Развитие водородной энергетики и перспективные разработки производства водорода из природного газа

С. Н. Петин; С. К. Попов; Д. Д. Голдобин; Э. А. Сериков; А. В. Бурмакина

doi:10.34831/EP.2021.48.41.008

Развитие водородной энергетики и перспективные разработки производства водорода из природного газа

С. Н. Петин, С. К. Попов, Д. Д. Голдобин, Э. А. Сериков, А. В. Бурмакина

Аннотация

Рассмотрены современные тенденции развития водородной энергетики на основе Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 г., плана водородной программы, разработанного Министерством энергетики США, и аналогичных документов других странах. Изложены перспективные способы производства водорода на основе конверсии природного газа с использованием газовых отходов промышленных высокотемпературных установок, отвечающие требованиям декарбонизации энергетики и экономики.

Ключевые слова

водородная энергетика; декарбонизация энергопотребления; паровая конверсия природного газа; конвертерный газ; сталеплавильное производство; энергохимическая аккумуляция

Полный текст:

PDF

Литература

Энергетическая стратегия России на период до 2035 года. Утверждена распоряжением Правительства РФ от 09.10.2020 № 1523-р.

План мероприятий "Развитие водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года". Утвержден распоряжением Правительства РФ от 12.10.2020 № 2634-р.

Hydrogen Program Plan [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.hydrogen.energy.gov/ pdfs/hydrogen-program-plan-2020.pdf (дата обращения 10.01.2021)

Road Map to a US Hydrogen Economy [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //static1. squarespace.com/static/53ab1feee4b0bef0179a1563/t/5e 7ca9d6c8fb3629d399fe0c/1585228263363/Road+Map+ to+a+US+Hydrogen+Economy+Full+Report.pdf (дата обращения 10.01.2021)

The National Hydrogen Strategy [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.bmbf.de/files/ bmwi_Nationale%20Wasserstoffstrategie_Eng_s01.pdf (дата обращения 10.01.2021)

The Norwegian Governments's Hydrogen Strategy [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.regjeringen.no/contentassets/8ffd54808d7e42e8b ce81340b13b6b7d/hydrogenstrategien-engelsk.pdf (дата обращения 10.01.2021)

A Hydrogen Strategy for a Climate-neutral Europe [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/hydrogen_strategy. pdf (дата обращения 10.01.2021)

Hydrogen Roadmap Europe [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.fch.europa.eu/sites/ default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report. pdf (дата обращения 10.01.2021)

Hydrogen Economy Roadmap of Korea [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //docs.wixstatic. com/ugd/45185a_fc2f37727595437590891a3c7ca0d025. pdf (дата обращения 10.01.2021)

Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.meti.go.jp/english/press/2019/pdf/0312_002b.pdf (дата обращения 10.01.2021)

Outline of the Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.meti.go.jp/english/press/2019/pdf/0312_ 002a.pdf (дата обращения 10.01.2021)

Adoption of The Paris Agreement [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //unfccc.int/resource/ docs/2015/cop21/eng/l09r01.pdf (дата обращения 10.01.2021)

Total СО2 emissions [Электронный ресурс]. - Режим доступа https: //www.iea.org/data-and-statistics/ ?country=WORLD&fuel=СО2%20emissions&indicator= TotСО2 (дата обращения 10.01.2021)

Пономарев-Степной, Н. Н. Атомный энерготехнологический комплекс с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами для масштабного экологически чистого производства водорода из воды и природного газа / Н. Н. Пономарев-Степной, С. В. Алексеев, В. В. Петрунин и др. // Газовая промышленность. - 2018. - № 11. - С. 92 - 94.

Петин, С. Н. Разработка перспективной модели энерго- и экологически эффективного производства водорода на базе природного газа и комбинирования процессов в черной металлургии: Автореф. дисс.. канд. техн. наук / С. Н. Петин. - М., 2009.

Ключников, А. Д. Основы теории интенсивного энергосбережения / А. Д. Ключников. - М.: Издательство МЭИ, 2016. - 146 с.

Пат. 2661688 РФ, МПК C21B 5/06. Способ производства синтез-газа в цикле работы металлургического завода / Р. Ахац, (DE), Й. Вагнер, (DE), М. Олес (DE). Заявитель и патентообладатель ТИССЕНКРУПП АГ (DE) № 2016127975. Заявл. 2018.07.19 // Изобретения. Полезные модели. 2018. № 20.

