Двигун ВОДЯНОГО Згорання

1. Водневе паливо для автотранспорту: газ стиснений або газ скраплений?
2. Перспективні перетворювачі енергії для рідкого водню
3. Етапи впровадження водневої енергетики на транспорті
4. Концепція створення кріогенної інфраструктура по переводу транспорту на скраплений природний газ і...
5. Нові вітчизняні технології у виробництві водню

Наши партнеры ArtmMisto

C 2001 року в промислово розвинених країнах анонсовані і прийняті великі державні програми НДДКР в області водневої енергетики. Вони розраховані на період до 2020 року і націлені на зменшення залежності розвинутих країн від імпорту енергоресурсів, рішення комплексу екологічних проблем, розвиток нових технологій з використання поновлюваних енергоресурсів. У перспективі це призведе до суттєвих змін паливно-енергетичного балансу і формуванню нового великого міжнародного ринку водневих технологій і енергоносіїв, що матиме значні соціально-економічні та політичні наслідки для всього світу.

Основним напрямком впровадження водневої енергетики є автотранспорт, в зв'язку з загостренням проблеми сталого забезпечення моторним паливом. Причин загострення проблеми кілька. Перша з них - виснаження запасів нафти. За прогнозами комісії ЮНЕСКО вже в першій чверті настав століття в значній мірі будуть вичерпані розвідані запаси нафти. За даними Енергетичної комісії США за останні 20 років в світі не було відкрито жодного нове велике родовища нафти. При цьому, необхідно пам'ятати, що в країнах ОПЕК, через прагнення збільшення квот на видобуток нафти, приблизно на третину завищені обсяги раніше розвіданих родовищ нафти.

В даний час кожну секунду в усьому світі видобувається і споживається (хімічною промисловістю, автомобілями і т.д.) приблизно 127 т нафти. За розрахунками ОПЕК, при існуючих рівні видобутку нафту в Великобританії закінчиться в найближчі 3-4 роки, в Норвегії - в другому десятилітті, в США - в першому десятилітті. Виснаження російської нафти прогнозується на 20-е рр. Нафтових запасів Ірану, Саудівської Аравії, Венесуели вистачить тільки до 50 рр. нашого століття.

Другою причиною загострення проблеми є збільшення кількості автотранспортних засобів. В даний час експлуатується близько 700 млн. автомобілів, які споживають понад 60% всієї видобутої нафти. З огляду на, що зараз в світі за кожні дві секунди з конвеєра сходить новий автомобіль, до 2015 року кількість автомобілів в світі впритул наблизиться до позначки в один мільярд одиниць. І всім цим машинам буде потрібно бензин чи дизельне паливо. За прогнозами фахівців, для задоволення всіх потреб споживання нафти має зрости до 190 т в секунду. У той же час світова нафтова промисловість вже сьогодні не в змозі збільшити обсяг видобутку нафти для компенсації стрімкого приросту автомобільного транспорту, що призводить до збільшення її дефіциту. Графік з рівнем автомобілізації представлений на рис. 1

В даний час в світі не вистачає близько 4 млн. Барелів нафти в день, що призвело до безпрецедентного зростання цін на нафту. Уже зараз барель нафти коштує понад 60 дол. США. До 2025 р дефіцит нафти прогнозується до 20 млн. Барелів на день, що очевидно призведе до непередбачуваного зростання цін. До середини 30-х років традиційні нафтові палива стануть шалено дорогими, а до 2050 року повністю зникнуть. Графік зростання дефіциту нафти в світі представлений на рис. 2.

Аналогічні тенденції характерні і для нашої країни. Так, в Росії продовжується зростання цін на нафтові види моторного палива. У 2002 році ціни на бензин виросли на 32%, на дизельне паливо - на 15%, в 2003 році, відповідно, на 36% і 16%. В результаті до початку 2005 року рівень цін на бензин в Росії в щільну наблизився цінами в США та інших розвинених країн. Очевидно, що і в подальшому тенденція зростання цін на нафтопродукти буде зберігатися.

