Источник роста.
Для чего донской учёный построил мини-теплицу

Максиму Попову – 28 лет. Он кандидат технических наук, работает в Азово-Черноморском инженерном институте – филиале ФГБОУ Донской ГАУ в г. Зернограде, преподаёт и активно занимается научными исследованиями. Максим с группой студентов разрабатывает математические модели энерго- и теплообеспечения теплиц, автоматизирует процесс выращивания, используя солнечную энергию в качестве основного источника электроснабжения. Свои расчёты Попов тут же проверяет «на объекте» – экспериментальной теплице площадью 32 кв. метра, которая одновременно является учебно-производственной лабораторией.
Сейчас Максим Юрьевич хорошо разбирается во всём, что связано с солнечными электростанциями для энергоснабжения теплиц и тепличных комплексов, создания здесь необходимого для развития растений микроклимата. Но так было далеко не всегда. «Это было в августе 2019 года, когда я решил писать кандидатскую диссертацию на тему: «Повышение эффективности энергоснабжения
малогабаритных теплиц», – вспоминает Попов. – Мой руководитель – доктор технических наук, профессор Игорь Викторович Юдаев, спросил меня, понимаю ли я что-нибудь в возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). Речь, в частности, шла о солнечной энергетике. Я честно ответил, что нет. У нас на лекциях в вузе были общие моменты, но глубоко мы в тему не вникали. Руководитель отвёл мне на погружение в эту тему ровно месяц. В итоге, я представил первый отчёт по изучению состояния вопроса научного исследования. Месяц, скажу вам, был просто каторжный».
Максим Попов не просто изучил тему, но и произвёл первые расчёты того, как эффективно использовать энергию Солнца для малогабаритных теплиц, был выполнен патентный поиск и обзор литературных источников. С этой работой он выступил на конкурсе новаторов, который проходил в октябре 2019-го на стадионе «Ростов-Арена». Победители получали гранты. В итоге, Максим оказался четвёртым. Его работу признали достойной, но грант он, к сожалению, не получил. «С одной стороны, конечно, было обидно, – признаётся молодой учёный. – Но, с другой стороны, я понял, в какую сторону надо идти. Ко мне после финала подошёл эксперт и сказал очень умную мысль: обязательно должно быть что-то, что можно потрогать. То есть не просто математические модели, 3D-модели, выкладки, расчёты, а действующий прототип. Именно это «зацепит» экспертов, которые принимают решения о финансировании проектов».
Этот разговор Попов передал своему научному руководителю. Он сказал: «Максим, для создания прототипа нужны деньги. Нужен грант. Давай готовиться на конкурс».
Сказано – сделано. Они подготовили необходимые документы и направили заявку на грант «Умник» от Фонда содействия инновациям. И выиграли 500 тыс. рублей. «Мы решили построить не просто прототип, жизнеспособную настольную модель, а реальную мини-теплицу, – продолжает рассказ Попов. – По нашим расчётам, на тот момент запуск такого объекта вместе с необходимым оборудованием (для генерации электроэнергии солнечной электростанцией) на имеющемся участке стоил 650 тыс. рублей. То есть не хватало ещё 150 тыс. Пришлось доложить свои, да и родители помогли. Построил теплицу, поставил солнечные панели, начал экспериментировать».
Теплица Попова – это не дешёвая конструкция из алюминиевых дуг и полиэтиленовой плёнки, а сложное архитектурное сооружение. Из металла и сотового поликарбоната, северной утеплённой стены и подпочвенного теплового аккумулятора. Внутри – активная подпочвенная система движения и распределения энергетических потоков. Она изолирована от внешнего контура. Водоснабжение, энергоснабжение и теплоснабжение здесь абсолютно автономны. «Данная система способна поддерживать нужный микроклимат. Она является буфером между внешней окружающей средой и внутренним микроклиматом», – говорит учёный.

