Виктору Ивановичу Немышеву – 90!

Юбилейный выпуск Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология» посвящён 90-летию Виктора Ивановича Немышева – выдающегося инженера, художника, организатора и мыслителя, чья многогранная деятельность стала частью культурного и научного наследия нескольких поколений. В центре внимания – феномен его творческой личности, соединяющей в себе инженерную точность, художественную интуицию, гуманистическую философию и способность создавать пространства, в которых рождаются идеи, формируются коллективы и развиваются научные направления.

Виктор Иванович принадлежит к редкому типу универсальных творцов, для которых творчество является не отдельной сферой деятельности, а способом существования. Его биография демонстрирует уникальную способность мыслить одновременно в нескольких измерениях: техническом, художественном, организационном и гуманитарном. Он одинаково уверенно работал с инженерными конструкциями и визуальными образами, с документацией и пространством, с людьми и идеями. Эта многомерность делает его фигуру сопоставимой с ренессансным идеалом универсального человека, для которого наука и искусство – не противоположности, а взаимодополняющие формы познания мира.

Особое внимание уделено его вкладу в развитие водородной экономики и международного движения за чистую энергетику. С начала 2000-х годов Виктор Иванович активно участвовал в работе Института Водородной Экономики, фирм Консорциума «Водород» и Научно-Технического Центра «ТАТА». Его деятельность охватывала организацию научных проектов, стандартизацию документации, создание визуальной идентичности, подготовку международных форумов и развитие профессиональной культуры коллективов. Он стал одним из тех, кто формировал гуманитарное и эстетическое измерение новой энергетической парадигмы.

Значительным является его вклад в становление Международного научного журнала ISJAEE и организацию Всемирных конгрессов «Альтернативная энергетика и экология» (WCAEE). Его участие в создании визуальной среды, оформлении конференций, подготовке материалов и поддержке международных коммуникаций способствовало превращению этих проектов в авторитетные научные платформы, объединяющие исследователей со всего мира.

Философия творческой личности Виктора Ивановича раскрывается через его отношение к труду, людям и миру. Он стремился к гармонии во всём – в инженерных решениях, художественных проектах, организации коллективов, семейной жизни. Его идеи основаны на принципах точности, ответственности, красоты и служения. Он воспринимал любую деятельность как возможность создать порядок, выразить идею, поддержать человека, укрепить культуру.

Наследие Виктора Ивановича – это не только материальные результаты его труда, но и культурные, организационные и гуманитарные следы, которые продолжают жить в научных институтах, международных проектах, визуальной культуре энергетического сообщества и в памяти людей, с которыми он работал.

Юбилейный выпуск ISJAEE представляет его жизнь как пример того, как один человек может соединить эпоху, профессию, искусство и служение, оставив наследие, которое продолжает вдохновлять и формировать будущее.

Предложена фундаментальная теория критических режимных переходов в сверхкритических флюидах, основанная на вариационном принципе минимизации термодинамических необратимостей. Показано, что стационарные температурные профили описываются уравнением Эйлера-Лагранжа, из которого естественным образом возникает универсальный эксергетический инвариант:

Этот инвариант играет роль управляющего параметра, полностью определяющего структуру режимных переходов EHT → Plateau → DHT. Показано, что безразмерная температура (θ) выступает параметром порядка, а функционал необратимостей эквивалентен функционалу Ландау-Гинзбурга. Выведены критические индексы β = 1/2, γ = 1, δ = 3, совпадающие с классическими значениями теории Ландау. Установлена масштабная инвариантность и ренормгрупповая структура режимных переходов, включая существование критической фиксированной точки Ξ_cr. Показано, что критические свойства универсальны и не зависят от природы вещества.

В настоящей работе формулируется, обосновывается и всесторонне анализируется Теорема Гусева об эксергетическом пределе слабовзаимодействующих потоков в веществе, устанавливающая фундаментальное ограничение на максимальную мощность, доступную для преобразования в работу при взаимодействии нейтрино и других слабовзаимодействующих частиц с веществом. Теорема утверждает, что доступная эксергия таких потоков определяется выражением:

В_max = Ф · σ · Е,

где Ф – поток частиц, σ – эффективное сечение взаимодействия, а Е – энергия частицы.

