Немногие, наверное, знают, что в СССР еще в начале 1930-х годов проектировалась гигантская ветрогенерирующая установка для полуострова Крым. В проекте принимал участие один из «отцов» отечественной космонавтики Юрий Кондратюк. По легенде, проект настолько его увлек, что он даже отказался от предложения Сергея Королева войти в команду разработчиков ракет.

Советские эксперименты с ветряками важно вспомнить именно сейчас, когда во многих странах, и особенно – в Западной Европе, происходит самый настоящий бум строительства ветряных электростанций. Несмотря на то, что ветроэнергетика в России до сих пор не получила такого развития, мы совсем не являемся новичками в вопросах разработки и строительства ветряков.

На это обстоятельство обратил внимание заместитель генерального директора по развитию технического и нормативного регулирования ВЭС АО «Новавинд» (подразделение «Росатома») Виктор Свистунов, выступая на панельной дискуссии «Ограничения и перспективы развития новой генерации электроэнергии в России», которая состоялась на площадке Международного технологического форума «Технопром-2023».  Он привел краткую историю развития ветроэнергетики в России, чтобы показать связь поколений в этом деле.

Так, в 1929-1931 годах изобретатель-самоучка из Курска Анатолий Уфимцев построил первую в мире ветряную электростанцию с инерционным аккумулятором мощностью 35 КВт. Электроэнергии хватало для снабжения дома и мастерской изобретателя. Причем, электричество можно было получать даже тогда, когда ветра не было. В 1931 году под Балаклавой возвели самый мощный на то время ветрогенератор в мире – на 100 КВт. Размах его лопастей составлял 30 метров, а вырабатываемой электроэнергии хватало на энергоснабжение трамвайной линии Балаклава – Севастополь. В 1950-е годы в СССР ежегодно выпускалось несколько тысяч ветроустановок единой мощностью до 50 КВт. Они использовались, в том числе, для освоения целины в Казахстане. Однако с 1960-х годов ветроэнергетику в СССР начинают сворачивать, поскольку победила иная концепция использования источников энергии.

Несмотря на то, что с 1970-х годов интерес к ВЭС возобновился и был даже накоплен некоторый технологический потенциал, развитие данного направления, по большому счету, прекратилось. Дальнейшее развитие ВЭС в России началось только с 2000-х годов. Начиная с 2003 года, у нас в стране было построено некоторое количество ветряных электростанций сравнительно небольшой мощности. Прорывным в этом плане стал 2014 год, когда в Ленобласти было построено предприятие по выпуску ветрогенераторов мощностью 2,5 МВт. В 2016 году произошло еще одно важное событие на этот счет: компания «Росатом» выиграла конкурс на строительство в России ветряных электростанций общей мощностью 610 МВт. Впоследствии портфель был увеличен до 1 ГВт. И уже в 2020 году была введена в эксплуатацию первая станция – Адыгейская ВЭС, мощностью 150 МВт. На сегодняшний день суммарная мощность ВЭС, построенных компанией «Росатом», составляет уже 940 МВт.

Если говорить о самих установках, то по данному показателю Россия находится еще в самом начале пути. То есть у нас не возводятся «монструозные» гигантские ветряки мощностью по 14 МВт и высотой башни более 200 метров. Стандартная энергоустановка от «Росатома» - это башня высотой 100 метров, лопасти диаметром около 100 метров, мощность – 2,5 МВт. Гигантские ветряки обычно используют в офшорных проектах (то есть когда их устанавливают на шельфе или в море). Российские ВЭС пока что «осваивают» сушу.

Здесь сразу возникает вопрос о потенциале для ветрогенерации электроэнергии территорий нашей страны. То есть необходимо разобраться с тем, где, в каких регионах ВЭС смогут работать наиболее эффективно. Как пояснил Виктор Свистунов, ветровые ресурсы России не имеют четкой концентрации применительно к общей площади страны и достаточно сильно разбросаны. Основной потенциал у нас находится на Крайнем севере (включая Новую Землю). Неплохой потенциал имеется в южных регионах страны (включая Причерноморье, Кавказ, Южное Поволжье, территории, примыкающие к Каспию). Достаточно низким потенциалом обладает Западная Сибирь и Алтай.

Необходимо обратить внимание на то обстоятельство, отмечает Виктор Свистунов, что территории с очень высоким потенциалом не всегда совпадают с точками высокого энергопотребления. Скажем, на Крайнем севере много ветра, но нет возможности для сбыта электроэнергии. В то же время на юге ситуация выглядит иначе. Здесь достаточно ветра и достаточно точек энергопотребления. Особенно это касается территории между Доном и Волгой. По этой причине именно там на сегодняшний день сосредоточен основной парк российских ветроустановок.

В целом же, отметил Виктор Свистунов, потенциал этого вида генерации в России серьезно превышает наши нынешние потребности в электроэнергии. Отсюда делается вывод, что нам есть куда развиваться. Пока еще установленная мощность российских ВЭС весьма незначительна. В сравнении со всей другой генерацией, на долю ветроэнергетики приходится всего лишь 2,4 процента. Это что касается установленной мощности. Если говорить о фактической выработке электричества, то доля ВЭС составляет примерно 0,8 процента.

Тем не менее, в «Росатоме» уверены в том, что ветроэнергетика в нашей стране имеет хороший потенциал развития. Показательно то, что с 2014 года здесь произошел скачкообразный, почти трехкратный рост! Как сказал Виктор Свистунов, главное преимущество ВЭС – в скорости их возведения (в сравнении с другими видами электростанций). Условно говоря, в чистом поле за один год можно возвести ветряную электростанцию мощностью 100 МВт.

Если говорить о мерах государственной поддержки данного направления, то здесь необходимо обратить внимание на то, что строительство ВЭС (и не только ВЭС) находится в тесной увязке с созданием производственных кластеров. Иными словами, объекты генерации сразу возводят с учетом новых потребителей вырабатываемой энергии. Виктор Свистунов обращает внимание на тот факт, что цены на электроэнергию, произведенную ветряками, снижаются очень быстрыми темпами. Так, с 2013 года цены на «чистую» энергию снизились на 85 процентов. Более того, к 2035 году намечено выйти на так называемый ценовой паритет, то есть когда стоимость электроэнергии от ВИЭ будет равняться стоимости энергии от традиционных источников.

Ключевым моментом в данном случае является производство и локализация оборудования ВЭС. Иными словами, необходимо добиться полной независимости от зарубежных поставок и зарубежных операторов. Как подчеркнул Виктор Свистунов, полное обладание технологиями – это ключевой для нас вопрос. По большому счету – это вопрос стратегического суверенитета и безопасности страны. И если говорить о развитие ВЭС, то в настоящее время, по словам докладчика, он происходит не стихийно, а вполне планомерно. «Мы видим свое место в энергетической стратегии РФ на период до 2035 года, которая сейчас прорабатывается до периода 2050 года», - подчеркнул Виктор Свистунов. Данный процесс будет вписан в стратегию развития низкоуглеродной генерации, о чем официально заявлено со стороны российского правительства. Кроме того, руководством страны поставлена задача обеспечить технологический суверенитет в области ВИЭ, что также посодействует развитию ветроэнергетики.

Остается надеяться, что разработчики указанных стратегий учитывают опыт зарубежных стран, в том числе – и негативный опыт. На сегодняшний день у нас есть ощущение, что в России не бросаются в крайности, развивая какое-то направление (те же ВИЭ) исключительно из идеологических соображений, «из принципа». Пока что выступление российских экспертов и представителей энергетического рынка отличается достаточно рациональным подходом к развитию новых направлений. Надеемся, что эта рациональность не будет утрачена и впредь.

Николай Нестеров

Экспозиция «Динозавры Сибири» с высокой точностью воссоздает животный и растительный мир Западной Сибири раннего мелового периода, когда на этой территории в изобилии обитали травоядные пситтакозавры и гигантские сибиротитаны.

Новосибирск, 19 октября 2023 года: В НГУ появился макет «Динозавры Сибири», воссоздающий окрестности родины знаменитого сибирского пситтакозавра – деревни Шестаково (Чебулинский район Кемеровской области), такими, какими они были 120 миллионов лет назад, в раннем меловом периоде. Макет выполнен в масштабе 1:20. Он представляет собой часть берега реки с типичной для этой территории растительностью и населен обитающими на ней в раннем меловом периоде животными. Среди них – стадо из 10 пситтакозавров сибирских, гигантский сибиротитан и хищный динозавр, предположительно относящийся к ранним тираннозавридам – мелким предкам грозных тираннозавров. Макет выполнен по эскизам специалистов НОЦ «Эволюция Земли» Геолого-геофизического факультета Новосибирского государственного университета в рамках программы «Приоритет - 2030».

