– Главные направления развития энергофакультета, – говорит учёный, – совпадают с магистральными направлениями самой энергетики, которая развивается по пути так называемой интеллектуальной, или Smart-энергетики.
Такие умные системы сами определяют, в чём состоит проблема и сами её решают. Например, какую энергию и какому потребителю надо отдать, а если возникает аварийная ситуация, как с нею справиться. Чтобы создать такую «умную» сеть, нужно, чтобы все ее составляющие были соответствующими – компьютеризированными и автоматизированными: производство, непосредственно сами сети – передача энергии на расстояния, иногда довольно протяженные, распределение энергетических потоков по местам потребления, регулирование энергопотоков и сами потребители. Эти звенья становятся «умными»: генераторы оснащаются микропроцессорами, в сетях развивается релейная защита, электроприводы превращаются в робототехнические комплексы. Даже в электродвигатели сейчас встраивают микрочипы, которые анализируют нагрузку, температуру, тестируют аварийные состояния. Интеллектуальные энергетические сети – одно из направлений развития научной составляющей нашего факультета. Также мы занимаемся электротехнологиями, то есть использованием электрической энергии: она может не только совершать работу, но и применяться для лазерных технологий, плазменной резки, генерации холода, электролиза, освещения, в том числе в электронно-ионных технологиях (например, для сварки в вакууме). Честно говоря, в плане технологического развития наша страна отстает от наиболее передовых государств. Нам нужно сокращать разрыв – и электротехнологии (использование электричества для новых технологических операций) здесь очень важны.
– Можете рассказать о самых значимых направлениях научных изысканий энергофакультета?
– Наиболее передовые направления позволяют заглядывать в будущее, двигаться вперёд. Тема энерго- и ресурсосбережения – главное направление развития науки вуза и факультета. Здесь у нас есть заделы и наработки. Так, одна из актуальных проблем современной науки – передача электрической энергии на расстояния без потерь. Для этого во всём мире постепенно переходят от переменного тока к постоянному. Это уменьшает количество используемых проводов – нужен всего лишь один с использованием потенциала земли, а не три, что существенно экономит цветной металл для линий электропередач. Но это не главное. Постоянный ток избавляется от так называемых индуктивных сопротивлений, которые присущи переменному, позволяя увеличить пропускные способности ЛЭП. Данными проблемами занимаются учёные кафедры «Электрические станции, сети и системы».
Весьма актуальна тема – частотное регулирование и векторное управление вентильными электродвигателями. Этим занимается кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок». Активно развиваются исследования, связанные с альтернативными (возобновляемыми, нетрадиционными) источниками энергии. Так, у нас на энергофакультете разработан уникальный асинхронизированный синхронный генератор, который может быть использован, например, в ветроэнергетике. Он позволяет при любых скоростях вращения ветроэнергетической установки получать электричество со стандартными параметрами по напряжению, амплитуде и фазе. Это очень важно: ветер меняет скорость, направление, а нужно получить стандартную электроэнергию (220 вольт, 50 герц – стандарт российских сетей), потому что нестандартную (так называемую «грязную») использовать потребитель не может. В мировой практике для получения «чистой» электроэнергии из «грязной» используют несколько ступеней преобразования. Как правило, это выпрямление переменного тока, стабилизация его напряжения, инвертирование постоянного тока снова в переменный. На каждом из этапов происходят значительные потери энергопотоков. Запатентованный генератор, разработанный на факультете, лишён этих недостатков.
Кафедра промышленной теплоэнергетики решает свои задачи. Россия – северная страна с суровым климатом. Среднегодовая нулевая изотерма проходит вблизи южных границ России. Энергоэффективность в области теплоснабжения чрезвычайно важна. Если много денег тратить, например, на обогрев заводского цеха, то это отразится на стоимости продукции, ее конкурентоспособности. Конкретный пример: на факультете прорабатывается сейчас следующий проект – энергоэффективный дом для экологически чистого поселения. Его суть – дом, который сам себя обеспечивает теплом, электричеством и водой. Тепло получается с помощью тепловых насосов – забирается из земли. Электричество – от альтернативных источников энергии – солнечных батарей и ветрогенераторов, вода – из подземных грунтовых вод. Отходы жизнедеятельности будут попадать в специальный накопитель и использоваться для получения биогаза с последующим преобразованием в электричество. Из таких, полностью себя обеспечивающих домов, планируется строить целые посёлки. Возводить их можно практически в любом подходящем месте. Что особенно важно: нет привязки к тепловым коммуникациям, централизованным электросетям, каналам водоснабжения.