По словам Максима, с детства он мечтал пойти
по стопам деда Коноваленко Семёна Андреевича, директора Красноармейской СОШ – стать преподавателем. Хотел учить детей обществознанию и истории. В планах одиннадцатиклассника Попова было поступление на исторический факультет ЮФУ. Однако, когда вместе с мамой Натальей Семёновной, Максим стал считать, во сколько ему будет обходиться жизнь в Ростове, то пришёл к неутешительному выводу: не потянут. «Я неплохо сдал ЕГЭ: в среднем было около 70 баллов (по четырём предметам – русскому языку, математике, обществознанию и физике), – объясняет Максим. – По баллам был шанс поступить в вуз. Поскольку мысль о ЮФУ пришлось отложить, стали смотреть, куда могу ещё поступать. Я жил в хуторе Путь Правды Зерноградского района, а в райцентре была сельскохозяйственная академия (АЧГАА, ныне – Азово-Черноморский инженерный институт – филиал ФГБОУ ВО Донской ГАУ в г.Зернограде).Приехали с мамой. Подали документы, причём сразу на три специальности (землеустройство и кадастр, агроинженерия электротехнологии и электрооборудование и теплотехника). Везде прошёл. Но остановил свой выбор на энергетическом факультете, профиль «агроинженерия: электротехнологии и электрооборудование». Нам позвонили из вуза и сказали, что надо сделать выбор. Посидели. Подумали. Теплотехника, кадастры – всё это узкоспециализировано, тогда как у агроинженерии и энергетики больше возможностей для выбора места работы».
После первого курса Максим Попов в составе студенческого стройотряда «Энергия» отправился в Екатеринбург на Белоярскую АЭС – работать электромонтёром. Три летних месяца оказались ударными. Максим смог приобрести интересный опыт и заработать первые серьёзные деньги, которые позволили 18-летнему парню приодеться и приобрести первый автомобиль…
По признанию Максима Юрьевича, стройотряды затянули. И все четыре года, пока Максим учился в своей «академии», он активно работал в стройотрядах. И даже карьерно вырос в этой системе: от рабочего до руководителя объекта. В последний год Попов руководил работами на Кубани: в саде-гиганте командовал реализацией сельхозпроекта. В подчинении у командира были почти 100 студентов со всей России, в том числе 20 – из его родного вуза. Максим серьёзно думал над тем, что, получив диплом, он останется в Ростовском штабе студотрядов, потому что видел в этом отличные перспективы и возможность хорошо зарабатывать. Однако жизнь внесла в эти планы свои коррективы.
«Уже после того, как получил диплом бакалавра, я возвращался на машине из Зернограда в Славянск-на-Кубани, в сад, к своему стройотряду. Прошёл дождь. Дорога была скользкой. Я слетел с трассы. Сильно разбил машину. Но сам, слава богу, не пострадал. И я расценил этот случай как знак свыше. Что не стоит искать чего-то хорошего на стороне, а тщательно присмотреться к тому, что рядом, увидеть направления для роста и работать», – рассказывает Попов.

В течение трёх лет – с осени 2019 года по осень 2022-го – Максим Попов со своей группой проводили в мини-теплице эксперимент, позволяющий убедиться в эффективности работы математической модели теплового баланса. Работали, в основном, в холодное время года, так как в тёплое – инсоляции достаточно: растения растут и без дополнительных энергозатрат. Каждый год пик эксперимента приходился на период с середины октября по март, когда в Ростовской области низкая солнечная активность, холодно, ветрено и пасмурно. Каждые свои расчёты молодой учёный и его студенты проверяли на практике. Переделок, по собственному признанию Максима, было много. Но им удалось благополучно завершить эксперимент, отчитаться перед Фондом содействия инновациям и подать заявку на другой грантовый конкурс – «Студенческий стартап». «Мы выиграли один миллион рублей. И это было то, что надо для продолжения работы, – радостно говорит Максим. – Мы обобщили результаты эксперимента. По его итогам я выпустил сразу четыре статьи. Две – на иностранных языках, их размещение оплачивал. Две – в отечественных изданиях из перечня ВАК. Мне удалось запатентовать разработку «Теплица с обогревом на солнечной энергии» (что также требовало затрат), и я смог приступить к работе над докторской диссертацией».
На вопрос, как его разработка может помочь обычным людям, Максим сначала отвечает просто: «Импортозамещение». А далее даёт пояснение: «У нас большая страна. Много не электрифицированных территорий. В том числе, и на юге России. Монтаж таких автономных теплиц позволит выращивать в зимний период овощи, зелень, ягоды или цветы. А их, особенно в начале марта, сейчас в больших количествах импортируют, что для такой сильной аграрной страны, как Россия, я считаю неправильным. Для того чтобы мы могли успешно заместить, например, цветочный импорт, надо создавать внутри теплицы и стабильно поддерживать микроклимат, необходимый для тех или иных культур. Мы, например, в нашей мини-теплице на приусадебном участке родителей выращиваем микрозелень. Это тоже очень интересное направление, по сути, импортозамещение. Много места «грядки» не занимают: стеллажи с микрозеленью стоят в теплице в шесть и более ярусов. В итоге, на одном квадратном метре снимаем 30–40 кг зелени. У неё, в сравнении с овощами, маленький период вегетации: за полтора-два месяца у нас полноценное растение. Кресс-салаты вообще через 21 день собираем. Для выращивания зелени достаточна температура +12… +15 градусов, тогда как, например, для огурцов это уже +21 градус. Для такого микроклимата иные энергозатраты и эффективность».

