Научная статья на тему 'Концепция создания крупномасштабных систем производства и распределения метано-водородного топлива как эффективного альтернативного энергоносителя'

Концепция создания крупномасштабных систем производства и распределения метано-водородного топлива как эффективного альтернативного энергоносителя Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
292
62
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
METHANE-HYDROGEN MIXTURE / ADIABATIC CONVERSION OF METHANE / GAS INDUSTRY / HIGH-TEMPERATURE GAS-COOLED REACTOR

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Казарян В.А., Хлопцов В.Г., Михаленко В.А., Столяревский А.Я.

Разработана и прошла опытно-промышленную апробацию технология получения метановодородных смесей, производимых в процессах адиабатической конверсии метана. Первоначально технология создавалась применительно к нагреву от высокотемпературного газоохлаждаемого ядерного реактора. В последующем была освоена технология адиабатической конверсии метана для энерготехнологий переработки природного газа в высокоэффективные энергоносители метано-водородных смесей, производимых в процессах адиабатической конверсии метана. В статье изложены перспективы создания систем производства и применения метановодородного топлива в газовой промышленности, на транспорте и в энергетике. В развитии водородной энергетики метано-водородный этап займет 25-50 лет. Это связано с тем, что в ближайшие десятилетия именно природный газ будет самым надежным и крупномасштабным ресурсом для получения водорода. При этом получение водорода и метано-водородного топлива из природного газа по технологии адиабатической конверсии метана в расчете на 1000 м5 водорода требует в 10-15 раз меньше энергии, чем получение водорода методом электролиза воды. Именно энергетическая эффективность определяет конкурентные преимущества технологии адиабатической конверсии метана. Кроме того, простота конструктивного оформления таких производств приводит к низким капитальным затратам, что позволяет расширить возможные сферы применения этого метода. В частности, на базе технологии адиабатической конверсии метана могут быть созданы системы аккумулирования энергии с низкими затратами на запасенную энергию.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Казарян В.А., Хлопцов В.Г., Михаленко В.А., Столяревский А.Я.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Concept of creation of the largescale systems of production and distribution of methane-hydrogen fuel as an effective alternative energy carrier

The technology for obtaining methane-hydrogen mixture, produced in processes of adiabatic conversion of methane, was developed and passed the pilot testing. Originally, this technology was developed for high-temperature gas-cooled reactors. Subsequently, the technology of adiabatic conversion of methane mastered for energy technologies of natural gas transforming into highly efficient energy carrier. The article presents the suggestions for developing of production systems and applying methane-hydrogen mixture in gas industry, transport, and power engineering. In the hydrogen energy sector development, the methane-hydrogen state will take from 25 to 50 years depending on the rate of the gas deposits depletion. It is connected with the fact that in near decades natural gas is going to be most reliable and large-scaled resource for hydrogen production. The production of the hydrogen and methane-hydrogen fuel from natural gas using technology of the adiabatic conversion of methane in the calculation for 1000 m3 of hydrogen takes in 10-15 times less energy than obtaining hydrogen by water electrolysis. It is the energy efficiency that specifies competitive advantages of technology of the adiabatic conversion of methane. Furthermore, the simplicity of structural formation of this production leads to low capital costs, which allows expanding potential uses of this method. For instance, the energy storage systems with low expenses for stored energy can be created on the basis of technology of the adiabatic conversion of methane.

Текст научной работы на тему «Концепция создания крупномасштабных систем производства и распределения метано-водородного топлива как эффективного альтернативного энергоносителя»

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНЫХ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНО-ВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА КАК ЭФФЕКТИВНОГО АЛЬТЕРНАТИВНОГО ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ

УДК 662.76

В.А. Казарян, д.т.н., проф., ООО «Газпром геотехнологии» (Москва, РФ), v.kazaryan@gazpromgeotech.ru В.Г. Хлопцов, к.т.н., ООО «Газпром геотехнологии», v.khloptsov@gazpromgeotech.ru В.А. Михаленко, ООО «Газпром геотехнологии», v.mihalenko@gazpromgeotech.ru А.Я. Столяревский, д.т.н., ООО «Центр КОРТЭС» (Москва, РФ), anatoiy.stoiyarevsky@ccortes.ru

