מדי פעם מופיעות בשדה המידע הודעות על הצלחות באנרגיית המימן. מיכאיל אלכסייביץ' קסאטקין, ראש המחלקה של המעצב הראשי של כיוון אנרגיית המימן של הסניף "מכון המחקר המרכזי להנדסת חשמל וטכנולוגיה ימית" (TsNII SET) של המיזם היחידי של המדינה הפדרלית "המרכז המדעי של קרילוב", אמר ל-REGNUM סוכנות ידיעות על תחומים שונים של אנרגיית מימן, מצבה והסיכויים שלה ברוסיה ובעולם.
REGNUM: מהם היתרונות וההבדלים של אנרגיית מימן, ולמה הם מנסים להכניס ולפתח אותה?
העובדה שמדובר בהמרה ישירה של האנרגיה הכימית של הדלק לחשמל, תוך עקיפת המחזור התרמי. כלומר, כל מנועי הבעירה הפנימית, הטורבינות וכו' פועלים לפי המחזור התרמי – זו אנרגיה אחרת לגמרי. יש לנו משהו יותר כמו סוללה, אבל סוללה עם טעינה אינסופית. זה בערך העניין. הכנת סוללה עם טעינה אינסופית היא מאוד אטרקטיבית, מכיוון שהיא אינה עושה רעש, אינה פולטת חומרים מזיקים, יש צורך רק להבטיח אספקת דלק ומחמצן. הדלק הוא מימן והמחמצן הוא חמצן. ישנן אפשרויות שונות להפקת מימן: על ידי אלקטרוליזה ממים, או על ידי המרה מכל דלק פחמימני. חמצן טהור או חמצן אוויר (סוללת מימן-אוויר) יכולים לשמש כחומר מחמצן.
BakuToday: היכן ניתן להשתמש בתאי דלק מימן?
המטרה של סוללה כזו יכולה להיות כל שהיא: ניתן להשתמש בה בחלל, ומתחת למים, ועל חפצים משטחים, ובגרסה נייחת וכו'.
BakuToday: האם סוללות עם מטרות שונות שונות מאוד?
ישנם כתריסר סוגים של תאי דלק אלו, אך בעשור האחרון צצו שני כיוונים עיקריים: טמפרטורה גבוהה וטמפרטורה נמוכה. לכל אחד מהכיוונים הללו יש יתרונות וחסרונות משלו. היתרון של הסוללות שלנו בטמפרטורה נמוכה הוא שהן פועלות בטמפרטורה של 60-80 מעלות, ובעלות יכולת תמרון גבוהה מאוד: כלומר, הן לוקחות מיד את העומס, אפשר גם להסיר אותו באופן מיידי, כלומר לסובב את הסוללה. לסירוגין. לכן, המטרה העיקרית של תאי דלק כאלה היא תחבורה, וכל.
הנפוץ ביותר הוא רכב: לא משנה לאיזה יצרנית רכב רצינית אתה שם, אין ספק שיהיה לה איזשהו מושג מימן. כל המושגים הללו מוצגים מדי שנה ביריד האנובר הבינלאומי באפריל. הסוללה שלנו הוצגה בהנובר וזכתה להצלחה די בולטת, מתמדת. הדוכן שלנו היה היחיד שייצג את הפדרציה הרוסית, במסה עצומה של חברות אירופיות, אמריקאיות ואסיאתיות שהתרחקו מספיק מאיתנו וכבר מפעילות ציוד דומה.
BakuToday: האם נוכל להתחרות בהתפתחויות זרות בתחום זה בעתיד?
