Гибридная энергетика

Стремительный рост цен на углеводородные энергоносители диктует совершенно иной вектор развития мировой энергетики, чем это было до сих пор. И этот самый вектор развития мировой энергетики должен пойти по пути «гибридизации» секторов энергетического хозяйства.

Что имеет в виду автор этих строк под термином «гибридизация»? Вспомните современные автомобили с «гибридными» двигателями, когда совмещаются двигатели внутреннего сгорания и электромоторы/электрогенераторы с аккумуляторными батареями. За счет «гибридных» двигательных установок у подобных автомобилей достаточно заметно снижается уровень потребления углеводородного горючего.

Между тем, что приходит на смену стремительно дорожающих углеводородов? В электроэнергетике – атомные электростанции и тепловые электростанции, работающие на каменном угле. А вот в качестве моторного топлива у углеводородов практически нет конкурентов.

Вот поэтому уже в достаточно близком будущем появятся «гибридные» или смешанные энергоустановки. Например, атомные электростанции смогут работать в одной связке с угольными газогенераторами.

Дело в том, что уже существуют технологии производства искусственного моторного топлива, которые используют смесь двух газов – СО + Н2 (окись углерода + водород), называемая генераторным газом. В этой области российские ученые добились впечатляющих успехов, о которых писал ваш покорный слуга

С другой стороны, известны технологии получения генераторного газа (СО + Н2) посредством так называемой газификации угля, когда в специальные газогенераторы подается воздух и там происходит сначала окисление угля – С + О2 = СО2, потом происходит собственно реакция газификации угля – С + СО = 2СО. Далее окись углерода смешивается с водяным паром и получается водородная составляющая генераторного газа – СО + Н2О = Н2 + СО2

Так вот, вполне возможно использование тепла атомных реакторов для уменьшения расхода каменного угля для поддержания высокой температуры, обеспечивающей процесс газификации. При этом процесс использования тепла атомных реакторов для обеспечения процесса газификации может происходить следующим образом.

Великобритания в своих национальных АЭС использует в качестве теплоносителя, обеспечивающего отвод тепла от атомного реактора, вышеупомянутый углекислый газ или двуокись углерода (СО2). Выбор двуокиси углерода в качестве теплоносителя объясняется полной невосприимчивостью двуокиси углерода к наведенной или вторичной радиации, после контакта с внутренней частью атомного реактора. Это обстоятельство обеспечивает использование одноконтурной схемы теплообменников в подобном типе АЭС (в отличие от реакторов, использующих в качестве теплоносителя воду и водяной пар) и абсолютной безопасностью при выбросах теплоносителя в окружающую среду в случае аварий и катастроф.

То есть, нагретая в атомном реакторе подобного типа двуокись углерода напрямую пошла бы в газификатор угля, где происходила бы базовая реакция – С + СО2 = 2СО. Затем полученная газификацией окись углерода будет обрабатываться водяным паром, тоже полученным от тепла атомного реактора, дабы получить водородную составляющую генераторного газа – СО + Н2О = СО2 + Н2

Иначе говоря, при такой схеме происходит экономия угля для обеспечения высокой температуры, при которой может происходить реакции получения окиси углерода из угля, и водорода из окиси углерода.

Подобная схема получения генераторного газа, при которой будет использоваться дешевое тепло атомных реакторов, сможет обеспечить промышленное производство искусственного моторного топлива.

При этом для газификации углеродосодержащих топлив кроме каменного угля может использоваться – торф, горючие сланцы, древесина, биомасса и пр.

Тем более что описанная схема вполне могла бы быть использована для создания так называемой водородной энергетики. Когда газопроводами водород мог бы доставляться к местам потребления электроэнергии (жилым домам, учреждениям, торговым предприятиям, небольшим промышленным предприятиям и т д.), и там при помощи топливных элементов из водорода получали бы электроэнергию при очень высоком уровне к. п. д. (порядка 90%), который обеспечивают топливные элементы. С учетом того обстоятельства, что топливные элементы на водороде имеют в качестве отходов воду, в городах будет обеспечена высокая экологичность городской водородной энергетики.

А источниками водорода могут быть «гибридные» газогенераторные комплексы, использующие тепло ядерных реакторов, и максимально приближенные к месторождениям угля. Как мы уже упомянули выше, от «гибридных» газогенераторных комплексов при помощи газопроводов водород доставлялся бы к местам энергопотребления.