– Вы не только много работаете как учёный, но и читаете лекции, ведёте семинары. Что вам больше нравится: изобретать или преподавать?
– Знаете, больше нравится преподавать. Ещё будучи школьником, я мечтал о работе преподавателя. И, несмотря на жизненные перипетии, так и вышло. Мне нравится работать с детьми. Наблюдать за тем, как они профессионально и интеллектуально растут, выявлять талантливых студентов. Есть ребята, с которыми мы в конференциях участвуем, вместе эксперименты проводим. Например, если говорить о мини-теплице, один из наших студентов Корнев Илья, студент 4 курса, занимается для них тепловыми аккумуляторами. Другой, Писоцкий Кирилл, студент 4 курса, разрабатывает алгоритм управления системами класса «умный дом»: умное освещение, адаптивные системы полива и т. д. Это уже полная автоматика. И вот он разрабатывает необходимые алгоритмы.


– Что вы можете сказать о научной, образовательной и материально-технической базе региона? Насколько она позволяет увлечённо и грамотно заниматься наукой?
– Донской регион довольно активно поддерживает молодых учёных. Финансирует научные исследования. Да и наш институт всегда идёт навстречу. Например, если хотим поучаствовать в конкурсе на получение гранта или по профмастерству, то всегда находим поддержку. И аудитории предоставляются. И материально-техническая база хорошая.
Кстати, государство выделяет средства на обновление материально-технической базы, которая морально и физически устарела. Поэтому у нас всегда есть возможности для развития.

– Среди молодёжи есть мнение, что быть учёным – несовременно, неинтересно, бедно. При этом есть задача активно вовлекать молодёжь в науку. По вашему мнению, что для этого надо делать?
– С одной стороны, надо финансово мотивировать. Для этого есть гранты, стипендии, другие меры поддержки со стороны вузов и фондов. С другой стороны, надо рассказывать об успешном опыте молодых учёных, проводить дни открытых дверей в вузах, встречи, устраивать уроки профориентации в школах. Например, в сельских школах активно развиваются агроклассы. Начиная с пятого класса, на Дону детей активно погружают в аграрную науку. Но каждый сам выбирает для себя направление, которым будет в жизни заниматься.
Молодёжь, к сожалению, не стремится в науку. И это факт. Как с этим бороться – трудно сказать. Да и нужно ли?! Человек, если захочет серьёзно заниматься наукой, то будет это делать. И никакие стереотипы не возьмут над ним верх. И трудностей бояться он не будет. Не станет руки опускать при первой же неудаче.

– Как не опускали вы?
– Я на собственном опыте знаю, что отрицательный результат учит намного сильнее, чем положительный, главное – не расстраиваться и стремиться вперёд. Например, в «Умнике» я дважды проиграл. В первый раз меня вообще и до финала не допустили. Но я же не опустил из-за этого руки, не сдался.
Много зависит ещё и от наставника. Например, мой руководитель всё время меня мотивировал, предлагал подумать, поучаствовать в конференциях, набраться знаний и опыта, обменяться мнениями с коллегами. Моральная поддержка так же важна, как и материальная. А ещё здорово, когда и родственники поддерживают. Например, когда строил теплицу, мне помогли и мама, и тёща с тестем. Они видели, насколько сильно мне это нужно, что я аж горел этим: ребёнка в садик, а сам – на теплицу. Расчёты. Измерения, экспериментальные исследования. Проверки гипотез и так далее. А сколько было переделок математических моделей – и не сосчитать. Сотни, не меньше. Расчёты, конечно, хорошо. Однако мы должны убедиться, что это действительно работает. Как говорил мой руководитель, бумага всё стерпит, а вот, когда построишь, будет видно.
Так вот, целеустремлённость, настойчивость, любознательность, стойкость и умение идти до конца – это качества, без которых невозможно быть учёным. А ещё – желание постоянно учиться. Ведь жизнь, наука и технологии не стоят на месте. Надо двигаться в одном темпе с ними. А иногда и опережая их.