Разработана и прошла опытно-промышленную апробацию технология получения метано-водородных смесей, производимых в процессах адиабатической конверсии метана. Первоначально технология создавалась применительно к нагреву от высокотемпературного газоохлаждаемого ядерного реактора. В последующем была освоена технология адиабатической конверсии метана для энерготехнологий переработки природного газа в высокоэффективные энергоносители метано-водородных смесей, производимых в процессах адиабатической конверсии метана. В статье изложены перспективы создания систем производства и применения метано-водородного топлива в газовой промышленности, на транспорте и в энергетике. В развитии водородной энергетики метано-водородный этап займет 25-50 лет. Это связано с тем, что в ближайшие десятилетия именно природный газ будет самым надежным и крупномасштабным ресурсом для получения водорода. При этом получение водорода и метано-водородного топлива из природного газа по технологии адиабатической конверсии метана в расчете на 1000 м3 водорода требует в 10-15 раз меньше энергии, чем получение водорода методом электролиза воды. Именно энергетическая эффективность определяет конкурентные преимущества технологии адиабатической конверсии метана. Кроме того, простота конструктивного оформления таких производств приводит к низким капитальным затратам, что позволяет расширить возможные сферы применения этого метода. В частности, на базе технологии адиабатической конверсии метана могут быть созданы системы аккумулирования энергии с низкими затратами на запасенную энергию.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МЕТАНО-ВОДОРОДНЫЕ СМЕСИ, АДИАБАТИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ МЕТАНА, ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГАЗООХЛАЖДАЕМЫЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

Переход на крупномасштабные технологии производства водорода из воды потребует значительных затрат на доработку самих технологий, чтобы сделать их конкурентоспособными, а также развития рынка водородного топлива и обеспечивающей этот рынок инфраструктуры. В ближайшей перспективе основным производственным процессом получения водорода в промышленных масштабах останется конверсия природного газа. По мере роста затрат на добычу и доставку газа с отдаленных промыслов все

большее значение начинают приобретать технологии, сокращающие расход газа, сжигаемого как топливо, не только в энергетике, но и в других отраслях.

С этой точки зрения в перспективе появятся экономические стимулы для создания комбинированных технологий, в которых значительная часть энергетических процессов будет переводиться с углеводородного топлива на новые, более эффективные и безопасные для окружающей среды энергоисточники и в первую очередь для крупнотоннажных

производств и большой энергетики - на высокотемпературные ядерные реакторы следующего поколения.

Ведущей разработкой высокотемпературных газоохлаждае-мых реакторов для различного применения стал проект модульного реакторного блока ГТ-МГР, созданный совместными усилиями компаний из России, США, Японии [1].

На базе этого проекта по заказу Концерна «Росэнергоатом» выполнена концептуальная проектная проработка возможности

Kazaryan V.A., Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Gazprom Geotechnology LLC (Moscow, Russian Federation), v.kazaryan@gazpromgeotech.ru

Khloptsov V.G., Candidate of Sciences (Engineering), Gazprom Geotechnology LLC, v.khloptsov@gazpromgeotech.ru Mikhalenko V.A., Gazprom Geotechnology LLC, v.mihalenko@gazpromgeotech.ru

Stolyarevsky A.Ya., Doctor of Sciences (Engineering), KORTES Center LLC (Moscow, Russian Federation),

anatoly.stolyarevsky@ccortes.ru

Concept of creation of the largescale systems of production and distribution of methane-hydrogen fuel as an effective alternative energy carrier

The technology for obtaining methane-hydrogen mixture, produced in processes of adiabatic conversion of methane, was developed and passed the pilot testing. Originally, this technology was developed for high-temperature gas-cooled reactors. Subsequently, the technology of adiabatic conversion of methane mastered for energy technologies of natural gas transforming into highly efficient energy carrier. The article presents the suggestions for developing of production systems and applying methane-hydrogen mixture in gas industry, transport, and power engineering.

