Libmonster ID: UA-1887

Доктор технических наук Б. А. СОКОЛОВ, директор Программы по энергоустановкам, кандидат технических наук С. А. ХУДЯКОВ, заместитель директора этой Программы(Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева)

Концепция экологически чистой водородной энергетики зародилась в середине 70-х годов XX в. как естественная реакция на надвигающийся энергетический кризис. Мировые запасы нефти и газа, согласно прогнозам, окажутся в основном исчерпанными в первой половине XXI, а угля - в XXII в. Однако даже если будут найдены месторождения других углеводородов (скажем, газогидратов - газа в твердой форме) и разработаны методы их эксплуатации, продолжение ориентации на их сжигание грозит значительным увеличением содержания в атмосфере углекислого газа. А это может способствовать глобальному потеплению, чреватому таянием ледников Арктики и Антарктики, затоплением многих островов и побережий материков, нарушением условий сельскохозяйственной деятельности и т.д.

Переход на водородное топливо позволит избежать подобных коллизий, ибо необходимое сырье - вода - неисчерпаема. Получать же водород предполагают с применением чистых источников первичной энергии: невозобновляемых, но практически неограниченных по ресурсам (атомная, термоядерная энергия), и возобновляемых (солнце, ветер, морские приливы, биомасса и т.д.). Согласно отечественной концепции атомно-водородной энергетики среди способов производства Н2 наибольший интерес представляют электролиз, термохимические и комбинированные термоэлектрохимические циклы. Созданная в нашей стране база позволяет приступить к их освоению уже в ближайшее время.

В последнюю четверть XX в. началась коммерциализация водородной энергетики, соответствующих технологий и аппаратуры. Крупнейшие компании США, Японии, Германии активно участвуют в гонке за "водородный" автомобиль. А немецкие специалисты накапливают опыт создания и эксплуатации заправочных станций для такого транспорта. И в 2005 г. весь городской автобусный парк Гамбурга предполагают перевести на данный вид топлива. По относительно невысокой цене его планируют производить на гидроэлект-

стр. 4


стр. 5


Энергоустановка автомобиля "Антэл-1":

1, 6 - баллоны с кислородом и водородом соответственно;

2 - система управления;

3 - форсированный щелочной электрохимический генератор;

4, 5 - блоки подачи водорода и кислорода соответственно.

стр. 6


Компоновочная схема автомобиля "Антэл-2":

1 - водородно-воздушный электрохимический генератор; 2 - система управления электроприводом; 3 - заправочное устройство; 4 - блок питания; 5 - водородные баллоны; 6 - система управления источниками питания; 7 - буферная аккумуляторная батарея; 8 - система очистки воздуха; 9 - воздушный компрессор-эспандер; 10- электродвигатель.

ростанциях Канады и затем морским путем перевозить в сжиженном состоянии в Европу.

Россия имеет большой научный и технический задел в данной области и по теоретическим, концептуальным разработкам находится на современном мировом уровне. Много для этого сделала Ракетно-космическая корпорация (РКК) "Энергия" им. СП. Королева - единственная в нашей стране организация, создавшая вместе с Уральским электрохимическим комбинатом (УЭХК) и другими смежниками энергоустановки на основе водородных топливных элементов и обеспечившая их серийное производство. Первое детище этого сотрудничества было использовано для орбитального корабля советской лунной экспедиции (1967 - 1972 гг.), затем последовала аналогичная система для многоразового космического корабля "Буран" (1976 - 1991 гг.). В ходе указанных работ удалось решить ряд сложных научно-технических задач. В частности, подготовили конструкторскую, технологическую и эксплуатационную документацию, освоили производство и практическое использование энергетических установок с электрохимическими генераторами и криогенными блоками для водорода и кислорода. Кроме того, предложили технологию получения этих компонентов особой чистоты, разработали оборудование и инфраструктуру их транспортировки, хранения и заправки, составили нормативную документацию по безопасности процессов.

