Конструкторское бюро «Водород СМ» в Самаре работает над созданием первой в России газотурбинной установки для тепло- и электроснабжения на метано-водородном топливе.
КБ создали Самарский НИУ имени академика С.П. Королева и "Силовые машины". Технический проект установки предполагается завершить в 2023 году. Затем на предприятии "Силовых машин" изготовят опытный образец.
Ученые объясняют, что занимаются новым направлением в российской энергетике. Такая газотурбинная установка будет более экологичной по сравнению с аналогами на керосине или природном газе.
"Первый проект — камера сгорания для перспективной газотурбинной электростанции ГТЭ-65В мощностью 65 мегаватт. Метано-водородная смесь позволит увеличить мощность турбины и снизить количество вредных выбросов в атмосферу", — рассказал начальник КБ Сергей Матвеев.
Ученые выяснили, что смесь с долей водорода 40-50 процентов увеличит мощность установки примерно на 10 процентов. Это оборудование можно использовать на крупных предприятиях, для тепло- и электроснабжения малых городов или жилых районов мегаполисов. При добавлении водорода сгорание получается более полным. Поэтому уменьшится общий выброс углекислого газа и расход топлива. Также КБ предстоит оптимизировать конструкцию камеры сгорания, определить наиболее эффективный состав топливной смеси, решить проблему акустических пульсаций, возникающих при горении топлива.
Смесь метана с водородом увеличит мощность турбины примерно на 10 процентов
Компания выбрала Самарский университет для сотрудничества не случайно. Исследования в области водородного топлива ведутся регионе еще с 1960-х годов. В двигателестроительном КБ под руководством академика Николая Кузнецова был создан уникальный двигатель НК-88, работавший на жидком водороде. Его установили на экспериментальный самолет Ту-155, впервые поднявшийся в воздух 15 апреля 1988 года. Это был первый в мире лайнер, использовавший водородное топливо.
В то же время ученые другого вуза — Самарского политеха — разрабатывают новые технологии получения водорода — в их основе разложение природного газа в расплавах металлов. При нагревании метана до высоких температур (более 1000 градусов) происходит его разложение на водород и наночастицы углерода. Нагревают метан путем пропускания его через слой расплавленного металла в реакторах. Такой способ экологичен, поскольку при нем нет выбросов в атмосферу углекислого газа.
Как объясняют ученые, реакторы представляют собой вертикально-цилиндрические конструкции, заполненные расплавленным металлом, в нижней части которых находится сопло для подачи метана. При проектировании реактора ученые обращают особое внимание на его высоту и объем, чтобы метан, проходя через слой расплавленного металла, полностью разлагался.
Кстати
Компания "ХитЛаб", базирующаяся в наноцентре ULNANOTECH (РОСНАНО), разработала технологию хранения водорода в твердой форме — в виде гидрида магния. Это более безопасный способ по сравнению со сжатым газом и даже аммиаком. При аналогичном объеме он позволяет запасать больше энергии и может использоваться для создания водородных энергетических установок для транспорта, специальных заправочных станций.
