Томский политехнический университет
Рабочая группа ознакомилась с местным академгородком Томским научным центром (ТМЦ) и входящим в его состав Институтом сильноточной электроники (первым директором которого был академик ГА. Месяц), а также с научными лабораториями факультета естественных наук и математики, водородной энергетики и плазменных технологий, общей и неорганической химии, материаловедческого центра и центра профессиональной переподготовки специалистов нефтегазового дела Томского политехнического университета.
Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (ЦНИИ СЭТ) и ЦКБ МТ Рубин (Санкт-Петербург)
На базе ЦНИИ СЭТ состоялось совещание, в ходе которого были заслушаны доклады по следующим проблемам: подготовка опытного производства по выпуску головной партии энергетических установок (ЭУ) на топливных элементах с твердополимерным электролитом; совершенствование характеристик и создание опытного производства протонообменных мембран; разработка технологий и создание опытно-наработочного производства мембран из полимеров типа НАФИОН; повышение эффективности мембранноэлектродных блоков; разработка и создание опытного производства углеграфитовых материалов; материалы и защитные покрытия для водородной энергетики; электрохимические генераторы для подводных лодок и высокоскоростных судов. Внесены предложения о введении в учебных заведениях новой специализации выпускников по водородной энергетике и подготовке учебника по водородной энергетике.
С начальником и генеральным конструктором Центрального конструкторского бюро морской техники Рубин, академиком РАН Игорем Спасским обсуждались проблемы совершенствования существующих ТЭ на водороде для дизель-электрических подлодок (ДЭПЛ) и создания воздухонезависимых энергоустановок для подводных лодок, а также вопросы сотрудничества ЦКБ МТ Рубин и РКК Энергия в разработке ТЭ. При этом подчеркивалась необходимость создания отечественного мембранно-электродного блока (МЭБ) для ЭУ не только для подводных лодок, но и по гражданской тематике, а также развития международного сотрудничества в области перспективных ТЭ, особенно с Индией и Китаем.
Впоследствии НИК НЭП наладила плодотворное сотрудничество с петербургским Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН. В 2006 г. в этом институте проведены работы по заказу НИК НЭП по разработке наноструктурных материалов и нанотехнологий для создания микрокремниевых топливных элементов.
Эти работы предполагается продолжить в 20072008 гг. В результате планируется создать базовые технологии по изготовлению источников питания на основе микротопливных элементов с генератором водорода картриджного типа, а также источников питания с прямоэтанольными топливными элементами.
Одновременно в эти годы планируется проводить исследования по разработке интегрированных энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой) с водородным циклом, содержащим высокоэффективные электролизеры, накопители водорода и кислорода, электрохимический генератор на основе низкотемпературных топливных элементов.
Одним из важнейших итогов научных командировок в летне-осенний сезон 2005 г. было решение о создании оптимальной модели управления проектом Водородная энергетика и топливные элементы. Эта модель своего рода матрица (ее элементы вертикально-горизонтальные системообразующие связи), дополненная долгосрочным прогнозированием и поэтапным планированием.
Прежде всего остановимся на вертикали управления. Высший уровень это принятие политических решений руководством страны. Роль Норильского никеля в инновационно-прорывном проекте в области водородных технологий обсуждалась с Президентом РФ и получила его одобрение. Я считаю, что это очень важно, интересно, перспективно, завил Владимир Путин.
Президент Интерроса Владимир Потанин регулярно докладывает руководству страны о ходе выполнения этого проекта.
Уровень стратегического управления это Совет по научному руководству и координации НИОКР по водородной энергетике и топливным элементам Российской академии наук и Норильского никеля. На Совете обсуждают -ся стратегические научно-технические вопросы реализации проекта.
Совет собирается раз в полгода для обсуждения итогов и определения общего направления работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы.
Следующий уровень это Научно-технический совет компании НИК НЭП, который был образован 3 октября 2005 г. В его состав (30 человек) входят не только представители академических институтов, предприятий, конструкторских организаций, с которыми НИК НЭП работает на договорной основе (соисполнители), но и независимые эксперты. На ежемесячных встречах они обсуждают развитие перспективных направлений по проектам.
Низший уровень управления проектом координационные советы по ключевым направлениям работ.
Горизонтальный уровень это взаимодействие на договорной основе с организациями-соисполнителями. Компания ведет совместные разработки с более чем 50 научными организациями РАН, промышленными и конструкторскими организациями. Основными соисполнителями НИК НЭП являются:
- Федеральное государственное унитарное предприятие Исследовательский центр им. М.В. Келдыша;
- Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН;
- Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН;
- Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН;
- Научно-технологический центр энергосберегающих процессов и установок Объединенного института высоких температур РАН;
- Институт водородной энергетики и плазменных технологий;
- Федеральное государственное учреждение Российский научный центр „Курчатовский институт";
- Институт электрофизики Уральского отделения РАН;
- Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН;
- Институт физики твердого тела РАН;
- Московский государственный университет им. М.В.
Ломоносова (физический и химический факультеты).
Основные задачи Компании
Многоуровневая вертикально-горизонтальная система управления позволяет решать основные задачи Компании:
- проведение маркетинговых исследований и разработка прогноза формирования и развития отечественного рынка водородных технологий и ТЭ с учетом мировых тенденций;
- создание унифицированного ряда когенерационных энергетических установок на топливных элементах и миниэлектростанций на их основе для систем распределительной децентрализованной энергетики и организация их промышленного производства в России;
- формирование концепции вертикально интегрированной холдинговой компании по предоставлению комплексных энергетических услуг различным потребителям на основе широкого использования когенерационных энергоустановок с ТЭ на российском рынке, подготовка предложений по организационноправовой структуре и функциям такой холдинговой компании;
- формирование внутреннего рынка распределительной когенерации, создание дилерской сети и коммерческих структур по обслуживанию когенерационных энергетических установок и управлению их мощностями (продажа электроэнергии и тепла потребителям);
- разработка перспективных технологий и технических устройств эффективного преобразования химической энергии углеводородного сырья в электричество и полезное тепло на основе ТЭ;
- организация выполнения программы исследований и разработок по водородным технологиям и ТЭ в рамках стратегического партнерства с компанией Plug Power и другими иностранными партнерами;
- организация производства и системы дистрибуции водорода для энергоустановок на низкотемпературных ТПТЭ (применительно к ЭУ Gen Core);
- проведение сертификации изделий водородной техники и альтернативной энергетики;
- создание нормативной базы в области водородной техники и альтернативной энергетики;
- участие в формировании законодательной базы для развития водородной энергетики;
- организация подготовки специалистов по разработке, эксплуатации и техническому обслуживанию электрохимических энергетических установок;
- формирование и организация выполнения Национальной программы перехода к водородной экономике и создания отечественной водородной инфраструктуры.
Универсальность и сложность решаемых Компанией задач потребовали разбиения ее деятельности на несколько этапов, охватывающих период 2005 2012 гг. (рис. 3.30) и включающих как уже выполненные, так и предстоящие работы.
На первом этапе (2005-2006 гг.) своей деятельности НИК НЭП организовала разработку, изготовление и проведение в 2006 г. демонстрационных испытаний низко- и высокотемпературных энергоустановок с топливными элементами различных типов, а также ряда наиболее важных компонентов водородной техники топливных процессоров газообразных и жидких углеводородных топлив, систем получения чистого водорода и др.
В процессе выполнения НИОКР на этом этапе созданы:
- демонстрационные образцы низкотемпературных коге-нерационных энергоустановок со щелочным и твердополимерным электролитами мощностью от 1 (энергоустановка НИК НЭП 1) до 5 кВт (энергоустановки ЭЛТЭГ, ПОЛИМЕР - 5);
- генераторы водорода на базе электролизных модулей с твердополимерным электролитом низкого и высокого давления;
- плазменно-каталитический и микроканальный топлив -ные процессоры;
- материалы и компоненты твердооксидных ТЭ;
- низкотемпературные и высокотемпературные протон-проводящие мембраны и батареи ТЭ на их основе;
- композитные биполярные пластины;
- базовые технологии для изготовления микротопливных элементов на кремниевой основе;
- более 100 оригинальных технологических регламентов в области водородной техники;
- подготовлено более 50 патентоспособных технических решений.
На втором этапе (2007-2008 гг.) НИК НЭП планирует провести ряд базовых опытно-конструкторских разработок в области получения, хранения и транспортирования водородного
Годовой объем мирового рынка водородных технологий и топливных элементов, по оценке экспертов, к середине третьего десятилетия нынешнего века может составить 1-1,2 трлн долл. и превысит годовой объем информационных технологий
Проведение комплекса ОКР и поддерживающих научных и технологических исследований, разработка мероприятий по созданию опытно-промышленного производства, международное сотрудничество в области водородных технологий и альтернативной энергетики, создание нормативной базы
ОПП
- Создание и запуск работы Инжинирингового центра водородной энергетики
и возобновляемых источников энергии.
- Разработка совместно
с Национальной ассоциацией водородной энергетики Закона о техническом регулировании.
- Участие в работе по подготовке проекта Концепции и Национальной программы по водородной энергетике
ОКР
- Исполнители и соисполнители проектов - 52
Реализация комплекса конструкторско-технологических работ по созданию демонстрационных образцов водородной техники, продолжение прикладных научных и технологических исследований по основным проектам
- Бюджет 30 млн долл.
- Исполнители и соисполнители проектов - 118 Эффективных бинарных электрокатализаторов на основе Pt, Pd, Ru
Новых материалов для топливных элементов с твердым полимерным и твердооксидным электролитами
Количество проектов - 85 и других металлов
Конструкций и технологий изготовления батарей ТЭ с высокими удельными энергетическими параметрами
Микроканальных каталитических реакторов
Интегрированных электроустановок, в том числе на базе возобновляемых источников энергии с водородным циклом
НИР
Комплекс научно-исследовательских и технологических разработок в целях создания
Комплексная программа ГМК Норильский никель и РАН поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы
Рис. 3.30. Этапы работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы
Установка с щелочными топливными элементами и проточным электролитом ЭЛТЭГ
Резервная энергетическая установка НИК НЭП - 1 мощностью 1 кВт на основе ТЭ с твердым полимерным электролитом
Генератор водорода( 2 м3/ч, 10 атм)
Микроканальные топливные процессоры и блоки сероочистки
топлива. Планируется создать параметрические ряды энергоустановок, прежде всего стационарного назначения, и портативных источников тока на основе топливных элементов различных типов, а также энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии с водородными накопителями и энергоустановок для транспорта.
В этот же период НИК НЭП планирует принять участие совместно с Национальной ассоциацией по водородной энергетике в формировании нормативной и законодательной базы, необходимой для внедрения в экономику России водородной энергетики с учетом обеспечения требований энергетической безопасности и экологии.
Для реализации поставленных задач по разработке и внедрению современных конкурентоспособных водородных технологий НИК НЭП создала Национальный инновационный центр водородных технологий и возобновляемых источников энергии.
Параллельно НИК НЭП совместно с Институтом экономических стратегий, Международным институтом П. Сорокина Н. Кондратьева и другими организациями и ведомствами принимает активное участие в разработке проектов Концепции и Национальной программы водородной энергетики, определяющих ее развитие в России до 2050 г. на основе партнерства государства, бизнеса, науки и образования.
Третий этап (20092012 гг.) предусматривает следующие основные направления деятельности:
- строительство предприятий и организация опытно-промышленного производства по изготовлению продукции на основе водородных технологий;
- освоение отечественного и зарубежного рынков водородной техники;
- расширение стратегического партнерства.
Стратегия развития Компании на период до 2020 г. предполагает разработку и производство:
- энергоустановок с ТЭ мощностью от сотен кВт до нескольких МВт для создания системы распределительной энергетики в России;
- интегрированных энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии (солнечной и ветровой) с водородным циклом накопления энергии;
- систем бесперебойного питания и основных ключевых компонентов составных частей энергоустановок, прежде всего ТЭ, топливных процессоров, суперконденсаторов и др.
Участие в выставках
В начале 2006 г. НИК НЭП приняла участие в первом официальном мероприятии в рамках председательства России в Группе восьми (G8) Международном форуме Водородные технологии для производства энергии, на котором НИК НЭП и Норильский никель выступили генеральным спонсором. Открывая форум, министр образования
и науки Андрей Фурсенко сказал: Председательство России в G8 началось с того, с чего и должно было начаться, с энергетики. Причем с энергетики интеллектуальной.
Генеральный директор Национальной инновационной компании Новые энергетические проекты, член-корреспондент РАН Борис Кузык выступил на форуме с докладом О Национальной научно-инновационной программе „Водородная энергетика", а также принял участие в пленарных заседаниях и в пресс-конференции вместе с руководством Федерального агентства по науке и инновациям и президентом Национальной ассоциации водородной энергетики, депутатом Госдумы Петром Шелищем.
Отвечая на один из вопросов, Б. Кузык, в частности, отметил: Научный потенциал в области разработки водородных технологий в России не утерян. Одна из стратегических задач продвижение в массовое сознание идеи перехода к водородной энергетике, а в перспективе и к водородной экономике... Нужно решать комплекс проблем, связанных и с нормативной базой, и с развитием инфраструктуры (производство, хранение, транспортировка водорода), снижением стоимости производства водорода как топлива и т. д. На старте решению этих и других проблем должно помочь государство, затем эстафетная палочка переходит к бизнесу.
Поэтому речь должна идти сегодня о государственно-частном партнерстве...