- Макет выполнен профессиональными специалистами, и все его детали сделаны с высокой точностью. Это сейчас окрестности Шестаково представляют собой холмистую местность с типичной для современной Западной Сибири растительностью. 120 миллионов лет назад не так далеко от этих мест находилось Западно-Сибирское море. К нему стремились полноводные реки, образуя по мере приближения к морю в низинах дельты. На своем макете мы показали участок речного берега. Перед нами стояла задача – показать наземную экосистему последнего периода мезозойской эры. Растительный мир представлен древовидными папоротниками сравнительно небольших для той эпохи размеров, средними по величине гинкговыми деревьями, которые в современной флоре представлены единственным видом — двулопастным гинкго, произрастающем в настоящее время в Китае и достигающем в высоту 40 метров. Самые крупные растения на нашем макете – араукарии с мощным стволом и раскидистой хвойной кроной. Среди этих исполинских растений мы поместили растительноядного динозавра сибиротитана. Он не был самым большим представителем своей группы – длина его тела от носа до кончика массивного хвоста составляла около 20 метров. Весил этот ящер порядка 20 тонн. При таких внушительных размерах хищники ему были не страшны. Наш сибиротитан выполнен длиной в 1 метр. И в целом при создании макета мы соблюдали корректность масштаба для максимальной достоверности, — рассказал заведующий НОЦ «Эволюция Земли» ГГФ НГУ, кандидат геолого-минералогических наук, палеонтолог Игорь Косенко.

Остатки представителей мезозойской фауны, представленных на макете, были найдены в разные годы у села Шестаково, которое прославилось на весь мир, как одно из самых знаменитых российских местонахождений динозавров. Правда, произошло это во многом благодаря другим доисторическим существам – пситтакозаврам сибирским, которые обитали здесь в больших количествах. Эти динозавры довольно подробно изучены благодаря тому, что в окрестностях Шестаково ученые не раз находили их целые неповрежденные скелеты, а в Китае удалось обнаружить даже отпечатки их шкур. Размеры этих динозавров были весьма скромные даже для нашего времени – длина тела доходила до 170-185 см, а вес – не более 30 кг. Жили пситтакозавры большими группами, и существует версия, что они были социальными животными. Так это или нет – вопрос пока открытый. Однако ученым удалось довольно точно восстановить внешний облик этих существ.

Если скелеты пситтакозавров сибирских сохранились полностью, то сибиротитанам повезло гораздо меньше. В разные годы у Шестаково были найдены зубы, позвонки и крестец длиной около полуметра. По ним и проводилась реконструкция его внешнего облика с учетом признаков, присущих родственным ему видам динозавров.

Единственного хищника, «обитающего» на макете, создатели экспозиции представили скорее абстрактно, поскольку о нем практически ничего не известно. В окрестностях Шестаково удалось обнаружить только его зубы.

- Мы можем только предполагать, как выглядел хищный динозавр, который мог «оставить» эти зубы. Считается, что это ранние тираннозавриды, древние предки тираннозавров, - объяснил Игорь Косенко.

Динозавров для макета изготавливали специалисты в области реконструкции. Крупного длинношеего сибиротитана создал специалист по скульптуре и реконструкциям древних животных из Тамбова Валентин Попов, пситтакозавров и тираннозаврида – палеореконструктор из Кургана Ярослав Мещеряков. Основу макета и растения воссоздали специалисты новосибирской макетной мастерской «АМ Дизайн» Алексей Магарам и Дмитрий Каменев.

- Изготовлением различных макетов мы занимаемся более 20 лет. Приходилось выполнять самые разные заказы – макеты архитектурные и обучающие, макеты оборудования. Даже макет железной дороги с движущимися по ней поездами, но экспозицию мезозойского периода нам делать еще не приходилось. Поскольку растения той эпохи очень отличаются от современных, воспользоваться готовыми деталями не представлялось возможным, пришлось печатать их на 3D-принтере, предварительно создав объемную модель. Это очень кропотливая работа, требующая точности и внимания. К тому же ранее мы всегда изготавливали макеты в масштабе 1:200, а в масштабе 1:20 нам работать еще не приходилось. Этот проект был для нас сложным и очень интересным. Мы узнали много интересного о тех далеких временах, когда по Земле ходили динозавры, - рассказал Алексей Магарам.

Макет «Динозавры Сибири» дополнит одноименную экспозицию, в которой представлены макеты скелетов пситтакозавра сибирского, птерозавра и хищного динозавра, реконструкции яиц различных ящеров, каменные плиты с отпечатками костистых рыб и фрагментов растений. Здесь же можно увидеть карту России с обозначенными на ней местонахождениями динозавров. В этом уголке мезозоя студенты, сотрудники и гости НГУ смогут совершить путешествие во времени на многие миллионы лет назад.

Пресс-служба НГУ

Сегодня наша цивилизация быстрым темпом входит в процесс цифровой трансформации. Под этим термином обычно подразумевается повсеместное внедрение цифровых технологий в действующую производственную модель или вновь создаваемую. Но на самом деле рамки процесса намного шире. По сути, мы говорим о формировании новой экосистемы, в которой будут действовать (или уже действуют) большая часть экономических субъектов, инфраструктурных систем, политических и социальных институтов и многие другие участники. Такие изменения очевидно требуют нового взгляда на проблему информационной безопасности. Подробнее – в нашем интервью с генеральным директором компании «Eyeline» Виталием Гумировым.

– Один из Ваших докладов на эту тему назывался «Кибербезопасность на основе ИИ в эпоху гибридных войн». Мы действительно дошли до той стадии, когда информационные технологии становятся полноценным оружием?

– На самом деле, мы достаточно давно дошли до стадии, когда уязвимости информационных систем способны нанести огромный урон. что произойдет с современным мегаполисом, если полностью лишить его электроснабжения на три дня или неделю. Последствия будут вполне сопоставимы с атомным взрывом. Но добиться этого можно будет без бомбардировок и межконтинентальных ракет, группа злоумышленников вполне может парализовать или вовсе разрушить городскую инфраструктуру с помощью вредоносного программного обеспечения (так, что на ее восстановление уйдут те самые несколько дней).

Или вот пример уже из реальной жизни, связанный с проведением Специальной военной операции на территории Украины. На начальном ее этапе украинская власть провела переговоры с Алексом Карпом - американским бизнесменом-миллиардером, чья компания Palantir Technologies занимается разработкой программного обеспечения для сбора информации и анализа больших данных на основе данной информации.

По итогу переговоров Palantir Technologies осуществила интеграцию довольно развитой системы гражданских спутников над территорией Украины с военной инфраструктурой НАТО и этой страны, чем обеспечила получение ею огромного количества разведывательных данных в режиме реального времени. По сути, мы видим, как в предельно сжатые сроки и при относительно небольшом финансировании Вооруженные силы Украины получили в свое распоряжение мощную систему спутниковой разведки, не располагая на тот момент собственной космической отраслью. Это стало возможным как раз благодаря развитию процессов цифровой трансформации на основе технологий искусственного интеллекта.

Сейчас мы находимся в стадии, когда критически важным является обеспечение безопасности информационных систем, которые с каждым внедряются все шире в нашу жизнь, а также – сохранность и конфиденциальность информации, которой они оперируют. Причем, недостаточно просто установить какие-то решения на стадии запуска такой системы. Они постоянно меняются, развиваются и каждое дополнение вместе с новыми возможностями несет и новые потенциальные точки уязвимости. Эти системы необходимо интегрировать в единое рабочее пространство. Например, систему управления дорожным траффиком для более корректной работы надо интегрировать с информационными системами, обеспечивающими работу дорожно-ремонтных служб, ГИБДД, предприятий общественного транспорта, предприятий ЖКХ, скорой помощи, спецслужб,  и т.д. И это расширяет круг пользователей с одной стороны, а с другой системы вляиют друг на дуга, соответственно и обеспечение их безопасной работы должно быть приведено к единому уровню. В целом, мы видим, что решение задачи информационной безопасности превращается в постоянный, очень сложный, но критически важный процесс.

– В таком случае, можно ожидать повышенное внимание к этому вопросу со стороны государства?

– А так и происходит. Одним из мировых лидеров в этом направлении ожидаемо выступают США. 12 мая 2021 года президент США Джо Байден подписал указ № 14028 об обеспечении кибербезопасности страны. По сути, это был рамочный документ, определяющий общие принципы политики американской власти в данном направлении.

