Ветроводородные энергетические системы

Студента групи ЕСВ-1403 Кашпарова М.В

Стремительное сокращение запасов углеводородного топлива и интенсивное развитие современной энергетики и транспорта неизбежно ведут человечество к экологическому кризису .Учитывая эту тревожную тенденцию ,многие ученые и практики высказываются в пользу альтернативного водорода ,запасы которого в водах Мирового океана неисчерпаемы .К неоспоримым преимуществам водорода относятся приемлемость для тепловых двигателей без существенного изменения их конструкции ,высокая теплотворная способность и возможность долговременного хранения.

С другой стороны ,проблема защиты окружающей среды ,воздушного бассейна и Мирового океана от непрерывного и угрожающего роста загрязнений нефтью и продуктами неполного сгорания оргтоплив ,в первую очередь жидкого углеводородного горючего в дизельных двигателях автомобилей ,стимулирует резкий рост интереса к возможностям расширения производства водорода и применение его в качестве топлива в разных отраслях хозяйствования .

Сочетание ветровых и солнечно-ветровых энергоустановок с водородным технологиями позволяет обеспечить согласование процессов генерации и потребления энергии Солнца и ветра расходуется потребителем непосредственно ,а другая часть –на производство водорода и кислорода .Ценным является то ,что полученные газы накапливается в аккумуляторах водорода и по мере необходимости (в периоды отсутствия первичных источников энергии ,пиковой мощности ) используются в электромеханических генераторах для выработки электричества и теплоты.

При наличии ветра ветроэнергетическая установка вырабатывает электроэнергию в виде постоянного тока с напряжением 48 В, которая через инвертор (преобразователь постоянного напряжения 48 В в переменное 220 В) поступает к потребителю для его нужд. Одновременно электроэнергия используется для питания электролизера , в котором расщепляется вода на водород и кислород. Последние накапливается в соответствующих емкостях.

Отметим ,что перспективные методы получения водорода в объемах ,необходимых для нужд промышленности ,все еще находятся на стадии опытных разработок и лабораторных исследований .К ним относятся технологии получения и использования водорода из метана ,природных серосодержащих газов с помощью плазменно-мембранной технологии .При этом исключаются катализаторы м традиционные жидкостные системы газораспределения .В опубликованных работах даны сведения о создании производства новых высокоэффективных электролизеров на основе катионопроводящей мембраны. Типоразмерный ряд доведен до производительности водорода 20 … 100 м³/ч.

Отметим разработку топливных элементов двух типов : с твердополимерным электролитом и высокотемпературные с твердоокисным электролитом .

Отметим

Другим ветроводородным агрегатом является система , включающая в себя ветроэнергетическую установку , электролизер , стабилизатор постоянного напряжения ,блок коммутации и управления электролизерами , блок подготовки воды ,компрессоры ,баллоны для хранения сжатых газов , металлогидридные накопители .

Выходное напряжение генератора ВЭУ , являющееся функцией скорости ветра по частоте и амплитуде ,через стабилизатор постоянного напряжения подается на выход электролизера , который должен обеспечить возможность производства сжатых газов ( до давления не менее 3 МПа).Блок управления обеспечивает согласование мощность ,вырабатываемой ВЭУ ,с мощностью ,используемой электролизером и другим потребителями энергии в системе .Система может быть дополнена устройствами ,преобразующими химическую энергию газов ,выработанных электролизером ,в электрическую энергию с требуемыми напряжением и частотой .В качестве преобразователей могут быть использованы электрохимические генераторы (ЭХГ), газотурбинные установки ,установки с реализацией цикла Стирлинга .

Отмечают что данная система интегрированных энергомодулей на базе ветроводородных установок ,используя принципы накопления достаточного количества газов О2 и Н2 в аккумуляторах и обеспечения работы преобразователей ,например ЭХГ любой требуемой мощности , позволит получить уровень выходной мощности , значительно превышающий первичную мощность ВЭУ.

Использования водорода для решения энергетических проблем являться в настоящее

время одной из приоритетных задач .