От квантовых технологий до водородных поездов: на форуме «Открытые инновации» заглянули на 10 лет вперед

Проектировать атомные станции за месяцы, а не годы, преодолевать расстояния на водород­ных поездах и электробусах, печатать оборудова­ние для АЭС на 3D-принтерах — ​все это не мечты о далеком будущем, а вполне реальные перспек­тивы ближайшего десятилетия. Их обсудили на Московском международном форуме «Открытые инновации», одним из генеральных партнеров которого выступил «Росатом».

Квантовые технологии: решить нерешаемое

В середине 2000‑х наше отставание от лидеров в сфере квантовых вычислений оценивали в 10 лет. Сейчас по отдельным направлениям оно сократилось до двух-трех лет, а по некоторым российские ученые вышли на ведущие позиции, сообщил научный руководитель группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра (РКЦ) Алексей Федоров на сессии «Квантовые вычисления: вчера, сегодня, завтра». Речь прежде всего о разработанном Физическим институтом им. Лебедева РАН и РКЦ при координации «Росатома» 20‑кубитном квантовом компьютере. Он использует в качестве кубитов ионы иттербия, запертые в ловушке при низкой температуре. Ионы отличает высокая эффективность хранения квантовой информации и большое время когерентности.

Работы идут в рамках правительственной дорожной карты по квантовым вычислениям, за которую отвечает «Росатом». «В нашей стране есть квантовые компьютеры мощностью от 10 до 25 кубитов, а по технологии кудитов (ионных кубитов. — ​«СР») мы входим в число мировых лидеров, и эти многоуровневые системы кажутся нам наиболее перспективными, — ​отметила директор «Росатома» по цифровизации Екатерина Солнцева. — ​Мне эти наработки напоминают маленьких дракончиков из «Игры престолов», которые только учатся метать огонь. Они крохотные, но уже обладают свой­ствами, которые перевернут миропорядок. Так и наши вычислители смогут решать задачи, которые сейчас принципиально нерешаемы». Например, искусственный интеллект может сократить срок проектирования АЭС с пяти лет до нескольких месяцев. Но нужен квантовый компьютер. По расчетам Екатерины Солнцевой, такие операции станут возможны в 2030–2040 годы.

Директор департамента по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково» Александр Фертман видит перспективу «поближе» в квантовых сенсорах: «Когда результатом разработки является количество кубитов — ​это абстракция, их не потрогать руками. А вот если результат — ​сверхточные измерения, за этим бизнес придет точно».

Водородная гонка: опередить конкурентов

Водородное топливо, экологичный заменитель углеводородного, претендует на звание спасителя от глобального потепления. Круглый стол «На пути к чистому водороду. Гонка технологий началась» был посвящен мероприятиям в рамках дорожной карты правительства, «Росатома» и «Газпрома» от 2022 года. Позже соглашение с государством также заключила Акционерная финансовая корпорация (АФК) «Система».

По состоянию на 2023 год в мире более 1690 проектов в области водородной энергетики (на 40 % больше, чем в 2022‑м). Их подтвержденные инвестиции — ​39 млрд долларов, а размер заявленной странами господдержки до 2030 года превышает 280 млрд долларов. Эти данные привел руководитель по коммерциализации и развитию бизнеса водородной энергетики «Росатома» Антон Москвин. В отрасли разрабатывают технологии для всей цепочки производства и поставок, в частности технологии получения низкоуглеродного водорода.

Знаковый для ближайших лет проект — ​крупнотоннажное производство водорода на базе атомной энерготехнологической станции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР). Работают над ним Опытное конструкторское бюро машиностроения им. Африкантова и НИИ НПО «Луч» по заказу «Росэнергоатома». «Основная идея — ​применить для получения водорода безуглеродную энергию атомной станции и технологию риформинга метана, — ​рассказал Антон Москвин. — ​Это будет высокоэффективное решение». Тепловая мощность одного блока с ВТГР — ​200 МВт, с его помощью можно ежегодно производить 163 тыс. т водорода чистотой 99,99 %. Срок службы станции — ​60 лет.

