Результаты исследования, проведенного сотрудниками Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) в составе научного коллектива, опубликованы в журнале Progress in Energy. По словам авторов разработки, ключевая проблема "зеленой" энергетики сегодня – высокая стоимость топлива и нестабильность процессов его производства.
"Большинство современных проектов по производству чистого водорода завязаны на возобновляемые источники энергии – солнце и ветер. Но они нестабильны: пасмурно – нет водорода. Кроме того, электролиз – процесс получения водорода из воды – требует огромного количества именно пресной воды, что создает серьезную трудность в регионах, где и так не хватает питьевой воды", – объяснила одна из авторов исследования, доцент Высшей школы атомной и тепловой энергетики Екатерина Соколова.
В основе предложенной системы – малый модульный реактор на сверхкритическом диоксиде углерода (CO₂). Исследователи рассмотрели два сценария эксплуатации: полностью автономный, при котором комплекс сам обеспечивает себя водой, и рыночный, предполагающий продажу опресненной воды как отдельного продукта.
Базовый инженерный принцип – максимальное использование и сохранение тепла.
"Представьте себе, что вы сначала вскипятили чайник, потом этим же теплом обогрели комнату, а потом еще и высушили белье. Так же и тепло от ядерного реактора сначала тратится на выработку электроэнергии, остатки – на получение водорода из чистой воды. По желанию оставшиеся излишки тепла можно потратить на кипячение для опреснения морской воды", – рассказала Соколова.
Смоделированная конфигурация, по оценкам авторов, не требует больших площадей благодаря компактности реактора, не зависит от внешних источников воды за счет собственного опреснения и обеспечивает стабильную, предсказуемую цену на водород и электроэнергию на длительную перспективу. Предварительная оценка себестоимости водорода – от $2,93 за килограмм при текущем уровне порядка $6 за килограмм.
В то же время разработчики подчеркивают, что применяемый в модели тип реактора еще не вышел за рамки концептуальной стадии.
"Используемый в нашей модели реактор пока находится на стадии концептуальной разработки (так называемый уровень технологической готовности 3–4), а когда он будет готов к коммерческому строительству, мы сможем сразу перейти к проектированию системы производства водорода для конкретного региона страны‑заказчика комплекса", – добавила Соколова.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект №25‑79‑10229).
Где в России производят "зеленый" водород?
В России "зеленый" водород (получаемый путем электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии) пока производят в рамках пилотных и опытных проектов, а не в промышленных масштабах. Главная действующая площадка находится на Сахалине, где запущен первый в стране водородный полигон. На этом объекте получают "зеленый" водород с помощью солнечной энергии для тестирования экологического транспорта.
Другие регионы с планировавшимися проектами:
- Мурманская область – прорабатывались или планировались проекты по выпуску "зеленого" водорода на базе ветряных электростанций (совместные инициативы с участием "Роснано" и энергетических компаний);
- Камчатский край – обсуждались планы и проекты по созданию производства экологически чистого водорода (в том числе с привлечением зарубежных партнеров).
Ранее в РФ успешно испытали новую электролизную установку для АЭС и ТЭЦ.