Более актуальной, чем использование водорода на транспорте, для нас является проблема ЖКХ. У нас в стране более 230 тыс. км теплотрасс, их изношенность превышает 60%. Финансовых средств и времени на их замену нет. Один из выходов использование энергоустановок на основе топливных элементов различных типов.
Они одновременно дают и свет, и тепло. Некоторые демонстрационные образцы ЭУ представлены на нашем стенде на выставке...
В рамках Международного форума прошла выставка Водородные и альтернативные технологии производства энергии. Участие в ней приняли многие российские научные организации и компании, специализирующиеся в области альтернативной энергетики. Основное внимание на выставке было уделено водородным технологиям, так как именно им была посвящена основная программа форума.
На стенде НИК НЭП были представлены результаты первого этапа работы более 30 демонстрационных и модельных образцов по теме Водородная энергетика и топливные элементы: низко- и высокотемпературные энергоустановки с ТЭ различных типов, а также ряд топливных процессоров для преобразования в водород газообразных и жидких углеводородных топлив.
В День науки, 8 февраля 2006 г., на выставке состоялась презентация Компании, на которой выступили: представитель Администрации Президента РФ Екатерина Попова, вице-президент РАН, председатель Совета по водородной энергетике академик Геннадий Месяц, генеральный директор НИК НЭП, член-корреспондент РАН Борис Кузык и директор Физико-технического института им. А.Ф.
Иоффе Андрей Забродский.
Для приглашенных специалистов и представителей более 30 СМИ презентацию продукции, представленной на совместном стенде ГМК Норильский никель и НИК НЭП, провел первый заместитель генерального директора Компании Владимир Пивнюк.
Одной из центральных разработок, представленных на выставке, стала портативная резервная воздушно-водородная когенерационная энергоустановка НИК НЭП 1, созданная Компанией совместно с ФГУП Исследовательский центр им. М. Келдыша.
Она была удостоена диплома Комитета по науке и технологиям правительства Москвы.
Экспозиция НИК НЭП на выставке Инновационные технологии, которая проходила в рамках Х Петербургского международного экономического форума в период с 13 по 15 июня 2006 г., была в центре внимания глав государств и правительств, министров, ученых и зарубежных партнеров. Президент РФ Владимир Путин посетил стенд Водородная энергетика и топливные элементы НИК НЭП. Пояснения по экспонатам на стенде Президенту РФ и сопровождавшему его Президенту Финляндии Тарье Халонен давал генеральный директор НИК НЭП Борис Кузык. Остановившись у стационарных энергетических установок Полимер-5 и ЭЛТЭГ с твердополимерными и щелочными топливными элементами, В. Путин поинтересовался, являются ли они отечественными разработками.
Утвердительный ответ и краткая техническая характеристика энергоустановок на основе водородных технологий вызвали неожиданную реплику Президента Финляндии: Для нас это интересно! Президент России моментально дал указание генеральному директору НИК НЭП Б. Кузыку: Готовьте свои предложения по сотрудничеству.
Значимые встречи и переговоры также были проведены Б. Кузыком с министром промышленности и энергетики РФ Виктором Христенко, министром атомной энергетики РФ Сергеем Кириенко, президентом ОАО РЖД Владимиром Якуниным, вице-президентом РАН, председателем Совета по водородной энергетике РАН академиком Геннадием Месяцем, директором Института катализа СО РАН академиком Валентином Пармоном, президентом Национальной ассоциации водородной энергетики (НАВЭ), депутатом Госдумы Петром Шелищем.
Один из разделов стенда НИК НЭП на выставке был посвящен международному сотрудничеству в области водородных технологий и топливных элементов. В этом проекте участвуют РАН, компания Интеррос, ГМК Норильский никель и НИК НЭП. Впервые в России на этой выставке на стенде НИК НЭП в разделе Международное сотрудничество были представлены энергоустановки GenSys и GenCore продукция ведущего американского разработчика и производителя оборудования для водородной энергетики компании Plug Power, 35% акций которой компания Интеррос приобрела в 2006 г.
В 2007 г. НИК НЭП планирует принять участие в Ганноверской выставке (1620 апреля) и в 20-м Всемирном энергетическом конгрессе и выставке (Рим, 11 15 ноября).
Стратегическое партнерство
С целью более эффективной реализации Программы по водородной энергетике НИК НЭП выбрала стратегию партнерства, которая предусматривает как сотрудничество с ведущими мировыми компаниями в области разработки и производства энергоустановок с ТЭ, так и поставки разработанной компанией самостоятельно или в кооперации с междуна-