Но сами эти принципы сформировались несколько ранее, при участии Института программной инженерии Карнеги-Меллон (SEI CMU), который считается основным мозговым центром Пентагона в области информационных систем и кибербезопасности. Еще в августе 2019 года его сотрудниками был подготовлен документ «DoD Enterprise DevSecOps Reference Design», содержащий эталонную схему управления безопасностью жизненного цикла программных систем для больших организаций и план её реализации на практике. Если кратко, в нем предлагается предполагается полностью исключить человеческий фактор из процессов контроля соответствия любых производственных процессов в рамках этих систем установленным стандартам информационной безопасности. Сделать эту процедуру полностью автоматизированной и тем самым повысить не только ее качество, но и объективность.

Второй важный момент, который был предложен в рамках этой стратегии в 2022 году, подразумевает разработку и поддержку жизненного цикла информационных систем на основе «цифровых двойников». Как известно, если у вас есть некий объект, то вы можете построить его цифровую или компьютерную модель, которая имитирует свойства объекта, не будучи с ним связанной. И на ней можно изучать его, совершенствовать и так далее. Если вы соедините эту модель с объектом неким каналом, по которому она будет считывать информацию о происходящих с ним в реальности изменениях, его текущем состоянии, и добавите еще и обратную связь, позволив модели управлять объектом, то это и называется «цифровым двойником». В данном случае такими объектами будут выступать информационные системы.

– И насколько далеко американцы продвинулись на этом пути?

– Как это бывает, при реализации на практике быстро обнаружились и слабые стороны этой стратегии. Прежде всего, это высокая сложность реализации в силу ряда технических особенностей ее архитектуры. На начальном этапе МО США ограничилось требованием к поставщикам программного обеспечения для оборонных нужд – предоставлять формализованный электронный документ, который содержит список всех open source и других сторонних компонент, использующихся в кодовой базе программного продукта. Некоторые форматы обязательным указывают ещё и тип компонента (например, «фреймворк» или «библиотека»). Дополнительно документ может содержать информацию по уязвимостям, подлинности, дочерним зависимостям и кучу других контекстных данных.

Но на практике за полным списком зависимостей мало кто следит, не говоря уже об их качестве, перспективах и жизнеспособности. Ещё меньше компаний и программистов обращают внимание на лицензии и их совместимость.

Еще одним недостатком стратегии является высокая себестоимость проверки соответствия требованиям SLA и информационной безопасности, в силу того, что у ее разработчиков отсутствуют техническая возможность формализации требований в машинно-исполняемом виде. Иначе говоря, нет возможности исключить из этого процесса человека и сделать его непрерывным. Поэтому в настоящее время эта стратегия реализуется в сильно урезанном виде.

– А в нашей стране ведется подобная работа?

– Да, конечно. Причем, проанализировав сложности, с которыми столкнулись американцы, коллектив ученых и разработчиков из Новосибирского государственного университета, институтов Новосибирского научного центра и ИТ-компаний, работающих на территории новосибирского Академгородка предложил иной подход.

В его основе лежит оригинальная концепция, которая ранее была сформулирована учеными Института математики им. Соболева СО РАН, которую они назвали задачным подходом и созданная на его основе теория семантического программирования. Если очень кратко, его суть сводится к следующему: некая задача формулируется в логических терминах, но так, чтобы из самой формулировки можно было извлечь алгоритм ее решения. Фактически это позволяет убирать из процесса т.н. кодировщиков, автоматизируя его. Тем самым, можно решить обе проблемы – за приемлемую цену обеспечить ту самую формализацию требований в машинно-исполняемом виде.

Более того, это уже проверено на практике. Используя семантическое программирование мною с коллегами была создана платформа d0sl, на основе которой наша компания Eyeline уже выпустила ряд программных продуктов. В их числе - платежная система сервиса «Московское парковочное пространство» (Рисунок 3), в рамках которой были интегрированы десятки различных организаций со своими ИС, использующими в работе самые разные форматы программного обеспечения, разные способы организации своей работы и оплаты услуг.

Другим проектом, который был реализован на базе этого подхода стала система самообслуживания абонентов МТС (Рисунок 4). В этой системе зарегистрировано более 50 млн пользователей, совершающих порядка 3000 транзакций в секунду. В такой активной среде было необходимо обеспечить контроль и мониторинг SLA на основе семантических моделей, реализовать бизнес-логику интеграции со сторонними поставщиками услуг и биллинга этих услуг поверх множества биллинговых систем самого оператора. Все эти задачи были решены также с помощью семантических моделей.

– Эти же подходы можно реализовать и в масштабе «умных городов», которые сегодня пытаются строить на базе многих муниципалитетов нашей страны?

– Требования к информационной безопасности на уровне «умного города» проявляются намного ярче, чем на уровне отдельной, пусть даже крупной компании. Поскольку в рамках муниципалитета функционируют и органы управления, и объекты критической инфраструктуры и большое количество организаций – субъектов городской экономики. И любой сбой в работе одной из таких информационных систем может иметь сложно прогнозируемые последствия для работы других. А сами они при этом более уязвимы. . Если в случае с крупными компаниями техническая поддержка работы их информационной ситсемы может осуществляться только с ограниченного количества персональных компьютеров и серверов, доступ к которым компания в состоянии контролировать, то в муниципалитетах иная ситуация. После разработки, программное обеспечения может устанавливаться на сторонние сервера, и заказчик не всегда знает даже, кто имеет доступ к компьютерам, с которых ведется техподдержка этих компонентов. Что создает немалую потенциальную угрозу в области информационной безопасности для объектов городской инфраструктуры. При этом, злоумышленникам не обязательно взламывать компьютерную сеть самого муниципалитета, зная, как выстроена цепочка субподрядчиков, достаточно внедриться в ИС кого-то из них и внести необходимые изменения в код поставляемого им компонента программного продукта.

Решить эту проблему можно с помощью перманентного объективного и доступного заказчику (в том числе, финансово) аудита работы информационной системы на протяжении всего ее жизненного цикла. Это требует полностью автоматизировать процесс, и снова встает задача формализации требований к этому аудиту в машинно-исполняемом виде. Здесь поможет семантическое программирование, на основе которого уже создан ряд программных продуктов, успешно справляющихся с задачами такого типа на практике.

– Всегда нужен кто-то, кто выступить первым заказчиком, «пилотный проект». Кто, по-Вашему, мог бы им стать?

– Конечно, всегда не всегда просто найти реального заказчика, готового на риск использования инновационного продукта. Тем более, когда речь идет о таких осторожных и обоснованно консервативных заказчиках как муниципалитеты. Но сейчас у нас появляется интересное «окно возможностей». В Новосибирском госуниверситете в рамках национального проекта «Наука и университеты» строится новый кампус, причем, заявлено, что это будет кампус мирового уровня. Кампус, как известно – это университетский городок, то есть мини-муниципалитет, по сути. Строят его как раз там, где создавалось семантическое программирование. Так почему бы не внедрить в его цифровую экосистему эти подходы, обеспечив кампус технологиями информационной безопасности на самом передовом уровне. Мне кажется, эта идея найдет понимание у руководства университета. Тем более. Там не раз подчеркивали, что видят кампус. В том числе, неким полигоном для внедрения инноваций в области энергосбережения и других элементов городской инфраструктуры. Информационная безопасность – это тоже такой элемент. Причем, очень важный.

Сергей Исаев

Копья вокруг роли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) ломают не первый год. Оптимисты демонстрируют статистику роста суммарных мощностей ветрогенераторов, повышения КПД солнечных батарей и прочие технологические успехи на этом пути. Скептики показывают другие цифры, говорящие о том, что ВИЭ даже вместе взятые не в состоянии в обозримом будущем обеспечить запрос на генерацию энергии со стороны экономики. И предлагают сосредоточиться на строительстве АЭС, водородной энергетике и модернизации существующей энергосистемы.

