Сьогодні методом акумулювання електроенергії в часи мінімального навантаження в електромережах споживання є гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС).

Для впровадження інших методів акумулювання електроенергії є будівництво біля енергогенеруючих підприємств електролізерних цехів для виробництва з допомогою електроенергії водню та кисню, які потім в часи «ПІК» та в зимовий період можуть використовуватися для роботи котелень та двигунів внутрішнього згорання, і виробництва електроенергії та тепла для споживачів. Для зберігання водню та кисню можуть використовуватися як наземні ємкості так і підземні порожнини, які залишаються після видобутку корисних копалин.

Електролізери меншої потужності можуть встановлюватися безпосередньо біля котелень, чи в складі обладнання самої котельні.

Перспективи впровадження водневої технології

В зв’язку із значним подорожчанням газу та зниженням його видобутку та нафти в майбутньому викликає увагу вчених та промисловців усього світу до впровадження водневої технології для потреб енергозабезпечення промисловості та населення.

Одним із напрямків наукових розробок у цій галузі є проектування та будівництво біля великих енергогенеруючих підприємств (АЕС, ГЕС, ТЕЦ, ГРЕС, вітрових та сонячних ЕС) електролізерних цехів та воднево-кисневих котелень із спеціалізованими сховищами для акумулювання виробленого водню та кисню в час мінімального споживання електричної енергії.

Цією проблемою почали займатися з 2008 року Харківські проектні інститути та наприклад інвестиційна корпорація Україна-Казахстан (м.Львів).

Пропонується до впровадження наступна схема таких установок:

Для віддалених споживачів можна використати схему, в якій електролізерний цех, котельню та генератор можна розмістити безпосередньо біля споживача.

Для зменшення втрат в електромережах безпосередньо біля споживача можна розмістити сховище для водню та кисню, котельню та генератор, а водень та кисень виробляти в електролізерних цехах енергогенеруючих підприємств і перевозити водень та кисень до котелень транспортними засобами або по трубопроводах. Замість котельні, парової турбіни та генератора можна використати когеренаційну установку з воднево-кисневим двигуном внутрішнього згорання.

Перспективи впровадження водневої технології в опалювальних системах комунального господарства

Перспективним напрямком в удосконаленні опалювальних систем та їх розвитку є впровадження водневої технології.

Використання електроенергії власного виробництва для роботи котелень замість покупного газу є основним аргументом для забезпечення енергетичної незалежності України.
Разом із впровадженням електрокотелень можна впроваджувати і електролізні воднево-кисневі котельні, які дають можливість акумулювати водень і кисень в не завантажені періоди року.

Для одержання водню та кисню для роботи котелень раціонально застосовувати електролізери типу СЕУ=4М та ФС, які випускаються Уральськими заводами Росії, а в подальшому, ймовірно, будуть випускатися заводами України.

При цьому для роботи котельні потрібно використовувати також кисень, який буде вироблятися електролізером, замість атмосферного повітря.

Котельня, таким чином, стає повністю екологічно чистою.

Електролізер для своєї роботи вимагає велику кількість води для охолодження. (Мінімум 200 л на 1 літр виробленого водню).

Підігріту воду, одержану від охолодження електролізера, потрібно також використати для роботи по даній технологічній схемі.

При цьому електролізер виступає в ролі електрокотла, який виробляє тепло, а також паливо і окислювач для роботи котельні.

Котельня в такому режимі незалежна від використання атмосферного повітря і не забруднює навколишнє середовище окислами складових як наприклад, при спалюванні органічного палива.

Попереднє техніко-економічне обґрунтування показує, що електролізер типу СЕУ-4М, який виробляє 4 м3 водню на 2 м3 кисню на годину і потребує 20,6квт електроенергії в комплекті з воднево-кисневою котельнею може повністю замінити газову котельню потужністю 20-30 Квт в тому числі з перевагою по економічних показниках.

Для прикладу, газова котельня потужністю 20 квт потребує на 1 годину 3 м3 природного газу по ціні 3,8 грн. за 1 м3. Витрати на одну годину на паливо будуть становити 11,4 грн.

Для електролізерної котельні потужністю 20 квт витрати на електроенергію на годину будуть становити 20 грн, а по нічному тарифу значно менше.

Але враховуючи те, що тепло від охолодження електролізера буде використовуватись для підігріву води, і кисень буде окислювачем, то сукупні витрати на воднево-кисневу та газову котельню будуть однаковими, якщо не на користь водневої.

Такі прорахунки необхідно виконати дослідно-експериментальним шляхом на спеціалізованих проектних організаціях. І враховуючи те, що на купівлю газу не будуть витрачатись валютні кошти держави, то перевага повинна віддатись на користь воднево-кисневої котельні з електролізером.

Принципіальні технологічні схеми котелень по вищенаведених обґрунтуваннях додаються (Схема 1-6).

Як вже відмічалось, для детального для детального проектування котелень даного типу необхідно залучити спеціалізовані проектні організації.

Для забезпечення дистилювання водою котелень необхідно організувати збір, накопичення та зберігання талої води зі снігу та дощової води на підприємствах з великою площею покрівель (заводи, ринки, супермаркети і тд.)

Схема 1. Когеренаційна установка для виробництва та підігріву води для більш потужної котельні.

В період, коли в опалюванні приміщень немає необхідності, а потрібна тільки гаряча вода для побутових потреб, Схема 4 може бути змінена:

Водень та кисень по цій схемі в неопалювальний період року направляються в системи акумулювання та зберігаються для використання в опалювальний період.

Удосконалення когеренаційної установки для одержання водню та кисню можна провести, замінивши генератор змінного струму на генератор постійного струму.

В цьому випадку відпаде необхідність у включенні в технологічну схему випрямляючого пристрою для роботи електролізера.

Схема роботи такої установки буде виглядати приблизно так:

Створення універсального електролізного пальника.

Наступним етапом розвитку та впровадження водневої технології є створення універсального електролізного пальника, який містить в своїй конструкції електролізер та пальник.

Принципова схема цього пальника може бути наступною:

Вдала конструкція такого пальника залежить від вдалих конструктивних елементів його складових та наближення факелу до безпосереднього місця електролітичного розщеплення води на водень та кисень, наприклад, по такій схемі:

В зону горіння даного водневого пальника можна подавати додатково різні види палива та пального для спалювання.

Частковий перехід котелень комунального господарства на паливо місцевого виробництва можна здійснити, включивши газифікаційні установки в систему газопостачання з магістральних газопроводів, наприклад по такій схемі:

м. Хмельницький

27.11.2012р.