Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева и АО «Силовые машины» создали совместное конструкторское бюро (КБ) «Водород СМ», которое займется разработкой технологий для первой отечественной газотурбинной установки на метано-водородном топливе. КБ создано на базе Научно-образовательного центра газодинамических исследований (НОЦ ГДИ) Самарского университета им. Королёва. Штатная численность КБ составит 15 человек. Научно-технический совет КБ возглавил генеральный конструктор АО «Силовые машины» Александр Ивановский, начальником КБ стал старший научный сотрудник НОЦ ГДИ, кандидат технических наук Сергей Матвеев.
«Основным направлением работы нашего конструкторского бюро станет разработка камер сгорания энергетических газотурбинных установок, работающих на альтернативном топливе с высоким содержанием водорода. Это новое направление в энергетике России, подобных отечественных установок пока не существует. Первым нашим проектом станет разработка камеры сгорания для перспективной газотурбинной установки ГТЭ-65.В мощностью 65 МВт. В качестве топлива в этой установке будет использоваться метано-водородная смесь, что позволит увеличить мощность турбины и снизить количество вредных выбросов в атмосферу», — рассказал начальник КБ «Водород СМ» Сергей Матвеев.
Как показали предварительные исследования, использование метано-водородной смеси с долей водорода 40-50% увеличит мощность газотурбинной установки примерно на 10%. Такие энергоустановки можно будет в перспективе использовать на крупных промышленных предприятиях, для тепло и электроснабжения малых городов или жилых районов мегаполисов.
Добавление водорода будет обеспечивать более полное сгорание топлива, благодаря чему снизится выброс оксида углерода и несгоревших углеродов, кроме того, уменьшится общий выброс СО2 и расход топлива. В ходе разработки и проектирования камеры сгорания самарским ученым предстоит оптимизировать конструкцию камеры сгорания, определить наиболее эффективный состав топливной смеси, решить проблему акустических пульсаций, возникающих при горении метано-водородного топлива, а также разработать мероприятия по максимальному снижению выбросов оксидов азота NOx.
Для моделирования процессов горения в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ будет задействован высокопроизводительный вычислительный кластер Самарского университета. Экспериментальную модельную камеру сгорания изготовят на 3D-принтере в лаборатории аддитивных технологий вуза. К экспериментам по горению метано-водородных смесей планируется приступить уже в феврале 2021 года. В целом работы по созданию инновационной камеры сгорания займут несколько лет. Разработку технического проекта камеры сгорания газотурбинной установки предполагается завершить в 2023 году, после чего на промышленном предприятии будет изготовлен опытный образец.
Владимир Богатырев, ректор Самарского университета им. Королёва: Развитие новых форм сотрудничества с традиционными партнерами, ориентированных на создание передовых высокотехнологичных продуктов — один из приоритетов стратегии развития Самарского университета им. Королёва.
В этом году на базе нашего университета открылись два конструкторских бюро, созданных в партнерстве с ведущими технологическими компаниями страны — «Силовыми машинами» и «ОДК». В наше партнерство с «Силовыми машинами» мы вкладываем уникальную экспериментальную базу и опыт фундаментальных исследований и прикладных разработок в области создания эффективных топливных смесей и инновационных камер сгорания газотурбинных двигателей.
Такое взаимодействие является эффективным инструментом в обеспечении технологического лидерства страны и успешно развивает кооперацию ведущих научных центров с реальным сектором экономики, увеличивая масштабы исследований по флагманским наукоемким направлениям.