Вектор на энергоэффективность

Мое знакомство с новыми технологиями начинается с посещения выставок и конференций. С какой стороны не глянь, количество презентаций на конференции и экспонатов на выставке, определяет вектор направленности новых технологий и в первую очередь в сфере энергоэффективности.

За последние два года мои контакты с организаторами таких мероприятий обросли связями, и я с удовольствием откликаюсь на приглашения посетить тот или иной форум по энергоэффективности и альтернативным источникам энергии.

Меня приятно удивила новизна тем и количество компаний, представившие свою информацию о разработках и готовой продукции на Международной Конференции «Энергоэффективность в промышленности, АПК и ЖКХ» (16-17 сентября, 2015, Киев), которая проводится второй год подряд.

Ее организатор — Ассоциация по энергоэффективности и энергосбережению (АЕЕ) предложило в программе конференции довольно обширный набор организаций, изготовителей и зарубежных компаний, для установления партнерских отношений и обсуждения, наиболее актуальных тем по вопросам энергоэффективности и альтернативных видов топлива.

Хочется отметить, что наравне с традиционным поиском доноров и инвесторов для организации бизнеса в оговариваемой теме, важное место было определено частным предпринимателям, которые работают или планируют внедрять проекты альтернативных источников энергии в Украине, в соответствии с обновленным законодательством.

Из ключевых тем, предусмотренных программой конференции, которые мне больше всего импонировали – это, «Пассивные дома: дальновидное будущее или реальность настоящего» и «Новые источники энергии».

Что касается первой темы, то читатель уже неоднократно находил информацию на моем блоге, мне лишь в ближайшее время остается ее наполнить новыми данными.

А вот о втором материале, хочу рассказать более подробно. Сначала небольшое отступление. Вы когда-либо замечали, что события или встречи с незнакомыми людьми происходят по написанному кем-то сценарию. И вы сознаете, что хотели именно так, как это произошло.

Так произошло со мной на конференции, когда перед ее началом в зале, где я уже разместился для работы, рядом на сидении присел Александр, предварительно попросив разрешения. Вот так и произошло, что случай меня свел с удивительным человеком, ученым, проповедником нового источника электрической энергии.

В перерывах между докладами мы находили много разных тем для беседы и были удовлетворены общением. Но в большей степени, все-таки касались его темы, с которой он выступил на конференции с докладом «Из порошка в мощность». Я был поражен ее актуальностью и попытаюсь эту информацию передать вам с небольшим сокращением. Надеюсь, что это будет интересно.

Производство электричества и тепла из топливных ячеек.
Самой «промышленной» технологией производства электричества в мире, вероятно, являются топливные ячейки (fuel cell — на английском в оригинале), которые зародились в начале 19-века в Соединенном королевстве и с легкой руки сера William Robert Grove в 40-х годах того же века были использованы для питания первого телеграфа между Европой и Америкой.

Преимущества и достижения топливно-ячеистых технологий убедительно доказала компания Боинг, сравнивая расходы традиционного горючего в турбодвигателях современных самолетов и расходы энергии, произведенные керамическими топливными ячейками.

По окончании экспериментов компанией сделано заключение, что топливно-ячеистая система потребляет горючего на 75% меньше, будучи к тому же еще и значительно чище экологически как по уровню выбросов вредных веществ, так и практически бесшумной.

Компания Боинг намерена вводить эту топливно-ячеистых систему уже в 2015 г.

Топливная ячейка является электрохимическим устройством, который, сочетая топливный газ (водород, любой углеводородный газ, сероводород, шахтный метан или металлургический газ, аммиак или его соединения) с окислителем (кислород из воздуха и т.п.), производит электричество, тепло, воду и газы – оксиды веществ, соединенных с водородом в топливе и тому подобное.

По принципу своего действия такая «газовая» топливная ячейка аналогична обычной электрической батарейки, которая также является топливной ячейкой, но в отличие от нее газовая ячейка не «расходуется» и ее не надо перезаряжать. Она работает до тех пор, пока к ней подводятся топливные и окислительные газы.

Преобразование газов в электричество происходит в ячейке без сжигания. Топливный газ (например, водород) сравнительно медленно окисляется, не вступая в прямой контакт с кислородом, поэтому топливные ячейки являются высокоэффективными, экологически чистыми и тихими.

