Ценим
ПРОШЛОЕ,
работаем
на БУДУЩЕЕ

До юбилея Первой в мире АЭС

  Дни
  Часы
  Минуты
  Секунды
70 лет со дня пуска Первой в мире АЭС

Научная информация

Книги, препринты, материалы конференций
  2. О ФЭИ
  3. Научная информация
  4. Препринты
  5. 2023
  6. Анализ развития атомно-водородной энергетики

2023

Анализ развития атомно-водородной энергетики

УДК 621.039

Читать препринт полностью

Авторы

Декусар В.М., Коробейников В.В., Елисеев В.А., Мосеев А.Л., Егоров А.Ф., Гурская О.С., Пупко Л.П.

Аннотация

Рассмотрены основные технологические решения при производстве, хранении и транспортировке водорода. Показано, что естественным ограничителем для наработки водорода методом паровой конверсии метана с использованием реактора ВТГР служат российские ресурсы природного урана. Рассмотрен ряд мероприятий для преодоления ресурсного барьера, в частности экономия природного урана за счет использования плутония. Другой технологией производства водорода является электролиз воды. Однако при использовании ископаемого топлива энергоэффективность процесса оказывается чрезвычайно низка. Электролиз может считаться эффективным при использовании возобновляемого источника энергии или ядерного источника с КВ>1, т.е. когда запас первичной энергии можно считать практически бесконечным. Приводится анализ вариантов хранения и транспортировки водорода с соответствующим набором критериев.

Ключевые слова

атомно-водородная энергетика, ресурсы урана, ВТГР, тепловые реакторы, быстрые реакторы, удельная стоимость, паровая конверсия, электролиз, транспортировка, хранение, многокритериальный анализ

