Ученые готовятся к потеплению: изучают искусственную заморозку грунта, чтобы продлить работу автозимников в Арктике

Ученые прогнозируют, что к концу столетия период ледостава сократится на 40-60%. Кроме того, средняя толщина льда снизится на 30-40%, что, например, для Чукотки эквивалентно 50 см. Это будет способствовать значительному сокращению сроков эксплуатации зимников – сезонных снежно-ледовых дорог северных регионах, – а значит, сократит и без того низкую транспортную доступность континентальных районов Арктической зоны России (АЗРФ), сообщает ТАСС. Изменение климата привело к сокращению периодов работы зимников, которые, к тому же, становятся непредсказуемыми.

По данным исследователей, доля дорог с твердым покрытием в АЗРФ составляет около 14%. В стране ежегодно строится порядка 175 регулярных автозимников общей протяженностью почти 30 тыс. км. Самый длинный из них проходит по льду реки Енисей – около 1,5 тыс. км. Для 90% территории Якутии, где 60% местных дорог относятся именно к автозимникам – это единственный наземный способ связи с «большой землей», по ним перевозится около 80% грузов. 

Технология

Заведующий лабораторией Московского государственного технического университета (МГТУ) им. Баумана Егор Локтионов поясняет идею разработки: «Смысл нашей технологии – в охлаждении грунта в основании дороги, чтобы она могла дольше прослужить. Главная проблема в том, что для охлаждения летом нужна энергия. <…> Мы предлагаем использовать солнечную энергию. Если мы не просто отражаем солнечное излучение, а еще и преобразуем его в электричество, чтобы охлаждать грунт, система может работать без ископаемого топлива полностью автономно».

В ходе исследования ученые построили прототип системы термостабилизации дорожной насыпи автозимника на учебной базе САФУ в Архангельске. «В результате эксперимента мы показали, что летом можно поддерживать грунт в мерзлом состоянии. Этот метод предполагается для использования не на всем протяжении зимников, а на наиболее проблемных участках: обычно это переправы, болота, подходы к реке, которые ограничивают всю дорогу. Именно на такие участки направлена наша технология», – уточнил Локтионов.

Прогнозы использования

Стоимость возведения 1 км дороги по такой технологии - около $1 млн. «При этом применение технологии стоит дешевле возведения капитальной дороги. Например, в Ямало-Ненецком автономном округе строительство одного километра капитальной дороги стоит $2,4-2,5 млн», – пояснил ученый.

Тепло, отводимое холодильными машинами, и особенно –излишки энергии, получаемой от солнечных батарей, – могут быть направлены на развитие систем мониторинга и энергоснабжение поселков и пунктов обогрева, генерируя существенный дополнительный доход с учетом того, что стоимость энергии в таких отдаленных районах в 10-30 раз выше, чем в центральных регионах страны.

«Заложенные в расчеты данные по производству электроэнергии солнечными батареями и холодопроизводительности теплового насоса, как и системы в целом, подтверждены экспериментально. Излишки энергии могут быть использованы для работы электрических паромов на переправах, что также существенно сократит экологические риски для нерестовых рек. Таким образом, кроме продления сроков эксплуатации зимников, применение предлагаемой технологии позволит создать транспортно-энергетические коридоры, повышающие устойчивость изолированных поселений и улучшающие качество жизни в них», – считают авторы технологии.

Исследование проводили сотрудники МГТУ, Северного (Арктического) федерального университета (САФУ) имени М. В. Ломоносова и Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария). Оно выполнено при поддержке Российского научного фонда и правительства Архангельской области.