Энергетической установкой замкнутого цикла



ГТУ замкнутого и полузамкнутого циклов

Замкнутыми ГТУ называют такие установки, в которых рабочее тело непрерывно циркулирует по замкнутому контуру, не обновляясь. Схема простейшей ГТУ замкнутого цикла изображена на рис. 80.

Рабочим телом в установке, работающей по замкнутому циклу, служит чистый воздух или иной газ. В поверхностный нагреватель газа поступают топливо и воздух. Выделяющееся при сжигании топлива тепло передается рабочему телу через поверхность нагрева, обычно образуемую пучками труб. Продукты сгорания, отдав часть тепла нагреваемому рабочему телу, выбрасываются в атмосферу с температурой ТУХ.

В установке, работающей по замкнутому циклу, отработавшее в турбине рабочее тело не выбрасывается в атмосферу, а охладившись в поверхностном охладителе газа, направляется на всасывание в компрессор. Сжатое в компрессоре рабочее тело поступает в поверхностный нагреватель газа, получает в нем теплоту, образовавшуюся при сжигании топлива, и в нагретом виде направляется в газовую турбину, где совершает полезную работу.

Схема простейшей ГТУ замкнутого (закрытого) цикла

Таким образом рабочий газ, циркулирующий в установке, нигде не соприкасается ни с атмосферным воздухом, ни с продуктами сгорания топлива. Давление газа, поступающего в компрессор, может иметь любое значение, отличное от атмосферного, что позволяет существенно повысить мощность установки только за счет повышения давления циркулирующего в контуре газа без изменения размеров самих турбомашин.

Одним из достоинств ГТУ закрытого цикла является также возможность изменения мощности установки за счет изменения расхода циркулирующего в контуре газа и давления его перед компрессором. Изменение давления газа перед компрессором можно осуществить введением в состав установки аккумулятора рабочего тела. Схемы ГТУ закрытого цикла с аккумуляторами рабочего тела показаны на рис. 81.

Мощность установки уменьшают открытием клапана сброса рабочего тела – КлС. При этом часть газа перетекает с напора компрессора в аккумулятор рабочего тела до тех пор, пока давление в аккумуляторе не сравняется с давлением газа на выходе из компрессора. Массовый расход газа в цикле при этом уменьшается, уменьшая мощность ГТУ.

Схемы ГТУ закрытого (замкнутого) цикла с одним (а) и двумя (б) аккумуляторами рабочего тела

Увеличение мощности ГТУ осуществляют закрытием клапана сброса КлС и открытием клапана добавки рабочего тела – КлД. При этом часть газа из аккумулятора перетекает во всасывающий трубопровод компрессора до тех пор, пока давление в аккумуляторе не сравняется с давлением всасывания компрессора. Расход циркулирующего рабочего тела в цикле увеличивается, обеспечивая максимальную мощность установки.

В схеме ГТУ с двумя аккумуляторами рабочего тела (рис. 81.б) аккумулятор разделен на две части – высокого и низкого давления. Наличие перекачивающего компрессора позволяет получать в аккумуляторе высокого давления любое давление рабочего тела, позволяющее менять мощность установки в более широком диапазоне.

Преимуществами ГТУ закрытого цикла по сравнению с ГТУ открытого цикла являются:

  • возможность получения большой мощности при использовании повышенного давления газа;
  • малое снижение КПД на режимах частичных нагрузок, так как мощность установки можно регулировать путем добавления и выпуска рабочего тела без существенного изменения его температуры (схемы замкнутых ГТУ с аккумуляторами рабочего тела – рис. 81);
  • возможность использования дешевых сортов топлива, в том числе и твердого, так как рабочее тело не загрязняется продуктами сгорания.

К недостаткам ГТУ закрытого цикла относят:

  • усложнение схемы установки за счет применения охладителя и нагревателя газа и применения повышенного давления в контуре;
  • большие размеры поверхностного нагревателя газа;
  • ограничение температуры газа перед газовой турбиной жаропрочностью элементов нагревателя газа;
  • пониженный КПД установки на расчетном режиме по сравнению с ГТУ открытого цикла вследствие меньшего КПД поверхностного нагревателя по сравнению с КПД камер сгорания, больших потерь теплоты с уходящими газами и повышенного расхода энергии на собственные нужды.