Сделан крупный шаг вперед и в отношении щелочных топливных элементов, а также электрохимичес-

стр. 7


ких генераторов на их основе: выбран оптимальный тип данных источников питания, изготовлены для них высокоэффективные катализаторы, специальные металлокерамические электроды и т.д. Все это позволило начать серийное производство названных элементов. А главное - была выстроена комплексная система проектирования, изготовления, сборки, испытаний соответствующих энергетических установок сначала на газообразных, затем на криогенных компонентах и далее в составе космического корабля на техническом и стартовом комплексах космодрома "Байконур" с параллельным контролем из Центра управления полетами.

Таким образом, к началу 90-х годов в нашей стране имелись фундаментальные научно-технические, проектно-конструкторские, производственно-технологические и экспериментальные основы и сформирована кооперация предприятий для развития новейшего вида энергетики. Столь высокий уровень решения аналогичных проблем в то время был только в США.

В 1991 - 1993 гг. коллектив РКК трудился над подобными энергоустановками для подводных аппаратов (транспортно-спасательных, водолазных и глубоководных) и электромобилей*. И в августе 2001 г. на 5-м Московском международном автосалоне появился наш первенец "Антэл-1" (автомобиль на топливных элементах) - пятидверная "Нива", совместная работа с ОАО "АвтоВАЗ" и УЭХК. А через два года участники следующего, 6-го Автосалона увидели легковой автомобиль "Антэл-2" - 11-ю модель "Жигулей", изготовленную в той же кооперации.

Затем в соответствии с постановлением правительства Москвы по "Городской целевой программе использования альтернативных видов моторного топлива на автомобильном транспорте города на 2002 - 2004 годы" совместно с УЭХК, Центральным научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом (НАМИ) и ОАО "ЗИЛ" наша корпорация разработала технический проект энергоустановки на основе топливных элементов для малоразмерного автобуса "Бычок".

Не забыли мы и о децентрализованном электро- и теплоснабжении различных стационарных потребителей. Вместе с российской компанией "Индепендент Пауэр Технолоджис" создали промышленный прототип системы "Каскад-1" на топливных элементах с щелочным циркулирующим электролитом, работающей на водороде и атмосферном воздухе. В сентябре 2003 г. начаты и по сей день продолжаются ее демонстрационные испытания для ознакомления заинтересованных сторон. В настоящее время специалисты РКК "Энергия" дорабатывают это изделие с учетом высказанных замечаний. Выпустив же полный комплект чертежно-технической и эксплуатационной документации, предполагаем изготавливать сначала по 10, а затем по 100 таких установок в год.

Есть у нас задел и по энергосистемам, функционирующим на природном газе (метаноле) и воздухе. Предложения об их создании (в кооперации с УЭХК и рядом других предприятий) корпорация "Энергия" в январе 2004 г. направила в Российскую академию наук и Горно-металлургический комбинат "Норильский никель" для включения в "Комплексную программу поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам", принятую данными организациями**. В настоящее время заключен соответствующий договор с РАН.

Мы считаем, что в России назрела необходимость в указанных источниках питания для электро- и теплоснабжения населенных пунктов и промышленных объектов; резервного (аварийного) энергоснабжения потребителей, не терпящих в нем даже кратковременного перерыва (государственные узлы связи, крупные финансовые структуры, ретрансляторы телевизионных и телефонных каналов, операционные в боль-


* См.: А. Л. Эйдельман. "Мир диагностики" автомобилей. - Наука в России, 2002, N 3 (прим. ред. ).

** См.: Я. В. Ренькас. По пути инноваций и инвестиций. - Наука в России, 2004, N 3 (прим. ред. ).

стр. 8


Внешний вид энергоустановки "Каскад-1" со снятым кожухом:

1 - блок охлаждения (радиатор с вентиляторами);

2 - блок клапанов;

3 - батарея топливных элементов;

4 - блок силовой коммутации;

5 - блоки управления;

6 - конвертер напряжения;

7 - блок очистки воздуха от углекислого газа.