В реализации проекта задействованы специалисты архитектурно-строительного института, которые отвечают за дизайн дома и ландшафта – ведь это должно быть комфортное и красивое жильё. Наш факультет занимается обеспечением его электрической и тепловой энергией. Факультет компьютерных технологий, управления и радиоэлектроники, ныне вошедший в структуру высшей школы электроники и компьютерных наук, занят компьютеризацией и автоматизацией всех процессов. В мире подобные «умные технологии» получают всё большее распространение. Я был в США, в Калифорнии на стажировке и видел электростанцию на биогазе мощностью 12 мегаватт – работает за счёт отходов от предприятий общественного питания, бытовых отходов, которые, кстати, сортируются. Отдельно – всё, что может быть пригодно для получения биогаза, и, соответственно, электричества. А стекло, дерево и пластмасса идут на вторичную переработку. Отработка от биогаза – ценное удобрение для сельского хозяйства. У нас таких безотходных производств я не знаю.
Буквально на днях побывал в Магнитогорске, делал доклад по нашему проекту в области электротехнологий, посвящённому повышению энергоэффективности плавильной дуговой электропечи. Эксперты проявили к нему большой интерес. Энергосбережение за счёт предложенных нами прорывных технологий должно существенно вырасти. Электрометаллургия оперирует гигантскими мощностями. В течение года экономия хотя бы одного процента даст колоссальный экономический эффект. Например, мощность одной такой печи на ЧЭМК составляет около 20 мегаватт. Умножьте сэкономленный процент от этой мощности на 24 часа затем на 250 дней работы печи в году и на три рубля стоимости тарифа электроэнергии. Вы получите более трёх с половиной миллиардов рублей экономии в год!
– Студенты привлекаются к решению таких практико-ориентированных задач?
– Да, наши студенты активно участвуют в научно-исследовательской работе, которую ведёт ЮУрГУ. Напомню, что ранее вуз выиграл конкурсы на проведение работ в рамках постановления Правительства России № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства». По одному из конкурсов совместно с ОАО «Специальное конструкторское бюро ''Турбина''» ЮУрГУ создаёт производство модельного ряда микротурбинных энергетических установок мощностью от десяти до ста киловатт. Такие установки можно использовать для тепло- и электроснабжения объектов промышленности, торговли, жилого и гражданского строительства, нефтегазодобывающей индустрии. Там, где либо нет централизованного энергоснабжения, а линии электропередач от ближайшей крупной электростанции тянуть дорого и долго – например, при освоении отдалённых районов Севера, Сибири, Дальнего Востока; либо там, где перебои в энергоснабжении крайне нежелательны – в медицинских, научно-исследовательских центрах. В этом проекте участвовали несколько факультетов ЮУрГУ, в том числе энергетический. Наши студенты – Руслан Хаматов, Антон Котов и Николай Неустроев были задействованы в этом проекте, они получали финансирование, с их участием разработан генератор для этой микротурбинной установки.
Трудились наши студенты и над проектом по разработке электротрансмиссии для лесозаготовительной техники.
Сейчас мы подали заявку на грант для разработки ряда ветроэнергетических установок мощностью от 10 киловатт до одного мегаватта – студенты будут активно участвовать в этом проекте. На факультете силами самих студентов (архитектурного факультета – дизайн, нашими – система «умного» освещения, включающая свет при входе в помещение и отключающая его в отсутствие людей) создан специальный уголок, где ребята могут поработать на компьютере, обсудить научную деятельность. Ребятам были даны творческие задания, в рамках которых они и сделали этот уголок. Такие уголки есть и в зарубежных вузах.
– Можете вспомнить об участии в конкурсах инновационных проектов?
