Главная страница » Публикации » 2022 » №3 (99) » К вопросу создания новых транспортных систем в удалённых районах и акваториях Арктики

К вопросу создания новых транспортных систем в удалённых районах и акваториях Арктики

On the issue of creating new transport systems in remote areas and water areas of the Arctic

К вопросу создания новых транспортных систем в удалённых районах и акваториях Арктики

Авторы

Семенов Виктор Петрович
Преподаватель базовой кафедры эксплуатация атомных электрических станций Эксперт проектного офиса развития Арктики (ПОРА)
Россия, Воронежский государственный университет
vitya.semenov.5757@bk.ru

Аннотация

В статье рассматривается методология построения транспортной программы для инновационной подотрасли атомных станций малой и средней мощности (АС М/СМ) в рамках ядерно-энергетического и промышленного комплекса России. Описаны цели и задачи Программы, показаны преимущества создаваемых на основе АС М/СМ новых транспортных систем в удалённых районах и акваториях Арктики. Особое внимание уделено системности решения задач применения новых транспортных систем для гарантированного жизнеобеспечения научно-промышленных и экономических центров и освоения территории децентрализованного энергоснабжения России.

Ключевые слова

специализированные транспортные средства, Арктика, транспортные системы, подотрасль атомных станций малой и средней мощности, транспортно-энергетическая сеть, инфраструктура воздухоплавательного, подземного и подводного транспорта, эффективность использования ресурсного потенциала Арктики.

Рекомендуемая ссылка

Семенов Виктор Петрович. К вопросу создания новых транспортных систем в удалённых районах и акваториях Арктики // Современные технологии управления. ISSN 2226-9339. — №3 (99). Номер статьи: 9907. Дата публикации: 19.09.2022. Режим доступа: https://sovman.ru/article/9907/

Authors

Semenov Viktor Petrovich
Lecturer at the base department of operation of nuclear power plants Expert of the Arctic Development Project Office (PORA)
Russia, Voronezh State University
vitya.semenov.5757@bk.ru

Abstract

The article discusses the methodology of building a transport programme for the innovative sub-sector of small and medium capacity nuclear power plants (AS M/SM) within the framework of the Russian nuclear energy and industrial complex. The goals and objectives of the Programme are described, the advantages of new transport systems based on AS M/SM in remote areas and water areas of the Arctic are shown. Particular attention is paid to the systemic nature of the new transportation systems application for guaranteed life support and development of the decentralized energy supply locations in Russia.

Keywords

specialized vehicles, Arctic, transport systems, sub-sector of small and medium-sized nuclear power plants, transport and energy network, infrastructure of aeronautical, underground and underwater transport, efficiency of using the resource potential of the Arctic.

Suggested citation

Semenov Viktor Petrovich. On the issue of creating new transport systems in remote areas and water areas of the Arctic // Modern Management Technology. ISSN 2226-9339. — №3 (99). Art. #  9907. Date issued: 19.09.2022. Available at: https://sovman.ru/article/9907/


Введение

Цели и задачи Программы создания подотрасли атомных электростанций малой и средней мощности и промышленного комплекса для использования богатств Арктики и прорывного развития регионов страны, устойчивого развития «зеленой экономики», создать благоприятную среду для молодежи в регионах и снизить безработицу. Реализация национальной социальной, технологической, кадровой и экологической инициатив в регионах.

Мир вступил в технологическое переформатирование энергетических сегментов в экономике. Возникли новые технологические акценты международного конкурентного противоборства, в том числе для решения политических задач глобального доминирования. Развитие водородных технологий в  энергетике приведёт к значительным изменениям в промышленности, транспорте, в экономике в целом, и даже повлияет на качество жизни. Тематика развития малых и модульных атомных станций также стремительно набирает темпы во всем мире, вплоть до проектов их строительства на площадках выводимых из эксплуатации угольных и газовых ТЭС в Австралии. Строительство таких объектов в труднодоступных местах для обеспечения социально-экономических потребностей в энергетических услугах позволит обеспечить развитие экономики, укрепить безопасность и энергоснабжение, улучшить качество жизни и здоровье граждан России на основе  [1]:

  • решения энергетических проблем стратегических регионов Севера и Востока страны, обладающих высоким нереализованным экономическим потенциалом и имеющих значительные трудности по завозу органического топлива (рис.1);
  • решения социальных ориентиров (повышение доходов, качество здравоохранения, образования, гарантированная занятость и др.) в особых производственных условиях и условиях Крайнего Севера (повышение качества жизни для жителей — Арктики и северных территорий);
  • повышения пространственной связности, транспортной доступности территорий и мобильности населения, увеличения объема и скорости транзита грузов;
  • превращения географических особенностей России в геостратегическое транспортное преимущество
  • это социальный проект пожизненной гарантированной занятости населения, развитие компетенций, закрепление молодежи в регионах, улучшения качества жизни и демографической ситуации, «народосохранения» в регионах и социоприродной среды

Исходя из указанных предпосылок, транспорт является одним из важнейших факторов, влияющих на значение и значимость, эффективность и назначение программы масштабного строительства АС М/СМ. В статье указано на необходимость создания нового вида транспорта, являющегося обязательным условием для создания в России подотрасли малых и средних атомных электростанций (АС М/СМ), а также на новые возможности, которые может обеспечить применение технологий АС М/СМ для развития транспортного сектора в России и в мире.

 

Перспективные области применения малых атомных станций

В настоящее время на значительной части территории России в настоящее время системы электроснабжения представляют собой локальные и изолированные электроэнергетические системы. Они должны быть независимы от подвоза топлива, не связаны с длительным циклом строительства, обеспечивать энергопотребление промышленности, зданий и транспорта, избегать встраивания в стареющую сетевую инфраструктуру, и отвечать жёстким требованиям природоохранного законодательства, включая имплементацию Парижского соглашения.

Особый синергетический эффект вызовет интеграция АС М/СМ в транспортную инфраструктуру СМП,  сухопутных территорий АЗРФ от Кольского полуострова до Камчатского полуострова, ряда депрессивных территорий страны. По данным НИЦ «Курчатовский институт», выявленная на сегодня в России потенциальная потребность АС М/СМ составляет 20 ГВт. Перспективные стартовые площадки новой подотрасли атомной энергетики представлены на рис1.

