Диверсификация немецкой энергетики - с миру по технологии
Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors

Зелёная Точка Старта

Диверсификация немецкой энергетики — с миру по технологии

Энергопереход, который стал не просто модным трендом, а новой стратегической линией развития энергетики, явственно показывает, что время монополии сырьевиков ископаемого сектора подходит к концу. Здесь примерно идёт тот же процесс, что и в автомобильной отрасли, где ископаемотопливные автомобили уступают место электрическим. Но в энергетической сфере процесс перехода будет с одной стороны идти немного медленнее, чем в автомобильной, а с другой, здесь будет больше вариантов и конкурирующих технологий. Если в автомобильной сфере бензиновый и дизельный транспорт постепенно будет замещаться аккумуляторными и водородными машинами, то в энергетике разнообразия куда как больше. Здесь мы уже видим масштабное развитие ветро и солнечной энергетики, постепенно в эту область будет входить водородная энергетика, как в виде генерации с помощью топливных элементов, так и непосредственное использование водорода в  виде сгораемого топлива, в том числе и в качестве примеси к природному газу. Про термоядерную энергетику и гелий-3 говорить пока рано.

Диверсификацию энергетики может дополнить в скором времени разработка японской компании Mitsubishi Power, которая уже несколько лет работала над созданием гибридной системы твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) с микрогазовой турбиной в составе. Полное название этой технологии — Hybrid System of Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) and Micro Gas Turbines (MGT).

По сложившейся традиции, одними из первых эту систему внедрят в жизнь в Германии. Непосредственно этим сейчас занимается «Das Gas und Wärme-Institut Essen» (DGWI), совместно с Европейским фондом регионального развития (ERDF), который к марту 2022 года в рамках проекта «Демо-гибрид-ТОТЭ» установят 4 ТОТЭ в немецкой земле Северная Рейн-Вестфалия. Гибридная система ТОТЭ вырабатывает электроэнергию и тепло с высоким КПД и может использоваться децентрализовано и независимо от действующей местной энергосети. ТОТЭ может работать с различными видами топлива, от природного газа до биогаза и водорода. То есть по сути, это многотопливный генератор, который способен «переварить» любой вид газообразного топлива.

Mitsubishi Power SOFC и MGT

Профессор Клаус Гёрнер, научный руководитель GWI: «Энергетическая система с высокой долей возобновляемых источников энергии неизбежно требует установок, которые могут обеспечивать электричеством и теплом надежно, быстро и экологически безопасным способом, когда в ВИЭ-генерации есть пробелы (пасмурная погода или штиль). Такая гибкая и устойчивая работа — особенно с участием водорода в качестве топливного газа — будет всесторонне реализована с помощью гибридного ТОТЭ».

Mitsubishi Power SOFC и MGT

Мощность установок MEGAMIE, поставляемые в Германию, составляют 250кВт. Одна установка MEGAMIE может стать надёжным источником энерго и теплоснабжения для большого офисного здания, больницы или 300 домовладений. Для Германии эти системы ещё в новинку, а в Японии Mitsubishi Powers уже установила девять таких систем.

Mitsubishi Power SOFC и MGT

Профессор Эммануил Какарас, руководитель бизнес-подразделения новых продуктов в компании. Mitsubishi Power Europe: «Мы рады представить уникальную систему SOFC (ТОТЭ) на европейском рынке. Это подтверждает растущий спрос на экологически чистые источники энергии, в которых Mitsubishi Power имеет большой опыт».

Принцип работы

Вот как описывает принцип работы ТОТЭ Mitsubishi Power:

Mitsubishi Power SOFC и MGT

«…ТОТЭ вырабатывает энергию при температуре от 700° C до 1000° C, подавая топливный газ (водород, природный газ, биогаз и т.д.) на топливные электроды и воздух (кислород) на воздушные электроды.
Метан (CH4), основной ингредиент топливных газов, вводимых в батарею элементов, и водяной пар (H2O), содержащийся в рециркулируемом отработавшем топливе, становятся водородом (H2) и оксидом углерода (CO) внутри пакета ячеек из-за реакции внутреннего риформинга, которая характерна для ТОТЭ.
Ионы кислорода (O2-), которые перемещаются со стороны воздушного электрода внутрь электролита, реагируют с водородом (H2) и оксидом углерода (CO) топлива на границе раздела между топливными электродами и электролитом, испуская электроны (e-) при одновременном образовании водяного пара (H2O) или диоксида углерода (CO 2).
Между тем, после того, как электроны, испускаемые ионами кислорода, выполнили электрическую работу через внешнюю электрическую цепь, они перемещаются к воздушным электродам.
На границе между воздушными электродами и электролитом кислород в воздухе (O2) реагирует с электронами, которые переместились, чтобы произвести ионы кислорода, и эти ионы кислорода захватываются электролитом и перемещаются на сторону топливного электрода.
Что касается общей реакции выработки энергии, водород или окись углерода реагируют с кислородом с образованием воды или углекислого газа, и потоки электричества с образующимися электронами перемещаются по внешнему контуру.

Воздушный электрод является катодом, а топливный электрод — анодом…
«

Mitsubishi Power SOFC и MGT

Немецкий DGWI будет исследовать экологический и системный потенциалы этой установки в реальных условиях эксплуатации. В частности, будет изучаться потенциал сокращения выбросов CO2 в зависимости от процентного соотношения использования различных видов топлива, о которых говорилось выше. Приблизительно уже к середине 2023 года появятся первые результаты исследования работы ТОТЭ, и будет ясно насколько система действительно гибкая, относительно видов топлива, а, следовательно, и гибридная.

В любом случае, ТОТЭ это ещё один элемент создания децентрализованной и диверсифицируемой энергетики, где монополизм одного вида энергоносителя будет нивелирован.

P.S.

Ну а чтобы подсластить эту новость для поклонников природного газа, отмечу, что Mitsubishi Power выбрана в качестве ключевого поставщика оборудования для завода по производству СПГ в Усть-Луге, чья производственная мощность оценивается 13 миллионов тонн в год.

Mitsubishi Power газовая турбина H-100
Mitsubishi Power — газовая турбина H-100

Японская компания обязуется поставить 4 газовые турбины H-100 и 10 центробежных компрессоров.

___________________________

Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!

%d такие блоггеры, как: