"Горячая" линия 8 800 300 4435

Полезный совет

  Уезжая на долгое время, отключите из розеток все электроприборы
  Будьте в курсе современных тенденций технологий отопления
  Грязные окна препятствуют попаданию в дом естественного света
  Не используйте осветительные приборы, когда достаточно естественного освещения
  Системы автоматического управления освещением упрощают процесс экономии электроэнергии
  Пылесос с заполненным только на треть мешком для сбора пыли, начинает расходовать на 40% больше энергии
  Комбинированное освещение в квартире обеспечивает комфорт и экономию энергии.
  Морозильная камера для нормальной работы нуждается в периодической разморозке
  В доме, оборудованном современными стеклопакетами, будет теплее на 4-5 С°
  Предварительный разогрев духовки не всегда обязателен – внимательно читайте рецепты
  Энергосберегающая лампа мощностью 20 Вт заменяет лампу накаливания мощностью 100 Вт
  При покупке бытовой техники, внимательно изучите этикетку энергоэффективности
  Уходя, гасите свет!
  При выборе энергосберегающих ламп учитывайте, что значение их цветовой температуры влияет на оттенок освещения
  Управляйте освещением в квартире с помощью энергосберегающих светорегуляторов

Водородная энергетика


<< Назад


Микробные электролизные ячейки будут вырабатывать водород без использования электричества

Как недавно заявили инженеры Университета Penn State, достаточно добавить щепотку-две соли, чтобы микробные электролизные ячейки смогли вырабатывать водород из сточных вод и органических отходов без использования электроэнергии, тем самым способствуя сокращению выбросов в атмосферу углекислого газа. «Эта система может производить водород везде, где есть заводы, спускающие сточные воды в море», – говорит Брюс Е. Логан, профессор инженерной экологии. «Она не питается от электросети и имеет нулевой уровень выбросов углерода в атмосферу. Это практически неисчерпаемый источник энергии».
Как недавно заявили инженеры Университета Penn State, достаточно добавить щепотку-две соли, чтобы микробные электролизные ячейки смогли вырабатывать водород из сточных вод и органических отходов без использования электроэнергии, тем самым способствуя сокращению выбросов в атмосферу углекислого газа. «Эта система может производить водород везде, где есть заводы, спускающие сточные воды в море», – говорит Брюс Е. Логан, профессор инженерной экологии. «Она не питается от электросети и имеет нулевой уровень выбросов углерода в атмосферу. Это практически неисчерпаемый источник энергии».

Как известно, для того, чтобы микробные электролизные ячейки могли производить водород, им для питания необходимы топливные элементы. В своей работе профессор Логан вместе с докторантом Ёнгги Кимом, отказавшись от традиционного источника энергии, использовали разницу в солености между пресной и морской водой.

Результаты их работы показали, что производительность ячеек Логана составила 58 – 64 процента, то есть на каждый кубический метр жидкости, пройденной через ячейки, приходится от 0,8 до 1,6 кубических метров выработанного водорода. Причем исследователи подсчитали, что только около 1 процента всей энергии, вырабатываемой в клетке, необходимо для прокачки воды через систему.

Ключевым моментом в этой технологии является метод обратного электродиализа или RED, который основывается на извлечении энергии из различий в ионной структуре соленой и пресной воды. RED-стек состоит из чередующихся ионообменных мембран – положительных и отрицательных, каждая из которых может вырабатывать электрическую мощность.

В методе RED для гидролиза воды требуется создание напряжения в 1,8 вольта, или около 25 пар мембран. Однако объединение метода RED с экзо-электро-генетическими бактериями – бактериями, которые потребляют органические вещества и производят электрический ток – позволило снизить число мембран в RED-стеке до пяти.

Между тем, сами микробные электролизные ячейки могут производить только около 0,3 вольт, а не 0,414 вольт, необходимых для получения водорода в этой технологии. Недостающие 0,2 вольта напряжения создает водород. Таким образом, в системе работает 11 мембран – пять пар мембран, которые производят около 0,5 вольт, при этом ячейки вырабатывают водород.

В первых исследованиях Логан и Ким использовали платину в качестве катализатора на катоде, но последующие эксперименты показали, что недрагоценные металлы, такие как сульфид молибдена, также являются эффективными.

Источник: cheburek.net


Перспективы развития водородной энергетики. Проблемы экономики, экологии

С водородной энергетикой (экономикой) связаны надежды на глобальное переустройство мировой экономики, к переходу от ископаемых углеводородных энергоносителей к водороду, что открывает возможность использования в качестве неограниченной сырьевой базы водные ресурсы, а продуктами сгорания водорода являются пары воды.
Энергетика – основа развития человеческой цивилизации. В настоящее время суммарное потребление энергии в мире составляет около 460 млн. ТДж в год и продолжает расти. Основными видами первичных энергоресурсов являются нефть, природный газ, уголь. В меньшей степени для получения электроэнергии используются также гидроэнергетика и уран. Ресурсы ископаемых энергоносителей, в первую очередь нефти, ограничены. Кроме того, использование углеродных энергоносителей является причиной нарастающего экологического кризиса, в том числе глобальных климатических изменений.

Отрицательные экологические последствия использования нефтяных топлив на транспорте в первую очередь заметны в крупных промышленных и культурных центрах. Например, для города с населением примерно 1 млн. человек на долю автотранспорта приходится примерно 70% от суммарного количества (несколько сот тонн в сутки) экологически вредных, в том числе токсичных выбросов, суммарный ущерб от которых составляет в год десятки миллионов долларов, хотя в общем энергетическом балансе города на моторное топливо приходится не более 20 %.

С водородной энергетикой (экономикой) связаны надежды на глобальное переустройство мировой экономики, к переходу от ископаемых углеводородных энергоносителей к водороду, что открывает возможность использования в качестве неограниченной сырьевой базы водные ресурсы, а продуктами сгорания водорода являются пары воды. В отдаленном будущем для получения электролитического водорода предполагается использовать в основном термоядерную, солнечную и другие возобновляемые источники энергии (ВИЭ).

Однако в настоящее время широкомасштабное производство водорода из воды ограничивается отсутствием необходимых свободных и дешевых энергетических мощностей. Например, для замены во всех странах моторного топлива водородом потребовалось бы 20 - 30 тыс. млрд. кВт.ч электроэнергии, в то время как мировая выработка ее составляет примерно 15 тыс. млрд. кВт.ч.

Тем не менее для улучшения экологической обстановки в городе уже в настоящее время необходимо и можно изыскать энергетические ресурсы для получения водорода.

Сюда можно отнести использование избыточных мощностей электрогенерирующих станций в ночные часы и выходные дни, когда спадает потребность в электроэнергии. Например, только на Ленинградской АЭС потенциал неиспользованной электроэнергии составляют порядка 400 млн. кВт.ч, в год ( в целом же по стране - примерно 20 млрд. кВт.ч, что на порядок превышает экономию электроэнергии с переходом на летнее время). Использование указанных мощностей дало бы возможность получать около 5000 т. жидкого электролитического водорода в год и обеспечить водородом около 3900 единиц автотранспорта ( в первую очередь грузового и автобусного ). Водород эффективен и в качестве присадки к моторному топливу. Например, 5 – 8 %вес. водорода на 70 % снижает токсичность выхлопа ДВС и повышает его экономичность. В этом случае количество автотранспорта, использующего то же количество водорода, увеличивается до 12 тыс. единиц. Экономические затраты на создание водородной инфраструктуры окупятся в течение нескольких лет за счет экономии бензина и снижения экологического ущерба.

Экономически оправданным и целесообразным являлось бы использование энергетических резервов, получаемых за счет снижения удельной энергоемкости экономики (примерно на 3,5 относительных % в год). Предварительная оценка показывает, что вполне реальной представляется задача постепенного перевода автотранспорта на водород, примерно в количестве 10 тыс. единиц к 2010 г. и 20 тыс. - к 2020 г. Для выработки электролитического водорода и его последующего сжижения потребуется около 1млрд. кВт.ч электроэнергии (при существующей технике электролиза и сжижения), что составляет соответственно 0,1 и 0,2% от объема потребляемой в стране в настоящее время электроэнергии. Стоимость капитальных затрат на водородную инфраструктуру (мощностью 12775 т водорода в год) составит примерно 95,7млн. долл.

При окупаемости в течении 5 лет (учитывается стоимость неиспользованного бензина (в ценах 2005 г.) и отсутствие экологического ущерба за счет токсичности выхлопа ДВС ) и - 3,3 года (учитывается отсутствие ущерба окружающей среде, наносимого в целом использованием нефти).

Развитие водородных технологий необходимо тесно увязывать с развитием в целом с ТЭК страны, экологической ситуацией, сложившейся в конкретном регионе, а также с Решением по Киотскому протоколу. Однако отставание в развитие водородных технологий от уровня передовых стран может привести к потере передовых позиций страны в энергетике и экономике.

Как наиболее реальными и экономически подтвержденными можно представить следующие основные этапы перехода к водородной экономике.

1 этап – 2010 г. Замена на автотранспорте нефтяных моторных топлив на природный газ в том числе – на сжиженный (СПГ), инфраструктура которого близка жидководородной.

2 этап – 2012 г. Наряду с применением в качестве моторного топлива СПГ, использование водорода в качестве добавки (5 – 8% ) к основному моторному топливу в ДВС или в электрохимических генераторах гибридных двигателей.

3 этап - 2020 г. Получение водорода с частичным использованием ВИЭ (по прогнозу их доля в производстве электроэнергии в мире возрастет до 18 – 20%) и переработанного угля.

4 этап – 2050 г. Перевод всех видов энергетики и транспорта на водород, производимый преимущественно от ВИЭ (к этому периоду их доля в выработке электроэнергии в мире составит примерно 40%), термоядерной энергии и угля.

Актуальность скорейшего перехода к водородным проектам позволила бы накопить опыт практической работы по созданию и освоению водородных технологий (производству, накоплению, транспортировки, созданию заправочных станций и др.), разработке необходимых для их безопасной эксплуатации кодов и стандартов, начать подготовку квалифицированных специалистов, повысить уровень доверия городского населения по отношению к водородному топливу. В конечном счете уровень освоения водородных технологий по прогнозам специалистов будет в будущем определять энергетическую и экономическую безопасность страны.

Автор: Дмитриев А.Л.

Источник: Российский Гидромтеорологический университет


Перспективы развития транспортной водородной энергетики в Российской Федерации

Прогнозная оценка деятельности и направления потоков инвестиций наиболее экономически развитых государств и корпораций, позволяет сделать вывод о формировании в ближайшие десятилетия водородной экономики и энергетики. Автомобиль, на сегодняшний день, является наиболее массовым продуктом промышленности, что, в свете сказанного выше, делает необходимым и его скорейшую «оводородоризацию».
Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества выдвигает ряд серьезных социальных проблем, среди которых экология и сохранение природных ресурсов. Автомобили - основные потребители энергии и одни из главных источников загрязнения атмосферы. Наиболее энергоемким и экологически опасным компонентом автомобиля является его энергетическая установка. Главные направления совершенствования автомобильных энергоустановок в настоящее время определяются двумя важнейшими социально-экономическими проблемами:

- рациональное использование топлива нефтяного происхождения, в том числе замена его альтернативными энергоносителями;
- снижение вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.



Рис. 1. Сравнительная оценка влияния альтернативных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением: 1 – бензин; 2 – бензин + продукты его конверсии; 3 – бензин + Н2; 4 – сжиженный нефтяной газ; 5 – сжатый природный газ; 6 – метанол; 7 – метанол +Н2; 8 – синтез – газ (Н2 + СО); 9 – водород (Н2).

Постоянно ужесточающиеся международные требования по ограничению выброса вредных веществ автотранспортными средствами (АТС) и экономии энергоресурсов требуют от производителей разработки принципиально новых энергетических установок, работающих на новых экологически чистых видах топлив ненефтяного происхождения. На рис. 1 приведена сравнительная оценка влияния различных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением относительно традиционного топлива – бензина.

Из приведенных гистограмм видно, что одним из лучших решений может быть использование водорода или синтез-газа с большой концентрацией водорода как альтернативного топлива для энергетической установки АТС.

Очевидным преимуществом водорода является его неисчерпаемые ресурсы в природе и возможность получения из возобновляемых сырьевых источников. Водород обладает чрезвычайно высокой энергоёмкостью (почти в три раза больше, чем у традиционных нефтяных топлив), уникальными кинетическими характеристиками. Кроме этого, продукты сгорания водорода практически не содержат вредных компонентов на основе углерода (оксида и диоксида углерода, углеводородов и альдегидов).

Работы в области водородной транспортной энергетики условно разделяют на три этапа: актуальные, со средне- и дальнесрочной перспективами.

К актуальным разработкам следует отнести разработку двигателей внутреннего сгорания полностью или частично (с добавкой к основному топливу) работающих на водородном топливе, синтезируемом на борту транспортного средства из альтернативных энергоносителей (метанол или метан) или хранящемся на нем в компримированном, либо жидком состоянии. Достоинствами данных решений является их быстрая реализация в серийном производстве, использование существующей транспортной инфраструктуры (в случае синтеза водорода на борту АТС), значительное (до 45%) снижение выбросов вредных веществ и улучшение экономичности (до 15-20%) автомобиля. К недостаткам подобных схем следует отнести отсутствие инфраструктуры заправки автомобилей жидким или газообразным водородом, что, в принципе, является общим для всех этапов развития транспортной водородной энергетики.

Среднесрочными перспективными разработками являются автомобили с комбинированными энергоустановками на базе двигателя внутреннего сгорания, работающего на водородном топливе, синтезируемом на борту АТС. В этом случае двигатель работает на режимах близким к стационарным, что обеспечивает уменьшение выбросов токсичных компонентов с его отработавшими газами (до 60% по отношению к традиционному бензиновому двигателю), улучшает условия работы системы синтеза водорода, и, как следствие, снижение расхода топлива (до 40 - 45% по отношению к традиционному бензиновому двигателю). При разработке такого автомобиля должна быть создана электромеханическая трансмиссия и источники накопления энергии на борту автомобиля (буферные накопители – тяговые аккумуляторы).

К дальнесрочным проектам следует отнести автомобили с энергоустановками на базе топливных элементов. Их дальнесрочность определяется, в первую очередь, отсутствием компактных топливных элементов в Российской Федерации, с характеристиками, приемлемыми для автомобильного транспорта. Однако, автомобиль с комбинированной энергоустановкой на базе водородного ДВС, является основой для АТС с топливным элементом. Его элементы – электромеханическая трансмиссия, буферные накопители, система получения водорода – являются универсальными для автомобилей с КЭУ, т.е. при разработке топливного элемента отечественной промышленностью, он может явиться заменой водородному двигателю. Опыт зарубежных исследователей показывает, что такой элемент может быть создан не ранее, чем через 10-15 лет, а цена за 1 кВт его энергии в размере 100 дол. США (двукратная по отношению к 1 кВт энергии традиционного двигателя) – обеспечена не ранее, чем через 20-25 лет. Основным достоинством подобных энергоустановок является отсутствие токсичных компонентов в её отработавших газах, обусловленное низкотемпературными реакциями горения водорода.

Авторы: Ипатов А.А., Каменев В.Ф., Хрипач Н. А

Источник: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»


Получение водорода в процессе плазменной переработки твёрдых бытовых отходов

Получение экологически чистого топлива для нужд энергетики и обеспечение экологически безопасной утилизации твёрдых бытовых отходов (ТБО) – две наиболее актуальных проблемы, стоящие перед человечеством. Их совмещённое решение в одном процессе – задача, значение которой трудно переоценить.
В России в результате многолетних совместных усилий учёных Российского научного Центра “Курчатовский институт” и Научно-производственного объединения МосНПО “Радон” разработана и реализована в пилотных установках технология плазменной переработки ТБО, которая обеспечивает экологически безопасную переработку несортированных отходов путём высокотемпературного пиролиза их органической составляющей и переплава неорганической части отходов в стекловидный шлак. В результате этого процесса образуется пиролизный газ в объёме до 1000-1500 м3 на тонну отходов, содержащий до 30-45% об. водорода и 30-40% об. окиси углерода, а также 3-5% метана и других углеводородов.

