Минусы преодолеем
В российском Заполярье появится полигон для тестирования беспилотных горнодобывающих машин в экстремальных условиях. Соглашение об этом было подписано 26 апреля 2022 года между ООО «АРМЗ Горные машины», входящим в холдинг «Росатома», и компанией «Цифра Роботикс», которая входит в портфель VEB Ventures венчурного фонда Внешэкономбанка.
Партнеры займутся совместной разработкой и испытанием технологий для автоматизированного транспорта, который будет применяться в сфере горной добычи за полярным кругом. «Обкатка» новых технологических решений будет осуществляться на полигоне, который планируют создать на площадке свинцово–цинкового месторождения «Павловское» (остров Южный, архипелаг Новая Земля). В перспективе там собираются построить горно–обогатительный комбинат компании «Росатом». Машины будут проходить проверку на прочность в условиях сверхнизких температур, густого тумана и сильных снегопадов, которые затрудняют работу сенсоров. Тестирование беспилотной техники в Арктике начнётся в конце 2022 года.
Внедрение беспилотных систем — одно из важных направлений автоматизации процессов, связанных с обеспечением как добычи полезных ископаемых, так и промышленного роста в целом. Тем ценнее опыт, который будет получен в ходе практических испытаний в высоких широтах новых отечественных разработок.
«Развитие беспилотного транспорта и его тестирование в экстремальных условиях находится на таком уровне, что он может не только использоваться для перевозки грузов вне дорог общего пользования, что на 10–15% снизит издержки по сравнению с пилотируемыми аналогами, но и будет способствовать развитию горной добычи в условиях вечной мерзлоты. Применение автономного транспорта — это ещё один шаг на пути роботизации Арктики, которая может повысить коэффициент извлечения полезных ископаемых на 10–30%. А сокращение себестоимости добычи полезных ископаемых составит до 50%. По нашим данным применение роботизированной горной техники позволит сократить траты на оплату труда на 80% и на 20% — повысить эффективность транспортировки горной массы», — отмечает генеральный директор VEB Ventures Олег Теплов.
Особенно актуальны беспилотные технологии в тех отраслях, где оплата труда и обеспечение рабочих мест требуют больших ресурсов. Фонд оплаты труда для некоторых предприятий может сократиться в пять раз.
Характерный пример эффективности применения автономного транспорта в горной промышленности можно наблюдать в Чили. Там первые 18 беспилотных самосвалов начали работу в шахтах ещё в 2008 году. Использование роботизированной техники в горном производстве постоянно наращивается. В результате доля горной промышленности в ВВП страны достигла почти 20% (в 2021 году — 8%). Сейчас в этой отрасли трудятся около 60 тыс. человек (менее 1% трудоспособного населения), а зарплаты превышают в два раза средний уровень.
Кроме того, применение автономного транспорта в Арктике повысит контроль за состоянием окружающей среды и значительно снизит количество бытовых отходов.
Морозостойкость
Современным машинам необходимо топливо, устойчивое к замерзанию даже при –700 С. Такое дизельное топливо разработали специалисты Томского политехнического университета (ТПУ). Технология его производства отличается простотой и невысокой ценой, что позволит отдалённым северным поселениям и предприятиям самостоятельно обеспечивать топливом свой транспорт и энергетику.
Дизельные фракции, которые получают разделением нефти, часто застывают уже при –100С из–за н–парафинов — веществ, кристаллизующихся при низких температурах, и горючее перестаёт фильтроваться топливными насосами. Особенность нового топлива заключается в преобразовании тяжёлых н–парафинов в изопарафины и лёгкие н–парафины. Арктическое дизельное топливо получают с помощью переработки прямогонных дизельных фракций на цеолитном катализаторе. Как отметили учёные, для этого используется российский катализатор, который кратно дешевле зарубежных аналогов.
Производство такого топлива может быть развёрнуто непосредственно на нефтяных месторождениях для обеспечения их потребностей. Для отдалённых северных территорий это особенно актуально, поскольку доставка туда топлива или стоит очень дорого, или просто невозможна.
«Важно, что для производства не требуется водородсодержащий газ: благодаря этому технология реализуема не только на крупных НПЗ, но и на малотоннажных установках на отдалённых территориях», — поясняет доцент отделения химической инженерии ТПУ Мария Киргина.
Другим преимуществом предложенной технологии является высокая степень превращения сырья в полезный продукт — около 98%, рассказали учёные. По их словам, для большинства процессов нефтепереработки этот показатель составляет всего 50–70%.
«Сегодня существуют методы получения низкозастывающих видов дизельного топлива, однако они требуют не только водородсодержащего газа, но и катализаторов с содержанием платины, что весьма недёшево. Кроме того, большая часть этих катализаторов производится за рубежом», — прокомментировала Киргина.
Энергозамещение
В продолжение топливной темы: на ямальском шельфе будут работать отечественные энергетические установки. «Объединенная двигателестроительная корпорация» создала первую российскую энергоустановку для морских добывающих платформ — ГТА–8.
Двухтопливный газотурбинный агрегат ГТА–8 был разработан специально для эксплуатации в экстремальных арктических условиях. Энергетическая установка способна выдерживать температуры ниже –50 градусов. А возможность использования дизельного или газового топлива по выбору обеспечивает гибкость и безопасность применения агрегата на морских объектах.
