Версия для печати

Большую энергетику мы должны обеспечить своими силами, – академик Фаворский

27 января 2022 года заместителю академика-секретаря Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, руководителю Секции энергетики Отделения, лауреату Ленинской и Государственной премий, академику РАН Олегу Фаворскому исполняется 93 года. Более 70 лет своей жизни Олег Николаевич посвятил отечественному газотурбостроению и продолжает способствовать развитию этой важнейшей отрасли. Ведь у нее и сегодня проблем немало.

Олег Николаевич, вы несколько десятилетий возглавляете Секцию энергетики в РАН. Расскажите, пожалуйста, о том направлении научных исследований, которым Вы занимаетесь в Академии.

Где-то еще в 1960-е годы академик Борис Сергеевич Стечкин, основоположник теории воздушно-реактивных двигателей, создал в Академии наук СССР Научный совет по газовым турбинам, чтобы передать опыт авиадвигателестроителей в энергетическое газотурбостроение, которое тогда начало развиваться в стране. Ленинградский металлический завод (ЛМЗ) начал готовить производство первых газотурбинных установок (ГТУ) для энергетики. Нужно было передать туда методики проектирования, но официально это было запрещено. Поэтому была создана инстанция, где можно было делиться с энергетиками научными результатами по расчетам авиационных газовых турбин. Совет работал ежеквартально, много докладов делал и Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ), где я тогда работал, и авиадвигательные КБ. И в 1967 году в Ленинграде была сделана первая газовая турбина мощностью 100 МВт. Это была первая в мире турбина такой мощности.

После Стечкина совет возглавил Архип Михайлович Люлька, выдающийся конструктор авиационных двигателей, а после него с 1984 года – я, занимая в то время должность главного конструктора и руководителя авиадвигателестроительного НПО «Союз». В 1981 г. меня выбрали в члены-корреспонденты АН СССР, хотя и говорили, что я еще молодой, всего 52 года. Через этот научный совет я стал все плотнее работать с Академией. Мы привлекали к работе совета почти всех членов Отделения физико-технических проблем энергетики. Меня в свою очередь начали привлекать к работе этого отделения.

И в результате меня выбрали в 1990 г. академиком, а в 1994 г. академиком-секретарем Отделения физико-технических проблем. Потом отделение стало называться Отделением энергетики, механики, машиностроения и проблем управления. После 8 лет моей работы на посту академика-секретаря отделения, это два срока – максимум, его возглавил Владимир Евгеньевич Фортов, а я стал заместителем академика-секретаря по энергетике.

Что вы считаете своей главной задачей в качестве руководителя Секции энергетики?

Главная моя задача в Академии была, и до сих пор остается, – продвижение использования в энергетике газотурбинных установок. Почему это так важно. В нашей стране по сей день 90% электроэнергии на станциях со сжиганием топлива вырабатывается на паровых турбинах. КПД даже самых лучших паровых турбин достигает максимум 38%. Говорят о 40% для турбин со сверхвысокими параметрами, когда температура пара достигает 700 градусов, но у нас таких установок нет. КПД основной массы – 30–32 %. Когда паровая турбина стоит на ТЭЦ, и тепло после нее используется для обогрева, это еще куда ни шло, но в качестве источника электроэнергии это установка с очень низким КПД.

При этом больше двух третей станций в качестве топлива использует газ. Но если вместо паровой турбины поставить ГТУ, КПД которой превышает 40%, а потом после нее тепловой поток направить на подогрев котла для паровой турбины, то КПД системы в целом поднимается до 50%, как у первых установок, которые делали в Ленинграде. Можно говорить о том, что при современном состоянии техники этот КПД можно поднять до 65–68%. Если перевести паровую технику на парогазовую, то это даст экономию расхода газа порядка 50–60 млрд кубометров в год. Столько же перекачивается по «Северному потоку». Гигантские деньги для страны!

Использование парогазовых установок с более высоким КПД обретает особую важность и в связи с текущей климатической повесткой...