Получение водорода из пиролизного газа предполагает применение комбинации ряда известных химических и физико-химических процессов, таких как: прямой сепарации водорода из состава пирогаза; паровой конверсии окиси углерода; реформинга углеводородов методами частичного окисления, плазменного катализа и др. В результате применения этих технологий возможно получение от 50-60 до 140-160 кг водорода на тонну перерабатываемых отходов. Столь высокая производительность технологии по выходу водорода делает плазменную переработку ТБО рентабельной даже при условии невысокой цены за переработку отходов, характерной для России и других стран с развивающейся экономикой. Показано, что за счёт переработки бытовых отходов, образуемых в течение одного года средней европейской семьёй из 4-х человек может быть произведено количество водорода, достаточное для обеспечения 18-27 тыс. км пробега одного экономичного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания или 42-63 тыс. км пробега автомобиля с электрической двигательной установкой на основе топливных элементов.

Разработаны различные варианты технологической схемы переработки ТБО с получением водорода.

Авторы: В.Г.Гнеденко, И.В.Горячев

Источник: Российский научный Центр “Курчатовский институт”


Получение водорода из морской воды на основе применения микробиологических процессов

Водород рассматривается в настоящее время как наиболее перспективный вид энергоносителя, обладающего целым рядом очевидных преимуществ по сравнению с углеводородными энергоносителями. Нефтяной кризис 1973 года привёл к активизации исследований в направлении развития методов получения водорода из воды на основе электрохимических и термохимических процессов.
Применение микробиологических процессов разложения воды сулит неоспоримые преимущества, среди которых основными являются простота технологического оборудования, низкие капитальные и удельные производственные затраты, следовательно, дешевизна конечного продукта, что и является пока критичным для широкого использования водорода в качестве топлива. Эти преимущества компенсируют невысокую относительную эффективность и производительность микробиологических реакторов; к тому же, показано лабораторными экспериментами учёных ряда стран, достижение относительной энергетической эффективности на уровне 7-10 и даже 20% в процессах, требующих использования источников света (в частности, солнечного света), делает применение даже таких энгергозатратных процессов рентабельным.

Получение водорода из воды на основе микробиологических технологий в настоящее время базируется на использовании биофотосинтеза воды сине- зелёными водорослями (микроорганизмами) и цианобактериями. Исследованиями ряда учёных показано, что водород может получаться не только при световом воздействии на штамм, но и ферментативно в условиях как цикличного воздействия света, так и в анаэробных условиях при полном отсутствии светового воздействия с использованием цианобактерий. Установлено, в частности, что эффективность процессов процесса производства водорода из воды, содержащей сероводород (что особенно актуально, учитывая высокое содержание сероводорода в воде Чёрного моря), на основе комбинации фотосинтеза, анаэробных и бактериальных процессов принципиально существенно выше по сравнению с цианобактериями.

Особые надежды в настоящее время возлагаются на повышение эффективности процессов получения водорода за счёт применение методов генной инженерии для повышения активности фотосинтезирующих микроорганизмов относительно генерирования водорода. Потенциально идеальной системой, генерирующей водород, является процесс расщепления воды путём гидролиза. Дальнейшее развитие этого направления требует организации широкого поиска и бридинга необходимых штаммов микроорганизмов, разработки фотобиологических и анаэробных реакторов, перехода к разработке практически значимых технологий.

Авторы: В.Г. Гнеденко, И.В. Горячев

Источник: Российский научный Центр “Курчатовский институт”


Горючее будущего — водородные таблетки

Учёные наметили ещё один экологичный и экономически конкурентоспособный вариант обеспечения автомобилей энергией. Крошечная, порядка сантиметра в диаметре, таблетка из боразана весит 0,24 грамма, а содержит в связанном виде 0,5 литра водорода.
Если говорить о топливной эффективности и чистоте выхлопа, то, кажется, трудно придумать что-то лучше комбинации «водород — топливные элементы» (ТЭ). Последние обладают КПД, намного большим, чем у двигателей внутреннего сгорания. А спокойная реакция на их электродах даёт на выходе водяной пар. Недавно General Motors построила водородные ячейки нового поколения — более компактные, лёгкие и дешёвые, чем предыдущие образцы, а в Британии создали относительно простое водородное авто, тоже на топливных элементах. Оно демонстрирует, насколько экономичным может быть такой транспорт.
Однако остаётся открытым вопрос наилучшего способа хранения водорода на борту. H2 можно держать в сжатом виде, но такой баллон многие именуют не иначе как бомбой. Если перейти на жидкий водород, то так же не обойтись без проблем: он не может плескаться в баке слишком долго — неизбежны потери на испарение.

Но есть ещё целая группа близких видов топлива. Химические гидриды — твёрдые вещества либо жидкости, которые хранят в своём составе водород при плотности, куда более высокой, чем у водорода, сжатого до 500–700 атмосфер, или даже у жидкого.

Химические гидриды легко выпускают водород «по требованию», скажем, при небольшом нагреве (до температур порядка 70–150 градусов, в некоторых случаях — выше). А такие температуры могут в виде бросового тепла предоставлять сами топливные элементы.

Одним из перспективных гидридов считается боран аммиака (ammonia borane) или боразан (borazane). При атмосферном давлении и комнатной температуре — это твёрдое соединение с плотностью 0,78 грамма на кубический сантиметр, которое содержит по весу до 20% водорода. Это очень высокий показатель, позволяющий, в теории, создать водородные авто с пробегом не меньшим, чем у бензиновых, и с боразановым «баком», не большим по размеру, чем традиционный бензобак.

Но ключевой загвоздкой для данного вида энергоносителя (и это относится ко всем химическим гидридам) является восстановление дегидрированного (отработанного) топлива. Оно должно быть простым, а ещё — экономически и энергетически оправданным. Иначе вся затея с новым хранилищем H2 теряет смысл.

Учёные из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Laboratory), университета Алабамы (University of Alabama) и центра разработки химических средств хранения водорода министерства энергетики США (DOE Hydrogen Program — Chemical Hydrogen Storage Center of Excellence) нашли интересное решение.

Они открыли, что одна из форм отработанного боразана — полимер полиборазилен (polyborazylene) — может быть обращён обратно в боран аммиака при помощи ряда недорогих реагентов и скромной порции энергии. Причём весь набор реакций может полностью проходить в одной ёмкости.

Рециклинг отработанного боразана должен быть налажен на специальных предприятиях. Учитывая, что само это вещество давно применяется в химической промышленности, проблем с этим быть не должно.

Сходный подход к решению проблемы хранения водорода применяют и создатели аммиачных таблеток — специалисты датской компании Amminex. Материал, из которых состоят эти таблетки, назван AdAmmine.

Это совершенно безопасный в обращении (можно брать в руки), довольно стабильный твёрдый материал, который содержит большое количество водорода на единицу объёма (порядка 110 граммов на литр) и веса (более 9%) и выпускает его при нагреве.

Компания наладила выпуск различных по размеру и составу его вариаций (Hydrammine), проработала вопросы использования своих таблеток в качестве источника топлива для ТЭ разных типов (высокотемпературных твёрдооксидных, например, или, скажем, ТЭ, потребляющих напрямую аммиак, выпускаемый такими «зарядами»).

Также Amminex разработала технологию очистки выхлопа обычных моторов от оксидов азота при помощи добавки в него толики аммиака из картриджа с «Адаммином» (он вступает в реакцию с оксидами, преобразуя их в азот и воду).

В общем, как и боразан, солевые таблетки со «спрятанным» в них водородом могут оказаться интересным вариантом для питания транспорта будущего.

На этом поиски не заканчиваются. Различные группы учёных экспериментируют с упаковкой водорода в соединения и комплексы, основанные на литии, магнии и боре. Всё идёт к тому, что кто-то первым решится показать в работе автомобиль, который заряжается картриджами с твёрдым топливом, «дышащим» водородом.

