Водородная энергетика

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО  Алтайский государственный технический  университет 

им. И. И. Ползунова

 

Кафедра «Прикладная механика»

 

                                                                    Работа защищена с оценкой___________

                                                                                   «___»_______________20___г.

 

 

 

 

 

Расчетное задание

Водородная энергетика

 

 

 

 

 

Студенты  Гр. Ин-01:   Фисенко М. Е._____________

                                         Хмылева К. А._____________

 

Научный

руководитель:   Новоселов С. В.______________                                   

 

Барнаул, 2012. 

Содержание :

1.Введение

2.Обзор литературы

2.1.Новая энергетика

2.2. Научные организации производству водородной энергетики и производственные предприятия.

2.3. Инновационный потенциал развития водородной энергетики

3.Вывод

4.Список использованной  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

   Задачи по снижению антропогенных нагрузок на окружающую среду являются основными из проблем, поставленными перед человеком. Один из вариантов по решению этих проблем – переход на альтернативный источник топлива – в частности водород. Почти 400 млрд. кубометров водорода сегодня производится на планете.

   Мы выбрали именно эту тему своего расчетного задания, так как считаем ее наиболее актуальной. Ведь в современном мире идет постоянный не прекращающийся спрос на углеводородное сырье. Как прогнозируют эксперты, потребности в водородном сырье до 2030 года вырастут боле чем на 60 %.

   Если опять же обратиться к истории, то переход к водородной энергетике в самых развитых странах замечен еще в двадцать первом веке. К примеру, в Японии было выделено огромное количество средств на покупку абсолютно всех энергетических водородных технологий до 2020 года. Европа также планирует в настоящее время потратить средства не менее чем 5 млрд долларов для решения проблем, которые выставляет водородная энергетика.

 

 

2.Обзор литературы.

 

2.1.Новая энергетика.

   “Пришло время водорода” - под таким девизом проходил в сентябре 2004 г. представительный Международный конгресс в Германии по водородной энергетике. Актуальность проблемы широкого использования водорода в различных отраслях промышленности (от автомобильного транспорта до электростанций) обусловлена остротой экологических вопросов. Загрязнение атмосферы Земли вредными выбросами от сгорания обычных топлив (нефть, газ, уголь) достигает по мнению экспертов критической отметки. При нынешнем росте энергопотребления человечество в ближайшем будущем не сможет нормально жить в крупных городах.

   Использование водорода в качестве топлива позволит кардинально разрешить экологическую проблему. Водород благородный газ: cгорая в кислороде он не образует вредных веществ, как бы полностью отвечая своему названию.

   Спрос на энергию  продолжает расти из-за двух  основных причин:

• Продолжающийся рост населения в мире.
• Растущим спросом со стороны развивающихся стран в целях повышения их уровня жизни.

В настоящее время, большая  часть (около 65%) мирового спроса на энергоресурсы  удовлетворяется за счет жидкости ископаемого  топлива. (Например, нефти и природного газа), из-за их доступности и удобства использования. Тем не менее, ожидается, что добыча топлива в мире скоро  достигнет пика, а затем начнет уменьшаться. Но надо заметить, что и здесь, казалось бы в безоблачном «применении» существует множество проблем.

Среди некоторых стоит  отметить:

1. Стоимость. Топливные элементы в настоящее время не так дешевы.
2. Срок службы. Есть топливные элементы, которые могут работать несколько тысяч часов без проблем. Но этот факт еще достаточно не изучен.
3. Надежность. Как топливные элементы, так и некоторое сопутствующее оборудование обязаны сначала продемонстрировать свою надежность.

 

4. Новизна. Не смотря на свою новизну, эта «категория» требует поддержки на государственном уровне, чтобы стать более конкурентноспособным.
5. Технологический прорыв. Как в любом другом научном проекте необходимо изучать и внедрить новые параметры топливных элементов, путем повышения надежности и существенного понижения их стоимости.
6. Инфраструктура. Заправки, крупные производства и непосредственно поддержка этой крупной инфраструктуры. Плюс к этому – подготовка персонала. Пока что это недостижимо на современном этапе развития на топливных элементах.

 

2.2. Научные организации  производству водородной энергетики  и производственные предприятия.

