Kodolenerģijas izmantošana ūdeņraža iegūšanai

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Kodolenerģijas izmantošana ūdeņraža iegūšanai"

Λυσιστράτη Δυοβουνιώτης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Kodolenerģijas izmantošana ūdeņraža iegūšanai Akadēmiķis Juris Ekmanis Fizikālās enerģētikas institūta direktors Rīga, 20/03/2013

2 Ūdeņraža daudzums dažādās vielās Viela Formula Ūdeņraža sastāvs vielā (masas %) Ūdeņradis H Metāns CH 4 25,15 Dabasgāze 25 Etāns (gāze) C 2 H 6 18,3 Propāns (gāze) C 3 H 8 18,3 Sašķidrināta gāze 17,2 18 Butāns (gāze) C 4 H 10 17,35 Pentāns (šķidrs) C 5 H 12 16,78 Benzīns 14,4 14,9 Etilēns (gāze) C 2 H 4 14,38 Petroleja 14 Etilspirts (šķidrs) C 2 H 5 OH 13,13 Dīzeļdegviela 12,5 13,3 Ūdens H 2 O 11,11

3 Dažas ūdeņraža īpašības (pie spiediena Pa un temperatūras 0 O C) Augstākais sadegšanas siltums 141,86 MJ/kg; 39,41 kw h/kg 12,75 MJ/Nm 3 ; 3,54 kw h/nm 3 Zemākais sadegšanas siltums 120,0 MJ/kg; 33,33 kw h/kg 10,8 MJ/Nm 3 ; 3,0 kw h/nm 3 Blīvums 0, kg ūdeņraža tilpums 11,127 Nm 3 Ūdeņradis sašķidrinās - 20,268 K; (- 252,87 0 C) Ūdeņradis sacietē - 14,025 K; (- 259,14 0 C)

4 Dažāda veida elektrolīzeru galvenie raksturlielumi ūdeņraža ieguvei (1) Elektrolīzera tips, elektrolīts Darba temperatūra, 0 C Enerģijas patēriņš ražojot 1 kg H2, kw h [1 Nm 3 H2, kw h] Procesa īpatnības Daži elektrolīzera ražotāji Ar ūdens sārma šķīdum u: KOH (25 30) %; NaOH (17 21) % ,5 66,8 [4 6] Ūdeņraža izstrāde līdz 500 m 3 /h (45 kg/h), pie (0,1-5) MPa. Pielaižamais slodzes līmenis no 20 līdz 100 % no nominālās ražības. Stuart IMET, The Electrolyser Corporation Ltd. (Kanāda). Norsk Hydro (Norvēģija). De-Nora (Itālija). НПО Уралхиммаш (Krievija). Un citi.

5 Dažāda veida elektrolīzeru galvenie raksturlielumi ūdeņraža ieguvei (2) Elektrolīzera tips, elektro-līts Darba temperatūra, 0 C Enerģijas patēriņš ražojot 1 kg H2, kw h [1 Nm 3 H2, kw h] Procesa īpatnības Daži elektrolīzera ražotāji Ar cieta polimēra elektrolītu. Jonu apmaiņas membrāna ar protonu vadītspēju ,5 66,8 [4 6] Ūdeņraža izstrāde līdz 100 m 3 /h (9 kg/h), pie (0,1-15) MPa. Nelieli izmēri, droši, var darboties nestacionārā režīmā, vienkārša apkalpošana, nav korozijas aktīvu materiālu. Polimēra elektrolīta elektrolīzeri 5-7 reizes dārgāki par ūdenssārma ar analogiem raksturlielumiem. Paaugstinātas prasības izmantotam ūdenim. Proton Energy Systems, Inc. (Kanāda). Hamilton Substandard (ASV). H-Tec (Vācija). PHЦ Курчатовский институт НТЦ Водород (Krievija). Un citi.

6 Dažāda veida elektrolīzeru galvenie raksturlielumi ūdeņraža ieguvei (3) Elektrolīzera tips, elektrolīts Ar cieta oksīda elektrolītu. Augstas temperatūras izturīga cirkonija-itrija keramika ar skābekļaanjonīta vadītspēju Darba temperatūra, 0 C Enerģijas patēriņš ražojot 1 kg H2, kw h [1 Nm 3 H2, kw h] 39,0 44,5 [3,5 4] Procesa īpatnības Darbojas stacionārā režīmā. Ekspluatācijas laikā nav ieteicami daudzi palaišanas/apturēšanas cikli, kas iespaido ciklisku temperatūras izmaiņu darba šūnās. Perspektīvs, izmantošanai stacionārās lielas jaudas iekārtās. Daži elektrolīzera ražotāji Eksperimentāl as izpētes rūpnieciskie paraugi (iekārtas).

7 Augstas temperatūras elektrolīze Ūdeņradis tvaikā Tīrs skābeklis Tvaiks Gāzes necaurlaidīgs elektrolīts Porains katods Porains anods

8 Pārskats par ūdeņraža ieguves metodēm (1) Priekšrocības Elektrolīze (pie istabas temperatūras) Vienkārša metode, nepieciešams tikai nodrošināt ar ūdeni. Draudzīgs apkārtējai videi. Pārbaudīta tehnoloģija. Ideāli novietot. Nav atkarīgs no fosilā kurināmā. Potenciāli izmantojama brīvi pieejamā elektriskā jauda. Trūkumi Nepieciešama elektroenerģija. Ražojot elektroenerģiju no fosilā kurināmā, rodas ievērojams piesārņojums. Augsta ūdeņraža ražošanas izmaksa. Tvaika konversija ar ogļūdeņražiem Efektīvākā mūsdienu ūdeņraža ražošanas metode. Pārbaudīta tehnoloģija. Izmantojama tuvākā laikā, kamēr attīstās kodolenerģija. Zemākās ražošanas izmaksas. Jāizmanto fosilais kurināmais. Ražo daudz ogļskābās gāzes. Var atteikties tuvākā laikā, kad sāks izmantot kodolenerģiju. Sēra joda cikls Augsta efektivitāte. Zema ražošanas izmaksa. Apkārtējai videi draudzīgs. Nav atkarīgs no fosilā kurināmā. Attīsta un būs izmantojama tuvākā laikā. Metode būs jāizmanto kopā ar augstas temperatūras kodolreaktoru.

9 Pārskats par ūdeņraža ieguves metodēm (2) Elektrolīze (pie istabas temperatūras) Tvaika konversija ar ogļūdeņražiem Sēra joda cikls Efektivitāte (%) Ūdeņraža ražošanas izmaksu novērtējums ($/kg H2 ) Enerģijas izmaksa ($/GJ) Ieplānots īstenot 2,70 4,87 0,92 1, Piemērot darbam pie augstām temperatūrām. Izmantot kopā ar kodolreaktoru. Pēc vairāk nekā 10 gadiem izmantot kopā ar augstas temperatūras kodolreaktoru.

10 Valsts Augstas temperatūras kodolreaktoru Atrašanās vieta galvenie raksturlielumi Nosaukums siltuma (MW th ) Jauda elektriskā (MW e ) bruto /neto Lietderības koeficents η (%) I. Darbojošies kodolreaktori Hēlija temperatūra ( 0 C) Hēlija ieejot aktīvā zonā izejot no aktīvās zonas Japāna Oarai HTTR Ķīna Tsinghua HTR spiediens aktīvā zonā (MPa) 4 3 Dienvid -āfrika Krievija - ASV II. Kodolreaktoru projekti PBMR GT- MHR

11 Kodoldalīšanās enerģijas izmantošana ūdeņraža ražošanai (1) 1) ELEKTROENERĢIJAS RAŽOŠANA & ŪDENS ELEKTROLĪZE Iegūst augstas tīrības ūdeņradi (99,8 99,9)% Izmantojot II un III, III + paaudzes enerģētiskos kodolreaktorus, vidējā efektivitāte ir ~ 24 %, bet IV paaudzes nākotnes augstas temperatūras kodolreaktorus ~ 36 % AUGSTAS TEMPERATŪRAS SILTUMS & TERMOĶĪMISKĀ ŪDENS SADALĪŠANA Jāizmanto IV paaudzes augstas temperatūras nākotnes kodolreaktorus Jāpilnveido termoķīmiskās ūdens sadalīšanas rūpnieciskās tehnoloģija Izmantojot augstas temperatūras kodolreaktora siltumu ( ) 0 C vidējā efektivitāte ~ 55%

12 Kodoldalīšanās enerģijas izmantošana ūdeņraža ražošanai (2) 2) 1000 MW th siltumjaudas enerģētiskais kodolreaktors, ar: III, III + paaudzes tehnoloģiju un elektrolīzi nodrošina vidēji 7,14 t H2 /h ūdeņraža ieguvi (~24 %) IV paaudzes (augstas temperatūras) tehnoloģiju un elektrolīzi nodrošinās vidēji 10,7 t H2 /h ūdeņraža ieguvi (~ 36 %) IV paaudzes (augstas temperatūras) tehnoloģiju un termoķīmisko procesu nodrošinās vidēji 16,4 t H2 /h ūdeņraža ieguvi (~55 %)

13 Ar ūdens dzesējamā kodolreaktora salīdzinājums ar augstas temperatūras kodolreaktoru

14 Pētījuma Kodolenerģijas izmantošana ūdeņraža iegūšanai rezultāti ir apkopoti valsts pētījumu programmas Inovatīvas enerģijas resursu ieguves un izmantošanas tehnoloģijas un zema oglekļa emisiju nodrošināšana ar atjaunojamiem energoresursiem, atbalsta pasākumi vides un klimata degradācijas ierobežošanai ietvaros, nodrošinot valstī izvirzītā prioritārā zinātnes virziena enerģija un vide izpildi.

15 Paldies par uzmanību! FIZIKĀLĀS ENERĢĒTIKAS INSTITŪTS Aizkraukles 21, LV-1006, Rīga, Latvija Tel.: Tel.: Fax: E-pasts:

Σχετικά έγγραφα

Logatherm WPS 10K A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

Logatherm WPS 10K A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013 51 d 11 11 10 kw kw kw d 2015 811/2013 2015 811/2013 Izstrādājuma datu lapa par energopatēriņu Turpmākie izstrādājuma dati atbilst S regulu 811/2013, 812/2013, 813/2013 un 814/2013 prasībām, ar ko papildina