News Subscription              eng | rus    
ГлавнаяО журналеРедакцияПодпискаДля авторовАрхивРедсоветКонтакты
№ 3/2008 PDF Печать E-mail
Автор Administrator   
30.04.2008 г.

Научный консультант – Басниев Каплан Сафербиевич

Ученый номера – Торстейн Инги Сигфуссон

Аннотации статей 

Водородная энергетика: Состояние, проблемы, перспективы
Басниев К.С., Выродова И.В., Бадюк Е.А.
УДК 620.93

Начался этап интенсивного развития водородной энергетики в мире, вызванный наступающим исчерпанием органических ресурсов углеводородов. Поэтому возникает необходимость в постепенной замене традиционных источников энергии новым универсальным энергоносителем. В этой связи, водород рассматривается как один из наиболее перспективных альтернативных универсальных источников энергии будущего.
В данном разделе дается обзор методов возможного применения водорода в различных областях техники и технологий, краткий анализ состояния и развития водородной энергетики в ведущих странах, характеристика перспектив водородной энергетики в России на основе федеральной целевой программы по ее развитию.

Концепция водородной энергетики
Пивнюк В.А.
УДК 620.93

Концепция водородной энергетики имеет многосторонний характер, охватывает все энергоемкие области экономики и влияет на тенденции их развития.
Принципиальным вопросом развития водородной энергетики является выбор первичных источников энергии, используемых для получения водорода. В соответствии с долгосрочной стратегией водородной экономики водород должен быть доступен во всех регионах и должен использоваться для транспортных применений, в производстве электроэнергии и в промышленности. Для перехода к водородной экономике необходимо решить ряд фундаментальных технико-экономических проблем, основными из которых являются:
1. Разработка и внедрение экономичных, безопасных и экологически чистых систем водородных топливных элементов (ТЭ) и систем хранения водорода.
2. Разработка инфраструктуры водородной энергетики, эффективной системы транспортировки и распределения водорода.
3. Резкое, в течение ближайших десятилетий, уменьшение стоимости производства водорода из возобновляемых источников энергии.
4. Реализация комплекса мер по утилизации углерода как побочного продукта производства водорода

О перспективах применения водорода в стационарных и транспортных энергетических установках
Кириллов Н.Г.
УДК 620.93 : 621.43

В статье анализируются перспективы перехода России на «водородную энергетику». Показано, что при существующих технологиях производства водорода и его стоимости, применение водорода целесообразно только как альтернативного криогенного моторного топлива для автомобильного транспорта. При этом, использование жидкого водорода на транспорте будет экономически оправдано только после 2050 года.

Актуальные проблемы энергоэкологического образования и водородный всеобуч в России
Сигов А.С., Евдокимов А.А., Шинкаренко В.В.
УДК 504 : 620.93

В статье освещаются актуальные проблемы образования в России в условиях современной глобальной энергоэкологической революции, в том числе водородный всеобуч и возможности Интернет, в связи с обсуждением и доработкой проекта Национальной научно-инновационной программы «Водородная энергетика» на период до 2050 года.

Производство водорода из углеводородного сырья
Пивнюк В.А.
УДК 661.961.6.–66.097.3

В статье рассмотрены термокаталитическй и плазмокаталитический способы преобразования углеводородных топлив в водород. Описаны технологические процессы, основанные на реакции углеводородных топлив с паром (паровой риформинг), или с кислородом (частичное окисление), или с тем и другим поочередно (автотермический риформинг). На сегодняшний день все три процесса являются промышленными технологиями конверсии природного газа в водород.

Получение водорода с использованием технологии фотоэлектрохимического разложения воды

В последние годы ведется разработка технологий одноэтапного производства водорода путем прямого расщепления молекул воды на составляющие ее водород и кислород, источником для которого является световое солнечное излучение. Один из таких способов состоит в прямом фоторасщеплении воды на катализаторе под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения. Возможно производство водорода при помощи биологических процессов, в данном случае фотобиологическая технология и технология использования солнечного излучения для выращивания биомассы, а затем получения из нее водорода.

