13 лютого 2019 року під головуванням Президента Національної академії наук України академіка Бориса Патона відбулося чергове засідання Президії НАН України

13 лютого 2019 року під головуванням Президента Національної академії наук України академіка Бориса Патона відбулося чергове засідання Президії НАН України.

Присутні, зокрема, заслухали дві наукові доповіді. З теми «Біоіндикація екологічного стану річкових систем України в аспекті імплементації Директив ЄС у галузі довкілля» виступив директор Інституту гідробіології НАН України член-кореспондент НАН України Сергій Афанасьєв.

Учений розповів, що в цій академічній установі на сучасному науковому рівні здійснюються пріоритетні фундаментальні та прикладні дослідження, зокрема такі, що спрямовані на опрацювання і розроблення нових підходів до біоіндикації екологічного стану річкових систем України.

Підписання Угоди про асоціацію України з ЄС ставить нові завдання перед вченими-гідробіологами й екологами Академії. Зобов’язання України щодо впровадження законодавства ЄС у галузі довкілля, які набули чинності з 16 вересня 2014 року, регламентуються 29 Директивами та Регламентами ЄС. У Гельсінській конвенції, Водній рамковій директиві 2000/60/ЄС та інших документах Європейського Союзу, ООН та ЮНЕСКО задекларовано зміни у парадигмі моніторингових досліджень поверхневих вод. Основою цих змін є перехід головним чином від контролю якості води як ресурсу на біологічний контроль екологічного стану гідроекосистем і заміна критеріального підходу порівняльним – коли поточний екологічний стан визначається шляхом співвідношення з референційними значеннями біологічних показників. У результаті змінилася ідеологія системи біологічних оцінок, які наразі стають головним інструментом для визначення екологічного статус-класу водойм та водотоків.

Творчий колектив Інституту гідробіології НАН України вперше у світовій практиці розробив методологічні засади для визначення референційних біологічних складових і, відповідно, комплексної системи діагностики, контролю і прогнозу екологічного стану та біорізноманіття водних екосистем, яка може бути сформована як новий науково-технологічний напрям – «Біоіндикаційна гідроекологія». Ця робота базується на фактичному матеріалі багаторічних фундаментальних досліджень гідроекосистем різного типу, в першу чергу басейнів Дніпра та Дунаю.

«Біоіндикаційна гідроекологія» – напрям, який є синтезом санітарної гідробіології, теоретичної гідроекології, фауністики, флористики та ландшафтознавства, орієнтованих на дослідження насамперед біорізноманіття та біологічних процесів у внутрішніх водах, а також фізичних і хімічних процесів, які підтримують біологічні.

За підтримки другої фази Програми ПРООН-ГЕФ «Екологічне оздоровлення басейну Дніпра» в Інституті реалізовано комплексну систему з вивчення й оцінювання стану водного середовища Дніпровського басейну у багатокомпонентному аспекті: транскордонний діагностичний аналіз; регіональна стратегія збереження біологічного та ландшафтного різноманіття; ідентифікація й оцінка джерел забруднення в басейні Дніпра; визначення екологічних ризиків. За цим напрямом Інститут гідробіології НАН України є базовою організацією міжнародного колективу, що створив «Стратегічну програму дій для басейну Дніпра» та «Національну програму дій для басейну Дніпра». У свою чергу «Методика ідентифікації, оцінки та пріоритизації «гарячих точок» в басейні р. Дніпро» стала основою документа UNIDO «Identification Assessment and Prioritization of Pollution Hot Spots» та використовується ООН на всіх транскордонних річкових басейнах світу, де виконуються програми UNDP-GEF.

Уперше на теренах пострадянського простору спільно із суб’єктами моніторингу довкілля Республіки Білорусь за результатами міжнародної експедиції на транскордонній ділянці р. Дніпро (Україна–Білорусь) здійснено інтеркалібрацію результатів гідробіологічних оцінок екологічного стану цієї надзвичайно важливої водної артерії.

У 2010–2017 рр. науковці Інституту гідробіології НАН України за підтримки Єврокомісії та за участю вчених-гідроекологів Придунайських країн успішно розробили й апробували систему екологічного моніторингу басейну Дунаю в межах України. Зокрема, в дельті Дунаю робота проводилася спільно з румунськими колегами відповідно до Угоди про науково-технічну співпрацю між НАН України та Румунською академією наук, а також проекту ECODURAN.