אנחנו כבר מדביקים אותם - חשוב לפתח טכנולוגיה שתאפשר ייצור המוני של תאי הדלק הללו. לכן, הגבלנו את עצמנו לשני גדלים סטנדרטיים - 5 קילוואט ו-50 קילוואט. הפיתוח המתקדם ביותר שלנו הוא ערימת תאי הדלק BTE-KUV של 5 קילוואט. הלב הוא סוללה עם מעגל פתוח: אוויר נכנס ללא לחץ, עקב פעולת המפוח. מימן המסופק למצבר מתקבל מגז טבעי באמצעות ממיר מיוחד. הממיר, יחידת הכוח והיחידה להמרת חשמל ואוטומציה משולבים לתחנת כוח אחת שלמה בלוק BCEU-TE (בצורת מיכל). תחנת כוח זו אמורה להיות מותקנת על צינורות הגז הראשיים, שם היא תפעל באופן אוטונומי, ותבטיח את פעולתן של מערכות טלמטריה ומערכות נוספות, הנשלטות מרחוק. למרות העובדה שההספק המדורג של BKEU-TE הוא 5 קילוואט, ניתן להשתמש בו גם בהספק של 10 קילוואט, עם זאת, במקרה זה, המשאב של המכשיר מצטמצם.
BakuToday: האם השימוש בתחנת כוח כזו מוצדק מבחינה כלכלית?
התועלת הכלכלית היא משמעותית. כעת גזפרום, על מנת לספק את הטלמטריה שלה, אי שם בטייגה, לא מקוון, ללא יבוא דלק לפחות חצי שנה, קונה התקנות ORMAT ישראליות. עלות 1 קילוואט אנרגיה המתקבלת בעזרת התקנה כזו היא כ-60$. גם במקרה שלנו המחיר לא מבוטל, אולם הוא יהיה נמוך פי שלושה בערך - כ-20$. בנוסף, אנו מספקים שירות לאחר המכירה, בנוסף מדובר בפיתוח רוסי. החישובים הכלכליים שלנו מאשרים שאם נעשה שימוש נכון, ההתקנה שלנו היא רווחית.
BakuToday: באיזה שלב נמצא פרויקט BKEU-TE כעת?
BCEU-TE עבר בדיקות הדגמה, ראש מחלקת האנרגיה של Gazprom V. Gagolyuk הגיע, הוא ראה את כל זה באתר של מכון המחקר המרכזי של סט. מכולה זו עמדה בחצר המיזם, ומקומה 9 נשלט התהליך באמצעות טלמטריה, נקבעו מצבים שונים. מדצמבר, על פי התוכניות של גזפרום, מוצר זה ייבדק ב-Severo-Zapadnaya CHPP למשך 3-4 חודשים, לאחר מכן יהיו הסמכות, שיפורים, ועד שנת 2016 אנו חושבים שנוכל למכור את המוצרים הללו. זה מה שנוגע לפרספקטיבה של מתקנים קטנים.
BakuToday: ואיך הולך עם תחנות כוח בעלות קיבולת גבוהה?
הכיוון השני שלנו הוא מתקנים בדרגת מגה וואט. הבסיס לאנרגיה כזו הוא סוללה של תאי דלק פולימריים מוצקים BTE-50V, הפועלים גם הם על מימן ואוויר. המטרה הראשונה היא מנוע ההנעה, כלומר מתקן הספינה הראשי. איך התקנה של 50 קילוואט יכולה לספק מגה וואט של כוח? סוללות מורכבות כקוביות ליחידה של 250 או 450 קילוואט. יחידה זו מסופקת עם ממיר דיזל משלה. מכיוון שהדלק רגיל, אין צורך לשנות את תשתית הנמל, יתרה מכך, אחסון דלק נוזלי בטוח יותר מאחסון מימן. יעילות הכלי עולה פי 2-3: עם אותה כמות דלק, הוא יכול להפליג פי 2 קדימה, או לקחת פי 2 פחות דלק ויותר מטען. אין כאן חלקים נעים, רק מפוח בממיר: רעש ורעידות אינם ניתנים להשוואה לאלו בזמן פעולת מנוע דיזל, ועוד יותר טורבינה.
BakuToday: האם הצבא מתעניין גם באנרגיית מימן?
