Катер на водородном двигателе

Голландцы представили первую в мире суперяхту с водородным двигателем

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

На яхт-шоу в Монако была представлена модель первой в мире суперяхты с водородным двигателем, которая произвела настоящий фурор. Роскошное судно под названием «AQUA» удивляет своим футуристическим видом и тем, что будет работать на жидком водороде, преобразованном в электроэнергию с помощью специальных топливных. И что самое главное в этой инновационной разработке, единственным переработанным «выбросом» в окружающую среду станет …обычная вода.

Миниатюрную модель яхты с водородным двигателем представила голландская фирма Sinot Yacht & Architecture Design на ежегодном яхт-шоу в Монако. Яхта будущего «AQUA» – это не фантастический концепт, а просчитанный и продуманный до мелочей проект вполне реального судна, в работе которого будут применяться уже существующие технологии.

Демонстрация уменьшенной модели с изображением роскошных апартаментов и ее футуристических форм преследует единственную цель – найти инвестора, который профинансирует создание 112-метрового «водородного чуда».

То, что предлагают разработчики, действительно чудо, которое в скором времени может стать массовым, ведь использование водорода в качестве топлива поможет кардинально решит проблему защиты окружающей среды, что совсем немаловажно в сегодняшних реалиях.

Чтобы увидеть процесс преобразования собственными глазами, стоит лишь спуститься по невероятно красивой винтовой лестнице на самый нижний уровень. Предполагается, что именно эта часть судна станет самым впечатляющим местом на яхте, ведь вряд ли найдется место, где можно будет увидеть такое фантастическое действо.

Интересный факт: В электричество водород преобразовывается с помощью топливных элементов, а затем полученная энергия распределяется по всему кораблю. Чтобы силовые узлы работали бесперебойно, специально разработанная система управления электропитанием накапливает электроэнергию в больших батареях, а потом ее перераспределяет. И самое главное, что в результате преобразования водорода в качестве отходов выделяется только вода, которую вполне безопасно можно сливать в океан. Хотя разработчики суперяхты планируют ее использовать для организации оригинального водопада над мини-бассейном, расположенным в холле между спа-салоном и спортзалом на нижней палубе.

И это еще не все положительные моменты использования водорода, как выяснилось, такой тип двигательной установки позволяет яхте двигаться практически бесшумно, что немаловажно для путешествующих. Мощности двигателя вполне достаточно для передвижения с предельной скоростью 17 узлов (31 км/ч), оптимальной же является – 12 узлов (22 км/ч). В среднем без дозаправки водородом и в полном автономном режиме яхта сможет пройти до 7 тыс. км.

Учитывая такие супервозможности судна, авторы проекта рассчитали, что «AQUA» без проблем сможет доставить пассажиров в комфортно-роскошных условиях, например, из Барселоны в Нью-Йорк всего лишь за две недели.

Как уже было сказано «AQUA» удивляет не только техническими новинками и автономными установками, но и роскошным дизайном и футуристическими формами. Дизайнеры яхты заявили, что хотели бы, чтобы она сочетала «новаторские технологии с ультрасовременным дизайном и вдохновляла на создание будущих проектов с использованием экологически чистых источников топлива».

По словам разработчиков, при создании внешней оболочки они вдохновлялись самим океаном, его плавными линиями и волнами, поднимающимися вверх от кормы до рубки, где установлена обзорная капсула на 360°, а далее ниспадающим потоком водопада на нижней палубе устремляются к носовой части яхты.

Именно в этом месте организована обзорная каюта, которая подарит незабываемые моменты полного слияния с водами океана, ведь она расположена на уровне ватерлинии. Но и остальные апартаменты не менее впечатляющие.

На яхте каждое помещение оборудовано огромными окнами от пола до потолка, что позволяет беспрепятственно любоваться красотами океана. Помимо природной красоты гостей яхты порадует изысканная роскошь каждой каюты, лаунж-зоны, столовой, кинозала, спа-салона и тренажерного зала. Не говоря об открытой палубе, на которой организована прекрасная зона отдыха возле бассейна с водопадом.

По сведениям редакции Novate.Ru, на яхте может быть размещено 14 гостей и 31 член экипажа, состоящий из высококлассных специалистов и обслуживающего персонала, которые и организуют бесперебойную работу всех систем и «люксовый» сервис.

На сегодняшний день «водородная» яхта «AQUA» является концептом, но авторы проекта убеждены, что она в скором времени станет своеобразным законодателем моды в создании экологически безопасных средств передвижения, главным образом в индустрии роскошных суперяхт.

По этому поводу главный дизайнер проекта Сандер Синот сказал: «В каждом проекте я бросаю вызов команде и себе, чтобы превзойти поставленные цели. Для разработки «AQUA» мы исходили из требований и образа жизни владельца с прогрессивными взглядами, необходимости внедрения передовых технологий, чтобы объединить это в суперяхте с действительно инновационными функциями».

Идея создания водородных двигателей не нова, в прошлом столетии не раз пытались создать столь экологичный источник энергии. Так, например, во время блокады Ленинграда (1941-1944 гг.) один умелец вдохновился на создание первого водородного двигателя для автомобиля.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Источник

Как устроено первое в мире водородное судно

Для обучения передвижению по катамарану нужно какое-то время. Чтобы не угодить под поворот «океанского крыла», чтобы вскочить на усеянную солнечными батареями «спину» — верхнюю палубу — и встать вровень с капитанской рубкой. Для экипажа все это не проблема: они скитаются по морям, по волнам уже два года, а впереди еще четыре. Energy Observer совершает кругосветное путешествие, которое включает в себя 101 стоянку у берегов 50 стран на всех обитаемых континентах. Это своего рода «агиткорабль», призванный привлечь внимание людей во всем мире к технологиям получения энергии без сжигания углеводородов. Капитан судна Викторьен Эрюссар — в прошлом много раз титулованный французский яхтсмен и опытный моряк — во всех своих интервью рассказывает одну и ту же историю. Однажды где-то посреди Атлантики на его судне произошел отказ силовой установки, и без источника энергии корабль превратился в бессильную игрушку волн. А ведь вокруг была бездна энергии — яркое солнце, крепкий морской ветер. Тогда-то Викторьен задумался о создании плавсредства, которое всегда может продолжать движение, забирая энергию из окружающей среды.

Характеристики катамарана Energy Observer Длина: 30,5 м // Ширина: 12,8 м // Водоизмещение: 28 т // Скорость: 8−10 узлов (15−18 км/ч) // Площадь солнечных батарей: 130 м2 // Два электромотора 115 л. с.

Energy Observer почти весь покрыт двусторонними солнечными панелями — по сравнению с обычными они собирают на 30% больше энергии нашего светила. Выработанное таким образом электричество питает электродвигатель с гребным винтом. Использовать энергию ветра пытались по‑разному. Один из вариантов — запуск воздушного змея, который, поднимаясь ввысь, тянул за собой судно. «От змея пришлось отказаться, — говорит второй руководитель проекта Жером Делафосс. — Он все время падал на воду, а чтобы добиться максимальной эффективности, приходилось поднимать его на большую высоту. А теперь представьте себе, что надо резко сманеврировать, чтобы, например, избежать столкновения с судном по курсу. А у нас уходящий в небо трос, который надо срочно выбирать. Это довольно опасно». Другим способом использовать энергию ветра стала установка двух ветрогенераторов с горизонтальными винтами. Электричества они вырабатывали мало, поэтому от них тоже отказались. Сегодня катамаран оснащен двумя «океанскими крыльями» (oceanwings). Это жесткие, похожие по конструкции на авиационное крыло, паруса, полностью управляемые компьютером.

Команда катамарана Energy Observer Жером Делафосс. Один из руководителей проекта. Подводный археолог и видеооператор, тележурналист и писатель.

Однако ни паруса, ни солнечные батареи не дают судну настоящей автономности: ведь на небе не всегда бывает солнце, а ветер сменяется штилем. Выход — запасать нерасходуемую энергию. Когда Energy Observer идет под парусами, электричество вырабатывают как солнечные батареи, так и электромотор, переведенный в режим генератора. Эта энергия запасается в блоке обычных литий-ионных батарей, но также, что самое интересное, тратится на получение водорода из морской воды, которая предварительно опресняется. Хранимый в баллонах водород по энергетической плотности значительно превышает традиционные аккумуляторы, а стало быть, позволяет хранить больше энергии в меньших объемах. При необходимости водород подается в топливные элементы, где в ходе электрохимической реакции «холодного горения» вырабатывается электричество и… обычная вода, которая является единственным «выхлопом».

Путешествие Energy Observer поддерживается целым рядом компаний и международных организаций, но в деле продвижения водородной энергетики главным партнером французского экипажа стал автомобильный концерн Toyota. Японцы уже выпустили первый в мире серийный автомобиль на водородных топливных элементах — Toyota Mirai — и с готовностью поделились своими технологиями для оснащения первого в мире судна, вырабатывающего водород на борту. Собственно, именно Toyota и организовала визит французского катамарана в Россию.

Читайте также:  Дым из двигателя триммера

Но как же легендарная летучесть и взрывоопасность водорода? Мсье Делафосс считает эти страхи преувеличенными: «У нас были утечки водорода, но никаких особых проблем это нам не принесло. Газ быстро улетучился через специальную вентиляционную трубу. Если честно, мы больше опасаемся пожара в аккумуляторном отсеке: если загораются традиционные батареи, этот огонь очень сложно потушить».

Стоящий у причала катамаран кажется новеньким — как говорят, с иголочки, но на самом деле перед нами судно с давней и славной историей. Под названием Formule Tag его спустила на воду в 1983 году ныне уже не существующая авиастроительная компания Canadair. Это была яхта для морских регат. Одно время ее владельцем был легендарный новозеландский яхтсмен Питер Блейк, впоследствии трагически погибший в перестрелке с бразильскими бандитами. Блейк переименовал судно в ENZA New Zealand (аббревиатура ENZA расшифровывается как «Ешьте новозеландские яблоки») и выиграл на нем Кубок Жюля Верна, совершив кругосветное плавание. Яхта вновь и вновь меняла владельцев, пока в 2017 году не была радикально перестроена в Energy Observer.

««Это судно с превосходными мореходными качествами, — говорит Жером Делафосс. — Нам уже доводилось испытать его в штормящей Атлантике у берегов Испании, и надо сказать, что катамаран вел себя превосходно. Но мы готовим ему новое испытание. Выйдя из Санкт-Петербурга, мы отправимся в арктические моря и через 60 дней надеемся прибыть на Шпицберген».»

Французские мореплаватели воспринимают свое судно прежде всего как демонстратор технологий безэмиссионного получения электроэнергии, которые вскоре найдут свое применение во всех средах. «Вот посмотрите, — восклицает Жером Делафосс, — мы могли бы снять все наши солнечные панели и вымостить ими пирс. Пусть они собирают солнечную энергию, а вырабатываемое электричество используют для получения водорода. Подходящие прогулочные суда заправятся водородом, и не будет ни дыма, ни рева моторов. Кстати, шумовое загрязнение моря, особенно крупными военными и торговыми судами, — это большая проблема. Например, дельфины общаются в частотном диапазоне 4−40 кГц. Если в воде шумно, животные не слышат друг друга. А наше судно идет практически неслышно — с небольшим шумовым следом ниже 1 кГц». Капитан Эрюссар считает, что опыт мореплавания учит важным вещам — например, дает ощущение ценности энергии. «Когда мы идем на электричестве, — рассказывает он, — специальная программа следит за равномерным расходованием энергии в единицу времени. Поэтому, если кто-то из членов экипажа захотел приготовить себе чашку кофе, он точно знает, что в этот момент катамаран немного сбавит скорость».

Автор Олег Макаров

Статья «Водородная кругосветка» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2019).

Источник

Двигатели будущего

Каким будет яхтенный двигатель будущего?

24 сентября 2010 г.

Производители двигателей ищут новое решение, которое помогло бы снизить воздействие на окружающую среду. Двигателю внутреннего сгорания пора уступить место более экологически чистым вариантам. Работающий на жидком пропане, водороде, электричестве или гибрид — каким будет яхтенный двигатель будущего?

Текст — Ален Бруссе

Ледники начали слишком быстро уменьшаться, а это явно указывает на потепление. Следующим после Эла Гора, кто напомнил нам о серьезности положения, был французский фотограф Ян Бертран. В его фильме «Человек», спонсором которого выступил концерн PPR миллиардера Франсуа Пино, обвинения звучат в адрес промышленности и транспортных средств, выбрасывающих в атмосферу отработанный газ.

В декабре 1997 года представители 160 государств собрались в Киото и приняли решение уменьшить (на 5—9% в зависимости от континента) выделение парниковых газов, среди которых значится и CO2 или диоксид углерода, который является одним из продуктов двигателей внутреннего сгорания, как бензиновых, так и дизельных.

Производителям двигателей пора найти какое-то решение. А что говорить о частном судоходстве? Частные суда воздействуют на атмосферу в 40 раз меньше, чем коммерческое судоходство. Но это не означает, что наш сектор полностью свободен от ответственности. Уже примерно 15 лет существует европейская директива RCD (Recreational Craft Directive), в соответствии с которой двигатели внутреннего сгорания частных судов должны уменьшить воздействие на окружающую среду.