Мал. 2. Зростання дефіциту нафти по світу в цілому

Необхідно відзначити, що транспортний сектор Європи, Японії та США на 90% залежить від нафти. Тому в зв'язку зі збільшенням енергоспоживання і виснаженням розвіданих запасів нафти, в першу чергу, у розвинених країн світу залишається тільки один вихід - терміново диверсифікувати свої паливно-енергетичні баланси в сторону максимально можливого заміщення в транспортному секторі нафтопродуктів іншими видами енергоносіїв.

Найбільш реальні альтернативні варіанти - скраплений природний газ (СПГ) або рідкий водень (ЖВ). Вони екологічніше, а СПГ ще й дешевше. Зараз якісний бензин в Росії коштує мінімум 21 тис. Руб. за тонну, а СПГ - 8,5 тис. руб. І цей розрив буде рости. З огляду на, що запаси природного газу вичерпаються на Землі до середини 70-х років нашого століття, водень сміливо можна розглядається в якості одного з найбільш перспективних варіантів моторних палив XXI століття.

Його ресурси - величезні, а так як в процесі згоряння водню утворюється водяна пара, то можна сказати, що він є найбільш екологічно чистим видом моторного палива. Єдине токсична речовина - оксиди азоту, що містяться у вихлопі водневого двигуна в абсолютно незначних кількостях в порівнянні з бензиновими моторами і вже тим більше - з дизелями, легко знешкоджуються в каталітичних нейтралізаторах.
Прекрасно розуміючи перспективність в майбутньому водневого палива, уряду США, Європейського Союзу, Японії та інших країн уже зараз витрачають мільярди доларів на наукові дослідження і дослідно-конструкторські роботи, прагнучи якомога швидше розробити промислові технології і впровадити їх на ринку.

Водневе паливо для автотранспорту: газ стиснений або газ скраплений?

Одним із серйозних питань в застосуванні водню в якості моторного палива є вибір способу його зберігання на борту автотранспортного засобу. Водень - найлегший серед хімічних елементів, тому в заданому обсязі його поміщається значно менше, ніж інших видів палива.

Так, при кімнатній температурі і нормальному атмосферному тиску водень займає приблизно в 3 тис. Разів більший обсяг, ніж бензин з рівною кількістю енергії. Тому для того, щоб заправити машину достатньою кількістю палива, необхідно або нагнітати водень під високим тиском, або використовувати його у вигляді кріогенної рідини, або ж обладнати автомобілі найскладнішими паливними системами.

Забезпечення автозаправних станцій стиснутим воднем і заповнення балонів, що знаходяться в автомобілі, технічно великих проблем не становить. Сучасні матеріали гарантують високу надійність таких судин. Однак збільшується вага автомобіля і зменшується корисне простір, тому що балон з одним кг стисненого при 70 МПа водню посідає в 7,5 раз більше місця, ніж енергетично еквівалентну кількість бензину.

У зрідженому вигляді водень займає значно менше місця, хоча для цього його необхідно охолодити всього до двох десятків градусів вище абсолютного нуля. Однак, розвиток кріогенних технологій і успіхи, досягнуті в сфері використання наднизьких температур, вже сьогодні дозволяють без особливого збитку корисному простору автомобіля зберігати на його борту запас рідкого водню, достатній для пробігу 500 км і більше.

Перевагою даної системи зберігання є найменша маса і висока об'ємна концентрація водню; рідкий водень еквівалентний газоподібному, стиснутому до 170 МПа. Тому якщо до системи зберігання водню пред'являються обмеження по масі і за обсягом, що характерно для транспортних засобів, то перевага має кріогенна система зберігання.

Рідкий водень, виробництво якого зростає в світі щорічно на 5%, є важливим елементом інфраструктури постачання споживачів воднем. У США виробничі потужності дозволяють на рік отримувати до 120 тисяч тонн рідкого водню, з яких 15% витрачається на РКТ, решта використовується в хімічній промисловості (37%), металургії (21%), електроніці (16%), скляної промисловості (4% ).
Одним із способів пов'язаного зберігання водню є гідриди. Однак кращі з відомих сьогодні гідридів - железотітановие і нікель-магнієві - поступаються по об'ємним і ваговими параметрами криогенному способу зберігання водню.

Проводяться розробки в області систем зберігання водню з використанням вуглецевих нанотрубок, але всі наявні на сьогоднішній день конструкції мають ряд серйозних недоліків, які не дозволяють широко використовувати на транспортних засобах.

Зважаючи на вищесказане, очевидно, що в даний час кріогенна система зберігання водню на борту транспортного засобу, завдяки своїм масовим і об'ємним характеристикам, а також рівню безпеки, більш краща у порівнянні з гидридной і системою зберігання водню в стислому вигляді.

Саме цим шляхом йдуть практично всі автомобілебудівні фірми. Так, при проектуванні силової установки для моделі «Ford U» інженери компанії «Ford» за основу взяли 2,3-літрову рядну "четвірку", добре відому за «Ford Ranger» і «Mondeo». Семи кілограмів водню, що зберігаються в двох кріогенних ємностях, розташованих під задніми сидіннями автомобіля, вистачає на 500 км пробігу. Багажне відділення не постраждала, а 118 к.с. потужності, яку розвиває двигун, досить «Ford U» на всі випадки життя.
На початку 2004 року два найбільших автовиробника - «General Motors Corp» і «BMW Group» - оголосили про намір приступити до спільної розробки обладнання, призначеного для заправки автомобілів рідким воднем. Про масштаби завдання говорить така цифра: в одній тільки в Німеччині планується побудувати до 10 тис. Кріогенних водневих заправних станцій.

Керівник підрозділу компанії BMW з наукової та транспортної політики, пан Крістофа Хусса повідомив наступне: "У довгостроковій перспективі ми розраховуємо на створення в Німеччині мережі АЗС в кількості 10 000 штук, які будуть пропонувати водневе паливо. Але, вже починаючи з сьогоднішнього дня, ми повинні працювати над єдиним стандартом, щоб згодом споживачі не зіткнулися з наявністю відмінних одна від одної систем. Нам необхідна стандартизація заправного устаткування. Зріджений водень є найзручнішим видом палива в план транспортування, при відсутності водневих трубопроводів. Працюючи в одній команді, ми прискоримо процес створення інфраструктури для зрідженого водню ".

Заправний обладнання для зрідженого водню з'явиться після попередніх специфікацій, що розробляються в рамках Європейського об'єднаного водневого проекту (European Integrated Hydrogen Project (EIHP). На даний момент специфікації EIHP знаходяться в стадії обговорення і є основою стандарту Європейської економічної комісії ООН для працюючих на водні автомобілів. Г -н ​​Хусс стверджує: "Концерн BMW і корпорація GM хочуть створити таку заправну систему, яка повинна стати світовим стандартом, причому ключовим компонентом тут є заправний перехідний пристрій ". Підписання угоди з розробки між корпорацією« General Motors »- найбільшим в світі виробником автомобілів - і концерном« BMW Group »- єдиною в світі компанією, що спеціалізується виключно на виробництві автомобілів класу" преміум "- є значним кроком у справі створення і стандартизації технологій застосування водневого палива. на рис.3. представлений автомобіль компанії «BMW Group» з ДВС на рідкому водні.

Мал. 3

Перспективні перетворювачі енергії для рідкого водню

В середині 1990-х багато автомобільних компаній звернули свій погляд на електромобілі з паливними елементами (ТЕ). Привабливість паливних елементів має серйозну основу. Дійсно, ніяких рухомих частин, ніяких вибухів. Водень не згорає та, як це відбувається в тепловому двигуні, а розкладається всередині паливних елементів (або осередків, як їх іноді називають) на разноименно заряджені іони і електрони. Саме електрони і перетворюються в корисний електричний струм, що живить ланцюг бортовий силовий установки, а що стосується іонів водню, то їх зв'язує кисень, який у складі звичайного повітря подається всередину паливного елемента, утворюючи "вихлоп" - водяна пара.