 

Маркетинг и перспективные площадки размещения АС  М/СМ в Российский Федерации

Рис.1 Маркетинг и перспективные площадки размещения АС  М/СМ в Российский Федерации

Источник:[2]

 

Использование малых реакторов в локальных и изолированных энергосистемах принципиально отличается от АЭС большой мощности. Атомные станции небольшой мощности должны обеспечивать большинство потребностей всех потребителей энергетических услуг в таких системах (С. Тихонов Для энергоснабжения изолированных районов в России построят малые АЭС Российская газета, 13 августа 21г., https://rg.ru/2021/08/13/dlia-energosnabzheniia-izolirovannyh-rajonov-v-rossii-postroiat-malye-aes.html) (С. Тихонов В отдаленных северных районах построят малые АЭС, 18 августа 21г.,  https://rg.ru/2021/08/18/v-otdalennyh-severnyh-rajonah-postroiat-malye-aes.html). Например, работать в условиях резких и глубоких изменений нагрузки, обеспечивать потребителей тепловой энергией и инновационным энергоносителем – водородом. Последний, будучи «электронным топливом» при его производстве методом электролиза воды, позволит не только существенно повысить экономическую эффективность атомной генерации, но и обеспечить потребность в энергоносителях для потребителей коммунально-бытового и транспортного секторов экономики. [3] (рис.2).

 

Режимы и модели эксплуатации АС М/СМ (собственный опыт эксплуатации)

Рис. 2 Режимы и модели эксплуатации АС М/СМ (собственный опыт эксплуатации)

 

Важнейшей составляющей Программы [4], объединяющей атомную энергетику и промышленность России на основе отечественных технологий АС М/СМ, кроме создания единой организационной структуры, является формирование профессионального кадрового потенциала.  В статье указано, что поддержание высокого профессионального и морального уровня специалистов, владеющих специфическими знаниями, обладающих необходимыми компетенциями в проектировании, строительстве и эксплуатации объектов по технологиям АСМ/СМ (в том числе связанных с транспортом) и способностями работать в экстремальных климатических условиях, являются обязательным условием для повышения безопасности эксплуатации таких объектов. [5, 6, 7]

В случае реализации предлагаемой Программы, в первую очередь для широкого спектра применений в регионах и акватории Арктики, такие присущие этим технологиям качества, как надёжность в эксплуатации и низкие эксплуатационные затраты за весь срок службы, диверсификация товарной продукции, рентабельность позволит обеспечить освоение трудноизвлекаемых и недоступных ресурсов (АЗРФ обеспечивает 75% добычи нефти, 93% -газа, 95% угля, 95% золота, 100% алмазов и лососевой икры, основная часть производства никеля, меди, глинозема России, 70% экспортных поступлений. Вклад Крайнего Севера в ВВП России составляет 15-16) и необходимостью строительства в Сибири трех-пяти промышленных и экономических центров базовой инфраструктуры и транспортной доступности в рамках технологических кластеров с инновационной системой энергоснабжения (рис.3)

 

Структура создания проектов экопоселений ХХI века атомных энерго-технологических кластеров (АЭТК) Арктики

 Рис. 3 Структура создания проектов экопоселений ХХI века атомных энерго-технологических кластеров (АЭТК) Арктики

 

Перспективные атомные транспортные системы

Воздухоплавательные

Транспортная отрасль является важнейшим инструментом обеспечения суверенитета, независимости, государственной и территориальной целостности и устойчивого социально-экономического развития Российской Федерации. Наряду с энергоснабжением, транспорт составляют основу  системы жизнеобеспечения, что  особенно значимо для арктической зоны. Полномасштабное создание опорных зон социально-экономического развития Арктики, регионов заполярья, Крайнего Севера и Дальнего Востока требует предварительного решения инфраструктурных вопросов, как в части транспортно-логистических схем, так и в части энергоснабжения. Для Программы создания инновационной подотрасли, объединяющей атомную энергетику и промышленность России на основе отечественных технологий           АС М/СМ, кроме создания единой организационной структуры, следует выделить обязательность создания в масштабе  страны нового вида транспорта и соответствующей  инфраструктуры. Это грузовые воздухоплавательные системы большой грузоподъемности, в том числе с гибридными двигательными системами. Такие дирижабли необходимы для обеспечения одного из важнейших технологических этапов подотрасли АС М/СМ — доставки к месту строительства без дополнительных перевалок, в кратчайшие сроки и с высокой рентабельностью модулей заводского изготовления  и других крупногабаритных грузов.

Обязательность создания нового вида транспорта обусловлено задачами применения источников энергоснабжения на основе АС М/СМ и условиями их строительства по всей территории страны. Для удалённых от промышленных и крупных населённых центров площадок, в условиях сурового климата, зачастую горного рельефа, сезонности выполнения основных строительно-монтажных работ, при огромной протяженности территории России и зачастую отсутствия транспортной доступности, такой вид транспорта значительно снизит стоимость и сроки строительства АС М/СМ. Кроме того, новая отрасль поможет снизить транспортные расходы при строительстве модульными методами объектов для других отраслей промышленности, поскольку позволит избежать затрат на создание специальной транспортной инфраструктуры для прохождения крупногабаритных грузов по дорогам, мостам, обхода трубопроводов, тоннелей и путепроводов, и т.п.

Технологической основой грузовых воздухоплавательных систем большой грузоподъемности являются проекты специальных транспортных средств гибридных аэростатических летательных аппаратов (ГАЛА) с ядерной установкой с большой  грузоподъемностью Новая транспортная технология и  надежность генерации  энергии от  АС М/СМ позволит обеспечить выполнение ряда дополнительных важных функций народного хозяйства  для 2/3 отдаленных труднодоступных территорий России – развитие экономики регионов и повышение качества жизни, развитие целых отраслей, длительное патрулирование территорий, проведение аварийно-спасательных операций, ликвидацию пожаров, информационно-аналитические. Развитие  аэростатических летательных аппаратов, безусловно, даст возможность быстро развивать отдаленные территории страны. Это явное преимущество единственной страны мира с огромной территорией: «северный завоз» в любую «точку», вывоз пиловочника из отдаленных лесных массивов, вывоз брикетированного черного лома до ближайшей пристани, и других задач оборонного ведомства — практически целиком ляжет на флот дирижаблей. Новый вид транспорта в российских условиях обеспечит более высокую рентабельность по сравнению с другими видами транспорта (рис.4)

Первым управляемым аэростатом, созданным на закате перестройки, стал линзообразный комбинированный газо-тепловой дирижабль АЛА-40 «Россия», созданный КБ «Термоплан» на производственной площадке Ульяновского авиастроительного завода. Эта «летающая тарелка» имела объёмом оболочки 10 660 куб. м, диаметр диска — 40 м. Внутри жесткого корпуса были размещены два отсека для гелия и отработанных горячих выхлопных газов — от всех пяти задействованных в конструкции двигателей (М-14П /360 л. с. + 2×ГТД-350 /400 л. с. + 2×ЭДУВТ/ 50 л. с.). Созданный коллективом энтузиастов аппарат — это всего лишь прототип грядущего дирижабля, сравнимого по размерам с футбольным полем и способным брать на борт более, чем 500 тонн полезной нагрузки. Планировалось, что после успешных испытаний АЛА-040 будет создан предсерийный образец термоплана АЛА-600, рассчитанный транспортировать груз массой 600 т (или 1500 пассажиров) на расстояние 5000 км с крейсерской скоростью 140 км/ч. Намечалось проведение первых испытаний такого «тарелочного» дирижабля уже к 1995 г. В случае успешной обкатки конструкторы предполагали разработать целую линейку термопланов с различной грузоподъемностью — 100, 300, 600 и 1500 т (или 500, 800,1200 и 2000 пассажиров соответственно) и скоростью полета до 200 км/ч. Снижать стоимость аппаратов в КБ «Термоплан» предлагали за счет использования фюзеляжей подержанных транспортных самолетов.

 

Зависимость рентабельности перевозки грузов и пассажиров различными видами транспорта от плотности населения

Рис.4 Зависимость рентабельности перевозки грузов и пассажиров различными видами транспорта от плотности населения

Источник: [8]

 

Две трети территории России — страна северная с плотностью населения менее 1 чел/км2 с крайне неблагоприятными, малоблагоприятными и неблагоприятными природно-климатическими и горно-холмистыми рельефными условиями, болотно-торфянными грунтами с вечной мерзлотой и низкого уровня жизни населения (рис.5). Индекс среднего уровня жизни  зависит от  масштабов  потребления  энергии:

I = PE/N,

где  I –  индекс среднего уровня жизни,
P – суммарная мощность источников энергии,
Е – средняя эффективность преобразования  энергии при производстве  продуктов потребления,
N – численность населения.

 

Уровень жизни населения увеличивается с ростом потребления электроэнергии, а, значит, доступностью источника энергии и тарифами на энергоносители.  Более низкие цены на энергоносители являются главными критериями перехода на новые энергетические технологии,  перестройку энергетики на локальную энергосистему АС М/СМ на 60 лет эксплуатации и снятие зависимости от транспортной составляющей цены на топливо. Снижение затрат на производство продукции повышает уровень жизни населения. Поэтому суть транспортной Стратегии и успешного развития этих территорий и России, и ее безопасности  — это создание быстрых средств комфортабельного передвижения  жителей и грузов воздухоплавательным транспортом.  Наземные коммуникации северных территорий требуют колоссальных расходов в строительстве и в обслуживании. Традиционная транспортная инфраструктура в северных условиях требуют значительных расходов и губительна для экологии Арктики, при которой возникают риски мощной экологической проблемы для северных территорий: сплошная  и расширяющаяся зона заражения (земля, воздух, грунтовые речные, морские воды, растительность),  протаивание вечной мерзлоты до 10-11 м, деформация ландшафта и самой дороги с проблемными сроками и ресурсами реабилитации и воспроизводства растительного и животного мира. Альтернатива этому – локальные энергетически независимые северные города с внутренней развитой промышленной инфраструктурой, системой жизнеобеспечения и многофункциональной транспортной инфраструктурой. Трансформация локальной энергосистемы в экологическую чистую, со значительным сокращением выбросов (газообразных, твердых, жидких) и сжиганием кислорода при замещении более 90% выработавших свой ресурс углеродных мощностей в регионах. Сравнительный анализ себестоимости генерации с использованием атомной станции  на примере энергоблока с РУ «Шельф» и действующих тарифов на территории республики Саха-Якутия. Информация по тарифам принята в соответствии с постановлением государственного комитета по ценовой политике республики «Об установлении постанционных тарифов на электрическую  энергию, вырабатываемую Сахаэнерго.» Средневзвешенный тариф по 140 населенным пунктам в регионе – 68 рублей за киловатт. По 7 населенным пунктам с численностью населения свыше 2 тысяч человек тариф составил 38,6 рублей за киловатт.  Тариф на тепловую энергию – 9.8 тысяч рублей за гигакалорию.  Предварительные экономические показатели АСММ на базе РУ Шельф серийного исполнения составили 14.2 рубля  за киловатт-час и 4200 рублей за гигакалорию (рис. 5)

 

Тариф на тепловую и электрическую энергию примере населенных пунктов Республики Саха (Якутия) (2017-2018г.)

Рис 5. Тариф на тепловую и электрическую энергию примере населенных пунктов Республики Саха (Якутия) (2017-2018г.)

Источник: НИКИЭТ

 

Полезным для экономики России следствием создания инфраструктуры крупных воздухоплавательных грузовых систем будет развитие малотоннажных дирижаблей. Тщательный анализ эффективности воздухоплавательного транспорта применим к Программе децентрализованной внесетевой газификации  малотоннажными дирижаблями (20 — 60 тонн) большей части территории Арктической зоны – в зоне «нулевых или близко к нулевым» перспективам сетевой газификации (Архангельская, Мурманская обл., Карелия, Амурская обл., Бурятия, Еврейская АО, Камчатский край, Магаданская обл., Республика САХА, Чукотский АО, Кемеровская обл., Красноярский край и др.) для энергопроизводства и энергопотребления [9].

 

Подводная экспресс-доставка грузов в Арктике

Дополнением к развитию надводного транспорта СМП предлагается конверсия атомного тяжелого ракетного подводного крейсера стратегического назначения (ТРПКСН) во всепогодный, не зависящий от природных факторов и ледовой обстановки, «подводный транспорт СМП» (Зайцева С. «А у нас в подлодке газ» /Журнал «Страна Росатом» декабрь 2019 № 47 (415) стр.6). Такие корабли позволят создать круглогодичную экспрессную  доставку топлива (СПГ, водород, ТУКи отработанного ядерного топлива, и т.п.) в переоборудованных ракетных шахтах. Они обеспечат, высокую скорость (более 20 узлов  вместо 1.5-5 узлов для транспортов ледового класса ЛУ7-ЛУ8 (Arc7-Arc8) при  обеспечении грузопотока для доставки  в порты России и Восточной Азии (Япония Корея, Китай). Показатели физической, радиационной и экологической безопасности, обеспечиваемые такими экспресс-грузовиками, следующие: реализация защитных мероприятий в пределах корпуса подводного крейсера и блока реакторного отсека, дозовая нагрузка на экипаж при нормальной эксплуатации и проектных авариях не превышает 0,01% естественного  радиационного фона, активность забортной воды, обусловленная  работой реакторной установки составляет 0,1 бк/л, что 100 раз ниже регламентированного  значения активности питьевой воды. Минимизация объемов РАО обеспечивается за счет применения  кассетной активной зоны, что приводит к  – уменьшению твердых радиоактивных отходов в процессе эксплуатации. Модульная компановка АС М/СМ обеспечивают интегральную безопасность (принцип Хаттори и принцип нулевого — негативного воздействия на природу) (принцип «Хаттори» – понижение единичной мощности блока в 10 раз (с 1000 МВт до 100 МВт) приводит к улучшению интегральной безопасности в 1000 раз0).

Применение военных технологий — это уникальное сочетание функций атомной подводной лодки (модульные энергоблоки) и газовоза. Основной путь будет проходить  под водой со скоростью до 17 узлов, движение в портах и погрузочные операции – осуществляться в надводном положении. Грузовместимость такая же как объем замещаемых шахт у современного газовоза-170-180 тыс. м3  (длина 360м, ширина -70м., высота 30м, осадка 12-13м – удовлетворяет требованиям захода в порты назначения – порт Сабета, Петропавловск-Камчатский и порты стран Восточной Азии). Судоверфи ОСК (ОАО «ПО «Севмаш», ПАО «Амурский судостроительный завод», АО «Дальневосточный завод «Звезда» с полным циклом строительства, испытаний и вывода из эксплуатации. Такой флот создаст серьезную альтернативу  мощным газовозам класса Arc7 зарубежной постройки, ледовой проводки в зимнюю навигацию — что значительно снижает цену перевозки и перевозимого «продукта». Атомный подводный газовоз с экипажем 25-28 чел. (и как вариант — беспилотный) может обеспечить круглогодичную экспресс-перевозку до перевалочных пунктов на Камчатке и в Мурманске вне зависимости от климатических и природных условий.

 

Подземный магистральный грузопассажирский транспорт для Арктики

В качестве альтернативы для широтного железнодорожного маршрута Средне-Сибирской магистрали предлагается скоростной Трансконтинентальный Арктический Тоннель (ТКАТ). Он может быть построен в вечной мерзлоте на глубине 45-65м в зоне реликтового промерзания. с колеей 3000 мм, грузоподъёмностью каждого вагона 500т, скоростью 120 км/час для грузовых, и 160км/час для пассажирских поездов. Этот логистический объект в вечной мерзлоте соединит порты и полярные города Арктики, Сибири и Дальнего Востока России, где проживают 11 млн человек.  ТКАТ- военно-стратегический, всепогодный, всесезонный, большой габарито- и грузоподъемности, протяженностью 6700км с доставкой груза от г. Аппатиты до г. Корф (на Камчатском перешейке) за 2 суток. Существует перспектива создания и Международного ТКАТ, который дополнительно подключит к скоростной ТКАТ шесть полярных стран между 20 и 85 меридианами. [10].

Энергетические потребности строительства и функционирования скоростного ТКАТ и новых городов предполагается обеспечить 25 модульными АСМ/СМ подземного исполнения (расположенными через 200-300 км), которые обойдутся в 2 раза дешевле своего наземного варианта. Доставка модулей в глубь сухопутной части должна быть обеспечена по мере строительства тоннеля или специально созданными транспортными средствами на основе воздухоплавательных систем большой грузоподъёмности (табл.1).

Автором выполнена оценка рисков и вызовов, связанных с аспектами эксплуатации различных видов транспортной инфраструктуры. Они указывают на явные преимущества АС М/СМ и новых транспортных  систем по аспектам эксплуатационной безопасности.

 

Таблица 1. Качественная сравнительная оценка показателей инфраструктуры новой транспортной системы ГАЛА/ТКАТ с традиционным транспортом (аспекты транспортной безопасности в северных территориях, большой протяженности и малой плотности населения)

П/П Критерии Показатели /ожидаемый результат
 По экономике
1 Высокая рентабельность перевозки пассажиров и грузов  На территориях большой протяженности с малой плотностью населения и потенциальным запасом используемых ресурсов и минерального сырья
2 Низкой эксплуатационной составляющей  стоимости По часовому расходу топлива, топливной эффективности, себестоимости летного часа и тонна/км), значительно большей грузоподъемности, с учетом рельефа, дальности, климатических условий,
3 Малый срок строительства и малый  срок  окупаемости на  создание  инфраструктуры По степени благоприятности для жизни населения России, по сроку и ресурсам создания инфраструктуры и рентабельности  перевозок.  Скоростной ТКАТ  многофукционального применения
4 Доступность для широких масс населения и промышленности, страхование имущественное, Страхование имущественное, значительное снижение на социально-приемлемом уровне тарифов на перевозку пассажиров и грузов
5. Улучшение качества  жизни северян Развитие социальной инфраструктуры, логистики перевозок энергоемких производств с высокой добавленной стоимостью — добывающая, обрабатывающая, СПГ и создание дополнительных рабочих мест, гарантированная пожизненная занятость
6. Сокращение затрат на создание традиционного  транспорта (наземного водного, авиа) Сокращение сетевой трубопроводной газо-нефте-транспортной, наземной, водной транспортной   инфраструктуры и магистральных сетей  ЛЭП и подстанций в условиях Арктики.
По безопасности
1. Наличие пассивных систем Физическая безопасность, отсутствие  последствий тяжелых аварий, приемлемость обществом
2. Управляемость жизненным циклом транспортной инфраструктуры АЗРФ Обеспечение управляемости жизненным циклом транспортной сети в арктической зоне Российской Федерации с учетом требований по безопасности критической  информационной  инфраструктуры как существующих, так и планируемых в рамках инвестиционных программ развития Арктики.
Многофункциональность. Физическая и энергетическая безопасность Комплексное использование новой транспортной системы (ГАЛА, ТКАТ,  защищенная транспортно-энергетическая кабельная сеть, подводный транспорт СМП) для развития экономики регионов, целых отраслей
Развитие инфраструктуры ГАЛА/ТКАТ
1. Не требует специальных условий Не требует специальных условий стартовой площадки и  материально-технического обеспечения, сетевая приемлемость,  широкий контур применения (транспорт грузовой , пассажирский, геологоразведка, МЧС, МО РФ, лесоохрана и др.)
2. Адресная доставка/вывоз Доставка модулей энергоблока  АС М/СМ  до конечного потребителя без дополнительного плеча перевалок  другим транспортом в любой точке региона, территории заказчика, поставщика. Грузовое, транспортное  обеспечение большой грузоподъемности  для  развития территорий, бизнеса, промышленной зоны (добывающей, перерабатывающей), систем жизнеобеспечения регионов

Значительное снижение тарифов на социально-приемлемом уровне на перевозку пассажиров и грузов

3. Расширение функций Обеспечить физическую защиту важных стратегических объектов Эвакуации населения в случае ликвидации  ЧС, аварийно-спасательных операций, длительное патрулирование  территорий регионов и своевременного  и  полного тушения и ликвидация очагов пожара, геологоразведка, сезонная и погодная  независимость, широкий контур применения логистики  по всей территории России и др.

Гарантированное обеспечение связью и навигацией транзитных и кроссполярных морских и авиамаршрутов, ЗАТО, военных объектов.

4. Многофункциональное замещение Значительное сокращение затрат на создание сетевой трубопроводной газо-нефте-транспортной  инфраструктуры и магистральных сетей  ЛЭП и подстанций в условиях Арктики. Энергетическая, физическая  надежность
5. Качество окружающей среды Снижение экологической нагрузки территорий от хозяйственной деятельности  природопользователей и  транспортной инфраструктуры и   городской среды (химическим, физическим, биологическим показателям)
6. Экспортные преимущества Применение новой  дальней, многофункциональной транспортной технологии международного транзита грузов и пассажиров. Энергетическая и физическая безопасность магистральных сетей СТКАТ. Инвестиционная привлекательность
Ключевые недостатки традиционного транспорта  в Арктике
1. Ключевые недостатки авиации Конструктивная особенность ограниченного использования в  суровых климатических условиях, низкая рентабельность перевозок грузов, людей, зависимость от углеводородного топлива и конечные тарифы на энергоносители, ограничение в грузо-габаритоподъемности,  зависимость от  сезоно-погодных условий, зависимость от развитой аэродромной инфраструктуры, складов топлива, высокие тарифы пассажиро-грузоперевозок, перевалки, аварийность, Ценовая топливная и инфраструктурная зависимость

Экологически вредные наземные коммуникации (склады запасов топлива, тара, инфраструктура перевалки грузов), нарушение экологии и др.  Региональная  логистика перевозок.

2. Ключевые недостатки морского, речного транспорта Отсутствие развитой инфраструктуры с полным жизненным циклом, зависимость от сезоно-погодных условий, неразвитость портовой инфраструктуры и длительность навигации, большие сроки и затраты на  создание морского, речного флота и портовой инфраструктуры,  перевалки грузов, длительная навигация, экологически вредные наземные коммуникации (склады запасов топлива, тара, инфраструктура перевалки грузов). Ценовая топливная и инфраструктурная зависимость

Техногенные катастрофы (разливы емкостей запаса). Зоны заражения: отравленная  земля, воздух, грунтовые, речные, морские воды, растительный и животный мир. Нарушение   экологии, затраты на реабилитацию, высокие тарифы и влияние на конечные тарифы на энергоносители, аварийность.

3. Ключевые недостатки автомобильного транспорта Зависимость от сезоно-погодных условий,   неразвитость дорожной инфраструктуры (огромные расстояния, высокий уровень заболоченности, сложных грунтов), большие сроки  и затраты на создание инфраструктуры с полным жизненным циклом обслуживания (более 40 млн.р/км) , Нарушение   экологии, затраты на реабилитацию, ценовая топливная и инфраструктурная зависимость, перевалки грузов,  высокие тарифы, влияние на конечные тарифы на энергоносители и грузы, аварийность. Предлагаемая логистика перевозок в рамках региона.
4. Ключевые недостатки нефте-газопроводов, магистральные  сети ЛЭП Огромные капитальные затраты, значительные ресурсы людей, техники, времени в условиях Крайнего Севера (дальности, рельефности, климата), Значительные  затраты по полному жизненному циклу  на создание сетевой трубопроводной газо-нефте-транспортной  инфраструктуры и магистральных сетей  ЛЭП и подстанций. Нарушение   экологии, затраты на реабилитацию

 

Основной особенностью вечной мерзлоты, обеспечивающей конкурентное преимущество для данного проекта, является отсутствие движения грунтовых вод, что позволяет экономить на отделке внутренних стен линейной части скоростной СТКАТ. Применение венчестерной технологии тоннельной горной выработки (венчестерной технологии — процесс механизированного проведения горных выработок с формированием и использованием системы законтурных винтовых и продольных каналов, в котором операции по разработке забоя, уборке горной массы, креплению выработанного пространства, а также перемещению всей проходческой системы на забой осуществляется в совмещенном режиме) с использованием лазерной щелевой резки и подрубки породы увеличивает скорость проходки до 50 и более м/сутки. Прокладка туннеля исключает необходимость установки любых мостовых переходов, применять дерево и другие конструкционные материалы. Экономически строительство  Большой дуги СТКАТ по линии Полярного круга обеспечит технологический прорыв России в горном машиностроении, позволит повысить эффективность освоения 47% труднодоступной территории страны, обеспечит к ней круглогодичный доступ, создаст постоянный поток доходов от транзита масштабных международных грузов не только Полярных стран (представляющих Полярную Евразию и Полярную Северную Америку), но и всех прочих присоединившихся участников [10].

 

Опытно-производственный полигон для отработки водородных технологий на транспорте

Рациональным сценарием для подготовки всех подсистем новой водородной экономики является создание опытно-производственного полигона для отработки водородных технологий в условиях экстремальной стоимости традиционного топлива. Для этого в изолированной – энергосистеме с новой АС М/СМ в Усть-Куйгинском районе Якутии необходимо создать опытный ядерно-водородный полигон по полному атомному энергоснабжению территории и перевода на водород (или синтетическое топливо на его основе) воздушного, наземного и водного транспорта. Отработка и коммерциализация водородных и атомно-водородных технологий к моменту широкого распространения АС М/СМ в АЗРФ позволит (в предельном варианте) полностью решить проблему так называемого «северного завоза» топлива для энергоснабжения населения и промышленности. Запущенная в Европе программа Hydrogen for Climate Action предусматривает реализацию 11 проектов водородных технологий, направленных на сохранение климата на планете и недопущения экологической катастрофы. Эти проекты направлены на развитие инфраструктуры, транспортировки и использования водорода в централизованной системе отопления, строительство крупных судов, работающих на водороде.

 

Транспортно-энергетическая сеть — магистральная сеть высоковольтного кабеля  постоянного тока (ВВКПТ)

Создание новой транспортно-энергетической сети — магистральная сеть высоковольтного кабеля постоянного тока (ВВКПТ), а также для передачи электроэнергии по высоковольтным линиям постоянного тока, что обеспечит стандарт качества поставляемой электроэнергии, как высокотехнологический продукт и одновременно обеспечит обоснованное наращивание собственных энергетических мощностей для развития наукоемких производств в России. Создание и применение резонансных волновых технологий – волноводные однопроводниковые кабельные линии в зоне вечной мерзлоты для повышения прочности изоляции и надежного энергообеспечения ТКАТ портов и полярных городов Арктики, Сибири и Дальнего Востока России от источников подземных модульных АС М/СМ. Для создания зоны вечной мерзлоты вокруг кабеля в качестве проводника используется электроизолированная металлическую труба, по которой прокачивают газообразный или жидкий хладоагент с низкой температурой [11]. Новая «широтная»  энергосистема России от Мурманска до Чукотки (Камчатки) значительно увеличит физическую защиту, надежность электроснабжения северных территорий, снизит электротравматизм, аварийность и высвободит значительные площади, а, значит, значительно  снизит экологическую нагрузку арктических территорий, исключая долго-дорогостоящие и труднообслуживаемые по полному жизненному циклу воздушные  линии электропередач в Арктике. «Широтная» энергосистема  через  скоростной ТКАТ обеспечит подключение и обоснованное создание  мощных возобновляемых энергоисточников — Мезенской приливной  электростанции (ПЭС) (Белое море), проектируемой мощностью 8 ГВт  и Пенжинской ПЭС (Магаданская обл, Камчатский край), проектируемой мощностью до 100 ГВт., включая производство «дешевого» водорода и пресной воды и его транзита на экспорт.  Предложена модель  транспортно-энергетической широтной  энергосистемы — как путь решения  геостратегических, социально-экономических, экологических проблем  и развития Арктических акватерриториально-производственных комплексов (АТПК) (Кольский, Архангельский, Ненецкий, Ямальский, Норильско-Туруханский, Таймырский, Северо-Якутский, Чукотский) при обязательности получения экономического и экологического эффекта для Арктики  и собственной энергетической безопасности  и мобилизации в освоении собственных ресурсов (рис.6) Это позволит сохранить запасы углеводородного топлива, исключить риски экологических последствий наземного, подводного нефте-газопровода на энергообеспечение европейской части  России и экспорт  в Европу и Азию. Вопросами стратегии развития трубопроводной системы России и оптимизации такого строительства сегодня уделяется недостаточно внимания.  Крайне низкая энергетическая  и физическая безопасность магистральных газопроводов высокого давления («Надымский крест» 89% от всего добываемого газа и  78% населения европейской части).

Бесконтактный метод электроснабжения рельсового и автотранспорта без аккумулятора от однопроводникового кабеля, проложенного у поверхности дорожного покрытия. Бестроллейные системы электроснабжения повысят надежность трамваев и скоростных поездов, позволят использовать на междугородних автотрассах электрические грузовые автомобили большой грузоподъемности.

 

Широтная транспортно-энергетическая сеть для развития инфраструктуры СМП и Арктики

Рис.6 Широтная транспортно-энергетическая сеть для развития инфраструктуры СМП и Арктики

 

Обзорная схема Арктических акватерриториально-производственных комплексов (АТПК)

Рис.7 Обзорная схема Арктических акватерриториально-производственных комплексов (АТПК)

 

Затраты электроэнергии при движении легкового электромобиля составят один доллар на 100 км дороги, стоимость электромобиля снизится в два раза за счет отсутствия аккумулятора и будет дешевле автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, при этом будет полностью решена проблема экологии крупных городов, автострад и северных городов от топливной зависимости. Технологии  Н.Тесла позволяют создать  специальные одноэлектродные электролизеры и снизить затраты электроэнергии на электролиз воды при получении водорода  в 10 раз для водородного транспорта.

Полномасштабное создание опорных зон развития Арктики, регионов Заполярья, Крайнего Севера и Дальнего Востока требует предварительного решения инфраструктурных вопросов, как в части транспортно-логистических схем, так и в части энергетики (На субсидирование тарифов в этих регионах их федерального бюджета ежегодно расходуется более 50 млрд.руб из общего объёма дотаций 70 млрд.руб.).

Переход к внедрению энергоблоков АС М/СМ и новых транспортных систем в зонах «территориальной изоляции» (Республика Крым, Калининградская область, Арктика, Сахалин, Камчатка) позволит снизить удельный вес возможного неблагоприятного события вследствие человеческого фактора на всех стадиях жизненного цикла (стратегические риски. Риски на стадии ОКР и проектирования, риски при строительстве, эксплуатационные риски и риски при выводе из эксплуатации). Все эти риски носят комплексный характер, но каждый содержит человеческий фактор [13,14].

 

Заключение

Программы развития региональной энергетики и систем жизнеобеспечения, бизнеса и других отраслей экономики обеспечивают устойчивую потребность развития Единой опорной транспортной сети РФ.

Реализация Программы развития энергетики локальных  и изолированных энергосистем    на основе технологий АСМ/СМ,  новых видов транспорта и существующей  транспортной инфраструктуры позволит снизить цены на энергоснабжение для промышленности и систем жизнеобеспечения населения при большой удаленности и децентрализации потребителей.

В настоящей работе представленные задачи обеспечения транспортной, энергетической и экологической безопасности рассмотрены комплексно, программно-целевым методом с включением экономических, экологических, социальных и технических аспектов в конкретную региональную целевую программу на основе АС М/СМ и новой транспортной инфраструктуры.

Геостратегическая роль АС М/СМ и новой транспортной системы  гармонично дополняют друг друга в: укреплении фактора ядерного сдерживания, гарантии территориальной целостности, регионального преимущества, обустройство системообразующих транспортных систем, в том числе транзитных и кроссполярных морских и авиамаршрутов, обеспечении интегральной безопасности с длительной надежностью, обеспечении живучести, качества энергоносителей и устойчивости гибридных энергетических систем (включая ВИЭ), создании нового экспортного рынка – применения новой  дальней, многофункциональной транспортной технологии международного транзита грузов и пассажиров,  предоставление надежных энергетических услуг, создание собственной технологической зоны атомно-водородной энергетики. Создание новой инфраструктуры воздухоплавательного, подземного и подводного транспорта, магистральных высоковольтных сетей постоянного тока станет важнейшим фактором связности государства по скорости и эффективности использования ресурсного потенциала Арктики, что составит существенный вклад в его экономическое развитие, гарантий собственной безопасности и укрепление экономического суверенитета России.

Поручение о финансировании необходимых в связи с этим текущих затрат предусматривалось в названном выше Указе Президента России в рамках готовящейся Комплексной программы развития атомной  энергетики, Транспортной стратегии до 2030 прогнозом до 2035 года, Конверсионный подход развития АС М/СМ и инфраструктуры в Сибири и в Арктике отвечает основам государственной политики в сфере стратегического планирования в Российской Федерации (Указ Президента РФ от 08.11.2021 №633).

Print Friendly, PDF & Email

Читайте также





Библиографический список

  1. Госсовет по реализации Транспортной Стратегии Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года от 19 октября 2021года
  2. Распоряжение Правительства РФ от 22.02.2008г. №215-р «Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года»
  3. Семенов, В.П., Щепетина, Т.Д., Попов, С.П. Развитие малых атомных станций: задачи и перспективы /Энергетическая политика №10 (264) октябрь 2021 с.49-64
  4. Дерова,Т.И. Патентный поверенный РФ №324 от 25.02.2019г. «Отчет о патентных исследованиях по теме «Программа создания региональной энергетики на базе реакторов малой и средней мощности серии атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ), плавучих атомных теплоэлектростанций (сооружений) (ПАТЭС) в регионах, не входящих в единую энергетическую систему Российской Федерации» (свидетельство № 00011 от 15.11.2018) о депонировании результата интеллектуальной деятельности Семенова В.П. от 15.07.2011г)
  5. Семенов, В.П. Программа создания региональной энергетики на базе реакторов малой и средней мощности серии атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ), плавучих атомных теплоэлектростанций (сооружений) (ПАТЭС) в регионах, не входящих в единую энергетическую систему Российской Федерации (свидетельство №00011 от 15.11.2018 депонировании результата интеллектуальной деятельности от 15.07.2011г.
  6. Семенов, В.П. Совершенствование системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров для региональной энергетики и промышленности в рамках мероприятий по реализации Программы АТЭЦ, ПАТЭС в регионах, не входящих в единую энергетическую систему Российской Федерации» (свидетельство №00012 от 21.11.2018) депонировании результата интеллектуальной деятельности от 31.05.2008г)
  7. Семенов,В.П. Программа создания Информационной системы управления Проектом (ИСУП) развития региональной энергетики на базе АСММ в регионах, не входящих в единую энергетическую систему РФ для АТЭЦ, ПАТЭС (свидетельство №00013/1,2 от 29.11.2018 г.) депонировании результата интеллектуальной деятельности от 11.04.2011г).
  8. Разработка транспортной системы и комплексов специального назначения на базе дирижаблей нового поколения// http://aerostatica2021.tilda.ws/technology
  9. Конопляник, А.А., Ворошилов, В.В. «Децентрализованная внесетевая газификация российской Арктики: малотоннажный СПГ и грузовые дирижабли? (постановка задачи и возможные решения)» // Региональная энергетика и энергосбережение.- 03.2021 стр.2-9.
  10. Cавченко, Ю.И. «Об уникальном проекте Трансконтинентального тоннеля» // Российский Международный Конгресс по интеллектуальным транспортным системам, 12-14.03.2013 г.
  11. Стребков, Д.С., Некрасов, А.И. Резонансные методы получения, передачи и применения электрической энергии/ под редакцией академика РАН Д.С Стребкова  изд. 6-е, перераб. и доп. – М.: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Международная кафедра ЮНЕСКО «Возобновляемая  энергетика и сельская электрификация», Москва 2018.-572 с..
  12. Семенов, В.П. Технология энергетики окружающей среды (ЭОС) и разработка энергокомплекса на основе многокаскадной схемы использования сбросной промышленной  теплоты (свидетельство №00016 от 11.12.2019г) депонировании результата интеллектуальной деятельности от 15.10.2019г
  13. Чумак, Д.Ю., Щепетина, Т.Д. Классификация риска как необходимый элемент управления в проектах ядерной энергетики //Атомная энергия, т. 116, вып. 2, (2014) с. 108-113.
  14. Щепетина, Т.Д.,  Удянский, Д., Чумак, Д.Ю. Исследование и классификация рисков и их источников по полному жизненному циклу проектов в ядерной энергетике //Инновационное проектирование. (2014) 8, с. 56-70.

References

  1. State Council for the implementation of the Transport Strategy of the Russian Federation until 2030 with a forecast for the period until 2035 dated October 19, 2021 [Gossovet po realizatsii Transportnoy Strategii Rossiyskoy Federatsii do 2030 goda s prognozom na period do 2035 goda ot 19 oktyabrya 2021goda]
  2. Decree of the Government of the Russian Federation No. 22.02.2008 No. 215-r «General layout of electric power facilities until 2020» [General’naya skhema razmeshcheniya ob»yektov elektroenergetiki do 2020 goda]
  3. Semenov, V.P., Shchepetina, T.D., Popov, S.P. Development of small nuclear power plants: tasks and prospects [Razvitiye malykh atomnykh stantsiy: zadachi i perspektivy]/ Energy Policy No. 10 (264) October 2021 p.49-64
  4. Derova, T.I. Patent Attorney of the Russian Federation No. 324 dated February 25, 2019. «Report on patent research on the topic «The program for the creation of regional energy on the basis of small and medium-sized reactors of a series of nuclear thermal power plants (ATES), floating nuclear thermal power plants (structures) (FNPP) in regions that are not part of the unified energy system of the Russian Federation» (certificate No. 00011 dated November 15, 2018) on depositing the result of intellectual activity of Semenov V.P. dated 15.07.2011) [Otchet o patentnykh issledovaniyakh po teme «Programma sozdaniya regional’noy energetiki na baze reaktorov maloy i sredney moshchnosti serii atomnykh teploelektrotsentraley (ATETS), plavuchikh atomnykh teploelektrostantsiy (sooruzheniy) (PATES) v regionakh, ne vkhodyashchikh v yedinuyu energeticheskuyu sistemu Rossiyskoy Federatsii]
  5. Semenov, V.P. The program for the creation of regional energy on the basis of small and medium-sized reactors of a series of nuclear thermal power plants (ATES), floating nuclear thermal power plants (structures) (FNPP) in regions that are not part of the unified energy system of the Russian Federation (certificate No. 00011 dated 11/15/2018 depositing the result of intellectual activity from 15.07.2011 [Programma sozdaniya regional’noy energetiki na baze reaktorov maloy i sredney moshchnosti serii atomnykh teploelektrotsentraley (ATETS), plavuchikh atomnykh teploelektrostantsiy (sooruzheniy) (PATES) v regionakh, ne vkhodyashchikh v yedinuyu energeticheskuyu sistemu Rossiyskoy Federatsii]
  6. Semenov, V.P. Improving the system of training, retraining and advanced training of personnel for the regional energy and industry within the framework of measures to implement the APEC, FNPP Program in regions that are not part of the unified energy system of the Russian Federation «(Certificate No. 00012 dated 11/21/2018) depositing the result of intellectual activity dated May 31 .2008) [Sovershenstvovaniye sistemy podgotovki, perepodgotovki i povysheniya kvalifikatsii kadrov dlya regional’noy energetiki i promyshlennosti v ramkakh meropriyatiy po realizatsii Programmy ATETS, PATES v regionakh, ne vkhodyashchikh v yedinuyu energeticheskuyu sistemu Rossiyskoy Federatsii»]
  7. Semenov, V.P. The program for the creation of a Project Management Information System (PMIS) for the development of regional energy on the basis of ASMM in regions that are not part of the unified energy system of the Russian Federation for ATES, FNPP (certificate No. .2011) [Programma sozdaniya Informatsionnoy sistemy upravleniya Proyektom (ISUP) razvitiya regional’noy energetiki na baze ASMM v regionakh, ne vkhodyashchikh v yedinuyu energeticheskuyu sistemu RF dlya ATETS, PATES].
  8. Development of a transport system and special purpose complexes based on new generation airships [Razrabotka transportnoy sistemy i kompleksov spetsial’nogo naznacheniya na baze dirizhabley novogo pokoleniya]// http://aerostatica2021.tilda.ws/technology
  9. Konoplyanik, A.A., Voroshilov, V.V. “Decentralized off-grid gasification of the Russian Arctic: small-tonnage LNG and cargo airships? (problem statement and possible solutions)» [Detsentralizovannaya vnesetevaya gazifikatsiya rossiyskoy Arktiki: malotonnazhnyy SPG i gruzovyye dirizhabli? (postanovka zadachi i vozmozhnyye resheniya)]// Regional Energy and Energy Saving. — 03.2021 p.2-9.
  10. Savchenko, Yu.I. «On the unique project of the Transcontinental Tunnel» [Ob unikal’nom proyekte Transkontinental’nogo tonnelya]// Russian International Congress on Intelligent Transport Systems, 12-14.03.2013
  11. Strebkov, D.S., Nekrasov, A.I. Resonant methods for obtaining, transmitting and using electrical energy [Rezonansnyye metody polucheniya, peredachi i primeneniya elektricheskoy energii]/ edited by Academician of the Russian Academy of Sciences D.S. Strebkov ed. 6th, revised. and additional – M.: FGBNU FNATS VIM, UNESCO International Chair “Renewable Energy and Rural Electrification”, Moscow 2018.-572 p..
  12. Semenov, V.P. Environmental energy technology (EOS) and development of an energy complex based on a multi-stage scheme for using industrial waste heat [Tekhnologiya energetiki okruzhayushchey sredy (EOS) i razrabotka energokompleksa na osnove mnogokaskadnoy skhemy ispol’zovaniya sbrosnoy promyshlennoy teploty] (certificate No. 00016 dated 12/11/2019) depositing the result of intellectual activity dated 10/15/2019
  13. Chumak, D.Yu., Shchepetina, T.D. Risk classification as a necessary control element in nuclear power projects [Klassifikatsiya riska kak neobkhodimyy element upravleniya v proyektakh yadernoy energetiki]// Atomic Energy, vol. 116, no. 2, (2014) p. 108-113.
  14. Shchepetina, T.D., Udyansky, D., Chumak, D.Yu. Research and classification of risks and their sources for the full life cycle of projects in nuclear power [Issledovaniye i klassifikatsiya riskov i ikh istochnikov po polnomu zhiznennomu tsiklu proyektov v yadernoy energetike]// Innovative design. (2014) 8, p. 56-70.