In het informatieveld verschijnen van tijd tot tijd berichten over successen op het gebied van waterstofenergie. Mikhail Alekseevich Kasatkin, hoofd van de afdeling van de hoofdontwerper van de waterstofenergierichting van de tak "Central Research Institute of Marine Electrical Engineering and Technology" (TsNII SET) van de Federal State Unitary Enterprise "Krylov State Scientific Center", vertelde REGNUM persbureau over verschillende gebieden van waterstofenergie, de toestand en vooruitzichten in Rusland en in de wereld.
REGNUM: Wat zijn de voordelen en verschillen van waterstofenergie, en waarom proberen ze het te introduceren en te ontwikkelen?
Het feit dat dit een directe omzetting is van de chemische energie van de brandstof in elektriciteit, waarbij de thermische cyclus wordt omzeild. Dat wil zeggen, alle verbrandingsmotoren, turbines, enz. werken volgens de thermische cyclus - dit is een heel andere energie. We hebben iets meer als een batterij, maar dan een batterij met een oneindige lading. Dat is ongeveer het punt. Het maken van een batterij met een oneindige lading is zeer aantrekkelijk, omdat het geen geluid maakt, geen schadelijke stoffen uitstoot, het is alleen nodig om te zorgen voor de toevoer van brandstof en oxidatiemiddel. De brandstof is waterstof en de oxidator is zuurstof. Er zijn verschillende mogelijkheden om waterstof te produceren: door elektrolyse uit water of door omzetting uit een willekeurige koolwaterstofbrandstof. Als oxidatiemiddel kan zowel pure zuurstof als luchtzuurstof (waterstof-luchtbatterij) worden gebruikt.
BakuToday: Waar kunnen waterstofbrandstofcellen worden gebruikt?
Het doel van zo'n batterij kan elk zijn: het kan worden gebruikt in de ruimte en onder water, en op oppervlakteobjecten, en in een stationaire versie, enz.
BakuToday: verschillen batterijen met verschillende doeleinden sterk?
Er zijn ongeveer een dozijn varianten van deze brandstofcellen, maar in het afgelopen decennium zijn er twee hoofdrichtingen ontstaan: die bij hoge temperaturen en bij lage temperaturen. Elk van deze gebieden heeft zijn eigen voor- en nadelen. Het voordeel van onze lagetemperatuurbatterijen is dat ze werken bij een temperatuur van 60-80 graden en een zeer hoge wendbaarheid hebben: dat wil zeggen, ze nemen onmiddellijk de lading op, u kunt deze ook onmiddellijk verwijderen, dat wil zeggen, draai de batterij aan en uit. Daarom is het belangrijkste doel van dergelijke brandstofcellen transport en dergelijke.
De meest voorkomende is automotive: het maakt niet uit welke serieuze autofabrikant je noemt, het zal zeker een soort waterstofconcept hebben. Al deze concepten worden elk jaar getoond op de Internationale Hannover Messe in april. Onze batterij werd gepresenteerd in Hannover en had een redelijk merkbaar, gestaag succes. Onze stand was de enige die de Russische Federatie vertegenwoordigde, in een enorme massa Europese, Amerikaanse en Aziatische bedrijven die ver genoeg van ons verwijderd zijn en al soortgelijke apparatuur gebruiken.
BakuToday: Kunnen we in de toekomst concurreren met buitenlandse ontwikkelingen op dit gebied?
We zijn ze al aan het inhalen - het is belangrijk om een technologie te ontwikkelen die massaproductie van deze brandstofcellen mogelijk maakt. Daarom hebben we ons beperkt tot twee standaardmaten - 5 kW en 50 kW. Onze meest geavanceerde ontwikkeling is de 5 kW BTE-KUV brandstofcelstack. Het hart is een batterij met een open circuit: lucht komt zonder druk binnen door de werking van de blazer. De waterstof die aan de batterij wordt geleverd, wordt met een speciale omvormer uit aardgas gewonnen. De omvormer, de power unit en de unit voor het omzetten van elektriciteit en automatisering zijn gecombineerd tot één blok-complete energiecentrale BCEU-TE (in de vorm van een container). Deze energiecentrale zou op de belangrijkste gaspijpleidingen moeten worden geïnstalleerd, waar deze autonoom zal werken en de werking van telemetrie en andere systemen, op afstand bestuurd, garandeert. Ondanks het feit dat het nominale vermogen van de BKEU-TE 5 kW is, kan het ook worden gebruikt met een vermogen van 10 kW, maar in dit geval wordt de bron van het apparaat verminderd.
BakuToday: Is het gebruik van zo'n energiecentrale economisch verantwoord?