Но есть один важный нюанс. Вы можете по-разному оценивать антропогенную составляющую глобального потепления (сам факт серьезных изменений климата уже всерьез мало кто оспаривает). Но объективно сегодня сформировался общемировой тренд на «низкоуглеродную экономику», подкрепленный рядом международных соглашений. Проще говоря, помимо мировой науки, где возможны дискуссии, есть глобальная политика и она направлена на снижение выбросов СО2 и других парниковых газов (которые тоже рассчитывают в эквиваленте углекислого газа, отсюда и название – «низкоуглеродная»). Одна из ее составляющих – это санкции по отношению к странам и отдельным компаниям, которые, по оценке мирового сообщества, недостаточно подвинулись в этом направлении. Сибирские компании уже стали сталкиваться с этой проблемой, когда, при пересечении границы на экспортируемый ими продукт «накручивают» дополнительную пошлину в формате «углеродного сбора». Дальше эти проблемы будут только расти. И обойти эти санкции с помощью «серого импорта» или азиатских рынков не получится. «Углеродным следом» в производстве товаров озабочены не только европейцы, Китай и страны Юго-Восточной Азии тоже придерживаются этого курса. У нас же большая часть производства опирается на традиционную энергетику, и даже просто уплата дополнительного «углеродного тарифа» бьет по конкурентоспособности на мировых рынках.

О том, какие вызовы это ставит перед Россией и что с ними делать обсуждали на встрече с академиком РАН и научным руководителем Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН Сергеем Алексеенко, которая прошла в Передовой инженерной школе НГУ.

Для начала академик напомнил о целях, озвученных в рамках мирового «низкоуглеродного» тренда: к 2050 году 90% производства электроэнергии должно приходиться на ВИЭ, причем 70 % из них отводят на долю ветра и солнечной энергии. Но для России эти показатели нереальны. И не только потому, что у нас хуже условия для ветрогенерации и меньше солнца, хотя и эти факторы имеют место. Главная причина в том, что мы самая холодная страна в мире и 40 % электрогенерации уходит на производство тепла. Но невозможно выработать столько тепловой энергии с помощью солнечного света и ветра.

Замкнутый круг? Не совсем, поскольку этим список ВИЭ не исчерпывается, есть там и перспективный для наших задач кандидат – геотермальная энергия. Тем более, большой вклад в теоретический фундамент этого направления внесли как раз наши соотечественники. В 1897 году Константин Циолковский впервые описал идею нагревания воды за счет теплообмена с породами, имеющими на глубине четырех километров температуру 120° С и ее циркуляцию в двух отвесных каналах.

Спустя два десятилетия, другой отечественный ученый, академик Владимир Обручев предложил подробную технологическую схему геотермальной циркуляционной системы (ГЦС), причем писал ее применение не в научной статье, а в художественной повести «Тепловая шахта».

В начале 1950-х годов советские специалисты всерьез рассуждали о возможности создания электростанций, использующих тепловую энергию земных недр. Это был принципиально новый тип энергетических объектов, резко отличающихся от тепловых и гидравлических электростанций. Там нет гигантских паровых котлов, нет устройств для вывоза золы и шлака, нет плотин, водосливных устройств, шлюзов и т.д. Отсюда делался вывод, что строительство геотермической электростанции окажется дешевле строительства традиционных ТЭЦ и ГЭС – примерно в 5-6 раз. Себестоимость такой станции, считали ученые, может окупиться за пару лет. Использование дарового глубинного тепла позволило бы ежегодно экономить на каждую тысячу киловатт произведенной энергии почти 4 тысячи тонн угля.

Правда, первая ГЦС была построена в 1964 году в Париже, она работала на основе извлечения тепла из пластов с естественной проницаемостью. А двадцать лет спустя было уже 64 ГЦС общей тепловой мощностью 450 МВт, что позволяло обеспечить теплом 154 тысячи квартир.

Развивались и технологии доступа к источникам энергии. В 1970 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории США была предложена ГЦС с искусственным коллектором из вертикальных трещин, создаваемых путем гидроразрыва в монолите. Проект получил название Hot Dry Rock (HDR).

Как известно, технология гидроразрыва имеет и свои недостатки (включая экологические), поэтому в последующие годы был предложен другой вариант, который в Америке обозначается как Enhanced geothermal system (EGS) – «Усовершенствованная геотермальная система» (хотя слово Enhanced в данном контексте можно перевести как «усиленная», «расширенная» или как «углубленная»). Эта технология имеет важное отличие от гидротермальной энергетики, где используются естественные горячие источники. Когда мы говорим о EGS, мы подразумеваем, что в этом случае в глубинных породах создается искусственный горячий резервуар, откуда нагретая вода поступает наверх по предварительно пробуренной эксплуатационной скважине. Те есть с помощью одних (нагнетательных) скважин мы под давлением подаем холодную воду, эта вода «забирает» глубинное тепло, а потом устремляется на поверхность по эксплуатационным скважинам. Полученное тепло можно использовать либо напрямую (например, для обогрева теплиц), либо для производства электроэнергии. Отдавшая тепло вода снова впрыскивается под землю, и цикл повторяется.

По оценкам специалистов, срок службы одной установки EGS спокойно может составить 20-30 лет. В настоящее время такими системами занимаются не только в США, но также в Австралии, Франции, Японии, Германии, Швейцарии, Южной Корее, Великобритании.

Главное преимущество EGS в том, что она позволяет извлекать энергию почти в любой точке мира (в отличие от гидротермальной системы). Всё определяется глубиной бурения, которая прямо зависит от экономической составляющей процесса. Пока что на практике была подтверждена техническая возможность извлечения тепла с глубины чуть более пяти километров. Но в 1950-е годы речь шла о глубинах в 20-30 км, что значительно повысило бы КПД подобных объектов электрогенерации. Понятно, что пока мы не умеем бурить столь глубокие скважины. Но напомним, что именно наша страна была лидером в этом направлении – да-да, речь о Кольской сверхглубокой скважине, которая дошла до глубины 12260 метров и бурение было остановлено по внешним, экономическим причинам, а не из-за достижения технологического предела.

Впрочем, практика показала, что и у EGS есть свои слабые стороны. Прежде всего – это высокая стоимость бурения, которая начинает расти по экспоненте вместе с глубиной и составляет более половины всех капитальных затрат. А значит, ни о какой быстрой окупаемости объекта не может быть и речи. Но, как уже отмечалось, сами объекты не очень долговечны. Вложения в установку, которая проработает всего четверть века, значительную часть этого срока она просто будет окупать свое строительство – ложно назвать привлекательной и высокорентабельной инвестицией. Существующие технологии предполагают невысокий КПД работы, который к тому же с годами ощутимо снижается из-за падения температуры в резервуаре. И это тоже не повышает привлекательность технологии. Есть и еще ряд технологических моментов, которые стимулируют ученых и разработчиков всего мира искать новые, более совершенные пути доступа к геотермальной энергии.

Ведется такая работа и в нашей стране, а одним из главных научных центров стал Институт теплофизики СО РАН. Один из методов, которые развивают его сотрудники: использование геотермального тепла в системах теплоснабжения зданий и инфраструктурных объектов с помощью тепловых насосов. Тоже, кстати, идея, рожденная нашими учеными еще в начале прошлого века. В настоящее время большинство тепловых насосов, выпускаемых на наших предприятиях, являются зарубежными разработками. В России они собираются «отверточным» способом из заграничных комплектующих. Впрочем, события последних лет вынуждают отечественного производителя искать такие решения дома.

На территории нашей страны работает несколько геотермальных электростанций, которые, как и во всем мире предпочитают строить в местах разломов земной коры, где намного проще и дешевле достичь необходимой глубины. Не удивительно, что большинство расположено на Камчатке и Курильских островах.

Впрочем, проекты, инициированные Институтом теплофизики, позволят расширить географию отрасли. Один предусматривает модернизацию системы теплоснабжения Дивногорска (Красноярский край) с заменой генерирующих тепло электрокотлов на теплонасосные установки. Это позволит снизить затраты на обеспечение сибирского города необходимым телом на 30 %.

Другие проекты связаны с Байкалом, где ученые института давно и комплексно работают над созданием опытных экопоселений как полигона применения «зеленых» технологий строительства, электрогенерации и коммунальной инфраструктуры именно в сибирских условиях.

Конечно, остается еще немало нерешенных задач, о которых академик также рассказал своим слушателям из ПИШ НГУ. Рассказал, понятно, не только для повышения их уровня эрудиции, но и с прицелом на то, что для кого-то перечисленные задачи станут областью дальнейшей работы.

В их числе – создание новых технологий более эффективного и менее дорогого бурения глубоких геотермальных скважин, поиск эффективных методов борьбы с коррозией и отложениями в геотермальном оборудовании, что и становится причиной относительно короткого срока их службы. Неплохо бы научиться использовать для извлечения земного тепла отработанные нефтяные и газовые скважины. А также научиться извлекать вместе с теплом из недр ценные химические вещества типа лития, что в разы сократило бы срок окупаемости новых установок. В общем, задач хватает. И решать их нам придется, поскольку общемировой «низкоуглеродный курс» никто отменять не собирается, атомная энергетика имеет свои, не менее сложные технологические вызовы, а солнечными батареями нам проблемы отопления не решить.

