Ученые Института энергетики СПбПУ разработали концепцию комплекса для производства водорода, электроэнергии и пресной воды
Научный коллектив Высшей школы атомной и тепловой энергетики разработал концепцию энергетического комплекса, который позволит одновременно производить водород, электроэнергию и пресную воду. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Progress in Energy.
Исследователи предложили объединить в одном комплексе производство электроэнергии и водорода с опреснением морской воды. Энергетической основой системы должен стать малый модульный реактор с энергетической установкой на сверхкритическом диоксиде углерода (sCO₂).
«Большинство современных проектов по производству чистого водорода завязаны на возобновляемые источники энергии — солнце и ветер. Но они нестабильны: пасмурно — нет водорода. Кроме того, электролиз — процесс получения водорода из воды — требует огромного количества именно пресной воды, что создает серьезную трудность в регионах, где и так не хватает питьевой воды.»
Для комплекса были рассчитаны два сценария работы. В первом он функционирует автономно и самостоятельно обеспечивает производство водорода необходимой пресной водой. Во втором опресненная вода становится дополнительным товарным продуктом наряду с электроэнергией и водородом.
Важная особенность предложенной схемы — каскадное использование тепловой энергии. Тепло, которое обычно теряется на разных этапах энергетического цикла, последовательно используется в нескольких процессах.
«Представьте себе, что вы сначала вскипятили чайник, потом этим же теплом обогрели комнату, а потом еще и высушили белье. Так же и тепло от ядерного реактора сначала тратится на выработку электроэнергии, остатки — на получение водорода из чистой воды. По желанию оставшиеся излишки тепла можно потратить на кипячение для опреснения морской воды.»
Расчеты показывают, что такая система может быть компактной, работать независимо от погодных условий и обеспечивать предсказуемое производство электроэнергии и водорода. Собственное опреснение воды позволяет рассматривать ее применение в том числе для территорий, где доступ к пресной воде ограничен.
По предварительным оценкам авторов исследования, себестоимость производства водорода в предложенной системе может составить от 2,93 доллара США за килограмм. Для сравнения, сегодня стоимость производства чистого водорода может находиться на уровне около 6 долларов за килограмм.
При этом исследователи подчеркивают: речь идет о перспективной концепции, дальнейшая реализация которой связана с развитием технологии малых модульных реакторов.
«Используемый в нашей модели реактор пока находится на стадии концептуальной разработки (так называемый уровень технологической готовности 3–4), а когда он будет готов к коммерческому строительству, мы сможем сразу перейти к проектированию системы производства водорода для конкретного региона страны-заказчика комплекса.»
Предложенный подход позволяет рассматривать атомную энергетику не только как источник электроэнергии, но и как основу комплексной энергетической системы, в которой один источник тепла обеспечивает сразу несколько востребованных продуктов — электроэнергию, водород и пресную воду.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 25-79-10229.
.jpg)