Малость сечения слабого взаимодействия, определяемая константой Ферми [1], приводит к тому, что даже при максимальных потоках и энергиях, доступных в природе, эксергетический предел остаётся чрезвычайно малым – порядка 10^-20 Вт/см² для солнечных нейтрино [2]. Это фундаментальное ограничение не зависит от выбора материалов, наноструктур, геометрии устройства, резонансных схем или инженерных решений, что делает Теорему Гусева универсальным критерием физической реализуемости любых технологий, заявляющих преобразование энергии слабовзаимодействующих частиц в электрическую мощность.

В работе проводится строгий теоретический вывод теоремы на основе формализма Стандартной модели, закона сохранения энергии, линейности слабого взаимодействия и термодинамического определения эксергии. Показано, что слабое взаимодействие не допускает механизмов усиления энергии, накопления энергии, нелинейных резонансов или когерентных эффектов, которые могли бы увеличить доступную мощность хотя бы на несколько порядков. Таким образом, любые утверждения о возможности получения макроскопической электрической мощности от нейтрино противоречат фундаментальным законам физики.

Особое внимание уделено экспериментальным ограничениям, которые подтверждают выводы теоремы. Анализируются тепловые, вибрационные и электромагнитные шумы, а также статистика редких событий. Показано, что минимально измеримая мощность в лабораторных условиях ограничена тепловым шумом Найквиста на уровне порядка 10^-12 Вт, что на 8-10 порядков превышает эксергетический предел слабовзаимодействующих потоков [3, 4]. Вибрационные и электромагнитные шумы также превосходят доступную мощность на 6-8 порядков. Статистический анализ показывает, что число взаимодействий нейтрино с образцом площадью 100 см² составляет порядка 10^-28 событий в секунду, что исключает возможность регистрации сигнала в принципе. Эти результаты демонстрируют, что даже идеальный детектор не может выделить энергию слабовзаимодействующих частиц на фоне неизбежных шумов.

Важной частью исследования является критический анализ заявлений о так называемой «нейтриновольтаике» – технологиях, утверждающих возможность генерации электрической мощности в диапазоне милливатт-ватт от нейтрино. Показано, что заявленные мощности превышают эксергетический предел на 17-20 порядков, что делает такие утверждения физически невозможными. Анализ заявленных механизмов (фононные резонансы, многослойные графеновые структуры, интерференционные схемы) показывает, что они не согласуются с законами сохранения, линейностью слабого взаимодействия и отсутствием когерентности. Экспериментальные данные, на которые ссылаются авторы подобных технологий, демонстрируют зависимость сигнала от экранирования, ориентации устройства и условий окружающей среды, что исключает нейтрино как источник сигнала, поскольку нейтрино не экранируются веществом и не зависят от ориентации детектора.

Ключевым элементом работы является сопоставление Теоремы Гусева с экспериментальными данными CERN, включая результаты эксперимента ALICE. Показано, что ALICE предоставляет уникальные данные о поведении слабого взаимодействия в условиях экстремально высоких энергий и плотностей энергии, недоступных в природе. Даже при энергиях столкновений тяжёлых ионов порядка нескольких TeV и плотностях энергии кварк-глюонной плазмы порядка 10¹² Дж/м³ слабое взаимодействие остаётся линейным, некогерентным и не демонстрирует никаких аномалий, которые могли бы увеличить сечение взаимодействия или привести к макроскопической передаче энергии веществу. Сечения взаимодействия, измеренные в ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, полностью согласуются с предсказаниями Стандартной модели и остаются в диапазоне 10^-44-10^-38 см². Анализ энергетического баланса событий Pb-Pb в ALICE показывает отсутствие каких-либо аномальных энергетических потоков, что подтверждает невозможность усиления слабых процессов даже в условиях, где энергия на 12-13 порядков превышает энергию солнечных нейтрино.

Таким образом, данные ALICE и других экспериментов CERN являются одним из наиболее мощных экспериментальных подтверждений Теоремы Гусева. Они демонстрируют, что слабое взаимодействие остаётся слабым во всём исследованном диапазоне энергий, не допускает резонансных усилений и не может быть использовано для генерации макроскопической электрической мощности.

