25 | 05 | 2020
Новости рынка:

F.A.Q. о котлах и отоплении

Воднева енергетика (частина 1)

Дата добавления:
07.05.2011
Хиты:
4657
Рейтинг:
 
Голосовать:
Хорошо - Плохо

Ответ

Екологічна і енергетична криза може зробити розвиток водневої енергетики одним з головних пріоритетів світової економіки.

Пріоритет нафти

З усієї одержуваної світовою економікою первинної енергії менше 14% припадає на поновлювані джерела: гідроенергію, біомасу, вітер і надходить на землю сонячне випромінювання, енергію морських припливів, геотермальну енергію. Більше 6% - на ядерну енергію. Більше 80% світової потреби в первиній енергії забезпечують невідновлювані природні ресурси - нафта, вугілля і газ. В даний час на енергетичному ринку домінує нафту, на її частку припадає до 40% загального споживання. Три чверті розвіданих запасів сирої нафти контролює Організація країн - експортерів нафти (ОПЕК). Нерівномірний розподіл світових запасів викопного палива за географічними регіонами і залежність від близькосхідної нафти створюють постійну напругу в економіках розвинених і країн, що розвиваються.

З іншого боку, в існуючих традиційних енергоустановках витяг енергії з вуглеводневого палива супроводжується процесами горіння, що йдуть з великими втратами і забруднюючими атмосферу викидами. Загальне споживання енергії в світі з 1900-го по 2000 рік зросла з 21 Едж до 320 Едж (1 екоджоуль дорівнює кількості тепла, одержуваного при спалюванні 27 млн кубічних метрів сирої нафти). Не дивно, що за останні півстоліття через спалювання нафти та інших видів копалин, концентрація в атмосфері діоксиду вуглецю збільшилася у 4,5 рази. Таким чином, світова економіка стоїть перед дилемою: з одного боку, без енергії не можна забезпечити матеріальне благополуччя людей, а з іншого - збереження існуючих методів виробництва енергії і темпів зростання її споживання може призвести до руйнування навколишнього середовища і, як наслідок, до зниження якості життя населення.

Паливний елемент

Кращим паливом для паливних елементів вважається водень, але на практиці в даний час використовуються і інші види палива: природний газ, спирти (метанол, етанол), продукти газифікації вугілля, продукти переробки стічних вод і біомаси. Для забезпечення процесу отримання електроенергії одночасно з паливом на паливний елемент подається окислювач - кисень, як правило, з атмосферного повітря. У паливних елементах перетворення енергії водню в інший вид енергії (електричну) відбувається без процесів горіння і шкідливих викидів, притаманних традиційним джерелам енергії, що використовують вуглеводневе паливо. Викид в паливних елементів - звичайна вода.

Вперше ідея використання паливних елементів у великій енергетиці була сформульована німецьким вченим Освальдом в 1894 році. У 30-х роках німецький дослідник Бауер створив лабораторний прототип паливного елемента з твердим електролітом для прямого анодного окислення вугілля. Одночасно розроблялися киснево-водневі паливні елементи. Загальносвітове визнання отримали результати досліджень радянського вченого Оганеса Давтяна. Після публікації в 1947 році його монографії «Проблема безпосереднього перетворення хімічної енергії палива в електричну» країни - технологічні лідери інтенсифікували роботи зі створення паливних елементів і енергоустановок на їх базі. У 1958 році в Англії Ф. Бекон створив першу киснево-водневу установку потужністю 5 кВт. У США з 1955 року К. Кордеш розробляв низькотемпературні киснево-водневі паливні елементи. У них використовувалися вугільні електроди з платиновими каталізаторами. У Німеччині Е. Юст працював над створенням неплатинового каталізатора.

У 60-х роках був створений ряд демонстраційних і рекламних зразків паливних елементів. Розробки подібних водневих технологій проводило більшість розвинених країн світу, в першу чергу США, Канада, Японія, а також Радянський Союз - визнаний технологічний лідер у цій сфері в 60-70-і роки. У США роботи на цьому напрямку були пов'язані в основному з космосом. У космічних апаратах «Джеміні», «Аполлон», «Шаттл» вперше були застосовані водневі лужні паливні елементи (AFC). Однак наприкінці 60-х років обсяг розробок та досліджень з паливних елементів в США і Канаді істотно скоротився. Новий сплеск інтересу до них був відмічений лише в 80-і роки. А в 90-і розвинені країни інтенсифікували роботи з досліджень, розробок і створення стаціонарних електричних станцій великої потужності на базі паливних елементів. Ці дослідження зробили економічно прийнятним використання в стаціонарних, пересувних і портативних енергоустановках водневих паливних елементів.

Водневий бум почався

Ще в 1996 році в США законом Hydrogen Future Act (Закон про водневе майбутнє) була прийнята «всеосяжна національна енергетична стратегія», розроблена міністерством енергетики. Закон встановлював, що базовими елементами в розробках технологій водневої енергетики повинні бути визнані паливні елементи, а також багаторічний план проведення НДДКР, запропонований міністерством енергетики. Частиною «всеосяжної національної енергетичної стратегії» стала «Воднева програма», метою якої є перехід економіки США протягом двадцяти років на водень як основний енергоносій. Зокрема, повинні бути розроблені, створені і впроваджені економічно прийнятні ключові водневі технології і продукти: паливні елементи, високоефективні технології зберігання водню, невеликі реформери (пристрої, призначені для отримання водню з вуглеводнів) для розподілених систем виробництва водню. Розробка цих технологій зажадає підтримки індустріальних лідерів-розробників. Консолідація корпорацій забезпечить створення галузевого пулу виробників енергетичних систем. Збільшення активності в області водневої енергетики відкриє ринки для технологій відновлюваної енергетики, таких як вітроенергетика і сонячна енергетика, для вирішення проблем акумуляції енергії.

Міністерство енергетики США реалізує також програму Vision XXI, спрямовану на розробку технологій, необхідних для ультрачистих електростанцій XXI століття і для підготовки переходу на водневу енергетику. Програма передбачає використання таких видів палива, як вугілля, природний газ, біомаса і муніципальні стічні води, а також інших видів рідкого палива. У рамках цієї програми реалізуються проекти створення електростанцій на базі паливних елементів, технологій газифікації вугілля, отримання високоміцних матеріалів, сепарації водню, теплообміну і інших технологій. В даний час створені і встановлюються електростанції на базі росплавкарбонатних паливних елементів (MCFC) з ккд близько 85%, що працюють на природному газі. Показник вартості одного кіловата встановленої потужності цих електростанцій оцінено в 1200 доларів. До 2015 року передбачається зниження цього показника до 400 доларів (для енергоустановок на базі дизельних генераторів показник вартості кіловата встановленої потужності оцінено від 800 до 1500 доларів). Острівний американський штат Гаваї реалізує власну водневу програму і має намір у майбутньому експортувати водень і водневі енергоносії - стати «тихоокеанським Кувейтом». У 2001 році був прийнятий закон Hydrogen Future Act of 2001, яким були визначені обсяги фінансування подальшого проведення НДДКР та реалізації програм у галузі водневої енергетики - 350 млн доларів в 2002-2006 роках. А за останні п'ять років федеральний уряд США витратив на ці цілі 165 млн доларів.

Інші країни теж займаються будівництвом «водневого майбутнього». Наприклад, Китай здійснює інтенсивне впровадження водневих паливних елементів, електростанцій і енергоустановок на базі паливних елементів в національні електроенергетичні системи. Показником високого рівня конкурентоспроможності в галузі водневої енергетики є той факт, що Китаю належить близько 25% від загальної кількості зареєстрованих у світі патентів в області паливних елементів. Один з проектів пов'язаний із застосуванням водневих паливних елементів в автомобілебудуванні. До 2013 року передбачається вивести на дороги Китаю автотранспорт на паливних елементах китайського виробництва. У Японії, згідно з результатами аналізу, проведеного Токійським дослідним інститутом системних технологій, просування «чистих» енергетичних технологій повинне викликати економічний ріст і додати до 2015 року 180 тис. робочих місць.

Продовження

Категория

Поиск ответов
На правах рекламы
Лента новостей
Комментарии
  • Ирина Михайлова 2 месяца назад
    Я щас работаю в компании по климатическим системам :-) как раз про ...

    Подробнее...

     
  • Anastasia Mikhailova 2 месяца назад
    Долгое время пользовалась ультразвуковыми . Но есть минусы: неудобно ...

    Подробнее...