По мнению ученых ИРНИТУ, внедрение на ТЭЦ систем накопления энергии (СНЭ) на основе водородных топливных элементов (ВТЭ) имеет хорошие перспективы. Переход теплоэлектроцентралей на экологически чистые технологии позволит экономить миллионы рублей на угольном топливе, снижать платежи за вредные выбросы в атмосферу, повышать надёжность оборудования. Результаты исследования опубликованы в общественно-деловом научном журнале «Энергетическая политика».
Работу в рамках госзадания, рассчитанного до 2030 года, выполнили профессор Байкальского института БРИКС, ведущий научный сотрудник Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, доктор наук Вадим Локтионов и магистрант БИ БРИКС Данил Волыгин. Третий автор – магистрант НИУ «Московский энергетический институт» Роман Масленников, окончивший Иркутский политех в прошлом году. Ранее Данил и Роман разрабатывали установку для измерения характеристик водородных топливных элементов.
«Вместе мы работали на дисциплинах «Проектная деятельность» и «Экономика энергетики». Роман и Данил проявили себя как талантливые начинающие исследователи. Мы обсуждали и анализировали перспективы интеграции систем накопления электроэнергии на основе водородных топливных элементов в существующие ТЭС, которые были запущены в 1960-1990 годы и вырабатывают порядка 63 % электроэнергии в стране. В научной литературе работ по этой теме мало. Именно поэтому ребята предложили, используя результаты проведённых исследований, написать совместную статью», – рассказал Вадим Локтионов.
Комментируя актуальность исследования, практическую значимость его результатов, авторы обращаются к энергетической стратегии РФ. В документе сказано, что одна из главных задач ТЭК – сокращение вредных выбросов в окружающую среду более чем на 70 % относительно 1990 года. Необходимо внедрять ресурсосберегающие технологии, использовать преимущества централизованных систем энергоснабжения, стремиться к достижению углеродной нейтральности.
По мнению учёных, решить задачи отрасли можно с помощью систем накопления энергии.
«Они играют важную роль в обеспечении стабильной работы сетей, позволяя накапливать энергию в периоды низкой нагрузки и возвращать её при повышении спроса. Это помогает минимизировать потери энергии, увеличивает надёжность электроснабжения и способствует оптимизации использования природных ресурсов», – считает профессор Вадим Локтионов.
С учётом концепции развития водородной энергетики в России исследователи называют перспективными системы накопления энергии на основе ВТЭ. Они имеют высокую удельную энергоёмкость и почти нулевой саморазряд. Пилотные системы функционируют в Подмосковье и на Сахалине. Масштабировать практику по всей стране не удаётся из-за высокой стоимости установок, которая вызвана отсутствием в стране серийного производства протонпроводящих мембран и инновационных катализаторов.
Авторы подчёркивают, что внедрять СНЭ на основе ВТЭ прежде всего необходимо на ТЭЦ. Около 61 % оборудования теплоэлектроцентралей эксплуатируется как минимум 35 лет. Это отрицательно сказывается на производстве, повышает затраты на обслуживание, создаёт трудности для проведения ремонта станций. По мнению Вадима Локтионова и магистрантов, СНЭ – важный резерв мощности первой очереди, способный обеспечить бесперебойность энергоснабжения в плановых и аварийных ситуациях.
«Расчёты демонстрируют существенное снижение затрат на угольное топливо (–6,8 млн руб./год). Это связано с совершенствованием режимов работы станции, рациональным использованием энергоресурсов. Пропорционально сокращению расхода топлива, его сжигания уменьшается и плата за вредные выбросы (–14 тыс. руб./год). Снижение штрафных мер на рынке мощности (–14,7 млн руб.) объясняется повышением коэффициента готовности станции (+ 0,14 %), что позволит сократить время отклонения от плановых значений графика генерации на 10%», – сообщил о результатах исследования Вадим Локтионов.
В планах научного коллектива – опубликовать в отраслевых изданиях материалы о различных аспектах внедрения СНЭ в существующие условия российской энергетики. В рамках выполнения госзадания будут рассмотрены вопросы энергобезопасности России, в том числе повышения эффективности энергосистем.