Со временем бензоколонки могут уступить место станциям по продаже брикетов с «Адаммином» или всё тем же бораном аммиака.

Источник: energyland.info


Проект e4ships: топливные элементы на судах

В Германии стартовала инициатива e4ships, цель которой состоит в разработке и испытании инновационных электроприводов с питанием от водородного топливного элемента для водного транспорта.
Где только ни пытаются сегодня инженеры и конструкторы применять в качестве источника питания топливный элемент — и в компьютерах, и в автомобилях, и в самолетах. Теперь дело дошло и до водного транспорта, пишет Deutsche Welle. Вернее, до надводного, потому что на подводных лодках топливные элементы как источник бортового питания нашли применение уже несколько лет назад. И вот в начале июля в Германии стартовала инициатива e4ships, цель которой состоит в разработке и испытании инновационных электроприводов с питанием от водородного топливного элемента для судов.
«Мы считаем очень важной задачей разработку альтернативных концепций энергообеспечения судов, и наиболее перспективным решением этой проблемы нам представляется топливный элемент», — говорит Бернард Майер (Bernard Meyer), владелец крупной верфи в нижнесаксонском городе Папенбург.

Это предприятие — Meyer Werft — является одним из мировых лидеров в производстве круизных лайнеров. И Бернард Майер в своих надеждах не одинок. Правда, судостроители еще не решили, на какую именно разновидность топливного элемента и на какой вид топлива — водород, природный газ или метанол — им следует сделать ставку, но отлично понимают, что электропривод от любого топливного элемента имеет ряд преимуществ перед нынешним дизельным двигателем.

Кристиан Эккель (Christian Eckel), глава верфи Nordseewerke в нижнесаксонском городе Эмдене, перечисляет наиболее важные из них: «У топливных элементов очень высок коэффициент полезного действия, то есть они весьма эффективно преобразуют химическую энергию в электрическую.

Топливные элементы — в отличие от дизельного привода — не содержат изнашиваемых механических частей, а значит, не требует трудоемкого техобслуживания. Кроме того, топливные элементы работают бесшумно и не вибрируют, а ведь вибрация дизельных двигателей сотрясает все судно, что создает массу технических проблем, не говоря уже о неудобствах для пассажиров».

До сих пор в эксплуатации находится одно-единственное суденышко с приводом на топливном элементе — это туристический прогулочный катер Alsterwasser, курсирующий по реке Альстер в Гамбурге. Стартовавшая теперь в Ростоке-Варнемюнде инициатива e4ships предполагает испытание инновационной технологии в более крупном масштабе. Один из проектов в рамках этой инициативы предусматривает замену на двух крупных морских судах — круизном лайнере и супер-яхте — бортовых дизельных электрогенераторов водородными топливными элементами.

Проект носит ярко выраженный экологический характер — ведь привычные дизельные генераторы выбрасывают в атмосферу огромное количество окислов азота и серы, а также мелкодисперсной пыли. «Но для реализации этого проекта предстоит преодолеть ряд технических трудностей, — говорит Бернард Майер. — Ведь условия эксплуатация топливного элемента на суше весьма существенно отличаются от условий эксплуатации в море. Уже сам по себе морской воздух с высоким содержанием соли — это серьезная проблема. Так что наш проект — прежде всего, исследовательский».

Не менее амбициозен и другой проект, реализуемый в рамках инициативы e4ships бременским пароходством Beluga Shipping. «Мы намерены на одном из наших пассажирских паромов заменить не только бортовой электрогенератор, но и главный двигатель электроприводом с водородным топливным элементом, — говорит Бригитта Берендс (Brigitte Behrends), возглавляющая научно-исследовательский центр пароходства. — Наша цель — полностью отказаться от использования на судне ископаемых углеводородов, будь то дизельное топливо или природный газ».

Для этого смелого эксперимента выбран паром весьма скромных размеров — его длина 30 метров, он вмещает всего 100 пассажиров. С 2011 года паром будет курсировать в Северном море между прибрежным городком Нойхарлингерзиль и островом Шпикерог. Дизельный двигатель демонтировать не планируется, однако он будет выполнять функцию запасного. А главным силовым агрегатом станет электродвигатель, питаемый от пяти водородных топливных элементов и буферного литий-ионного аккумулятора. «Водород, естественно, будет добываться электролизом воды, но энергию для этого мы предполагаем черпать из возобновляемых источников, — говорит Бригитта Берендс. — Это, прежде всего, ветроустановки. У нас там на побережье ветра хватает».

Однако до подлинного прорыва в деле использования топливных элементов на судах еще очень далеко. Пока же ни их стоимость, ни их технические параметры не позволяют даже мечтать о том, чтобы перевести крупнотоннажный флот на экологически чистый электропривод.

Источник: Deutsche Welle


Из ветра и солнца будут делать "зеленый водород" для автомобилей

У технологии Power to Gas наилучшие перспективы в крайне зависимой от нефти транспортной сфере. Так считают немецкие энергетики, связывающие большие надежды с автокомпанией Toyota. Природный газ может быть трубопроводным, сжиженным, сланцевым… А еще он может быть синтетическим, произведенным путем искусственной метанизации водорода, предварительно полученного из обычной воды в ходе элементарного процесса электролиза. Правда, для этого необходима электроэнергия, причем в большом количестве. Исходный посыл: накопление избытков электроэнергии
Но в том-то и дело, что Германия в последние годы все чаще сталкивается с временными избытками электроэнергии. Таков побочный эффект бурного, всемерно поощряемого государством развития возобновляемой энергетики, ведь ветер и солнце не подстраивают свою активность под потребности, скажем, крупных промышленных потребителей, которые по выходным обычно не работают. Поэтому краеугольная проблема новой отрасли состоит в том, чтобы научиться сохранять, накапливать зеленое электричество.

Решая эту проблему, немецкие ученые в 2007 году разработали концепцию, получившую название Power to Gas (сокращенно PtG или P2G): превращать избыточную электроэнергию в газ, чтобы закачивать его в трубопроводную систему и в многочисленные подземные хранилища.

В 2009 году заработала первая экспериментальная установка, в 2011 году под эгидой полугосударственного Немецкого энергетического агентства (Dena) была создана рабочая группа ("стратегическая платформа"), объединившая заинтересовавшиеся этой технологией фирмы и научные институты. Среди них - все ведущие энергетические компании Германии, а также, к примеру, автостроитель Volkswagen, машиностроитель ThyssenKrupp и электротехнический концерн Bosch. Осенью 2013 года новое коалиционное правительство ФРГ включило отдельный пункт о развитии PtG в свою программу на ближайшие четыре года. 2 июля 2014 года Dena уже в третий раз провела в Берлине ежегодную общегерманскую конференцию, посвященную Power to Gas.

"Эта технология созрела, готова к эксплуатации и уже эксплуатируется", - подчеркнул, открывая конференцию, глава Dena Штефан Колер (Stephan Kohler). В настоящий момент, сообщил он, в Германии действуют 14 опытно-производственных установок, причем наиболее крупные из них вошли в строй именно за последний год. Еще примерно 15 установок строят или проектируют.

Технология созрела, рамочные условия – нет

Да, Power to Gas - это уже реальность, подтвердил в беседе с DW Клаус Петер Рёттген (Klaus Peter Röttgen), возглавляющий в ведущем немецком энергетическом концерне E.on инновационный центр по хранению энергии. Рёттген, в частности, отвечает за установку в городке Фалькенхагене, что на полпути между Берлином и Гамбургом: ее запустили в августе 2013 года.

"Техникой мы очень довольны. Теперь вопрос в том, оправдается ли этот пилотный проект с экономической точки зрения", - подчеркнул эксперт E.on. Дело тут не в технологии: у нее-то коэффициент полезного действия куда выше, чем многие полагают, утверждал на конференции Йенс Шуман (Jens Schumann), глава немецкого отделения нидерландской газовой компании Gasunie. По его словам, КПД уже сейчас составляет от 54 до 72 процентов при производстве водорода и 50-64 процента в случае последующей метанизации.