In the hydrogen energy sector development, the methane-hydrogen state will take from 25 to 50 years depending on the rate of the gas deposits depletion. It is connected with the fact that in near decades natural gas is going to be most reliable and large-scaled resource for hydrogen production. The production of the hydrogen and methane-hydrogen fuel from natural gas using technology of the adiabatic conversion of methane in the calculation for 1000 m3 of hydrogen takes in 10-15 times less energy than obtaining hydrogen by water electrolysis. It is the energy efficiency that specifies competitive advantages of technology of the adiabatic conversion of methane. Furthermore, the simplicity of structural formation of this production leads to low capital costs, which allows expanding potential uses of this method. For instance, the energy storage systems with low expenses for stored energy can be created on the basis of technology of the adiabatic conversion of methane.

KEYWORDS: METHANE-HYDROGEN MIXTURE, ADIABATIC CONVERSION OF METHANE, GAS INDUSTRY, HIGH-TEMPERATURE GAS-COOLED REACTOR.

привязки к реактору МГР производства водорода. В проекте с ядерной энергоустановкой МГР-Т в сочетании с процессом производства водорода паровой адиабатической конверсией метана (АКМ) примерно вдвое сокращается расход природного газа и около половины водорода производится из воды.

Принципиальные особенности технологии АКМ в привязке к высокотемпературному газоох-лаждаемому ядерному реактору (ВТГР) обеспечивают бескислородное производство водорода при относительно невысоких капитальных затратах. На базе ядерно-водородного комплекса из 4-модульных ВТГР МГР-Т единичной мощности 600 МВт может быть создано производство примерно 0,5 млн т водорода с одновременной выработкой около 5 ТВтч электроэнергии в год.

Россия, имеющая опыт реализации важнейших для страны и ее безопасности проектов, должна в международной кооперации занять достойное место по развитию водородной энергетики, что

потребует организации совместных скоординированных усилий институтов, конструкторских бюро и промышленных предприятий по реализации наиболее эффективных технологических решений. Это приведет к становлению нового динамичного бизнес-сектора, основанного на высоких технологиях преобразования и хранения энергии с помощью водородного энергоносителя. Такой подход полностью соответствует намеченной стратегии изменения энергетического базиса и повышения глобальной энергетической безопасности.

В частности, в Росатоме уже имеются наработки смежных проектов. Их продвижением займется «АЭС - Центры продвижения безуглеродной энергии». Производство товарного водорода может быть локализовано на базе суще -ствующих и строящихся российских АЭС вблизи западной границы РФ. 16 водородных блоков суммар -ной мощностью до 130 тыс. т/год смогут обеспечить к 2025 г. до 4 % европейского рынка товарного водорода [2, 3]. Водород может

поставляться в Европу автомобильным, железнодорожным и морским транспортом.

Пример развития водородной инфраструктуры дает немецкая Linde, имеющая возможность открывать до 50 водородных заправок в год, кроме того, на этом рынке с 1993 г. присутствуют французский Air Liquide и американский Air Products, а также японская компания JX (производитель распределенных систем электролиза Proton), канадский Hydrogenics, предлагающий комплексные заправки производительностью 20-130 кг водорода в день.

ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

В настоящее время крупнотоннажное производство водорода и водородосодержащих продуктов осуществляется в основном паровой конверсией природного газа - метана. Данная технология получения водорода в ближайшем будущем останется основной. Водород не является

Рис. 1. Схема технологического процесса АКМ [6] Fig. 1. Diagram of adiabatic methane conversion [6]

биржевым товаром, и говорить о его мировых ценах пока нельзя, поскольку цены при поставках являются контрактными и зависят от многих условий, в том числе от требуемой чистоты водорода. Диапазон цен на водород варьируется от 750 долл/т на отдельных заводах в России до 3000 долл/т у ряда потребителей в Западной Европе и США.

