Водородная энергетика и экология
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ОБЛАСТИ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ОБЪЕДИНЕННОМ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ЦЕНТРЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ КОМИССИИ
К. Филиоу, Й. П. Хирвонен, С. Петэв, Г. Цотридис, Ж. Б. Вейрэ
Европейская комиссия, Объединенный исследовательский центр Генеральной Дирекции Институт проблем энергетики, Вэстердуинвег, 3, НЛ-1755, ЛЕ Петтен, Нидерланды. Телефон: +31-224-565171, факс: +31-224-565623, e-mail: constantma.ffliou@jrc.nl
Объединенный исследовательский центр (ОИЦ) Европейской Комиссии (ЕК) и, в частности, Институт проблем энергетики (ИПЭ), поддерживают продвижение использования водорода в качестве нового энергоносителя. Это делается путем научно-исследовательской деятельности, целью которой является стандартизация методик проведения испытаний топливных элементов и оценки эксплуатационных характеристик, коэффициента полезного действия и безопасности инновационных систем хранения водорода. Эта деятельность, в целом, направлена на глобальную техническую гармонизацию развития процесса принятия и продвижения водорода. И, наконец, с помощью своей «Справочно-информационной системы в области возобновляемых источников энергии» (SETRIS), ОИЦ применяет соответствующие «ноу-хау», знания и научные результаты в работе своих институтов с целью оказания помощи политикам при определении и реализации позиции ЕС по использованию водорода в качестве энергоносителя.
Институт проблем энергетики (ИПЭ) входит в состав Объединенного исследовательского центра (ОИЦ), Генеральной Дирекции Европейской Комиссии и фактически является её исследовательской лабораторией. Цель деятельности ИПЭ заключается в том, чтобы обеспечить научно-техническую поддержку концепций, разработок, реализации и контроля политики Союза в области энергетики. Деятельность, связанная с неядерными источниками энергии, направлена на поддержку политики ЕС в области обеспечения безопасности энергоснабжения. Особое внимание обращается на эксплуатационные характеристики путем рассмотрения таких параметров, как коэффициент полезного действия, безопасность, соответствие требованиям охраны окружающей среды, а также новых энергоносителей и вопросов перехода к безуглеродной экономике, при которой водород и топливные элементы совместно способствуют повышению энергетической безопасности, уменьшению выбросов парниковых газов и токсичных компонентов и повышению конкурентоспособности. Характерными темами научных исследований являются топливные элементы, хранение водорода и технико-экономическая оценка водородных технологий.
Системы топливных элементов (ТЭ) предлагают чистый и эффективный путь преобразования
энергоносителей (таких, как водород, природный газ) в электрическую энергию. Даже несмотря на то, что они находятся сейчас на стадии опытной эксплуатации, их технология отработана еще не достаточно полно, и общепринятые меры по оценке коэффициента полезного действия этих систем еще предстоит установить. Согласованные методики проведения испытаний и измерений для систем топливных элементов в целом и для их компонентов еще не определены, и множество граничных условий (приложения, технологии обращения и переработки сбросных продуктов, виды энергоносителей и их качество) еще недостаточно изучены. По состоянию на данный момент не существует стандартизированной методики проведения испытаний по оценке систем ТЭ, удовлетворяющих требованиям потребителя, для стационарных, переносных и транспортных приложений, и многие лаборатории полагаются на самостоятельно разработанные протоколы испытаний. Программа работ ОИЦ «Испытания по проверке эксплуатационных характеристик и стандартизация систем топливных элементов» имеет три основные цели, а именно: создание установки для проведения испытаний топливных элементов, техническое содействие Европейской сети по вопросам проверки эксплуатационных характеристик и стандартизации топливных элементов (FCTESTNET) и научные исследования в области систем топливных элементов с помощью аналитического моделирования. В рамках этой акции будет составлено общее представление о положении в области испытаний ТЭ в Европе (в соответствии с европейскими принципами проведения научных исследований). Будут определены и усовершенствованы согласованные методики проведения испытаний для оценки топливных элементов, сбросов и систем. Цель заключается в том, чтобы способствовать установлению стандартов качества и методов оценки качества промышленных изделий, основанных на использовании топливных элементов, для мировых общих рынков и использованию их при определении контрольных точек для различных систем при анализе процессов и применимости различных технологий.
Хранение водорода. Для того, чтобы водород стал эффективным энергоносителем, необходимо серьезно усовершенствовать процессы хранения (в частности, на борту транспортных средств). Все воз-
ISJAEE Специальный выпуск (2003)
Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
можные варианты (сжатый газ, жидкий водород, гидридные металлы и пористые среды) обладают преимуществами и недостатками, касающимися веса, объема, энергетической эффективности, длительности заправки, стоимости и безопасности. В настоящее время ни один из них не удовлетворяет всем критериям, установленным производителями и конечными пользователями. Поэтому необходимо определить долгосрочные обязательства по совершенствованию научных исследований в сочетании с координацией с самыми разными заинтересованными сторонами. Отвечая этому требованию, научно-техническая деятельность в рамках программы Института проблем энергетики «Система альтернативных энергоносителей» (SYSAF) построена таким образом, чтобы исследования были направлены на усовершенствование или разработку существующих и создаваемых технологий хранения водорода и на поддержку технических стандартов. Институт проблем энергетики осуществил инвестиции в соответствующие технические установки, которые сейчас находятся в состоянии монтажа и которые соответствуют разным вариантам хранения водорода: в сжатом состоянии, гидридным и углеродным структурам. Имеется полномасштабная установка для проведения испытаний топливного бака транспортного средства по оценке проницаемости и измерению величины утечек водорода с приборами и оборудованием для контроля температуры и газового анализа (газовая хроматография и квадрупольная масс-спектроскопия). Кроме того, на стадии монтажа находятся полностью автоматизированная установка для волюмометрического анализа с целью изучении соотношений «давление-состав и температура» (давление — до 200 бар, температура — до 500 0С, криостат — от -60 0С до +60 0С) для гидри-
дов металлов и снабженный компьютером гравиметрический прибор-анализатор (давление — до 20 бар, температура — от 196 0С до 500 0С) для углеродных структур.
Работа «Справочно-информационной системы в области возобновляемых источников энергии» (SETRIS) поддерживает стратегию ЕС в области водородной экономики по созданию консенсуса, касающегося воздействия на окружающую среду в течение срока эксплуатации, технико-экономического обоснования и оценки безопасности для всех вариантов. В рамках системы SETRIS проводятся всесторонние исследования по определению и оценке существующих водородных технологий и их практической реализации, рассматриваются различные масштабные и временные рамки и оцениваются возможности снижения расходов с целью обеспечения их конкурентоспособности и долговечности. Эта система способствует преодолению барьеров на пути создания гармонизированных потоков данных и информации для водородных технологий. Это осуществляется путем сбора и оценки данных о технологиях, связанных с водородом, и обеспечения надлежащего уровня сравнения технико-экономических показателей, а также путем ведения учета данных о результатах реализации проектов, их успехов и неудач. И, наконец, в рамках системы SETRIS производится оценка влияния альтернативных принципов и мероприятий ЕС, используемых для перехода к водородной экономике, путем моделирования конкретных сценариев. Для этой цели в системе используется уточненная база данных ОИЦ формата Е3, и в данном исследовании учитываются степень технологической новизны, соответствующие геополитические риски и необходимая инфраструктура.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.