Горение топливного газа или его взрывное поведение в топливной ячейке принципиально невозможными, поскольку и топливный, и окислительный газ вступают в реакцию только диффузией контролируемым образом через абсолютно плотную перегородку.

В основе технологии топливно-ячеистых производства электричества лежит так называемое топливно-ячеистое явление, которое обычно еще называют «тепловым эффектом химической реакции».

Мало кому еще в Украине известно, что и тепловая энергия, которая и составляет известный «тепловой эффект реакции», перед тем как стать теплом, состояла по крайней мере из двух частей, собственно, тепловой энергии и электрической энергии.

Причем, электрическая часть энергии, превышает тепловую, почти вдвое. Поскольку электричество ни было использовано, оно, в конце концов, и превратилась в тепло, которым люди всю свою жизнь и греются у своих печей, отравляя угарным и углеродным газами себя и все вокруг.

Чем же привлекают топливные ячейки?

Топливные ячейки непосредственно преобразуют энергию, которая содержится в топливном газе и его окислители, в электричество. Из-за этого они привлекают, прежде всего, своей экономичностью, экологической безопасностью, надежностью и простотой.

На производство единицы электрической мощности топливные ячейки требуют почти втрое меньшее количество газа или другого топлива, чем нынешние тепловые станции. Они дают на порядки меньшие выбросы, особенно это заметно при сжигании угля.

Срок бесперебойной работы станций на топливных ячейках уже сейчас, в десятки раз больше, чем на существующих тепловых.

Они являются идеальными источниками электроэнергии для децентрализованного снабжения.

В сочетании с электрическими двигателями топливные ячейки также являются идеальными двигателями для транспортных средств, прежде всего автомобилей, эффективность использования топлива которыми увеличивается в 2-4 раза, не говоря уже о том, что они становятся легкими, тихими и практически безопасными для окружающей среды.

Известны, по крайней мере, одиннадцать типов топливных ячеек, которые отличаются, в основном, типом электролита. Конструктивное исполнение использования топливно-ячеистого эффекта добавляет значительное многообразие в топливно-ячеистую технологию.

Принцип действия топливного элемента

ЕРС — электродвижущая сила.

Работа топливной ячейки с твердым электролитом (КТЯ) схематично изображена на фото. Здесь же, указаны основные реакции, происходящие в ячейке КТЯ, которая работает при температуре выше 500 град. С.

Электролитом в ней есть пленка циркониевой керамики, которая является кислородно-ионным проводником. Она действует как твердый электролит между парой электродов в контакте с воздухом и топливом.

Кислород берется из воздуха и ионизируется на поверхности раздела электролита керамика – катодный электрод. Ионы кислорода диффундируют через толщу разогретой циркониевой керамики и реагируют с составляющими топлива на электроде со стороны топлива, который называется анодом. Электроны высвобождаются на этом электроде и идут дальше к катоду через внешнюю нагрузку, замыкая электрическую цепь.

Очевидно, что топливная ячейка принципиально производит постоянный электрический ток, производится только тогда, когда он потребляется, что также является одной из причин экономии топлива.

Основными продуктами отходов топливных ячеек является вода и двуокись углерода. К тому же, из-за того, что рабочая температура современных керамических станций намного ниже 1000 град. С, поэтому ячейки совсем не образуют очень вредных оксидов азота, который попадает из воздуха.

В заключении скажем, что уже почти 200-летний опыт, и особенно его последний 50-летний отрезок, ярко свидетельствует, что топливные ячейки является революционизирующей энергетической технологией для промышленности, быта и всех видов транспорта, медицины, военного дела и т.

Они способны удовлетворить самые взыскательные требования по экономии топлива и состояния окружающей среды, что соответствует прогрессивному вектору на энергоэффективность.

Производя очень гибкий вид энергии — электричество, топливные ячейки касаются жизни каждого человека и пронизывают ежедневно его жизнь и все ветви современной экономики. Если бы топливно-ячеистые технологии были бы введены, как предлагалось автором правительству Украины, еще в 2000 году, Украина бы сейчас обходилась исключительно собственными энергетическими ресурсами и не имела бы проблем, которые постигли ее в последнее время.

Понравилась статья, поделись с друзьями. В комментариях могут высказаться все желающие по затронутой теме.