По различным прогнозам, в XXI в. ожидается резкий рост спроса на водород в связи с увеличением глубины переработки нефти, развитием производства аммиака, метанола, облагороженного (например, из сланцев или битуминозных песков) и синтетического (в первую очередь из угля) жидкого топлива, процессов прямого получения качественного железа и др. Наибольший вклад в перспективный рост мирового спроса на водород следует ожидать от автотранспорта и систем рассредоточенного энергоснабжения, где водород выступает как экологически чистый энергоноситель, который можно накапливать и транспортировать, подобно природному газу.

Для различных сценариев развития мировой экономики и показателей ожидаемого уровня

энергопотребления прогнозные оценки рыночного потенциала производства и потребления водорода изменяются от пренебрежимо малых объемов (в 1,5-2 раза превышающих нынешний уровень потребления этого продукта, равный примерно 6 ЭДж) до приоритетных стратегий водородной экономики с выходом потребления водорода на 300-400 ЭДж к 2100 г.

После 2050 г. в связи с возможным дефицитом углеводородов и ограничением прямого сжигания угля можно ожидать увеличения производства водорода для газификации угля и производства синтетического жидкого топлива.

30 лет назад в ИАЭ имени И.В. Курчатова (сегодня - НИЦ «Курчатовский институт») была разработана технология АКМ в привязке к высокотемпературным источникам тепловой энергии с целью получения синтез-газа и водорода (рис. 1). Позднее Центр КОРТЭС совместно с ООО «Подземгазпром» (сегодня -ООО «Газпром геотехнологии») доработали процесс применительно к получению метано-водородной смеси (МВС).

Получение МВС происходит за счет реакции метана с водяным

паром в двухстадийном процессе, организованном в едином адиабатическом реакторе, работающем под давлением до 4,0 МПа. Такая концепция позволила не только снизить затра -ты на получение МВС и водорода при использовании отечественных катализаторов [4], но и найти новые применения МВС в энергетике и газохимической промышленности.

ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ МВС В ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Основные параметры технологии применения МВС в газовых турбинах и характеристики таких комплексов во многом будут определяться результатами испытаний опытного комплекса производства паро-метано-водородного топлива с подачей смешанного топлива (паро-метано-водородное топливо + природный газ) в натурный отсек камеры сгорания газотурбинного привода НК-16СТ, которые проводятся на ПАО «Кузнецов» на объединенном экспериментальном комплексе, состоящем из трехгорелочного отсека камеры сгорания газотурбинного двигателя, соединенного с блоком по производству метано-водородно-

Рис. 2. Общий вид блока по производству метано-водородного топлива производительностью 1000 м3/ч

Fig. 2. General view of the unit for

the production of methane-hydrogen fuel

with a capacity of 1000 m3/h

« §

S s

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

450

525

630

Температура, °С Temperature, °С

— Метан Methane

— Водород Hydrogen

645

Рис. 3. Изменение содержания водорода и метана в МВС в зависимости от температуры нагрева парогазовой смеси [1]

Fig. 3. Change in the content of hydrogen and methane in the methane-hydrogen mixture, depending on the temperature of heating of the steam-gas mixture

го топлива. Цель проведения испытаний - перевод газовых турбин на режим сниженного выброса СО и оксидов азота. Требуемый расход МВС на один газотурбинный привод может быть получен в схе -ме с одним реактором АКМ. С этой целью производительность МВС должна быть выбрана минимально достаточной для решения задачи по снижению эмиссии газовой турбины, питаемой МВС. Потерь тепла в сколь-нибудь значимых объемах на установке нет.

Испытания одиночной горелки с МВС и подачей пара в горелку на ПАО «Кузнецов» показали, что требуемое содержание пара в МВС для снижения эмиссии в камере сгорания должно составлять до 25 % об. За счет этого количества пара также наблюдается эффект снижения расхода топливного газа. Но основной прирост мощности двигателя (20-25 %) дают не водород и водяной пар, подаваемые в составе МВС в камеру сгорания, а перегретый водяной пар, подаваемый в свободную турбину. Облик такого двигателя в настоящее время находится в проектировании в СКБ ПАО «Кузнецов». Предполагается без изменения газогенератора двигателя НК-16 перейти на подачу МВС в смеси с природным газом в камеру сгорания и одновременно подавать на вход СТ перегретый водяной пар, производимый в утилизаторе на выходе из двигателя (схема «Тандем»).

