Безопасные и безотходные технологии на основе водородной электроэнергетики

В России остро стоит проблема отработки новых безопасных и безотходных технологий переработки отходов, в частности, она входит в задачи комплексного освоения Арктики. Решить эту проблему можно с помощью технологий водородной электроэнергетики. Проанализирована структура и методика безотходных технологий переработки отходов. Отходы делятся на наиболее распространенные твердые отходы промышленности и жизнедеятельности, включая природные и техногенные (свалки); жидкие отходы, в том числе стоки илов бытовой и дождевой канализации, нефтяных и др. промышленных отходов; фильтрат полигонов, включая свалочные газы; отходы при транспортировке и перегрузке нефтепродуктов и др. Описаны методы и устройства очистки (промышленные судовые установки), их характеристики в условиях Арктики. Данные устройства включают: инсинераторы, установки для очистки стоков и фильтрата сточных вод ТКО, опреснительные установки обратного осмоса с использованием снего- и ледоплавильных установок, установки по очистке и фильтрации дымовых газов с упором на способы электрической очистки, стендеры для погрузочно/разгрузочных работ нефтепродуктов и опасных отходов. Показаны преимущества применения водородных источников и накопителей электроэнергии с использованием СПГ в условиях Арктики как в части энергоэффективности, так и экологии, а также возможности их совместной эксплуатации с судовыми установками переработки отходов. Приведены характеристики твердооксидных и твердополимерных топливных элементов и области их применения. Для наиболее динамично развивающихся твердооксидных элементов даны характеристики в простом и когенерационном циклах, указана область их применения в малой и распределенной энергетике на мощности до 10 кВт. Перечислены характеристики традиционных источников электроэнергии на базе судовых и авиационных газотурбинных установок, работающих на СПГ, которые могут применяться в автономных сетях энергоснабжения арктических объектов. Продемонстрированы преимущества этих установок по удельной мощности по сравнению с дизельными энегоустановками и накопителями. Отмечено, что высокое потребление СПГ и экологические показатели ограничивают применение этих устройств в Арктике с учетом затрудненной логистики. Показано, что энергоэффективность водородных накопителей значительно выше традиционных источников, причем если КПД последних повышается с ростом их мощности, то КПД накопителей практически не изменяется во всем диапазоне мощностей.

1. Об утверждении основ государственной политики регионального развития Российской Федерации на период до 2025 г.: указ Президента РФ от 16 января 2017г. № 13 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://constitution.garant.ru/act/federative/71587690/ – (Дата обращения: 12.03.2019.).

2. О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 21 апреля 2014 г. № 366: постановление Правительства Российской Федерации от 31 августа 2017 г № 1064 [Электронный источник]. – http://government.ru/docs/all/113146/. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

3. Об отходах производства и потребления Федеральный Закон 1998 г, с изменениями 01.01.2019 г. № 89 [Электронный источник]. – Режим доступа: https://legalacts.ru/doc/FZ-ob-othodah-proizvodstva-i-potreblenija/. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

4. Водный кодекс Российской Федерации №282-ФЗ от 21.10 2013 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/901982862. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

5. Шульга, Р.Н. Мультиагентныe системы постоянного тока с использованием ВИЭ и водородных топливных элементов / Р.Н. Шульга, И.В. Путилова // Международный научный журнал «Альтернативная электроэнергетика» (ISJAEE). – 2019. – № 1–3. – С. 65–82.

6. Шульга, Р.Н. Арктика: экология и водородная электроэнергетика / Р.Н. Шульга, И.В. Путилова // Международный научный журнал «Альтернативная электроэнергетика» (ISJAEE). – 2019. – № 4–6. – С. 43–61.

7. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок Приказ Минэнерго РФ от 22.08.2013 № 469 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/901856779. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

8. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, МАРПОЛ 73/78 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/901764502. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

9. Судовые инсинераторы [Электронный источник]. – Режим доступа: https://incinerator.ru/technology/sudovye-insineratory. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

10. Установка термического обезвреживания осадков серии Е-50К [Электронный источник]. – https://enviro.su/. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

11. Судовая установка для очистки стоков SWCM-50 [Электронный источник]. – Режим доступа: https://www.etwinternational.ru/5-2-marine-sewage-treatment-plant-29508.html. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

12. Очистка фильтрата полигона ТКО [Электронный источник]. – Режим доступа: http://ntc-tbo.ru/catalog/ochistka_filtrata_poligona_tbo/. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

13. Обратноосмотическая опреснительная установка ПРО-0,25 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://www.sudmash.ru/produce/sudmash/watertreatment/desalination-plants/pro025.html#prettyPhoto. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

14. Снегоплавильные установки: виды, устройство и принцип работы машины-снеготаялки [Электронный источник]. – Режим доступа: https://rcycle.net/sneg-i-led/snegoplavilnaya-tehnika/ustanovki-vidy-ustrojstvo-i-princip-raboty. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

15. Электростатические фильтры для очистки воздуха [Электронный источник]. – Режим доступа: http://podvi.ru/elektrobytovye-pribory/elektrostaticheskij-filtr.html. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

16. Очистка воды по технологии ТПУ [Электронный источник]. – Режим доступа: https://tpu.ru/research/fields/water. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

17. Стендер для слива-налива в морские и речные суда С-150 [Электронный источник]. – Режим доступа: http://zavod-neftemash.ru/stender-dlya-sliva-naliva-v-morskie-i-rechnye-suda-s-150/. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

18. Везироглу, Т.Н. Энергетическая система на основе термоядерного синтеза водорода / Т.Н. Везироглу // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 16–18. – С. 16–29; – Режим доступа: https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.16-18.016-029. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

19. Бокрис, Дж.О'М. Солнечно-водородная энергия. Сила, способная спасти мир. Дж.О'М. / Бокрис, Т.Н. Везироглу, Д. Смит. – Пер. с англ. Д.О. Дуников. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 164 с.

20. Solomin, E. Wind-hydrogen standalone uninter-rupted power supply plant for all-climate application / E. Solomin [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2019. – Vol. 44. – Is. 7. – P. 3433–3449; – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.12.001. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

21. Бредихин, С.И. Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки / С.И. Бредихин [др.]. – М.: НТФ «Энергопрогресс» Корпорации «ЕЭЭК», 2017. – 392 с.

22. Общая информация ТОТЭ [Электронный источник]. – Режим доступа: http://sphere.ecoruspace.me/index.php?id_news=453791&tr=1. – (Дата обращения: 12.03.2019.).

23. Захаренков, Е.А. Исследование и оптимизация схем и параметров гибридных электростанций на основе топливных элементов и газотурбинных установок, Диссертация кандидата технических наук, МЭИ. Москва, 2009. – 120 с.

24. Шульга, Р.Н. Автономное энергоснабжение с использованием разнородной генерации / Р.Н. Шульга // Электро. – 2015. – № 3. – С. 7–11.

25. Шульга, Р.Н. К вопросу о возможности создания гибридной энергораспределительной сети ГЭРС с накоплением электроэнергии / Р.Н. Шульга // Новое в Российской электроэнергетике. – 2015. – № 12. – С. 29–44.