжигания угля, не отметил некоторые нюансы.

Во-первых, чтобы жечь уголь, его надо добыть. Во-вторых, надо вытащить из недр земли миллионы кубометров пустой породы (около 2-2,5 млн. тонн), чтобы получить, к примеру, один миллион тонн угля. Отвалы из них занимают десятки квадратных километров. И, получается, что эти отвалы пылят и забирают значительные площади сельхозугодий. Кроме того, пока довезешь добытый уголь до электростанции, тоже образуется пыль.

Например, только одна Экибастузская ТЭЦ сжигает ежегодно 16 млн. тонн угля, средняя зольность которого составляет 47%. Таким образом, образуется около 7 млн. тонн золы, и плюс еще примерно один миллион тонн будет вылетать в трубу и рассеиваться ветром на сотни километров.

Зола, которая ложится на траву, абразивна, то есть она соскабливающая, от нее изнашиваются зубы у травоядных животных. Кроме того, независимо от качества угля в ней содержится сера. Когда она попадает на землю, то при соприкосновении с влагой появляется серная кислота, которая окисляет почву.

Но есть пути усовершенствования тепловых электростанций путем сжигания угля в условиях природного залегания. В Институте горного дела имени Д.А.Кунаева разработаны технология и специальное оборудование, позволяющее сжигать уголь в недрах и получать пар, который с помощью парогенератора можно преобразовать в электроэнергию. Это означает, что не надо вытаскивать на поверхность пустые породы и уголь, чтобы затем, запыляя все вокруг, везти до электростанции. А если еще месторождение расположено недалеко от населенного пункта, то можно, кроме электроэнергии, снабжать его ещё и теплом. Такое угольное месторождение есть, кстати, под Нур-Султаном.

– А в чем тогда проблема? Почему никто до сих не ухватился за эту идею?

– Приведу пример из истории. Однажды Наполеону сказали, что Пизанская башня упадет, если не решить две проблемы. Первая – финансирование. Озвучить вторую проблему не успели. Наполеон, перебив, сказал, что если будет решена проблема с финансами, то других не будет. Так и здесь – просто нет финансирования. Автор этой разработки не может участвовать в конкурсе на его получение, потому что у него нет статей в зарубежных журналах с высоким процентилем (показатель, отражающий позицию издания в рейтинге журналов). Условие МОН РК на наличие таких публикаций, на мой взгляд, наносит вред развитию диверсификации экономики и влиянию науки на нее.

– А что мешает публиковаться в вышеназванных журналах?

– Вообще никаких проблем нет, просто опять нужны деньги. Чтобы этот процентиль был выше 35, нужно заплатить $1,3 тыс., 70% — $2 тыс. Вроде – деньги небольшие, но где их взять, если ученые-разработчики находятся в отпусках без содержания? Можно опубликоваться, конечно, и бесплатно, но нужно ждать два-три года.

Теперь что касается существующих ВИЭ. Академик Алияров, повторюсь, прав, когда говорит, что ветроэлектростанции и солнечные батареи, которые уже везде работают (подчеркиваю – уже работают), производят электроэнергию значительно дороже, чем тепловые электростанции, не говоря уже о гидроэлектростанциях. Дело в том, что коэффициенты использования номинальной мощности существующих ВИЭ и во времени очень маленькие. Поэтому стоимость электроэнергии получается весьма дорогой.

Возьмём, к примеру, ветроэлектростанцию мощностью 5 кВт, которая нужна чабану для того, чтобы, допустим, работал насос для поднятия воды из-под земли (ему ведь нужно поить скот). Такую мощность ветроэлектростанция выдает при скорости ветра от 8-10 до 25 м в секунду. При трех 3 или 4 метрах получается всего 60 Вт, это мощность всего одной лампочки, грубо говоря. Относительно коэффициента использования во времени существующие ветроэлектростанции работают менее трех тысяч часов в год из 8760. Следовательно, ее использование будет оправдано только там, где невыгодно провести электросети. Она, разумеется, значительно дешевле, чем от ВИЭ, но когда ее нужно доставлять небольшому количеству потребителей — маленьким аулам, фермерским и отгонным хозяйствам, погранзаставам, метеостанциям и т. д., то это себя не оправдывает.
Именно поэтому поручение Елбасы, которое он давал еще в статусе действующего главы государства, — продавать за рубеж 60 тыс. тонн экологически чистого мяса для привлечения валюты, невыполнимо для страны. Это не ре-аль-но!

– Почему? Как это связано с источниками энергии?

