<dd id="rw0xn"></dd>

  • <label id="rw0xn"></label>

  • <sup id="rw0xn"><strike id="rw0xn"></strike></sup><label id="rw0xn"></label>
      <th id="rw0xn"></th>
    1. <var id="rw0xn"></var>
        1. <table id="rw0xn"></table>

          <sub id="rw0xn"><meter id="rw0xn"></meter></sub>

          You are here

          Больше чем просто источник энергии

          Производство водорода c помощью ядерной энергии во имя низкоуглеродного будущего

          Matthew Fisher

          Помещение щита управления ректора HTR?10 в Университете Цинхуа в Пекине. (Фото: П. Павличек/МАГАТЭ)

          Водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной, но его производство в чистом виде для целого ряда промышленных процессов является энергоемким и сопровождается созданием значительного ?углеродного следа?.

          ?Почти 95% текущего спроса на водород удовлетворяется за счет использования углеродоемких производственных процессов, таких как паровая конверсия метана. Это неприемлемо в свете глобального перехода к экологически чистой энергии, особенно учитывая, что спрос уже достаточно высок и продолжает расти?, — говорит Ибрагим Хамис, старший инженер-атомщик МАГАТЭ. По данным Международного энергетического агентства, с 1975 года спрос на водород увеличился более чем в три раза.

          Производство водорода с помощью ядерной энергии дает возможность существенно сократить выбросы углерода и одновременно повысить рентабельность ядерной энергетики.
          Антон Москвин, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса ?Русатом Оверсиз?, Россия

          Водород используется в различных промышленных процессах, начиная от производства синтетического топлива и нефтехимии до изготовления полупроводников и электромобилей на водородных топливных элементах. Чтобы уменьшить вредное воздействие на окружающую среду в связи с производством 70 млн тонн водорода в год, некоторые страны обращаются к ядерной энергетике.

          ?Например, перевод всего лишь 4% текущего производства водорода на электроэнергию, вырабатываемую АЭС, позволил бы уменьшить выбросы углекислого газа на 60 млн тонн в год, — объясняет Хамис. — А если бы весь водород производился с использованием ядерной энергии, то можно было бы говорить о сокращении выбросов углекислого газа на более чем 500 млн тонн в год?.

          Ядерные энергетические реакторы могут быть соединены с установкой по производству водорода в единую систему когенерации для экономически эффективного производства одновременно электроэнергии и водорода. При производстве водорода когенерационная система оснащается компонентами либо для электролиза, либо для термохимических процессов. Электролиз — это процесс выделения водорода и кислорода из молекул воды с помощью постоянного электрического тока. Электролиз воды проходит при относительно низких температурах от 80°C до 120°C, в то время как электролиз водяного пара проводится при гораздо более высоких температурах и поэтому является более эффективным. Электролиз пара может идеально подходить для интеграции с усовершенствованными высокотемпературными АЭС, поскольку для этого процесса требуется подвод теплоносителя с температурой от 700°C до 950°C.

          Термохимические процессы позволяют производить водород с помощью химических реакций с определенными соединениями при высоких температурах для расщепления молекул воды. Усовершенствованные ядерные реакторы, способные работать при очень высоких температурах, также могут использоваться в целях производства тепла для этих процессов.

          ?Производство водорода с использованием серно-йодного цикла, в частности, имеет большой потенциал в плане расширения масштабов применения для обеспечения устойчивой и долгосрочной эксплуатации, — рассказывает Хамис. — Разработка этого метода с использованием конструкций японского реактора HTTR и китайских конструкций HTR?PM 600 и HTR?10 является весьма многообещающей, в рамках других исследовательских инициатив также продолжает наблюдаться отличный прогресс?.

          В настоящее время несколько стран внедряют производство водорода с использованием АЭС или изучают такую возможность в целях содействия декарбонизации своего энергетического, промышленного и транспортного секторов. Это позволяет также увеличить отдачу от АЭС, что может способствовать повышению ее рентабельности.

          МАГАТЭ оказывает поддержку странам, заинтересованным в производстве водорода, посредством различных инициатив, в том числе проектов координированных исследований и технических совещаний. Оно разработало также Программу экономической оценки водорода (HEEP) — инструмент для проведения экономической оценки крупномасштабного производства водорода с помощью ядерной энергии. В начале 2020 года МАГАТЭ запустило также электронный учебный курс, посвященный производству водорода с помощью ядерной когенерации.

          ?Производство водорода с использованием АЭС имеет большой потенциал в плане содействия усилиям по декарбонизации, но сначала необходимо решить ряд вопросов, таких как определение экономической целесообразности включения производства водорода в более широкую энергетическую стратегию, — говорит Хамис. — Для производства водорода с помощью термохимических процессов расщепления воды требуются инновационные реакторы, работающие при очень высоких температурах, однако в ближайшие годы ввод таких реакторов в эксплуатацию не ожидается. Аналогичным образом, чтобы серно-йодный процесс окончательно оформился и мог использоваться в коммерческих масштабах, нужно еще несколько лет НИОКР?. Он добавляет, что с лицензированием ядерно-энергетических систем, включающих не связанные с производством электроэнергии применения, также могут возникать сложности.