ницах и т.д.); накопителей для солнечных и ветряных энергоустановок; электромобилей, космических и подводных аппаратов (прежде всего транспортно-спасательных и водолазных, работающих на шельфе при добыче нефти и газа). Однако такая работа сопряжена с решением ряда научно-технических задач. В их числе, например, создание электрохимических генераторов на твердополимерных и щелочных топливных элементах (для работы на водороде и воздухе), продуктах риформинга* легких углеводородов и воздухе. Немало нерешенных вопросов связано с криогенными, газобаллонными системами хранения водорода высокого давления (400 - 800 атм) для автомобильного транспорта и подводных аппаратов. Многое предстоит сделать и для получения водорода из природного, попутного нефтяного, биологического газа, газового конденсата, метанола, диметилэфира, бензина и др. для стационарных и транспортных энергоустановок. Кроме того, требуются суперкондесаторы и сильноточные батареи для систем аккумулирования и рекуперации энергии в электромобилях.

Справиться с этим кругом задач можно, объединив усилия всех заинтересованных организаций. Это УЭХК, НАМИ, "Индепендент Пауэр Технолоджис", ОАО "АвтоВАЗ", а также Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (город Саров), Российский научный центр "Курчатовский институт", Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда", московские научно-производственные объединения "Луч", "Эконд", открытые акционерные общества "АВЭКС", "ЗИЛ" (Москва), "Пластполимер" (Санкт-Петербург).

В ближайшие годы можно ожидать вхождения водородной энергетики в жизнь человечества, что не только решит мировые экологические проблемы, но и изменит условия его существования. Мы уверены: научный, проектно-конструкторский и технологический уровень нашей страны в данной области позволяет ей занять достойное место среди передовых энергетических держав.

Иллюстрации предоставлены авторами


* Риформинг - процесс переработки нефтепродуктов с целью получения высокооктановых автомобильных бензинов, ароматических углеводородов и технического водорода (прим. ред. ).


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-ТОПЛИВО-БУДУЩЕГО

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Григорий ГалушкоContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Galushko

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Проблемы. Поиск. Решения. ТОПЛИВО БУДУЩЕГО // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 18.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-ТОПЛИВО-БУДУЩЕГО (date of access: 08.12.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Rating
0 votes
Related Articles
GLOBAL DEMOGRAPHY: UKRAINE TODAY AND IN FUTURE
14 hours ago · From Україна Онлайн
THE UKRAINIAN STRATEGY FOR EUROPEAN INTEGRATION: NEW OPPORTUNITIES
14 hours ago · From Україна Онлайн
UKRAINE AND THE MODERN ORIENT
14 hours ago · From Україна Онлайн
TRANSPORT INFRASTRUCTURE OF UKRAINE: REGIONAL ASPECT
Catalog: Экономика 
Yesterday · From Україна Онлайн
ИЗДАТЕЛЬСТВО АВСТРИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ВЫПУСК КАТАЛОГА ЗА 2006/2007 гг.
3 days ago · From Україна Онлайн
Несмотря на все провалы за 2,5 года практически неограниченной власти, ближайшее окружение Зеленского старательно убеждает президента в его гениальности и он похоже верит. Аплодисменты заглушали крики «ганьба» так качественно, что Зеленский вжился в роль успешного политика и даже аплодировал себе сам.
Catalog: Разное 
5 days ago · From Naina Kravetz
UNDER ADVERSE CONDITIONS
Catalog: Экономика 
5 days ago · From Україна Онлайн
THE "EUROPEAN CHOICE" OF UKRAINE WITHOUT THE "UKRAINIAN CHOICE" OF THE EU
5 days ago · From Україна Онлайн
THE NEW CYCLE OF ALLIANCE ENLARGEMENT: UKRAINE AND NATO
5 days ago · From Україна Онлайн
Люди делового миа
5 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
Проблемы. Поиск. Решения. ТОПЛИВО БУДУЩЕГО
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones