Энергетическая отрасль является важнейшей отраслью, достижение целей развития в которой ведет к экономической независимости страны. Ископаемое топливо используется в качестве основного источника энергии. Сжигание традиционных топлив оказывает негативное влияние на окружающую среду. В настоящий момент использование альтернативных топлив в энергетике – перспективное направление. Использование биогаза и биоводорода является потенциальной заменой традиционных топлив в регионах с нехваткой электроэнергии. Альтернативное газообразное топливо можно получать из различного органического сырья (отходы животного и растительного происхождения, такие как коровий навоз, куриный помет, кукурузный силос, солома, лузга). Получение биотоплив позволит строить новые энергетические системы, которые будут генерировать электрическую и тепловую энергию из органических отходов. В данном исследовании рассмотрена работа ГТУ на различных биотопливах с оценкой показателей эффективности и выбросов в окружающую среду. Для моделирования работы газотурбинной установки была создана математическая модель газотурбинного двигателя в программном комплексе АС «ГРЭТ», проведена идентификация математической модели.

   Ранее авторами была обоснована актуальность обеспечения АЭС базисной нагрузкой в условиях увеличения их доли в энергосистемах России, согласно Стратегии развития энергетики до 2035 г. В качестве решения поставленной задачи авторами предложен один из вариантов обеспечения АЭС базисной нагрузкой на основе комбинирования с водородным комплексом и дополнительной паровой турбиной малой мощности. В настоящей работе на основе имеющихся на практике норм и правил, а также научных разработок авторов статьи выполнено обоснование двух вариантов компоновочных решений основных технологических помещений водородного комплекса и определены капиталовложения в их сооружение. В качестве вариантов компоновки рассмотрено: удалённое расположение водородного комплекса от машзала с дополнительной турбиной и относительно близкое расположение при подземном и наземном размещении системы хранения водорода и кислорода.

   Потребление электрической энергии неравномерно в течение дня. Работа АЭС наиболее эффективна в режиме максимального коэффициента использования установленной мощности по причине высоких общих капиталовложений при низкой доле топливных затрат. Для обеспечения высокого КИУМ могут использоваться системы аккумулирования электроэнергии на основе водородных технологий. В работе проведено комплексное исследование разработанного авторами водородного энергокомплекса с замкнутым топливным циклом при комбинировании с АЭС. На основе адаптации методологии сравнительной оценки эффективности энергокомплексов на АЭС разработана система удельных показателей. Данная система позволяет определить комплексную эффективность энергетических установок путем сложения удельных показателей, характеризующих достигаемые при их эксплуатации эффекты по отношению к вложенным в них средствам, в том числе с учетом экономии природного газа в энергосистеме. Дополнительно разработан удельный показатель, характеризующий эффект от снижения недожога водорода за счет реализации замкнутого цикла сжигания водорода. Проведена сравнительная оценка эффективности водородного энергокомплекса с замкнутым топливным циклом, показаны условия его экономической эффективности. Определены основные технико-экономические показатели и условия экономического превосходства водородного энергокомплекса над альтернативными вариантами. Преимущество водородного энергокомплекса по показателю накопленного чистого дисконтированного дохода в сравнении с продажей электроэнергии в сеть достигает 38,34 млн $. При удорожании капвложений в водородный энергокомплекс на 50 % высокая термодинамическая эффективность водородного комплекса позволяет сохранить конкурентоспособность в сравнении с продажей электроэнергии в энергосистему, однако она значительно снижается. Определена минимальная величина недожога водорода, при которой целесообразна реализация мероприятий по снижению недожога, в зависимости от тарифов на электроэнергию и стоимости мероприятий по снижению недожога. На основе полученных расчетных данных проведен анализ влияния полноты сжигания водородного топлива на удельные показатели эффективности водородного энергокомплекса. Определен удельный показатель эффективности мероприятий по снижению недожога. Показано, что даже с учетом удорожания капвложений в водородный энергокомплекс обеспечивается конкурентное преимущество в сравнении с ГАЭС практически во всем исследуемом диапазоне тарифов на электроэнергию и платы за мощность.

   Одним из перспективных способов удешевления производимой атомными станциями малой мощности энергетической продукции является переход к комбинированному производству. В настоящей работе представлены результаты исследований новой технологической схемы атомной станции малой мощности с высокотемпературным газоохлаждаемым ядерным реактором, производящей три вида энергетической продукции: электрическую и тепловую энергию, а также водород. По результатам математического моделирования установлено, что коэффициент использования теплоты топлива предложенного перспективного атомного энергетического комплекса достигает 78,7 %. В свою очередь, нормированная стоимость совместного производства электроэнергии водорода и тепла на 12,3 % ниже нормированной стоимости раздельной выработки полезных продуктов.

   Процесс темновой ферментации (ТФ) представляет значительный интерес для получения биоводорода из органических отходов. Однако промышленное внедрение ТФ все еще ограничено ввиду недостаточно высокой эффективности этого процесса. В данной работе было исследовано влияние разной кратности подачи субстрата (1; 1,5 и 3 сут-1, что соответствовало времени между загрузками 24, 16 и 8 ч) в биореактор ТФ на основные характеристики процесса при постоянном значении гидравлического времени удержания (HRT) и нагрузки по органическому веществу (OLR), равным 1 сутки и 24 г ОВ/(л·сут), соответственно. Для увеличения общей скорости образования и удельного выхода водорода, субстрат подвергался предварительной обработке в аппарате вихревого слоя (АВС). Удельный (HY) и объемный (HPR) выходы, содержание водорода в биогазе (Н₂) и содержание растворенного железа в субстрате были наибольшими при кратности подачи субстрата 3 сут-1 (8 часов между подачей субстрата) и составили 618 ± 225 мл/г ОВ, 14,84 ± 5,4 л/(л·сут), 54,8 ± 4,4 %, и 51,5 ± 38,9 мг/л соответственно. Основным продуцентом водорода в микробном сообществе (более 80 %) был род Thermoanaerobacterium. Таким образом, было продемонстрировано, что использование наибольшей кратности подачи субстрата (что соответствует наименьшему времени между загрузками), предобработанного в АВС, обеспечивает наибольшую стабильность и эффективность процесса ТФ. Полученные результаты имеют существенное значение для дальнейшего совершенствования технологии ТФ и могут быть применены при масштабировании процесса в будущем.

   В статье рассмотрены различные типы плазменных способов получения водорода. Описана установка по получению водорода на основе квазистационарной импульсной неравновесной плазмы. Представлено полученное с помощью хроматографа значение процентного содержания водорода в смеси. Приведены расчеты мощности, введенной в разрядный контур, а также количества энергии, затраченной на образование одной молекулы водорода. Энергия на образование одной молекулы водорода составляет 5,1 эВ. Было показано, что водород в
плазмохимическом реакторе преимущественно образовывался как вторичный продукт реакции синтеза углеводородов, поскольку количество сажи, полученной на выходе, соответствует 5 % от общего числа водорода, полученного во время проведения эксперимента. Таким образом, доказана эффективность установки с точки зрения малотоннажного производства водорода, а также перспективы исследования возможности синтеза различных углеводородов на базе данного плазмохимического реактора.