ENG
Интервью, Технологии

Юрий Добровольский: «Мы пытаемся решить проблему дешевого водорода»

Важнейшими институтами инновационного развития России в последние годы стали центры компетенций Национальной технологической инициативы, создаваемые при вузах и научных организациях и объединяющие вокруг себя целые консорциумы инновационных бизнес-структур. О работе одного из подобных центров и о развитии энергетических технологий для транспорта «Инвест-Форсайт» беседует с руководителем Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» (создан при Институте проблем химической физики РАН) Юрием Добровольским.

Юрий Добровольский: «Мы пытаемся решить проблему дешевого водорода»

Чем занят Центр компетенций

— Юрий Анатольевич, для чего, собственно, созданы центры компетенций?

— Центры компетенций объединяют представителей науки, образования и производства. Перед нами стоят три разных задачи. Первая — образовательная. За год мы открыли три разных магистратуры в вузах. В МГУ, например, мы приняли 15 студентов в магистратуру по специальности «альтернативные источники энергии». В МФТИ мы тоже открыли магистратуру по этому направлению и обучаем там 5 студентов. Можно сказать, в МФТИ мы сейчас создаем профильную кафедру с нуля. Эти два вуза сами выделили бюджетные места для наших студентов.

Интересный опыт сейчас мы получаем в Ижевске. По заказу представителей региональной промышленности наш Центр открыл магистратуру для работников местных предприятий. Это платная программа. В этом году была набрана первая группа, обучая которую, мы отрабатываем новые системы образования: образование с привязкой к рабочему месту, проектное образование, онлайн-образование и индивидуальные траектории образования.

— То есть образовательные программы рассчитаны не только на студентов?

— Да. В том числе мы занялись переподготовкой руководящих кадров. Проводим также лекционную работу. Я, например, недавно читал лекции для нефтехимиков на тему «есть ли жизнь после нефти». Мы также активно работаем со школьниками и непрофильными студентами.

— Ну а кроме образования, видимо, ваша важнейшая функция — работа с бизнес-структурами?

— Существует два противоположных мнения о том, какими должны быть центры компетенции. Один из лучших центров, на мой взгляд, расположен в Санкт-Петербургском политехническом университете. Это центр «Новые производственные технологии». Согласно выстроенной у них системе, они являются идеологом и исполнителем всего объема работы. Однако такая система хорошо функционирует только с крупными структурами.

Мы решили действовать иначе: не поддерживать существующее производство, а создавать производство будущего. Для этого есть два варианта пути. Первый, долгий путь — работать с госкорпорациями. У них есть деньги и возможности, но они очень медленные. Если к ним придет стартап, они с большой вероятностью скажут:

«Делайте продукт, потратьте на него свои деньги, потом мы оценим, нужен ли он нам».

Поэтому мы выбрали другую стратегию. Для создания прорывных технологий нужно работать с малыми подвижными предприятиями. А с крупными предприятиями нужно работать, когда продукт уже есть, но еще не вышел на рынок. То есть мы сочетаем работу с малыми и крупными предприятиями. Например, два небольших предприятия совместно на личные средства создали первый в России водородный автомобиль. До того несколько других предприятий сделали первый российский водородный самолет. И тем, и другим на это понадобилось до года. В крупных корпорациях столько времени может уйти только на согласование документов.

Студенты становятся стартаперами

— Ну и третья составляющая — научные исследования?

— Мы являемся научным институтом и генерируем достаточно много идей, которые нам тоже хотелось бы реализовывать. Сделать это можно через систему проектного обучения: студенты-аспиранты с хорошим руководителем могут создать технологию, на основе которой мы позже создадим стартап. Это вполне рабочая схема.

— Есть какие-то состоявшиеся «студенческие» проекты?

— Да, скоро будем регистрировать три таких проекта. Приведу пример: команда, состоящая из троих студентов, аспиранта и научного руководителя, по нашей просьбе сделала аппаратуру для лабораторных работ — редокс-батареи. Это перезаряжаемые батареи на основе ванадия, которые раньше никогда не производились в России. Мы помогли представить продукт на выставке образования в 2018 году, и сразу же появились заказы. Команда разработчиков также нашла промышленного партнера прямо внутри нашего консорциума. А сейчас разработчики пытаются запустить производство уже не учебного оборудования, а больших батарей. Мы помогаем советами, как это правильно оформить юридически, как решить вопросы с интеллектуальной собственностью.

