Энергаз2
Главная / Новости / Отрасли ТЭК / Ядерные технологии могут эффективно применяться при производстве водорода

Новости


10:00, 17 Октября 20
Атомная Мир
Ядерные технологии могут эффективно применяться при производстве водорода

Ядерные технологии могут эффективно применяться при производстве водорода Водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной, но производство его в чистом виде для целого ряда промышленных процессов является энергоемким, со значительным углеродным следом. По данным МАГАТЭ, с 1975 года спрос на водород в мире вырос более чем втрое.

"Почти 95% текущей потребности в водороде удовлетворяется за счет использования углеродоемких производственных процессов, таких как паровой реформинг метана. Это неприемлемо в свете глобального перехода к чистой энергии, особенно учитывая, что спрос уже достаточно высок и продолжает расти”, - сказал Ибрагим Хамис, старший инженер-ядерщик МАГАТЭ. 
 
Водород используется в промышленных процессах, начиная от производства синтетического топлива и нефтехимии до производства полупроводников и питания электромобилей на топливных элементах. Чтобы снизить воздействие на окружающую среду ежегодного производства более 70 миллионов тонн водорода, некоторые страны обращаются к атомной энергетике.
 
“Если бы, например, только 4% текущего производства водорода было переведено на производство электроэнергии, вырабатываемой ядерными источниками, это привело бы к сокращению выбросов углекислого газа на 60 миллионов тонн в год, - сказал Хамис. - И если весь водород будет производиться с использованием атомной энергии, то речь идет об устранении более 500 миллионов тонн выбросов углекислого газа ежегодно”.
 
Диспетчерский пункт реактора HTR-10 в университете Цинхуа в Пекине (фото: P. Pavlicek/IAEA)
 
Ядерные энергетические реакторы могут быть соединены с установкой по производству водорода, чтобы эффективно производить как энергию, так и водород в качестве когенерационной системы. Для производства водорода когенерационная система оснащена компонентами для электролиза или термохимических процессов. Электролиз - это процесс индукции расщепления молекул воды с помощью постоянного электрического тока, производящего как водород, так и кислород. Электролиз воды работает при относительно низких температурах от 80°С до 120°С, в то время как паровой электролиз работает при гораздо более высоких температурах и поэтому более эффективен. Паровой электролиз может идеально подходит для интеграции с передовыми высокотемпературными атомными электростанциями, так как этот процесс требует ввода тепла при температуре от 700°C до 950°C.
 
Термохимические процессы могут производить водород, вызывая химические реакции с определенными соединениями при высоких температурах для расщепления молекул воды. Современные ядерные реакторы, способные работать при очень высоких температурах, также могут быть использованы для производства тепла для этих процессов.
 
"Производство водорода с использованием серно-йодного цикла, в частности, имеет большой потенциал для расширения масштабов устойчивой и долгосрочной эксплуатации", - сказал Хамис. - Разработка этого метода с использованием японской конструкции реактора HTTR и Китайской конструкции HTR-PM 600 и HTR-10 является очень перспективной, и другие исследовательские инициативы продолжают добиваться отличного прогресса”.
 
В настоящее время несколько стран внедряют или изучают производство водорода с использованием атомных электростанций, чтобы помочь декарбонизировать энергетический, промышленный и транспортный секторы. Этот способ помогает увеличить рентабельность АЭС.
 
Международное энергетическое агентство оказывает поддержку странам, заинтересованным в производстве водорода, посредством инициатив, включая скоординированные исследовательские проекты и технические совещания. Разработана программа экономической оценки водорода (HEEP), инструмент для оценки экономики крупномасштабного производства водорода с помощью ядерной энергии. МАГАТЭ также выпустило электронный учебный курс по производству водорода с помощью ядерной когенерации в начале 2020 года.
 
"Производство водорода с использованием атомных электростанций имеет большой потенциал для содействия усилиям по декарбонизации, но есть ряд проблем, которые необходимо решить в первую очередь, таких как определение экономической целесообразности включения производства водорода в более широкую энергетическую стратегию”, - сказал Хамис. 
 
"Производство водорода с помощью термохимических процессов расщепления воды требует инновационных реакторов, работающих при очень высоких температурах, и эти реакторы остаются на расстоянии нескольких лет от развертывания. Аналогичным образом, серно–йодный процесс все еще требует дополнительных лет исследований и разработок, чтобы достичь коммерческого масштаба. Лицензирование ядерных энергетических систем, включающих неэлектрические приложения, также может быть сложной задачей", - добавил он.
 
Атомная электростанция Дэвис-Бесс в Огайо будет производить водород с использованием ядерной энергии (фото: B. Rayburn/Davis-Besse Nuclear Power Station)
 
Изучение и тестирование проекта
 
Инициатива H2-@ - Scale, запущенная в начале 2020 года Министерством энергетики США (DOE), изучает возможность разработки ядерных энергетических систем, которые производят водород в тандеме с низкоуглеродистой электроэнергией. Среди десятков проектов, финансируемых в рамках этой инициативы, Один будет реализован тремя коммерческими электроэнергетическими компаниями США в сотрудничестве с Национальной лабораторией Министерства энергетики штата Айдахо. Проект будет включать в себя технико-экономические оценки, а также экспериментальные демонстрации производства водорода на нескольких атомных электростанциях по всей территории США.
 