Теоретически при использовании паро-метано-водородной смеси с давлением 3,0 МПа и температурой 586 °С можно было бы повысить эффективный КПД установки на 3,41 % абс. и снизить расход природного газа на 14,8 %. Из них 2,3 % - за счет реформинга природного газа, 4,4 % - за счет высокой температуры смеси, 8,1 % -за счет наличия в смеси пара.

Вместе с тем наиболее перспективной признана схема газотурбинной установки (ГТУ), использующей в качестве топлива «сухую» МВС (наличие пара в смеси <30 %)

с одновременной подачей перегретого пара на вход свободной турбины, что приводит к росту мощности примерно на 40 %.

В технологии АКМ температуры нагрева парогазовой смеси не превышают 700 °С, что позволяет получать МВС с высоким содержанием водорода и водяного пара (рис. 3).

Содержание водорода в МВС может изменяться от 0 до 44-48 % как путем изменения температуры нагрева парогазовой смеси (рис. 3), так и за счет разбавления товарной МВС природным газом.

Роль водородной компоненты в метано-водородном топливе -снять ограничения на состав топливно-воздушной смеси и повысить устойчивость горения «сверхбедных» смесей. Повышенное содержание водорода (до 40-44 %) в метано-водород-ном топливе позволяет снизить «углеродный след» топлива и уменьшить выбросы углекислого газа и других парниковых газов.

Утилизация теплоты уходящих газов является одним из основных направлений повышения эффективности ГТУ, в настоящее время активно проводятся работы в этом направлении. Созданные когенерационные и парогазовые установки позволяют существенно повысить эффективность использования энергии топлива.

Разработаны и поставляются уникальные контактные газопаротурбинные установки «Водолей» с генерацией воды в цикле. Дальнейшее совершенствование ГТУ ведется в направлении повышения степени утилизации теплоты уходящих газов. В этой связи наиболее перспективно эффективное использование технологий термохимической регенерации теплоты, которые позволяют получить метано-водородное топливо, обладающее рядом преимуществ. Интеграция технологий «Водолей» и низкотемпературной паровой конверсии метана позволит создать ГТУ нового типа с высокими энергетическими и экологическими показателями (технология «Тандем») с учетом опыта использования водоро-досодержащих газов в качестве топлива ГТУ (рис. 4). В частности, с июля 2005 г. на Мозырьском НПЗ эксплуатируется когенерационная газотурбинная электростанция ГТЭ-15, использующая в качестве топлива газ с содержанием водорода до 26 % об.

Возможный парк ГТУ, подлежащих переводу на МВС, достаточно масштабный: с начала серийного выпуска в 1982 г. только ГПА одного типа (НК-16) выпущено более 1100 ед., в которых могут быть существенно повышены результирующие характеристики за

Дымовые газы

Камера сгорания Combustion chamber

МВС

Methane-hydrogen mixture

Компрессор Compressor

Воздух | Air

Турбина Turbine

Конденсатор Condenser

Парогенератор Steam generator Водяной пар Water steam

Природный газ Natural gas

АКМ-реактор

Reactor of adiabatic conversion of methane

Рис. 4. Схема ГТУ с МВС (технология «Тандем»)

Fig. 4. Diagram of the gas turbine unit with methane-hydrogen mixture (the Tandem technology)

Результаты испытаний горелки ГТУ при работе на МВС

Test results of the gas turbine burner when working on methane-hydrogen mixture

№ замера No. of measurement а О2, % NO,, PPm NO, ppm NO2, ppm CO, ppm

10 1,74 9,5 16 16 0 12

11 1,78 9,8 14 14 0 10

12 1,78 9,8 8 8 0 11

14 1,72 9,3 15 14 1 27-62

15 1,75 9,5 12 11 1 21

16 1,81 9,9 8 8 0 17

счет перехода на МВС. Суммарная наработка парка двигателей НК-16 составляет >50 млн ч [5].

Проведенные в ПАО «Кузнецов» испытания горелки камеры сгорания на различных режимах с разным составом метано-водо-родного топлива показали, что применение МВС позволит существенно улучшить эмиссионные показатели ГТУ с выходом при вы -соких рабочих значениях а на низ -кие значения N0^ (до 10-12 мг/м3) с одновременным резким снижением выбросов СО (до 4-8 мг/м3) (табл. 1).

Наличие водорода в основном контуре горелки существенно

(приблизительно в 2 раза) расширяет диапазон устойчивой работы по скорости воздуха в горелке, а также по применению газа с относительно высоким содержанием водяного пара.

Повышение температуры смеси всегда приводит к увеличению скорости протекания химических реакций и росту нормальной скорости пламени. Предельные концентрации всех водородосо-держащих смесей при увеличении начальной температуры изменяются так, что область горючести расширяется. Нижний концентрационный предел снижается, а верхний растет.

Критический диаметр уменьшается с ростом скорости горения смеси и с увеличением давления. Критический диаметр трубки и критический зазор однозначно связаны с величиной минимальной энергии зажигания. Эти факторы должны учитываться при разработке устройств сжигания МВС.

Увеличение интенсивности турбулентности приводит к ускорению перемешивания продуктов сгорания с исходной смесью и росту турбулентной скорости выгорания. Заметного влияния начального давления на турбулентную скорость выгорания для всех водородосодержащих смесей не обнаружено.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ОСНОВАННЫЕ НА МВС

В процессе АКМ состав исходного сырьевого газа нормализуется с преобразованием высших гомологов метана в водород. Это позволяет рассматривать процесс получения МВС как эффективное средство диверсификации газовой отрасли с получением альтернативного газового топлива нормализованного состава из различного сырья, в том числе газового конденсата, попутных газов, газов коксохимии, сланцевого газа и других источников газа с ненормализованным составом.

Более того, состав МВС с высоким содержанием водорода позволяет применять ее как эффективное топливо для установок прямого электрохимического получения энергии в высокотемпературных твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ, S0FC) с КПД до 60 % в режиме электрогенера -ции и КПД до 80 % в режиме коге -нерации тепла и электроэнергии. Такая технология создает переход к дальнейшим секторам так называемой водородной экономики, в том числе автотранспорту с практически нулевыми выбросами.

В ряде стран (Франция, Канада, Швеция, Индия, Австралия и др.) МВС успешно применяется на ав-

тотранспорте с двигателями внутреннего сгорания. На о-ве Аме-ланд (Нидерланды) в период 2007-2011 гг. проходил важный масштабный эксперимент с подачей потребителям ЖКХ мета-но-водородного топлива с содержанием водорода до 20 %, которое не вызвало каких-либо отклонений от принятых регулирующих норм по природному газу.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Метано-водородное топливо может быть преобразовано в дальнейшем в синтез-газ для применения в процессах газохимии, либо из него может быть вы -делен водород как целевой продукт для различных отраслей с помощью методов короткоцикло-вой адсорбции или мембранных крупнотоннажных технологий, освоенных в мировой практике.

Такие широкие возможности применения МВС как альтернативного газового топлива, состоящего из метана и водорода, позволяют рассматривать эти технологии как отдельную технологическую платформу централизованного производства газового топлива не только для локальных и региональных сфер его применения, но и для поставок по отдельным энергетическим коридорам в транснациональные газотранспортные сети и создания запасов этого топлива в подземных газохранилищах.

Диоксид углерода в технологии АКМ легко извлекается при вы-

соком давлении, поэтому можно ожидать также эффективную поддержку механизмов и технологий CCS (система секвестрирования углерода), инструментов ETS (системы торговли выбросами -эмиссией), в том числе в рамках дорожной карты долгосрочного развития Европейского союза до 2050 г. с низким уровнем выбросов парниковых газов.