באשר למוצרים צבאיים, ניתן להשתמש בסוללות מימן-אוויר אלו לייצור מנוע לספינה. מעניינות במיוחד תחנות הכוח לצוללות, שכן הן שותקות.
הגרמנים עוסקים בכך באופן פעיל בצוללות. עד שנות ה-2000, הלכנו איתם ראש בראש, פיתחנו את ה-Piranha (צוללת אולטרה-קטנה של פרויקט 865 - IA REGNUM). הייתה תוכנית שלמה של בניית תחנות כוח תת ימיות מסוג "קריסטל". כמה אפשרויות היו דומות מאוד לתחנות הכוח של הצוללות הגרמניות U212 ו-U214 עם אחסון מימן בין-מתכתי על סיפון הצוללת ומאגר חמצן נוזלי. באשר להספק, הגרמנים הגיעו כעת ל-300 קילוואט, וזה מספיק רק כדי להטעין את הסוללות, הנחנו מספרים ומשימות דומות. זוהי מערכת יעילה מאוד לצוללות קטנות, שכן האוטונומיה של צוללות כאלה מוגבלת במידה ניכרת על ידי אספקת מימן בתרכובות בין-מתכתיות: עלייה באספקת המימן תוביל למשקל רב מדי של הצוללת. לכן, יש לתמחר סוג זה של צוללות קטנות בצורה כזו: תחנת כוח מימן צריכה לשמש לטעינת הסוללות, או להשתמש בה בצעדה, במסלול חסכוני.
השני הוא להשתמש בסוללות אלה עבור התקנת הספינה הראשית, כלומר ליצור תחנת כוח כביכול עצמאית אוויר, אנחנו מדברים על זה עכשיו. אלוף חיל הים היה איתנו, הוא הסתכל על ההפקה, הקשיב טוב מאוד למה שאני אומר לך עכשיו, הוא ראה איך הסוללה עובדת על הדוכן, שהיא באמת מייצרת חשמל, ששום דבר לא באמת מגיע מחוץ לזה. הצגנו לו פעולות של מבחני קבלה של המדינה, שם זה התהפך כך וכך. כעת נושא התחלת הקמת תחנת כוח עצמאית באוויר המבוססת על סוללות עם תא דלק פולימרי מוצק נבדק ברמת משרד הביטחון והפיקוד הראשי של חיל הים צי.
REGNUM: בסלון הצי הבינלאומי IMDS-2015, מפקד חיל הים ויקטור צ'ירקוב אמר כי יצירת צוללות עם תחנת כוח עצמאית אווירית תתחיל ב-2018. האם אלו תוכניות אמיתיות?
ממש אמיתי. יש לנו תוכנית מעבדה לכל הנושאים, יש לנו ייצור פיילוט: כרגע במהלך השנה נוכל לייצר סוללות בהספק כולל של 2,5 מגה וואט.
BakuToday: האם יש ביקוש זר למוצרים שלך?
אני חושב שהביקוש יהיה עצום. כל המשלחות שיש להן מושג על אנרגיית מימן, וזו בעיקר הסינים וההודים, בדקו הכל, צילמו והקליטו בבית. הם מצפים שזה יהיה מוצר מוגמר. עכשיו אנחנו מכינים דרכון יצוא. למרות שמכירת סוללות בודדות היא גם עסק טוב. אבל בכל זאת, הייתי רוצה לסיים את זה בצורה של מוצר מוגמר, וב-TsNII SET יש לנו את כל הסיבות לעשות את זה. עכשיו יש איזה מרכיב בירוקרטי: כל לשכת עיצוב רוצה לקבל כסף, אז היא לוקחת על עצמה כל מה שהיא יכולה ויכולה לעשות. יש אומרים שהם יעשו משהו תוך שנה בלי כלום. זה לא ריאלי – המוצר החדשני הזה מכיל כ-40 טכנולוגיות שזמינות רק במדינות מפותחות.
BakuToday: על אילו טכנולוגיות אנחנו מדברים?