Одна из компаний, участвующих в проекте, Exelon, крупнейший производитель низкоуглеродистой энергии в США, в настоящее время предпринимает шаги по установке на одной из своих атомных электростанций мембранного электролиза с полимерным электролитом мощностью в один мегаватт и соответствующей инфраструктуры. Эта система, которая может быть введена в эксплуатацию к 2023 году, будет использоваться для демонстрации экономической жизнеспособности электролитически производимого водорода для удовлетворения местных потребностей систем, связанных с производством электроэнергии, а также будущих возможностей масштабирования.
 
"Этот проект сыграет важную роль в том, чтобы помочь нам определить перспективы ядерного производства водорода, включая то, как финансовые соображения могут повлиять на любое долгосрочное крупномасштабное производство водорода, - сказал Скотт Гринли, старший вице-президент по инженерным и техническим услугам Exelon Generation. - Внедрение производства водорода с помощью ядерной энергетики может значительно повысить устойчивость ядерной энергетики, поскольку мы планируем низкоуглеродное будущее”.
 
Оценки проводятся также в Великобритании. Некоммерческая инициатива в Великобритании моделирует всю энергетическую систему и теперь включает в себя возможность использования передовых ядерных технологий для производства водорода. Это позволяет взглянуть на потенциально самый дешевый энергетический баланс, который может обеспечить чистый нулевой выброс парниковых газов к 2050 году, и результаты показывают, что передовые ядерные технологии могут играть определенную роль в производстве водорода наряду с другими технологиями.
 
"Хотя точную роль водорода в Соединенном Королевстве еще предстоит определить, анализ, проведенный комитетом по изменению климата и Департаментом деловой, энергетической и промышленной стратегии, показывает, что к 2050 году нам, возможно, потребуется развернуть около 270 тераватт-часов низкоуглеродистого водорода, хотя объем может значительно увеличиться в зависимости от того, для каких применений в тепловом, энергетическом и транспортном секторах в конечном итоге используется водород”, - сказал Филип Роджерс, старший стратегический и экономический советник Консультативного совета по ядерным инновациям и исследованиям Соединенного Королевства.
 
Новая программа
 
В 2019 году Россия запустила свою первую инициативу по производству ядерного водорода. В рамках программы, реализуемой государственной корпорацией по атомной энергии “Росатом”, будет использоваться ядерный электролиз, а также термохимическая генерация с использованием высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Цель состоит в том, чтобы ежегодно производить большое количество водорода и отказаться от углеродоемких методов производства, таких как паровой риформинг метана.
 
Водород будет использоваться для внутреннего потребления и экспорта. В настоящее время проводится технико-экономическая оценка экспорта части водорода в Японию.
 
"Поскольку спрос на водород продолжает расти, отчасти благодаря расширению таких отраслей, как металлообработка, производство водорода с помощью атомной энергетики дает возможность резко сократить выбросы углекислого газа, а также повысить прибыльность атомной энергетики”, - говорит Антон Москвин, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Rusatom Overseas.
 
Автор: Мэтью Фишер
Перевод: Владимир Алексеев, Enegyland.info


Все новости за сегодня (11)
06:10, 27 Октября 20

Гусиноозёрская ГРЭС снизила выработку электроэнергии на 14%

дальше..
06:02, 27 Октября 20

«ФСК ЕЭС» заменила защиту автотрансформаторных групп на подстанции 500 кВ «Кустовая» в ХМАО

дальше..
05:57, 27 Октября 20

НАЭК «Энергоатом» перевела в онлайн публичные обсуждения в городах-спутниках АЭС

дальше..
05:49, 27 Октября 20

«Газпром нефть» запустила единую цифровую систему мониторинга транспорта

дальше..
05:44, 27 Октября 20

НПЗ «ТАНЕКО» возобновил выпуск продукции после капремонта

дальше..
05:38, 27 Октября 20

Маслоэкстракционный завод «Амурский» получил 7,24 МВт мощности

дальше..
05:33, 27 Октября 20

На стройплощадку Амурского ГПЗ с начала 2020 года доставлено по железной дороге свыше 18 тысяч тонн грузов

дальше..
05:10, 27 Октября 20

Сочинская ТЭС впервые за 15 лет отремонтировала силовой трансформатор с выемкой активной части

дальше..
05:07, 27 Октября 20

Все районы электросетей в Москве станут цифровыми к 2023 году

дальше..
05:05, 27 Октября 20

Представители УЭХК стали дипломантами премии «Стандартизатор года»

дальше..
05:01, 27 Октября 20

«Пусть меня научат»

дальше..
 

Поздравляем!
Заполярному нефтегазоконденсатному месторождению исполнилось 55 лет Заполярному нефтегазоконденсатному месторождению исполнилось 55 лет

В 1965 году при испытании поисковой скважины Р-3 тазовской геологоразведочной экспедицией был получен фонтан из сеноманских отложений дебитом около 500 тыс. куб. м газа. Заполярное стало первым из открытых в Западной Сибири месторождений, чьи подтвержденные запасы превысили триллион кубометров газа.



О проекте Размещение рекламы на портале Баннеры и логотипы "Energyland.info"
Яндекс цитирования         Яндекс.Метрика