Единый федеральный номер

(звонок по России бесплатный)

8 (800) 505-45-70

info@natsprom.ru

Национальная Промышленность

Межрегиональная общественная организация


Виктор Панцырный: Мы развиваем технологию высокотемпературных сверхпроводников, работающих при температуре жидкого азота

На фото: Виктор Панцырный, управляющий директор АО «Русский сверхпроводник»



 

Управляющий директор входящего в "Росатом" АО "Русский сверхпроводник" Виктор Панцырный рассказал "Национальной промышленности" о новой технологии сверхпроводимости, которую разработало и продвигает на российский и мировой рынок его предприятие. Эта технология позволяет создавать более легкие и мощные устройства, работающие от электричества, а также минимизирует потери электроэнергии при ее передаче на дальние расстояния.

 

¬Расскажите, пожалуйста, немного о вашей компании?

АО «Русский сверхпроводник» - часть госкорпорации “Росатом”. Сверхпроводниковые технологии у нас в стране возникли еще в семидесятых годах прошлого столетия в системе тогдашнего МинСредМаш. Они стали результатом запроса масштабных советских мегапроектов в области строительства ускорителей для решения задач физики высоких энергий и токамаков для термоядерной физики. Первый токамак со сверхпроводниковой обмоткой был создан в 1978 году в Курчатовском институте атомной энергии. Сверхпроводящие стренды для него произвели в Усть-Каменогорске, где за предельно короткое время было организовано их производство на предприятии Минсредмаша, которое тогда делало сверхпроводников больше, чем во всем остальном мире - сорок тонн в год. Мы все с вами знаем про большой адронный коллайдер в ЦЕРНе. Но задолго до его появления подобного масштаба проект был начат в Институте Физики Высоких Энергий (ИФВЭ) в Протвино. В девяностые годы, к сожалению, проект был заморожен. Но тоннель для ускорительно-накопительного комплекса (УНК) существует до сих пор, было произведено более 100 тонн сверхпроводников, разработаны и изготовлены уникальные магниты. После закрытия проекта очень много высококлассных специалистов уехало из страны, и сейчас они занимаются развитием физики высоких энергий в Соединенных Штатах. Сейчас идет активная работа над большим проектом международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), в котором изначально принимали участие Европейский Союз, США, Япония и Россия. После этого к проекту ИТЭР присоединились также Южная Корея, Индия и Китай. В реакторе будет использовано около семисот тонн сверхпроводниковых материалов. Больше четверти всех проводников для магнитной системы ИТЭР было сделано из российских сверхпроводников, произведенных на заводе АО «ЧМЗ» в городе Глазов, в Удмуртии. Поскольку проект интернациональный, поставки оборудования на который идут из десятков стран, к нам периодически приезжает международная команда ИТЭР и проверяет качество производства, которое по результатам таких проверок признано лучшим в мире.

Когда стартовало это производство?

В 2005 году было принято решение о его создании, а уже в 2009 началось собственно производство. В последние годы на заводе производили более пятидесяти тонн сверхпроводников в год. На кабельном заводе в Подольске (АО ВНИИКП) проводится скрутка сверхпроводников в кабель, содержащий 1400 проволок, потом все это затягивается в сплошную трубу длиной почти 800 метров, сваренную из 10-метровых отрезков труб из нержавеющей стали и каждый шов проверяется на вакуумную прочность. И только после этого проводники поставляются в Италию, где будут собраны тороидальные катушки магнитной системы ИТЭР. Вы производите сверхпроводники только для этого проекта? Нет, ВНИИНМ разрабатывает технологию, а завод производит их для многих проектов. Так, специализированные сверхпроводники поставляли и для создания европейского дипольного магнита в Щвейцарии, и для ускорителя НИКА, который делается в Дубне (ОИЯИ) и для ускорителя тяжелых ионов FAIR в Германии. Этот проект потребовал разработки очень сложного сверхпроводника. В километровом проводе диаметром 0,7 миллиметра находится около сорока тысяч отдельных сверхпроводящих волокон, причем каждое волокно, которое невозможно увидеть невооруженным глазом, в диаметре не должно иметь отклонения больше, чем на десять процентов.

А где разрабатывались эти технологии?

В Бочваровском институте - институте неорганических материалов (ВНИИНМ) в Москве, где разработаны практически все технологии производства технических сверхпроводников.

А чем еще вы занимаетесь?

Сейчас мы развиваем совершенно новую технологию высокотемпературных сверхпроводников, которые могут работать уже не при температуре жидкого гелия, а при температуре жидкого азота. А жидкий азот в сто раз дешевле жидкого гелия и его запасы безграничны. Если ранее, для низкотемпературных сверхпроводников было создано прецизионное металлургическое производство - с прессами, волочильными машинами, прокатными станами и так далее - то здесь совершенно другой уровень техники. Нанесение слоев сверхпроводника, который представляет собой сложное оксидное соединение (Y1Ba2Cu3O7-x) производится методами лазерного и ионного осаждения - это высоковакуумная техника, а толщины осаждаемых слоев – варьируются от десятков нанометров до нескольких микрон. Освоение новых технологий было сделано буквально за четыре года в рамках национальной Программы «Сверхпроводниковая индустрия», которая является частью утвержденного в рамках Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России проекта «Инновационная энергетика» по приоритетному направлению «Энергоэффективность». В работах по программе приняли участие более 20 организаций, ВУЗов, прикладных и академических НИИ, проектных организаций и промышленных предприятий. С нуля были спроектированы и изготовлены полномасштабные единицы промышленных установок, составивших комплекс для производства длинномерных ленточных высокотемпературных сверхпроводников второго поколения (ВТСП-2). Созданное оборудование проходит обкатку в центральных институтах корпорации “Росатом”. Это институт электрофизической аппаратуры (НИИЭФА) в С. Петербурге и институт технической физики и аппаратуры (НИИТФА) в Москве. Здесь сейчас созданы опытные производственные участки. Также комплексная опытно-экспериментальная линия поставлена в Курчатовском институте - она позволяет выпускать опытные образцы высокотемпературных сверхпроводников длиной 50-100 метров. При этом необходимые технологии производства всех исходных материалов (металлические подложки и керамические мишени) были оперативно разработаны в институте Бочвара. В рамках программы «Сверхпроводниковая индустрия» были разработаны и прототипы сверхпроводниковых устройств энергетического назначения – ограничители токов короткого замыкания для энергосетей напряжением 4-28 кВ постоянного и переменного токов, трансформатор 1 МВА, кинетический и индуктивный накопители энергии энергоемкостью от 1 до 30 МДж, двигатель 200 кВт, генератор 1 МВт, токовводы для магнитных систем ускорителей. Мы пока не запустили промышленное производство ВТСП-2, потому что нам нужен стабильный потребитель нового вида инновационной продукции. Сейчас в рамках этого форума мы как раз ищем идеи применения наших сверхпроводников и созданных прототипных устройств на их основе. Например, очень перспективное направление - это ветровые установки с генераторами на сверхпроводниках. Ведь сверхпроводниковый генератор в 4 раза меньше по массе при равной мощности. Сейчас нужно поднимать 500 -тонные генераторы на высоту 160 метров, а мы можем уменьшить массу этого устройства в 4-6 раз. Сейчас идет гонка относительно того, кто будет первым - над такими устройствами работает АВВ, Сименс, Дженерал Электрик, японцы, корейцы, европейский союз. И все стремятся создать первыми сверхпроводниковый генератор для ветряков. А какие-то еще применения этих сверхпроводников? Применение очень широко - мы делаем и более компактные двигатели, и накопители энергии. Создан целый ряд устройств, и они сейчас находятся на стадии производства опытных образцов. Дальше уже начинаются сложности, характерные для такого действительно инновационного производства во всем мире - когда такое устройство разработано, его надо сначала опробовать в реальной энергетике. Поставить его на замену старого невозможно, потому что нет технических регламентов, нормативной документации. То есть мы не можем сверхпроводниковый ограничитель тока - лучший, быстродействующий, экономящий энергию - поставить на тяговую подстанцию, пока мы два-три года не проведем испытания на реально работающих системах.

Такие испытания планируются?

У нас уже завершены положительные переговоры с РЖД, и с 2016 года во ВНИИЖТ начнется опытная эксплуатация и обкатка первых сверхпроводниковых ограничителей тока. Но, конечно, есть масса и других применений этих сверхпроводников, например, на транспорте - в первую очередь, на военных кораблях. В мире уже созданы первые прототипы двигателей большой мощности. Так, сверхпроводниковый 36-мегаваттный электродвигатель имеет в разы меньшие массу и габаритные размеры. Это повышает и скорость движения судна, и освобождает место для полезного груза на борту. Нынешняя тенденция - создание полностью электрического самолета, полностью электрического корабля. Вот для этого и нужна наша технология. Другое направление, в котором все это может быть востребовано - сверхпроводниковый кабель. Сейчас, при нынешних технологиях, мы теряем до 10 процентов при передаче энергии только на термический нагрев - а в нынешней технологии этого нет, при ее использовании мы теряем только один киловатт энергии на километр кабеля передающего 100 МВт. Сейчас в НТЦ ФСК ЕЭС уже разработан, изготовлен, и прошел первичные испытания сверхпроводниковый кабель длиной 2,5 километра, который будет уложен между 9 и Центральной энергоподстанциями в Санкт-Петербурге. Мощность кабеля 50 МВт. Причем изготовлен он уже на отечественном промышленном предприятии - на Иркутском кабельном заводе, который может выпускать такие кабели промышленно.

