ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА НА АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

HYDROGEN PRODUCTION AT NUCLEAR POWER PLANTS

Nikita Malinin

Master’s Degree, Department of hydrogen and electrochemical electric power industry. Autonomous energy systems, Kazan state power engineering university,

Russia, Kazan

Antonina Filimonova

Scientific supervisor, doctor of Technical Sciences, associate professor, Kazan state power engineering university,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены перспективы производства водорода на атомных электростанциях, а также их преимущества перед существующими методами.

ABSTRACT

The article discusses the prospects of hydrogen production at nuclear power plants, as well as their advantages over existing methods.

Ключевые слова: водород, атомные электростанции, электролиз.

Keywords: hydrogen, nuclear power plants, electrolysis.

Водород является одним из наиболее перспективных и экологически чистых видов топлива, способного решить проблему зависимости от ископаемых ресурсов и снизить вредные выбросы в атмосферу. Одним из потенциальных источников водорода являются атомные электростанции (АЭС), которые уже десятилетиями успешно обеспечивают мир электроэнергией. В этой статье мы рассмотрим процесс производства водорода на АЭС и его перспективы.

Атомные электростанции — это мощные источники энергии, которые производят электричество путем деления ядер атомов тяжелых элементов, таких как уран или плутоний, в ядерных реакторах. Одним из побочных продуктов таких реакций является тепло, которое затем используется для генерации пара и привода турбин, создающих электричество. Однако АЭС могут использоваться и для производства водорода путем электролиза. Сырьевые ресурсы водорода практически неисчерпаемы – вода и углеводороды. Но для выделения водорода из этих соединений необходимо затратить энергию. Экологическая чистота водорода определяется как технологией его выделения из воды и углеводородов, так и чистотой потребляемой энергии. Использование для этого атомной энергии и ВИЭ обеспечит экологическую чистоту и необходимые масштабы производства водорода из воды и углеводородов. В ближайшем будущем вклад в масштабное производство водорода с использованием углеводородного сырья будет основным. Однако экологические ограничения процесса паровой конверсии метана с выбросом продуктов сгорания в атмосферу стимулируют разработку и применение промышленных процессов с использованием воды и экологически чистых источников энергии – атомных реакторов и ВИЭ.

Технология электролиза хорошо освоена. На всех российских АЭС применяются щелочные проточные электролизные установки СУЭ-20, HySTAT-A-1000D/30/10, СУЭ-20/G32, производящие водород для собственных нужд. В связи с ростом суточных и сезонных диспетчерских ограничений мощности рассматривается возможность повышения КИУМ за счёт электролизного производства водорода. Основной недостаток – низкая эффективность использования первичной энергии и высокая стоимость электролизного водорода, которая в несколько раз выше стоимости водорода, производимого традиционными промышленными методами паровой конверсии метана.

Процесс электролиза включает в себя применение электрического тока для разложения воды на составные элементы - водород и кислород. Водород выпускается на аноде, а кислород - на катоде. При использовании АЭС для электролиза воды, электричество, полученное от реактора, подается к электролизеру, где происходит процесс разложения воды.

Производство водорода на АЭС имеет несколько преимуществ. Во-первых, это экологически чистый процесс, так как не требуется сжигание ископаемых топлив и не выделяются вредные выбросы в атмосферу. Водород, полученный с использованием АЭС, является полностью экологически чистым и может быть использован в различных отраслях, таких как транспорт, производство и хранение энергии.

Во-вторых, использование АЭС для производства водорода позволяет эффективно использовать существующую инфраструктуру. Многие АЭС имеют большой избыточный потенциал производства электричества, особенно в ночное время, когда спрос на энергию снижается. Вместо того чтобы просто простаивать, эти электростанции могут использоваться для электролиза воды и производства водорода, который может быть сохранен и использован позже, когда потребность в электричестве возрастает.

Тем не менее, есть и некоторые вызовы, которые необходимо преодолеть для широкого внедрения производства водорода на АЭС. Один из них — это разработка и внедрение эффективных и надежных электролизеров. Существующие электролизеры требуют значительных улучшений, чтобы быть более эффективными и экономически выгодными для использования на АЭС.

Кроме того, необходимо разработать соответствующую инфраструктуру для хранения и транспортировки водорода. Водород является легким газом и требует особых условий хранения и транспортировки. Это требует инвестиций в новые технологии и инфраструктуру, чтобы обеспечить безопасное и эффективное использование водорода в различных отраслях.

В заключение, производство водорода на атомных электростанциях имеет большой потенциал для сокращения зависимости от ископаемых ресурсов и снижения выбросов парниковых газов. Этот процесс экологически чист и может быть интегрирован с существующей инфраструктурой АЭС. Однако, для широкого внедрения этой технологии необходимо продолжать исследования и разработки в области электролизеров и инфраструктуры для хранения и транспортировки водорода. Только тогда мы сможем полностью осуществить потенциал водорода как чистого источника энергии будущего.

Список литературы:

1. Козлов С. И. Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы. — М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. — 520 с.
2. Кузык Б. Н., Яковец, Ю. В. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике. - М.: Институт экономических стратегий, 2007. — 400 с.
3. Глушков Е. С., Компаниец Г.В., Пономарёв-Степной Н.Н., Фомиченко П. А. Физика высокотемпературных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 2008.— 15–40 с.