Самарские ученые разрабатывают турбину 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.
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.
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.