Научный коллектив Высшей школы атомной и тепловой энергетики разработал концепцию энергетического комплекса, который позволит одновременно производить водород, электроэнергию и пресную воду. Основой системы станет малый модульный реактор с энергетической установкой на сверхкритическом диоксиде углерода (sCO2).
Большинство современных проектов по производству экологически чистого водорода завязаны на такие возобновляемые источники энергии, как солнце и ветер, но они зависят от погодных условий. Кроме того, электролиз требует огромного количества именно пресной воды, что создает серьезные трудности в регионах, где и так не хватает этого ресурса.
Для нового комплекса были рассчитаны два сценария работы. В первом сценарии он функционирует автономно и самостоятельно обеспечивает производство водорода необходимой пресной водой. Во втором сценарии опресненная вода становится дополнительным товарным продуктом наряду с электроэнергией и водородом.
Важная особенность предложенной схемы заключается в каскадном использовании тепловой энергии. Тепло, которое обычно теряется на разных этапах энергетического цикла, здесь последовательно используется в нескольких процессах. По желанию оставшиеся излишки можно потратить на кипячение для опреснения морской воды.
Такое оборудование будет компактным, сможет работать независимо от погодных условий и обеспечивать предсказуемое производство электроэнергии и водорода. Собственное опреснение воды позволяет рассматривать его применение на территориях, где доступ к пресной воде ограничен.
Ученые подсчитали, что себестоимость производства водорода в предложенной системе может составить от 2,93 доллара США за килограмм. На сегодняшний день стоимость производства экологически чистого водорода находится примерно на уровне около 6 долларов за килограмм.
Пока речь идет о перспективной концепции, дальнейшая реализация которой связана с развитием технологии малых модульных реакторов. Используемый в новой модели реактор находится на стадии концептуальной разработки (уровень технологической готовности 3-4). Когда он будет готов к коммерческому строительству, ученые смогут сразу перейти к проектированию системы производства водорода для конкретного региона.
Предложенный подход позволяет рассматривать атомную энергетику не только как источник электричества, но и как основу энергетического комплекса, в котором один источник тепла обеспечивает выпуск сразу нескольких востребованных продуктов, таких как электричество, водород и пресная вода.
Исследование было выполнено при поддержке Российского научного фонда.