"Пока рентабельность Power to Gas серьезно страдает от налогов и прочих отчислений", - пояснил Клаус Петер Рёттген. Так, установки PtG с налоговой точки зрения рассматриваются как потребители, а не как производители энергии, что влечет за собой серьезные отчисления. Тут необходимо вмешательство законодателей.

Переориентация на производство водорода

К тому же, пока слишком дорого стоит оборудование, которое машиностроителям из-за единичного спроса приходится, как образно выразился один из участников конференции, свинчивать вручную. В случае крупносерийного производства стоимость техники можно снизить процентов на 40, заверяют производители.

Соображения рентабельности и уже накопленный практический опыт всего за год привели к существенной корректировке первоначальной концепции Power to Gas. Если еще на прошлой конференции много говорили о метанизации и последующем использовании полученного газа для производства электроэнергии, то на сей раз эту стадию уже довольно дружно отметали как малоперспективную. Теперь внимание приковано к водороду как конечному продукту - и к возможностям его использования.

В том же Фалькенхагене E.on закачивает в газопровод именно водород, примешивая его к природному газу (концентрация 2 процента). Большие возможности для использования водорода открываются в промышленности, особенно химической (химзаводы в районе Гамбурга уже разрабатывают соответствующие проекты), а также в транспортной сфере - в судах, грузовиках, автобусах и, конечно же, легковых автомобилях.

Большие надежды на водородный автомобиль Toyota

Участники конференции прямо-таки с воодушевлением ссылались на обнародованное в конце июня решение крупнейшего в мире автостроителя Toyota весной 2015 года начать серийное производство водородных автомобилей для Японии, а несколько месяцев спустя - для американского и европейского рынков.

В перспективе водород – реальная альтернатива нефтепродуктам, от которых пока крайне зависит весь транспортный сектор, убежден Патрик Шнелл (Patrick Schnell), отвечающий за водородные проекты в немецком отделении французского энергетического концерна Total. Водород сам по себе экологически чистое топливо, а если его будут изготавливать с помощью возобновляемой энергии на установках Power to Gas, это еще больше укрепит "зеленый" имидж водорода, полагает менеджер.

Он привел такие цифры. Сейчас в Германии действуют 12 водородных заправочных станций. К концу 2015 года их должно быть 50: каждый крупный город получит как минимум по одной, к тому же, они более или менее равномерно распределятся вдоль основных автобанов. До 2023 года их количество планируется довести до 400, так что максимальное расстояние между двумя заправками снизится до 90 километров.

На первый взгляд все это выглядит предельно скромно и даже маргинально. "В данный момент мы действительно вполне можем обойтись без технологии Power to Gas, - заявил с трибуны конференции глава агентства Dena Штефан Колер. - Но лет через 10-15 она может нам очень понадобиться". А потому, вновь и вновь подчеркивалось на конференции в Берлине, самое время именно сейчас создавать основы для ее развития: технологические, правовые, коммерческие

Источник: http://ecoportal.su/


Автономная водородная АЗС на энергии солнца у вас дома

Сегодня просматриваются три основных ветви дальнейшего развития автомобильного транспорта: электромобиль, автомобиль с гибридной силовой установкой и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, использующий экологически дружественное топливо, в частности водород. Водородный автомобиль, на самом деле, выглядит наиболее «чистой» альтернативой классическому автомобилю. Он не требует громоздких и дорогих аккумуляторных батарей, производство которых, кстати, отнюдь не является чистым. Более того, водородный автомобиль совершенно не засоряет окружающую среду, поскольку выбрасывает в атмосферу в качестве выхлопа обыкновенную воду.
Почему автомобили с водородным двигателем до сих пор не получили широкого распространения. Вся сложность заключается в компактном и безопасном хранении водорода, газа очень летучего и легковоспламеняющегося. Хотя сейчас все чаще появляются сообщения о разработке новых, все более совершенных, топливных элементов.

Разработчики компании Honda приступили к испытаниям прототипа следующего поколения водородной заправочной станции для питания, которой будет использоваться солнечная батарея. Новая заправочная станция настолько компактна, что предполагается ее использование в домашних условиях.

Новая водородная АЗС – это компактное интегрированное устройство, которое помещается в обычном гараже для автомобиля, и способно производить до 0.5 кг топлива в течение 8 часов, которого должно быть достаточно для ежедневных поездок (16 тысяч километров в год).

Заправочная станция от Хонды позволит пользователю заправлять свой автомобиль водородом ночью, когда стоимость электроэнергии ниже, а днем солнечная батарея будет отдавать электроэнергию в сеть, тем самым компенсируя ночные затраты электроэнергии. Домашняя водородная заправка рассматривается лишь как дополнительный способ экономно заправить свой водородный автомобиль, в то время как для быстрой заправки будут использоваться публичные АЗС, позволяющие заправляться всего за 5 минут (вспомните, что для заправки электромобиля до 80% емкости пока необходимо от 15 до 30 минут).

И так подведем краткие итоги:

Автомобиль на водородном топливе – нулевые выбросы, быстрая зарядка, дорогая конструкция, сложность хранения топлива.

Автомобиль с гибридной силовой установкой – высокая автономность, хорошие динамические характеристики, привычное топливо, средние выбросы углерода.

Электромобиль – нулевые выбросы, высокий крутящий момент двигателя, бесшумность, «грязное» и дорогое производство аккумуляторов, низкая скорость заряда.

Как видно, хотя про водородные автомобили пока слышно очень мало, их перспективность кажется очевидной.

Источник: http://www.facepla.net/


Вода – энергоноситель, способный заменить нефть

Косинов Н.В. Предложен новый способ получения энергии, по эффективности в несколько десятков раз превышающий возможности управляемого термоядерного синтеза. В основу способа положен новый физический эффект – индуцированный распад протона. Индуцированный распад протона делает воду неисчерпаемым и самым эффективным энергоносителем и открывает путь к решению энергетической проблемы. Вода становится самым эффективным видом топлива, способным заменить нефть, уголь, природный газ, уран. Многие вещества, которые традиционно не считались энергоносителями, потенциально могут стать самыми эффективными энергоносителями.
Нефть, уголь и природный газ являются основными энергоносителями, заменитель которым еще не найден. Все они являются продуктами Солнца, за миллионы лет накопившиеся на Земле. Сжигание этих энергоносителей с целью получения энергии является основным фактором загрязнения окружающей среды. Природные запасы углеродсодержащих энергоносителей, на образование которых ушли миллионы лет, стремительно истощаются. В связи с этим, по мере роста потребностей общества в энергии, проблема обеспечения энергией все больше обостряется. Существующие способы получения энергии, как тепловой, так и электрической, основанные на сжигании природных энергоносителей, являются губительными для биосферы Земли. Атомная энергетика имеет нерешенную проблему захоронения и утилизации опасных отходов. Все меньше надежд у ученых на успешную реализацию программы управляемого термоядерного синтеза. Решение этой задачи многократно уже отодвигалось на более поздние сроки, и они теперь видят ее решение не ранее 2050 года. Технологии аккумулирования солнечной энергии пока еще не получили широкого применения, поэтому они не могут выступать альтернативой сжиганию природных энергоносителей.

Как видим, мир еще не нашел экологически чистой энергии и не знает способы ее получения безопасные для биосферы, несмотря на огромнейшие затраты на эти цели. Причиной является то, что поиски ведутся в традиционных направлениях, которые в рамках сложившихся представлений, могут привести лишь к небольшим "косметическим" доработкам существующих подходов и не способны вывести на прорывные решения. Прорывным можно считать такое решение, которое позволит найти неисчерпаемый источник энергии, способный заменить нефть, уголь и газ, но, в отличие от последних, не загрязняющий окружающую среду. Стремительное истощение природных энергоносителей выводит задачу поиска принципиально новых способов получения энергии на первый план.

