kurs
.pdfЗаключение
Включение биоэнергетических установок в производственный цикл позволяет решить как минимум три задачи :
1 Утилизировать отходы в зонах производства и переработки сельхозпродуктов и улучшить экологическую обстановку.
2.Получить дополнительные энергетические ресурсы на основе местного возобновляемого сырья.
3.Получить дешевые экологически чистые органические удобрения и обеспечить процесс восстановления и увеличения естественного плодородия почв.
ТОПЛИВНЫЕ ЯЧЕЙКИ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В БИОЭНЕРГЕТИКЕ
Ист.: Dr. N. Lymberopoulos Project Technical Assistant Framework Contract
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ - ТОПЛИВНАЯ ЯЧЕЙКА
Принцип работы топливной ячейки
[fuelcellworld.org]
Ист.:Illinois Institute of Technology web site
|
|
|
Поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
электронов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электронов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислород |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Водород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
триоксида |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водорода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
углерода |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диоксид углерода |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анод |
|
Электролит |
Катод |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Анод |
|
Электролит |
Катод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Топливная ячейка с электролитом |
|
|
|
|
Топливная ячейка с электролитом |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из расплава карбоната |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
из фосфорной кислоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислород |
|
||||||||||
|
|
электронов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электронов |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Водород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислорода |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
гидроксила |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анод |
|
Электролит |
|
Катод |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Анод |
|
Электролит |
|
Катод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Топливная ячейка с |
|
|
|
|
||||||||
|
|
Топливная ячейка с щелочным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
твердоокисным электролитом |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
электролитом |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример. ТОПЛИВНАЯ ЯЧЕЙКА. ВАРИАНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ
Углеродная графитовая биполярная пластина для технологии фарфоровых топливных ячеек [Fuelcellworld web site]
1.5 kВт стек (модуль) топливных пластин |
Axane-мобильная система |
для создания систем топливных ячеек |
топливных ячеек 2кВт |
большой мощности [IRD Fuel Cells web site] |
[Axane web site] |
Топливная ячейка 2 кВт |
Пять 200 кВт топливных |
1-МВт система топливных ячеек |
|
ячеек на Аляске |
|||
[Fuel Cell Control Ltd web site] |
[Fuelcell Energy Inc. web site] |
||
[Bellona web site] |
|||
|
|
Пример. ТОПЛИВНАЯ ЯЧЕЙКА. ПРОМЫШЛЕННЫЕ
|
ИЗДЕЛИЯ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Инвертор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DC/AC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Система поставки |
|
||
|
|
|
|
|
|
топлива |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Газовая турбина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электроотсеки |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Генератор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Siemens Westinghouse гибридная |
|
млн. долларов |
|||||||
220кВт SOFC-gas (биогаз-топливная |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Германия |
|||||||
ячейка) турбина [Siemens web site] |
|
|
|||||||
|
|
Великобритания |
|||||||
|
Динамика потенциала |
|
|
||||||
|
европейского рынка |
|
|
Бенилюкс |
|||||
|
стационарных топливных |
|
|
Италия |
|||||
|
ячеек, млн. долларов (ROE |
|
|
Франция |
|||||
|
stands for Rest of Europe) |
|
|
Скандинавия |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Другие |
Стек топливных ячеек 700Вт
[IRD Fuel Cells web site]
SWOT analysis for biofuel .fired. fuel cells
Пример. ТОПЛИВНЫЕ ЯЧЕЙКИ В биологических станциях городских водоочистных сооружений
Топливная ячейка на пилотной биостанции в
Ansaldo
Система генерации в Vaxjo Varnamo 6Мвт электричества 9МВт тепла из сухой биомассы
Топливная ячейка PC25C в
Rodenkirchen
Завод водной обработки отходов (водоочистные сооружения) в King
Топливная ячейка 250кВт |
County (слева) and 1MW станция топливных ячеек (справа) |
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
В области гидроэнергетики – следует отметить два основных направления
Первое направление - это создание больших гидроэнергетических систем (гидроэлектростанций – ГЭС, гидроэнергокомплексов), образующих самостоятельные уникальные источники электрической энергии, работающие, в большинстве случаев, совместно с традиционными энергосистемами.
Особенность – создание ГЭС большой мощности, как правило, на крупных реках; сопровождается строительством крупной плотины и образованием большого водохранилища. Это уникальные объекты, требующие колоссальных затрат.
Достоинства – наиболее эффективное использование гидравлического потенциала крупных рек; значительные мощности гидроэнергетических систем, образующих на крупных реках уникальные по мощности гидроэнергетические каскады, с образованием крупных энергоузлов и электроэнергетических систем.
Недостатки – необходимы очень значительные инвестиции в строительство ГЭС; огромные территории отводятся под водохранилища, затоплены значительные площади земель, в том числе и плодородных; резкое изменение климата; проблемы долговременной надежности плотин, катастрофических последствий их разрушения, в том числе и в результате террористических или иных воздействий. Тем не менее, крупная гидроэнергетика широко применяются в странах с различными природно-климатическими условиями и рельефом местности.
Плотинная
гидроэлектростанция
Линия электропередач Тело плотины
Водосток – водопропуск воды к турбине
Гидротурбина с помощью электрического генератора преобразует энергию воды в электрическую
Основание плотины гидроэлектростанции
Ист.: http://www.kidcyber.com.au/topics/hydroelec.htm
Для принятия решения по созданию в странах Центрально-Азиатского региона гидроэнергокомплексов большой мощности следует принять к сведению следующее
•Строительство и применение гидроэнергокомплексов большой единичной мощности, предназначенных для совместной работы с традиционной энергосистемой, имеет хорошую перспективу в энергодефицитных районах стран Центрально-Азиатского региона, так как позволяет использовать для получения электрической энергии природные гидроресурсы, может быть рекомендовано для горных местностей Таджикистана, Кыргызстана и Казахстана.
•Места строительства таких гидрокомплексов, требующих очень серьезных финансовых ресурсов, должны быть тщательно обоснованы, в том числе, по условиям долговременной технической и экологической безопасности, а также рассмотрения альтернативных вариантов применения других источников энергии.
•При строительстве гидроэнергокомплексов, как уникальных объектов электроэнергетики, следует иметь в виду перспективность рынка сбыта вырабатываемой электрической энергии в части гарантированных долгосрочных потребностей в электрической мощности, тарифной политики и мерах государственной поддержки.