Есть понятие климат, а есть экология. Многие это путают. Я этим вопросом давно занимаюсь. В ЦИАМе есть великолепный отдел, который изучает вопросы влияния авиации на атмосферу, особенно в высотных слоях. Более двух десятков лет назад мы в ЦИАМе начали исследование этого вопроса, и в 2010 году нами была выпущена книга «Экологические проблемы авиации», авторами которой были несколько десятков специалистов. Там была и статья, написанная мною и профессором Александром Михайловичем Стариком, в которой рассматривается парниковый эффект, то есть влияние атмосферы на лучистый теплообмен между Землей и космосом.

Оказывается, решающую роль здесь играют пары воды. Именно пары воды определяют примерно 60–70% всего парникового эффекта, все остальные парниковые газы обеспечивают 20%, причем роль СО₂ не превышает 12–15%. Остальное дают содержащиеся в атмосфере разного рода загрязнения, начиная от пыли на низких высотах и частиц разного рода в высотных слоях.

Именно пары воды в основном блокируют тепловое излучение поверхности Земли в атмосфере. Да, в высотных слоях влияет и озон, и окислы азота, и СО₂. Если будет массовое развитие высокоскоростной авиации, может, и они начнут оказывать более существенное влияние на прохождение инфракрасных лучей. Но сейчас влияют в основном пары воды. И когда мы говорим о климате, то он меняется за счет изменения содержания паров воды в атмосфере, которое в свою очередь зависит от температуры океана. Кстати, она влияет и на количество СО₂, которого в океане в 60 раз больше, чем в атмосфере. А вот почему растет температура океана ‒ непонятно. Солнце в этом виновато или процессы внутри Земли – этого наука объяснить пока не может, но человек тут точно не при чем. Все эти вопросы очень хорошо изложены в книге сотрудника Объединенного института высоких температур РАН профессора Бориса Михайловича Смирнова «Физика глобальной атмосферы», опубликованной в 2017 году.

В течение долгого времени в прошлом концентрация углекислого газа изменялась в пределах между 0,02 и 0,03%. Однако начиная с середины прошлого века концентрация атмосферного углекислого газа вышла из этого интервала и составляет 0,04%. Концентрация паров воды – 1,7%, при этом увеличение концентрации поров воды всего на 10% повышает температуру атмосферы на 1 градус. За последние 100 лет содержание паров воды в атмосфере увеличилось примерно на 4%, что повышает температуру на 0,4 градуса. Увеличение содержание СО₂ вдвое добавляет еще примерно 0,2 градуса.

Сегодня говорят о том, что энергетика должна развиваться таким образом, чтобы быть «зеленой» и обеспечивать минимальный выброс СО₂, поскольку СО₂ влияет на климат. Эта точка зрения выгодна тем, кто устанавливает налоги на СО₂ как на газ, обеспечивающий парниковый эффект. При этом никто не говорит о влиянии на климат паров воды, потому что пары воды – это не антропогенный газ и его налогами не обложишь.

Когда говорят о развитии энергетики, не нужно утверждать, что именно ее влияние и вообще влияние человечества сейчас определяет изменение климата. Это обман. На изменение климата человек практически не влияет. Слишком малый эффект. А вот на экологию – и особенно местную –влияние человечества велико, и этим безусловно надо заниматься.

Почему же так много людей, в том числе ученых и специалистов, участвуют в этом обмане?

Когда речь идет о деньгах, то тем, кто эти деньги собирает, наужен какой-то лозунг. Влияние СО₂ на климат – более сильный лозунг, чем влияние СО₂ на экологию. Несколько лет назад Президиум РАН посещала делегация Академии наук США, и американцы начали говорить о СО₂. Я выступил и сказал, что влияет не СО₂, а пары воды. Никто не возразил! Американцы сидели и молчали.

Но ведь все равно энергетика с сжиганием ископаемого топлива вредит окружающей среде и получается, что правы те, кто ратует за скорейший отказ от нее в пользу возобновляемых источников энергии?