Если проанализировать наиболее эффективные технологии получения энергии, используемые в настоящее время, то можно увидеть определенную закономерность. Суть ее состоит в следующем. На конечной стадии всей цепи энергетических преобразований в современных способах получения энергии появляется новое вещество. Причем, это вещество становится, как правило, более опасным для биосферы, чем исходный энергоноситель. Это является общим признаком для современных способов получения энергии. Это относится и к энергетике, основанной на сжигании природного топлива, и к атомной энергетике, и к ядерному синтезу. Мир уже свыкся с мыслью, что для получения энергии нужно воздействовать на вещество и на конечной стадии вместе с энергией получать, как неизбежное зло, новое вещество. Более того, такой путь считается чуть ли не единственно возможным. А так ли это? Задача состоит в том, чтобы найти новый энергоноситель и совершенно новые способы получения энергии, свободные от традиционной схемы: "вещество в начале энергопреобразований – энергия и новое вещество в конце энергопреобразований".

Очевидно, альтернативой существующим способам получения энергии могут стать только такие, в которых на конечной стадии энергетических преобразований не будет появляться опасное вещество или даже будет совсем отсутствовать вещество, как таковое. Такую задачу уже ставят перед собой ученые. Особенно большой интерес к проблеме новой энергии проявляет космическое агентство США NASA. NASA ставит такие задачи, которые, на первый взгляд, могли бы показаться фантастическими. В 1997 году было проведено заседание рабочей группы, на котором рассматривались новые подходы для достижения научного прорыва в космических исследованиях на основе создания двигателей, НЕ ТРЕБУЮЩИХ ЗАПАСОВ ГОРЮЧЕГО НА БОРТУ. Рассматривались новые методы получения энергии, в том числе энергии физического вакуума, которые могли бы обеспечить научный прорыв в области создания ракетных двигателей, работающих на новых принципах.

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Основные современные способы получения энергии основаны на химических или ядерных реакциях. В таблице ниже для сравнения приведены приближенные значения удельного энергетического выхода для различных способов получения энергии.

Наименее эффективны способы получения энергии, основанные на сжигании топлива. Атомная энергетика имеет на несколько порядков лучшие показатели. Наиболее эффективным сейчас считается управляемый термоядерный синтез. Во всех приведенных способах процесс получения энергии сопровождается появлением веществ, небезопасных для биосферы. Исходные химические элементы никуда не деваются, а образуют новые химические или ядерные соединения, которые остаются в виде отходов или попадают в атмосферу. Как видим, наиболее распространенный способ, основанный на сжигании энергоносителей, имеет очень малый энергетический выход и вдобавок очень сильно загрязняет окружающую среду. Не являются идеальными и другие способы получения энергии.

Решение проблемы экологической безопасности видят в использовании водорода в качестве энергоносителя. Водород привлекателен тем, что при его сжигании образуется вода – совершенно безопасное вещество. Считается, что по экологической безопасности у водорода нет конкурентов. Однако реализация этой задачи сдерживается большими энергозатратами на получение водорода из воды. Если нефть, газ и уголь - это готовые энергоносители, то водород в чистом виде на Земле отсутствует. Чтобы получить водород, его необходимо добыть из воды, на что затрачивается электроэнергия, ранее полученная путем сжигания все тех же традиционных энергоносителей. Поэтому экологически чистому использованию водорода все равно предшествует экологически опасный способ получения энергии для разложения воды.

На рисунке ниже приведена схема энергопреобразований при получении и сжигании водорода.

Схема энергопреобразований при получении и сжигании водорода

Для того, чтобы водородная энергетика состоялась, нужно, чтобы полученная энергия при сжигании водорода намного превышала затраченную энергию на его получение. Пока эта задача не решена.

Как видим, все традиционные способы получения энергии подпадают под упомянутую выше схему: "вещество в начале энергопреобразований - энергия и новое вещество в конце энергопреобразований". Новое вещество создает серьезные проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды. Не является идеальной в этом плане и водородная технология. Учитывая, что удельный энергетический выход в процессах, основанных на химических реакциях, чрезвычайно мал, то становится понятным, что решение энергетической проблемы необходимо искать на других направлениях. Задача состоит в том, чтобы найти новые способы получения энергии, свободные от недостатков традиционных технологий.

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ПРОТОНА

Во второй половине прошлого века теоретическая физика пришла к выводу о возможности распада протона. Распад протона представляет собой очень заманчивое явление для цели получения экологически чистой энергии.

Протон был открыт в начале 20-х годов прошлого века в экспериментах с альфа-частицами. В опытах по рассеянию на протонах электронов и гамма-квантов были получены доказательства существования внутренней структуры у этой частицы. В 1970 г. в Стэндфордском центре линейного ускорителя удалось в эксперименте получить прямое свидетельство того, что протон действительно обладает внутренней структурой.

Однако, до сих пор отсутствует понимание, на каких принципах строится механизм формирования структуры протона. Из-за этого у протона остается много нераскрытых тайн. Непонятно его происхождение, неизвестна причина его стабильности. Не находит объяснение природа его массы, равная 1836,1526675(39) электронным массам. Из всех тяжелых частиц протон является единственной стабильной частицей. Эта частица является основой всех сложных вещественных образований Вселенной. Мир своим существованием обязан протону. Есть все основания полагать, что раскрытие его внутренней структуры откроет доступ к новым способам получения энергии. Освоение энергии протона может стать важнейшим фактором в решении энергетической проблемы.

Структура протона представляет собой фрактальную конструкцию. Фрактал, выявленный в структуре протона, отражает детерминированный процесс его образования. Открытие фрактальной закономерности образования протона позволило получить важные характеристики элементарных частиц расчетным путем. Определены фрактальные структуры различных элементарных частиц и найдено математическое описание фрактала протона.

Схема индуцированного распада протона

Индуцированный распад протона – это новый физический эффект, с которым непосредственно связана физическая константа фрактальной структуры протона P. При индуцированном распаде протона на конечной стадии энергопреобразований не появляется опасное для биосферы вещество.

В данной схеме энергопреобразований отсутствуют реакции синтеза, а вместо них реализуется реакция деструктуризации вещества посредством индуцированного распада протона. В результате высвобождается энергия, содержащаяся в протоне.

Эта энергия огромна! Преобразование вещества в энергию позволяет получать беспрецедентно высокие уровни энергии и сделать процесс получения энергии экологически чистым. Новая схема энергопреобразований выглядит так: "вещество в начале энергопреобразований – энергия в конце энергопреобразований".

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ ИНДУЦИРОВАННОГО РАСПАДА ПРОТОНОВ

Как отмечалось выше, доля энергии, обеспечивающая устойчивость протона, составляет величину около 11,5 % от его энергии покоя. Расчеты показывают, что энергии одного протона достаточно для того, чтобы при распаде инициировать распад еще 8 протонов. При соответствующих условиях возможна цепная реакция индуцированного распада протонов, которая может поддерживаться и развиваться за счет деструктуризации вещества. При этом будет происходить генерация зарядово-сопряженных частиц, имеющих массу меньше, чем у протона. Необходимым условием, при котором возникает цепная реакция распада протонов, является получение ими дополнительной энергии не менее 107,74 МэВ на один протон. Все промежуточные зарядово-сопряженные частицы неустойчивы. При достаточном количестве зарядово-сопряженных пар суммарная энергия их рекомбинации может превысить энергию 107,74 МэВ, что является достаточным для инициирования распада другого протона. При этом возможна самоподдерживающаяся цепная реакция индуцированного распада протонов. На рисунке ниже приведена схема цепной реакции индуцированного распада протонов.

Цепную реакцию индуцированного распада протонов можно реализовать в водородсодержащей среде. Идеальной средой для этой цели является вода. На рисунке ниже приведена схема энергопреобразований в способе получения энергии при индуцированном распаде протонов. В качестве остаточного вещества будет выделяться кислород.

НОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

В реакциях деления и синтеза ядер в тепло и излучение превращается от 0,1 до 0,5 процента вещества. При химических реакциях эта величина составляет всего лишь одну десятимиллионную часть (10-7). При распаде каждый протон выделяет около 938 MэВ энергии. При этом происходит полное превращение его в энергию без образования остаточного вещества. В таблице ниже приведены приближенные значения показателей эффективности различных способов получения энергии по отношению к способам, основанным на химических реакциях.

