Сутекті энергия дамуының өзектілігі неде?

«Біздің міндетіміз – қазіргі өмір шындығына сай еліміздің жаһандық бәсекелестікке қабілетті болуы. Біздің іс-әректіміздің негізін Бес институттық реформаны жүзеге асыру жөніндегі Ұлт жоспары құрайды. Үшінші жаңғыртудың өзекті басымдығы – экономиканы технологиялық жолмен үдемелі жаңарту. Бұл, цифрлы технологиялар негізінде жаңа, болашағы бар салаларды құруды білдіреді. Бизнес-ортаны кеңейту және жаппай кәсіпкерліктің жағдайын жақсарту өте маңызды болып табылады», деп атап өтті Н.Ә.Назарбаев.

Елбасы Үкіметке елімізді Үшін­ші жаңғыртуға қатысты уақыт сұ­ранысына жауап беретін «Қазақ­станның ұлттық технологиялық бастамасы» атты 2025 жылға дейінгі стратегиялық даму жоспарын құруды тапсырды. Президенттің айтуынша, мұның бәрі ұзақ мерзімді болашақта экономикалық дамудың тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Елімізде ЭКСПО-2017 халық­аралық көрмесі өтуде. Бұл әлемдік ғылым мен ғылымды қажетсінетін технология үшін маңызды іс-шара. Осыған орай, «Осы іс-шараға Қазақстан ғалымдарының қосқан үлесі қандай»? деген сауал туындайды. 

Бұл көрмеге өз экспонаттарымызды (Ресей ғалымдарымен бір­лесіп) ұсынуға дайынбыз. Солардың бірі – тиімді, термоэлектрлік ма­те­риалы AgxCu1.97Se типті тер­моэлектрлі модулі бар, кесек, не ұнтақ түріндегі зертханалық үлгі. Біздің алдын-ала жасаған эконо­микалық бағалауымыз бойынша, осы p-типті AgxCu1.97Se материа­лын өндіруге кеткен шығын әрбір келіге 300 АҚШ долларын құрайтынын көрсетеді, яғни қазіргі нарықта өткізілетін вис­мут телуриді материалына қара­ған­да аз қаржы кетеді. Бөлінген қара­жат­тың өтелім мерзімі – 5-7 жыл. Қа­зақ­станның мыс және түрлі-түсті өнер­кәсібі қалдықтарын қолдан­ғанда өндірістің өзіндік құны айтар­лықтай азаяды. Қазіргі кезде ЕҰУ-де еуразиялық патентті ресімдеу про­цесі аяқталып келеді және пайдалы модельге сертификат алынды. 

2015 жылы қабылданған «Ғы­лы­ми-техникалық жұмыс қорытын­д­ыларын коммерциялау ту­ралы» заңға сай, біз бүгінде «Жа­ңа, жо­ғары тиімді термоэлектрлі мате­риалдың коммерциялануы» жоба­сын орындауға атсалысудамыз. 

Сутекті энергетика дамуының өзектілігі көптеген белгілі ғылыми басылымдарда негізделген. Алайда, ТМД-да және Қазақстанда мұндай зерттеулерді қолдау 2014 жылы ғана басталды. Сонымен қатар, бұ­қа­ралық ақпарат құралдарында ғылымды қажетсінетін техноло­гия­лардың, атап айтқанда, сутекті энергетиканың келешектегі дамуы жайлы жеткілікті айтыла қойған жоқ.  Сутекті энергетиканың жаңа, ғылымды қажетсінетін технология­лары экономикада, көліктің әр түр­лерін­де және тұрғын үй-комму­налдық шаруа­шылық аясында революциялық түрлен­ді­рулерді іске асыруға мүмкіндік береді. 

2017 жылы Жапонияның үкімет басшысы Синдзо Абе былай деп мәлімдеді: «Біздің мақсатымыз – сутекті пайдалануға негізделген әлемдегі алғашқы қоғамды құру. Осы жыл аралығында істің базалық стратегиясы жасалады. 2020 жылға қарсы Жапония жолдарында жанармай ретінде сутекті пайдаланатын 40 мыңға жуық автокөлік пен автобустар болады, ал 2030 жылдары олардың саны 800 мыңға жетеді. Ол үшін мұндай автокөліктердің құнын үш еседен астамға төмендетіп, бағасын шамамен 18 мың долларға келтіруді жоспарлау керек»

Шынында да, әлемнің дамыған елдерінде сутекті қозғалтқышы бар сериялық автокөліктер пайда бола бастады. Автокөліктің біре­гей қозғалтқышындағы энергия элек­трохимиялық генератордың ішінде сутектің тотығу реакциясы есебінен өндіріледі. Электромотордың қуаты 136 ат күшін құрайды. 