В заключение, работа формирует строгий научный критерий – Теорему Гусева – позволяющий однозначно оценивать физическую реализуемость любых технологий, заявляющих преобразование энергии слабовзаимодействующих потоков. Теорема подтверждается как теоретически, так и экспериментально, включая данные крупнейших мировых экспериментов по физике высоких энергий. Совокупность теоретических и экспериментальных аргументов позволяет сделать однозначный вывод: ни одна технология, основанная на использовании энергии нейтрино или других слабовзаимодействующих частиц, не может обеспечить макроскопическую электрическую мощность и не имеет физической основы

Сверхкритический теплообмен играет ключевую роль в водородных энергетических системах, сверхкритических CO₂-циклах (sCO₂), реакторах метанового крекинга для безуглеродного производства водорода, а также в высокотемпературных процессах с углеводородными жидкостями. В окрестности псевдокритической температуры жидкости и газы демонстрируют резкие нелинейные изменения теплоёмкости, плотности и вязкости, что приводит к формированию улучшенного, плато и ухудшенного режимов теплообмена. Классические безразмерные критерии (Re, Pr, Nu, Pe) не способны предсказать эти переходы, поскольку не учитывают положение температуры стенки относительно псевдокритической области и локальные эксергетические потери.

А.  Л.  Гусев разработал новый режимный критерий, позднее получивший название критерия Гусева благодаря исследованиям в области сверхкритических углеводородных систем. Этот критерий обеспечивает универсальное, локальное и термодинамически обоснованное описание режимов сверхкритического теплообмена и применим к любым жидкостям и газам, обладающим критической точкой.

Критерий основан на результатах исследований автора в области эксергетического анализа, ведущихся с 1979 года и развивавшихся в направлении сверхкритических процессов в 2005-2025 гг.

Критерий Гусева является итогом многолетнего развития эксергетического подхода, которым автор занимается с 1979 года, и представляет собой завершённую универсальную модель сверхкритического теплообмена.

Критерий предсказывает переходы между режимами, локальные максимумы температуры стенки и зоны ухудшенного теплообмена. Он корректно работает для водорода, CO₂, метана, углеводородных жидкостей, многокомпонентных смесей и реакционно-активных сред. Критерий Гусева может быть интегрирован в CFDмодели и цифровые двойники энергетических систем.

В условиях острого дефицита пресной воды предложена энергоавтономная технология предэлектролизной подготовки, основанная на одностадийной ионообменной деминерализации с использованием амфотерного сорбента, синтезированного из местных промышленных отходов. Интеграция процесса с возобновляемыми источниками энергии и использование рециклинговых стоков обеспечивает достижение сверхвысокой чистоты воды при существенном снижении водного и углеродного следов. Проведённый эксергетический анализ подтверждает термодинамическую оптимальность системы: вариационное минимизирование эксергетической деструкции и инвариантность эксергетического потока вдоль аппарата гарантируют существенно более высокую эффективность по сравнению с традиционными мембранными решениями. Данная технология формирует класс эксергетически положительных систем, в которых экологическая ремедиация промышленных стоков трансформируется в дополнительный термодинамический выигрыш, создавая научно обоснованную основу для устойчивого масштабирования зелёной водородной энергетики в аридных регионах.

В связи с ростом доли АЭС в энергосистемах возникает необходимость их привлечения к покрытию неравномерностей суточного энергопотребления, что может негативно сказаться на их экономической эффективности. Одним из перспективных направлений обеспечения экономической эффективности АЭС в складывающихся системных условиях является интеграция в состав энергоблоков АЭС водородного энергокомплекса, который позволяет накапливать энергию в виде водорода и кислорода во время разгрузки АЭС с целью повышения мощности энергоблока за счет сжигания накопленных газов во время повышенного спроса на электроэнергию. В статье исследуется энергокомплекс с замкнутым водородным циклом, позволяющий значительно повысить безопасность использования водородного топлива на АЭС. В связи с перспективностью данной технологии в статье ставится задача технико-экономического анализа водородного энергокомплекса в сравнении с альтернативными технологиями накопления энергии в условиях неравномерного графика электрических нагрузок: гидроаккумулирующими электростанциями, системами теплового аккумулирования на основе аккумуляторов фазового перехода, обратимыми топливными элементами. На основе полученных результатов построена номограмма для оценки технико-экономической эффективности водородного энергокомплекса в зависимости от требуемых исходных условий. Полученные результаты доказывают перспективность дальнейшего развития разработанной схемы комбинирования водородного энергокомплекса и энергоблока АЭС.