Альтернативная технология — ​пиролиз в расплаве металла. Уже есть опытный образец установки, разработку ведет Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт». Еще одно решение — ​электролизер блочно-­модульного типа с анионпроводящей матрицей производительностью 50 м3 водорода в час. Эта установка проходит ресурсные испытания.

«Для транспортировки водорода мы сделали линейку баллонов с давлением от 350 до 700 атмосфер и объемом от 80 до 210 л. Из прорабатываемых проектов: водородный поезд — ​совместно с «Российскими железными дорогами» и «Трансмашхолдингом», завод на базе технологии конверсии метана с захоронением углекислого газа — ​на Сахалине. Ведем диалог с потенциальными заказчиками в транспортной сфере, это наиболее многообещающий сектор», — ​подчеркнул Антон Москвин.

«Газпром» делает ставку на конверсию природного газа. В АФК «Система» тестируют щелочные матричные электролизеры. «Производство водорода планируется начать через два-три года», — ​сообщил директор Центра водородных технологий (входит в АФК «Система») Юрий Добровольский. Кроме того, компания выпускает водородные беспилотники, разработала вертолет и катамаран на водородном топливе, планирует совместно с КамАЗом запустить в серию водородный грузовик.

Новые материалы: поддержать своих

На сессии «Новые материалы. Импортозамещающие технологии» заместитель директора департамента металлургии и материалов Минпромторга Константин Федоров перечислил меры стимуляции в этой сфере: «Фонд развития промышленности предоставляет льготные займы на запуск приоритетных промышленных проектов, направленных на капитальное строительство, закупку технологического оборудования. Мы также поддерживаем научно-исследовательские и опытно-­конструкторские работы. Готовы вместе с Минэкономразвития, Минфином выйти с инициативой по введению таможенно-тарифного регулирования — ​повышению ввозных ставок для иностранных производителей». Повышение ставок может коснуться, в частности, китайских производителей монокристаллического кремния для микроэлектроники, сделал ремарку Константин Федоров. Сейчас при участии «Росатома» рассматривается вопрос о производстве этого материала в России, и правительство готово поддержать отечественный бизнес.

Директор «Росатома» по технологическому развитию Андрей Шевченко рассказал об опыте сотрудничества с правительством по новым материалам в рамках соглашения «Технологии новых материалов и веществ». Документ подписали в 2019 году, позже соглашение стало открытым, к нему подключились другие компании, вузы. В январе 2023‑го подписано обновленное соглашение, оно включает четыре основных направления: аддитивные технологии, композиты, редкие и редкоземельные металлы, цифровое материаловедение.

«По композитам мы создали полную цепочку производства углерод-­углеродных материалов. Главная задача, которую решаем сейчас, — ​расширение», — ​сказал Андрей Шевченко. В аддитивных технологиях он отметил начало серийного производства в «Росатоме» 3D-принтеров среднегабаритного класса. Машины печатают по технологии селективного лазерного сплавления. В ближайших планах — ​крупногабаритные, в том числе работающие по технологии прямого лазерного выращивания.

В управление «Росатома» недавно перешли Соликамский магниевый завод и Лово­зерский горно-обогатительный комбинат. «Теперь мы консолидируем почти всю цепочку по редкоземельным металлам, не хватает только разделительного производства, этим мы активно занимаемся», — ​резюмировал спикер.

Накопители: вернуть лидерство в электрохимии

На сессии «Где хранить энергию? Отечественные накопители» гендиректор компании «РЭНЕРА» Александр Камашев рассказал, как идет строительство двух гигафабрик. Запуск производства в Калининградской области запланирован на 2025 год, в Новой Москве — ​на 2026‑й. Оба проекта получили льготное финансирование и налоговые преференции, их поддерживают региональные власти, есть гарантированные заказы. «Строить такого рода объекты с привлечением обычных банковских кредитов, учитывая текущие ставки, было бы невозможно», — ​констатировал Александр Камашев.