Сейчас мы также работаем над водородным транспортом, предназначенным для различных съемок. Это квадрокоптеры и самолеты, используемые в сельском хозяйстве. При этом работаем в том числе на базе Политеха Новочеркасска. Недавно я читал там лекцию, после нее 15 первокурсников записались к нам в проект и сказали: «Мы будем разрабатывать и испытывать». Они сами распределили между собой функции. Это оказалось очень эффективным движением, поскольку в дело включились даже руководство Ростовской области и ректор Политеха. Они нашли и финансирование. Сейчас мы разрабатываем юридическую документацию для оформления этого проекта, поскольку пока не существует устоявшихся образцов для таких проектов.

Аккумулятор для автомобилей будущего

— Скажите, а какие сейчас существуют основные направления повышения эффективности мобильных источников энергии?

— По большому счету для этого годятся два с половиной типа источников энергии. Это аккумуляторы, про которые мы всё знаем; топливные элементы, про которые мы знаем немножко меньше; и в некоторых случаях — суперконденсаторы. Однако суперконденсаторы можно применять только там, где нужна большая мощность, а энергоемкость не нужна абсолютно. Поэтому конкуренция идет только между двумя типами источников: литий-ионные батареи и топливные элементы.

Недостатки литий-ионных батарей понятны: долго заряжаются, не очень большая энергоемкость. Самый хороший литий-ионник — 250 Ватт-час/кг. Это, конечно, в 5 раз лучше, чем свинцовые аккумуляторы, но очень дорого. Соответственно, куда здесь развиваться? Удешевлять. Сейчас разрабатываются, в том числе внутри нашего центра, натрий-калий-ионные аккумуляторы. В Сколковском институте науки и технологий работает наша самая большая группа, которая все разрабатывает. Если мы добьемся успеха, это позволит удешевить производство аккумуляторов минимум в 2–3 раза.

— А энергетические параметры?

— Будут чуть-чуть хуже. Например, по массе и габаритам. Но зато циклируемость будет лучше. И они будут дольше служить. Когда вы ставите электростанцию, вам все равно, сколько она весит. В данном случае основной параметр — стоимость единицы энергии. Это, безусловно, очень интересное направление развития энергетики.

Второе направление — транспорт. Здесь, наоборот, нужно уменьшить массу, то есть увеличить энергоемкость. Увеличить можно двумя способами: либо изменить состав катода, чтобы туда входило больше лития, либо повысить потенциал. Но вот как только повышаем потенциал, появляется очень много научных проблем, которые пока не решены. Однако нам кажется, мы уже близки к решению.

Юрий Добровольский: «Мы пытаемся решить проблему дешевого водорода»

Что мешает водородному автомобилю

— Ваш водородный автомобиль — это ведь совсем третье направление: водородные топливные элементы?

— Водородные элементы по энергоемкости для транспорта в разы выигрывают у литий-ионника. На нашем водородном автомобиле, помимо топливных элементов, стоят литий-ионные аккумуляторы. Основная движущая часть — эти аккумуляторы, у них энергоемкость, как у «Теслы»: приблизительно 150 Ватт-час/кг. Сзади стоит удлинитель пробега, у которого энергоемкость 750 Ватт-час/кг. Вот вам цифры, которые показывают разницу. Минус — это инфраструктура. Если для обычного аккумулятора достаточно даже розетки дома, то для топливного элемента нужна специальная инфраструктура заправок. Ее в России нет. Поэтому невозможно решать проблему в одиночку, нельзя просто сделать автомобиль. Потому что он будет заправляться только у нас в лаборатории: больше пока негде.

Сейчас мы одновременно пытаемся решить проблему дешевого водорода. Водород, конечно, предполагает выброс некоторого количества углекислого газа, но по сравнению с бензином — примерно в 5 раз меньше на единицу энергии. А еще он может быть получен по цене природного газа, намного дешевле бензина. Но вопрос нужно решать комплексно. Недавно наш консорциум подписал договор с Объединенной двигателестроительной корпорацией, которая очень интересуется этим вопросом. Надеюсь, дело пойдет вперед быстрее.