Способ получения энергии, основанный на индуцированном распаде протонов по удельной энергоэффективности почти на 2 порядка превосходит термоядерный синтез и на 5 порядков (!) превосходит традиционный способ, основанный на сжигании топлива. Поскольку при сжигании 1 кг нефтепродуктов выделяется 39-44 МДж энергии, а 1 г водорода при распаде протона способен дать 1027 МэВ энергии, то по энергетической эффективности 1 кг воды эквивалентен 105 тоннам нефти. В результате, вода становится самым дешевым и неисчерпаемым энергоносителем:

1 кг воды эквивалентен 100 000 тонн нефти.

Такие беспрецедентные возможности нового энергоносителя позволяют определить новую энергетическую концепцию, в которой вода выступает в качестве заменителя традиционных энергоносителей. Новый способ получения энергии основан на индуцированном распаде протонов водорода, содержащихся в воде. На рисунке ниже показана схема способа получения энергии из воды, основанном на индуцированном распаде протонов водорода.

Способ получения энергии из воды, основанный на индуцированном распаде протонов водорода

В новом способе получения энергии вместо реакций синтеза вещества реализуется индуцированный распад протонов водорода. Энергетическое воздействие на протоны водорода осуществляется квантами энергии и соответствует 10-шаговой сетке энергетических уровней. Поскольку все элементарные частицы, на которые распадается протон, являются неустойчивыми, то такая схема не приводит к появлению опасных веществ на конечной стадии энергопреобразований. Остаточным веществом в процессе энергопреобразований является кислород. Это делает способ экологически чистым. Другим достоинством нового способа является беспрецедентно высокий энергетический выход. Удельный энергетический выход более чем в 1000 раз превышает возможности атомной энергетики и в десятки раз превышает возможности термоядерного синтеза, оставаясь при этом экологически чистым способом. Способ позволяет получать тепловую и электрическую энергию. Вода одновременно выступает в роли энергоносителя и является расходуемым веществом.

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ЭНЕРГИИ НА ЭФФЕКТЕ ИНДУЦИРОВАННОГО РАСПАДА ПРОТОНА

Реализация приведенной выше схемы энергопреобразований обеспечивается соответствующей конструкцией реактора генератора и электронным воздействием на электропроводную жидкость. Индуцированный распад протонов создает условие для получения энергии на выходе больше, чем затрачено первичным источником энергии для инициации распада протонов. Добавочная энергия берется не из ниоткуда, а высвобождается внутренняя энергия протонов водорода. Как показано выше, эта энергия огромна.

Необходимым условием для распада протона является создание определенной плотности энергии в локальной зоне пространства, так чтобы на один протон приходилось 107,74 МэВ энергии. Достаточным условием является воздействие, которое осуществляется в соответствии с десятишаговой энергетической сеткой. Для получения электричества в устройстве производится разделение зарядово-сопряженных частиц в энергонасыщенной локальной зоне реактора.

И необходимое, и достаточное условия обеспечиваются соответствующей конструкцией реактора генератора и электронным блоком управления.

Для получения необходимой плотности энергии выбрана сферическая форма реактора. Высокая плотность энергии, необходимая для распада протона, достигается в центре сферы. В генераторе используется электропроводная жидкость на водной основе. Жидкость выполняет двойную функцию.

Она является одновременно и энергоносителем, и средой, в которой осуществляется воздействие на протоны водорода с целью высвобождения запасенной в них энергии. В новом способе находят решение как задача получения чрезвычайно высоких уровней энергии, так и проблема экологической чистоты самого процесса получения энергии.

Схема генератора приведена на рисунке ниже. Генератор представляет собой электронно-механическую систему, в которой узлы своим конструктивным исполнением создают условия для индуцированного распада протона.

ВЫВОДЫ

1. Предложен новый способ получения энергии по эффективности, в несколько десятков раз превышающий возможности управляемого термоядерного синтеза.

2. В основу способа положен новый физический эффект – индуцированный распад протона.

3. Индуцированный распад протона делает воду неисчерпаемым и самым эффективным энергоносителем и открывает путь к решению энергетической проблемы.

4. Вода становится самым эффективным видом топлива, способным заменить нефть, уголь, природный газ, уран.

5. Многие вещества, которые традиционно не считались энергоносителями, потенциально могут стать самыми эффективными энергоносителями.

Источник: http://alternativenergy.ru/


Энергетическое чудо: из света – водородное топливо

Группа исследователей из Университета Северной Каролины разработала методику, которая решает главную проблему альтернативной энергетики, работающей на потреблении солнечной энергии. Эта проблема, как известно, сводится тому, что ночью солнца нет и для того, чтобы сделать солнечную энергетику действительно серьезным источником киловатт, следует найти экономичный, эффективный и желательно «зеленый» способ ее запасания, с тем чтобы обеспечить равномерную выдачу в течение всего времени суток.
Команда ученых, возглавляемая профессором Томом Мейером, предложила не запасать свет электрическими аккумуляторами, а использовать энергию солнца для выделения водорода из воды, тем самым создавая водородное топливо, которое в темное время суток можно использовать для получения электричества.

В принципе, такие методики теоретически существуют уже давно. Одна из них, которой не первый год занимается группа профессора Мейера, основана на природном фотосинтезе. Методика заключается в том, что специально созданные фоточувствительные молекулы, способные разделять воду на водород и кислород, собираются в группы и покрывают собой некую наночастицу, откуда и работают, под действием солнца выбрасывая из воды кислород. Проблема состояла в том, что пленка эта на наночастицах не удерживалась и вдобавок раскол водяной молекулы с их помощью происходил слишком медленно.

Выход был найден у соседей, группы профессора Грега Парсонса из того же университета. С их помощью ученым удалось разрешить сразу обе проблемы – существенно ускорить получение водорода и не дать слою фоточувствительных молекул покинуть поверхность наночастицы. С этой целью наночастицу, уже оснащенную слоем фотомолекул, покрыли сверхтонким слоем двуокиси титана.

Это накрепко привязало молекулы к поверхности и позволило быстро удалять из распадающейся на газы воды лишние электроны, тем самым высвобождая водородное топливо.

Этот способ, утверждают ученые, дешев, надежен и намного более коммерчески эффективен, чем электроаккумуляторы.

Источник: http://www.myenergy.ru/


ЭАВ и водородная энергетика

Отметим преимущества водорода как топлива по сравнению с бензином. Неисчерпаемость. В Мировом океане водорода содержится 1,2 x 1013 т., дейтерия — 2 x 1013 т. Суммарная масса водорода составляет 1% общей массы Земли, а число атомов — 16%. Особенно важен здесь тот фактор, что при сгорании водород превращается в воду и полностью возвращается в круговорот природы. Весовая теплотворная способность водорода (28630 ккал/кг) в 2,8 раза выше по сравнению с бензином. Энергия воспламенения в 15 раз меньше, чем для углеводородного топлива. Максимальная скорость распространения фронта пламени в 8 раз больше по сравнению с углеводородами. Излучение пламени в 10 раз меньше по сравнению с пламенем углеводородов.
Отметим и отрицательные качества водорода. Это низкие плотность и объемная теплотворная способность, более широкие пределы взрываемости и более высокая температура воспламенения по сравнению с углеводородами. Применение концепции энергоаккумулирующих веществ позволит снизить негативное влияние этих недостатков водорода как топлива, которые заметно перекрываются его достоинствами.

Водород вообще можно считать универсальным топливом, поскольку он обладает абсолютной экологической чистотой, может заменить бензин, дизельное топливо и мазут в тепловых двигателях (автомобильных, тракторных, комбайновых, локомотивных, судовых, вспомогательных и др.), пригоден для всех видов тепловых двигателей: поршневых с воспламенением от искры и сжатия, поршнетурбинных, во всех типах турбоустановок, двигателя Стирлинга, двигателей прямой реакции, для бытовых целей.

Работы по развитию водородной энергетики особенно активно развивались в СССР и США.

Так, в 1972 году в США на испытательном полигоне фирмы Дженерал моторс проводились соревнования городских транспортных средств, в которых участвовало 63 автомобиля с различными системами двигателей, в том числе на аккумуляторных батареях, аммиаке-пропане и два автомобиля на водороде. Последние заняли первое и второе места. Лучшие результаты показал конвертируемый на водород автомобиль фирмы Фольксваген , в котором отработавшие газы были чище засасываемого в двигатель городского воздуха.