Первый этап, то есть отсутствие выброса несгоревших частиц топлива, уже достигнут. Второй этап более сложен, так как он связан с уменьшением твердых частиц в отработанных газах, полученных в результате сгорания: диоксида углерода и оксида азота. С 1997 г. проектировщики смогли уменьшить выбросы более чем на 50%. Без радикального изменения принципа дизельного мотора специалисты работали над многочисленными другими аспектами: улучшением качества впуска, значительным увеличением давления (от 150 до 1800 бар) благодаря использованию общей топливной магистрали, новыми формами камер сгорания, поршней, турбин, выхлопных труб. Производители двигателей, предназначенных для частного судоходства, серьезно занялись изучением аспекта вреда окружающей среды.

Гибридный двигатель

Этот тип двигателя, уже заявленный в автомобильной индустрии (Toyota Prius, Lexus, BMW 5, 6 и 7 серий), а также в судоходстве (Mochi Craft Long Range 23M), сегодня является наиболее подходящим решением. Он основывается на сочетании традиционного дизеля и электромотора. Они не соединяются напрямую. Если они завязаны на единый передаточный вал, то могут работать отдельно друг от друга. Это значит, что в некоторых случаях можно идти только на электричестве. Преимущества — отсутствие загрязнения и шума. Недостатки — уменьшенные скорость и автономность.

Для сохранения электрической энергии используются аккумуляторы, которые заряжаются от дизель-генераторов. Это только начало, но уже многообещающее. Практически все производители судовых двигателей — MTU, Caterpillar, MAN, Volvo и Cummins — ведут активную работу в этом направлении.

Электродвигатель

Мог бы стать идеальным решением: не загрязняет и не шумит. Но сегодня он успешно применяется только на лодках длиной не больше 7 метров и развивающих скорость не более 5 узлов. Конечно, есть электродвигатели большой мощности (до 1 000 кВт), но их питание предполагает большое число аккумуляторов и генераторов. Может показаться, что такой «чистый» тип тяги не может успешно применяться в частном судоходстве. Однако, известный французский мореплаватель Жерар д’Абовилль недавно спустил на воду проект Planetsolar, революционный катамаран длиной 30 метров, оснащенный лишь электродвигателями, питающимися от аккумуляторов и солнечных батарей площадью 470 кв.м. Только в конце 2010 года, когда PlanetSolar завершит свое кругосветное путешествие, станет понятно, насколько эти идеи жизнеспособны с технической точки зрения. Итальянская верфь Arcadia Yachts предусмотрела оснащение яхт на 85, 115 и 135 футов солнечными батареями для питания бортового оборудования, в то время как тяга будет осуществляться от дизельных двигателей.

Электричество + топливные элементы

Сразу необходимо отметить, что эта комбинация — не то же самое, что и водородный двигатель. Топливные элементы — это генераторы электрохимической энергии, конвертирующие химическую энергию сгорания в электроэнергию. Водород является их предпочтительным «топливом». Топливные элементы питают традиционный электродвигатель через генератор постоянного тока. Помимо водорода, топливные элементы работают также на метаноле. Их эффективность считается высокой, примерно на 50% больше, чем у обычной батареи. Недостатки использования — сложное хранение и снабжение, не самая низкая цена водорода и себестоимость изготовления (катализаторы содержат платину и графит). Максимальная продолжительность работы не превышает 1000 часов. Австрийская верфь Frauscher выпустила небольшой катер (7 метров), оснащенный данной силовой установкой, но при смешанной тяге скорость не превышает 10 узлов.

Водородный двигатель

Этот тип двигателя не имеет ничего общего с топливным элементом. Речь идет о тепловом двигателе, работающем на водороде, а не на бензине. Единственным выхлопом будет в таком случае водяной пар. Уже в течение двух лет модель BMW серии 7 работает одновременно на бензине и водороде и демонстрирует отличные результаты. К сожалению, водород требует соблюдения крайней осторожности при перевозке и хранении. Это очень дорогое топливо и станций его хранения достаточно мало. Имеются высокие ограничения, некоторые элементы двигателя должны быть повышенной прочности. Несмотря на это, данной технологии предрекают большое будущее.

Двигатель, работающий на сжиженном газе

Эта не новая техника, она уже успешно применяется в наземном транспорте. Тепловой двигатель, работающий на бензине или дизеле, достаточно легко принимает в качестве топлива природный газ с небольшими преобразованиями. Не так давно Mercury выпустил подвесные лодочные газовые моторы. Все поверили в то, что новое топливо может быть решением для уменьшения вредных выбросов. Но первая проблема не заставила себя долго. Сначала нефтеторговцы затормозили распространение этого топлива по доступной цене, вторым подводным камнем стала безопасность. Произошла пара очень неприятных инцидентов (взрыв цистерн в двух лодках), и сегодня газ не используется в частном судоходстве. Однако его продолжают использовать судоходные компании. Rolls-Royce оснастил 132-метровый контейнеровоз Sea Cargo сложной системой, включающей газовый двигатель с уменьшением выбросов CO2 на 20% и оксида азота на 90%.