— Кто входит в ваш консорциум, с кем он сотрудничает?

— В него входит более 30 организаций. Среди партнеров у нас много больших и мелких промышленных предприятий. Мы нашли тех, кто делает изделия своими руками. Наша основная задача как центра компетенций — собрать работоспособные команды, которые могут решить технические задачи в составе такого консорциума, иногда даже без привлечения государственных денег, что тяжело для малых команд.

— Может быть, перспективнее не увеличивать энергоемкость аккумуляторов, а уменьшать вес транспортного средства?

— Одно другому никак не мешает. Сейчас в авиации существует концепция «более электрического самолета». Откуда она взялась? Более электрический — это не значит, что у него электрический маршевый двигатель. На мой личный взгляд, еще 50 лет мы будем летать на керосине. Маршевый двигатель самолета — это шикарная машина, мало что может сравниться с ней по эффективности. КПД такого двигателя — 32–35%. Но современный лайнер тратит на свое внутреннее энергообеспечение, на приборы, электронику, освещение и отопление 2 мегаватта энергии. Откуда они берутся? В основном с маршевого двигателя. Но тем самым вы уменьшаете КПД. Чтобы на 0,1% увеличить КПД самолетного двигателя, нужны миллиарды долларов вложений. Так, может быть, легче не забирать электроэнергию от маршевого двигателя, а брать какие-то аккумуляторы или топливные элементы? Но тогда возникает проблема массы. Не энергоемкость, не стоимость — именно масса будет камнем преткновения. Потому что вы должны будете таскать ее в воздухе с собой.

С автомобилем менее критично, но тоже так. Вообще-то, в «Тесле» две трети массы — это аккумуляторы. Это и опасно. Одно из направлений решения проблемы — улучшать саму конструкцию. Автомобилисты занимаются улучшением аэродинамики, конструкционных материалов. Они это, безусловно, сделают. Но на данный момент я вижу много интересных вещей, которые, впрочем, не могу назвать прорывными.

К транспорту будущего

— Последний вопрос о будущем: к чему нас ведут современные технологические разработки? 

— Когда я читаю лекции студентам, то часто начинаю с вопроса, как мы себе представляем мир через 20 лет? Что из нынешнего мира мы хотели бы туда взять? Мы хотели бы, чтобы у каждого был свой автомобиль. Но мы понимаем, что личные автомобили приводят к пробкам, которые нам не нравятся. А еще очень хотелось бы, чтобы это все не загрязняло окружающую среду. Люди начали думать в общечеловеческих категориях. Решение только одно — электротранспорт в сочетании с другими технологиями. В Москве стала популярной технология, которая прекрасно решает эту проблему, — каршеринг. Когда вы имеете один автомобиль, но на всех. Однако каршеринг тянет за собой другую проблему: машины «разбросаны» по городу, а мне нужен автомобиль у дома. Значит, должен быть автопилот. Я считаю, что страсть водить автомобиль все равно останется у большинства, но даже если она останется, то способность автопилота подвести вашу машину к дому — идеальный вариант. Если вы устали, желательно, чтобы не вы сидели за рулем или чтобы автопилот контролировал ваши действия. Автопилот, безусловно, менее опасен, чем человек.

Ну и следующий вопрос: а как это обеспечить энергией? Можно обеспечить электричеством, тем самым мы частично решаем экологическую проблему и полностью решаем проблему загрязнения больших городов. Поэтому я надеюсь, что эти три вещи сработают, и через 10 лет мы не будем иметь личного автомобиля, но когда он нам нужен, будет под боком. Мы будем летать, скорее всего, на аэротакси. Правда, сначала нужно решить законодательные вопросы с полетами над крупными городами, с беспилотным вождением. Технологии сейчас опережают законодательство. Надеюсь, в ближайшее время техника и законодательство будут более-менее сбалансированы и гармонизированы.

Беседовал Константин Фрумкин

Подписывайтесь на канал «Инвест-Форсайта» в «Яндекс.Дзене»
Загрузка...
Предыдущая статьяСледующая статья