Водородная энергетика

В настоящее время основным сырьем в России для произ­водства водорода является природный газ, из которого произво­дят более 90 % водорода.

Уже разработаны и внедряются перспективные методы из­влечения водорода из водородосодержащих газов различных производств: низкотемпературная конденсация, адсорбция, аб­сорбция, мембранная технология. Производство водорода этими методами значительно экономичнее, чем на специальных уста­новках паровой конверсии углеводородных газов, считающейся наиболее дешевым методом производства водорода. Перспектив­ным источником является уголь. Однако в программе развития водородной энергетики в стране на перспективу предусмотрено, что основным сырьевым источником получения водорода станет вода, для разложения которой должно быть использовано тепло высокотемпературного ядерного реактора (ВТЯР).

Водород обладает очень высокой теплотой сгорания: при сжигании 1 г водорода получат 28,6 кал тепловой энергии (при сжигании 1 г бензина – 11,2 кал), его можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ. Главным преимуществом водородной энергетики является возможность экономии традиционного энергетического сырья за счет широ­кого использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (как в чистом виде, так и в виде добавки) и газотурбинных двигателей (авиатранспорт, электроэнергетика).

Испытания показали, что более эффективно использовать водород в виде 5...10 % добавки к бензину, поскольку использо­вание чистого водорода ведет к нарушению рабочего процесса двигателя, а также к ус­ложнению хранения больших количеств водорода на борту авто­мобиля. Такая смесь позволяет повысить топливную экономич­ность двигателя на 20...25 %, снизить эксплуатационный расход бензина на 35...40 % и токсичность отработавших газов по СО в 15-20 раз, по углеводородам в 1,5-2,0 раза и окислам азота в 10-15 раз.

В настоящее время разнообразный транспорт несет ответственность за 23% техногенных выбросов парниковых газов в атмосферу Земли По оценкам экспертов, уже через двадцать лет это число удвоится и продолжит расти по мере того, как в развивающихся странах будет увеличиваться количество личных автомобилей. Кроме углекислого газа в атмосферу выбрасываются оксиды азота, ответственные за увеличение заболеваемости астмой, оксиды серы, ответственные за кислотные дожди и т. д.

В морском транспорте зачастую используются низкосортные, дешёвые сорта топлива. Морской транспорт выбрасывает оксидов серы в 700 раз больше, чем автомобильный транспорт. Другой причиной повышения интереса к водородному транспорту является рост цен на энергоносители, дефицит топлива, стремление различных стран достичь энергетической независимости.

Водород может использоваться в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания. В этом случае снижается мощность двигателя до 82 %-65 % в сравнении с бензином. Если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117 % в сравнении с бензиновым аналогом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания и возрастает вероятность подгорания клапанов и поршней при длительной работе на большой мощности. Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, способен вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Обычный ДВС для работы на водороде не подходит, так как водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора. Обычно для работы на водороде используется роторный двигатель, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного.

Дата добавления: 2014-01-03