– Да, например, в начале июня в Сколково завершилась конференция Startup Village, собравшая 20 тысяч человек из 27 стран. В мероприятии приняли участие представители власти, первые лица крупных компаний, ученые и эксперты. Важной частью конференции Startup Village ежегодно становится конкурс инновационных проектов. В этом году на него поступило 976 заявок. На завершающий этап вышли 278 команд, включая 49 проектов-финалистов Стартап-тура (Russian Startup Tour, RST). В числе полуфиналистов данного конкурса был доцент кафедры «Теоретические основы электротехники» ЮУрГУ Евгений Геннадьевич Осинцев. Он – автор проекта технологической линии для получения высококлассных семян.
В состав команды, представлявшей ЮУрГУ на этой конференции, помимо него вошли ещё два сотрудника ЮУрГУ – это заведующий кафедрой прикладной биотехнологии Максим Борисович Ребезов и преподаватель кафедры теоретических основ электромеханики Дарья Владимировна Осинцева. Команда вышла в финал специального конкурса-программы «Старт» от Фонда содействия инновациям. На развитие своего проекта учёные получили 2000000 рублей.
– Пожалуйста, расскажите о международном сотрудничестве!
– Уже более трёх лет действует программа академического обмена обучающихся по программе бакалавриата с Чжэцзянским океаническим университетом (город Чжоушань, Китай). На втором курсе группа с энергофакультета едет в Китай, а их студенты – к нам. В течение семестра у наших студентов есть возможность пройти обучение в рамках своего учебного плана в китайском университете на английском языке, получить незабываемый международный опыт и познакомиться с китайским языком и культурой. Ребята, приезжающие из Китая, также проходят обучение по своей специальности в ЮУрГУ на английском языке, знакомятся с русским языком и культурой.
С каждым годом разнообразие направлений, в рамках которых проводится академическая мобильность, растёт, а количество участвующих студентов увеличивается. Для магистров мы активно развиваем программу двойных дипломов. Особенно хорошие результаты реализации этой программы мы имеем с Лаппеенрантским университетом (Финляндия). Один год наши студенты работают над магистерской диссертацией здесь, на второй уезжают за рубеж. Далее свои работы ребята защищают на английском языке у них и, после возвращения, ту же работу – на русском у нас в университете. Соответственно и дипломов получают два – отечественного и зарубежного образца. Работодатели особенно ценят таких специалистов.
– Чем полезно такое сотрудничество?
– Выгода обоюдная. Всегда полезен опыт международного сотрудничества. Мы можем определить, в чём мы опережаем, а в чём отстаём. Так, у иностранцев лучше техническое оснащение, более развито дистанционное образование. В то же время качество обучения у нас по-прежнему остается на достаточно высоком уровне – многие наши преподаватели ещё старой, советской закалки обладают большим опытом и огромным багажом знаний. Наше образование положительно отличается от зарубежного очень сильной фундаментальной подготовкой.
Мы отбираем для обучения за рубежом лучших студентов – это для них стимул хорошо учиться, знать английский язык. Наши и китайские ребята о программах отзываются положительно. Что отличает китайских студентов – трудолюбие, высокая работоспособность, вдумчивость, внимание до въедливости, целеустремлённость, дисциплинированность. Никто занятия не пропускает. В этом плане их даже можно ставить в пример нашей молодёжи.
– Актуальна ли для факультета проблема старения научных кадров?
– К сожалению, да. Средний возраст учёных факультета около 56 лет. Но мы её решаем – действуют аспирантура и докторантура, молодые исследователи активно пишут и защищают кандидатские и докторские диссертации. В этом плане особенно успешна кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок». Омоложение кадров идёт активно. И прошедшая реструктуризация даёт к этому толчок. Например, у нас два заведующих кафедрами моложе 35 лет. То, что молодым доверяют серьёзную работу – это хорошо, ведь у них больше сил, интереса, стремления к новому. Научную смену надо готовить прямо сейчас. Есть очень опытные преподаватели и есть молодые, но мало среднего возраста – молодых и работоспособных, но, в то же время, опытных. Причин много. Одна из них – престиж преподавательской профессии упал в постперестроечные годы из-за низкого уровня зарплаты. Но резервы есть и здесь. К своей основной заработной плате преподаватель может получить существенную дополнительную оплату за счёт весомых результатов в научной деятельности.
– Как привлекаете молодёжь к работе в научной сфере?
– Стимулом является показатели эффективности сотрудника. Тем, кто активно ведёт научную работу, публикуется в журналах, входящих в международные базы данных Scopus и Web of Science, начисляются баллы, что отражается на оплате труда. И, конечно, привлекаем тем, что наша сфера – очень интересная. Со студенческих лет мы даём молодым людям возможность раскрыть свой потенциал, выполнить творческие задания, показать свои способности. Например, студент может взять типовую курсовую работу, а может выполнить творческое задание, которое, может быть, и сложнее обычной курсовой, зато интереснее и даёт больше практики, позволяет приобрести более высокую квалификацию. Творческое задание засчитывается как курсовая работа – это стимулирует. Ребята решают конкретные технические задачи, которые предлагает промышленное производство. Например, к предстоящему саммиту ШОС совместно с КТУР создаётся робот-уборщик. В одиночку сделать его сложно, нужна группа, где каждый отвечает за свой узел, но разработать электропривод колёс для робототехнического устройства – вполне по силам и одному студенту. Очень много творческих заданий было по ветроэнергетическим установкам. Например, построить трёхмерную модель и «оживить» её (сделать анимацию), разработать систему управления ветрогенератором и так далее.
– Абитуриенты на факультет идут охотно?
– Да, ведь энергетика – та сфера, без которой не может существовать промышленность. Средняя зарплата в ней довольно высока. Важно и то, что практически все наши выпускники трудоустроены, причём по той специальности, которую получили в вузе. Уровень подготовки высок. Есть поговорка: «Энергетики могут работать везде, а в энергетике могут работать только энергетики». Так, например, выпускники энергофака участвуют в очень серьёзных разработках оборонной и космической тематики. Одни из таких ярких примеров является участие наших выпускников в разработке электротрансмиссии для базовой платформы бронетанковых войск «Армата», которая была продемонстрирована в Москве на юбилейном параде 9 Мая.
И учиться у нас интересно. Вот ещё один из примеров интересных проектов, в котором задействованы студенты энергофака. В Саткинском районе Челябинской области существует старейшая непрерывно действующая гидроэлектростанция России. Она пущена в 1910 году. В то время, когда электричество в России было только в Москве и Санкт-Петербурге, и то, в основном, в виде освещения, на Южном Урале работала новейшая технология плавки металла в электродуговой печи. Объект уникален. В 1993 году он вошёл в заявку на включение в Мировой список памятников индустриального наследия ЮНЕСКО. С одной стороны гидроэлектростанция интересна как памятник технической мысли, памятник культуры и туристический объект. С другой стороны она вырабатывает электрическую энергию, которая стоит денег. Но станция старая, нуждается в реконструкции, ремонте. Нами разработан проект, как можно было бы получать деньги от туристического бизнеса и от прямого использования ГЭС для получения электроэнергии. Наши студенты в настоящее время проходят там практику, изучая техническое состояние электростанции. Результатом этой практики должны стать конкретные рекомендации по восстановлению объекта.
Мы стараемся максимально приблизить учебный процесс к реальной работе на производстве. Так, темы дипломных работ формулируются прямо на предприятиях энергетики, где студенты проходят практику, и потому максимально отвечают реальным потребностям производства. Соответственно и студенты понимают, каковы проблемы на предприятиях, что нужно, чтобы их решить.
Сейчас две группы студентов будут обучаться в учебном комбинате профессионального образования «Учебный центр межрегиональной распределительной сетевой компании Урала» по специальностям «электромонтажник» и «электросварщик». Ребята получат рабочую профессию, подтверждённую официальным документом, пройдут хорошую жизненную школу. Однако это не означает, что потом, после получения высшего образования, они должны будут трудиться простыми рабочими. Но как будущие руководители производств они должны знать профессию изнутри: какова трудоёмкость проведения тех или иных операций, сколько времени требуется на их выполнение. И это правильно: чтобы быть хорошим специалистом, а тем более руководителем, нужно пройти все ступени, как полководец Жуков – от солдата до маршала или как ракетостроитель Королёв – от простого инженера до главного конструктора.
В заключение хочу сказать, что энергетический факультет «обречён» готовить высококлассных специалистов. Энергетика – одна из немногих отраслей, которая требует высокого интеллектуального уровня, глубоких профессиональных навыков, преданности и самоотдачи профессии. Только в этом случае мы будем иметь надежную, безопасную и динамично развивающуюся энергетическую индустрию.