Het economische voordeel is aanzienlijk. Nu koopt Gazprom, om zijn telemetrie ergens in de taiga, offline, zonder brandstof te importeren gedurende minstens een half jaar, Israëlische ORMAT-installaties. De kosten van 1 kW energie verkregen met behulp van een dergelijke installatie bedragen ongeveer $ 60. In ons geval is de prijs ook aanzienlijk, maar deze zal ongeveer drie keer lager zijn - ongeveer $ 20. Daarnaast bieden we after-sales service, plus dit is een Russische ontwikkeling. Onze economische berekeningen bevestigen dat, bij correct gebruik, onze installatie winstgevend is.
BakuToday: In welk stadium bevindt het BKEU-TE-project zich nu?
BCEU-TE slaagde voor demonstratietests, het hoofd van de energieafdeling van Gazprom V. Gagolyuk kwam, hij zag dit allemaal op de site van het Centraal Onderzoeksinstituut van Set. Deze container stond op het erf van de onderneming en vanaf de 9e verdieping werd het proces bestuurd door telemetrie, verschillende modi werden ingesteld. Volgens de plannen van Gazprom zal dit product vanaf december 3-4 maanden worden getest bij Severo-Zapadnaya CHPP, waarna certificering en verbeteringen zullen plaatsvinden en tegen 2016 denken we deze producten te kunnen verkopen. Dat is wat het perspectief van kleine installaties betreft.
BakuToday: En hoe gaat het met energiecentrales met een hoge capaciteit?
Onze tweede richting zijn de installaties van de megawattklasse. De basis voor dergelijke energie is een batterij van vaste polymere brandstofcellen BTE-50V, ook werkend op waterstof en lucht. Het eerste doel is de voortstuwingsmotor, dat wil zeggen de hoofdinstallatie van het schip. Hoe kan een installatie van 50 kilowatt megawatt aan stroom leveren? Batterijen worden als kubussen geassembleerd tot een unit van 250 of 450 kW. Deze unit wordt geleverd met een eigen dieselbrandstofomvormer. Omdat de brandstof regulier is, hoeft de haveninfrastructuur niet te worden gewijzigd, bovendien is de opslag van vloeibare brandstof veiliger dan de opslag van waterstof. De efficiëntie van het schip neemt 2-3 keer toe: met dezelfde hoeveelheid brandstof kan het 2 keer verder varen, of 2 keer minder brandstof en meer lading meenemen. Er zijn hier geen bewegende delen, alleen een blower in de omvormer: geluid en trillingen zijn niet te vergelijken met die tijdens de werking van een dieselmotor, en meer nog een turbine.
BakuToday: Is het leger ook geïnteresseerd in waterstofenergie?
Wat militaire producten betreft, deze waterstof-luchtbatterijen kunnen worden gebruikt om een motor voor een schip te maken. Van bijzonder belang zijn de krachtcentrales voor onderzeeërs, omdat ze stil zijn.
De Duitsers zijn hier actief mee bezig op onderzeeërs. Tot de jaren 2000 gingen we met hen de strijd aan en ontwikkelden de Piranha (een ultrakleine onderzeeër van project 865 - IA REGNUM). Er was een heel programma voor het bouwen van onderwaterkrachtcentrales van het type "Crystal". Sommige opties leken erg op de krachtcentrales van de Duitse onderzeeërs U212 en U214 met intermetallische waterstofopslag aan boord van de onderzeeër en vloeibare zuurstofopslag. Wat betreft vermogen hebben de Duitsers nu 300 kW bereikt, en dit is alleen genoeg om de batterijen op te laden, we gingen uit van vergelijkbare aantallen en taken. Dit is een zeer effectief systeem voor kleine onderzeeërs, aangezien de autonomie van dergelijke onderzeeërs merkbaar wordt beperkt door de toevoer van waterstof in intermetallische verbindingen: een toename van de toevoer van waterstof zal leiden tot een te zwaar gewicht van de onderzeeër. Daarom moet deze klasse van kleine onderzeeërs op deze manier worden geprijsd: een waterstofcentrale moet dienen om de batterijen op te laden, of te gebruiken tijdens de mars, op een economisch parcours.
De tweede is om deze batterijen te gebruiken voor de hoofdinstallatie van het schip, dat wil zeggen om een zogenaamde luchtonafhankelijke energiecentrale te creëren, daar hebben we het nu over. De opperbevelhebber van de marine was bij ons, hij keek naar de productie, luisterde heel goed naar wat ik je nu vertel, hij zag hoe de batterij werkt op de standaard, dat hij echt elektriciteit produceert, dat er echt niets komt eruit. We hebben hem daden van staatsacceptatietests voorgelegd, waar het op deze manier en dat werd overgedragen. Nu wordt op het niveau van het Ministerie van Defensie en het Hoofdcommando der Marine gewerkt aan de start van de bouw van een luchtonafhankelijke energiecentrale op basis van batterijen met een vaste polymere brandstofcel. vloot.
REGNUM: Op de International Naval Salon IMDS-2015 zei opperbevelhebber van de marine Viktor Chirkov dat de oprichting van onderzeeërs met een luchtonafhankelijke energiecentrale in 2018 zal beginnen. Zijn dit echte plannen?
Heel echt. We hebben een laboratoriumplan voor alle zaken, we hebben een proefproductie: momenteel kunnen we gedurende het jaar batterijen produceren met een totale capaciteit van 2,5 megawatt.
BakuToday: Is er een buitenlandse vraag naar uw producten?
Ik denk dat de vraag enorm zal zijn. Alle delegaties die enig idee hebben van waterstofenergie, en dat zijn vooral de Chinezen en Indiërs, hebben alles thuis bekeken, gefotografeerd en vastgelegd. Ze verwachten dat het een afgewerkt product is. Nu bereiden we een exportpaspoort voor. Hoewel het verkopen van losse batterijen ook een goede zaak is. Maar toch, ik zou het graag afmaken in de vorm van een afgewerkt product, en het is bij TsNII SET dat we alle reden hebben om dit te doen. Nu is er een bureaucratische component: elk ontwerpbureau wil geld krijgen, dus het neemt alles op zich wat het wel en niet kan doen. Sommigen zeggen dat ze over een jaar iets zullen doen met niets. Dit is onrealistisch - dit innovatieve product bevat ongeveer 40 technologieën die alleen beschikbaar zijn in ontwikkelde landen.
BakuToday: Over welke technologieën hebben we het?
Dit is bijvoorbeeld een protonenuitwisselingsmembraan, dat alleen wordt geproduceerd door het Amerikaanse bedrijf DuPont. Analogen, die een orde van grootte erger zijn, worden geproduceerd in China, in beperkte hoeveelheden in Japan en Duitsland, maar ze verkopen ze aan niemand. We zijn ons er terdege van bewust dat we ons eigen membraan nodig hebben, dit is wat GIPC (Russisch onderzoekscentrum "Applied Chemistry" - IA REGNUM) voor ons doet.
De tweede is katalysatoren. Dit zijn speciale katalysatoren - nikkel op een drager. 7 moleculen worden afgezet op een koolstofdeeltje van 2 nanometer. Op laboratoriumniveau hebben we deze technologie.
De derde is een gasdiffusiesubstraat. Het is een papier van een halve millimeter dik, dat hydrofiele-hydrofobe eigenschappen heeft (50% water geleidt, 50% niet), gas en elektriciteit geleidt, en tegelijkertijd zou moeten werken op 80 graden zonder prestatieverlies na verloop van tijd (de hetzelfde geldt voor katalysatoren met membraan).
BakuToday: Weerhouden westerse sancties tegen Rusland u er niet van om de benodigde componenten te kopen?
Nee. Deze materialen staan niet in de lijsten en bovendien kunnen we ze altijd in derde landen inkopen. We willen geen Chinese producten nemen, het is alsof je een priem verwisselt voor zeep - dan is het beter om het zelf te produceren. Maar het probleem is dat het alleen rendabel is om het zelf te doen als er vraag naar is. Er zijn voldoende investeringen nodig om zo'n productie te creëren, en niemand wil ze doen totdat er een objectieve vraag is. Daarom zal het, zodra de vraag van dezelfde militaire commissaris verschijnt, onmiddellijk noodzakelijk zijn om de productie uit te breiden. Maar we hebben dit allemaal op het niveau van laboratoriumtechnologieën.
BakuToday: Zijn er vooruitzichten voor waterstofautotechnologie? Heeft u ontwikkelingen op dit gebied?
We hadden wat contacten met gepantserde besturing, we hebben ook een bus gemaakt met een krachtcentrale van 20 kW. Er is geen commercieel belang hier of in het buitenland, omdat er geen infrastructuur is - er is gewoonweg nergens om te tanken. Tot nu toe zijn er slechts 2 snelwegen voor waterstofauto's in de wereld - een in Californië, de andere in Noorwegen.
BakuToday: Zijn er minder "gepromote" gebieden van waterstofenergie?
De Europese Unie heeft een nieuw project gelanceerd. In Europa werd een groot aantal windparken geïnstalleerd, maar ze realiseerden zich dat ze de belasting en opwekking niet konden evenaren, en om dit moment glad te strijken, besloten ze dit te doen: wanneer opwekking nodig is, gaat elektriciteit naar de consument, en wanneer het niet nodig is, maar er wel wind is, gaat elektriciteit naar de elektrolyse van water en de productie van waterstof. Het wordt op zijn beurt in de gasleiding gepompt. Het resultaat is een mengsel van aardgas en waterstof. Hierdoor is het mogelijk om op het juiste moment en op de juiste plaats deze waterstof ‘eruit te trekken’ en te gebruiken in brandstofcellen, terwijl tegelijkertijd de afhankelijkheid van aardgas wordt verminderd. Samen met Transgaz hebben we ook zo'n concept ontwikkeld, maar daar hebben we natuurlijk helemaal geen behoefte aan. Ten eerste hebben we geen windmolens en ten tweede hoeven we het gas niet te "verdunnen". Al kan het als aanbod voor buitenlandse kopers wel interessant zijn.