Абсолютно не правы, потому что углеводородная энергетика еще много десятков лет будет самой экономически эффективной. Безусловно, нужно развивать возобновляемые источники энергии. Нужно развивать атомную энергетику, но с замкнутым топливным циклом, чтобы не создавать гигантские радиоактивные отходы и не расходовать уран, которого в конце концов тоже может не хватить человечеству. Все это должно развиваться, чтобы уменьшить потребление органики, потому что ее запасы тоже ограничены и закончатся, хотя и не через десятилетия, как сейчас говорят, а, на мой взгляд, совершенно ясно, что речь идет о столетиях, потому что много месторождений нефти, газа и угля еще не открыто. Но в любом случае энергетика, основанная на сжигании органики, еще многие десятилетия останется самой дешевой. Она останется основой энергетики человечества. Поэтому так важно заниматься ее развитием.

Почему же это не делается?

Дело в том, что у нас в свое время провели денационализацию энергетики. Электростанции передали в частные руки. А частнику невыгодно менять оборудование, потому что окупается оно при нынешних условиях лишь через 12-15 лет. А раз нет гарантированного спроса, то нет производства, нет разработок и их научного сопровождения. Это сложнейшие технологии, которые требуют привлечения фундаментальной науки. На это требуются слишком большие деньги. Такую разработку может профинансировать только государство.

На отношение государства к этой проблеме влияет и то, что у нас избыточные мощности в энергетике. Из-за развала промышленности образовался значительный резерв мощности электростанций. Государство считает, что электроэнергии в стране и так слишком много. Излишние мощности действительно есть, но это не отменяет факта их неэффективности.

Это и привело к тому, что отечественных ГТУ большой мощности у нас сейчас нет, а ГТУ малой мощности есть только потому, что в их основе – авиационные двигатели, разработка которых уже была профинансирована государством,

Энергетические ГТУ малой мощности в России производятся?

По установкам мощностью до 25 МВт у нас все в порядке. Их производит, к примеру, АО «ОДК-Авиадвигатель» в Перми на базе авиационных ГТД, разработанных пермским КБ под руководством Александра Александровича Иноземцева. Выпускает такие установки и ПАО «ОДК-Сатурн» в Рыбинске. Доля таких ГТУ в общем объеме выработки электроэнергии невелика, но их можно и нужно использовать в децентрализованной энергетике.

Если в каком-то удаленном районе есть газ, то гораздо выгоднее создать там сеть малых электростанций на базе ГТУ, чем за десятки, а то и сотни километров тянуть линии электропередач от крупных электростанций. Такие ГТУ, к примеру, используют для энергообеспечения газовых и нефтяных месторождений, которые, как правило, находятся в труднодоступных местах. Кроме того, ГТУ может служить резервным источником электроэнергии на важных объектах.

Хотел бы отметить, что ОКБ «Авиадвигатель» после развала СССР и гражданского авиастроения сохранилось исключительно за счет разработки и выпуска ГТУ для газоперекачки. В начале 90-х годов на заседании Президиума «Газпрома» обсуждалась проблема газоперекачки для новых линий. И я предложил Черномырдину, тогда возглавлявшему «Газпром», привлечь пермское КБ для создания новых установок, что и было сделано.

А вот мощных отечественных энергетических ГТУ сейчас нет. В Рыбинске на «Сатурне» более 10 лет пытались довести турбину ГТД-110, которую в середине 90-х спроектировали на украинском предприятии «Зоря» – «Машпроект» в Николаеве. Во времена СССР Николаевский завод сделал для нашего флота судовых газотурбинных установок больше, чем Америка и Англия вместе взятые. И эти установки были лучшими в мире. Судьба ГТД-110 мне очень близка, потому что где-то в конце 80-х мы проводили выездное заседание Совета по газовым турбинам в Николаеве. Тогда там был генеральным конструктором Виктор Иванович Романов. И я начал ему говорить: «Вы делаете судовые установки для флота, сделайте ГТУ для энергетики». Он говорит: «А какую?». Я отвечаю: «Максимально мощную». Он повел меня в цех, мы посмотрели станки, размер обработки корпусов. Из этого размера мы прикинули, что мощность по расходу газа должна быть 110 МВт. И проектирование этой установки началось с этого заседания.