Однак, пізніше вияснелось, що паливні елементи мають ряд серйозних недоліків. І перш за все, високою вартість і коротким терміном служби. Так, американський мінівен «HydroGen3», що працює на паливних елементах коштує близько $ 1 млн. І для більшості автолюбителів автомобілі на паливних елементах очевидно так і залишаться нездійсненною мрією. Більш того, незважаючи на заявлене розробниками паливних елементів високий теоретичний ККД (Близько 70%), ефективність навіть найкращих японських паливних елементів в даний час складає менше 30%. Крім того, застосування паливних елементів на транспортних засобах дає суттєвий приріст масогабаритних характеристик автомобіля.

Для масового застосування паливних елементів в автотранспорті їх вартість повинна бути знижена до 200 дол. / КВт (при сучасної вартості від 5 до 10 тис. Дол. / КВт). Питання подальшого розвитку ТЕ багато в чому пов'язані зі зниженням їх вартості, що визначається в основному зменшенням витрати платинових металів (використовуваних як каталізатор) і зниженням вартості, що використовуються як мембрани фторованих і перфторовані плівок. Оскільки вирішення більшості з описаних вище проблем вимагає революційних наукових відкриттів, багато американські дослідники ставлять під сумнів доцільність взятого урядом США курсу на створення дорогих демонстраційних проектів автомобілів з паливними елементами. На їхню думку, технології в створенні паливних елементів досягли своїх меж, і вони не бачать можливості для подальшої їх удосконалення. Тому, сьогодні технологія паливних елементів розвивається в основному тільки через перспектив щодо забезпечення нульового рівня токсичності.

Більш перспективним є інший шлях впровадження рідкого водню на автотранспорті - спалювання його в двигуні внутрішнього згоряння (ДВЗ). Такий підхід сповідують ряд провідних автобудівельних компаній, таких як, наприклад, «BMW», «Ford» і «Mazda». Замість застосування спірних і дорогих паливних елементів, інженери цих компаній намагаються налагодити роботу на водні старого доброго двигуна внутрішнього згоряння.
На «BMW» створений дослідний седан «745H», V-подібна "вісімка" якого просто спалює водневе пальне - як бутан-пропан або природний газ в двигунах газобалонних автомобілів. Рідкий водень запасається в криогенном баку; газ спеціальними електронноуправляемий форсунками подається в циліндри. При сильному збіднення водень-повітряної суміші (в 2 з гаком рази проти стехімометріческого складу) в камерах згоряння майже не утворюються шкідливі оксиди азоту (канцерогени); інші забруднювачі при спалюванні водню в повітряному середовищі не формуються зовсім.

Так що з вихлопних труб «745H» в атмосферу надходить один тільки водяну пару; мрія "зелених" близька до реального втілення.

У цій же компанії створено найшвидший на сьогоднішній день автомобіль, що працює на водневому паливі, рис. 4. Модель, що отримала позначення «H2R», розвиває швидкість понад 300 км / ч.

Мал. 3

І хоча на поточний момент повноцінної заміни традиційного ДВС немає, очевидно, вже скоро з'явиться новий напрямок в двигунобудування на водневому паливі, яке має всі шанси стати конкурентним. Йдеться про двигуни Стірлінга. Цей двигун до кінця XX століття широко не застосовувався на автотранспорті через складнішою порівняно з двигуном внутрішнього згоряння конструкції, більшої матеріаломісткості і вартості.
Однак, в остан

днее час в провідних світових оглядах по енергопреобразующей техніці, двигун Стірлінга розглядається як двигун, що володіє найбільшими можливостями для подальшої розробки в застосуванняводню як моторного палива. Низький рівень шуму, великий ресурс, порівнянні розміри і маса, хороші характеристики крутний момент - всі ці параметри дають можливість машинам Стірлінга найближчим часом витіснити двигуни внутрішнього згоряння і паливні елементи в області водневої енергетики. Красномовним прикладом підтвердження цього, може бути практика створення поруч зарубіжних фірм, таких як «НАСА», «Кокумс», «Міцубісі дзюкоге», анаеробних енергетичних установок для космічних літальних апаратів і підводних човнів, в яких спочатку застосовувані електрохімічні генератори на паливних елементах практично повністю були замінені на стірлінг-генератори. Нижче на рис. 5 представлена ​​принципова схема двигуна Стірлінга.