Концепция развития электротранспорта предполагает, что к 2030 году производство электромобилей в России возрастет до 217 тыс. в год. Сюда входит и общественный транспорт. Заместитель гендиректора Мосгортранса Владимир Романовский поделился планами: «Сейчас у нас 1,5 тыс. автобусов с электроприводом, которые перевозят более 500 тыс. человек в сутки. К 2030 году на маршруты планируется вывести еще 3,8 тыс. электробусов, а в перспективе мы уберем весь дизельный общественный транспорт в столице. По расчетам экологов, замена одного автобуса на электробус сокращает атмосферные выбросы СО2 примерно на 60 т в год. Также электробусы практически не создают шума и вибрации. Ждем от РЭНЕРА тяговых аккумуляторных батарей».

Основатель и управляющий директор «ИнЭнерджи» Алексей Кашин рассказал о проекте «Металион» — ​опытном производстве литийионных аккумуляторов, батарей и энергоустановок в Долгопрудном. На заводе будет несколько линий, для разных электрохимических систем. Задача — ​сформировать производственно-­технологическую цепочку от материалов до конечных изделий. «Это точка сборки отрасли. Сегодня мы оккупированы внешними технологиями, нам надо вернуть лидерские позиции в электрохимии», — ​призвал Алексей Кашин.

Для перспективных систем накопления электроэнергии важны материалы, прежде всего литий. Главный технолог «Полярного лития», совместного предприятия «Норникеля» и «Росатома», Антон Вернигора напомнил, что этот металл в России не добывают с середины 1990‑х годов. Лишь в середине 2010‑х получены лицензии на изыскательские и добычные работы.

«Сырьевые проекты — ​долгие в реализации. Но опережающие темпы геологоразведки позволяют делать оптимистичные прогнозы. Первые соли лития с Колмозерского месторождения в Мурманской области мы планируем получить к 2029–2030 году, литиевый концентрат — ​в 2026–2028 годы», — ​сказал Антон Вернигора.

Отечественное программное обеспечение: создать цифровую фабрику

Модератором сессии «Новое индустриальное программное обеспечение» выступила Екатерина Солнцева. Она напомнила, что работы по дорожной карте комплексного цифрового перевооружения сферы производства координируют «Росатом» и «Ростех». Только за последний год удалось объединить усилия 145 компаний-­разработчиков, 80 предприятий-­заказчиков, 35 индустриальных центров компетенций по замещению зарубежных отраслевых цифровых продуктов и решений. Как результат, в дорожную карту включен 151 проект на общую сумму более 145 млрд руб­лей. «Освободился огромный рынок, вырос спрос со стороны предприятий, и возникла реальная возможность развития российского индустриального программного обеспечения», — ​заключила Екатерина Солнцева.

Заместитель директора «Ростеха» по развитию продукции гражданского назначения Павел Бурлаченко убежден, что развивать программное обеспечение следует сообща: «Мы умеем создавать собственные продукты, но не всегда понимаем, что они должны быть взаимосвязаны, в одной логике и отражать все этапы жизненного цикла производства. Призываю думать о создании полноценной цифровой системы, от цифрового двой­ника — ​к цифровой фабрике».

Директор программы «Промышленные решения» «Росатома» ­Сергей Мартынов поддержал коллегу: «Всю цепочку кооперации необходимо объединить в «цифровую нить» и бесшовно обмениваться информацией. Это будет сильным конкурентным преимуществом российских промышленников и позволит выпускать продукты намного быстрее». Он предложил открыть интеграционную платформу, которая объединит заинтересованные предприятия и их информационные системы для создания сложных высокотехнологичных изделий.

СПРАВКА

«Открытые инновации» проводятся с 2012 года под эгидой правительства России. Организатор — ​Фонд «Сколково», соорганизатор — ​правительство Москвы. Главная тема этого года — ​реализация дорожных карт по ключевым высокотехнологичным направлениям. Форум, проходивший 10–11 апреля в технопарке «Сколково», собрал более 4 тыс. участников и около 300 спикеров, в том числе экспертов из Индии, Китая, ОАЭ и ЮАР.