Жақын арада сутекті автокөлік нарығына Honda-ның шығуы жос­парланып отыр. Компания FCV мо­делін сатуды 2017 жылы бастады. Айта кету керек, бұл мұнайдың ғана ақыры емес, сондай-ақ, біздің байырғы түсінігіміздегі энергетика түрінің де жойылуы. Үйлер сутекті жанармайлы автономды генераторлармен жабдықталатын болады. 

Энергетиканың келешек дамуы үшін ең оңтайлысы – қолданылатын энергия көздерін әртараптандыру, яғни әртүрлі энергия көздерін оның тиімділігі бойынша дамыту және пайдалану. Мұнда экологиялық және экономикалық мақсатқа сәй­кес­тігін, энергияны үнемдейтін техно­ло­гиялардың қолданылуын ескеру қажет.

Қазіргі уақытта баламалы энер­ге­тиканың бірқатар көздері дамуда. Олар: сутекті энергетиканың тех­нологиясы, ядролық және тер­мояд­ро­лық энергетика, фотовольтаика, жел-, су-, жылу сорғылары және бас­­қа­лар. Алайда, энергияның осы көз­­дері­нің кейбір кемшіліктері бар: энер­­гия-тиімділігі әлсіз, қауіпсіздік мә­селесі толық шешілмеген және т.б. 

Болашақтың энергиясы үшін бірқатар шарттар қажет. Олар:
■ Көздің сарқылмас болуы (судан алынған сутек тәрізді...);
■ Қолжетімділігі (ғылымды қажет­сі­нетін технология – салыстыр­малы түрде алғандағы төмен температураларда, не энергияларда жүзеге асады);
■ Сенімділігі жоғары дәрежедегі қауіпсіздік, ауыр апаттың не апаттан кейінгі зардаптардың болмауы;
■ Энергия тиімділігінің жоғары болуы;
■ Экономиялық тиімділік;
■ Автономдығы, экологиялық таза және энергия үнемдеу қабілеті.

Жақында Шетел инвесторлары кеңе­сінде ел Президенті Қазақ­станда ақшалай қа­ражатты «ақ мұ­найға» инвестициялау қажеттігін, яғ­ни литий изотоптарын жоға­ры тех­­­но­логиямен әзірлеу жөнінде идея ұсын­ғанын ерекше атап өткі­міз келеді. 

Біздің университетте басшылық қол­дауымен Еуропаның белді ғы­лы­ми орталықтарымен көпжақты ын­ты­мақтас­тықты орнатуға нысаналы саясат жүргі­зіледі. Жақын­да ЕҰУ ректоры, про­фессор Е.Сы­ды­қов бастаған делегация Кем­бридж университетінің (Англия) әйгі­лі Кавендиш зертханасында бо­лып, өзара түсіністік туралы мемо­рандумға қол қойылды. «Энергия­лық беріктілік үшін кванттық ма­те­риалдар орталығын» бірлесіп құру жөнінде келісім жасалды. Мұн­дай орталықты ЕҰУ-де құру Қазақ­станның жаңа энергетикалық стратегиясында ғылыми зерттеулерді және инновацияны енгізу процесін белсенді ете түседі. 

Сутекті энергетика – сутекті алу, сақтау, тасымалдау және пайдалану мәселесін қамтитын зор келешегі бар ғылыми-техникалық бағыт. Осы бағыттың даму барысында экономиканың түрлі саласында сутекті технологияның экологиялық және энергия қорын сақтайтын басымдықтары барған сайын айқындала береді. 

Энергиялық сыйымдылығы жоғары болып табылатын сутегі энергияны шоғырландыру үшін қызмет атқара алады. Сутегін жи­нақ­тауға, сақтауға, сақтау ыдыс­тарын толтырып отыруға және тасы­мал­дауға болады, сондай-ақ, ол сығыл­ған, сұйық және байланысқан күйде тасымалдана алады, осыған орай оның түрлі көліктердің жанар­майы бола алатын айрықша қасиеті бар.