Из-за своих недостатков замкнутые ГТУ, работающие на органическом топливе, не получили распространения в качестве судовых энергетических установок. Но использование преимуществ замкнутого цикла ГТУ возможно и достаточно перспективно в судовых ядерных одноконтурных и двухконтурных газотурбинных установках с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами − ВТГР. В ЯГТУ нагрев рабочего тела осуществляется в активной зоне ВТГР, которая заменяет собой поверхностный нагреватель газа. Более подробно принцип действия и конструктивные схемы ЯГТУ, работающих по замкнутому циклу, будут рассмотрены в главе, посвященной ядерным энергетическим установкам.

ГТУ полузамкнутого цикла исключают некоторые недостатки замкнутых ГТУ и могут выполняться по нескольким конструктивным схемам: с разделенными контурами и с соединенными контурами.

В схеме полузамкнутой ГТУ с разделенными контурами могут быть значительно уменьшены размеры поверхностного нагревателя газа за счет подачи в него воздуха для сжигания топлива под повышенным давлением (рис. 82.а). В состав установки дополнительно входит наддувочный агрегат, состоящий из компрессора и газовой турбины. Надувочная турбина работает на газах, уходящих из поверхностного нагревателя газа, и помимо привода компрессора совершает полезную работу (на схеме – выработка электроэнергии в электрогенераторе). Наддувочный компрессор забирает атмосферный воздух и подает его под повышенным давлением в нагреватель газа. За счет увеличения давления воздуха значительно интенсифицируется процесс сгорания топлива в нагревателе и процесс теплообмена, что позволяет существенно сократить размеры поверхностного нагревателя газа.

Таким образом схема установки включает два разделенных контура: основной – замкнутый, и наддувочный – открытый. По сравнению с замкнутыми установками эта схема ГТУ имеет больший КПД и меньшие габариты, но является более сложной и потребляет более качественное топливо (наддувочная турбина работает на уходящих газах).

Схема полузамкнутых ГТУ с разделенными (а) и с соединенными (б) контурами

Другой тип полузамкнутой ГТУ – ГТУ с соединенными контурами, имеет еще меньшие габариты из-за отсутствия поверхностного нагревателя газа (рис. 82.б). Вместо поверхностного нагревателя газа здесь используется камера сгорания. В основной компрессор поступают охлажденные в поверхностном охладителе газа продукты сгорания топлива. После сжатия в компрессоре они поступают в камеру сгорания, куда подается топливо и воздух из наддувочного компрессора. Наддувочный компрессор подает в камеру сгорания столько воздуха, сколько требуется для сгорания поступающего в нее топлива. При сгорании топлива происходит нагрев рабочего тела, циркулирующего по контуру. Основная часть горячих газов из камеры сгорания поступает в главную пропульсивную газовую турбину, совершая полезную работу. Оставшаяся часть газа поступает в газовую турбину наддувочного агрегата, приводящую в действие наддувочный компрессор.

Таким образом в рассмотренной схеме ГТУ агрегат большой мощности работает по замкнутому циклу при повышенном давлении и имеет малые удельные массу и габариты. Дополнительный турбокомпрессор выполнен по открытой схеме. Расход рабочего тела через него в 5 ÷ 6 раз меньше, чем в основном контуре.

Читайте также:  Приточная установка ballu one air asp 200

Применение схемы полузамкнутой ГТУ с соединенными контурами решает вопрос исключения массивного поверхностного нагревателя газа, но предполагает применение топлива повышенного качества во избежание коррозии и загрязнения не только дополнительной, но и основной газовой турбины.

Выше были рассмотрены простейшие схемы замкнутых и полузамкнутых ГТУ. Конструктивно в схемах замкнутых и полузамкнутых ГТУ могут использоваться те же средства и способы повышения КПД цикла, что и в обычных ГТД:

  • использование регенерации тепла в цикле;
  • многоступенчатое сжатие газа с промежуточным его охлаждением;
  • многоступенчатый промежуточный подогрев газа;
  • разделение приводов компрессора и пропульсивной турбины.

