Нетрадиционная энергетика - 
смотр потребностей и возможностей

В начале апреля в Екатеринбурге проходило 5-е Всероссийское совещание по энергосбережению. В его заседаниях и в экспозиции специализированной выставки «Город. Ресурсы. Энергетика-XXI век» приняли участие предприятия и организации Урала, Москвы, Татарстана, Тюменской области, других регионов России, а также гости из Белоруссии, Чехии, Германии, Финляндии. В Свердловской области уже накоплен значительный опыт не только экономии энергии, но и использования дополнительных ее ресурсов. В том числе — нетрадиционных источников и технологий. В рамках данного совещания 7 апреля в конференц-зале Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН работала секция «Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии». Доклады группировались по трем основным направлениям: «Энергетика на нетопливных возобновляемых ресурсах и малая энергетика», «Малая энергетика на базе низкосортных топливных ресурсов» и «Электрохимические источники тока».

Открыл заседание руководитель секции доктор технических наук, профессор А.Ф. Рыжков (УГТУ-УПИ). Директор ИВТЭХ УрО РАН доктор химических наук, профессор В.А. Хохлов выступил с обзором работ Уральского отделения РАН по созданию перспективных разработок в области энергетических технологий. В Институте высокотемпературной электрохимии более сорока лет ведутся работы по созданию научных основ высокотемпературной электрохимической энергетики, рассматривающей процессы, при которых химическая энергия органического топлива непосредственно преобразуется в электричество, минуя промежуточные стадии, присущие традиционным способам получения электроэнергии. Разработанные здесь устройства на основе так называемых топливных элементов сочетают производство электричества с производством тепла. В качестве автономных источников энергии они незаменимы в условиях Свердловской области, где много мелких хозяйств, удаленных от транспортных магистралей. Топливные элементы имеют высокий коэффициент полезного действия и могут входить в состав гибридных энергетических установок вместе с другими источниками энергии, как традиционными (например, газовой турбиной), так и нетрадиционными (солнечной электростанцией). На таблицах и схемах, иллюстрирующих доклад, была представлена продукция института: источники тока с твердым оксидным электролитом, высокотемпературный электрохимический генератор мощностью 1КВт — прототип мини-электростанции, подходящей, например, для загородного дома. Демонстрировались графики ресурсных испытаний карбонатных топливных элементов, которые можно сочетать с высокотемпературными электролизерами, схемы разработанных в институте электрохимических сенсоров с твердыми электролитами для анализа газовых сред в городских котельных, теплоэнергетических и металлургических агрегатах. Применение таких датчиков сокращает расход топлива приблизительно на 15%, поэтому они окупаются буквально в течение нескольких дней. Для организации опытного малосерийного производства этих приборов необходимо затратить около трех миллионов рублей: пора бы областным и городским властям прислушаться к доводам разработчиков и принять соответствующее решение.

Сообщение А.Ф. Рыжкова «Перспективы развития топливной энергетики и газогенераторные технологии» было посвящено эффективным энергетическим циклам на основе твердого топлива, развитым в настоящее время преимущественно за рубежом. В России промышленность вынуждена использовать в основном низкосортное твердое топливо, которое не так легко сжигается. Предпочтительнее двустадийное сжигание — более чистое, позволяющее поддерживать низкие коэффициенты расхода воздуха и маневрировать в рамках температурного режима, что важно, в частности, при сжигании торфа (топлива, запасы которого в Свердловской области велики). Докладчик представил некоторые современные зарубежные технологии использования твердых топлив, продукцию Японии, США, Германии: топочные устройства, совместимые с турбинами, газогенераторы, имеющие КПД до 50%, высоконапорные котлы, газовые турбины, эффективность работы которых, по некоторым сведениям, планируется довести к 2020 г. до 53%. По словам А.Ф. Рыжкова, лучшее, что на сегодняшний день энергетика видит перед собой, — твердоксидные топливные элементы на генераторном газе. Как раз в этой области зарекомендовал себя ИВТЭХ УрО РАН — в одном ряду с японскими и немецкими фирмами. Большое значение сейчас приобретает «малая энергетика», например, в коммунальной сфере, где эффективны установки небольшой мощности на низкосортных местных топливах, например, разные варианты низконапорных газогенераторов.

В.И. Велькин, предваряя свой доклад «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на полигоне УГТУ-УПИ в Екатеринбурге», отметил специфическую географическую и демографическую ситуацию региона. За последние 10 лет снизился объем потребления энергоресурсов в Свердловской области, обеспеченность же собственными ресурсами составляет приблизительно 5% (что близко к показателю Японии). Поэтому большое значение приобретают нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, общий потенциал которых по области невелик, но смог бы обеспечить более 40% «удаленных», рассредоточенных потребителей. С 1997 г. в Уральском государственном техническом университете ведется подготовка специалистов по таким направлениям как гидро-, ветро-, био-, солнечная, геотермальная энергетика, топливные элементы, радиоизотопные источники. Полигон университета — это различные установки, в том числе и электрохимический генератор, разработанный Институтом высокотемпературной электрохимии УрО РАН.

Опыт освоения нетрадиционных энергетических ресурсов показывает, что необходимы и российский, и областной законы об их использовании, чтобы получать финансовую поддержку как от региональных властей, так и от отдельных муниципальных образований.      

Последующие выступления также затрагивали проблемы обеспеченности энергоресурсами различных отраслей уральской промышленности, бытовой сферы и транспорта. Были предложены новые технические решения, перспективные и нетрадиционные аппараты и способы использования топлива. По итогам работы секции был принят ряд решений, касающихся вовлечения областных, городских властей, заинтересованных организаций в дальнейшую работу по использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Задача научных учреждений, УГТУ-УПИ и ИВТЭХ — разработка комбинированного источника автономного энергоснабжения на базе местных топлив, газогенераторов и топливных элементов и создание малоинерционных датчиков горения для котельных агрегатов. 

Устройства и приборы, уже имеющиеся «в активе» Института высокотемпературной электрохимии, демонстрировались на специальной выставке, подготовленной для участников совещания. Это и высокотемпературный электролизер, и датчики и анализаторы кислорода для различных нужд и промышленных процессов, электрохимическое устройство для дозирования кислорода или его очистки в газовых средах, высокотемпературные электрохимические генераторы.

Программа работы секции включала также экскурсию в цех по производству энергосберегающего оборудования ОАО «Уралтрансгаз», посещение лабораторий Института высокотемпературной электрохимии, кафедры «Энергосбережение» и полигона нетрадиционных и возобновляемых источников энергии УГТУ-УПИ.

ЭХГ  - 150	ВТЭ -100
РЭИТ - образцы

Е. Изварина