ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА НА АЭС

TECHNICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF 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 технико-экономические показатели производства водорода на атомных электростанциях.

ABSTRACT

The article discusses the technical and economic indicators of hydrogen production at nuclear power plants.

Ключевые слова: водород, атомные электростанции, экономическая эффективность, технико-экономические показатели производства водорода.

Keywords: hydrogen, nuclear power plants, economic efficiency, technical and economic indicators of hydrogen production.

Водород является перспективным источником энергии, который может сыграть важную роль в будущих системах энергоснабжения. Атомные электростанции (АЭС) могут стать эффективной платформой для производства водорода. В этой статье мы проведем технико-экономическое сравнение производства водорода на АЭС и рассмотрим его преимущества и ограничения.

Одним из главных методов производства водорода на АЭС является электролиз воды. В этом процессе электрический ток пропускается через воду, разлагая ее на водород и кислород. Атомные реакторы уже производят большое количество электроэнергии, и использование их для производства водорода позволит эффективно использовать существующую инфраструктуру.

С точки зрения технических аспектов, производство водорода на АЭС имеет свои преимущества. Атомные реакторы обеспечивают стабильное и непрерывное производство электроэнергии, что является ключевым фактором для эффективного электролиза воды. Постоянная доступность электрической энергии на АЭС снижает затраты на энергетическую инфраструктуру и повышает надежность процесса производства водорода.

Высокотемпературный электролиз – это процесс электролиза, при котором часть энергии, необходимой для расщепления воды, вкладывается в виде высокотемпературного тепла в нагрев пара, делая процесс более эффективным. Проработана концепция стыковки высокотемпературного электролизёра с ВТГР, дающая суммарный КПД производства водорода из воды до 50 %. Высокотемпературная часть тепла от реактора передаётся через высокотемпературный теплообменник к пару, перегревая его до 800°С. Часть тепла реактора с более низкой температурой преобразуется в электрическую энергию в газотурбинном или паротурбинном цикле. Для перегрева пара до 800°С гелий на выходе из реактора должен иметь температуру не ниже 900°С. Эффективность высокотемпературного электролиза зависит от цены электроэнергии и температуры потребляемого тепла.

В термохимическом процессе получения водорода используется цикл реакций с химически активными соединениями, например, брома или йода в сернокислотном цикле. В 1990-е и нулевые годы в ведущих странах мира этому процессу уделялось внимание как технологии производства водорода из воды с использованием тепла ВТГР.

Выбор оптимального процесса определяется рядом критериев, важнейшие среди них – термодинамическая эффективность цикла, кинетические характеристики отдельных реакций, доступность и стоимость реагентов, совместимость реагентов и конструкционных материалов, безопасность процесса, экологические соображения и, в конечном счёте, экономическая эффективность.

Однако, при технико-экономическом сравнении производства водорода на АЭС, необходимо учесть и некоторые ограничения. Во-первых, процесс электролиза является энергозатратным, требуя значительные объемы электроэнергии для производства водорода. Это означает, что производство водорода на АЭС может снизить доступность электроэнергии для других потребителей. Кроме того, стоимость строительства и эксплуатации АЭС высока, что может повлиять на экономическую эффективность производства водорода.

Однако, несмотря на эти ограничения, производство водорода на АЭС все же имеет ряд преимуществ с точки зрения экономики. Прежде всего, использование уже существующих АЭС для производства водорода позволяет снизить затраты на новые инфраструктурные проекты. Кроме того, водород, произведенный на АЭС, может быть использован для улучшения энергетической самообеспеченности региона, сокращения зависимости от импорта энергии и создания новых рабочих мест.

Одной из возможностей использования водорода, произведенного на АЭС, является его использование в автомобильной промышленности. Водородные топливные элементы уже показывают потенциал замены традиционных источников энергии в автомобилях. При этом снижается загрязнение окружающей среды и зависимость от нефтепродуктов. Производство водорода на АЭС может обеспечить устойчивый и надежный источник этого топлива.

В заключение, технико-экономическое сравнение производства водорода на АЭС показывает, что эта технология имеет перспективы для будущего энергетического сектора. Несмотря на ограничения, использование АЭС для производства водорода может способствовать переходу к более экологически чистым системам энергоснабжения и созданию устойчивых источников энергии. Дальнейшие исследования и разработки в этой области могут помочь оптимизировать процессы производства и сделать его более экономически эффективным.

Список литературы:

1. Дигонский С. В., Тен В. В. Неизвестный водород. — СПб: Наука, 2006. — 5–15 с.
2. А.К.Мановян. Технология переработки природных энергоносителей. — Москва: Химия, КолосС, 2004. — 456 с.
3. Глушков Е. С., Компаниец Г.В., Пономарёв-Степной Н.Н., Фомиченко П. А. Физика высокотемпературных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 2008.— 15–40 с.
4. Козлов С. И. Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы. — М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. — 23–27 с.