          Изучение и оценка целесообразности

          В рамках запущенной в начале 2020 года Министерством энергетики Соединенных Штатов инициативы ?H2@Scale? проводится исследование целесообразности разработки ядерно-энергетических систем, производящих одновременно водород и низкоуглеродную электроэнергию. Среди десятков проектов, финансируемых посредством этой инициативы, один будет реализован тремя коммерческими электроэнергетическими компаниями США в сотрудничестве с Айдахской национальной лабораторией Министерства энергетики. В проект войдут технические и экономические оценки, а также экспериментальные демонстрации производства водорода на нескольких АЭС на территории США.

          Одна из участвующих в проекте электроэнергетических компаний ?Exelon?, которая является крупнейшим производителем низкоуглеродной электроэнергии в США, в настоящее время предпринимает шаги по установке на одной из своих АЭС электролизера с полимерной электролитической мембраной мощностью один мегаватт и соответствующей инфраструктуры. С помощью этой системы, которая может быть введена в эксплуатацию к 2023 году, можно будет наглядно увидеть экономическую целесообразность производства водорода с помощью электролиза для удовлетворения потребностей систем, связанных с производством электроэнергии, на месте, а также возможности масштабирования в будущем.

          ?Этот проект поможет нам понять перспективы производства водорода с помощью ядерной энергии, в частности то, как финансовые соображения могут повлиять на любое долгосрочное крупномасштабное производство водорода, — рассказывает старший вице-президент по инженерным и техническим услугам компании ?Exelon Generation? Скотт Гринли. — Внедрение производства водорода с помощью ядерной энергии может в значительной степени повысить устойчивость ядерной энергетики в связи с нашими планами построения низкоуглеродного будущего?.

          В Соединенном Королевстве также идут работы по проведению оценок. В рамках некоммерческой инициативы ?Energy Systems Catapult? в Соединенном Королевстве создана модель целой энергетической системы, и теперь в нее включена возможность использования передовых ядерных технологий для производства водорода. Таким образом можно посмотреть на потенциально наиболее экономичную структуру энергопроизводства, которая к 2050 году сможет обеспечить нулевые выбросы парниковых газов в чистом выражении, а результаты показывают, что усовершенствованные ядерные реакторы могут быть задействованы в производстве водорода наряду с другими технологиями.

          ?Хотя Соединенное Королевство еще окончательно не определило роль для водорода, согласно проведенному Комитетом по изменению климата и Министерством по делам бизнеса, энергетики и промышленной стратегии анализу, предполагается, что до 2050 года нам, возможно, потребуется обеспечить около 270 тераватт-часов низкоуглеродной электроэнергии для производства водорода, хотя эта цифра может существенно вырасти в зависимости от того, для каких применений в тепловом, энергетическом и транспортном секторах будет использоваться водород в конечном итоге?, — говорит Филип Роджерс, старший стратегический и экономический советник Консультативного совета по ядерным инновациям и исследованиям Соединенного Королевства.

          Новые программы

          В 2019 году Россия запустила свою первую инициативу по производству водорода с помощью ядерной энергии. Реализуемая Государственной корпорацией по атомной энергии ?Росатом? программа предусматривает использование электролиза на основе вырабатываемой АЭС электроэнергии, а также термохимическое производство с использованием высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Ее цель состоит в том, чтобы обеспечивать производство большого количества водорода каждый год и при этом уходить от таких углеродоемких методов, как паровая конверсия метана.

          Произведенный по программе водород пойдет на внутреннее потребление и экспорт. В настоящее время проводится технико-экономическая оценка экспорта части водорода в Японию.

          ?Учитывая продолжение роста спроса на водород, отчасти благодаря расширению таких отраслей, как металлообработка, производство водорода с помощью ядерной энергии дает возможность существенно сократить выбросы углерода и одновременно повысить рентабельность ядерной энергетики?, — говорит Антон Москвин, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса ?Русатом Оверсиз?.

          ?

          На АЭС ?Дэвис-Бесс? в штате Огайо с помощью ядерной энергии будет производиться водород (Фото: Б. Рэйберн/АЭС ?Дэвис-Бесс?)

          Больше чем водород

          Ядерная энергия имеет множество неэлектрических применений помимо производства водорода. Это, например, централизованное теплоснабжение для домов и предприятий, отопление и охлаждение для промышленных целей, а также опреснение морской воды в целях расширения доступности питьевой воды.

          Возможности потенциального внедрения этих приложений расширяются также по мере создания новых ядерно-энергетических систем для оптимизации комбинированного использования энергии в электрических и неэлектрических целях, а также интеграции с возобновляемыми источниками. Кроме того, для обеспечения более гибкой эксплуатации разрабатываются новые конструкции реакторов, такие как малые модульные реакторы, которые позволяют регулировать выходную мощность в зависимости от спроса. Это качество делает их особенно подходящими для таких применений, поскольку энергия, которая обычно используется для производства электроэнергии, может быть перенаправлена на использование в неэлектрических применениях.

          09.2020
          Vol. 61-3

          Мы на связи

          Рассылка новостей

          <dd id="rw0xn"></dd>

        2. <label id="rw0xn"></label>

        3. <sup id="rw0xn"><strike id="rw0xn"></strike></sup><label id="rw0xn"></label>
            <th id="rw0xn"></th>
          1. <var id="rw0xn"></var>
              1. <table id="rw0xn"></table>

                <sub id="rw0xn"><meter id="rw0xn"></meter></sub>
                97碰成人国产免费公开视频