ВЫВОДЫ

Природный газ является одним из ключевых энергоносителей в мировой глобальной энергетике XXI в., и с каждым годом его роль увеличивается за счет эксплуатационных особенностей газа.

В дальнейшей перспективе на смену природному газу должно прийти водородное топливо как самое эффективное и экологически чистое. В России разработана технология АКМ, производящая метано-водородное топливо с содержанием водорода до 48 %. Данная технология существенно упрощает промышленный процесс получения водорода, поскольку происходит при более низких температурах (до 680 °C).

Интеграция технологий утилизации теплоты уходящих газов и низкотемпературной АКМ позволяет создать ГТУ нового типа с высокими энергетическими и экологическими показателями (технология «Тандем»). Увеличение мощности ГТУ по сравнению

с базовой ГТУ может составить до 70-80 %, снижение расхода топлива - до 35-40 % при одновременном резком снижении эмиссии N0^ (в 4-8 раз).

Разработанная технология по производству МВС также позволяет:

- рассматривать процесс получения МВС как эффективное средство диверсификации газовой отрасли с получением альтернативного газового топлива нормализованного состава из различного сырья, в том числе газового конденсата, газов коксохимии, попутных газов, сланцевого газа и других источников газа с ненормализованным составом;

- применять МВС как эффективное топливо для установок прямого электрохимического получения энергии в высокотемпературных твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ, S0FC) с КПД до 80 % в режиме когенерации тепла и электроэнергии;

- рассматривать эти технологии как отдельную технологическую платформу централизованного производства газового топлива не только для локальных и региональных сфер его применения, но и для поставок по отдельным энергетическим коридорам в транснациональные газотранспортные сети и создания запасов этого топлива в подземных газохранилищах. ■

ЛИТЕРАТУРА

1. Столяревский А.Я. Метано-водородное топливо // Энергия: экономика, техника, экология. 2015. № 3. С. 16-23.

2. Велесюк А. Водородная энергетика - тренд XXI века // Атомный эксперт. 2018. № 1, март. С. 18-24.

3. Пономарев-Степной Н.Н. Водород - новый ключевой продукт Росатома // Атомный эксперт. 2018. № 5, июль. С. 6-11.

4. Патент РФ 2561755. Способ работы и устройство газотурбинной установки // О.Е. Аксютин, А.Г. Ишков, Ю.С. Елисеев и др. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/256/2561755.html (дата обращения: 09.11.2018).

5. НК-16 СТ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kmpo.ru/products/item/nk-16-st/48 (дата обращения: 09.11.2018).

6. Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В. и др. Потенциал метано-водородного топлива в условиях перехода к низкоуглеродной экономике // Газовая промышленность. 2017. № S1 (750). С. 82-85.

REFERENCES

1. Stolyarevsky A.Ya. Methane-Hydrogen Fuel. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya = Energy: Economy, Technology, Ecology, 2015, No. 3, P. 16-23. (In Russian)

2. Velesyuk A. Hydrogen Energy - the Trend of the XXI Century. Atomnyy ekspert = Atomic Expert, 2018, No. 1, March, P. 18-24. (In Russian)

3. Ponomarev-Stepnoy N.N. Hydrogen - a New Key Product of Rosatom. Atomnyy ekspert = Atomic Expert, 2018, No. 5, July, P. 6-11. (In Russian)

4. Patent 2561755 RF. Method of Operation and Arrangement of the Gas Turbine Unit. O.E. Aksyutin, A.G. Ishkov, Yu.S. Eliseev, et al. [Electronic source]. Access mode: http://www.findpatent.ru/patent/256/2561755.html (access date: November 9, 2018). (In Russian)

5. NK-16 ST [Electronic source]. Access mode: http://www.kmpo.ru/products/item/nk-16-st/48 (access date: November 9, 2018). (In Russian)

6. Aksyutin O.E., Ishkov A.G., Romanov K.V., et al. Potential of Methane-Hydrogen Fuel in the Transition to the Low-Carbon Economy. Gazovaya promyshlennost' = Gas Industry, 2017, No. S1 (750), P. 82-85. (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.