1. Национальная ассоциация водородной энергетики

   Некоммерческое партнерство "Национальная ассоциация водородной энергетики" была учреждена в 2003 году в целях консолидации различных общественных сил, уже участвующих либо потенциально заинтересованных в формировании в России водородной экономики.  В числе этих сил  научное сообщество, бизнес, ориентированный на высокие технологии, политики и чиновники, убежденные в том, что долгосрочные перспективы страны и мира прямо связаны с водородными технологиями. В состав президиума Ассоциации вошли наиболее авторитетные ученые – руководители научных центров, представители крупного бизнеса, государственные деятели: член-корреспондент РАН А.Г. Забродский (директор ФТИ им. Иоффе РАН), академик А.С.Коротеев (директор Центра М.В. Келдыша), А.А.Кузьмин (вице-президент НАВЭ), С.Н.Мазуренко (заместитель министра Министерства образования и науки), С.П.Малышенко (заведующий лабораторией ОИВТ РАН), академик Г.А.Месяц (вице-президент РАН), В.А.Пивнюк (действительный член Академии космонавтики), академик Н.Н.Пономарев-Степной, А.Ю.Раменский (исполнительный вице-президент НАВЭ, гендиректор ИТЦ «Водородные технологии»), академик РАН А.С.Сигов (ректор МИРЭА), А.Я.Столяревский (директор Центра «КОРТЭС»), П.Б.Шелищ (президент НАВЭ).

          Россия имеет большой опыт  в области освоения водородных  энергетических технологий. В 80-е годы 20-ого века был создан не имеющий аналогов ракетно-космический комплекс Буран-Энергия. В летающую лабораторию ЛЛ Ту-154 (позже Ту-155) был переоборудован серийный Ту-154 СССР-85035 (доработанный до стандарта Ту-154Б). Для обслуживания самолёта был разработан авиационный криогенный комплекс, позволяющий проводить различные виды испытаний с использованием больших количеств криогенной жидкости. 15 апреля 1988 года экипаж лётчика-испытателя В.А.Севанькаева впервые поднял его в небо. Выполнены испытания автотранспорта на водороде и бензоводородных топливных композициях.

По первой приоритетной задаче к настоящему времени НАВЭ подготовлены:

• проект федерального закона «Технический регламент по безопасности устройств и систем, предназначенных для производства, хранения, транспортировки и использования водорода», внесенный в ноябре 2007 г. в Государственную Думу депутатами Шаккумом, Шелищем и Язевым;
• проект федерального закона «Технический регламент по безопасности энергоустановок на топливных элементах" ;
• программа работ созданного в марте 2008 года Технического комитета по стандартизации ТК 29 «Водородные технологии» и проекты 10 национальных стандартов;
• концепция законодательства о стимулировании использования технологий экологически чистого энергообеспечения коммунальных объектов и транспортных средств;
• проект федерального закона "О государственной политике в области создания и использования водородных энергетических технологий" .

 

2. Консорциум "Водород"

   Консорциум “Водород” создан 9 февраля 2007 года. В настоящее время консорциум “Водород” объединяет два предприятия: Институт Водородной Экономики  и  Научно-технический центр «ТАТА». В консорциум “Водород” принимаются все заинтересованные предприятия. Консорциум “Водород”  создан с целью объединения усилий предприятий Российской Федерации, работающих в области водородной и альтернативной энергетики.

 

Задачами Консорциума  “Водород” являются:

• совместные разработки и реализация крупных энергетических проектов в области водородной и альтернативной энергетики;
• работы в общем информационном поле;
• совместное создание энергетических объектов;
• совместное проведение и организация конгрессов, симпозиумов, конференций, а также других научных мероприятий, содействующих развитию водородной энергетики в РФ;
• выполнение совместных научно-исследовательских и научно-организационных работ в рамках открытых конкурсов на право заключения государственных контрактов на выполнение научно-исследовательских работ для государственных нужд в рамках государственных программ;
• совместная патентная деятельность;
• поддержание Международной научно- информационной системы «Водород», в которую входят: Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», Письма в Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», Международный научный журнал на английском языке “HYDROGEN”, Международный научный журнал на английском языке “International Journal for Hydrogen Economy”, Международный информационный научный портал «Водород»;

Консорциум «Водород»  — это первая российская альтернативная энергетическая компания. Компания разрабатывает  и реализует комплексные решения  независимого энергообеспечения промышленных и гражданских объектов. Приоритетные регионы деятельности: Россия, США, Европа, Казахстан, Средняя Азия, Африка.

 

3. ИПРОВЭН (Институт промышленной водородной энергетики)

Институт промышленной водородной энергетики (ИПРОВЭН) - дочернее предприятие  РКК "Энергия". Производство и  проектирование водородных энергоустановок (ЭУ) на основе топливных элементов (ТЭ).

