В Петербурге разработали систему одновременной выработки воды, тепла и топлива

Одновременное производство пресной воды, электроэнергии и экологически чистого топлива — водорода — с минимальными издержками станет возможным благодаря комплексу, разработанному исследователями из СПбПУ в составе научной группы. Установка способна функционировать автономно, при этом производительность водорода не связана с погодными условиями, что выделяет её среди современных аналогов. Результаты исследования представлены в журнале Progress in Energy.

Одна из главных проблем перехода человечества на экологически чистую энергетику — высокая стоимость используемого топлива и нестабильность его производства. К такому выводу пришли ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ). По их мнению, наиболее перспективной альтернативой нефти и природному газу является водород (H₂), который получают из воды при помощи электричества.

«Большинство современных проектов по производству чистого водорода завязаны на возобновляемые источники энергии — солнце и ветер. Но они нестабильны: пасмурно — нет водорода. Кроме того, электролиз — процесс получения водорода из воды — требует огромного количества именно пресной воды, что создает серьезную трудность в регионах, где и так не хватает питьевой воды», — объяснила доцент Высшей школы атомной и тепловой энергетики Екатерина Соколова, одна из авторов исследования.

Исследователи СПбПУ предложили способ сделать производство водорода менее зависимым от внешних факторов и снизить потребление ресурсов. В основе их разработки — малый модульный реактор, функционирующий на сверхкритическом диоксиде углерода (CO₂). Для этого комплекса были рассчитаны два варианта реализации: полностью автономный, при котором предприятие самостоятельно обеспечивает себя водой, а также рыночный — когда опреснённая вода становится отдельным ценным товаром.

«Основной принцип, заложенный в нашу систему, — это сохранение тепла. Представьте себе, что вы сначала вскипятили чайник, потом этим же теплом обогрели комнату, а затем ещё и высушили бельё. Аналогично и в нашей схеме: тепло от ядерного реактора первоначально используется для производства электроэнергии, остатки расходуются на получение водорода из очищенной воды, а при необходимости — на опреснение морской воды», — отметила Соколова.

Согласно расчетам специалистов, подобная система практически не требует больших площадей, отличается компактностью реактора, независимостью от внешних источников воды и способна формировать стабильную стоимость водорода и электроэнергии на годы вперед. По предварительным данным, цена водорода может снизиться до 2,93 доллара США за килограмм, в то время как сейчас этот показатель достигает примерно 6 долларов за килограмм.

«Используемый в нашей модели реактор пока находится на стадии концептуальной разработки (уровень технологической готовности 3–4), а когда он будет готов к коммерческому строительству, мы сможем сразу приступить к проектированию системы водородного производства под конкретные нужды заказчика», — подчеркнула Соколова.