Углеродная нейтральность является важной концепцией, согласно которой появляется возможность контролировать количество выбросов парниковых газов с учетом их поглощения. Для достижения углеродной нейтральности необходимо не только изучать, но и использовать различные методы переработки отходов. Биомасса является источником возобновляемой энергии, что способствует снижению зависимости от природных источников энергии и уменьшению выбросов углерода.

Цель данной работы – рассмотреть экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, проанализировать статистические данные парниковых выбросов газов по секторам экономики в России и в мире.

Исследование основано на концепции, посвящённой сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу, использованию биомассы. Применяется метод анализа, сравнительной оценки совокупных выбросов в сфере энергетики, сельского хозяйства и отходов. Информационным ресурсом исследования выступила публичная база данных статистики по выбросам в сфере энергетики.

В контексте климатического вклада стран в приостановление изменения климата разрабатываются меры по снижению выбросов парниковых газов, которые не смогут замедлять темп развития экономики. Изучены ключевые показатели углеродной нейтральности. Анализируются биотехнологии с использованием биомассы и отходов производства на примере отдельных регионов. Ведение научных разработок в области новых видов

топлива с низким углеродным следом или безуглеродного топлива является одним из перспективных направлений как в мире, так и в России. Однако для реализации намеченных направлений в области водородного потенциала необходимо внедрение новых технологий в строительство трубопроводов, в разработку новых способов хранения, развитие инфраструктуры.

Результаты исследования дополняют направления для развития углеродной нейтральности и сохранения окружающей среды.

Быстрый рост потребления воды при проведении операций гидроразрыва пласта (ГРП) требует разработки эффективных методов ее утилизации и повторного использования. Жидкости для ГРП обычно содержат органические полисахаридные гелеобразующие вещества, такие как гуаровая камедь и ее производные. В данной работе рассматривается темновая ферментация как многообещающий метод переработки полисахаридных отходов с получением водорода. Мы исследовали образование водорода из карбоксиметилгидроксипропилгуаровой камеди (CMHP-GG) и ее мономеров (галактозы и маннозы) с использованием термофильных штаммов бактерий Pseudoclostridium thermosuccinogenes AP-1, Tepidibaculum saccharolyticum AP-3, Thermohydrogenium kirishiense TR2, Thermoanaerobacter uzonensis 2K-2 и Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum SP-H2. Наибольшие выходы водорода из мономеров были получены для штаммов TR2 (77,9 мл из галактозы; 74,5 мл из маннозы) и SP-H2 (56,2 мл из галактозы; 43,1 мл из маннозы). При ферментации геля КМГП-ГК штамм AP-3 продемонстрировал самое высокое образование водорода как в монокультуре, так и в консорциумах со штаммами TR2, AP-1 и 2K-2 (40,1-37,5 мл) в соотношении 1:1. Для сравнения, консорциум с SP-H2 и смешанный консорциум всех штаммов образовали значительно меньше водорода (11,1 мл и 7,3 мл соответственно), по-видимому, из-за их метаболической несовместимости. Эти результаты подчеркивают потенциал подбора и применения микробных консорциумов для биоочистки жидкостей после гидроразрыва пласта с целью получения возобновляемого биоводорода и органических кислот.

Точная оценка технического состояния силовых трансформаторов является одной из фундаментальных проблем современных энергетических систем. Традиционные подходы к диагностике часто основаны на эвристических пороговых значениях или экспертной интерпретации отдельных показателей, что ограничивает их способность учитывать неопределенность и изменчивость измерений.

В данной статье предлагается вероятностная модель оценки состояния силовых трансформаторов, основанная на комплексном наборе диагностических характеристик. Состояние трансформатора моделируется как скрытая случайная переменная, выводимая из наблюдаемых диагностических данных в рамках байесовской модели. Предлагаемый подход обеспечивает математически строгое представление диагностической неопределенности и позволяет вероятностно интерпретировать состояния трансформатора. Исследованы аналитические свойства модели, а численные эксперименты с использованием синтетических данных демонстрируют ее устойчивость к шуму и корреляции характеристик. Представленная модель предназначена для теоретического анализа и электронного моделирования диагностики трансформаторов.