При использовании водорода для бытовых нужд в значительных масштабах энергетические затраты будут меньше стоимости используемого для этих целей электричества. Известно, что доля энергозатрат на бытовые нужды составляет около 20%. При этом необходимо учитывать, что бытовые котельные, камины, печи и плиты, использующие органические топлива, являются одним из основных источников загрязнения воздуха в жилых районах. Перевод их на водород позволит исключить это загрязнение. Поэтому, учитывая также возможность истощения источников природного газа, газовые компании США в большом объёме ведут исследования по его замене водородом. В Институте газовой технологии США разрабатывается дом на водороде . Обогрев его осуществляется холоднопламенным каталитическим сжиганием водорода на декоративных панелях, а приготовление пищи - водородом на газовых плитах.

В СССР исследования в области применения ЭАВ и водородной энергетики, как и почти все серьёзные исследования, проводились в рамках военных программ. В самом деле: в случае конфликта с США СССР был весьма уязвим в плане энергоснабжения: все источники энергии далеко на востоке, почти вся армия, большая часть промышленности и административный аппарат - европейский и уральский регионы. Источники и потребители энергии связывали длинные, тонкие и немногочисленные нити нефтепроводов, перерезать которые для ВВС США удручающе легко.

Бог миловал: угроза военного конфликта с США потеряла реальные очертания. Но энергетические проблемы, подчас весьма жестокие (Приморье), возникли и без участия внешнего врага (увы!). Так что эти исследования как никогда актуальны для современной России.

У истоков этих исследований стоял профессор Илья Львович Варшавский (учеником которого автор имел честь быть в 1994-1997 гг.), известный в первую очередь благодаря циклу Варшавского-Чудакова. И именно он и предложил концепцию энергоаккмулирующих веществ.

При этом его идеи воплощались не только в статьях и отчётах. Так, в конце семидесятых годов коллективом отдела тепловых двигателей Института проблем машиностроения АН УССР под руководством И.Л. Варшавского совместно с В.А.Байковым и В.П. Журманом проведена конвертация автомобиля Москвич-412 для работы на бензине, водороде и бензоводородной смеси. Водородное топливо вырабатывалось в реакторах периодического действия с порционной загрузкой ЭАВ на основе кремния или алюминия и регулируемой подачей воды. Были проведены дорожные испытания автомобиля, определены динамические качества автомобиля, максимальная скорость, топливная экономичность, эксплуатационные характеристики и токсичность отработанных газов.

В это же время был конвертирован для работы с добавками водорода, хранимого в гидридах, автомобиль ВАЗ-2101. Испытания показали, что применение водорода в качестве дополнительного горючего решает проблему снижения токсичности ОГ автомобиля (окись углерода отсутствует полностью, количество углеводородов и окислов азота не превышают перспективные допустимые нормы). Наряду со снижением токсичности добавки водорода снижают расход бензина примерно на 40% и повышают топливную экономичность двигателя на 10-15%. Добавки водорода расширяют концентрационные пределы воспламенения, повышают скорость горения бедных смесей.

Завершением работы над автомобилями, использующими бензоводородные смеси стала эксплуатация в Харькове серийных таксомоторов Волга , снабжённых гидридными баками для хранения водорода.

Как уже отмечалось, перспективным и опробованным ЭАВ является кремний. Использование его в этом качестве упрощённо можно описать следующими тремя реакциями:

Восстановление кремния углеродом: Q + C + SiO2 → Si + CO2 ↑

Разложение окисла: Q + SiO2 → Si + О2 ↑

Осуществление второй реакции требует особых катализаторов и особых режимов (сочетания температуры и давления). Поэтому эта реакция протекает в специальном реакторе.

Рассмотрим, как может работать эта схема, в чём её преимущество перед использованием нефти.

SiO2 - это песок. Производство кремния (первая реакция) можно вести везде, где есть песок и некий источник энергии. Идеальным случаем является пустыня - песка и солнца там хватает, при этом пустыни практически не используются в хозяйственной деятельности, никому не помешаем. Работать станция по восстановлению кремния из песка может в автоматическом режиме.

Обратите также внимание на реакцию восстановления кремния углеродом: она может применяться для использования низкокачественных углей, сжигание которых нецелесообразно (например, углей московского угольного бассейна).

Источник: http://www.nek-npo.ru/


Автобусы на водороде

Если все перечисленные выше виды топлива уже давно используются в большей или меньшей степени, то автомобили с водородными двигателями и двигателями на жидком азоте существуют только пока в режиме экспериментальной эксплуатации. Пожалуй, машины на водороде находятся в состоянии большей готовности к внедрению в промышленную эксплуатацию. Первый прорыв произошел в 1992 году, когда канадская Ballard Power Systems провела презентацию автобуса, работающего на водороде. Затем, в 1994 году, Volkwagen создал первый легковой автомобиль, использующий водород в качестве топлива. На пути к переходу к водородной экономике стоят две главные проблемы – поиск эффективных и дешевых способов преобразования водородной энергии в электричество и получения водорода из первичных источников энергии при минимуме затрат. Пока еще ученые не нашли простого и эффективного метода получения водорода из воды, поэтому наиболее дешевым его источником сейчас является природный газ. Сегодня в мире для различных целей получают примерно 50 млн тонн водорода в год, 95% этого объема получают именно из природного газа и только 5% – из воды.
Доказательством пригодности водорода в качестве топлива может служить долгосрочная программа ЕС по переходу к интегрированной водородной экономике , принятая в 2002 году. Причем у этой программы даже есть конкретная сумма доходов, которую можно будет заработать, переведя промышленность на водород. По подсчетам экспертов ЕС, к 2020 году она должна достигнуть $1,7 трлн.
Другой программой, которая служит развитию водородного транспорта в Европе, является CUTE (Clean Urban Transport for Europe), в соответствии с которой с 2003 года в Амстердаме, Барселоне, Гамбурге, Лондоне, Люксембурге, Порто, Стокгольме, Штутгарте и Рейкьявике на городских маршрутах эксплуатируются автобусы, работающие на водороде.
В Амстердаме в реализации этого проекта участвуют следующие компании: Shell, которая предоставила результаты своих разработок по получению водородного топлива и установила водородные заправки, GVB – городская транспортная компания, эксплуатирующая три водородных автобуса, NUON, обеспечивающая необходимое для получения водорода электричество, и местные власти, поскольку для успешной реализации проектов такого масштаба требуется поддержка государственных структур.
Автобусы марки Mercedes-Benz внешне мало отличаются от дизельных. Они выше, чем обычные, потому что все довольно громоздкое водородное оборудование находится на крыше автобуса, а это почти три тонны. Кроме того, количество посадочных мест в нем меньше, так как часть салона пришлось использовать под двигатель. Говорить об экономической выгоде от использования нового водородного транспорта пока не приходится, ведь это штучный товар. Стоимость одного автобуса – ?3 млн, и только в случае повсеместного перехода на водородный транспорт стоимость его будет сопоставима с бензиновым или дизельным. Кроме того, производство водорода очень энергоемко, что сводит на нет всю экологическую привлекательность проекта: в атмосферу будут поступать все те же парниковые газы – только образуются они на стадии производства топлива, а не в процессе эксплуатации автотранспорта.
То, что еще не все проблемы с водородным транспортом решены, подтверждает факт, что амстердамский эксперимент по программе CUTE, который должен был завершиться в этом году, продлен еще на год. Хотя это можно трактовать и по-другому: производство автобусов, работающих на водороде, показало себя как перспективное направление, требующее некоторой доработки.
Практически все плюсы и минусы водородного топлива можно отнести и к жидкому азоту. Экологически чистое в процессе эксплуатации, оно требует больших затрат энергии при производстве. Вполне жизнеспособные модели уже созданы в США, Великобритании и на Украине (в Харьковском национальном автомобильно-дорожном университете). К сожалению, они пока далеки от того, что может использоваться в повседневной жизни, и больше похожи на концепткары, но сама идея использования жидкого азота не кажется такой безумной.
Источник: http://www.nek-npo.ru/