Производство водорода и сопутствующих продуктов путем электролиза морской воды
Темеев А.А., Белокопытов В.П., Куртина Н.Н., Темеев С.А.
УДК 620.93 : 665.652 : 551.464

Энергетика в значительной степени определяет уровень развития общества и условия жизни людей. В то же время, именно энергетика в основном ответственна за загрязнение окружающей среды и необратимую деградацию экосистемы планеты. Наиболее разумно решать энергетические проблемы путем использования экологически безопасных технологий на базе возобновляемых источников энергии.
Компания «Прикладные Технологии» занимается разработкой концепции и компонентов энергопромышленной системы на основе использования энергоресурсов мирового океана.
Основными компонентами системы являются Поплавковая Волновая Электростанция (ПВЭС) – устройство, преобразующее энергию морских волн в электроэнергию, и установка, использующая электроэнергию и морскую воду для электролизного производства водорода и сопутствующих продуктов (ЭЛ).
В зависимости от назначения возможно создание как одномодульных, рассчитанных на мощность до 50 кВт, так и многомодульных ПВЭС, состоящих из большого количества модулей, собранных в сеть с суммарной электрической мощностью до десятков мегаватт.
Среди задач, перспективных с точки зрения использования электроэнергии, вырабатываемой ПВЭС, особое значение имеет возможность организации электролизного производства водорода, хранения и доставки к местам потребления.
Для крупномасштабного производства весьма привлекательным является использование природного электролита – морской воды, электропроводность которой обусловлена растворенными в ней солями, а ресурсы практически неограниченны, составляя 97 % всего мирового водного запаса.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что:
1. Прямой электролиз морской воды технически осуществим и является перспективным процессом для технологии крупномасштабного производства водорода.
2. При электролизе морской воды помимо основных продуктов (водорода и кислорода) могут быть получены сопутствующие вещества, имеющие самостоятельную товарную ценность.
Эксплуатация ПВЭС – ЭЛ системы исключает возможность нарушения естественного энергетического баланса и какое-либо дополнительное загрязнение природной среды, не требует вывода из хозяйственного оборота плодородных земель и лесных угодий, будет способствовать устранению причин потепления климата и сохранению первозданности природы.

Технология производства водородометановой смеси для автотранспорта
Столяревский А.Я.
УДК 621.436.546.11

Уникальные свойства водорода обеспечивают возможность повышения КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в 1,5–1,7 раза по сравнению с ДВС на бензине, причем реальный цикл ДВС при работе на водороде существенно ближе к теоретическому, чем на любом углеводородном топливе. В двигателях внутреннего сгорания водород может использоваться как основное топливо и в качестве добавки к традиционным углеводородным, инициирующей процесс сгорания бедных углеводородно-воздушных смесей.
Альтернативное топливо должно быть доступно по цене массовому потребителю и должна быть обеспечена возможность его заправки на автозаправочных станциях.
Показана перспективность перевода городского автотранспорта на водородометановые смеси (ВМС) с содержанием водорода от 5 до 10 % по весу (20–40 % по объему). При этом резко (в 2–4 раза) снижается токсичность выбросов, эксплуатационный расход углеводородного топлива уменьшается на 35–40 %, а эксплуатационная экономичность повышается на 20–25 %.
Водородометановые смеси при доле водорода 20 % (смеси типа Hythane) даже на существующих двигателях выполняют нормы Евро-4, а при повышении доли водорода в смеси до 44–48 % (смеси типа ВМС) выполняют нормы Евро-5.
Разработана технология адиабатической конверсии метана (АКМ), позволяющая на базе отработанных промышленных технологий, процессов и катализаторов создать эффективное производство ВМС с содержанием водорода 44–48 %.
В энерго- и теплоустановках при сжигании ВМС вместо природного топлива энергия расходуется не только на улучшение качества топлива, но и воздействует на факел, турбулизируя последний, и улучшает перемешивание сжигаемой среды.
Данное преимущество, получаемое за счет улучшения качества топлива и воздействия на факел сжигаемого топлива, а также свойств водорода, позволяет использовать высокообводненное нестандартное жидкое топливо, нефтесодержащие отходы в качестве добавки к основному газовому топливу, повысить КПД котла за счет снижения потерь теплоты с теплом отходящих дымовых газов, активизации теплообмена и снижения коэффициента избытка воздуха. Снижение выбросов оксидов азота достигает 70 %.