Мал. 5

Двигун Стірлінга є унікальною теплової машиною, оскількі его теоретична ефективність дорівнює максімальній ефектівності теплових машин - ефектівності циклу Карно. ВІН працює за рахунок теплового Розширення газу, за Яким слідує стисненого газу после его охолодження. Двигун Стірлінга містіть Деяк Постійний ОБСЯГИ РОбочий газу, Який переміщується между «холодної» частин (зазвічай находится при температурі навколишнього середовища) и «гарячої» частина, яка зазвічай нагрівається за рахунок спалювання будь-якого виду паливо або других джерел теплоти. Нагрівання відбувається зовні, тому двигун Стірлінга відносять до двигунів зовнішнього згоряння. Оскільки процес горіння здійснюється поза робочих циліндрів і протікає равновесно, робочий цикл реалізується в замкнутому внутрішньому контурі при щодо малих швидкостях підвищення тиску в циліндрах двигуна, плавному характер теплогідравлічних процесів робочого тіла внутрішнього контуру, при відсутності газорозподільного механізму клапанів.
Необхідно відзначити, що поряд зарубіжних фірм розпочато виробництво двигунів, технічні характеристики яких вже зараз перевершують ДВС і паливні елементи. Досягнуті в даний час к.к.д. в серійних і дослідних зразках двигунах Стірлінга навіть при помірних температурах нагріву (600 ... 700 0С) видаються вельми значними цифрами - до 40%. У кращих зарубіжних зразках двигунів Стірлінга питома маса становить 1,2 - 3 кг / кВт, а ефективний к.к.д. до 45%.

В даний час в Російській Федерації компанією, яка веде розробки по створенню машин, що працюють циклу Стірлінга, є ТОВ «Інноваційно-дослідницький центр« Стірлінг-технології », в якій створені дослідно-промислові зразки вітчизняних двигунів.

Етапи впровадження водневої енергетики на транспорті

На відміну від розвинених зарубіжних країн, в Росії до цих пір не існує концепції виробництва та використання альтернативних моторних палив, що в значній мірі ускладнює вирішення завдань розвитку вітчизняного автомобілебудування і моторобудування, а також екологізації автотранспорту.

Безумовно, проблема заміни традиційного моторного палива рідким воднем виходить далеко за рамки завдань, що вирішуються в автомобільній індустрії. По суті, мова йде про новий технологічний уклад світової економіки.

За оцінками Джозефа Ромма, колишнього помічника Міністра Енергетики США, швидше за все, автомобілі, що працюють на водні, досягнуть показників (вартість машини, вартість однієї заправки, рівень безпеки, кількість шкідливих викидів і т.д.), не раніше 2030 року. Виготовлення водневого палива для автомобілів нині в чотири рази дорожче, ніж виробництво автомобільного бензину в кількості, достатній для виробництва аналогічної кількості енергії. Крім того, залишається проблемою створення «водневої інфраструктури» - мережі заправних станцій і сервісних центрів, необхідних для обслуговування автомобілів, що працюють на водневому паливі. За оцінками Аргоннской Національної Лабораторії (Argonne National Laboratory), в масштабах США для цього потрібно затратити більше $ 600 млрд.

У звітах Американського Фізичного Товариства та Національної академії наук США говориться, що для реалізації програми перекладу транспорту на водень необхідно здійснити технологічний прорив. За їх словами, на сьогоднішній день світова енергетична інфраструктура дуже добре розвинена, і для того, щоб зробити водень конкурентоспроможним в порівнянні з традиційними видами палива, необхідні великі капіталовкладення. Найбільш багатообіцяючі водневі технології вимагають від 10 до 100 кратного удосконалення їх вартості, щоб вони були конкурентоспроможними в порівнянні з вуглеводневими видами палив. Сучасні методи виробництва водню в чотири рази дорожчі, ніж виробництво бензину.

Зважаючи на це, на думку автора, орієнтовні терміни впровадження водневої енергетики на транспорті можуть бути наступні:

- США, Західна Європа, Японія - 2030 рік
- Росія, СНД, країни-експортери нафти і природного газу - 2040-2050 роки.

Переклад транспорту на водень не може відбуватися директивно і швидко. Для такого революційного кроку в умовах країни потрібно кардинальна підготовка - від створення виробництва водню до змін в податковій політиці і економічного стимулювання застосування альтернативного палива.