В Николаеве сделали проект, первую установку собрали и испытали, а потом лицензию на изготовление передали в Рыбинск. Беда в том, что доводка подобного рода техники требует громадных усилий, а гарантированного спроса на нее нет.

А почему прекратилось производство ГТУ большой мощности в Санкт-Петербурге?

Действительно, первые в мире и самые мощные на тот момент газовые турбины на 100 МВт мы сделали именно на Ленинградском металлическом заводе, но в это время началось бурное развитие атомной энергетики. В результате развитие ЛМЗ в направлении газовых турбин остановилось, хотя там было хорошее КБ. В итоге 20 с лишним лет назад там начали делать турбины Siemens.

Мне пришлось бывать на сименсовских заводах в Берлине, первый раз где-то в 1990 году. Это был такой же завод, как ЛМЗ. Производство на токарно-фрезерных станках, обычная литейка, и везде работали эмигранты из Болгарии, Польши, Румынии. Где-то во второй половине 90-х я был там второй раз. Появились многокоординатные станки. На них работали восточные немцы. А до этого немцы работали только инженерами. Когда я в третий раз побывал там, токарно-фрезерных станков уже практически не было, стояли в основном гигантские обрабатывающие центры, и на них работали почти одни немцы. А ЛМЗ за это время стал принадлежать Siemens. Продали и за город его вынесли, чтобы застроить старую территорию завода.

На совместное производство АО «Силовые машины» и Siemens на бывшем ЛМЗ надежды в условиях санкционных рисков уже нет?

Siemens изготавливает в Санкт-Петербурге свои турбины мощностью 160 МВт. Но это производство может прекратиться в любой момент. Siemens 150 лет работает в России и всегда выполняет свои обязательства, если это зависит от самой компании, но может сложиться ситуация, когда от нее ничего зависеть уже не будет. Вспомнить хотя бы проблемы с поставкой турбин в Крым в 2017 году.

В связи со всем этим я еще в 2016 году предложил Владимиру Евгеньевичу Фортову (возглавлял в этот период Российскую академию наук – Ред.) написать письмо Владимиру Владимировичу Путину от РАН, что надо возродить отечественное газотурбинное машиностроение, потому что это даст возможность повысить эффективность использования газа. Это и экология, и экономия, и безопасность. И президент России написал резолюцию: «Поддерживаю, организовать работу». У меня это письмо есть. Создали комиссию при Министерстве энергетики и Минпромторге.

В 2018 году Правительством России наконец было принято решение о воссоздании в стране отечественного производства газовых турбин. В 2019 году «Силовые машины» одержали победу в конкурсе Минпромторга и получили субсидии на разработку отечественных энергетических газовых турбин класса ГТЭ-65 и ГТЭ-170. Первые образцы ожидаются в 2022-23 годах. Но проект «Силовых машин» позволит лишь возродить конструкторского бюро на бывшем ЛМЗ. Этого совершенно недостаточно.

Пока потери продолжаются. Ведь сейчас более трех четвертей установок работают больше 50 лет, в ближайшие 10–15 лет они начнут разваливаться. И если страна начнет развиваться не только за счет продажи природных ресурсов, то потребуется электричество. А если расширят санкции и запретят зарубежным фирмам поставлять нам запчасти, что мы будем делать? У нас остановятся электростанции. Большую энергетику мы должны обеспечить своими силами. И в стране для этого все есть: наука, КБ, заводы, кадры. Нужна организационная роль правительства.

Беседовал Леонид Ситник, редакция сайта РАН.