Створено систему біоіндикаційної гідроекологічної оцінки стану річок Карпат, роботу над якою була фінансово підтримали програми Європейського Союзу для допомоги новим незалежним державам Східної Європи і Центральної Азії в перехідний період (TACIS), Європейської Комісії, Програми добросусідства Україна-Румунія та Україна-Румунія-Угорщина-Словаччина. Зараз ця система розглядається європейськими міжурядовими організаціями, насамперед Міжнародною комісією із захисту річки Дунай ICPDR, як елемент моніторингу басейнів Тиси, Прута і Сірету, який найближчим часом має стати основою сучасних прогнозів для ефективного забезпечення водного менеджменту суббасейнів Дунаю, здійснення господарських протипаводкових проектів та функціонування системи регіональної безпеки водокористування європейської спільноти.

Створено програму AquaBіoBase, що дає змогу перераховувати, сортувати, поєднувати і порівнювати гідробіологічні дані.

Наведені наукові результати викладено в понад 20 монографіях, які широко цитуються у провідних виданнях. Крім того, на основі цих результатів захищено п’ять кандидатських і одну докторську дисертацію.

Основні науково-практичні результати досліджень з біоіндикації екологічного стану річкових систем України неодноразово представлялися на понад 100 міжнародних конгресах, симпозіумах, конференціях, оприлюднені в численних виступах у засобах масової інформації. Водночас підготовлені та опубліковані Плани управління річковими басейнами річок Прип’ять, Тиса, Південний Буг та Верхній Дніпро є реалізацією державних зобов’язань України щодо Угоди про асоціацію з ЄС.

Наукові результати представлених досліджень запроваджено у навчальні програми університетів України відповідного профілю, Варшавського університету та Державного Університету Нью-Йорка. Матеріали щодо гідробіології річок, озер, водосховищ і боліт увійшли до підручника «Загальна гідрологія».

Виконувалася важлива робота з міжнародного співробітництва з колегами Білорусі, Словаччини, Румунії, Угорщини, Грузії, Боснії та Герцеговини, Польщі, США, Таджикистану.

Дослідження екологічного стану річок, алгоритм проведення біологічного моніторингу вод, районування річкової мережі України в контексті Європейських екорегіонів слугували науковою основою Закону України «Про внесення змін до деяких законодавчих актів України щодо впровадження інтегрованих підходів в управлінні водними ресурсами за басейновим принципом», ухваленого Верховною Радою України в жовтні 2016 року, постанов Кабінету Міністрів України «Про затвердження Порядку розроблення плану управління річковим басейном» від 18.05.2017 № 336, «Про затвердження Порядку здійснення державного моніторингу вод» від 19.09.2018 № 758.

Участь в обговоренні цієї доповіді взяла, зокрема, Голова Державного агентства водних ресурсів України Ірина Овчаренко. З головними тезами її виступу можна ознайомитися за посиланням: https://www.davr.gov.ua/news/yevropejski-pidhodi-vodnij-sektor-naukovi-napracyuvannya (або: https://www.facebook.com/davr.gov.ua/posts/2295079577396074?__tn__=-R).

Із доповіддю «При виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Науково-технічні основи енергетичного співробітництва між Україною та Європейським Союзом» («Об’єднання-3»)» виступив академік-секретар Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН України, директор Інституту електродинаміки НАН України академік Олександр Кириленко.

У ході виконання зазначеної програми отримано вагомі наукові результати, які сприяють реалізації курсу на співробітництво між Україною та Європейським Союзом у галузі енергетики з метою забезпечення ефективного, стабільного та надійного функціонування енергетичної галузі країни.

28 червня 2017 р. у Брюсселі ДП «НЕК «Укренерго» підписало Угоду про умови приєднання української енергетичної системи до ENTSO-E. Документ набув чинності 7 липня 2017 р. Угоду вже схвалили 28 європейських системних операторів. Кабінет Міністрів України на засіданні 27.12.2018 затвердив план заходів щодо синхронізації об’єднаної енергосистеми (ОЕС) України з Єпропейською мережею системних операторів передачі електроенергії (ENTSO-E).

Завдання програми значною мірою відповідають завданням, які стоять перед Україною у зв’язку з виконанням згаданої Угоди.

За програмою протягом 2016-2018 рр. виконувалося 35 наукових проектів із залученням 13 інститутів п’яти відділень НАН України, а саме: фізико-технічних проблем енергетики, ядерної фізики та енергетики, інформатики, фізико-технічних проблем матеріалознавства, економіки.

Серед отриманих результатів слід відзначити такі.

