Обсуждается проблема использования энергии рек без создания плотин и затопления обширных территорий. Отмечены успехи в реализации и развитии идей патента 1931 г., где рабочие лопасти турбины движутся со скоростью большей, чем скорость потока. Приведены схемы новых турбин такого типа, например, сбалансированная шестиярусная однолопастная турбина, турбина-спираль, сбалансированная двухлопастная турбина. Рассматривались характеристики свободно-поточных ортогональных турбин в потоках ограниченной ширины и глубины. Важнейшей характеристикой турбины является коэффициент мощности (эффективность), равный отношению энергии вращающейся турбины к кинетической энергии потока в трубке тока, проходящей через контур турбины. Отмечена возможность значительного увеличения мощности турбины в этих условиях по сравнению с условиями применения в неограниченных потоках. Увеличение мощности турбины в стесненном потоке связано с увеличением скорости течения в турбине на подходе к тыльному участку трассы лопастей. Сформулированы требования к параметрам турбины, обеспечивающим максимальную мощность при заданном расходе воды и допустимом подъеме уровня в реке. Эти требования состоят в определенных правилах выбора числа лопастей (и затенения) турбины с учетом допустимого повышения уровня воды (подпора) перед турбиной. Отмечена неустойчивость работы турбин при малых скоростях вращения, описана модификация конструкции турбины, устраняющая этот недостаток. Модификация быстроходных ортогональных турбин состоит в использовании разгонных лопастей с чашеобразным сечением, размещаемых на трассе диаметром в 2 раза меньшим диаметра трассы основных (рабочих) лопастей плавно обтекаемого профиля. Установлено, что во всех рассмотренных вариантах турбин для потоков с ограниченным поперечным сечением конструкция системы лопастей может быть жесткой, что исключает единый центральный вал (ось) и позволяет заменить его опорными полувалами.

Выставка Offshore Wind Energy 2019 проводится c 26 по 28 ноября в городе Копенгаген, Дания

Проведен анализ проблемы первичного регулирования частоты тока в энергосистеме, а также перечислены основные требования к энергоблокам атомной электростанции в условиях привлечения к первичному регулированию. Согласно данным требованиям, работа АЭС связана с разгрузкой и соответствующим снижением КПД. В этой связи показано, что комбинирование АЭС с водородным комплексом позволяет исключить неэффективный разгрузочный режим. Это позволяет паротурбинному оборудованию и оборудованию реакторной установки работать в базовом режиме на номинальном уровне мощности. Кроме того, создаются условия для выработки и аккумулирования водорода и кислорода в течение суток, а также дополнительно в период ночного провала электрической нагрузки, что позволяет их использовать для выработки пиковой мощности. Оценивался системный экономический эффект в результате участия АЭС в комбинировании с водородным комплексом в первичном регулировании частоты тока в энергосистеме с учѐтом ресурсных затрат основного оборудования. В этой связи приведено обоснование циклических нагружений основного оборудования водородного комплекса: металлических ѐмкостей хранения водорода и кислорода, компрессорных установок, водород-кислородной камеры сгорания паро-водородного перегрева рабочего тела в паротурбинном цикле АЭС. Изложены методические основы оценки рабочего ресурса оборудования в условиях циклического нагружения при участии в первичном регулировании частоты по критерию скорости роста усталостной трещины. Показано, что для оборудования водородного комплекса наибольшая интенсивность нагружения возникает в водород-кислородной камере сгорания вследствие высоких термических напряжений. Выполнена оценка системного экономического эффекта и показано влияние износа основного оборудования в условиях циклического нагружения. Показано, что в условиях комбинирования энергоблоков АЭС с водородным комплексом эффективность первичного регулирования значительно зависит от: стоимости оборудования, подвергающегося циклическим нагружениям; частоты и интенсивности циклических нагружений; соотношения тарифа на пиковую электроэнергию и себестоимость электроэнергии АЭС. На основе новой методики оценки эффективности участия АЭС с водородным комплексом в первичном регулировании частоты с учѐтом ущерба оборудованию показано, что наличие водородного комплекса обеспечивает ощутимый экономический эффект по сравнению с вариантом разгрузки АЭС при прямом участии в регулировании частоты.

В настоящее время в Единой энергетической системе (ЕЭС) России прослеживается тенденция роста дефицита пиковых и полупиковых мощностей с одновременным ростом количества атомных станций, что потребует участия АЭС в переменной части графика электрических нагрузок. Помимо экономической необходимости поддержания коэффициента использования установленной мощности на высоком уровне, для АЭС имеются технологические ограничения маневренных характеристик. Авторами разработан подход к решению этой проблемы на основе комбинирования с экологически чистым энергоисточником – автономным водородным комплексом, включающим в себя тепловые аккумуляторы и дополнительную многофункциональную маломощную паротурбинную установку. Разработанный энергокомплекс может также обеспечить надежное резервирование электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС на случай полного обесточивания станции. Проведена оценка технико-экономических параметров основного оборудования автономного водородного комплекса, необходимого для комбинирования с двухблочной АЭС с ВВЭР-1000. На базе оценки инфляционных показателей экономики РФ за последние 11 лет определены три варианта динамики стоимости топлива и тарифных ставок на электроэнергию (мощность), а также размера эксплуатационных затрат, включая амортизационные отчисления в основное оборудование, с учетом действующих принципов формирования цен. В результате получены значения накопленного чистого дисконтированного дохода в зависимости от соотношения стоимости полупикового и внепикового тарифа на электроэнергию при различном показателе инфляции. Учтен положительный экономический эффект от снижения риска повреждения активной зоны реактора, замещения строительства ГТУ как маневренного источника электроэнергии в энергосистеме и увеличения дохода федерального бюджета РФ от экономии природного газа. Определены экономические условия конкурентоспособности предлагаемого подхода к повышению маневренности и безопасности АЭС. Наибольшая экономическая эффективность достигается при максимальной прогнозируемой инфляции, что связано с максимальной нормой дисконтирования и высоким темпом роста тарифов на электроэнергию. Снижение риска повреждения активной зоны позволяет обеспечить конкурентоспособность предлагаемого подхода во всех рассматриваемых вариантах инфляции и соотношения тарифов на электроэнергию

