Узбекистан перейдет на водородную энергетику

Узбекистан перейдет на водородную энергетику

В связи с истощением запасов углеводородного сырья во всем мире идет поиск альтернативных источников энергии. На сегодняшний день является актуальным перевод двигателей внутреннего сгорания на водородное или бензино-водородное композиционное топливо. При этом во многих странах мира занимаются разработкой технологий в этом направлении. Огромное внимание развитию водородной энергетики наблюдалось еще в середине 70-х годов прошлого века, но сегодня этот вопрос стоит более остро.
 
Преимущества водорода как топлива связаны не только с тем, что при его сгорании образуется экологически чистый водяной пар. Он обладает большим запасом энергии: при сгорании одной тонны водорода выделяется столько же тепла, столько при сгорании 3,5 тонны органического топлива. Кроме того, в отличие от углеводородного, он способен к окислению при низких температурах с прямым преобразованием химической энергии в электрическую, что может оказаться решающим аргументом для его применения в энергетике.
 
Устройства, позволяющие реализовать эту уникальную особенность, так называемые топливные элементы или электрохимические генераторы энергии, характеризуются очень высоким коэффициентом полезного действия - 70-80 процентов, то есть в 2-2,5 раза превышающими КПД тепловых двигателей.
При этом надо иметь в виду, что водорода в свободном состоянии на Земле нет, и для его получения необходимо доступное химическое сырье и первичные источники энергии. Иначе говоря, водород - это не топливо, а энергоноситель.
За последние 20 лет производство водорода в мире значительно возросло и уже к 2002-2004 годам достигло 80 миллионов тонн в год. По прогнозам, к 2012 году произойдет дальнейший рост его производства, обеспечивающий развитие химической промышленности до 90-95 миллионов ежегодно, а по некоторым оценкам - до 100 миллионов тонн.
 
Существуют два основных промышленных метода его получения. Один из них - экологически чистый, основан на электролизе или электрохимическом разложении воды либо водяного пара. В этом случае первичным источником энергии является генератор электрического тока. Преимущество электролизного водорода в том, что методы его дополнительной очистки экономичны и просты в технологическом отношении. Именно поэтому электролизный водород используется для получения чистого и высокочистого водорода.
 
Вместе с тем самым перспективным и с точки зрения экологии и экономики будет получение водорода электролизом воды, то есть ее разложением под воздействием электрического тока. Одним из препятствий для широкомасштабного использования электролитического метода до сегодняшнего дня являлось большое потребление электрического тока. Но применение возобновляемых и экологически чистых методов получения электрической энергии, которая будет использоваться для электролиза воды, - это действительно экологически чистая комплексная технология.
 
Если мы перейдем на водородную энергетику, то некоторые вредные выбросы значительно снизятся, а некоторых (SO2 и твердых частиц) вообще не будет.
Следует отметить, что в общем объеме производства водорода удельный вес электрохимических методов до сих пор не превышает 2-4 процентов, хотя в некоторых странах, например, в Канаде, Норвегии, США он существенно выше. Перспектива развития этих методов во многом зависит от наличия дешевой электроэнергии. В качестве универсального источника дешевой электроэнергии рассматривались до сих пор только АЭС и ГЭС.
 
Однако благодаря развитию науки в настоящее время в этой роли утверждаются возобновляемые источники энергии - в основном, солнечная энергетика. Дополнительные возможности снижения стоимости электролизного водорода связаны с совершенствованием методов электролиза воды (водяного пара).
Задачи ученых и специалистов в развитии водородной энергетики состоят в поиске новых перспективных материалов, исследованиях по эффективному применению экологически чистых технологий, направленных на получение водорода электролитическим способом с применением возобновляемых источников энергии.
Для развития в республике водородной энергетики приоритетными являются разработка технологии по производству водорода электролизом воды с применением для этого энергии солнца, разработка комплексов по его производству, хранению и транспортировке, создание высокоэффективных экологически чистых энергетических установок и электрохимических генераторов на основе топливных элементов.
 
Исследования, проведенные в республике с учетом имеющихся местных условий, показывают, что водород остается практически единственным экологически чистым топливом для автомобильного транспорта, а в более широком плане - и для любых объектов энергетики будущего. В рамках программы Государственного комитета Республики Узбекистан по охране природы в течение последних лет ведутся работы по созданию опытной пилотной установки по получению водорода экологически чистым путем. В ней для разложения молекулы воды применяется электрическая энергия, выработанная с помощью фотопреобразователей. Уже достигнуты обнадеживающие результаты на жизнеспособность выбранной технологии, поскольку себестоимость электрической энергии, выработанной фотоэлементами, практически та же, что и полученной по традиционной технологии. Наблюдается тенденция дальнейшего снижения себестоимости электрической энергии, выработанной фотоэлементами.
 
На сегодняшний день в нашей стране в лабораторных условиях разработана перспективная технологическая схема и комплексная установка, где ведутся экспериментальные работы по получению водорода. Установка состоит из нескольких отдельных самостоятельных технологических узлов, в частности, фотопреобразователя, электролиза воды и других. Основной акцент при ведении экспериментальных работ обращен на процесс электролиза. Полученный водород после осушки и очистки анализировался на степень чистоты, и было установлено, что достигнут практически чистый водород, положительно отличающийся от полученного другими методами.
 
Актуальность выбранного направления в масштабах республики заключается в разработке новых технологий производства водорода из воды с использованием солнечной энергии. Известно, что в Узбекистане более 300 солнечных дней в году. Применение выдвигаемой технологии будет успешно служить получению экологически чистым путем электрического тока фотопреобразователями. Кроме того, следует еще раз отметить, что наша республика расположена в аридной зоне средней полосы земного шара, что вызывает необходимость широкого применения водорода, получение которого основывается на криогенной технологии.
Применение водорода в криогенной технологии даст новый толчок развитию промышленности нашей страны. Получение криогенного водорода в республике предоставит уникальную возможность совершенствования и внедрения энергосберегающих технологий в промышленности, получения современных фотопреобразующих сплавов, новых химических термостойких материалов, производства химических удобрений взамен действующих в настоящее время с применением энергоемких технологий.
 
… Повторяя мнение известных специалистов замечу: широкое применение водорода в энергетике предоставит человечеству уникальный шанс жить в мире, избавленном от экологических и социальных катастроф.
 

 

Источник: «Нефть России»

  • Дата публикации: 28.07.2011
  • 471

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться