Одновременно получать пресную воду, электроэнергию и экологичное топливо — водород — с низкими затратами позволит комплекс, разработанный специалистами СПбПУ в составе научной группы.
Установка может функционировать автономно, а эффективность производства водорода не зависит от погодных условий — в отличие от большинства современных систем. Результаты исследования опубликованы в журнале Progress in Energy.
Ключевая проблема в переходе человечества на «зеленую» энергетику — высокая стоимость топлива и нестабильность его производства, отметили ученые Санкт‑Петербургского политехнического университета Петра Великого. Наиболее многообещающей альтернативой нефти и природному газу исследователи считают водород (H₂), который можно извлекать из воды под воздействием электроэнергии.
«Большинство современных проектов по производству чистого водорода основаны на возобновляемых источниках энергии — солнце и ветер. Однако они нестабильны: когда облачно — нет водорода. Кроме того, электролиз — процесс получения водорода из воды — требует огромного количества пресной воды, что создает серьезные трудности в регионах, где и так не хватает питьевой воды», — пояснила одна из авторов исследования, доцент Высшей школы атомной и тепловой энергетики Екатерина Соколова.
Специалисты СПбПУ предложили сделать производство водорода более независимым от внешних условий и сократить потребность во «внешних» ресурсах. Основой нового проекта является малый модульный реактор на сверхкритическом диоксиде углерода (CO₂). Для комплекса ученые разработали два сценария работы: полностью автономный (когда завод сам себя обеспечивает водой) и рыночный (когда опресненная вода продается как отдельный ценный продукт).
«Основной принцип, заложенный в нашу систему, — это сохранение тепла. Представьте, что вы сначала вскипятили чайник, затем этим же теплом обогрели комнату, а потом еще и высушили белье. Так и тепло от ядерного реактора сначала используется для выработки электроэнергии, а остатки — для извлечения водорода из чистой воды. При желании оставшиеся излишки тепла можно использовать для кипячения и опреснения морской воды», — рассказала Соколова.
Согласно разработанной модели, система не требует больших площадей (реактор компактный), не зависит от внешних источников воды (сама опресняет) и предоставляет стабильную, предсказуемую цену на водород и электроэнергию на десятилетия вперед. По предварительным оценкам, она может составить от 2,93 долларов США за килограмм — в то время как сейчас эта цена составляет около 6 долларов за килограмм.
«Используемый в нашей модели реактор находится на стадии концептуальной разработки (так называемый уровень технологической готовности 3–4), и 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).
Фото: hi-tech.mail.ru