В Томском политехническом университете появился первый в РФ многоступенчатый комплекс производства и испытания всех видов альтернативного топлива — от синтеза и лабораторных исследований малых объемов до проверки образцов на полноразмерных установках. Создание полной технологической цепочки — проект Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Инженерной школы энергетики, Инженерной школы природных ресурсов, ПИШ «Интеллектуальные энергетические системы» и Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ.
«На данный момент внутри университета реализован полный технологический процесс — начиная от подбора компонентного состава и обоснования сырья для производства экологичного биотоплива и заканчивая тестированием перспективных составов топлива на группе пилотных стендов с двигателями разного назначения. Исследования направлены на снижение негативного влияния отходов на окружающую среду, а также на уменьшение вредных выбросов при сжигании топлив по сравнению с традиционными ископаемыми аналогами», — рассказал руководитель проекта, директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Дмитрий Глушков.
Чтобы этого достичь, междисциплинарный научный коллектив ТПУ провел масштабную работу. Ученые проанализировали современные разработки в области альтернативного жидкого топлива для энергетических и двигательных установок, а также систематизировали сырьевую базу — от растительных масел до промышленных отходов — и выявили наиболее перспективные технологии производства.
Сейчас ученые используют несколько основных типов сырья:
— биосырье (рыжиковое, талловое, рапсовое масла и кулинарные жиры);
— отходы: различные виды биомассы, низкосортных углей, пластика.
Для получения образцов применяют четыре основных способа —— каталитический крекинг, синтез Фишера-Тропша, гидрокрекинг и переэтерификацию. Также используют интеллектуальную систему — она оптимизирует процесс и помогает получить жидкое биотопливо из доступного сырья с заданными характеристиками.
Затем исследователи проверяют, как зажигаются и горят отдельные капли топлива — для этого в вузе есть апробированные и запатентованные экспериментальные стенды. По результатам тестов отбирают наиболее перспективные составы и нарабатывают опытные образцы, а уже их отправляют на полноразмерные испытания на пилотных установках.
«Кроме того, на площадке Томского политеха мы можем по заказам индустриальных партнеров проводить достаточно большой комплекс тестирований, начиная от аналитических исследований и заканчивая испытаниями на наших пилотных установках, позволяющих наглядно сравнить и продемонстрировать отличия новых видов топлива от традиционных и коммерчески распространенных», — пояснил Дмитрий Глушков.
В ТПУ работает парк оборудования для комплексных исследований альтернативных видов топлива. Он включает:
— испытательный стенд на базе малых газотурбинных авиационных двигателей;
— обкаточный стенд для автомобильных двигателей;
— полупромышленную установку для производства и сжигания композиционного топлива на основе низкосортного сырья и коммунальных отходов.
Сейчас ученые разрабатывают цифровые двойники двигательных установок и нейросетевые программы, которые помогут подбирать оптимальные смеси топлива и режимы их применения.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