– Все наши животноводческие хозяйства находятся недалеко от населённых пунктов, где есть вода. На дальних выпасах ее надо качать из-под земли, но там нет электроэнергии. Для примера могу привести Финляндию, которая занимает гораздо меньшую площадь, чем любая наша область, но у них 80 тысяч источников воды, а в Казахстане, который в 5 раз больше, чем, допустим, Франция, всего лишь 4 тысячи. Поэтому воды, естественно, не хватает, её нужно брать из недр земли. В этой связи нам очень нужны ВИЭ потребительского класса. Кстати, ветроэлектростанции, превосходящие по эффективности использования зарубежные аналоги, есть не только Институте горного дела, но и в ряде других отечественных организаций. Таким образом, современные разработки по ВИЭ позволяют постепенно (сразу не получится) замещать определённую часть традиционно вырабатываемой электроэнергии.

Их эффективность заключается в том, что, когда ветер слабый, он берёт больше ветра, когда сильный — меньше. На практике такая ветроэлектростанция работает при скорости ветра до 50 м в секунду, тогда как существующие ветроэлектростанции могут работать только до 25 м в секунду, иначе они разрушаются. Кроме того, эта электростанция может выдавать номинальную мощность при скорости ветра не 10 — 25 м в секунду, а от 5 до 50 метров. При этом она дешевле за счет конструкции (расписывать ее не буду – широкая публика все равно не поймет), чем те, что имеются.

Теперь по существующим солнечным батареям. У них коэффициент полезного действия вообще очень низкий. Сейчас около 20%. Во время ЭКСПО-2017 производящие их компании (наши, западноевропейские и южнокорейские) обещали, что в течение трех лет доведут КПД до 25%. Но это – как мертвому припарка. Экономисты говорят, что мировая проблема с энергоснабжением будет решена, если КПД солнечных батарей будет 60 и более.

Так вот, в Институте горного дела уже разработаны солнечные батареи, КПД которых можно довести до 60% с использованием фотоэлементов, которые являются их основной частью, но в очень малом количестве. Например, чтобы получить с существующих батарей 10 кВт мощности, необходимо 70 квадратных метров поверхности. Наша батарея занимает полтора квадратных метра, но дает те же 10 кВт. Почему? Потому что солнечное излучение делится по длинным волнам на красные, жёлтые, зелёные и так далее цвета. На каждый цвет ставится маленький фотоэлемент 3 на 3 миллиметра, но захват солнца при этом бывает большим с помощью линз или зеркал. За счёт того, что мы можем поставить дорогие фотоэлементы, но очень маленькие по площади, его стоимость становится дешевле, чем в существующих солнечных батареях с относительно дешевыми фотоэлементами. Сейчас испанские ученые разработали такой фотоэлемент, который перерабатывает и преобразует не только видимые части солнечного излучения, но и тепловую ее часть. Это значит, что в той солнечной батарее, которая разработана в Институте горного дела им. Кунаева, КПД может быть ещё выше, чем 60, если использовать эти фотоэлементы.

Поэтому утвердившееся в обществе мнение, что ВИЭ не оправданы с экономической точки зрения, не совсем соответствуют действительности. Просто новые разработки еще не получили серийного развития. Поэтому на сегодняшний день топливные электростанции, я вынужден признать, намного эффективнее существующих возобновляемых источников энергии — солнечных батарей и ветроэлектростанций, так как они не могут конкурировать по стоимости электроэнергии с тепловыми электростанциями.

Однако изобретения наших ученых — Мурата Майлибаева, Альберта Болотова, Омира Баялиева, Мурата Камбарова ну и вашего покорного слуги, могут не только составить конкуренцию зарубежным аналогам, но и обеспечить по стоимости конкурентную цену электроэнергии топливным электростанциям. Япония и Южная Корея хотели внедрить мои разработки у себя, но у меня опять же не было финансовой возможности изготовить пилотные установки, а без них изобретения продать практически невозможно.

– А работать к себе они не приглашали?

– Приглашали. И не раз. Я мог бы уехать работать в КНР, Южную Корею или Италию для реализации изобретений по ВИЭ, но тогда, во-первых, наша команда, с которой я изготавливаю их по своим изобретениям, вообще бы осталась без работы; во-вторых, все еще надеюсь, что можно будет запустить их в Казахстане. К сожалению, бизнесменов, которые понимали бы перспективность изобретений, у нас трудно найти. Те, которые есть, насколько я знаю из СМИ, заработали свои капиталы на строительстве и торговле, и, я так полагаю, на коррупционных откатах, поэтому научные разработки их не интересуют. Им выгоднее, как иронизируют российские коллеги, выпускать сковородки. Сейчас еще в конкурсную документацию МОН ввели вышеупомянутые требования, которые не позволяют участвовать в тендере на финансирование тем, кто разработал весьма передовые прорывные технологии и оборудование. Я тешу себя мыслью, что эти требования появились не с умыслом навредить развитию нашей экономики, а из-за некомпетентости их авторов. Если так, то еще есть надежда, что можно все исправить.