Розроблено наукові основи та технічні рішення щодо побудови нових автоматизованих систем диспетчерського управління (АСДУ) та систем автоматичного регулювання частоти і потужності (АРЧП) для ОЕС України, в яких частотне регулювання ґрунтується на принципово новій ідеї – на регулюванні навантаження електричних теплогенераторів (ЕТГ) (електрокотлів і теплових насосів), що працюють у системах централізованого теплопостачання міст України. Показано, що системи АРЧП зі споживачами-регуляторами на основі ЕТГ мають швидкодію, яка забезпечує відновлення початкового режиму протягом 25-30 секунд замість 15 хв. у наявних системах.

Розроблено та реалізовано на основі паралельних обчислень математичні моделі, алгоритмічне та програмне забезпечення для задач визначення оптимального завантаження енергоблоків ТЕС ОЕС України. Отримані результати за рахунок оптимального використання наявних енергогенеруючих ресурсів сприятимуть підвищенню ефективності енергосистем з урахуванням технологічних та екологічних обмежень у системах підтримки прийняття рішень ДП «Енергоринок», ДП «НЕК «Укренерго»», генерувальних і енергопостачальних компаній.

Створено нові методи визначення стійкості ОЕС України з урахуванням підходів, що прийняті в європейських енергосистемах, алгоритми та програмні засоби автоматизованого розрахунку визначених критеріїв стійкості. У роботі вперше використано для аналізу стійкості ОЕС України визначення критичного часу відключення короткого замикання та стійкості за напругою. З використанням розроблених методів і засобів проведено відповідні розрахунки, визначено слабкі місця української енергосистеми з точки зору стійкості за напругою й частотою та сформульовано відповідні рекомендації. Зокрема, показано, що забезпечення якісного регулювання частоти для ізольованого режиму роботи ОЕС України потребує збільшення резервів нормованого первинного регулювання частоти, а також залучення додаткових регулюючих ТЕС до складу системи АРЧП.

Розроблено програмний комплекс ретроспективного аналізу, статистичної обробки та короткострокового прогнозування з підвищеною точністю добових графіків сумарного електричного навантаження (СЕН) енергопостачальної компанії (ЕПК), який дає змогу прогнозувати добові графіки погодинних значень СЕН обласної ЕПК на інтервал упередження 1–7 діб. Використання в ЕПК запропонованого комплексу сприятиме підвищенню ефективності не тільки вирішення технологічних задач АСДУ ОЕС України, а й погодинного планування режимів ДП «Енергоринок».

Для підвищення надійності виконання комутацій у компенсованих магістральних лініях електропередачі надвисокої напруги (ЛЕП НВН) ОЕС України вперше виконано аналіз причин відмови елегазових вимикачів, які не можна виявити засобами традиційного моніторингу стану. Показано, що значні перенапруги можуть виникати не тільки при однофазному повторному включенні, а й в інших несиметричних режимах, зокрема при неповнофазному включенні (відключенні) ЛЕП НВН унаслідок відмови або несинхронної комутації одного або двох полюсів вимикача. Запропоновано низку заходів, які дають змогу уникнути резонансних перенапруг під час безструмової паузи однофазного та трифазного автоматичного повторного включення зазначених ЛЕП. Рекомендовано виконувати налаштування пристрою керованої комутації елегазового вимикача за результатами моделювання перехідних процесів у характерних режимах конкретної ЛЕП із одночасним контролем рівнів аперіодичних складових струмів і перенапруг. Результати виконання роботи впроваджено на підстанції ПС-750 кВ «Північноукраїнська» Північної електроенергетичної системи, а також передано ДП «НЕК «Укренерго»» для використання при проектуванні нових ЛЕП НВН.

Уперше проаналізовано джерела розосередженої генерації (ДРГ) з точки зору дотримання нормованих показників якості електроенергії при їх підключенні до електричних мереж ОЕС України. Розроблено відповідні моделі й алгоритми розрахунків для вибору оптимальних параметрів і визначення місць інтеграції ДРГ до електричних мереж різної номінальної напруги, що дає змогу визначати та забезпечувати максимально ефективні умови функціонування електричних мереж ОЕС України з інтегрованими в них ВЕС і СЕС. Підготовлено пропозиції щодо створення національної нормативно-технічної бази для визначення умов приєднання ДРГ до електричних мереж ОЕС України, яка базується на документах Євросоюзу, враховує досвід провідних європейських країн у цій галузі й містить доповнення до Кодексу системи передачі у вигляді галузевих керівних документів. Пропозиції передано ДП «НЕК «Укренерго»».