С учетом этого, более сложные схемы ГТУ замкнутого и полузамкнутого циклов могут иметь в своем составе регенераторы, промежуточные охладители, камеры сгорания и другие элементы, характерные для аналогичных установок открытого цикла. При этом термодинамические циклы аналогичных замкнутых, полузамкнутых и открытых ГТУ не отличаются друг от друга.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Источник

Первую АЭС с замкнутым циклом начали строить в России

Рабочие на днях закончили возведение стен и приступили к внутренней облицовке и монтажу оборудования завода по производству ядерного топлива, первого по срокам сдачи элемента новой атомной станции «БРЕСТ-300» — опытно-демонстрационного энергетического комплекса нового поколения. Он создается в рамках революционного проекта «Прорыв», который может перевернуть всю энергетическую отрасль мира.

Комплекс расположился на 42 гектарах одной из площадок ЗАТО «Северск» под Томском. Предполагается, что производство ядерного топлива здесь начнется в 2020 году, а еще через четыре года, когда будет готов реактор, здесь начнут не только производить электричество, но и «пережигать» то, что до сих пор называлось «отработанное ядерное топливо» и постепенно стало чуть ли не главной проблемой развития всей ядерной энергетики.

Первую в мире атомную станцию практически замкнутого цикла разработали в московском НИИ имени Н. А. Доллежаля. Ее основа — реактор, в котором в качестве теплоносителя выступает расплавленный свинец (поэтому диапазон рабочих температур начинается от 340 градусов), работающий на смешанном нитридном урано-плутониевом топливе.

— Этот реактор способен сам выделять тепло и сам готовить для себя новое топливо, — объясняет руководитель проекта создания реакторной установки «БРЕСТ-300» Андрей Николаев. — То, что остается в «котле» после реакции, химическими способами разделяется на разные элементы. Большая часть снова отправляется в реактор, еще будет небольшой остаток, который очень хорошо поддается переработке и безопасному захоронению. То есть после обработки отработанное топливо снова способно отдавать тепло. Поэтому для работы «БРЕСТа» подходит и то, что до сих пор считалось шлаками. Еще этому реактору требуется небольшое количество урана-238, но он весьма распространен и относительно недорог.

Очень важное свойство новой станции — ее безопасность. Характеристики «БРЕСТа» позволяют строить такие реакторы чуть ли не прямо в городах — никакой зоны отчуждения они не требуют, а при любом сбое и выходе системы за пределы заданных параметров весь процесс тут же затухает без выбросов радиации или опасных веществ. На случай таких инцидентов даже предусмотрена специальная система подогрева свинца в системе охлаждения реактора. Если он застынет в трубках, возродить станцию к жизни будет совсем непросто.

При нормальной работе такой АЭС собранное в активной зоне тепло свинец передаст воде через теплообменник. И уже та в виде пара с очень высокими параметрами будет вращать лопасти турбины электрогенератора. То есть высокое давление окажется отдалено от реактора, что еще больше повысит безопасность системы.

Как считают на Северском химическом комбинате, которому выпало строить первый в мире почти безотходный ядерный энергетический комплекс, их опытно-демонстрационная установка вряд ли будет экономически рентабельной. Ее мощность — всего 300 МВт, основная задача — отработать технологию и показать, что такое возможно. А затем можно будет заняться дожиганием отработанного топлива с других станций, ледоколов и подводных лодок. Зарабатывать на генерации можно на более мощных реакторах. Например, сейчас обсуждается строительство такого комплекса, включающего два реактора по 1200 МВт каждый. Они могут разместиться здесь же, в Северске. По предварительным данным, для этого комплекса будет достаточно примерно такого же по размерам и параметрам безопасности участка, как и для 300-мегаваттника. Но это, как и многочисленные возможные заказы на постройку подобных чистых реакторов по всей стране и за рубежом, дело будущего. Пока все ждут 2024 года, когда будет запущен первый комплекс, сооружение которого идет сейчас. Строителей и разработчиков, кстати, никто не торопит, — дело ведь новое, и если возникает необходимость провести какие-то дополнительные исследования, лучше это сделать сейчас. Поэтому и сроки перед ними стоят не жесткие, а ориентировочные.

— Я такую крамольную вещь скажу: сейчас наша стройка — вторая по важности в стране после Крымского моста, — делится Андрей Николаев. — И когда мы закончим, реактор заработает, Россия станет обладателем такой технологии, которой ни у кого и близко нет, и мы еще больше укрепим наш паритет перед всем остальным миром.

Есть еще и другая проблема, которая стоит перед всей атомной отраслью. С развитием альтернативных источников энергии начинается конкуренция между разными способами генерации. Как бы ни были эффективны ядерные электростанции, проблема вывода их из эксплуатации, захоронения топлива, опасения и последствия аварий — все это может подтолкнуть человечество к отказу от строительства новых АЭС. Не случайно уже и Росатом, и другие сугубо атомные структуры включаются в создание элементов для солнечных батарей, разрабатывают новые модели ветряков. Потребителю ведь все равно, ток из какого источника попадает к нему в розетку.

— Мне одна пенсионерка сказала: «А зачем мне ваша атомная станция? Телевизор я могу и при лучине посмотреть», — вспоминает генеральный директор Сибирского химического комбината Сергей Точилин. — То есть люди уже настолько привыкли в мире электричества, что даже не очень понимают, откуда оно берется и насколько от него зависит их жизнь. Сейчас атомщикам приходится толкаться локтями не только между собой, но и с теми, кто занимается получением энергии из других источников. Проект «Прорыв» покажет всем, что АЭС может быть выгодным, чистым, безотходным, экологически безопасным. И это будет новой вехой в развитии всей мировой энергетики.
grosgros, КОНТ

Читайте также:  Ошибка установки corona render

Источник

Энергетической установкой замкнутого цикла

Энергетическая установка неатомной подводной лодки (ПЛ) представляет собой тяжелую, до 30 % массы, и объемную, до 50 % от водоизмещения, конструкцию. Однако классическая дизель-электрическая установка работает не эффективно, в подводном положении не используется дизельная установка и запас углеводородного топлива, в надводном, если не реализован режим полного электродвижения, становятся «не нужными» аккумуляторные батареи. Поэтому с момента первого появления подводных лодок предлагались различные типы тепловых «единых двигателей», они развивались по следующим направлениям [1, 3]:

  • Аккумулирования теплоты (уксусно-кислый натрий, жидкий металл).
  • Паротурбинные установки замкнутого и открытого цикла: горение металлов или углеводородного топлива с применением в качестве окислителя перекиси водорода (цикл Вальтера).
  • Двигатели внутреннего сгорания: открытого цикла («Y», «Почтовый», ЕД-ВВД, Kreislauf), замкнутого цикла (применение водорода и кислорода, РЕДО, ЕД-ИВР, ЕД-ХПИ), с применением в качестве окислителя перекиси водорода (Х-1, ПВК), с применением твердого источника кислорода (надперекись натрия).

На рис. 1 и 2 Приведены ориентировочные границы применимости энергетических установок и примеры реализации с указанием проекта ПЛ.

Рис. 1. Диапазон применения различных энергетических установок на ПЛ

* – ПЛ без установленного вооружения.

** – экспериментальная ПЛ лаборатория.

Рис. 2. Диаграммы мощности и продолжительности работы различных источников тока [9]

Знаком * отмечен диапазон, рассмотренный в [9] отдельно.

Из рис. 1 видно, что фактически самые крупные ПЛ с аккумуляторными батареями крупнее ПЛ, оснащенных ядерной энергетической установкой. Однако это не мешает развиваться ПЛ с другими типами ЭУ. Можно привести пример торпед, все они при сравнимых габаритах оснащены различными типами ЭУ.

В настоящее время разрабатываются и внедряются энергоустановки на основе:

  • Тепловых двигателей: двигатели с внешним подводом теплоты (Стирлинга), дизель по замкнутому циклу, паровые турбины замкнутого цикла, газотурбинных установок замкнутого цикла с использованием различных комбинаций высокометаллизированного топлива и окислителя.
  • Прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую (топливные элементы), включая конверсию/реформинг углеводородного топлива и гидротермальное окисление металла, с получением водорода, использующегося в ЭХГ.
  • Аккумуляторных батарей высокой емкости, без подзарядки в море.
  • Малогабаритных атомных энергоустановок, включая вспомогательные.

Практически для всех энергетических установок принят универсальный окислитель – кислород. Это связано с относительной простотой его получения, из воздуха, и обработанностью систем его хранения, в большинстве случаев – криогенное хранение.

Рассмотрим особенности различных воздухонезависимых энергетических установок.

1. ЭУ на основе тепловых двигателей

Все эти принципиально разные по конструкции установки объединяет применяемое топливо (жидкие углеводороды) и механическое преобразование химической энергии топлива в механическую, а затем в электрическую. К тому же жидкое углеводородное топливо имеет преимущество по хранению, транспортировке. Применение топливно-балластных цистерн и возможность дозаправки в море значительно увеличивают возможный радиус действия. Данные конструкции могут использовать в качестве окислителя атмосферный воздух в режиме «работа двигателей под водой» (РДП / Schnorchel).

1.1. ЭУ на основе дизелей по замкнутому циклу (ДЗЦ, closed-cyclediesel, CCD)

Данные системы наиболее распространены, некоторые ДЗЦ базируются на опыте эксплуатации дизельных двигателей. Первыми проектами стали ПЛ Бертена и Джевецкого, после второй мировой войны в СССР серийно строились ПЛ с ДЗЦ (А615). Их технологическим преимуществом является использование «стандартных» дизельных двигателей, то есть меньшая стоимость и упрощение обучения экипажа. Однако сложно устранимая высокая шумность дизельного двигателя ограничивает развитие данной технологии. ЭУ на основе дизель по замкнутому циклу отличаются между собой конструктивно, но принцип действия аналогичен: из продуктов сгорания / выхлопных газов удаляется СО2, при сгорании 1 кг дизельного топлива образуется 3,19 кг СО2, нуждающегося в утилизации, например: растворением в морской воде (Argo / ЕД-ИВР), поглощением твердыми продуктами (ЕД-ХПИ, надперекись натрия, хлорид натрия) или вымораживанием, затем газовая смесь обогащается кислородом и направляется в цилиндры.

В настоящее время компания RDM (Голландия) предлагает энергетическую установку SPECTRE (Submarine Power for Extended Continuous Trialand Range Enhancement) на основе дизеля, работающего по замкнутому циклу. Аналогичные работы выполнены компаниями COSMOS (Италия), CDSS (Великобритания) и TNSW (Германия). Однако серийно ПЛ с данными ЭУ не строятся, за исключением малых ПЛ [10].

1.2. ЭУ на основе двигателя с внешним подводом тепла (Стирлинга)

От всех известных преобразователей энергии прямого цикла, которые могут использоваться в составе анаэробных установок, двигатели Стирлинга выгодно отличаются рядом качеств, которые обуславливают перспективу их применения на неатомных ПЛ: малошумность в работе из-за отсутствия взрывных процессов и достаточно плавного протекания рабочего цикла, что влияет на акустическую скрытность ПЛ; высокий к.п.д., высокое давление продуктов сгорания, позволяющее удалять продукты горения за борт на глубинах до 200 м без компрессора, возможность использования различных типов углеводородного топлива.

Недостатками являются: высокая стоимость; сложность, высокая технологическая емкость конструкции; низкое значение агрегатной мощности реализовано 75 кВт, вероятно, наиболее достигнутая 600 кВт. Примерами реализации данной ЭУ являются проекты А-17, А-19, Imp. Oyashio, возможно Type 041 и 043.