Сутекті энергетика саласындағы жұ­мыстар өндірісі дамыған көпте­ген елдерде (АҚШ, Еуроодақ, Жапония) ғылымды қажетсінетін тех­­нологияның даму бағытына жа­­та­ды және Үкімет тарапынан да, дер­бес капитал жағынан да қар­жы­лай қолдау барған сайын арта түсуде.

Сутекті энергияға айналдыратын негізгі түрлендіргіш – төмен және жоғары температуралық жа­нар­­май­лық элементтер. Қазіргі сәт­тегі өнді­рістік төменгі температу­ралық сутектік элементтердің қолжеткен ПӘК-і 40-50 пайыздан асады, демек, бұл дәстүрлі іштен жану қозғалт­қы­шымен немесе дизельмен салыс­тырғанда энергия пайдалану тиім­ді­лі­гінің әжептәуір ұтымды екенін көрсе­теді. Жоғары температуралы қат­ты оксидтті жанармайлық элемент­тер (ҚОЖЭ) лақтырылып шығары­латын газ турбинасымен үйлесіп, 90 пайыз ПӘК-ке ие болуы мүмкін.

Сөз жоқ, авиация, әсіресе әске­ри жә­не ғарыштық сала, кеме жасау сияқ­ты техникалық аймақ­тар­да сутекті энер­гетиканың кейбір эле­менттері қажетті уақыт мезетінде аса қысқа уақытта энергия беру ар­қы­лы және басқа да бірегей пара­метр­лерге байланысты өз қолда­нысын тапты. 

ҚОЖЭ сипаттамаларын зерттеуге арналған қондырғылар әзірге Қазақстанда жоқ. Біз алғаш осындай заманауи қондырғыны құрастырып шықтық. Қатты оксидтті жанармай элементтері үшін, сондай-ақ, орта және жоғары температурада жұмыс жасайтын ҚОЖЭ-ге ар­налған жаңа материалдарды сынақ­тан өткізетін орын да бар. Бала­малы және сутекті энергетика бойынша кадрлар даярлау жұ­мыстары жүргізілуде, ғылыми-тех­никалық прогресс бойынша зерттеу нәтижелері Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ-дің оқу процесіне енгізілді.

Аталмыш оқу орнының және Қазақстанның ФТҚ ғалымдарының халықаралық ынтымақтастығының маңызды бағыттарының бірі ең мәртебелі және ірі халықаралық ғылыми мекеме – «Ядролық зерт­теу­лердің еуропалық орталығымен» (ЦЕРН, Женева) тығыз өзара әре­кеттестік болып табылады. Осындай бірлескен жобалар аясында 2011 жылы ЕҰУ делегациясы Женевада болды. Сол кезден бастап еуропалық орталықпен іскерлік қатынастар қалыпқа түсіп келеді.  

Жалпы, әлемдік ғылымда бір­неше ірі мега-жобалар жасалуда. Өкінішке орай, Қазақстанның физик ғалымдары әлемдік деңгейдегі ауқымды жобаларға қатыспайды. 

Жергілікті ғылымды дамытуда нысаналы қаржыландыру бағ­дарламасы бойынша конкурс­тық жобалар мен ғылыми-тех­ни­калық прогресс аясында Қазақстанның физика-техникалық қоға­мы маңызды рөл атқарады. Бұл қоғам заманауи жоғары дәлдік­тегі қондырғылармен қамтамасыз­дан­дырылған эксперименттік зертханалар мен зертханалық жұмыстарға жоғары санатты мамандардың қызмет көрсетуі арқылы бірлескен жо­баларды орындауға тәжірибелік көмегін тигізеді. Әсіресе бұл мемлекеттік, ұлттық және зерттеу мекемелеріндегі университеттік зертханаларды аккредитациядан өту процесінде аса маңызды. 

Ғылымды дамыту үшін және «Қазақ­станның ұлттық технологиялық бастамасы» атты еліміздің Үшінші жаңғыруы аясында жобаланған ғылымды қажетсінетін жаңа технологияны өмірге енгізу үшін және еліміздің бекем өркендеуі үшін бізге іс жүзінде қолданылатын нақты жобаларды жедел түрде жүзеге асыру қажет.

Қайрат КУТЕРБЕКОВ, 
Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ ғылыми-зерттеу институтының оқытушысы, профессор, Қазақстанның физика-техникалық қоғамының президенті,
Тыныс СҮЛЕЙМЕНОВ,
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Көлік-энергетикалық факультеттің деканы, профессор