Вітаю Вас ГістьНеділя, 17.12.2017, 09:15

ІНТЕЛЕКТ.UA


Головна » 2013 » Квітень » 12 » Воднева енергетика, як вона є
08:27
Воднева енергетика, як вона є
Директор Паризького музею науки Пілатром де Розьє в середині 18 століття наважився на ризикований експеримент: вдихнув водень, щоб дізнатися, як він діє на організм. Нічого не відчувши, вирішив дихнути на полум’я свічки… Пролунав вибух – дослідник дивом лишився живий. У легенях водень змішався із залишками повітря і став вибухонебезпечним. Сьогодні науковці запевняють: уже навчилися приборкувати водень, світ -  на порозі ери водневої енергетики.

В’ячеслав Барсуков, завідувач кафедри електрохімічної енергетики КНУТД    

В мире на сегодняшний день, я бы так сказал, фаза демонстрационных проектов в области водородной энергетики. Они направлены на то, чтобы показать, что это все реально, что это все не фантастика.

Лідером у переході на водень є транспортна сфера. Автомобілі, автобуси, потяги, літаки і навіть підводні човни дедалі частіше замінюють традиційне пальне на водень. У Японії такий потяг розвиває швидкість до 120 км за годину і проїжджає на одному заряді до 400 км. А в німецькій армії вже кілька років на озброєнні є безшумні водневі субмарини. За прогнозами, до 2050 року всі види енергетики і транспорту перейдуть на водень.

Щороку світ споживає 460 мільйонів тераджоулів енергії. Ці потреби цілком можна задовольнити виробництвом водню, адже способів його отримання і ресурсів є безліч. Україна вже сьогодні здатна замінити дванадцяту частину традиційної енергії на водневу, каже винахідник Юрій Запорожець.  

Юрій Запорожець, старший науковий співробітник  Інституту відновлюваної енергетики НАНУ

Передумовою цього, зокрема, є можливість в Україні, яка має величезні площі морського шельфу з невеликими глибинами, отримати водень за допомогою відновлюваних джерел енергії, таких як вітер, сонце, хвилі й т. ін. Якщо їхню енергію перетворити в електричну, то водню можна отримати стільки, щоб замістити ним природний газ.


Юрій Запорожець розробив проект видобутку водню з морської води у шельфовій зоні. Він зазначає: тут можливості України величезні. Адже якщо на два десятки європейських країн припадає 400 тисяч квадратних кілометрів шельфу, то на саму нашу державу – 70 тисяч.

У шельфових зонах морів на невеликих глибинах можна будувати залізобетонні платформи розміром 200 на 50 метрів і зводити на них вітросонячні електростанції. Вони вироблятимуть енергію для електролітичних установок, які добуватимуть водень із морської води.

Юрій Запорожець, старший науковий співробітник  Інституту відновлюваної енергетики НАНУ

Такі платформи цілком можна побудувати на наших суднобудівних заводах і навіть на заводах залізобетонних виробів. Якщо побудувати їх більше ніж 300 штук, то цього вистачить, щоб отримати мільярд кубічних метрів водню за рік.

Мільярд кубічних метрів водню за рік - це 15 відсотків енергетичних  потреб України. Всі технічні можливості є, каже науковець: платформи можна побудувати на будь-якому заводі, вітросонячні та електролітичні установки теж не проблема. Ефективність методу вже доведено у світі. Щоправда, за кордоном встановлюють не плавучі, а стаціонарні платформи, хоча це дорого і складно.


Юрій Запорожець, старший науковий співробітник  Інституту відновлюваної енергетики НАНУ

Платформа плавуча на відміну від стаціонарної може мігрувати за вітром, її можна відбуксировувати від зони, де вітер у певний час чи в певний сезон ослабне, а в іншій акваторії буде досить потужний. Можна її відбуксирувати і встановити на новому місці, бо встановлення потребує єдиного -  якірних операцій. Все  як у звичайного великотоннажного судна.

Ідею Юрія Запорожця колеги підтримують, але зауважують: для її реалізації потрібно вирішити кілька питань. Зокрема, як транспортувати водень. Сталеві трубопроводи не дуже підходять, оскільки він руйнує метал.


Володимир Синюк, молодший науковий співробітник Інституту електрозварювання імені Є.О.Патона

Газопровід зроблений з високоміцної сталі, і коли переходити на водень, то ця сталь буде піддаватися негативному впливу водню: її властивості будуть деградувати.

В Інституті електрозварювання імені Патона досліджують, як водень впливає на метали і сплави. Зокрема, випробовують їхню міцність  на ось такій розривній машині. Численні експерименти засвідчили: водень «роз’їдає» навіть надміцні метали.


Володимир Синюк, молодший науковий співробітник Інституту електрозварювання імені Є.О.Патона

Один атом водню на десять тисяч атомів заліза - таку концентрацію вже  вважають серйозною і достатньою, щоб руйнування відбулося


Це проблема не лише України, а й усього світу. Водень поки що транспортують у резервуарах під високим тиском – до 800 атмосфер, або просочують ним нановуглецеві матеріали.

В’ячеслав Барсуков, хімік і член Міжнародної асоціації водневої енергетики, зазначає: крім видобутку і транспортування  самого водню є ще одна проблема, яка стримує розвиток цієї сфери. Паливні елементи, де водень, власне, і перетворюється на електрику, дуже дорогі, адже їх виготовляють із дорогоцінних металів – платини, паладію, срібла. Наші науковці знайшли їм заміну - полімери.

В’ячеслав Барсуков, завідувач кафедри електрохімічної енергетики КНУТД    

Такие катализаторы как полимеры кроме того, что они гораздо более дешевые, они  в меньшей степени отравляются различными примесями, можно сказать, практически совсем не отравляются. Беда платиновых катализаторов - не только дороговизна, но и то, что практически любые примеси, даже азот, который содержится в воздухе, являются для них отравляющей добавкой, поэтому служат такие электроды очень недолго.

Тож такі паливні елементи будуть не тільки дешевшими, а й служитимуть довше. Їхньої появи з нетерпінням чекають виробники транспорту, адже це нові можливості для машин.

За даними Національної лабораторії поновлюваних джерел енергії, автомобіль споживає кілограм водню на 96 кілометрів їзди, тобто при середньорічному пробігові 19200 км його знадобиться 200 кілограмів на рік, або 550 грамів на день. За енергетичною цінністю кілограм водню – це 3,78 літра бензину. Ціна - від 2 до 7 доларів, але експерти прогнозують її зниження до одного долара. Тоді водневе пальне стане в чотири рази дешевшим за бензин.
Водень також можна використовувати і в звичайних двигунах автомобіля. Таким пальним його слід періодично заправляти, зауважує учень Малої академії наук  Михайло Санчин, а для цього необхідні  спеціальні заправні станції. Так одразу буде вирішене питання не лише енергоресурсів, але й екології.
Основним елементом заправок будуть станції з електролізу води, які живитимуться струмом від сонячних батарей, розміщених біля АЗС.  Вода в установці  розщепиться  на кисень та водень, яким і заправлятимуть  авто.

Михайло Санчин, учень Малої академії наук України

Ми пропонуємо використовувати так звані тонкоплівкові сонячні батареї. Їхня перевага в тому, що вони досить еластичні й можуть бути фактично прозорими. Ми пропонуємо такими батареями оснастити насамперед дахи електростанцій. При потребі можна робити навіси сонячних електростанцій вздовж доріг, а також на тих частинах територій, які не придатні для господарської діяльності.

За підрахунками Михайла, одна така станція за годину може наповнювати бак п’яти авто, а вони можуть працювати як на паливних елементах, так і на звичайних двигунах,тобто можуть споживати  і бензин, і водень.  Приємно дивує й економічний бік.


Михайло Санчин, учень Малої академії наук України

Такі заправні станції окупаються вже за 5-6 років, після чого дають величезні прибутки: одна заправна станція до 8-9 мільйонів за рік, якщо продавати пальне за такими ж цінами, як бензин. А взагалі перевага  пального на водні насамперед та, що його питома теплота згорання втричі більша, ніж у бензину.

З часом такими станціями можна повністю замінити традиційні АЗС, переконаний учень МАН.  Він вважає, що його технологія стала б місточком для переходу до водневої енергетики в усіх сферах. З молодим науковцем погоджуються дорослі колеги.


В’ячеслав Барсуков, завідувач кафедри електрохімічної енергетики КНУТД    

Уже наши дети будут ездить на водородном топливе и использовать в обыденной своей жизни топливный элемент вместо того, чтобы сжигать в газовой плите такой дорогой газ с коэффициентом полезного действия в 25-30 процентов. Можно практически со 100-процентным термодинамическим КПД сжигать водородное топливо, что гораздо более эффективно.

За підрахунками експертів, ера водневої енергетики не за горами – вона настане через якихось 20 років. А Україна з її ресурсами, можливостями і ідеями буде серед  лідерів у реалізації таких проектів. І її союзники в цьому   -  невичерпні природні джерела енергії: сонце, вітер, вода.
Переглядів: 3487 | Додав: Admin | Рейтинг: 0.0/0
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Новини науки
Інформ-партнер
Наше опитування
Чи є в Україні бізнес, який підтримує дитячий інтелект?
Всього відповідей: 755
ПОДІЇ
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
ПОШУК