Первые четыре установки данной модели суммарной мощностью 32 МВт будут осуществлять энергоснабжение арктической ледостойкой платформы «Каменномысское–море», добывающей природный газ на одноименном шельфовом месторождении у берегов Ямала. Ожидается, что поставки ГТА–8 в интересах оператора проекта ООО «Газпром добыча Ямбург» начнутся в 2023 году.
Событие знаковое: ранее на подобные платформы устанавливались агрегаты, изготовленные за рубежом. Начало серийного производства энергоустановок говорит о способности отечественной индустрии производить конкурентоспособную высокотехнологичную продукцию, замещающую импортные образцы.
«Установка первой отечественной газотурбинной электростанции на ледостойкую платформу — важный этап в освоении российской части арктического шельфа и полностью соответствует государственной стратегии импортозамещения в области судостроения. Электростанция будет вырабатывать как электрическую, так и тепловую энергию, что особенно важно в суровых условиях северных широт, полностью покрывая потребности платформы. В планах предприятия — освоение производства двухтопливных электростанций на базе ГТА–16 и ГТА–25, это позволит уменьшить размеры силовой установки. Такие станции можно применять в составе энергоустановок на супертанкерах по транспортировке углеводородов, ледоколах, судах разведочного бурения, добычи, переработки и хранения углеводородов, нефтегазовых платформах, а также на плавучих электростанциях и в составе береговых портовых энергокомплексов. Электростанции создаются на базе газотурбинных двигателей ПАО «ОДК–Сатурн», — рассказал исполнительный директор «Ростеха» Олег
Но даже на морозоустойчивом топливе двигатель необходимо завести. Российские учёные подумали и об этом. «Ростех» разработал морозоустойчивые аккумуляторы. Испытания литий–ионных аккумуляторов, обеспечивающих автономную работу любых устройств в экстремальных климатических условиях при диапазоне температур от –50 до +500 C, показал холдинг «Росэлектроника» госкорпорации «Ростех». Внутри разработки используется химический источник тока весом не более 150 граммов. Он имеет длительный срок службы — 2700 и более циклов заряд– разряд в зависимости от условий эксплуатации. Запуск серийного производства запланирован в этом году.
Проверку способности аккумуляторов держать заряд провели на зарядно–разрядных стендах с использованием криокамеры. В ходе работ специалисты определяли самые значимые в использовании аккумуляторов характеристики — номинальную ёмкость и её соответствие техническим требованиям, а также количество циклов заряд–разряд. Разработанные аккумуляторы имеют широкий спектр применения — от телекоммуникаций, медицины, робототехники, нефтегазового сектора, гражданской авиации и до различных видов вооружения и войсковой техники.
В отличие от стандартных аккумуляторов импортного производства новые аккумуляторы НПО «Импульс» гораздо дольше держат заряд при низких температурах, что позволяет применять их в условиях Крайнего Севера и даже условиях Арктики. Аккумуляторы также могут выпускаться в радиационно стойком варианте для эксплуатации в космосе.
Литиевая независимость
Для производства морозоустойчивых аккумуляторов нужен литий, а его нет. Но и здесь нашли выход.
«Норникель» и «Росатом» заявили о планах освоения литиевого месторождение Колмозерское в Мурманской области. По словам президента «Норникеля» Владимира Потанина, расширяя линейку металлов за счёт такого важного сырья, как литий, компании укрепят своё положение в качестве основного поставщика для аккумуляторной отрасли. Кроме того, он подчеркнул, что сотрудничество госкорпорации «Росатом» и «Норникеля» позволит российской промышленности сделать шаг вперёд в развитии собственного производства эффективных батарей.
Литий применяется в термоядерных энергетических установках, атомной энергетике и электронике. Также он необходим для изделий военно–промышленного комплекса. Кроме того, его используют в производстве стекла и смазочных материалов. Вместе с тем востребованность лития в последние годы выросла, в частности, в связи с расширением мирового производства электромобилей.
Металл стал востребован в промышленном производстве, поэтому спрос на него увеличился. Россия занимает третье место в мире по запасам лития. Главные залежи металла сосредоточены в Восточной Сибири, Мурманской области и на Дальнем Востоке.
Кроме того, добыча лития актуальна и на фоне санкционной войны. Так, в середине апреля прекратились его поставки в Россию из Аргентины и Чили. Как заявил ранее во время круглого стола в Совете Федерации заместитель директора департамента металлургии и материалов Минпромторга Владислав Демидов, если аналогичные меры примет Боливия, то у нас могут возникнуть трудности в обеспечении собственных потребностей в литий–ионных аккумуляторных батареях. Он подчеркнул, что в России не существует собственной добычи литиевого сырья, страна закупала его в виде карбоната лития преимущественно из четырёх стран — Чили, Китая, Аргентины и Боливии. Сейчас возможны поставки только из Боливии.
«Для России собственное производство лития стратегически необходимо, в том числе с созданием полной технологической цепочки от добычи сырья до производства литий–ионных батарей для электротранспорта и стационарных систем накопления энергии», — подчеркнул первый замдекана факультета экономики и бизнеса Финансового университета Иван Петров.