Introduction into Alternative Energy prospects

1. Развитие альтернативных видов энергетики и в первую очередь водородных технологий – главная экономическая национальная идея Москва 2008 «Россия должна стать инициатором и «законодателем мод» в энергетических инновациях, в новых технологиях преобразования энергии, в поиске современных форм ресурсо- и недропользования. Россия может и должна стать альтернативным мировым энергетическим центром» Президент Российской Федерации Путин В.В.

13. Альтернативные источники энергии и технологии производства электроэнергии из угля являются приоритетными направлениями финансирования Министерства энергетики США 3 % 3 % Расходы федерального бюджета Структура энергопотребления Государственная поддержка альтернативных видов энергии в США Прир 40 13 3 8% 39% 3% 3% В оз обно в ляемая энерги я менее 1% У го л ь Ядерная энергия Не ф т ь о дный г а з Г идроэнер г е ти к а Дере в о и о т х о д ы 24% 23%

15. Снижение доли углеводородов в мировом энергетическом балансе представляет геополитическую угрозу для России Переход развитых стран к водородной экономике к 2030 г приведет к снижению спроса на нефть и газ и падению их стоимости Использование устаревших неэффективных технологий производства энергии в России ведет к неоправданному повышению внутреннего потребления углеводородных энергоносителей. В результате экспортный потенциал страны снижается Запасы российской нефти уменьшаются. По данным Минприроды России, разведанных запасов недостаточно для поддержания достигнутых объемов добычи в ближайшие 10 лет. В 2005 году в России превышение добычи нефти над приростом разведанных запасов превысило 1 млрд. тонн Снижение доходов российского бюджета от экспорта нефти и газа Ослабление геополитического влияния России Углубление технологического отставания

21. Дефицит и высокие цены на углеводороды приведет к кризису мировой экономики и существенно ослабит Россию Исчерпание мировых запасов и ажиотажный спрос на углеводороды приводит к дефициту и росту их стоимости. Стоимость нефти к 2015 году достигнет 200-300 долл. США Неприемлемо высокие цены на нефть спровоцируют кризис мировой экономики, который в первую очередь затронет транспортный и энергетический сектора Кризис российской экономики, в том числе из-за снижения спроса на природные ресурсы и экспортную продукцию, отток инвестиций из РФ Рост мировой инфляции, уменьшение среднего класса развитых стран Снижение темпов роста стран БРИК Форсированная разработка альтернативных источников энергии и водородных технологий Резкое обострение борьбы за энергоресурсы, политическая нестабильность в мире Ослабление экономики и геополитического влияния России

32. Взаимосвязь водородных технологий и альтернативных источников энергии Термоядерный синтез | Солнечная энергия Тепло Водород Термолиз Механическая энергия Электричество Электролиз Биомасса Термохимическая и биологическая конверсия Фотолиз

35. Области применения топливных элементов Двигательные установки для транспорта Двигательные установки для военной техники Портативные источники питания для изделий электроники Стационарные энергогенераторы промышленного и бытового назначения

38. Почему будущее за водородными технологиями КПД энергосистем различных типов и мощностей Коэффициент полезного действия, % 70 80 40 60 20 30 10 0 0.01 0.1 1 10 100 1000 Низ к о т емпер а т у рны е т опливные э лемент ы (PEMFC, P AFC и AFC) Мощн о сть энер го сист е мы, М В т Г ибридные у с т ановки : Т опливный э лемент + т у рбин а Вы с о к о т емпер а т у рны е т опливные элементы (SOFC и MCFC ) Ди з е льны е г енер а т ор ы Микр о т у рбин ы Г аз овые т у рбин ы У го ль / паро г енер а т о р

39. Водородная энергетика – Возможности для России – Распределенная когенерация электрической и тепловой энергии Централизованное производство электроэнергии Распределенное производство электроэнергии на топливных элементах КПД 80-90% Топливо Газ 100% Электричество Тепло Когенерационная установка на топливных элементах Топливо Электростанция КПД 35 % Передача электроэнергии Газ 100% Потери Потери

40. На каком этапе развития находятся водородные технологии 2000 20 20 200 7 Стоимость Первые инсталляции Аварийное питание Складские подъемники Решения для ненадежных сетей Постоянное энергоснабжение Параллельное подключение к сетям Водородный транспорт

46. Первичные источники энергии для получения электроэнергии и водорода Т р а д и ц и о нн ы е м е с т оро ж д е н и я у г л е в о д оро д о в ( н е ф т ь и г а з ) к о н т и н е н т о в и ш е л ь фо в ы х з о н о к еа н о в В ы с о к о к а ч е с т в е нн ы е к а м е нн ы е у г л и , в к л ю ч а я к о к су ю щ и е с я У р а н о в ы е м е с т оро ж д е н и я в ы с о к о к а ч е с т в е нн ы х р у д ( 130 д о л л . С Ш А з а 1 к г ) М е с т оро ж д е н и я т ор и я < Р еа л ь н ы е к о с в о е н и ю в XX I в е к е : н е ф т е г а з о н а с ы ще нн ы е р е з е р в у а р ы в к о лл е к т ор а х с н и з к о й п ро н и ц ае м о с т ь ю ; - т я ж е л ы е в ы с о к о в я з к и е н е ф т и , п р и ро д н ы е б и т у м ы ; - п р и ро д н ы й г а з у г о л ь н ы х м е с т о - ро ж д е н и й Т р а д и ц и о нн ы е Г и п о т е т и ч е с к и е : – в о д ор а с т в ор е нн ы е г а з ы , – в ы с о к о г а з о н а с ы ще нн ы е ф л ю – _ и д ы с в е р х б о л ь ш и х г л у б и н ; – г и д р а т ы м е т а н а ; – н и з к о к а л ор ий н ы е в ы с о к о з о л ь - н ы е у г л и , т орф ы ; – р а сс е я нн ы е у р а н о в ы е к о н ц е н т - р а т ы б е д н ы х р у д - г и д ро э н е р г и я , - г е о т е р м а л ь н а я , - п р и л и в н а я и д р у г и е в и д ы г и д рор е су р с н ы х и с т о ч н и к о в В о д оро д – с о л н е ч н а я э н е р г и я , – в е т ро в а я э н е р г и я , – а т о м н а я и т е р м о я д е р н а я э н е р г и я В о з о б н о в л я е м ы е Н е в о з о б н о в л я е м ы е Н е т р а д и ц и о нн ы е

47. Первый этап создания водородной инфраструктуры

48. Второй этап создания водородной инфраструктуры

49. КПД использования водорода и углеводородного топлива Г АЗ Г А З Т опливный проц е ссор ( ри ф о р мин г , к он в ерси я ) 75 % Батарея ТЭ 50 - 55 % Со б ст в енное п о тр е б л ени е ( 5 %) Общий КПД 36 - 39 % ( э л ) 75 - 90 % ( э л + т ) КПД к о тельно г о агрегата ( у г о л ь - г а з ) 80 - 94 % Вн у тренний КПД ПТУ 95 - 96 % Т е р мич е ский КПД ( t = 500 О С ) 46 % КПД э л ектроген е - ра т ор а 95 - 98 % Со б ст в енные н у жды ТЭ С до 5 - 7 % П о тери в с е тя х до 10 % Общий КПД 25 - 27 % КПД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЭУ НА ТЭ КПД ГАЗОТУРБИННОЙ ГЕНЕРАЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО СЕТЯМ Г А З Вн у тренни й КПД ГТУ 95 - 98 % Т е р мич е ский КПД ГТУ 35 - 37 % КПД э л ектроген е – ра т ора 95 - 98 % Со б ст в енные н у жды ТЭ С 5 % П о тери в с е тя х до 10 % Общий КПД 25 - 30 % ( добыча , о чистк а , перед а ч а , 88 %) ( 88 %) ( 88 %) КПД ПГУ (БИНАРНЫЙ ЦИКЛ) = = • + = %) 35 % 38 ГТУ ПТУ ГТУ ПТУ ГТУ ПТУ и (при η η η - η η η η Общий КПД 60 % КПД ПАРОСИЛОВОЙ ГЕНЕРАЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО СЕТЯМ