В данной работе была разработана статистическая теория водородосорбционных свойств соединений щелочных и щелочноземельных металлов M(BC)nHx (M = Li, Mg; 0 ≤ x ≤ 12, n = 1,2), поскольку ожидается, что такие гидрированные карбиды бора будут перспективными материалами для обратимого накопления и хранения водорода в больших количествах. Расчет свободной энергии этих кристаллов был выполнен на основе молекулярно-кинетических представлений, и выведено уравнение термодинамического равновесия такой системы, определяющее фазовую диаграмму P-T-c. Установлено, что растворимость водорода в этих соединениях зависит от температуры и внешнего давления, подтверждена возможность проявления эффекта гистерезиса. Полученные формулы позволяют установить P-, T-условия высокого содержания водорода в карбидных системах бора и могут позволить выбрать оптимальный состав материала для хранения водорода, режим технологического процесса, разработать экспериментальную технологию решения практических проблем, в случае если энергетические параметры этих материалов известны из независимых экспериментов.

Все основные направления развития энергетики предполагают или уже реализуют применение систем «металл – водород». Для атомной энергетики это связано с созданием термостабильных замедлителей и конструкционных материалов специального назначения, для термоядерной энергетики – с поведением так называемой первой стенки термоядерных реакторов, для водородной энергетики – с хранением, транспортировкой и извлечением водорода. Водород является наиболее эффективным замедлителем быстрых и тепловых нейтронов, особенно при высокой объемной концентрации в материале атомов водорода, то есть при высоком значении отношения количества атомов водорода к числу атомов металла с учетом термостойкости гидрида. В работе рассмотрены современные методы экспериментальных исследований гетерогенных реакций, то-похимия реакций «металл – водород», зависимость скорости взаимодействия от давления и температуры, об-суждены модели поверхностных процессов, протекающих при взаимодействии водорода с металлом. Анализировались методы определения вероятности адсорбции водорода на поверхности металла, методы измерения энергии активации диссоциации молекулы водорода на поверхности. В работе описаны особенности подготовки реактора, экспериментальных образцов и методика их исследования при изучении систем «атомарный водород – металл», метод плазмохимической термогравиметрии, который применяется для исследования гетерогенных реакций, протекающих в водородной плазме безэлектродного тлеющего разряда. Для изучения механизма взаимодействия водорода с гидридообразующими металлами предлагается кинетический метод исследования. Суть кинетического метода заключается в том, что исключение лимитирующего влияния поверхностных и диффузионных процессов на скорость гидридообразования при использовании атомарного водорода и металлической фольги позволяет непосредственно по кинетическим кривым взаимодействия «металл – водород» фиксировать момент образования соответствующих фаз и оценивать содержание в них водорода с помощью термогравиметрии, а также изучать влияние различных параметров на скорость взаимодействия и образования гидридных фаз.

Методом высокотемпературного термогравиметрического анализа проведены исследования процессов взаимодействия компонентов газовой фазы в температурном диапазоне 300−950 °С при парциальном давлении кислорода 8,1−50,7 кПа, воды 6,1−24,3 кПа и водорода 4,1 кПа с оксидами La1–xSrxScO3–α (x = 0; 0,04; 0,09). Показано, что в случае повышения парциального давления паров воды при постоянном парциальном давлении кислорода (или водорода) в газовой фазе кажущийся уровень насыщения протонами увеличивается. Рост кажущегося уровня насыщения протонами происходит и при повышении парциального давления кислорода при постоянном парциальном давлении паров воды в газовой фазе. В работе обсуждались возможные причины наблюдаемых процессов. Методом изотопного обмена водорода с уравновешиванием изотопного состава газовой фазы проведены ис-следования процессов инкорпорирования водорода из атмосферы молекулярного водорода в структуру протон-проводящих оксидов на основе скандатов лантана. Определены концентрации протонов и дейтеронов в температурном интервале 300−800 °С и давлении водорода 0,2 кПа для оксида La0,91Sr0,09ScO3–α. В работе обсуждалась роль вакансий кислорода в процессе инкорпорирования протонов и дейтеронов из атмосферы молекулярного водорода в структуру протонпроводящих оксидов La1–xSrxScO3–α (x = 0; 0,04; 0,09). Методом протонного магнитного резонанса выполнены исследования локальной структуры в температур-ном диапазоне 23−110 °С при скорости вращения 10 кГц под магическим углом для оксида La0,96Sr0,04ScO3–α после термогравиметрических измерений в атмосфере, содержащей водяной пар, а также после выдержек в атмосфере молекулярного водорода. Однозначно показано существование протонных дефектов, инкорпорированных в объем исследуемого протонпроводящего оксида как из атмосферы, содержащей воду, так и из атомосферы, содержащей молекулярный водород. В работе рассмотрено влияние вкладов объема и поверхности оксида La0,96Sr0,04ScO3–α на форму спектров протонного магнитного резонанса