БЕЗ НОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ У РОССИЙСКОГО ТЭК НЕТ БУДУЩЕГО

Борис Кондрашов

Сегодня в нашей стране, богатой углеводородными ресурсами, сложилась парадоксальная ситуация. «Общенародное достояние» «утекает» за границу, не решая существующие социальные проблемы и не улучшая перспективы экономического развития страны, но, удовлетворяя «скромные потребности» тех, кто в начале ельцинских «реформ» просто оказался рядом с нефтегазовой задвижкой. Одновременно производственная и социальная сфера России страдает от ценовой и тарифной политики ТЭК, а уже следующему нашему поколению углеводородного сырья, по мнению аналитиков, может не хватать даже для химической промышленности. Но прежде истощение его запасов, при не удовлетворяемых потребностях и естественном росте внутреннего потребления энергии, повлечёт за собой дополнительное повышение цен (конечно, не только на энергоносители и энергию) и, как следствие, дальнейшее обнищание большей части населения и социально-экономическую напряжённость в стране.

Кроме того, уже сегодня существует несоответствие генерирующих, а также передающих мощностей (усугубляемое их износом) потребительскому спросу на энергию, являющееся одной из основных причин каскадных техногенных катастроф, присущих централизованной энергетике, вероятность которых со временем (при неизбежном старении этих мощностей и росте потребления энергии) будет лишь увеличиваться.

Демпфировать такое негативное развитие событий можно за счёт уменьшения объёма экспорта углеводородного топлива, а также его доли в энергетическом балансе страны с одновременным созданием параллельной децентрализованной энергетики, использующей возобновляемые источники энергии. В начале, внедряя её там, где ощущается недостаток энергии, связанный со сложностью выработки или доставки, а затем - при замене выработавших свой ресурс энергетических мощностей и коммуникаций. При этом доходы Госбюджета от экспорта энергоносителей, на первоначальном этапе, можно замещать продажей увеличенного объёма квот по Киотскому протоколу.

Однако современные энергетические технологии с использованием возобновляемых источников энергии неэффективны и не могут стать равноценной заменой традиционным технологиям со сгоранием углеводородного топлива.

Предлагаю Вашему вниманию принципиально новые энергетические технологии, освоение которых позволит избежать социально - экономических катаклизмов, а также техногенных катастроф, связанных с централизованной системой выработки и передачи энергии.

В них используется «явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струей» (открытие российских учёных - Кудрина О.И., Квасникова А.В., Челомея В.Н. №314 от 2.07.1951г), которое реализовано в эжекторном сопловом аппарате газо-турбинного двигателя (ГТД) для преобразования потенциальной и тепловой энергии внешних газовых масс в кинетическую энергию их реактивной струи, используемую при создании мощности на валу. В отличие от известных преобразователей даровой и экологически чистой низкопотенциальной энергии внешней среды (ветровых, солнечных, геотермальных), эффективность её преобразования в струйных ГТД с этим эжекционным процессом не зависит от географических, временных и погодных условий, а удельная мощность значительно выше и сопоставима с мощностью ГТД традиционных схем. Предлагаемые способы преобразования этой энергии основаны на использовании неуравновешенной силы давления внешних газовых масс, которая при восстановлении равновесного состояния в эжекторном насадке струйного ГТД, нарушаемого воздействием пульсирующей активной струи, обеспечивает ускорение присоединяемых масс вслед за газовой массой её импульсов практически без их смешения. Причём, получаемая в результате процесса последовательного присоединения кинетическая энергия объединённой массы (в зависимости от параметров процесса) может быть значительно больше кинетической энергии активной струи. Такие результаты получены экспериментально и современными методами численного моделирования.