Читайте также:  Диагностика дизельный двигателей мытищи

Источник

— Михаил Алексеевич, чем занимается ЦНИИ СЭТ и конкретно ваш отдел?

— Наше предприятие разрабатывает и серийно поставляет изделия судовой электротехники и в том числе системы электродвижения, разрабатывает технологии электромонтажа, а также занимается развитием технологий водородной энергетики.

Отдел главного конструктора (ОГК), который я возглавляю, сформирован из высококвалифицированных специалистов. Задачей ОГК является формирование научно-технической политики направления водородной энергетики, в том числе мы занимаемся анализом мировых тенденций развития технологий водородной энергетики, подготовкой документации для участия в конкурсах, подготовкой договоров и контрактов, организацией переговоров с партнерами и инвесторами, подготовкой рекламных акций, участвуем в выставках и конференциях. Также наши специалисты занимаются технико-экономическим обоснованием применения технологий водородной энергетики в той или иной сфере, а также выпускаемых изделий.

Михаил Касаткин, начальник отдела главного конструктора направления водородной энергетики филиала «ЦНИИ СЭТ» / Корабел.ру

— Насколько водородная энергетика актуальна для отечественного судостроения? Уже имеются примеры применения или все это находится на стадии ОКРов?

Почему сегодня существует такой интерес к этой проблеме? Во-первых, водород считается «зеленым» топливом. Во-вторых, он самый энергоемкий вид топлива, лучше водорода нет. И в-третьих, есть технология, которая позволяет без теплового цикла получать из него электроэнергию.

— Выходит, что сегодня существует тренд на экологичность?

— Все государства, которые достигают определенного уровня развития, начинают заботиться об экологии. Чем выше уровень развития промышленности, тем хуже экология, и наоборот, у развивающихся стран промышленность только начинает расти, производство небольшое, значит экология хорошая.

Поэтому те государства, в которых промышленность развита, задумываются над сохранением окружающей среды. Они приняли Парижское соглашение об ограничении выбросов СО2, переходят на более экологичные виды топлива, а в густонаселенных городах используют электрический транспорт, тем самым перенося источник загрязнения подальше от жилья, и наконец солнце и ветер для получения электроэнергии. Некоторые делают выбор в сторону водорода, потому что в результате реакции, которая происходит в топливных элементах, вырабатывается только вода.

Энергоустановка на топливных элементах / Фото: ЦНИИ СЭТ

— Германия и Нидерланды вроде что-то похожее реализуют.

— Допускаю, что достаточно наивно смотрю на водород, но еще со школы знаю, что он опасен.

— Конечно. Правда, сам по себе он не опасен, водород опасен в смеси, при наличии окислителя. И уж точно он не опаснее привычных нам бензина, дизельного топлива и природного газа.

Как известно, водород – самый легкий газ, он первым стоит в таблице Менделеева. Поэтому даже если он загорится, то пламя будет распространяться исключительно вверх. Автомобили уже ездят на водороде; правда, в России пока такого нет. Я сам водил такую машину в Германии во время ежегодной водородной выставки в Ганновере. На таком автомобиле установлен бак с водородом, сжатым до 700 атмосфер. Для предотвращения при аварии взрыва на машине предусмотрены определенные механизмы защиты. Если происходит ЧП, открывается предохранительный клапан, который сбрасывает давление в баке. Если же произошло возгорание, то пламя, как уже было сказано, будет распространяться строго вертикально. Бензин бы уже просто уничтожил машину вместе со всем существующим оборудованием и, что печальнее всего, с людьми, в ней находящимися. Таким образом, водород не опаснее других видов топлива, если соблюдать правила и нормы безопасности. В своих разработках для энергоустановок на топливных элементах (ЭУ с ТЭ) мы обязательно предусматриваем мероприятия по обеспечению пожаровзрывобезопасности.

Естественно, водород опасен в замкнутых пространствах. Допустим, на атомных подводных лодках существует система по выработке кислорода для дыхания — обычный процесс электролиза. В воду опускаются два электрода, и вырабатываются раздельно кислород и водород. При этом водород, который не используется, утилизируется в специальных устройствах, а кислород используется для дыхания при длительных подводных плаваниях.