1.3. Паровая турбина ЭУ замкнутого цикла

В настоящее время паровые турбины замкнутого цикла MESMA (Moduled’EnergieSous-MarineAutonome) внедряются на ПЛ проекта Agosta90B и Scorpene. По данным концерна «DCN», выходная мощность ЭУ ”MESMA” составляет 200 кВт. Установка производит тепловую энергию путем сжигания газообразной смеси этилового спирта и кислорода в первичном контуре теплообменника. Вторичный контур представляет собой паровую турбину, которая приводит в действие высокоскоростной турбогенератор. В настоящее время в Бразилии в г. Итагуаи идет строительство верфи для производства подводных лодок (MetalStructuresManufacturingUnit). Данная верфь обладает всем необходимым для производства корпусных секций в рамках программы кораблестроения PROSUB. Головная ПЛ должна приступить к испытаниями в 2016 году.

Аналогом данной разработки в России можно назвать исследования ОАО «СПМБМ Малахит» и НПВП «Турбокон».

1.4. Газотурбинная установка ЭУ замкнутого цикла

Разрабатываются различные варианты оснащения ПЛ газотурбинной установкой замкнутого цикла. Газотурбинный двигатель (ГТД) – это уравновешенная тепловая машина, обладающая меньшими по сравнению с ДВС вибрационными характеристиками, шумность – слабое место ГТД, однако акустические возмущения имеют высокую частоту, что возможно снизить за счет шумоизоляции. В России НПО «Сатурн» имеет задел по малогабаритным ГТД для современных летательных аппаратов военного назначения. На сегодняшний день ОАО СПМБМ «Малахит», совместно с НПО «Сатурн» и НПО «Гелиймаш», выполнили расчетные исследования созданию ВНЭУ с ГТД [4].

Читайте также:  Space engineers установка блоков

2. ЭУ на основе топливных элементов

Топливный элемент – электрохимическое устройство, которое преобразовывает химическую энергию топлива и окислителя в электрическую. Топливные элементы могут использовать ископаемое топливо (главным образом, природный газ или бензин) или непосредственно водород (в случае топливных элементов PEM).

Основные направления развития топливных элементов: Polymer Electrolyte (or Proton Exchange Membrane) Fuel cells PEM/PEMFC, Phosphoric Acid Fuel Cells (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC), Solid Oxide Fuel Cells (SOFC).

2.1. ЭУ на основе Proton Exchange Membrane (PEM)

Низкотемпературные ЭХГ имеют удельную мощность порядка 65 Вт/кг, ресурс порядка 5000 ч. При этом удельный расход водорода от 0,045 – 0,048кг/кВт*ч, расход кислорода 0,36 – 0,38 кг/кВт*ч. Топливные элементы BZM120 имеют мощность 120 кВт каждый и весят 900 кг с объема 500 литров. Композиция топлива водород + кислород с продуктами реакции вода являются теоретически лучшей композицией по энерговыделению на 1 г продуктов реакции и простоты утилизации продуктов реакции на ПЛ. Однако масса систем хранения водорода значительна, запас при криогенном хранении водорода не превышает 5 % от массы систем хранения, при газообразном около 3 % в адсорбированном виде в интерметаллидных соединениях. Высокая стоимость создания ЭУ и береговой инфраструктуры, технологические проблемы с хранением топлива, невозможность организации базирования ПЛ в недостаточно оборудованных пунктах существенно снижают мобильность и боевую устойчивость, так как уничтожение базы фактически сделает невозможным применение ПЛ. Поэтому разрабатываются альтернативные варианты хранения водород содержащего топлива (NH3, гидриды металлов, гидрореагирующее топливо) и вариантов получения водорода из него.

2.1. ЭУ на основе реформера метанола и PEM

Метанол имеет меньшую теплоту сгорания, чем дизельное топливо, и более токсичен, однако его чистота позволяет применять его для реформеров. HDW разработала концепцию дизель-элек­трической подводной лодки, предна­значенной для решения широкого круга задач в удаленных океанских (морских) зонах, пр. 216. Аналогичный проект разработан DCNS для пр. S-80A. Повышение скрытности и увеличение продолжительности автономных действий ПЛ намечается достигнуть благодаря при­менению комбинированной электроэнерге­тической установки, включающей четыре дизель-генератора, литий-ионные аккуму­ляторные батареи и электрохимические генераторы фирмы. В целях обе­спечения работы последних планируется использовать бортовой генератор водорода с метанол-паровым риформером. Принцип действия генератора заключа­ется в следующем: метанол смешивается с водой, испаряется и затем подается в реак­тор. Смесь метанол – вода преобразуется в насыщенную водородом газовую смесь, которая поступает в мембранный блок очистки. Основная часть водорода проходит через мембрану и далее в то­пливный элемент. Схема имеет преимущества перед PEM в части применяемого топлива, обеспечении большей дальности, за счет вспомогательного дизель-генератора и снижением уязвимости береговой инфраструктуры. Однако требует дополнительные системы на борту ПЛ – реформинга и утилизации СО2.

2.3. ЭУ на основе Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

Solid Oxide Fuel Cell принадлежат группе высокотемпературных топливных элементов. Они работают при температурах до 1000 °C и могут использовать разнообразное топливо: газообразный водород или углеводороды (бензин, дизель, керосин), природный газ. Причем их особенностью является возможность применения топлива с меньшей степенью очистки, в частности по сере, в отличие от низкотемпературных топливных элементов где сера и CO отравляют катализатор. Другое преимущество состоит в том, что SOFC при работе выделяет СО2 при высокой температуре. Что позволяет использоваться для повышения КПД микро газовую турбину, для производства электрической энергии или других вспомогательных нужд. Данные ЭУ разрабатываются различными компаниями, например, Wärtsilä.

Однако подобная система также требует утилизацию СО2.

3. ЭУ на основе аккумуляторной батареи без системы дозарядки в море

В настоящее время одним из конкурентов тепловым двигателям (ЭУ) являются оснащение ПЛ только аккумуляторной батарей большой емкости. Аналогичные конструкции применяются на подводных аппаратах. Теоретически наиболее простой тип энергетической установки, однако современные батареи имеют недостаточную емкость для обеспечения нахождения под водой продолжительное время (более 14 дней) при сравнительно высоком энергопотреблении (более 50 кВт*ч). Традиционная свинцово-кислотная батарея (и др.) не удовлетворяет требованиям для этих целей, однако с появлением альтернативных технологий, таких как батареи Зебры Роллс-ройса или литий-ионный аккумулятор, это стало выполнимо, кроме того, разрабатываются другие типы АБ: серно-натриевые, натриево-серебрянные, натрий-никельхлоридные, литиево-хлорные, литиево-серебрянные, литий-полимерные, никель-металгидридные и др. [7]. Ориентировочная удельная емкость батарей представлена в таблице 1.

Таблица 1. Удельная массовая энергия различных типов аккумуляторных батарей

Источник

Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом

Россия начала новую эпоху в ядерной энергетике. Так специалисты оценили событие, которое произошло в закрытом городе Северск в Томской области. Там стартовало строительство первого в мире энергоблока нового поколения с совершенно новой реакторной установкой под символичным названием БРЕСТ.

В Сибири начинают строить первый в истории человечества комплекс с замкнутым ядерным топливным циклом. Российские ученые нашли способ получения бесконечной энергии.

«Прорыв» — так назван проект — это не просто новый реактор, а целая фабрика по безотходному производству энергии. Специальный модуль создает ядерное топливо, затем оно поступает в энергоблок «Брест-ОД-300» на быстрых нейтронах, а после переработки то же самое топливо возвращается обратно в реактор, и снова по кругу.

БРЕСТ — это опытный образец. Его примерная стоимость — 100 миллиардов рублей, но затраты на производство энергии будут значительно ниже, чем на обычных АЭС.

Что касается безопасности, то «Прорыв» решает проблему с захоронением отходов. Теперь их просто не нужно накапливать, ведь отработанное топливо будут использовать снова. Кроме того, заменили теплоноситель в реакторе. В нем нет натрия, только свинец, у которого высокая температура кипения. То есть, как говорят специалисты, вероятность какой-либо серьезной аварии ничтожно мала.

«Ростатом» совместно с партнерами достроит «Прорыв» к 2030 году. Мощность БРЕСТа — 300 мегаватт — сравнительно небольшая, но это только начало. После того как опытный образец покажет свою эффективность, подобные или более мощные реакторы начнут возводить по всей России.

Источник

Adblock
detector