Тем более, как отметил академик, запасы геотермального тепла в нашей стране превышают потенциал всех углеводородных видов топлива раз этак в десять. Надо только суметь ими воспользоваться.

Сергей Исаев

Учеными из Курчатовского геномного центра ИЦиГ СОРАН создан пакет программ для автоматического анализа мировой совокупности текстов научных публикаций, патентов и фактографических баз данных с использованием методов искусственного интеллекта для планирования экспериментов по получению промышленных штаммов.

Одной из задач центра геномных исследований мирового уровня «Курчатовский геномный центр» (Национальный проект “Наука и университеты”) является создание пакетов программ и технологических протоколов для конструирования промышленных штаммов с целевыми свойствами. Например, для пищевой промышленности и производства синтетических моющих средств необходимы высокоактивные и термостабильные альфа-амилазы и протеазы. Микроорганизмы – потенциальные продуценты искомых продуктов, найденные в природе, как правило, не отвечают требованиям промышленного производства: либо имеют недостаточно активные или нестабильные ферменты, либо не способны их производить в больших количествах, поэтому они нуждаются в модификации методами генной инженерии. Использование компьютерных программ для дизайна экспериментов для конструирования супер-продуцентов позволяют повысить эффективность и снизить затраты на создание новых штаммов.

Для планирования мутаций крайне важно использовать уже известные данные о влиянии различных мутаций на активность белка, его кислото- и термоустойчивость. Подобная информация может быть найдена в научных статьях, описании патентов или рефератов. Проблема заключается в гигантском объеме научной литературы, который продолжает ежегодно увеличиваться. Так, в 2021 году только в одну базу данных PubMed было добавлено более 1,5 млн. рефератов биомедицинских публикаций.

Учеными из Курчатовского геномного центра ИЦиГ СОРАН были созданы программы для автоматического анализа мировой совокупности текстов научных публикаций, патентов и фактографических баз данных с использованием методов искусственного интеллекта для планирования экспериментов по получению промышленных штаммов. Один из авторов этих программ, ведущий научный сотрудник ИЦИГ СО РАН, Владимир Иванисенко рассказал:

«Ранее нами была разработана система Associative Network Discovery System (ANDSystem), которая осуществляет автоматизированный поиск, интеграцию и представление знаний в виде семантических сетей, их визуализацию и анализ». Учеными была разработана, а затем усовершенствована информационно-поисковая веб-система ANDDigest, предназначенная для поиска и анализа информации в базе данных PubMed. «Мы столкнулись с тем, что авторы часто используют разные термины для обозначения одного и того же процесса. Кроме того, гены и белки имеют по нескольку синонимов как для полных, так и для кратких названий, что вносит дополнительные сложности в поиск и отбор информации» — отметил Владимир Иванисенко.

Усовершенствованная версия ANDDigest повысила среднюю точность распознавания коротких названий молекулярно-генетических объектов на 13%.  Cистема ANDSystem с веб-модулем ANDDigest может не просто сортировать, визуализировать и фильтровать найденную информацию, включая отображение упоминаемых объектов в тексте, ссылки на внешние базы данных, сортировку данных по дате публикации, количеству цитирований, Н-индексам журналов и т.д., но и предоставлять данные о тенденциях развития выявленных объектов, основанных на динамике интереса, в соответствии с частотой их упоминаний в PubMed по годам. Данные, извлеченные при помощи ANDSystem и ANDDigest, были применены в разработанном пакете программ для компьютерного моделирования мутаций в целевых белках с целью повышения их активности и устойчивости.

Разработанный учеными ИЦИГ СО РАН инструмент может применяться не только для поиска мутаций для планирования продуцентов целевых белков, но и для интерпретации данных экспериментальной генетики, поиска ассоциаций между объектами молекулярной генетики, а также для подготовки научно-аналитических обзоров. В настоящее время он доступен по адресу  https://anddigest.sysbio.ru/ .

1-2 ноября 2023 года в Новосибирском государственном университете состоится научно-производственный форум «Золотая Долина», цель которого - объединить науку, образование и реальный сектор экономики.

В форуме будут участвовать представители ведущих корпораций и компаний, которых интересуют передовые разработки для их внедрения в производство. Среди компаний - Росатом, Ростех, РЖД, Ситроникс, Ростелеком, ОАК, НАЗ им. Чкалова, СибНИА и другие. В программе мероприятия тур по кампусу и лабораториям НГУ, пленарные заседания, переговорные сессии и множество тематических секций по направлениям: «Космос и авиация», «Строительство. Технологии «умного города», «Медицина. Биотехнологии» и другие.

Александр Люлько, директор Центра взаимодействия с органами власти и индустриальными партнерами НГУ, о форуме:  «Сейчас сама жизнь толкает к более тесному взаимодействию производства и науки. Перед российской наукой стоит много задач в сфере импортозамещения. Мы видим, как за последние два года выросло число обращений к Новосибирскому государственному университету со стороны промышленных предприятий, интерес к возможностям вуза в этой сфере только увеличивается. Поэтому на базе университета работают Центр трансфера технологий, Центр взаимодействия с органами власти и индустриальными партнёрами, Центр по новым функциональным материалам, Передовая инженерная школа и многое другое.
Для науки очень важны контакты с промышленным производством, потому что это новые задачи и новые направления для развития. Если раньше основное требование к учёным было число публикаций, то сейчас важное значение приобретает такие показатели, как количество внедренных технологий в производство; количество подготовленных высококвалифицированных кадров для российской промышленности».

Сергей Головин, директор Передовой инженерной школы НГУ об участии  в мероприятии:  «ПИШ НГУ будет представлять на форуме «Золотая долина» свои разработки в технологических областях космического и специального приборостроения, мониторинга состояния технологических и природных объектов, измерительных систем на основе оптоволоконных датчиков, сенсорных систем состояния живых организмов.

Надеемся найти на форуме партнеров по развитию и применению наших продуктов в производстве высокотехнологичных продуктов совместно с предприятиями Новосибирской области. Помимо этого, на круглых столах мы обсудим предлагаемые нами форматы взаимодействия ПИШ с технологическим бизнесом для формирования новых технологических платформ. А также представим наши предложения по популяризации и продвижению инженерного образования в школах, вузах и на предприятиях области».

Виталий Прокопьев, зав.отделом аэрокосмических исследований НГУ (ОАИ НГУ) об участии  в мероприятии: «Вопросы взаимодействия предприятий промышленного сектора, бизнеса и науки, безусловно, напрямую связаны с развитием инноваций в России и, конечно, сегодня актуальны как никогда. На данный момент очевидно, что необходимость и потребность взаимодействия присутствует в каждой обозначенной группе: и в научной среде, и у производителей, и у инвесторов. В то же время приходится констатировать, что критически не хватает механизмов, которые бы обеспечили точки соприкосновения всех ключевых заинтересованных «игроков», площадок для диалога, где стороны услышали бы запрос друг друга и смогли бы актуализировать свою работу в соответствии с этими запросами.

В отделе аэрокосмических исследований НГУ мы накопили большой опыт взаимодействия с государственными, скажем так, «гигантами» российской аэрокосмической отрасли. Мы давно и успешно сотрудничаем с АО «РЕШЕТНЁВ», НПО им. С.А. Лавочкина, ГК «Роскосмос», АО «ЦНИИмаш» и др. Опыт работы с частным бизнесом, как малым, так и крупным, мы начинаем нарабатывать.

Значительные усилия по формированию площадок для конструктивного диалога и отработке прозрачных механизмов взаимодействия частного бизнеса и науки сейчас предпринимаются в рамках программы «Передовые инженерные школы». Поскольку сейчас в стране очень высокий запрос на разработку собственных технологий, подготовку научных и инженерных кадров под конкретные запросы промышленности, думаю, в ближайшие несколько лет можно уже будет увидеть первые результаты».

В конце первого дня форума, 1 ноября, для участников и гостей будет организована концертная программа, фуршет, дружеское общение.

Полина Кудрявцева, пресс-служба научно-производственного форума «Золотая Долина»

Энергетика – одна из самых захватывающих тем, регулярно обсуждаемая на ежегодном Международном технологическом форуме «Технопром». В этом году ей было посвящено несколько панельных сессий, дискуссий и «круглых столов». Как мы уже показывали в предыдущих публикациях, в последние годы начинается настоящий ренессанс «мирного атома», где Россия занимает лидерские позиции. Кроме того, не будем забывать, что в нашей стране не сбрасывают со счетов и генерацию на ископаемом топливе. Однако значит ли это, что наша страна показывает остальному миру какой-то особый путь развития энергетической отрасли в качестве альтернативы западному «зеленому курсу»?

