Новосибирские ученые создают «чистую» ТЭЦ

К 2025 году ученые НГТУ НЭТИ разработают новую «начинку» ТЭЦ с нулевыми выбросами.

Ученые кафедры тепловых электрических станций факультета энергетики Новосибирского государственного технического университета НЭТИ приступили к разработке углерод-нейтральных технологий производства электроэнергии –– через два года разработка позволит избавиться от вредных выбросов ТЭЦ.

— Углерод-нейтральные технологии — это такие технологии, которые не увеличивают количество углекислого газа в атмосфере. Более того, выбросов, загрязняющих окружающую среду, — ноль. В технологиях не используется вода, так что они выгодны еще и поэтому, — рассказал руководитель научной группы, завкафедрой ТЭС доктор технических наук Павел Щинников.

По информации Щинникова, у разработки есть и значительная экономическая выгода. Затраты на воду стоят на втором месте после затрат на топливо.

— Начинка будущей «чистой» теплоэлектростанции будет принципиально отличаться. Здесь на входе не потребуется всего комплекса оборудования, связанного с подачей воды, угля, воздуха, а на выходе не будет необходимости в трубе для выбросов продуктов горения, а также в системах водо- и воздухоочистки, — пояснил Щинников.

В основе технологических решений, которые сейчас разрабатываются командой профессора Щинникова, лежит применение газообразного топлива, доля которого в энергобалансе России свыше 70 процентов. Газ (метан) сжигают в кислороде с получением в качестве продуктов сгорания СО2 и Н2О. Полученный СО2 используют в качестве рабочего тела в получении электроэнергии в цикле с нулевыми выбросами, а вода выводится в регенераторе в процессе конденсации. Избыток СО2 отправляют на захоронение. Преимуществом является то, что не требуется строить специальных хранилищ: подойдут полости в разломах земной коры, или достаточно отвести излишки CO2 по трубопроводу на некоторую глубину в холодное море. Это перспективное решение для стран Европы, многие из которых находятся недалеко от северных морей.

Единой теории СО2-циклов с нулевыми выбросами в мире не выработано, поскольку сегодня не существует технических и технологических решений задачи, за которую взялись ученые-энергетики НГТУ НЭТИ. По словам Павла Щинникова, антропогенная составляющая парниковых газов — а это шахтный метан, выхлопные газы, выбросы ТЭЦ и результаты деятельности сельскохозяйственного производства — увеличивает содержание углекислоты в атмосфере приблизительно на три процента. Но, если заменить традиционную энергетику углерод-нейтральными технологиями, этот показатель можно снизить до одного процента.

— Сегодня наш коллектив входит в мировую пятерку исследовательских групп, которые занимаются этой проблемой, находясь, так сказать, на острие научной мысли. Мы выиграли двухгодичный грант Российского научного фонда и к 2025 году рассчитываем представить как оптимальную с точки зрения термодинамики и КПД технологию процессов СО2-циклов, так и дать технико-экономическую оценку реализации углерод-нейтральных технологий. Некоторые наши коллеги предполагают, что КПД станций на таких технологиях может составлять до 59 процентов. Сейчас станции традиционной энергетики имеют КПД в пределах 35-46 процентов, и это максимум. При реализации парогазовых технологий КПД также может быть достигнут на уровне 59-60 процентов, но при этом сохраняется выброс в атмосферу и забор и сток воды. Так что перспективы, действительно, впечатляющие, — рассказал Павел Щинников.

Современное производство электроэнергии имеет несколько видов так называемой «зеленой» энергетики, то есть такой, которая не увеличивает количество углекислого газа в естественном кругообороте. Сюда относятся гидростанции, солнечные батареи, ветровая и атомная энергетика. Однако события последних лет показали, что эти альтернативные источники энергии имеют свои ограничения. После известных событий на АЭС в Фукусиме не только Япония, но и ряд европейских стран начали сворачивать программы по атомной энергетике. Прочие виды очень зависят от природных «капризов» — засухи, пасмурной погоды или безветрия. Таким образом разработка технологий экологически сбалансированного получения энергии из традиционного топлива, каким является природный газ, приобретает чрезвычайно высокую актуальность.