В Томском политехническом университета создан первый в России многоступенчатый комплекс производства и испытания всех видов альтернативных топлив — от синтеза и лабораторных исследований малых объемов до проверки образцов на полноразмерных установках. Этот масштабный проект научных групп вуза реализован, в том числе при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети» и федеральной программы «Передовые инженерные школы». О том, как сейчас развивается направление и какие задачи стоят перед исследователями, на площадке Томского международного энергетического форума рассказал директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Дмитрий Глушков.
Напомним, в Томске 24 – 27 июня проходит первый масштабный форум в сфере энергетики за Уралом — Томский международный энергетический форум. Площадка объединила более 400 экспертов из разных регионов России и пяти стран мира для обсуждения актуальных вопросов генерации, преобразования, транспортировки и потребления энергии.
Выступая с докладом на Международной конференции по проблемам энергетики в рамках форума, Дмитрий Глушков рассказал, что создание полной технологической цепочки производства и испытания альтернативных топлив –— проект подразделений Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Инженерной школы энергетики, Инженерной школы природных ресурсов, ПИШ «Интеллектуальные энергетические системы» и Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ.
«На данный момент внутри университета реализован полный технологический процесс — начиная от подбора компонентного состава и обоснования сырья для производства экологичного биотоплива и заканчивая тестированием перспективных составов топлива на группе пилотных стендов с двигателями разного назначения. Исследования направлены на снижение негативного влияния отходов на окружающую среду, а также на уменьшение вредных выбросов при сжигании топлив по сравнению с традиционными ископаемыми аналогами»,
— рассказал руководитель проекта.
Междисциплинарным научным коллективом была проведена масштабная работа, включающая всесторонний анализ современных разработок в области альтернативных жидких топлив для энергетических и двигательных установок, а также систематизацию сырьевой базы — от растительных масел до промышленных отходов. Кроме того, были определены наиболее перспективные технологии производства.
«Используются несколько основных типов сырья. Первый –– это биосырье (рыжиковое, талловое, рапсовое масла и кулинарные жиры). Второй –– различного рода отходы. Это, как правило, различные виды биомассы, низкосортных углей, пластика, из которых получают промежуточные продукты для последующего производства жидкого топлива. Для получения образцов применяют четыре основных способа –– каталитический крекинг, синтез Фишера-Тропша, гидрокрекинг и переэтерификацию. Кроме того, используется интеллектуальная система оптимизации процесса получения жидкого биотоплива из доступного сырья с заданными характеристиками. Затем проводятся лабораторные исследования характеристик зажигания и горения отдельных капель топлива на апробированных и запатентованных экспериментальных стендах. По их результатам отбираются наиболее перспективные составы, на основе которых нарабатываются опытные образцы альтернативного жидкого топлива для полноразмерных испытаний на пилотных стендах. Кроме того, на площадке Томского политеха мы можем по заказам индустриальных партнеров проводить достаточно большой комплекс тестирований, начиная от аналитических исследований и заканчивая испытаниями на наших пилотных установках, позволяющих наглядно сравнить и продемонстрировать отличия новых видов топлива от традиционных и коммерчески распространенных», — добавляет Дмитрий Глушков.
Так, сейчас в ТПУ запущен парк оборудования, позволяющий проводить комплексные исследования альтернативных видов топлива. Он включает испытательный стенд на базе малых газотурбинных авиационных двигателей, обкаточный стенд для автомобильных двигателей, а также полупромышленную установку для производства и сжигания композиционного топлива на основе низкосортного сырья и коммунальных отходов.
В настоящий момент ученые вуза разрабатывают цифровые двойники двигательных установок и нейросетевое программное обеспечение для формулирования рекомендаций по выбору оптимальных топливных композиций и режимов их применения.