Вынуждены признать, что на данный момент Россия не демонстрирует на этот счет какой-либо внятной концепции, которую можно было бы взять за основу такой альтернативной энергетической стратегии. В какой-то мере это подтвердили отдельные выступления на прошедшем «Технопроме-2023». Судя по всему, в руководстве отдельных российских компаний твердо убеждены в том, что проводимый на Западе «зеленый курс» – это всерьез и надолго, и никакой альтернативы ему нет и, возможно, в ближайшие годы не предвидится, несмотря на нынешнее геополитическое противостояние межу коллективным Западом и так называемым глобальным Югом. Крупный российский бизнес (если судить по выступления его представителей) продолжает оценивать перспективы в контексте тех трендов, что заданы как раз коллективным Западом. Именно такое впечатление возникло в процессе прослушивания панельной дискуссии «Ограничения и перспективы развития новой генерации электроэнергии в России».

Показательным на этот счет было выступление руководителя направления «Водородная энергетика и применение альтернативного топлива» АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК) Алексея Падучева. Для начала уточним, какое отношение к новой энергетике имеет предприятие, специализирующееся на двигателях. Дело в том, что ОДК является в нашей стране традиционным разработчиком и производителем авиационных газотурбинных двигателей. С недавних пор компания начинает применять такие двигатели в наземных газотурбинных электростанциях (ГТЭС) и для транспортировки нефти и газа.

Как заметил Алексей Падучев, в настоящее время электрическая генерация на базе газотурбинных двигателей – весьма распространенное явление. В первую очередь это связано с успешным развитием данных технологий. Кроме того, здесь используется достаточно «понятное» топливо – природный газ.  Согласно официальным данным, годовой ввод в эксплуатацию ГТЭС во всем мире составляет сейчас порядка 40 ГВт. И с прошлого года, отметил Алексей Падучев, ожидается дальнейший существенный рост.

Чаще всего такие типы электростанций применяются для снабжения электроэнергией промышленных объектов. В последнее время их активно используют для электроснабжения различных территорий и населенных пунктов, лишенных доступа к централизованным источникам энергии. Одним из преимуществ ГТЭС является топливная гибкость. То есть для них можно использовать не только природный газ. К тому же у них достаточно высокий КПД (до 40% в простом цикле, без использования тепла). Не менее важным преимуществом является возможность масштабирования таких установок.  По словам Алексея Падучева, можно делать энергоустановки от 100 КВт до 500 МВт за счет того, что это – модульная система, которая спокойно наращивается за счет прибавления дополнительный контейнеров.

В общем, данное направление электрической генерации стремительно развивается, однако в последнее время появился целый ряд технических и экономических вызовов, накладывающих определенные ограничения и требования. С технической точки зрения, указывает Алексей Падучев, главный ограничителем является невозможность дальнейшего увеличения КПД в простом цикле. Указанные 40% - это предел. Но главным вызовом все-таки признается стремительное развитие «зеленой» энергетики, объекты которой также могут устанавливаться в разных местах и масштабироваться.

Но, пожалуй, куда более серьезным вызовом может стать скорое появление так называемого углеродного регулирования, когда выбросы углекислого газа станут облагаться определенным налогом. Что касается газотурбинных двигателей, то они выбрасывают достаточно большое количество углекислого газа. При сжигании метана уровень выбросов может доходить до одной тонны на один мегаватт*час, напомнил Алексей Падучев. Он также напомнил, что в контексте «зеленой повестки» с 2026 году в Европе заработает так называемый закон трансграничного углеродного регулирования. На практике это будет означать, что часть товаров, поступающих на рынки ЕС, станет облагаться при пересечении границ углеродными квотами. То есть будет учитываться объем СО2, выброшенного в атмосферу при производстве товара. Список таких товаров начнет составляться как раз с 2026 года и, скорее всего, его ждет последовательное расширение.

Несмотря на то, что европейский рынок для нашей страны сегодня существенно закрыт, все же остаются другие, не менее значимые международные рынки. Например, рынок Китая, где также идут по пути углеродного регулирования по образцу того, что происходит в Евросоюзе. Как мы знаем, производители КНР создают серьезную конкуренцию на европейском рынке. Чтобы сохранять свою конкурентоспособность и впредь, они уже сейчас начинают, образно говоря, «адаптироваться» к требованиям по углероду, вводимым со стороны китайского руководства. Пока стоимость углеродных квот в Китае ниже, чем в ЕС, но в перспективе, считает Алексей Падучев, она будет повышена. По его мнению, аналогичные механизмы будут в ближайшее время введены и в странах Юго-Восточной Азии, в Израиле, в ЮАР.

В общем, углеродная тема не сходит с международной повестки, и даже такие геополитические союзники России, как Китай, полностью ее принимают и выстраивают свою техническую и экономическую политику с этих «зеленых» позиций. Так или иначе, но российским компаниям придется отвечать на эти новые вызовы. Уже сейчас – в целях соответствия указанным тенденциям – в России формируется необходимая нормативная база. В частности, была принята комплексная программа развития ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ до 2050 года. С прошлого года на территории Сахалина уже проводятся первые эксперименты в рамках «зеленой повестки» (о чем мы не так давно писали). Как раз в прошлом году «Газпрому» пришлось покупать углеродные квоты в Бразилии, чтобы выполнить контракт по поставкам СПГ в Японию. Мало того, тогда же между правительством РФ и компанией «Газпром» была подписана дорожная карта по развитию водородной энергетики.

Сегодня рынки применения водорода активно формируются как в странах ЕС, так и в Китае, заметил Алексей Падучев. И как раз для этих рынков разрабатывается достаточно широкий перечень различных технологий использования водорода в качестве топлива.  Такая ситуация, признался докладчик, является вызовом и для ОДК – с точки зрения создания оборудования, которое может работать на этих новых энергетических рынках. В свете указанных тенденций газотурбинный двигатель, работающий на водороде, может рассматриваться в качестве некой альтернативы технологиям ВИЭ.

Основными объектами применения таких двигателей, по словам Алексея Падучева, могут стать всё те же ГТЭС для предприятий. Также они могут использоваться для транспортировки трубопроводного топлива. Сейчас в ОДК как раз сосредоточились на этой проблеме, работая над применением водорода в газотурбинных двигателях собственной разработки. Правда, в компании пока что не намерены полностью избавляться от природного газа, то есть водородной тематикой здесь занимаются параллельно. По большому счету, такие двигатели должны быть многотопливными, то есть должны работать (в зависимости от условий) и на водороде, и на водородно-метановой смеси, или же на чистом природном газе.

Полагаем, что такой «гибридный» вариант наиболее оптимален применительно к нынешним реалиям. Данное решение, на наш взгляд, показывает рациональный подход к проблеме, без всякого «зеленого» фанатизма. Похоже, что в компании не разделяют абсолютной веры в неизбежность безуглеродного будущего. И, тем не менее, вынуждены считаться с внешними требованиями, которые, к сожалению, пока еще определяются не нами.

Андрей Колосов

В НГУ провели исследования химических соединений, в результате которых изучен новый подкласс «дышащих» кристаллов, способных менять объем и цвет под воздействием изменений температуры. Исследования помогут в создании температурного сенсора с широко настраиваемым диапазоном. Датчики с широким диапазоном работы могут применяться в космонавтике и других отраслях.

«Дышащие» кристаллы, как класс соединений, были получены академиком В.И. Овчаренко в начале этого века в Международном томографическом центре (МТЦ) СО РАН. Их уникальное свойство — способность значительно менять объем под воздействием изменения параметров окружающей среды, таких как температура, давление или облучение светом, а потом — снова восстанавливать его», — рассказала аспирантка физического факультета НГУ Кристина Смирнова.

В настоящее время наблюдается прогресс в предсказании магнитных свойств «дышащих» кристаллов на основе их атомной структуры. Глобальная цель исследований — предсказание магнитных и других физических свойства соединений исключительно на основе их атомной структуры, без необходимости непосредственной проверки. Однако постоянно появляются новые подклассы соединений с отличающимися физическими свойствами. Один из таких подклассов — кристаллы, меняющие объем под воздействием температуры в диапазоне от -100 до 77 °C и одновременно с этим изменяющие цвет — и стали объектом исследования.

