№46 (6250) от 21 июня 2024
В Рязани создают технологии электроснабжения будущего
Вся современная цивилизация построена на потреблении людьми энергии в гораздо большем объеме, чем можно получить от мускульных усилий самого человека и домашних животных, как это было практически до XVIII века. Конечно, попадались экзотические приспособления типа паруса или ветряной либо водяной мельницы, но такие решения были временными. На смену им пришел паровой двигатель. Но по-настоящему цивилизация развернулась во всю ширь только после того, как появилось электричество.
За электричество в каждом доме и на производстве следят специалисты по электроснабжению, инженеры-энергетики. И в их работе сейчас наступил момент, когда открываются возможности для множества почти «волшебных» преобразований, которых можно достичь при научном подходе.
С электричеством на «ты»
Занимаются такой наукой в Рязанском институте (филиале) Московского политехнического университета. Здесь преподаватели и студенты создают такие решения, которые скоро смогут изменить не только представления обывателей о пользе электрической энергии, но и понизить её себестоимость, повысить надежность и качество электроснабжения. А это важно уже буквально для всех потребителей.
В рязанском Политехе у каждого преподавателя своя научная школа. И, соответственно, все разработки ведутся по отдельным подотраслям. Здесь как бы работает принцип «нельзя объять необъятное», каждый трудится в своем направлении. Кандидат технических наук, доцент Евгений Игоревич Лопатин – руководитель направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника».
– Я занимаюсь вопросами надежности системы электроснабжения. Что это означает для обычного потребителя? На прошлой и позапрошлой неделе вы, наверное, стали свидетелями многократных отключений электрической энергии в нашем городе. Это может произойти из-за аварий в электрической сети или вследствие природно-климатических факторов. Например, когда прошел ливень с сильным ветром и грозовой фронт, большое количество объектов города Рязани и Рязанской области осталось без электроснабжения. Мои разработки касаются именно повышения надежности электроснабжения потребителей.
Они включают в себя и разработку резервного питания для системы электроснабжения, и перевод воздушных линий в кабельные линии, и применение реклоузеров, и модернизацию электрических схем, – рассказывает Евгений Игоревич.
Группа преподавателей и студентов занимается альтернативными и возобновляемыми источниками электрической энергии. Направление не новое, но, на мой взгляд, еще довольно-таки много предстоит сделать – потенциал у данной ветви развития электроэнергетики большой.
По словам ученых, хоть мы все слышали и о солнечных батареях, и о ветряных, и о приливных электростанциях, это уже известно на протяжении более полувека, но, если разобраться, то оказывается, что и в этой области еще большое поле для новых открытий.
На протяжении нескольких лет в рязанском Политехе активно работают над системой «Умный дом». Под этим термином подразумеваются все современные автоматизированные системы для комфортного проживания. Это и управление освещением, и управление климатом, охранно-пожарной сигнализацией, видеонаблюдением. В рязанском регионе Политехнический институт является одним из «пионеров» данного направления.
Всё начинается со школы. Научной
С первого курса у студентов различных направлений подготовки внедрена дисциплина «Проектная деятельность». Она обязательна, начиная от первого семестра и заканчивая выпускной квалификационной работой. Каждый преподаватель набирает команду студентов и начинает заниматься с ними на протяжении всех четырех либо пяти, шести лет – в зависимости от направления подготовки. В некоторых случаях это продолжается в процессе обучения в магистратуре. На первом этапе у осваивающих дисциплину, в основном, получаются «поделки» на уровне кружка любителей техники. Но к четвертому курсу, к моменту защиты выпускной квалификационной работы, студент уже уверенно чувствует себя в роли создателя новых технологий, разработки его доводятся до уровня промышленно осуществимых, готовых к внедрению с просчитанным коммерческим эффектом.
Обязательное требование к выпускной квалификационной работе студента рязанского Политеха – наличие раздела научно-технических разработок, где студенты-электроэнергетики, помимо стандартных технологических решений, предлагают еще и свою «изюминку», персональное видение подхода к решению сложных задач. Некоторые идеи вынашиваются годами. Многие студенты стремятся в магистратуру. Они не хотят останавливаться на уровне бакалавриата, желают развиваться дальше, а магистратура уже сама по себе подразумевает серьезную научную работу.