— А что происходит с водородной энергетикой в судостроительной отрасли? Вроде голландцы какие-то суда строят. Что вообще происходит в мире и на каком этапе находится Россия?

Нидерланды и другие страны уже давно строят суда-прототипы на водороде с использованием топливных элементов, у нас таких нет.

Однако мы серьезно работаем над созданием транспортных ЭУ с ТЭ, которые могут успешно применены как на наземном, так и на морском и речном транспорте. В июне в Санкт-Петербурге проходила выставка SmartTransport. Там мы представляли вместе с «Горэлектротрансом» проект водородного трамвая.

Макетный образец водородного трамвая / Фото: ЦНИИ СЭТ

Сейчас макетный образец водородного трамвая с энергоустановкой на топливных элементах находится в трамвайном парке №1. Он был испытан в движении. Испытания продолжаются. Если этот макетный образец хорошо покажет себя, то нашему коллективу предстоит его демонстрация инвесторам для того, чтобы обеспечить финансирование будущего проекта по промышленному производству водородных трамваев для городской среды.

Помимо этого, коллектив направления водородной энергетики (НВЭ) ЦНИИ СЭТ разработал и продолжает совершенствовать топливные элементы, батареи топливных элементов, энергоустановки на топливных элементах транспортного и стационарного назначения. Интерес к таким установкам со стороны производителей транспорта и эксплуатирующих организаций возрастает с каждым годом. Все ждут хороших промышленных решений в этой области для внедрения.

Теперь о наших разработках в области судостроения. В 2011 году в рамках госконтракта с Минпромторгом России мы завершили проект «Разработка технологии гибридной установки мощностью от 250 до 2500 кВт на основе высокоманевренного низкотемпературного электрохимического генератора с твердополимерными топливными элементами», в результате которого создали демонстрационный образец энергоустановки «МГЭУ-60» мощностью 60 кВт с конвертором дизельного топлива. К сожалению, дальнейшего продолжения проект не получил, так как для создания полноценного опытного образца большой мощности требовались уже значительные финансовые средства, которых не было.

Коллективом НВЭ разработана технология батарей топливных элементов с протонообменной мембраной и энергоустановок на их основе, работающих на природном газе и воздухе. На сегодня создан опытный образец батареи с протонообменной мембраной единичной мощностью 5 кВт и опытный образец энергоустановки на ее основе мощностью 10 кВт. Такие энергоустановки планируется применять в составе блочно-комплектных устройств электроснабжения береговых участков газопроводов морских газодобывающих сооружений, на судах в качестве вспомогательной энергоустановки, для энергообеспечения автономных объектов и в составе электросетей малой рассредоточенной энергетики. Подобные устройства работают с меньшими уровнями шума и вибрации, выделяют меньше вредных выбросов в окружающую среду, имеют высокую энергоэффективность, работают автономно и обслуживаются один раз в год. Но, подчеркну, промышленных образцов нет, все остается на стадии ОКР.

— ЦНИИ СЭТ сегодня единственный, кто занимается развитием водородной энергетики?

— Нет, водородной энергетикой занимается достаточно много российских компаний и научно-исследовательских институтов. Они, как правило, формируют научно-технический потенциал по материалам, комплектующим, агрегатам для энергоустановок на топливных элементах. С большинством компаний и НИИ мы плотно контактируем, обмениваемся информацией и взаимодействуем при выполнении ОКР. Но мы единственные, кто работает над созданием энергоустановок на топливных элементах постоянно более 40 лет. Мы начинали с корабельных установок для подводных лодок и продолжаем эту работу. А для гражданского применения на предприятии были созданы опытные образцы энергоустановок для транспортных и стационарных объектов.

Технологии хранения либо получения водорода на борту объекта / Фото: ЦНИИ СЭТ

— А чем еще, помимо экологичности, водород лучше традиционного топлива? Можете ли привести какие-то сравнительные характеристики?

— Водородная энергетика экономична. Приведу в пример тот же трамвай, о котором я рассказывал. Мы выполнили сравнительный расчет эксплуатации трамвая и грузового автомобиля в городских условиях. При заправке трамвая от водородной заправочной станции, в которой водород производится из природного газа стоимостью шесть рублей за кубометр, стоимость одного кВт*ч электроэнергии в энергоустановке выходит порядка 1,5 рубля, в то время как себестоимость кВт*ч от контактной сети у «Горэлектротранса» составляет 6,95 рублей. Понимаете, какая выгода? А если говорить о грузовом транспорте, с бензином по 40-50 рублей за литр. Выходит, что грузовик тратит с учетом его КПД в среднем 16 рублей на 1 кВт*ч электроэнергии. А у нас полтора рубля. Если включать в эту сумму окупаемость самой заправочной станции, это будет дороже, но окупаемо.

Читайте также:  Мицубиси аутлендер 2008 двигатель

В судостроении такая же стоимость. На судах будет большая экономия, если использовать водородную энергоустановку на топливных элементах. По моим расчетам, для установки мощностью 4 МВт при месячном плавании судно сэкономит 200 тонн горючего.

— А ЦНИИ СЭТ занимается только разработкой подобного оборудования или можете проектировать суда, работающие на водороде?

— Нет, мы специализируемся только на энергоустановках. Конечно, сейчас существует требование выполнять разработку под конкретное судно. Но в том-то и состоит «изюминка» нашей технологии, что она, в отличие от дизелей и турбин, универсальна. ЭУ с ТЭ можно оснащать суда любой мощности. Если на теплоходе есть система электродвижения, вместо дизель-генератора можно поставить электрохимический генератор. Вместо запаса бункеровочного дизельного топлива можно поставить бак со сжиженным природным газом и вырабатывать водород в нужном количестве во время плавания, когда это нужно.

— Но ведь на старое судно, которое требует модернизации, не поставишь такие установки?

— Почему бы и нет? Мы же «вписались» в ретротрамвай. Хотя конечно, желательно новое судно, которое спроектировано с учетом применения подобного оборудования. Мы предлагаем проекты с использованием автономных функциональных модулей, а «Балтсудопроект» (тоже подразделение Крыловского центра) в 2012 году разработал проект экологически чистого прогулочного судна для рек и каналов. Согласно проекту, судно должно было оснащаться литий-ионными аккумуляторными батареями, но это вышло безумно дорого и тяжело. Вес батарей на 150 кВт, которых нужно аж 210 штук стоимостью по 1700 долларов каждая, составляет 4,5 тонны. Сами понимаете, как это дорого.

Батарея БТЭ-50К / Фото: ЦНИИ СЭТ

— Михаил Алексеевич, стало понятно, что водородная энергетика это уже не фантазия, а нечто реальное. Какие-то еще проекты были реализованы?

— Мы выполнили ряд работ по гражданскому судостроению. Например, проект «Гибрид с ТПТЭ», о котором я говорил ранее, был завершен в 2011 году. Опытный образец судовой энергетической установки на твердополимерных топливных элементах мощностью 60 кВт с утилизацией тепла в процессе конверсии дизельного топлива на борту. Тогда у нас не было батареи топливных элементов мощностью 50 кВт, мы из маленьких батарей по пять киловатт набрали 60 киловатт. Получился достаточно большой модуль. И на основе него и конвертора дизельного топлива сделали судовую установку. Причем при выработке водорода в процессе конверсии горячие выхлопные газы использовались для получения дополнительной электроэнергии в небольшой турбине мощностью 10 кВт. Почему эта ЭУ и называется «Гибрид».

В период с 2011 по 2015 год мы выполнили три работы, в результате которых была разработаны опытные образцы водородно-воздушных батарей мощностью 5 и 50 кВт, создан опытный образец автономной энергоустановки малой мощности, который впоследствии был трансформирован в контейнерный вариант. Он востребован «Газпромом», но нуждается в модернизации после стендовых испытаний.

— Может быть востребован? То есть она еще не применена?

— Нет, образец сейчас проходит глубокую модернизацию. Установка уже прошла эксплуатационные испытания, но не в составе объекта. Мы поняли, что она требует существенной доработки. Часть работ мы выполнили за счет собственных средств предприятия, но нужны серьезные инвестиции для разработки промышленного образца и организации производства.

Тем не менее, эта энергоустановка включена в технологическую дорожную карту «Газпрома», и там очень ждут наше оборудование. Известно, что они готовы покупать по 50 единиц ЭУ в год для катодной защиты трубопроводов.

— Михаил Алексеевич, на какой стадии развития сейчас находятся ваши установки, чтобы войти на рынок судостроения? Уже готовы или чего-то не хватает?

— Пока еще перед нами стоит очень много проблем. Я скажу точно, что мы очень сильно отстаем от Запада. Необходимы финансовые вложения, чтобы раскрутить всю водородную энергетику.

— А федеральные целевые программы не могут помочь? Кто вообще может стать драйвером развития этого рынка?

— Государство может помочь и не только за счет федеральных целевых программ, но и, например, на законодательном уровне, создавая макроусловия для развития водородной энергетики.