«Эти свойства позволят использовать такие кристаллы для создания сенсоров с широким и настраиваемым диапазоном работы, например, в космической промышленности, где достигаются такие температуры. Теоретически датчики с широким диапазоном смогут применяться в любой промышленности, где требуется контроль температуры», — подчеркнула Кристина Смирнова.

Исследователь отметила, что перед тем, как получать «дышащие» кристаллы с желаемыми характеристиками для создания готовых устройств, ученым предстоит проделать еще немало работы. Часть дальнейших исследований она предполагает проводить на станциях Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), оснащенных оборудованием, позволяющим изучать структуру вещества при экстремально высоких давлениях, а также проводить эксперименты для определения структуры соединений, как при обычных, так и при низких температурах, которые невозможно осуществить на обычном лабораторном оборудовании. Учитывая, что речь идет о станциях первой очереди, можно ожидать начало проведения этих экспериментов уже в конце следующего года. Создание готового устройства — отдельная инженерная и научная задача, которую можно будет решать в коллаборации с учеными из других институтов, ориентированных на создание устройства.

Исследования проводятся в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

Не так давно мы освещали тему освоения Арктики с использованием атомных электростанций малой мощности. Данной теме был посвящен отдельный «круглый стол» на площадке прошедшего в августе Международного технологического форума «Технопром-2023». Напомним, что специалисты «Курчатовского института» предлагают – в рамках государственной стратегии освоения арктических регионов – осуществлять полную реновацию удаленных северных поселков с учетом энергетического потенциала малых атомных реакторов. При таком подходе открываются принципиально новые возможности для организации комфортного проживания людей. В частности, благодаря избытку тепловой энергии имеет смысл эффективно использовать это тепло с помощью современных биотехнологий.

О том, как конкретно совместить «мирный атом» с биотехнологиями на удаленных территориях страны рассказал представитель НИЦ «Курчатовский институт» Раиф Василов. Поскольку речь идет об удаленных и труднодоступных территориях, то акцент здесь сделан на автономном жизнеобеспечении. По большому счету, автономное жизнеобеспечение может стать идеалом для любого современного поселения, однако для условий Крайнего севера, где есть проблемы с доставкой со стороны необходимых жизненных ресурсов, автономность выступает в качестве принципиального показателя.

По словам Раифа Василова, концепция автономного жизнеобеспечения предполагает целый комплекс важнейших технологий. Сюда входят современные технологии водоподготовки, технологии утилизации мусора, куда включаются раздельный сбор твердых бытовых отходов, и анаэробное сбраживание органической части ТБО и сточных вод. Также учитываются технологии биологической очистки и регенерации воздуха. При этом большую роль должны играть фитотронные технологии и аквакультура как основной путь обеспечения продовольственной безопасности. Не меньшее значение уделяется и экологически приемлемым технологиям строительства, куда входят, например, модульно-блочные технологии.

Что касается источников энергии, то помимо атомных реакторов малой мощности во внимание принимаются и возобновляемые источники энергии – солнечная энергетика, ветроэнергетика, биоэнергетика, гидроэнергетика. Как заметил Раиф Василов, реализация указанной концепции предполагает создание автономной гибридной энергетической системы, сопряженной с производственно-технологическим комплексом замкнутого цикла для устойчивого обеспечения теплом, электричеством, продовольствием и другими ресурсами в условиях отдаленного проживания. Другие модули системы жизнеобеспечения данного комплекса реализуются на основе природоподобных технологий, куда относятся, в первую очередь, биотехнологии.

Для чего здесь упоминаются возобновляемые источники энергии, если «мирный атом» в состоянии дать вам стабильное энергоснабжение в нужных количествах? Как специально отметил Раиф Василов, когда речь идет об удаленных и труднодоступных территориях, крайне необходимо учитывать местные ресурсы -  и солнце, и ветер, и воду. И, конечно же, нельзя игнорировать наличие биомассы, которая неизбежно возникает в условиях автономной системы жизнеобеспечения, где биотехнологиям придается ключевое значение.

С помощью подобных автономных систем жизнеобеспечения специалисты надеются исключить так называемый Северный завоз, что заметно снизит затраты на освоение Арктики и других отдаленных территорий. Наличие достаточного количества тепловой и электрической энергии позволит наладить круглогодичное производства продуктов питания на местах. В данном случае ставится вопрос о создании энерго-биологических фитотронных комплексов для производства зелени и овощей, крайне необходимых для полноценного питания в северных условиях. Раиф Василов выделил несколько важных преимущество таких комплексов. Самое главное – это полная независимость от климатических условий. Далее, возможность выращивания до 20 урожаев в год. Минимизация потерь урожайности от вредителей. Отсутствие затрат на удобрения, инсектициды и гербициды. Высокая степень автоматизации, отсутствие необходимости использования сельскохозяйственной техники. Наконец, низкий расход воды за счет ее рециркуляции.

Также необходимо учесть технологию выращивания растительной биомассы (микроводорослей) с помощью фотобиореакторов. Такая возможность как раз открывается благодаря наличию надежного источника тепловой и электрической энергии. В настоящее время уже разработаны вертикальные фотобиореакторы, использующие освещение как снаружи, так и внутри культивируемого слоя микроорганизмов. Освещение внутри слоя обеспечивается за счет оптоволокна бокового свечения. Такое решение позволяет добиться очень большой концентрации биомассы в сравнении с другими вариантами. Также существуют плоские горизонтальные фотобиореакторы с добавлением светоотражающего материала. С помощью подобных установок промышленного типа можно создавать целые микроводорослевые фермы для производства биомассы в огромных объемах. Такие установки уже производятся промышленными предприятиями. Биомасса, в свою очередь, может использоваться как пищевое сырье или как сырье для производства биотоплива. Кроме того, фитотронные комплексы могут использоваться для регенерации воздуха жилых помещений, поскольку микроводоросли поглощают углекислый газ и выделяют кислород.  

Отметим, что мы говорим сейчас о высокотехнологичных поселениях будущего, чье появление должно идти параллельно с развитием ядерных технологий и биотехнологий. В настоящее время специалисты «Курчатовского института» рассматривают проект «БИОЭКОПОСЕЛЕНИЯ», предназначенного для социального обустройства удаленных и труднодоступных территорий РФ. Проект в обязательном порядке предусматривает использование небольших атомных реакторов совместно с другими – местными - источниками энергии. И, разумеется, здесь же предусмотрено локальное производство продуктов питания описанным выше способом. Биоэкопоселения, уточняет Раиф Василов, - это поселение малого масштаба, в значительной мере обеспечивающее себя продовольствием, электрической и тепловой энергией и утилизирующее отходы своей жизнедеятельности благодаря биотехнологиям.

Поскольку биоэкопоселение является прообразом поселений будущего, его надлежит рассматривать в качестве универсальной модели для всей страны, реализующей стратегии устойчивого развития с применением малых атомных реакторов и возобновляемых источников энергии. По мнению специалистов, создание системы биоэкопоселений позволит намного эффективнее осваивать российские территории. Идя таким путем, мы получаем возможность повышать уровень жизни людей при минимальных затратах государственного бюджета, полагает Раиф Василов. Мало того, региональные бюджеты, благодаря указанной организации процесса, получают новые источники доходов. В процессе своего развития система биоэкопоселений создаст инфраструктурную основу для биорегионов (в составе существующих административных единиц нашей страны).

Основные характеристики биорегиона, отмечает Раиф Василов, предполагают его самодостаточность (в том числе бюджетную), высокий уровень социального развития и высокий экспортный потенциал новых видов продукции на основе возобновляемых источников энергии.

В целом такая стратегия развития вполне укладывается в новомодный «зеленый» тренд, когда развитие осуществляется на принципах углеродной нейтральности и безотходности, без ущерба природным экосистемам. По словам Раифа Василова, циркулярная модель с интегрированными биотехнологиями значительно сокращает антропогенную нагрузку и обеспечивает экономический рост на принципах ресурсосбережения.

Таким образом, именно труднодоступные и отдаленные территории страны могут в ближайшее время стать своеобразной дверью в будущее, дав наглядный пример организации жизни на принципах Шестого технологического уклада. Предпосылки к тому уже имеются, о чем свидетельствуют разработки специалистов «Курчатовского института».