 

 

2.3. Инновационный  потенциал развития водородной  энергетики

 

1. Мировая экономика достигла предела развития на базе применения углеводородного топлива. Принявший затяжной характер кризис выражает исчерпание возможностей существующей энергетики. Она не позволяет добиться удешевления товаров и экономического роста. Дороговизна топлива обнаруживается всякий раз, как только правительствам удается добиться на время оживления в экономике.

2. Рост добычи сланцевого газа, поиск северных месторождений и попытки создать аналоговые виды топлива (биотопливо) выражают кризис энергетики, а не открывают путей к его смягчению. Вне высоких цен на нефть, эти направления не могли бы получить развитие. Удешевления генерации электроэнергии они обеспечить не в состоянии.

3. Мировой экономический кризис в силу корреляции будет способствовать снижению цен на углеводородное топливо, что станет отражением депрессии. Обострение глобального экономического кризиса остро поставит вопрос о необходимости его преодоления, а не снятия некоторых признаков кризиса в результате денежный вливаний.

4. Следующий экономический подъем на планете будет связан с революционными переменами в энергетике. Удешевление электроэнергии обеспечит снижение себестоимости товаров, рост применения робототехники, появление новых материалов и видов товаров. С другой стороны, кризис, через социально-политические преобразования, приведет к распространению долговременной политики поддержания спроса.

5. Дороговизна углеводородов и широкое применение дешевой рабочей силы низкой квалификации («энергии мускулов») взаимосвязаны. Попытки неолиберальных правительств, за счет девальвации и мер «жесткой экономии», еще более снизить цену рабочих рук разрушают потребительский спрос и расширяют материальную базу кризиса.

6. Атомная энергетика не обеспечила за последние десятилетия удешевления электроэнергии. Было продемонстрировано, что она сосуществует с нефтегазовой энергетикой как ее дополнение. Разнообразные планы постепенного вытеснению углеводородов альтернативными источниками не состоятельны с точки зрения стоящих перед экономикой задач. Биотопливо, геотермальная энергетика, гелиоэнергетика, ветроэнергетика и водородная энергетика не могут дать общего принципиального решения проблемы, а управляемый термоядерный синтез остается на базе научных исследований. Альтернативная энергетика выступает как дополнение к углеводородной энергетике, но не как ее замена.

7. Сырьевые и финансовые корпорации не заинтересованы в коренном энергетическом перевороте, грозящем обесценить многие инвестиции. Правительства, как политические агенты крупного бизнеса, не хотят вытеснения старой энергетики и субсидируют аналоговые проекты, но не исследования, ориентированные на качественное преобразование энергетики. Монополии и власть образуют консервативный блок, сознавая, что любые серьезные изменения в энергетике ставят под удар господство существующих сырьевых и энергетических монополий.

8. Главные черты новых решений в энергетике должны состоять в значительном снижении стоимости генерации, возможности получения значительно большего количества энергии, автономности генерации и снятии географических ограничений для работы устройств. Значение также имеет потребность в способах беспроводной передачи электричества в большом количестве на значительные расстояния с минимальными потерями. Для повышения производительности труда обилие дешевой энергии имеет решающее значение.

9. Революция в энергетике может произойти только после перехода экономического кризиса в фазу депрессии. Важным условием является ослабление или уничтожение политической власти западных финансовых корпораций, а также корпораций нефтегазовой сферы.

10. Российская электроэнергетика находится в состоянии упадка, а генерирующие мощности физически разрушаются. Качество кадров падает. Плачевное состояние отрасли отражает системный кризис отечественной науки, образования и промышленности. Сырьевые монополии стремятся обеспечивать себя недорогим электричеством через контроль над генерирующими компаниями, а население, малый и средний бизнес вынуждены все больше платить за энергию. При этом средства из электроэнергетического сектора выводятся.

11. Согласно планам правящего класса, Россия должна остаться периферийной по характеру экономики страной. Глобальный экономический кризис и начавшийся в России политический кризис нарушат эти расчеты и откроют путь для возрождения электроэнергетики уже на новой — революционной базе.

12. Подлинная инновационная энергетика сформировалась как научно-технологическое направление практически независимо от официальных структур. Среди ее векторов выделяются: «холодный ядерный синтез», атмосферная электроэнергетика, вихревые теплогенераторы, магнитомеханический усилитель мощности, индукционные нагреватели, двигатели без выброса массы, плазменные генераторы электроэнергии, напряженные замкнутые контуры, энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости.

13. В различных областях инновационного энергетического поиска уже получены определённые практически значимые результаты, в других исследования ведутся на уровне лабораторных или полупромышленных моделей. Государство и корпоративный сектор в России игнорирует практически все подобные работы.