В струйных ГТД не используется органическое топливо. Кроме того, в зависимости от используемых циклов и назначения, они могут работать не только в атмосфере, заменяя тепловые двигатели традиционных схем, но и в любых условиях внешней среды, например, в космосе, под водой и, одновременно с получением мощности на валу, вырабатывать тепло и «холод» в широком диапазоне температур. Несмотря на то, что способы преобразования энергии в струйных ГТД принципиально отличаются от традиционных способов, производство таких ГТД не требует новых, ранее не освоенных технологий. Оно проще, эффективнее и возможно на большинстве машиностроительных предприятий.

При этом нет необходимости «с нуля» разрабатывать и изготавливать оригинальную конструкцию - можно использовать уже готовые устройства: в качестве силового элемента - серийный турбинный модуль маломощного (для минимизации затрат) турбовального ГТД, а для подготовки рабочего тела, образующего активную струю, - автономный компрессор любого типа и ресивер с пневмоклапаном. Такую модульную конструкцию можно назвать «ветродвигателем» с управляемым процессом бестопливного ускорения воздушных масс. Оригинален только эжекторный насадок, который в этом случае предельно прост (с точки зрения изготовления). Конечно, описания лишь физической сути преобразований, приведенного в статье, недостаточно для создания даже самого простого стендового варианта. Бестопливные преобразования низкопотенциальной энергии воздушных масс возможны только при определённых геометрических пропорциях эжекторного устройства и соотношениях термодинамических параметров процесса последовательного присоединения, без которых в нём нельзя получить необходимый прирост кинетической энергии реактивной струи. А они непостоянны и зависят от конкретной конструкции двигателя - расчётной мощности, параметров проточной части, термодинамических параметров рабочего тела и других конструктивных и технико-эксплуатационных характеристик. Определение диапазона, а тем более оптимизация соотношений всех параметров требуют большого объёма теоретических и экспериментальных исследований и, соответственно, немалых затрат на их проведение.

Однако, при моём участии в этом проекте не надо будет тратить средства и время на дополнительные теоретические и экспериментальные исследования для оптимизации параметров процесса последовательного присоединения. Более 10 лет занимаясь разработкой струйных технологий, я сегодня владею методиками (в т. ч. с использованием численного моделирования), позволяющими получать величину и скорость объединенной воздушной массы в эжекторных сопловых аппаратах, необходимые ГТД с конкретными технико-эксплуатационными характеристиками. Они не обнародованы и являются дополнительным ноу-хау к моей уже опубликованной и защищенной интеллектуальной собственности - на бестопливные способы и струйные ГТД получены российские патенты, а по опубликованным заявкам РСТ начата национальная фаза. Их использование позволит также и в перспективе существенно снизить затраты на разработку оригинальных конструкций бестопливных струйных ГТД различного назначения.

Для разработки и освоения производства струйных ГТД, предназначенных для работы в бестопливных энергетических и транспортных системах (наземных, надводных и подводных, авиационных и космических) необходима структура с соответствующим научно-техническим и производственным потенциалом.

При этом специфика бестопливных струйных систем (низкопотенциальная энергия внешней среды, доступна для использования в любом месте их эксплуатации) позволяет, одновременно с освоением их производства, производить конечный продукт - электроэнергию, тепло и/или «холод», получаемый непосредственно в местах его потребления. То есть, обеспечивать потребителей необходимыми видами энергии, а затраты на производство таких систем, наряду с затратами на их поставку, монтаж - наладку, фирменное сервисное техническое обслуживание и эксплуатацию, включать в тарифы на оказываемые услуги. Такая организационная схема позволит создать конкуренцию на энергетическом рынке страны и эффективную систему контроля за уровнем тарифов на потребляемую энергию.

Взаимовыгодное сотрудничество при освоении предлагаемых бестопливных струйных технологий может иметь различные формы - от заключения лицензионных договоров на льготных для лицензиатов условиях до совместного патентования по поданным заявкам РСТ. При этом возможность эффективной коммерциализации данной интеллектуальной собственности за рубежом позволит создавать дополнительные источники средств и обеспечивать ключевые позиции в производстве бестопливных ГТД и предоставлении энергетических услуг на территории страны патентования.