Николай Нестеров

Российский рынок фармацевтики – один из крупнейших в мире, и, несмотря на это, мы до сих пор в значительной степени зависим от импорта иностранных лекарственных препаратов и фармсубстанций. Пусть наша промышленность и была поставлена на рельсы стратегии по импортозамещению, она также является одной из наиболее трудоемких отраслей в этом контексте. Вопреки планомерному вводу различных правительственных программ и выдаче субсидий, направленных на развитие отечественного производства, практика показывает, что делать все это надо было «еще вчера». Пока что государство лишь плодит новые инициативы, в то время как старые до сих пор не доведены до ума. О том же «Патенте на полку» заговорили еще в прошлом году, но фактически он до сих пор не действует. Readovka попыталась разобраться в том, что это за инициатива и почему она не работает так, как должна (как и другие подобные проекты).

По мнению экспертов РБК, на 2022 год в России изготовили порядка 30% лекарственных средств, в то время как остальные 70% – приходят из-за рубежа. Учитывая столь низкую долю собственного производства, думать о том, как удовлетворить потребности местного рынка без риска возникновения дефицита, который мы наблюдаем уже сегодня, следовало еще давно. Как минимум в 2014 году – когда как раз начали формировать стартовые условия для государственной политики по импортозамещению. Она предполагала организацию выпуска продукции, включенной в перечень приоритетных и критически важных видов лекарственных средств и активных фармацевтических ингредиентов.

Российский рынок фармацевтики в целом сталкивается с технологическими ограничениями, недостатком инвестиций и слабой научной базой. По данным Федеральной таможенной службы (ФТС), в 2021 году Россия ввезла медикаментов на 13,8 млрд долларов, из которых 75% – из США, Великобритании и стран ЕС. Несмотря на то что лекарственные препараты были выведены из-под действия санкций, их поставки в нашу страну так или иначе сократились. В связи с этим в правительстве решили принять меры по сглаживанию удара от исхода зарубежных компаний. В частности, Минздрав начал сбор данных о лекарствах, которые не производятся ни в России, ни в «дружественных» нам государствах. И, хотя ряд официальных лиц, знакомых с ситуацией, заявляли об отсутствии дефицита препаратов, отечественная фармацевтика все еще находится в зоне риска. Дело в том, что мы еще ввозим промежуточную продукцию – компоненты, необходимые для производства медикаментов. Доля их импорта из «недружественных» стран в посредствующем потреблении российской лекарственной отрасли на 2022 год оценивается в 22%. Разберемся, как в действительности обстоят дела с импортозамещением в фарме.

Все фармацевтические производства в России – частные, и то, что они производят, – это товар, с которого должна идти прибыль. Если какой-либо компании что-то невыгодно, она не будет изготавливать данную номенклатуру продукции. Конечно, аргументировать это будут различными отговорками по типу «отсутствие необходимой субстанции», «проблемы с доставкой» и т. д. На деле же на первом месте стоит вопрос ценообразования. Если раньше производители стремились попасть в список жизненно важных препаратов, то сейчас хотят выйти из него любыми способами, жонглируя дозировками, формами и прочим.

Как объяснил в разговоре с Readovka специалист по разработке и регистрации лекарственных препаратов для медицинского применения в ООО «Центр научного консультирования», а также сооснователь организации Андрей Васильев, связано это с тем, что не всегда можно выдержать цену, исходя из внешних факторов. Например, у вас, как у хозяина производства, растут затраты на электричество, перевозки, хранение, оборудование, комплектующие, кредиты и т. д., а цена препарата зафиксирована условно на уровне в 150 рублей. При этом для вас допустимая цена – 300 рублей. Очевидно, что в таком случае промышленность нерентабельна. Следует помнить и о том, что у нашего государства нет собственного производства. Все держится на частных компаниях – тот же Минпромторг не может убедить кого-то изготавливать что-то. Вместе с тем все также зарегулировано: за жизненный цикл лекарственных средств на разных этапах отвечают Минздрав, Минпромторг, ФАС и другие ведомства. Выходит, у нас просто нет единого органа, который отвечал бы за обеспечение россиян всеми видами безопасных медикаментов. Вся ответственность и компетенции размыты: собственность и интересы у нас частные, а сложное оборудование для производства фармацевтических препаратов – импортное. И у этой проблемы нет быстрого решения, пусть уже сейчас мы постепенно и начинаем что-то менять. Необходима работа с ценообразованием и расширением списка жизненно важных лекарств, а также с дефицитом кадров, которые обеспечивали бы развитие отрасли.

Даже производимые в России фармацевтические средства назвать отечественными можно лишь с натяжкой, так как они изготавливаются из готовых субстанций, ввозимых из-за границы. По состоянию на 2022 год Минпромторг оценивает долю отечественных компонентов менее чем в 20%. По словам президента компании-производителя фармацевтических субстанций в РФ «Активный компонент» Александра Семенова, максимум 6% субстанций для стратегически важных лекарств выпускается в России. В прошлом году импорт активных лекарственных веществ в нашу страну вырос почти на 19% и оказался рекордным за всю историю наблюдений RNC Pharma, ведущей статистику с 2013 года. Ассортимент импортируемых субстанций расширился еще на 42 наименования – до 717 позиций. Столь высокая зависимость привела к тому, что после введения антироссийских санкций в 2022 году у наших предприятий возникли проблемы с компонентами. Многие компании-посредники исчезли, и отечественным производителям пришлось искать новых поставщиков и менять логистику. Это привело к удорожанию самих лекарств и сказалось на росте статистики некачественных препаратов, так как власти приняли меры по упрощению производства и использованию активных фармсубстанций. Например, смена поставщиков, указанных в документах, была разрешена без проведения дополнительной экспертизы качества, которая ранее была обязательной. По данным Росздравнадзора, в прошлом году число выявленных некачественных лекарств на рынке РФ составило 247 серий и 117 наименований. При этом отмечается, что доля препаратов российского производства в этом потоке растет: если в 2018 году только 61,5% всех недоброкачественных медикаментов были отечественными, то в 2022 году – уже 75,3%.

Ухудшение внешнеполитической и экономической обстановки в 2014 году наглядно продемонстрировало, что необходимо наращивать производство внутри страны, в том числе и в фармацевтической отрасли, чтобы повысить уровень самообеспечения медикаментами и снизить импортозависимость. Тогда уже появились государственные инициативы, на это направленные, но многие из них оказались недейственными.

Одним из ключевых направлений по устранению высокой зависимости от импорта стала локализация иностранных производств в России. Эта программа начала активно развиваться в 2019 году, однако полноценная стратегия была разработана уже в 2014, а программа «Фарма-2020» была одобрена еще в 2009 году с установочным сроком исполнения до 2020 года. Она как раз предусматривала поэтапную реализацию устойчивого развития промышленности. Первоначальным шагом по плану было усиление локализации производства и разработка лекарственных препаратов на территории РФ. В итоге за девять лет существования программы производители получили субсидии в размере около 25 млрд рублей по трем программам поддержки, а именно – клинические исследования, развитие производства субстанций и реализация проектов по разработке схожих по фармакотерапевтическому действию и в целом улучшенных аналогов инновационных лекарственных препаратов.

По словам заместителя директора Департамента развития фармацевтической и медицинской промышленности Минпромторга Дмитрия Галкина, совокупные инвестиции в данную отрасль за этот период составили более 200 млрд рублей. В итоге в период за 2009–2018 годы в стране открыли 38 производственных площадок. На запрос Readovka в Минпромторге ответили, что за прошлый год и восемь месяцев нынешнего года в России было открыто еще 11 таких площадок (10 фармацевтическими компаниями) по выпуску активных компонентов и жизненно важных лекарств. Сама же «Фарма-2020» была досрочно закрыта якобы по причине успешного выполнения плана. Это отметили Readovka и пресс-служба биотехнологической компании BIOCAD, занимающаяся исследованием, разработкой, производством и дистрибуцией фармацевтической и биофармацевтической продукции:

«Для нас “Фарма-2020” стала отправной точкой перехода на инновационную модель развития и оказала значительное положительное влияние на укрепление лекарственного суверенитета. Стратегия и государственная программа позволили нам за счет государственного софинансирования одновременно вести несколько проектов, существенно ускоряя вывод на рынок импортозамещающих лекарственных препаратов».

Однако на деле же стратегия отметилась уголовными делами в отношении экс-чиновниц Минпромторга Ольги Покидышевой и Ольги Колотиловой, а также тогдашнего президента федераций водного поло, синхронного плавания и прыжков в воду Алексея Власенко, которые обвинялись в хищении 450 млн рублей, выделенных в виде субсидий фармкомпаниям на приобретение лекарственных препаратов, в срыве сроков вывода на рынок российских медикаментов и в урезании финансирования. Следовательно, реальный успех «Фармы-2020» вызывает много вопросов.