Настоящая статья представляет собой юбилейный эдиториал, посвящённый 75-летию профессора Сергея Евгеньевича Щеклеина – выдающегося учёного, педагога, организатора науки и одного из ключевых архитекторов современной энергетической мысли. Его имя прочно связано с развитием ядерной и водородной энергетики, с формированием научных школ, подготовкой тысяч специалистов и внедрением инновационных технологий, способных изменить энергетическую картину мира.

Более пяти десятилетий научной и образовательной деятельности профессора Щеклеина охватывают широчайший спектр направлений: от фундаментальных исследований в области теплофизики, гидродинамики и стохастических процессов до прикладных разработок в сфере энергоэффективных систем, возобновляемых источников энергии и водородных технологий. Его работы по двухфазным парожидкостным потокам, инверсии жидкой фазы, управлению тепло- и массопереносом в пароплёночных режимах стали основой для повышения безопасности и эффективности атомных энергетических установок. Эти исследования не только расширили теоретические представления о сложных физических процессах, но и нашли практическое применение в модернизации реакторов и создании новых типов оборудования.

 Особое внимание в статье уделено вкладу профессора Щеклеина в развитие водородной энергетики – области, в которой он стал признанным лидером. Его исследования по ультразвуковой интенсификации электролиза воды, гидролизу биомассы, разработке топливных элементов и созданию энергоэффективных водородных комплексов открыли новые горизонты в технологии производства экологически чистых энергоносителей. Под его руководством были реализованы проекты по созданию энергоэффективного дома с интеграцией ВИЭ, удостоенного национальной экологической премии имени В. И. Вернадского, а также основан Евро-Азиатский центр возобновляемой энергетики и энергосбережения, ставший площадкой для научных исследований, стартапов и международного сотрудничества.

Профессор Щеклеин – автор более 400 научных публикаций, включая 11 монографий и учебных пособий, обладатель 71 патента, индекс Хирша (Google Scholar) – 29. Он удостоен множества наград, включая премию имени В. И. Вернадского, орден Дон Кихота, медали за безопасную эксплуатацию АЭС, является членом Международной энергетической академии. Его педагогическая деятельность охватывает подготовку более 20 000 специалистов, включая магистров, инженеров и аспирантов, а кафедра атомной энергетики УрФУ под его руководством стала признанным центром подготовки кадров для новых энергетических технологий.

 Автор статьи – коллега, научный соратник и инициатор выдвижения профессора Щеклеина на международную премию «Глобальная энергия» – делится не только фактами биографии, но и личным восприятием человека, чья жизнь стала символом научного служения, интеллектуальной доблести и педагогической мудрости. Эдиториал призван не только дать дань уважения юбиляру, но и подчеркнуть актуальность его научного наследия в условиях глобального энергетического перехода, когда идеи устойчивого развития, водородной трансформации и интеграции ВИЭ становятся стратегическими приоритетами для всего человечества.

 Статья адресована широкому кругу читателей – от специалистов в области энергетики и преподавателей технических вузов до студентов, исследователей и организаторов науки. Она может быть использована как источник вдохновения, как модель научного служения и как ориентир для будущих поколений, стремящихся к созданию безопасной, устойчивой и интеллектуально честной энергетики.

Двухстадийная анаэробная ферментация представляет собой перспективный метод получения смеси Н₂ и СН₄ (биогитана) из различных органических отходов. Однако для масштабирования этого процесса требуется оптимизация условий, чтобы максимизировать удельный выход и скорость образования газообразных продуктов, а также обеспечить оптимальное соотношение Н₂ и СН₄ в биогитане. В данной работе варьировали гидравлическое время удержания (HRT) и нагрузку по органическому веществу (OLR) в мезофильном кислотогенном (RH) и термофильном метаногенном (R) реакторах с целью оптимизации непрерывного двухстадийного производства биогитана из сточных вод кондитерской промышленности. Удельный выход  Н₂ (87,8 ± 20,3 мл/г ХПК) и скорость образования Н₂ (2352 ± 376 мл/(л∙сут)) были максимальными при OLR в RH, равном 26,8 г ХПК/(л·сут). Удельный выход СН₄ (286,3 ± 29,1 мл/г ХПК) был максимален при HRT и OLR в R, равным 2 сут и 2,05 г ХПК/(л·сут), соответственно, а скорость образования СН₄ (964,6 ± 162 мл/(л·сут)) была максимальна при HRT и OLR в R, равным 2 сут и 4,6 г ХПК/(л·сут), соответственно. Оптимальный состав биогитана (10% Н₂ , 50,4% СН₄ , 39,6% СО₂ ) был получен, когда RH функционировал при OLR, равным  12,8 г ХПК/(л·сут), а R при HRT и OLR, равным 3 сут и 1,37 г ХПК/(л·сут), соответственно. В оптимальных режимах работы в Н₂-продуцирующем микробном сообществе RH доминировали Caproiciproducens и Clostridium sensu stricto 12, а в R – синтрофные бактерии Cloacimonadaceae W5, Lentimicrobium, Anaerolinea, и гидрогенотрофные метаногены Methanothermobacter. Полученные результаты способствуют дальнейшему совершенствованию двухстадийной анаэробной ферментации для производства биогитана из концентрированных сточных вод.

Статья посвящается разработке мобильного и экологически чистого устройства, позволяющего преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Устройство разработано с учетом необходимости его легкой транспортировки и установки в различных местах. Такие характеристики делают его незаменимым в ситуациях, где мобильность и быстрое развертывание играют ключевую роль, делают его идеальным для использования в отдаленных районах, на временных объектах или в полевых условиях. Широкие возможности устройства в садоводстве и сельском хозяйстве. От питания насосов для орошения удаленных участков до освещения теплиц в ночное время – устройство может значительно повысить эффективность и снизить зависимость от стационарных сетей. В горных районах и других местах с ограниченным доступом к централизованной инфраструктуре мобильный источник энергии может сыграть решающую роль для улучшения условий жизни населения. Использование солнечной энергии отличается экологической чистотой и удобством эксплуатации, а количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает запасы всех изученных полезных ископаемых, используемых для выработки электроэнергии. Основными недостатками солнечной энергии являются изменчивость плотности потока энергии со временем, необходимость использования дорогостоящего оборудования для её преобразования и хранения, а также низкий коэффициент полезного действия солнечных батарей. Для достижения максимальной эффективности солнечных панелей необходимо обеспечить падение светового потока под углом 90° к их поверхности. В этом устройстве фотоэлектрические батареи не только могут находиться под углом 90° к поверхности, но и предусмотрены удобные возможности для настройки под оптимальные углы, характерные для конкретной местности. Для поддержания оптимального угла инсоляции солнечных панелей можно использовать механизмы регулировки их положения, что позволяет повысить эффективность мобильного фотоэлектрического устройства в 1,2-1,3 раза. Фотоэлектрическое устройство модернизировано. Боковые солнечные панели складываются и укладываются на основную центральную панель. Конструкция фиксируется на мобильной платформе для удобного перемещения и использования.

Многофункциональное мобильное фотоэлектрическое устройство обеспечивает экологическую устойчивость, превращая солнечное излучение в экологически чистую электрическую энергию без вреда для природы.

Рост мирового спроса на энергию стимулирует стремительное развитие микрогидроэлектростанций низкого напора. В настоящее время в различных регионах мира активно ведутся научные исследования, направленные на повышение энергоэффективности гравитационно-вихревых микрогидроэлектростанций. В рамках данного исследования был проведён анализ влияния геометрии лопастей на энергетическую эффективность трёх моделей турбин, разработанных для гравитационно-вихревых микро-ГЭС. Геометрия водосборного бассейна и компонентов турбины была смоделирована с использованием программного обеспечения ANSYS 2022R1 (Fluent Flow). Численное моделирование выполнено методом вычислительной гидродинамики (CFD) с применением турбулентной модели SST k-ω. Согласно результатам CFD-анализа, три турбины различной формы (a, b и c) были протестированы в диапазоне частот вращения от 20 до 150 об/мин и наивысшая эффективность наблюдалась у турбины типа c). Для того чтобы обеспечить перпендикулярное попадание потока воды на лопасти в пределах бассейна, турбина c) была наклонена на 45° относительно вертикальной оси, что позволило увеличить её энергетическую эффективность до 85,5%. Для верификации результатов были изготовлены физические 3D-прототипы всех моделей и проведены натурные испытания. В результате оказалось, что турбина типа c), наклонённая на 45°, показала высокую эффективность и при полевых испытаниях – 79,6%.