На протяжении всех курсов наставники вместе со своими воспитанниками стараются по максимуму участвовать в различных конкурсах. Коллективы становятся победителями премии им. В.Ф. Уткина, «Молодой ученый года», Премии ВОИР и других. На Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед», который проходит каждую весну, ученые-энергетики рязанского Политеха получают призовые места – это серьезная оценка их уровня в глазах всего научного сообщества страны.
Будущее энергетики
В текущем году основными проектами ученых-энергетиков стали солнечный модуль улучшенной конструкции, комплекс оборудования нетрадиционной и возобновляемой энергетики, различные элементы релейной защиты на основе микропроцессорной техники.
– Долгое время коллектив работал над созданием очень интересного проекта, а именно теплоэлектростанции, которая бы могла работать на твердых бытовых отходах. Это не типовой мусоросжигательный завод, где просто сжигается топливо не столько с целью получения энергии, сколько ради утилизации. Мы предложили совсем другой, более продвинутый вариант. Это именно полноценная ТЭЦ, которая реализована в макете, и вырабатывает электроэнергию с минимальной угрозой экологии. В основу был положен принцип газотурбинной установки. Это позволяло ощутимо повысить КПД, добиться меньшего количества выбросов не догоревших веществ в атмосферу. Ну а газотурбинные установки и парогазовые установки – это, на мой взгляд, одно из перспективных направлений теплоэнергетики. Как бы мы ни хотели полностью сейчас отойти от тепловых электростанций, мы не сможем позволить себе такого развития событий. Да, понятно, что век углеводородов не бесконечен, но доля нетрадиционной возобновляемой энергетики в Единой энергетической системе на сегодняшний день незначительна, – рассказывает Евгений Лопатин. – Хотя Рязанская область по своему потенциалу, связанному, к примеру, с ветроэнергетикой, в последние годы приблизилась к Ставропольскому краю и Ростовской области, где можно из ветра получать до 5–10% необходимой области электроэнергии.
В своих разработках ученые-рационализаторы ориентируются на конкретные запросы предприятий. До 70–80% всех разработок кафедры делается в интересах рязанской промышленности, по конкретным заявкам. В области электроэнергетики наш Политех тесно сотрудничает с филиалом ПАО «Россети Центра и Приволжья» – «Рязаньэнерго», ГУП РО «Рязанские городские распределительные электрические сети», Дягилевской и Ново-Рязанской ТЭЦ, филиалом ПАО «ОГК-2» Рязанская ГРЭС, АО «Рязанская областная электросетевая компания» и многими другими организациями. Прорабатывается научное направление релейной защиты и автоматика. Над ним исследователи Политеха работают совместно с сотрудниками филиала АО «Системный оператор Единой энергетической системы» – «Рязанское РДУ». Одно из перспективных направлений развития релейной защиты и автоматики – это микропроцессорные защиты.
Защита с заботой об электрических сетях
Одно из основных научных направлений и область новых разработок студентов и преподавателей рязанского Политеха – защита электрических сетей и электрооборудования от аварийных режимов.
«Самое простое – это автоматически отключить поврежденный участок электрических сетей. Но как это сделать? Система должна стремиться к селективной и надежной работе. До недавнего времени повсеместно была широко распространена защита с электромагнитным принципом работы. Она устаревает, имеет достаточно грубые установки срабатывания, хотя, в целом, и надежная. Все предприятия электрических сетей уже несколько лет переходят на микропроцессорную защиту, где основной платформой, базой является сложная микроэлектроника. К сожалению, доля российских разработок в этой области очень незначительна. И сейчас, в связи санкциями, наступил момент, который можно использовать для создания отечественной элементной базы таких решений. Это компьютерный контроль сетей, возможно, с привлечением искусственного интеллекта в дальнейшем. И это одно из самых перспективных направлений разработок.
Михаил Скрипников
Фото Михаила Скрипникова
Купить электронную копию газеты