ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОГЕНЕРАЦИИ В СОЧЕТАНИИ С ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ДЛЯ ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИКИ

INVESTIGATION OF THE POTENTIAL OF USINGHYDROGENATION IN COMBINATION WITH THERMAL PROCESSES FOR DECARBONIZATION OF ENERGY

Evgeniya Dmitrieva

Master's student, Samara State Technical University,

Russia Samara

АННОТАЦИЯ

Энергетический сектор сегодня стоит перед вызовом декарбонизации для сокращения выбросов парниковых газов. В контексте усиливающейся проблемы климатических изменений, внимание уделяется разработке инновационных подходов к производству и хранению водорода, а также последующему использованию в тепловых процессах. В данной статье исследуется перспектива интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами с целью уменьшения зависимости от углеродных источников энергии и снижения негативного воздействия на окружающую среду. Анализируются преимущества и сложности данного подхода, а также проводится оценка потенциала гидрогенерации в контексте декарбонизации энергетики.

ABSTRACT

The energy sector today faces the challenge of decarbonization to reduce greenhouse gas emissions. In the context of the growing problem of climate change, attention is paid to the development of innovative approaches to the production and storage of hydrogen, as well as subsequent use in thermal processes. This article explores the prospect of integrating hydrogenation with thermal processes in order to reduce dependence on carbon energy sources and reduce the negative impact on the environment. The advantages and difficulties of this approach are analyzed, as well as an assessment of the potential of hydrogenation in the context of decarbonization of energy.

Ключевые слова: гидрогенерация, декарбонизация, энергетика, когенерация, интеграция, водород.

Keywords: hydrogenation, decarbonization, energy, cogeneration, integration, hydrogen.

С появлением глобальной потребности в сокращении выбросов парниковых газов стало необходимым искать альтернативные источники энергии. Гидрогенерация – процесс производства водорода из возобновляемых источников, представляет собой перспективное направление для декарбонизации энергетики. Однако, для максимизации эффективности и экономической целесообразности, возникает потребность в интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами [3].

Гидрогенерация, основанная на использовании возобновляемых источников энергии, обладает низким уровнем выбросов и высокой степенью чистоты производства водорода. Этот процесс может быть эффективно интегрирован с тепловыми процессами, такими как когенерация и производство тепла для промышленных нужд [1]. Процесс интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами включает в себя несколько аспектов:

1. Использование избыточной энергии.

В периоды пикового производства возобновляемой энергии, когда спрос на электроэнергию может быть низким, избыточная энергия может быть направлена на процессы гидрогенерации. Это позволяет эффективно использовать избыточную энергию и получать водород, который может быть сохранён для использования в периоды пониженной производительности возобновляемых источников.

2. Когенерация.

Процесс когенерации, или совместного производства тепла и электроэнергии, может быть интегрирован с гидрогенерацией. В процессе гидрогенерации выделяется тепловая энергия, которая обычно является "побочным продуктом". Эта тепловая энергия может быть использована для обогрева помещений, производственных процессов или других тепловых нужд.

3. Теплообмен и эффективность.

Интеграция гидрогенерации с тепловыми процессами также позволяет оптимизировать теплообмен между различными процессами. Это способствует повышению общей эффективности системы, так как тепло, выделяемое в процессе гидрогенерации, может быть направлено на улучшение эффективности других тепловых процессов.

4. Управление энергией.

Интеграция гидрогенерации с тепловыми процессами требует разработки эффективной системы управления энергией. Это включает в себя мониторинг энергетического баланса, определение оптимальных моментов для гидрогенерации и управление потоками энергии в зависимости от текущей потребности.

Примером интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами может быть использование избыточной энергии из солнечных и ветровых источников для производства водорода. Полученный водород может использоваться для питания топливных элементов, производящих электроэнергию, а также тепловую энергию [2]. Тепловая энергия, выделяемая в этом процессе, может быть направлена на обогрев жилых зон или промышленных предприятий. Интеграция гидрогенерации с тепловыми процессами представляет собой многообещающий подход для декарбонизации энергетики. Этот подход способствует снижению выбросов парниковых газов, увеличению доли возобновляемых источников энергии в энергетическом миксе и обеспечивает устойчивость энергетической системы.

Однако, на пути осуществления этих процессов возникают многочисленные вызовы. К примеру, интеграция различных технологий и процессов может столкнуться с техническими сложностями, такими как согласование рабочих параметров разных систем и оптимизация теплового обмена. Также инвестирование в инфраструктуру для гидрогенерации и её интеграции с тепловыми процессами может потребовать значительных капиталовложений [5]. Поэтому необходимо провести анализ экономической целесообразности и выявить пути оптимизации затрат. Не стоит забывать, что для успешной интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами необходимо развитие соответствующей инфраструктуры (включая системы транспортировки и хранения водорода), а также разработка новых методов мониторинга, контроля и управления тепловыми процессами.

Одним из ключевых преимуществ интеграции гидрогенерации с тепловыми процессами является снижение выбросов парниковых газов. Процесс гидрогенерации из возобновляемых источников энергии позволяет получать водород без выброса углеродных соединений, что способствует снижению негативного воздействия на климат [4]. Данный процесс позволяет эффективно использовать избыточную энергию, что способствует повышению общей эффективности системы энергопроизводства и уменьшению потребности в дополнительных углеродных источниках энергии. Интеграция гидрогенерации способствует диверсификации энергетического портфеля, что делает энергетическую систему более устойчивой к колебаниям.

Подводя итоги сказанному, хочется отметить, что интеграция гидрогенерации с тепловыми процессами позволяет использовать избыточную энергию, которая может быть направлена на процессы производства водорода. Применение когенерации позволяет эффективно использовать тепловую энергию, выделяемую в процессе гидрогенерации, для обогрева помещений или для промышленных нужд, что снижает потребность в использовании традиционных углеродных источников тепла.

Преимущества данного процесса явно видны в контексте декарбонизации в энергетики и устойчивого развития. Однако, успешная реализация этого подхода потребует решения некоторых вызовов. Дополнительные исследования в этой области являются ключевым фактором для оптимальной интеграции этих процессов и достижения максимальной эффективности.

Список литературы:

1. Бражкин А.А., Карпов В.И., Харламов С.А. «Исследование процессов гидрогенерации для декарбонизации энергетики.» Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Энергетика,2022. – 53-55 с.
2. Горячев О.С., Комарова Е.В., Назаров Д.С. «Технологии гидрогенерации и их роль в декарбонизации энергетики.» Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит, 2022. №11. – 32-38 с.
3. Ерёмченко И.В., Карпов В.А., Куликов С.А. «Водородные технологии как фактов декарбонизации топливно-энергетического комплекса России.» Проблемы современной энергетики, 2022. №3. – 60-66 с.
4. Морозов А.С., Белорусцев А.Г., Волков А.И. «Перспективы использования водородной энергии в России.» Энергетика: экономика, технологии, экология, 2022. – 65-73 с.
5. Петров В.П., Захарченко А.В., «Использование водородной энергии для декарбонизации электроэнергетики.» Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии,2021. – 63-72 с.