Сергей Алексеенко: «Мои исследования стали нужны обществу»

Академик РАН Сергей Алексеенко стал лауреатом премии «Глобальная энергия — 2018». В эксклюзивном интервью News.ru он рассказал о своей работе, которая сделала его всемирно знаменитым, о долгой борьбе, приведшей его в итоге к победе, а также поделился планами на будущее. — Расскажите о вашей победе. Как долго вы шли к ней? — Для меня было неожиданно, когда я стал номинантом, поэтому нельзя сказать, что я специально готовился стать победителем. А в философском плане можно отметить, что всю сознательную жизнь мои исследования были связаны с приложениями для энергетики, и, видимо, настал момент их востребованности для общества в том или ином виде. — На что была направлена ваша работа? В каких сферах и областях она может найти применение? — Премия присуждена мне по совокупности достижений, и точная формулировка звучит так: «За исследования и разработки в области теплоэнергетики и систем теплопередачи, повышение ресурсного потенциала человечества». Полученные результаты можно разделить на два блока: сугубо фундаментальные, которые действительно имеют общее значение как базис для дальнейших разнообразных приложений, и прикладные, направленные на разработку конкретных технологий. Новые фундаментальные результаты получены при изучении процессов тепломассопереноса и нелинейной устойчивости тонких плёнок жидкости и кольцевых газо- (паро) жидкостных потоков, вихревых структур в закрученных потоках, когерентных структур и турбулентности в затопленных ограниченных струйных течениях и факелах. Все эти явления реализуются в энергетическом оборудовании и существенно влияют на энергетические процессы. Обнаружены многоспиральные вихревые структуры и явление перезамыкания вихрей, описаны новые типы неустойчивости и различные виды солитонов, дано объяснение механизмам интенсификации процессов переноса волнами при конденсации и испарении в тонких плёнках жидкости и ривулетах, разработаны методы управления турбулентной структурой струй и факелов. Путём применения новейших методов лазерно-индуцированной флуоресценции, трёхкомпонентной лазерной анемометрии и ParticleImage Velocimetry впервые получены данные по тонкой структуре перемешанных пламен, демонстрирующие наличие спиральных когерентных структур с прецессией вихревого ядра. Высокоскоростная съёмка и специальные методы обработки сигналов позволили впервые описать процессы волнообразования со срывом капель в кольцевых газожидкостных потоках, что принципиально важно для обеспечения безопасности функционирования атомных станций. В прикладном аспекте основные усилия были направлены на задачи, связанные с созданием экологически чистой тепловой электростанции (моделирование топочных процессов при сжигании газа, угля и жидкого топлива), разработкой нового типа горелок и методов термической переработки твёрдых бытовых отходов с одновременной выработкой энергии, исследованием гидродинамической структуры в проточных трактах гидротурбин, моделированием процессов ожижения природного газа, разработкой теплогидравлических кодов по безопасности атомных станций, разработкой топливных элементов неводородного типа (на боргидридах и алюминии), в том числе — портативных. Развиты подходы по утилизации низкопотенциального тепла геотермальных вод с использованием бинарных циклов, а также заложены основы петротермальной энергетики на базе глубинного тепла Земли. Широкий комплекс работ выполнен для задач энергосбережения и повышения энергоэффективности, что сегодня наиболее актуально для российской экономики. В качестве конкретных примеров практической реализации можно привести следующие разработки. В результате выполнения контракта с компанией More Energy (Израиль) впервые в мире в массовое производство был запущен портативный топливный элемент на боргидридах (производство в Ирландии). Изготовлены котлы на водоугольном топливе мощностью 2 и 10 МВт (Кузбасс и Дальний Восток), последний из которых может служить прообразом для типового котла в ЖКХ и малой энергетике. Готова для тиражирования технология поджига и подсветки пылеугольных котлов с использованием механоактивированного микроугля (Беловская ГРЭС). — Готовы ли вы реализовать задуманное в России или за рубежом? — Конечная цель моих исследований, естественно, видится в их практической реализации при развитии новых энергетических технологий. Если фундаментальные результаты широко признаны за рубежом, то практические приложения направлены на их применение, прежде всего, в России в силу её специфики. Так, наша страна является самым холодным регионом мира, поэтому здесь на первый план выходят задачи теплоснабжения. В России сжигается обычно необогащённый уголь, поэтому необходимо развивать технологии сжигания низкокачественного топлива. В их числе наши разработки по водоугольному топливу, микроуглю, сажепаровому методу сжигания низкокачественых жидких топлив типа солярки и отработанных масел, термической утилизации твёрдых бытовых отходов с использованием барабанной вращающейся печи, а также плазменной газификации. Кроме задач, связанных с теплоэнергетикой, надо заниматься ещё и возобновляемыми источниками энергии, по которым у нас тоже есть интересные и приоритетные разработки. Среди них: сверхскоростной струйный плазмохимический метод получения аморфного и поликристаллического кремния для солнечных элементов, включая тонкоплёночные; портативный топливный элемент на боргидридах, а также алюминии; абсорбционные бромистолитиевые термотрансформаторы, работающие как в режиме теплового насоса, так и энергоэффективной холодильной машины мощностью до 5 МВт. Есть проработанные предложения для геотермальной энергетики по реализации бинарных циклов на низкокипящем рабочем теле типа фреонов. А особо перспективной будущей технологией считаю петротермальную энергетику, основанную на использовании глубинного тепла Земли, то есть тепла сухих пород с температурой до 350° C на глубинах 3-10 км. Это наиболее экологичный способ производства энергии, а запасы петротермальной энергии практически неисчерпаемы. Все описанные выше предложения и технологии имеют разную степень проработки, но мы готовы вести работу по их практической реализации. — Инвесторы уже откликнулись на ваши труды? Можно говорить о каких-либо договорённостях? — Поскольку я представляю академическую науку, которая редко доводит результаты фундаментальных исследований до коммерческого продукта (это не предмет уставной деятельности академии), то нужно говорить не об инвесторах, а производственных компаниях, которые и превращают научные результаты в коммерческий продукт. По ряду направлений такие партнёры есть уже давно. Это такие крупнейшие мировые компании, как «Силовые машины» (разработки по гидроэнергетике), «Росатом» (термогидравлические коды по безопасности и новые ядерные реакторы), американская компания Air Products (ожижение природного газа, криогенные дистилляционные колонны с регулярной насадкой), Объединённая Двигательная Корпорация — ОДК (диагностика процессов горения газа в двигателях), «Пермские моторы» (процессы горения, применение газовых турбин для систем утилизации отходов с плазменной газификацией) и другие. Сложнее с направлениями, связанными с возобновляемыми источниками энергии, поскольку они практически не развиваются в России. Поэтому трудно найти бизнес-партнёра. В целом же, подавляющая часть исследований и разработок в академическом институте происходит при поддержке различных научных фондов и программ: РФФИ, РНФ, ФЦП. По количеству грантов Институт теплофизики СО РАН, который я возглавлял в течение 20-ти лет с 1997 по 2017 годы, находится в числе российских лидеров, благодаря чему и удаётся оснащать наше учреждение необходимым современным оборудованием и получать результаты мирового уровня. — Как часто вы контактировали со вторым победителем — профессором Университета Нового Южного Уэльса Мартином Грином? Что можете сказать о нём? — Ранее я не был знаком лично с профессором Мартином Грином, поскольку в своей работе только частично касался фотовольтаики — основной сферы деятельности Мартина. Но могу определённо сказать, что достижения профессора Грина следует считать выдающимися вне всяких сомнений, а сам он является незаурядной личностью, прекрасным учёным и лектором. В фотовольтаике отмечается наиболее бурный прирост суммарной установленной мощности в сравнении с другими источниками энергии, и наблюдается очень высокая конкуренция среди множества различных технологий. В таких условиях Мартину Грину удалось вырваться вперёд с его технологией. Выпуск солнечных элементов по ней достиг оборота в несколько миллиардов долларов (третье место в мире), а к 2040 году прогнозируемая цифра — 1 триллион долларов! Учитывая способности и возможности профессора Грина, в данный момент мы готовим предложения для совместной деятельности, надеясь на практическую реализацию описанного выше плазмохимического метода получения кремния для солнечной энергетики, разработанного в Институте теплофизики СО РАН. — С какими трудностями вы сталкивались в ходе своих исследований? — Если говорить о фундаментальных исследованиях, то главная проблема заключается в недостаточном финансировании, которое сказывается на невозможности приобретения высококлассного оборудования и сооружения дорогостоящих пилотных стендов. Если говорить об инновационной инфраструктуре страны, которая призвана создавать благоприятные условия для появления новых технологий и их коммерциализации, то здесь уже имеем другие проблемы. Прежде всего, мы сталкиваемся с невостребованностью научных результатов. Как и кто должен заниматься коммерциализацией научных знаний? В советские времена взаимодействие между фундаментальными исследованиями и производством осуществляли многочисленные и могучие КБ и отраслевые институты, достойной замены прошлой системы нет. И ответы в принципе известны. Необходим инновационный сценарий развития экономики страны, к счастью, предусмотренный в «Стратегии научно-технологического развития РФ». Должна быть ключевая роль науки и непосредственно РАН. Необходимо выходить на полный инновационный цикл: «Наука — Технологии — Массовое производство — Рынок». Современный тренд — формирование рынка под продукт. Необходимо осваивать технологии полного цикла: непрерывная цепочка от сырья до конечного продукта. Реализация изложенных выше трёх положений приведёт к технологической независимости базовых отраслей национальной экономики и выведет Россию в число мировых технологических лидеров. — Вы уже решили, на что потратите денежную часть награды? — Выше я уже отметил, что Институт теплофизики СО РАН находится среди лидеров по грантам и другим источникам доходов. Система эффективного использования заработанных средств отработана в течение многих лет. Несомненно, часть средств должна быть потрачена на молодёжную составляющую.