21.02.2023
Ученые кафедры тепловых электрических станций факультета энергетики Новосибирского государственного технического университета НЭТИ приступили к разработке углерод-нейтральных технологий производства электроэнергии — через два года разработка позволит избавиться от вредных выбросов ТЭЦ.
«Углерод-нейтральные технологии — это такие технологии, которые не увеличивают количество углекислого газа в атмосфере. Более того, выбросов, загрязняющих окружающую среду, — ноль. В технологиях не используется вода, так что они выгодны еще и поэтому», — рассказал руководитель научной группы, завкафедрой ТЭС доктор технических наук Павел Щинников.
По его словам, у разработки есть и значительная экономическая выгода. Затраты на воду стоят на втором месте после затрат на топливо.
«Начинка будущей «чистой» теплоэлектростанции будет принципиально отличаться. Здесь на входе не потребуется всего комплекса оборудования, связанного с подачей воды, угля, воздуха, а на выходе не будет необходимости в трубе для выбросов продуктов горения, а также в системах водо- и воздухоочистки», — добавил Щинников.
В основе технологических решений, которые сейчас разрабатываются командой профессора Щинникова, лежит применение газообразного топлива, доля которого в энергобалансе России свыше 70%. Газ (метан) сжигают в кислороде с получением в качестве продуктов сгорания СО2 и Н2О. Полученный СО2 используют в качестве рабочего тела в получении электроэнергии в цикле с нулевыми выбросами, а вода выводится в регенераторе в процессе конденсации. Избыток СО2 отправляют на захоронение. Преимуществом является то, что не требуется строить специальных хранилищ: подойдут полости в разломах земной коры, или достаточно отвести излишки CO2 по трубопроводу на некоторую глубину в холодное море. Это перспективное решение для стран Европы, многие из которых находятся недалеко от северных морей.
Единой теории СО2-циклов с нулевыми выбросами в мире не выработано, поскольку сегодня не существует технических и технологических решений задачи, за которую взялись ученые-энергетики НГТУ НЭТИ. По словам Павла Щинникова, антропогенная составляющая парниковых газов — а это шахтный метан, выхлопные газы, выбросы ТЭЦ и результаты деятельности сельскохозяйственного производства — увеличивает содержание углекислоты в атмосфере приблизительно на 3%. Но, если заменить традиционную энергетику углерод-нейтральными технологиями, этот показатель можно снизить до 1%.
«Сегодня наш коллектив входит в мировую пятерку исследовательских групп, которые занимаются этой проблемой, находясь, так сказать, на острие научной мысли. Мы выиграли двухгодичный грант Российского научного фонда и к 2025 году рассчитываем представить как оптимальную с точки зрения термодинамики и КПД технологию процессов СО2-циклов, так и дать технико-экономическую оценку реализации углерод-нейтральных технологий. Некоторые наши коллеги предполагают, что КПД станций на таких технологиях может составлять до 59%. Сейчас станции традиционной энергетики имеют КПД в пределах 35—46%, и это максимум. При реализации парогазовых технологий КПД также может быть достигнут на уровне 59—60%, но при этом сохраняется выброс в атмосферу и забор и сток воды. Так что перспективы, действительно, впечатляющие», — рассказал Павел Щинников.
Справочно: современное производство электроэнергии имеет несколько видов так называемой «зеленой» энергетики, то есть такой, которая не увеличивает количество углекислого газа в естественном кругообороте. Сюда относятся гидростанции, солнечные батареи, ветровая и атомная энергетика. Однако события последних лет показали, что эти альтернативные источники энергии имеют свои ограничения. После известных событий на АЭС в Фукусиме не только Япония, но и ряд европейских стран начали сворачивать программы по атомной энергетике. Прочие виды очень зависят от природных «капризов» — засухи, пасмурной погоды или безветрия. Таким образом, разработка технологий экологически сбалансированного получения энергии из традиционного топлива, каким является природный газ, приобретает чрезвычайно высокую актуальность.
Управление информационной политики
Новосибирский государственный технический университет
Фото: photoby.ru
Нет комментариев