— Может, тогда нужна помощь инвесторов?

— Уже были инвесторы. Тот же Михаил Прохоров, он купил 35% акций североамериканской компании Plug Power по производству энергоустановок на топливных элементах, часть энергоустановок были поставлены в Россию. Стоило оборудование безумно дорого, а обслуживать могли только специалисты компании. В общем, не задалось, бизнес не пошел. А средства, которые бизнесмен выделял на научно-технические исследования, использовались неэффективно, были бумажные отчеты, а хорошего отечественного образца энергоустановки так и не появилось. В результате он отказался от этой идеи. Сейчас совершенно другая ситуация, заставлять покупать никого не надо, лишь бы был качественный товар и сервисное обслуживание не заоблачное по стоимости.

В развитии водородной энергетики должно участвовать государство, определять приоритеты, стимулировать развитие. Такая практика распространена во всем мире, даже в Китае, где инвесторов хватает. Государство всегда имеет контрольный пакет, оно стимулирует налоговыми льготами, дотациями. Причем стимулировать можно не только производителя, но и потребителя, как, к примеру, в Японии. В Японии есть программа NEDO, в соответствии с которой правительство Японии приняло программу развития водородной энергетики, выделив только в 2015 году 81 миллиард иен, то есть около 700 миллионов долларов. В Стране восходящего солнца уже установлено более 100 тысяч водородных энергоустановок, так называемых топливных ячеек, обеспечивающих жилые дома электроэнергией. Как это работает: жителям домов продают энергоустановки на топливных элементах за треть цены. Государство же дотирует покупку ЭУ на 70% и снижает стоимость газа на 50% для покупателей устройств. Точно такая же схема работает и по автомобилям. К примеру, «Тойота» имеет дотации и помощь государства, несмотря на то, что это далеко не самая бедная компания.

Судовая гибридная ЭУ на основе батарей БТЭ-84 мощностью 60 кВт / Фото: ЦНИИ СЭТ

— Соглашусь, что без государства вряд ли можно развивать такую сложную отрасль, как водородная энергетика. Михаил Алексеевич, несколько фантазийный вопрос. Допустим, государство посмотрело на перспективу развития такого направления и решило финансировать ваши разработки. В таком случае, когда в России появятся первые суда, автомобили, станции, вся инфраструктура для них, функционирующие на водороде?

Можно пойти и другим путем, внедрять готовые решения, как был 10 лет назад внедрен скоростной поезд «Сапсан». Мы уже привыкли к нему, хотя был отечественный прототип – «Сокол». Подобное происходит сейчас на Сахалине. Администрация Сахалина, «Росатом», АО «РЖД» и «Трансмашхолдинг» заключили договор по оснащению местных железных дорог французскими поездами Alstom, которые работают на водороде. В перспективе мы очень надеемся, что им на смену придут отечественные поезда, оснащенные отечественными энергоустановками на топливных элементах. К этому надо стремиться. Хочется надеяться, что администрация Сахалина обеспечит приоритет этому проекту и создаст все условия для внедрения этой техники, а «Росатом» обеспечит проект водородом по ценам, позволяющим сделать его окупаемым.

Ранее в СССР было несколько успешных проектов с использованием водорода. К примеру, летающая лаборатория-самолет ТУ-154, двигатели которого работали на жидком водородном топливе. Подводная лодка «Катран» с энергоустановкой на топливных элементах. К слову, ракеты летают на водороде. На Байконуре есть завод по производству водорода.

Подлодка «Катран» / Иллюстрация: Wikipedia

— Тогда вернемся к водной среде. У нас есть передовые судовладельцы, которые выступают за «зеленое» топливо: «Совкомфлот», «Газпром Флот», «Роснефтефлот». Они не обращаются к вам с запросами по водородному оборудованию?

Конечно, они заинтересованы в этих разработках. Однако говорят — дайте нам готовую энергоустановку, мы ее будем использовать. А у нас же ее нет. Надо сначала провести ОКР, сделать опытный образец ЭУ, испытать, поставить в эксплуатацию, доработать по результатам эксплуатации и освоить промышленное производство. Для этого требуются деньги. Государство может финансировать ОКР, если мы докажем, что она нужна, но далее мы должны привлекать инвесторов, чтобы пройти всю цепочку до полного промышленного внедрения. У инвесторов же нет желания платить за всю цепочку внедрения. Они согласны только использовать уже готовые энергоустановки. Видимо, со стороны государства, как это принято за рубежом, должны быть преференции инвесторам и производителям оборудования водородной энергетики.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector