Загрузка ...Водородная энергетика. Технологии и оборудование
Водород транспортируется в различных формах: в сжатом, жидком состоянии и в виде гидридов металлов с использованием специально оборудованных емкостей. В промышленных масштабах применяются преимущественно криогенные емкости, в которых водород находится в жидком состоянии: от небольших сосудов Дьюара до танков большого объема, которые перевозятся автомобильным, железнодорожным и морским транспортом. Жидкий водород может транспортироваться на значительные расстояния преимущественно за счет большей концентрации энергии.
Аккумулирование водорода в настоящее время производится в системах энергоемкостью 24…410 кВт. Данные системы аккумулирования универсальны и могут использоваться в энергосистемах на основе возобновляемых источников энергии (ветровая, солнечная и гидросиловая энергия), при этом энергия первичных источников энергии используется для получения водорода на электролизных установках.
Основой работы водородных систем аккумулирования энергии является преобразование электроэнергии, генерированной энергоустановками на основе возобновляемых источников, в химическую энергию водорода с последующим использованием ее потребителями в виде электрической и тепловой энергии.
Главным элементом межсезонной системы аккумулирования на основе водорода, на который ориентирован расчет всех ее составляющих, является установка для получения водорода. При этом выбор установки зависит от энергетической мощности возобновляемых источников энергии и мощности электрогенерирующего оборудования.
Еще недавно наиболее приемлемыми для решения задач межсезонного аккумулирования в комплексе с ветроэлектрическими установками промышленных электролизных установок считались электролизные установки по производству водорода методом разложения воды типа СЭУ-4 российского производства, которые широко использовались в промышленности, в частности на T9L1.
Основной формой хранения водорода в энергосистемах небольшой мощности является сжатие: в зависимости от потребностей давление составляет 10…150 атм. В случае использования электролизных установок небольшой мощности применение жидкой формы хранения неэффективно с экономической точки зрения. Хранение в форме гидридов металлов в больших количествах невозможно при современной технологии их изготовления отечественной промышленностью, причем из-за больших удельных массовых характеристик гидридная форма хранения применяется, только в стационарных установках.
Одним из перспективных методов накопления энергии является совмещение в одной установке принципа электролизера и аккумулятора водорода.
Процесс аккумулирования энергии в электролизере-аккумуляторе выражается как накопление металлического сплава К—Na в процессе электролиза расплавленной эвтектики. При этом на катоде образуются металлические калий и натрий, которые выходят на поверхность католита в виде жидкого сплава К—Na. Теоретически КПД сплава равен 50 %. Однако при внедрении различных конструкционных решений (за счет диафрагмы, различных конструкций анодного и катодного пространства и электролитов) КПД может достигать 70…80 %. Все процессы при заряде сопровождаются значительным выделением теплоты, которая отбирается с помощью теплоносителя и используется для бытовых и технологических потребностей.
Благодаря своей универсальности электролизер-аккумулятор используется как:
- накопитель энергии с водородом в качестве энергоносителя;
- тепловой котел с тепловой энергией для обогрева помещений;
- источник электрического тока для освещения помещений и питания бытовых электрических приборов.
Основным назначением термоэлектрохимического аккумулятора в условиях работы с возобновляемыми источниками энергии является выравнивание графика нагрузок основных потребителей энергии и использование его как резервного источника энергии.
Термоэлектрохимический аккумулятор имеет ряд преимуществ по сравнению с другими накопителями энергии — высокие удельные энергетические характеристики, высокую надежность, отсутствие вредных выбросов, отсутствие инерционности при необходимости получения водорода, отсутствие саморазряда при длительном хранении, низкие капитальные затраты.
Небольшие габариты системы аккумулирования энергии достигаются за счет того, что накопление и хранение энергии происходят в одной и той же установке. Так, хранение 1 кГ водорода (около 11 нм3) обеспечивает 25…30 кГ сплава К—Na. Высокая надежность электролизера-аккумулятора обеспечивается небольшим количеством составляющих элементов системы — собственно накопитель и система подачи воды. Низкая инерционность системы объясняется тем, что водород получается практически в начале проведения разряда, причем регулируется как общее количество полученного водорода, так и его расход за единицу времени (регулированием подачи воды).
Дата публикации: 26.04.2013
Похожие записи:
Страницы: 1 2
Особенности и виды межкомнатных складных дверей
Варианты применения наружных LED экранов