Зараз у всіх розвинених країнах світу прийняті національні програми такого переходу - але не безпосередньо, а через енергетику, засновану на такому відносно більш чистому паливі, як природний газ (метан).

Такої ж думки дотримується і голова Комітету з енергетики, транспорту і зв'язку ГД В.А. Язєв, який зробив наступну заяву на засіданні Круглого столу, присвяченого обговоренню проекту закону «Про використання альтернативних видів моторного палива». «Використання природного газу в якості моторного палива - це перехідний етап до водневої енергетики. Цілком очевидно, що через 50-70 років весь світ перейде на водень, а інфраструктура водневої енергетики дуже схожа з газової ... ».

На думку автора, одним з найважливіших напрямків розвитку впровадження альтернативних моторних палив для вирішення соціальних проблем населення, енергетики і транспорту є впровадження технологій скрапленого природного газу (СПГ), які можуть розглядатися як проміжний етап переходу до водневим технологіям і водневої економіки. Використання зрідженого природного газу підготує перехід до заміни його воднем. Адже для створення інфраструктури виробництва, зберігання і заправки СПГ, а потім і рідкого водню, можна буде використовувати подібне кріогенне устаткування.

З огляду на вищесказане, можна припустити, впровадження альтернативних моторних палив в Російській Федерації буде має наступні етапи:

1 етап (2007-2040 роки): Створення інфраструктури виробництва і перехід на застосування зрідженого природного газу (СПГ)
2 етап (2035-2050 роки): Створення інфраструктури виробництва, зберігання і перехід на застосування зрідженого водню.
Іншими словами, найближчим часом в країні необхідно створити криогенну інфраструктуру і поетапно переходити автотранспорт на СПГ, а в перспективі - на рідкий водень.

Концепція створення кріогенної інфраструктура по переводу транспорту на скраплений природний газ і рідкий водень

Однією з головних проблем перекладу транспорту на СПГ і рідкий водень є відсутність інфраструктури автомобільних заправних станцій (АЗС), де в бак автомобіля можна було б залити кріогенне моторне паливо. Без достатньої кількості АЗС, впровадження нової техніки стає неможливим.

З огляду на, що на початковому етапі більш перспективним моторним паливом є зріджений природний газ, технологічні рішення по створенню кріогенних заправних станцій СПГ повинні бути такі, щоб ці станції можна було при необхідності швидко і без зайвий капітальних витрат модернізувати в кріогенні заправні станції рідкого водню. На думку автора, такі заправні станції можуть бути створені тільки на основі установок із застосуванням поршневих кріогенних машин Стірлінга (ВГС). КГМ Стірлінга відносяться до зріджувач, дія яких заснована тільки на зовнішньому охолодженні. Процес зрідження газу йде при атмосферному тиску, без його попереднього стиснення. Це дозволяє робити установки зі зрідження і зберігання рідкого природного газу і водню на основі КГМ Стірлінга компактними і простими в обслуговуванні.

Використання кріогенних машин Стірлінга дозволяє розробити принципово нову Концепцію створення інфраструктури заправних станцій кріогенних моторних палив для автомобільного транспорту РФ. Пропонована інфраструктура для міських умов заснована на розумному поєднанні невеликої кількості великих муніципальних заправних комплексів і численних малогабаритних заправних станцій, розташованими безпосередньо в гаражах автогосподарств, які в своїй сукупності формують широку мережу забезпечення кріогенними паливами споживачів. При цьому, основне навантаження щодо забезпечення автотранспорту криогенним паливом повинна лягати саме на гаражні заправні станції, а міські заправні комплекси призначатимуться тільки для дозаправки промислового і громадського транспорту при її експлуатації в межах міста і при міжміських перевезеннях. Специфіка підходу до створення такої інфраструктури визначається особливостями кріогенних палив: їх високої випаровуваності, значними втратами при транспортування і заправки баків автотранспортних засобів.