Одним из препятствий на пути широкомасштабного внедрения АЭС является низкая маневренность атомных энергоблоков, повысить которую возможно за счет интеграции системы аккумулирования энергии. Возможным способом решения данной проблемы является производство водорода с помощью электролиза воды в периоды провала нагрузки и его сжигание в газотурбинной установке в часы пикового потребления. В настоящей работе описаны разработанная технологическая схема АЭС с электролизером и водородной газотурбинной установкой, методика и результаты моделирования. Расчетным путем установлено, что КПД разработанного технологического решения превышает на 1,7% КПД АЭС с электролизером и топливным элементом. Кроме того, установлено, что для АЭС с электролизером и водородной газотурбинной установкой появляется маржинальная прибыль при отношении цен на электроэнергию в периоды пика и провала, превышающим 4.

В статье рассматривается влияние процесса многолетнего реформирования российской системы образования на качество подготовки будущих сотрудников энергетических предприятий и производств, а также роль основного и дополнительного образования в сфере электроэнергетики согласно документам стратегического планирования Российской Федерации, в т. ч. Энергетической стратегии РФ на период до 2050 года. Рассмотрено актуальное положение дел, связанное с переходом на фундаментальную систему подготовки специалистов по уровням образования в соответствии с пилотным проектом, стартовавшим в 2023 г. Представлены элементы практико-ориентированного обучения сотрудников энергетических компаний в НОЦ «Экология энергетики» НИУ «МЭИ». Приведены примеры внедрения в образовательный процесс инновационных проектов с использованием технологий 3D-моделирования и виртуальной реальности. Дана оценка эффективности новых методов обучения на примере внедрения VR-проектов «Визуализация элементов парового котла ТГМП-314» и «Визуализация элементов КРУЭ-110 кВ», что свидетельствует о существенном повышении эффективности обучения сотрудников энергетических предприятий при реализации программ дополнительного профессионального образования (ДПО) по направлениям «Теплоэнергетика и теплотехника» и «Электроэнергетика и электротехника». Представлены проекты, разработанные в 2023 г. в рамках программы НИОКР ПАО «Мосэнерго»: тренажер в виртуальной реальности и интерактивные инструкции, направленные на совершенствование навыков сотрудников ТЭЦ при взаимодействии с электротехническим оборудованием, симуляцию нормальных, аварийных и нестационарных режимов работы энергетического оборудования. Приведена информация о текущих и планируемых инновационных проектах, которые позволят совершенствовать навыки эксплуатационного и ремонтного персонала энергетических предприятий. Показана практическая значимость программ повышения квалификации и профессиональной переподготовки в сфере электроэнергетики для ключевых энергетических компаний. Рассмотрены перспективы разработки программ дополнительного профессионального образования с возможностью создания и внедрения инновационных проектов для повышения качества обучения в области водородных технологий. Показаны результаты опроса персонала энергетических компаний в области повышения эффективности обучения в сфере электроэнергетики.

Формализованы модели постановки задачи оптимального управления на множестве состояний функционирования и модели расчётного пространства. Сформулированы прямые и обратные задачи энергосберегающего управления на множестве состояний функционирования. Введено понятие вычислительного пространства для оперативного решения прямых и обратных задач оптимального управления. Рассмотрены методы, используемые для разработки вычислительного пространства.

В России создадут первую в мире газотурбинную установку на метано-водородном топливе