Открытый доступ
Платный доступ
Оценка эффективности использования метано-водородной смеси в качестве топлива для тепловых электростанций
Аннотация
Проведена комплексная оценка эффективности применения метано-водородных смесей в качестве перспективного топлива для тепловых электростанций (ТЭС) в контексте декарбонизации энергетики. Работа начинается с анализа текущих показателей эффективности и экологических характеристик традиционных ТЭС, работающих на ископаемом топливе. Приводится «цветовая» классификация водорода, определяющая потенциал снижения углеродного следа в зависимости от способа производства водорода. Центральной частью исследования является расчёт энергетической и экологической эффективности использования смеси природного газа с различной долей водорода. Оценка проводится по ключевым параметрам: теплота сгорания; адиабатическая температура горения; объём выбросов CO2 и NOx. На основе расчётов были получены значения оптимальной доли водорода в смеси. В заключительных разделах представлен обзор мирового опыта и реализуемых проектов, демонстрирующих возможности модернизации и эксплуатации существующих газотурбинных установок при высоких концентрациях водорода в топливной смеси. На основе проведённого анализа сделан вывод о значительном потенциале метан-водородных смесей как переходного решения для снижения выбросов CO2 при сохранении высокой надёжности энергоснабжения, а также обозначаются технические вызовы, связанные с адаптацией оборудования.
Ключевые слова
Литература
Интернет-сайт Системного Оператора Единой энергетической системы России. [Электронный ресурс] — Режим доступа: https:// www.so-ups.ru/functioning/ups/ups2024/ (Дата обращения: 30 июня 2025 года);
Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2050 года (Распоряжение № 908р). [Электронный ресурс] — Режим доступа: LWYfSENa10uBrrBoyLQqAAOj5eJYlA60.pdf (Дата обращения: 30 июня 2025 года);
Калютик, А. А. Оптимизация начальных параметров утилизационного контура теплофикационной ПГУ двух уровней давления / А. А. Калютик, Д. А. Трещев, М. А. Трещева // Проблемы региональной энергетики. — 2021. — № 1(49). — С. 49 – 60. — DOI 10.52254/1857- 0070.2021.1-49.06.
The World’s Most Efficient Coal-Fired Power Plants. [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://www.onlynaturalenergy.com/the-worlds-most- efficient-coal-fired-power-plants/ (Дата обращения 17 июля 2025 года);
Komarov, I. Technological Solutions in the Field of Production and Use of Hydrogen Fuel to Increase the Thermal Efficiency of Steam Turbine TPPs / I. Komarov, N. Rogalev, A. Rogalev, V. Kindra, E. Lisin, S. Osipov // Inventions 2022, 7, 63. DOI: 10.3390/inventions7030063.
Филимонов, А. Г. Глобальное энергетическое объединение: новые возможности водородных технологий / А. Г. Филимонов, А. А. Филимонова, А. А. Чичиров, Н. Д. Чичирова // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. — 2021. — Т. 23, № 2. — С. 3 – 13;
Карасевич, В. А. Перспективы добычи и применения природного водорода в России. Оценка мирового опыта / В. А. Карасевич, В. В. Бессель, П. А. Жуков // Деловой журнал Neftegaz. RU. — 2025. — № 7(163). — С. 14 – 20;
Hydrogen for power generation Experience, requirements, and implications for use in gas turbines. [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://www.gevernova.com/content/dam/gepower- new/global/en_US/downloads/gas-new-site/future- of-energy/ hydrogen-for-power-gen-gea34805.pdf.
Шапошников, В. В. Исследование эффективности использования метано-водородных смесей в жаротрубных котлах / В. В. Шапошников, Е. В. Кочарян, Т. А. Леонова, Р. Р. Арушанян, Р. В. Безуглов // Проблемы региональной энергетики. — 2025. — № 3(67). — С. 99 – 108;
Карасевич, В. А. Основы водородной энергетики: учебное пособие / В. А. Карасевич. — М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2023. — 100 с.
Saifullin, E. R. The influence of hydrogen concentration on the flame temperature of a mixture of methane-hydrogen fuel with air / E. R. Saifullin, S. A. Nazarychev, A. O. Malahov, V. M. Larionov and O. V. Iovleva // Journal of Physics: Conference series, 2019; https://www.researchgate.net/publication/336873338_The_influence_ of_hydrogen_concentration_on_the_flame_tempe- rature_of_a_mixture_of_methane-hydrogen_fuel_ with_air.
Арутюнов, А. В. Влияние водорода на нормальную скорость горения метановоздушных смесей при повышенных температурах / А. В. Арутюнов, А. А. Беляев, И. Н. Иновенков, В. С. Арутюнов // Горение и взрыв. — 2019. — Т. 12, № 4. — С. 4 – 10.
Достияров, А. М. Численное моделирование процессов горения в новом горелочном устройстве с добавкой водорода / А. М. Достияров, Д. Р. Умышев, А. К. Яманбекова, Г. А. Колдасова, Ж. С. Дуйсенбек // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. — 2023. — № 5(128). — С. 375 – 384.
Прибатурин, Н. А. Экспериментальное исследование процесса горения смесей водород – кислород и метан – кислород в среде слабоперегретого водяного пара / Н. А. Прибатурин, В. А. Федоров, М. В. Алексеев, А. Р. Богомолов, А. Л. Сорокин, С. С. Азиханов, С. А. Шевырев // Теплоэнергетика. — 2016. — № 5. — С. 31 – 36.
Герцык, С. И. Оценка содержания оксидов азота в продуктах горения газообразных топлив / С. И. Герцык, И. В. Беляков // Электрометаллургия. — 2020. — № 4. — С. 34 – 40.
Bowman, C. T. Kinetics of Pollutant Formation and Destruction in Combustion / C. T. Bowman // Progress in Energy and Combustion Science. 1975. 1, 33 – 45.
Moliere, M. Hydrogen-fueled gas turbines: experience and prospects / M. Moliere, N. Hugonnet, GE Energy. Conference: PowerGen Asia 2004 At: Bangkok, October 2004, https://www.researchgate.net/publication/331298911_HYDROGEN-FU -ELED_GAS_TURBINES_EXPERIENCE_AND_ PROSPECTS.
DOI: http://dx.doi.org/10.71759/fdck-c446
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
_(002)1.png)
.png)
.jpg){kind=logo}
.jpg){kind=logo}
.jpg){kind=logo}
© 1998 — 2025 НТФ "Энергопрогресс"
Политика конфиденциальности персональных данных
Адрес редакции: 129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон редакции 234-7449.
E-mail: prom_energy@rambler.ru; prom_energy1@mail.ru