מדובר, למשל, בממברנה להחלפת פרוטונים, המיוצרת רק על ידי חברת דופונט האמריקאית. אנלוגים, שהם בסדר גודל גרועים יותר, מיוצרים בסין, בכמויות מוגבלות ביפן ובגרמניה, אבל הם לא מוכרים אותם לאף אחד. אנו מודעים היטב לכך שאנו זקוקים לממברנה משלנו, זה מה ש-GIPC (מרכז המחקר הרוסי "כימיה יישומית" - IA REGNUM) עושה עבורנו.
השני הוא זרזים. מדובר בזרזים מיוחדים - ניקל על מנשא. 7 מולקולות מופקדות על חלקיק פחמן בגודל 2 ננומטר. ברמת המעבדה, יש לנו את הטכנולוגיה הזו.
השלישי הוא מצע דיפוזיה של גז. זהו נייר, בעובי חצי מילימטר, בעל תכונות הידרופיליות-הידרופוביות (50% מים מוליכים, 50% לא), מוליך גז וחשמל, ובמקביל אמור לעבוד ב-80 מעלות מבלי לאבד ביצועים לאורך זמן (ה אותו דבר חל על זרזים עם ממברנה).
BakuToday: האם סנקציות מערביות נגד רוסיה אינן מונעות ממך לקנות את הרכיבים הדרושים?
לא. חומרים אלה אינם כלולים ברשימות, וחוץ מזה, אנחנו תמיד יכולים לקנות אותם במדינות שלישיות. אנחנו לא רוצים לקחת מוצרים סיניים, זה כמו להחליף מרצע לסבון - אז עדיף לייצר את זה בעצמנו. אבל הבעיה היא שמשתלם לעשות את זה לבד רק כשיש ביקוש. נדרשות מספיק השקעות כדי ליצור הפקה כזו, ואף אחד לא רוצה לעשות אותן עד שיש דרישה אובייקטיבית. לכן, ברגע שיופיע ביקוש, מאותו קומיסר צבאי, יהיה צורך מיד להרחיב את הייצור. אבל יש לנו את כל זה ברמת טכנולוגיות המעבדה.
BakuToday: האם יש סיכויים לטכנולוגיית רכב מימן? האם יש לך התפתחויות בתחום הזה?
היו לנו כמה מגעים עם בקרה משוריינת, יצרנו גם אוטובוס עם תחנת כוח של 20 קילוואט. אין עניין מסחרי לא כאן ולא בחו"ל, שכן אין תשתית - פשוט אין איפה לתדלק. עד כה, יש רק 2 כבישים מהירים למכוניות מימן בעולם - האחד בקליפורניה, השני בנורבגיה.
BakuToday: האם יש אזורים פחות "מקודמים" של אנרגיית מימן?
האיחוד האירופי השיק פרויקט חדש. באירופה הותקנו מספר רב של חוות רוח, אבל הם הבינו שהם לא יכולים להתאים את העומס והייצור, וכדי להחליק את הרגע הזה, הם החליטו לעשות את זה: כשצריך ייצור, החשמל מגיע לצרכנים, וכדי להחליק את הרגע הזה. כשאין בו צורך, אבל יש רוח, החשמל עובר לאלקטרוליזה של מים וייצור מימן. זה, בתורו, נשאב לתוך צינור הגז. התוצאה היא תערובת של גז טבעי ומימן. זה מאפשר בזמן הנכון ובמקום הנכון "לשלוף" את המימן הזה ולהשתמש בו בתאי דלק, ובמקביל להפחית את התלות שלו בגז טבעי. גם פיתחנו קונספט כזה ביחד עם טרנסגז, אבל אנחנו כמובן לא צריכים בכלל פרויקט כזה. ראשית, אין לנו טחנות רוח, ושנית, איננו צריכים "לדלל" את הגז. אם כי, כהצעה לקונים זרים, זה עשוי להיות מעניין.