В даний час створено необхідний науково-технічний і патентний заділ, що включає в себе методологічні основи розрахунку і техніко-економічного обґрунтування кріогенних гаражних заправних станцій, а також принципові схеми і технічні рішення, захищені патентами РФ, що забезпечує створення кріогенної інфраструктури СПГ і рідкого водню в найкоротші терміни.

Гаражні заправні станції СПГ і рідкого водню будуть створюватися на базі уніфікованих технологічних блоків. Основні елементами, що забезпечують працездатність і безпеку станцій, є: криогенні машини Стірлінга, серійно випускаються вітчизняною промисловістю і виконані з електродвигунами у вибухобезпечному виконанні; сертифіковані газорозподільні шафи; низькотемпературні ємності для зберігання кріогенних палив; малогабаритна електроприводна вибухозахисна дистанційно керована арматура; стандартні контейнерні конструкції.

При перекладі автотранспорту на скраплений природний газ і рідкий водень особлива увага повинна бути приділена скороченню втрат рідкого продукту на всіх етапах поводження з ним. В даний час при розробці ожіжітельних установок йде боротьба за кожен відсоток підвищення коефіцієнта зрідження. Разом з тим при роботі з кріогенними рідинами втрати досягають десятків відсотків. Показано, що корисне використання рідкого кисню та азоту в ракетно-космічній техніці не перевищує 50%! Застосування гаражних заправних станцій на основі КГМ Стірлінга дозволяє повністю вирішити проблеми втрат кріогенних палив, що дозволить значно знизити їх вартість.

На початку 2006 року планується введення в дослідно-промислову експлуатацію КріоАЗС на основі КГМ Стірлінга для заправки автотранспорту скрапленим природним газом на 41 автокомбінате р Москви. Дана КріоАЗС буде прототипом майбутніх гаражних заправних станцій рідкого водню.

Нові вітчизняні технології у виробництві водню

До 1990 року в нашій країні для реалізації програм створення ракетно-космічних комплексів Н-1 та «Енергія-Буран» і авіаційного комплексу ТУ-155 були проведені серйозні научео-дослідні і дослідно-конструкторські роботи по впровадженню рідкого водню. В результаті цих робіт було створено сучасне обладнання для кріогенних систем топливообеспечения: ефективні зріджувач водню з енерговитратами близько '22 кВт • ч / кг H 2, автомобільні цистерни об'ємом до 45 м 3 з добовими втратами від 1.2 до 0.8%, залізничні цистерни об'ємом до 100 м 3 з добовими втратами близько 0.5%, сховища рідкого водню об'ємом від 5 до 1400 м 3 з добовими втратами 2.2-0.13% обсягу збереженої водню, криогенні трубопроводи діаметром до 400 мм і довжиною до 1 км, дистанційно керована арматура, високоефективні тепловіддача бменние апарати, машинне обладнання (компресори, вакуумні насоси, ежекторна апаратура і ін.), контрольно-вимірювальні прилади і засоби забезпечення безпеки. Ця техніка може бути використана для централізованого виробництва та доставки до гаражним КріоАЗС рідкого водню. Однак, дані системи отримання водню грунтуються на процесі електролізу води, основним недоліком якого є енергоємність процесу отримання водню розкладанням води. Як правило, на це потрібно затратити більшу кількість енергії, ніж те яке може бути отримано при спалюванні виробленого водню.

На сьогоднішній день найдешевшим способом виробництва водню є розщеплення природного газу на Н і СО за допомогою пари і каталізаторів. Однак при цьому непродуктивні втрати енергії становлять близько 15%. В результаті, за словами куратора проведеної Міністерством енергетики США дослідницької програми в області водневого палива Піта Девліна (Pete Devlin), виробництво водню, за кількістю енергії еквівалентного літру бензину, обходиться в $ 5.

Очевидно, що для широкого споживання водню в якості палива необхідно розробляти нові способи його отримання, заснованого на використанні дешевих джерел енергії. Автором розроблена і пропонується нова технологія отримання водню, яка грунтується на його отриманні з місцевих біоресурсів. Відмінною рисою цієї технології є те, що на виробництва водню не витрачає електроенергія ззовні, ця енергія генерується в процесі виконання самої технології. Сировиною для отримання водню є торф, деревина, відходи сільського господарства.

www.stirling.ru