Ваши потребители - это российский рынок или иностранный?

Прежде всего - это внутренний рынок. Нынешняя программа производства финансируется по четырехлетней президентской программе, которая как раз и подразумевала создание российских сверхпроводников и полностью сверхпроводниковых устройств. Мы уложились в отведенные финансовые средства, и сейчас переходим в стадию коммерциализации. Она сложная, потому что люди, конечно, предпочитают вкладывать средства в известные им технологии. Период ввода новых сверхпроводниковых технологий и устройств в эксплуатацию займет не менее двух-трех лет, по нашим расчетам. С РЖД вроде бы уже все проработали - сейчас они наше устройство (СОТ для сетей постоянного тока) испытывают, затем доработка конструкции и установка - и только потом оплата по факту поставки. Во многом аналогично подходит к вопросу использования новых технологий и правительство Москвы - мы ничего заранее финансировать не будем, делайте, ставьте, если работает, то мы готовы платить. Очень сложно с этим, но это не так важно. Главное, чтобы к заказчикам новой техники пришло понимание того, что эти устройства надо ставить, чтобы они осознали, и на практике оценили их экономическую эффективность. Сейчас наша работа - согласовать с потребителями технические задания и по ним создать опытные образцы, наиболее пригодные для использования в реальной энергетике.

В чем заключается ваша стратегическая задача?

Это изменение парадигмы электроэнергетики в целом, уход от тех решений, которые принимались в те времена, когда наша энергосистема только создавалась. Это децентрализация, а также создание полностью автономных ветроэнергетических комплексов для труднодоступных районов нашей огромной страны. Это переброска больших объемов энергии на большие расстояния. У нас уже был просчитан проект переброса энергии сверхпроводящим кабелем между Россией и Японией на большое расстояние. Особенностью сверхпроводниковых кабелей является не только возможность передачи больших объемов энергии с низкими потерями, но и возможность сделать это на значительно более низких напряжениях, вплоть до генераторного. А это означает, что нет необходимости применять повышающие трансформаторы, передавать энергию по высоковольтным линиям передач, полоса отчуждения которых достигает в ширину 100 метров, а затем вновь использовать понижающие трансформаторы для подключения потребителя энергии. С этой технологией вообще открываются большие возможности глобальной перестройки энергосистемы – например, с малыми потерями можно передавать энергию оттуда, где сейчас ночь, а, следовательно, и мало потребление энергии, туда, где сейчас день, и работают крупные промышленные потребители энергии. Пока еще сверхпроводниковые технологии и устройства такого рода дороги, но уже в последний год в мире идет резкое увеличение выпуска этих сверхпроводников, и как следствие – ожидается кратное уменьшение их цены. Сегодняшняя высокая цена объясняется тем, что технология содержит много ноу-хау, были сделаны высокие капитальные затраты - пока что все это вваливается в цену проводника. Но, по расчетам, уже в ближайшие годы мы будем иметь цену, которая позволит использовать эту технологию для реальной энергетики. Очень важно не пропустить этот момент и вовремя начать структурные преобразования в энергетике. Кадровый вопрос стоит? Хватает вам специалистов? В МАИ и в МИФИ есть кафедры сверхпроводимости и сверхпроводниковых машин, она выпускают студентов достаточно высокой квалификации. Не хватает как уже отмечалось новых отечественных проектов. Мы также планируем создание центра по повышению квалификации студентов, по работе со сверхпроводниками. Это, в основном, сконцентрировано в Курчатовском научном центре. Там сейчас очень хорошая аппаратура, очень хорошая научная инфраструктура.

А заработная плата достойная?

Вполне

А каких вещей вам не хватает?

Неплохо было бы иметь государственную поддержку на стадии перехода от прототипов до начала прихода частного капитала. Мы понимаем, что в нынешней ситуации новых ФЦП открываться не будет. Поэтому мы рассчитываем в 2016-2017 годах на инвестиционные ресурсы ФСК ЕЭС, РЖД, на госкорпорацию Росатом, которая позиционирует сверхпроводниковые технологии как стратегическое направление и поддерживает наш проект через консолидированный инвестиционный ресурс. Без государственной поддержки реализовать структурные преобразования энергетики невозможно. Надеемся также на господдержку в области создания судовых двигателей большой мощности, потому что это очень перспективная сфера, определяющая обороноспособность страны.

Управляющий директор АО «Русский сверхпроводник» рассказывает о новых технологиях производства