Водород как один из альтернативных источников энергии будущего и проблема его подземного хранения
Петренко В.И., Зленко В.Я., Ераткина В.П.
УДК 620.93 : 62 – 622

В настоящее время технологические мощности человеческой цивилизации колоссальны, и для их поддержания и постоянного совершенствования и развития требуется выработка все большего количества энергии. Пока основным источником энергии является органическое топливо в виде нефти, газа и угля. Ожидается, что в 2030 г. доля нефти, газа и угля в мировом энергетическом балансе будет оставаться высокой и составит 79 %, в 2050 г. – 74,5 %. За все время функционирования нефтегазовой промышленности мира добыча нефти превысила 160 млрд т, добыча газа составила 83 млрд м3. Сжигание органических полезных ископаемых в столь огромных объемах обусловливает все большее проявление «парникового эффекта», в результате которого происходит постепенное повышение температуры земной поверхности. Если за 20-е столетие температура поверхности Земли повысилась на 0,3 °С, то в течение ХХI века ожидается возрастание на 3 °С, что может привести к катастрофическим последствиям. Наступил период, когда необходимо срочно переходить на потребление новых видов энергии. В качестве альтернативного топлива может выступать водород, запасы которого на планете практически неисчерпаемы: в морях и океанах содержится (1–2)·1017 т этого газа. Водород универсален, он является и горючим, и химическим сырьем. При выработке значительных количеств водорода потребуется строительство новых подземных хранилищ газа. С целью создания метода проектирования эксплуатации водородного подземного хранилища газа с учетом фазовых переходов воды авторами рассчитаны величины влагонасыщенности водорода в широком диапазоне давлений и температур. Выполнена оценка фазовых переходов воды для водородного ПХГ с температурой 140 °С, равной температуре выработанного Мирненского газоконденсатного месторождения Центрального Предкавказья.

Подземное хранение водорода
Басниев К.С., Выродова И.В., Бадюк Е.А.
УДК 62 – 622 : 622.691.24

Для развития широкомасштабной водородной энергетики необходимо создание сети подземных хранилищ водорода вблизи его потребителей. Анализ результатов лабораторных экспериментов по фильтрации водорода в пористых средах и возможных методов его хранения в геологических формациях показывает, что наиболее перспективным и надежным методом хранения водорода является создание подземных хранилищ в отложениях каменной соли. Развитие сети таких подземных газохранилищ будет способствовать эффективному регулированию сезонных и других неравномерностей потребления энергии и улучшению экологической обстановки в местах его потребления.

Крупномасштабное хранение водорода
Казарян В.А., Цыбульский П.Г.
УДК 62 – 622 : 622.691.24

Рассмотрены методы и процессы крупномасштабного хранения водорода, основанные на опыте строительства и эксплуатации системы хранения, транспорта, распределения природного газа.
Крупномасштабное хранение водорода рассматривается как в подземном исполнении (резервуары, созданные в каменной соли, истощенные месторождения углеводородов, водоносные коллекторы, естественные и искусственные подземные пустоты), так в наземном исполнении (стационарные металлические резервуары различного типа). Представлена карта соленосных бассейнов на территории России. Наиболее перспективными являются хранилища, созданные в отложениях каменной соли.

Проблема хранения водорода: анализ развития металлогидридных технологий на основе данных об информационных потоках
Ажажа В.М., Тихоновский М.А., Шепелев А.Г., Курило Ю.П., Пономаренко Т.А., Виноградов Д.В.
УДК 620.93 : 62 – 622

Рассмотрено состояние работ в мире по использованию водорода в качестве экологически чистого источника энергии для транспорта и энергетики в целом. Приведены основные методы получения и хранения водорода, а также требования к ним. Особое внимание уделено анализу перспектив металлогидридного метода хранения водорода. На основе рассмотрения информационных потоков отмечены наиболее перспективные сплавы – накопители водорода и проанализированы тенденции развития этих материалов в различных странах.

Последнее обновление ( 05.08.2009 г. )
 
« Пред.   След. »
Авторизация
 
© 2007-2015 Наука и техника в газовой промышленности
© 2007-2015 Science & Technology in the Gas Industry
.

.