Створено багаторівневу систему технічної діагностики основного та допоміжного обладнання теплоелектростанцій. Розроблено структуру зазначеної системи, що передбачає можливість використання великої кількості модульних сенсорів (первинних перетворювачів), застосування яких дає змогу комплексно оцінити технічний стан теплоенергетичного обладнання шляхом одночасного вимірювання різних параметрів функціонування його окремих елементів. У результаті порівняльного аналізу для діагностування вузлів обладнання ТЕС основними обрано вібраційні й температурні методи діагностування. Виготовлено та випробувано дослідний зразок системи, працездатність якого підтверджено експериментально на Дарницькій ТЕЦ м.Києва.

Розроблено проточну частину високоефективної поворотно-лопатевої гідротурбіни ПЛ20 для ГЕС. Для проточної частини з максимальними енергетичними показниками розроблено серію робочих коліс із дев’ятьма різними комбінованими (одночасно окружними й осьовими) навалами. Виконано аналіз структури потоку та енергетичних показників розробленої проточної частини. Розрахункові дослідження показали, що застосування розробленої лопатевої системи робочого колеса дасть змогу підвищити значення максимального ККД і потужності гідротурбіни ПЛ20/3271у Кременчуцької ГЕС на 1,09% та 3,17% відповідно. Одержані результати використано при розробленні проекту модернізації гідроагрегатів Кременчуцької ГЕС та передано АТ «Турбоатом» для впровадження при виконанні проектів модернізації ГЕС Дніпровського каскаду.

Запропоновано концепцію зниження викидів оксидів азоту відповідно до європейських норм на наявних котлоагрегатах середньої та великої потужності, що працюють на природному газі в містах України. Зазначена концепція передбачає, зокрема, перемаркування котлоагрегатів (за можливості) на меншу потужність (60–70%), що дозволить зменшити утворення й викид оксидів азоту і застосувати ефективніші технології топковими методами. Створено й випробувано в лабораторних умовах пальниковий пристрій повного стадійного спалювання підвищеної ефективності, що дає змогу знизити викиди оксидів азоту до 50% порівняно з традиційними пальниками. Для найбільш розповсюджених в Україні котлів використання запропонованих технічних рішень дає можливість знизити експлуатаційні й капітальні витрати для досягнення нормативів ЄС у 4–5 разів. Запропоновано технологію одночасного застосування триступеневого спалювання вугілля та селективного некалітичного відновлення в енергетичних котлах ТПП 312 ТЕС України. Очікуване зниження оксидів азоту при цьому становить 55–65%, а рівень його емісії в атмосферу залежно від навантаження блока становить 200–300 мг/м3. Отримані результати передано на ДТЕК Ладижинська ТЕС.

Загалом виконання програми «Об’єднання-3» дало змогу вирішити комплекс проблем і розробити відповідні заходи та засоби для створення науково-технічного забезпечення співробітництва між Україною і Європейським Союзом у галузі енергетики з метою підвищення енергетичної безпеки, конкурентоспроможності та стабільності функціонування енергетичної галузі країни. За результатами виконання програми виготовлено 7 дослідно-промислових і експериментальних зразків, 42 лабораторних зразки систем та приладів, комп’ютерні програмні продукти й технологічні документи, які або вже впроваджені, або перебувають на стадії впровадження. Розроблено 18 нормативно-технічних документів, опубліковано 10 монографій і 219 статей, виголошено 117 доповідей на конференціях, отримано 18 патентів, підготовлено 15 аналітичних записок та рекомендаційних матеріалів із вирішення нагальних проблем енергетики країни.

Водночас, невирішеними залишаються важливі науково-технічні проблеми, пов’язані з реалізацією виконання міжнародних зобов’язань України в галузі енергетики, перш за все, із забезпечення оптимальних умов спільного функціонування традиційних і відновлюваних джерел енергії, а також впровадження технології інтелектуальних мереж Smart Grid в ОЕС України.

Потому учасники засідання розглянули низку кадрових і поточних питань, зокрема, про присудження Національною академією наук України премій імені видатних учених України за підсумками конкурсу 2018 року, про присудження премій НАН України для молодих учених і студентів за кращі наукові роботи за підсумками конкурсу 2018 року, про оголошення конкурсу на заміщення посад директорів наукових установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України, про встановлення розміру премій НАН України за підсумками конкурсів 2018 року.