Петин, С. Н. Утилизация конвертерных газов с целью получения водорода / С. Н. Петин // Вестник МЭИ. - 2018. - № 1. - С. 29 - 33.

Пат. 2637439 РФ, МПК С21С5/38. Способ утилизации конвертерных газов для производства водорода / С. Н. Петин, А. В. Бурмакина, В. А. Ипполитов. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ". № 2016129998. Заявл. 21.06.2016 // Изобретения. Полезные модели. - 2017. - № 34.

Пат. 2495135 РФ, МПК С21С5/38. Устройство для утилизации теплоты отходящих конвертерных газов / А. М. Беленький, Н. М. Савченкова, В. С. Глазов, С. К. Попов, А. Б. Гаряев, Н. О. Байдакова, И. В. Яковлев. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ". № 2012119746/05. Заявл. 15.05.2012 // Изобретения. Полезные модели. 2013. № 28.

Попов, С. К. Энергохимическая аккумуляция высокотемпературных газовых отходов / С. К. Попов, С. Н. Петин, А. В. Бурмакина, П. А. Стогов // Теплоэнергетика. - 2019. - № 2. - С. 51 - 62.

Попов, С. К. Повышение эффективности теплотехнологий при использовании природного газа и кислорода / С. К. Попов, С. Н. Петин, И. Н. Свистунов, В. А. Ипполитов - М.: Издательство МЭИ, 2018. - 192 с.

Попов, С. К. Термохимическая рекуперация в высокотемпературной теплотехнологии / С. К. Попов. - М.: Издательство МЭИ, 2018. - 104 с.

Пат. на полезную модель 140760(РФ), МПК F 27 D 17/00. Устройство для утилизации тепловых отходов процесса конверсии природного газа / С. К. Попов, И. Н. Свистунов. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ". № 2013148386/02 Заявл. 30.10.2013 // Изобретения. Полезные модели. 2014 г. № 14.

Попов, С. К. Исследование установок с термохимической регенерацией теплоты на основе пароуглекислотной конверсии / С. К. Попов, И. Н. Свистунов // Промышленная энергетика. - 2013. - № 8. - С. 28 - 31.

Popov, S. K. The use of thermochemical recuperation in an industrial plant / S. K. Popov, I. N. Svistunov, A. B. Garyaev, E. A. Serikov, E. K. Temyrkanova // Energy. - 2017. - 127: 44 - 51.

Носач, В. Г. Повышение экономических и экологических характеристик газотурбинных установок за счет термохимической рекуперации / В. Г. Носач, А. А. Шрайбер // Промышленная теплотехника. - 2011. - Т. 33. - № 1. - С. 46 - 50.

Носач, В. Г. Повышение эффективности газотурбинных установок за счет совместного использования термохимической и паровой регенерации / В. Г. Носач, А. А. Шрайбер // Промышленная теплотехника. - 2011. - Т. 33. - № 2. - С. 46 - 49.

Пащенко, Д. И. Термохимическая регенерация тепла дымовых газов путем конверсии биоэтанола / Д. И. Пащенко // Теплоэнергетика. - 2013. - № 6. - С. 59 - 64.

Pashchenko, D. Energy optimization analysis of a thermochemical exhaust gas recuperation system of a gas turbine unit / D. Pashchenko // Energy Conversion and Management. - 2018. - Vol. 171. - P. 917 - 924.

Verkhivker, G. The use of chemical recuperation of heat in a power plant / G. Verkhivker, V. Kravchenko // Energy. - 2004. - Vol. 29. - P. 379 - 388.

Пат. 2708936 РФ, МПК F 01К 13/00. Мультигенерирующий комплекс с комбинированным топливом при дополнительном производстве водорода и кислорода / С. Н. Петин, Д. Д. Голдобин, П. Н. Борисова, А. В. Бурмакина, Г. А. Романов. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ" № 2019104173. Заявл. 14.02.2019 г.; опубл. 12.12.2019. Бюл. № 35.

Petin, S. N. Development of a multi-generating complex with combined fuel in the production of hydrogen and oxygen / S. N. Petin, D. D. Goldobin, A. V. Burmakina // Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1565, Issue 1, 28 July 2020, 012056. https: //iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1565/1/ 012056/pdf.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.48.41.008