Список литературы

  1. Перспективы и недостатки водородной энергетики. Тинькофф журнал. – URL: https://journal.tinkoff.ru/news/review-vodorod/?ysclid=laast826f7626809473 (дата обращения 13.02.2023).
  2. Суфиянов Р.Ш. Конверсия природного газа // Тенденции развития науки и образования. – 2021. – Т. 69. – № 1. – С. 142–145.
  3. Атомный водород. Росатом разрабатывает демонстрационный комплекс с реактором ВТГР. – URL: https://atomvestnik.ru/2022/12/26/atomnyj-vodorod (дата обращения 13.02.2023).
  4. Правительство Российской Федерации утвердило план мероприятий по развитию водородной энергетики 22.10.2022. – URL: https://minenergo.gov.ru/node/19194 (дата обращения 25.11.2022).
  5. Концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации. – Утв. распоряжением Правительства РФ от 5 августа 2021 г. № 2162-р.
  6. Гребенник В. Н., Кухаркин Н. Е., Пономарев-Степной Н. Н. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы – инновационное направление развития атомной энергетики. – М. : Энергоатомиздат, 2008 – URL: http://elib.biblioatom.ru/text/grebennik_vysokotemperaturnye-reaktory_2008/go,0/ (дата обращения 17.02.2023).
  7. Головко, В.Ф. Выбор конфигурации ядерного энергоисточника на основе ВГТР для технологического применения / В.Ф. Головко, И.В. Дмитриева, А.В. Рязанов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2022. – № 2. – С. 44–57. DOI: 10.46960/1816- 210X_2022_2_44.
  8. Костин В.И., Кодочигов Н.Г., Васяев А.В., Головко В.Ф. и др. Возможность промышленного внедрения РУ с ВТГР для промышленного производства водорода // Тяжелое машиностроение. – 2007. – № 3.
  9. Khojasteh Salkuyeh, Y., Saville, B. A., & MacLean, H. L. (2017). Techno-economicanalysis and life cycle assessment of hydrogen production from natural gas using current and emerging technologies // International Journal of Hydrogen Energy, 42(30), 18894-18909. doi: 10.1016/j.ijhydene. 2017.05.219.
  10. Пономарев-Степной Н.Н Перспективы атомно-водородной энергетики. – М., Совет по приоритетному направлению стратегии НТР РФ, 25 октября 2018 года. – URL: https://www.eriras.ru/files/5_ponomarev-st_-prezentatsiyaa_25_10_18-.pdf? ysclid=lexw9wpf9m678875075 (дата обращения 07.03.2023).
  11. Пономарев-Степной Н.Н, Алексеев С.В., Петрунин В.В., Кодочигов Н.Г. и др. Атомный энерготехнологический комплекс с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами для масштабного экологически чистого производства водо- рода из воды и природного газа // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2018.  – №  11. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/atomnyy- energotehnologicheskiy-kompleks-s-vysokotemperaturnymi-gazoohlazhdaemymi- reaktorami-dlya-masshtabnogo-ekologicheski/viewer (дата обращения 07.03.2023).
  12. Пономарев-Степной Н.Н. Концепция инициативы Международный центр «Атомный энерготехнологический комплекс на Дальнем Востоке». – Москва, 22 мая 2017 года. – URL:http://nsrus.ru/files/ppt/news/r17/0-3-2-Ponomarev-Stepnoj.pdf? ysclid=lexy183jwn569384370 (дата обращения 13.03.2023).
  13. Advanced Fuel Cost Basis. INL/EXT-07-1209, Idaho National Laboratory, 2008.
  14. Стратегия развития ядерной энергетики России до 2050 года и перспективы на пе риод до 2100 года. – Одобрено решением Президиума НТС Госкорпорации «Росатом» 26 декабря 2018 г.
  15. Принципиальная схема АЭТС с реактором ВТГР и ХТЧ – URL: https://yandex.ru/images/search?text=%20%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0% B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%92%D0% A2%D0%93%D0%A0%20%D1%81%20%D0%A5%D0%A2%D0%A7&family=yes&
    lr=967&pos=2&img_url=http%3A%2F%2Fseminar55.ru%2Fwp-content%2Fuploads% 2Fd%2F5%2F4%2Fd545009905ee 973750727e60df32cafb.png&rpt=simage (дата обращения 27.02.2023).
  16. Голиков П. Н., Кирюшин А.И., Кодочигов Н.Г. и др. Модульный высокотемпературный реактор ТГ-МГФ с гелиевой турбиной для производства электроэнергии и утилизации плутония // Атомная энергия. – 1997. – Т.83. – № 6. – С.415–420.
  17. Пономарев-Степной Н.Н. Атомно-водородная энергетика // Атомная энергия. – 2004. –Том 96. – Вып. 6. – С. 411–425.
  18. Сорокин А.П., Алексеев В.В., Иванов А.П., Кузина Ю.А. Исследования высокотемпературной энерготехнологии с реактором на быстрых нейтронах для производства водорода / М: ОООАП «Столица», 2022. – 258 с. – ISBN 978-5-6048556-7-6.
  19. Хоросанов Г.Л., Колесов В.В., Коробейников В.В. К вопросу получения водорода на базе ядерных технологий // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2015. – № 2. С. 129–134.
  20. Водородная лихорадка : Аналитический обзор / Национальное рейтинговое агентство. – URL: https://www.ra-national.ru/sites/default/files/analitic_article/ Hydrogen_0.pdf (дата обращения 10.03.2023).
  21. Полякова Т.В. Состояние и перспективы водородной энергетики в России и мире. Аналитичекая записка. – URL: https://mgimo.ru/files/120132/polyakova_ vodorod.pdf?ysclid=la9l86n4pk121736061 (дата обращения 08.04.2023).
  22. Капица П.Л. Энергия и физика. Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР // Вестник АН СССР. – 1976. – №1. – С. 34–43.
  23. Шафиев Д.Р., Трапезников А.Н., Хохонов А.А. и др. Методы получения водорода в промышленном масштабе. Сравнительный анализ // Успехи в химии и химической технологии. 2020. – Т. 34. – №. 12. – С. 53–57.
  24. Радченко Р.В., Мокрушин А.С., Тюльпа В.В. Водород в энергетике : учебное пособие. – Издательство Уральского университета, 2014.
  25. Добыча газа в России в 2030 году. Сообщение ТАСС. 2021. – URL: https://tass.ru/ekonomika/10559751?ysclid=la0wfyfsbb654858698 (дата (обращения 10.03.2023).
  26. Доработка комплексной программы развития водородной энергетики до 2035 года / А. Новак. – URL:https://ria.ru/20221026/energetika-1827013043.html (дата обращения 10 марта 2023).
  27. Сорокин А.П., Гулевич А.В., Клинов Д.А., Кузина Ю.А., Камаев А.А., Иванов А.П., Алексеев В.В., Морозов А.В. Исследования высокотемпературной ядерной энерготехнологии для производства водорода и других инновационных применений // ВАНТ. Серия: «Ядерно-реакторные константы». – 2020. – Вып. 1. – С. 102–119.
  28. Хохонов А.А., Шайхатдинов Ф.А., Бобровский В.А. и др. Технологии хранения водорода. Водородные накопители энергии // Успехи в химии и химической технологии. – 2020. – Т. 34. – № 12.
  29. Фатеев В.Н., Алексеева О.К., Коробцев С.В. и др. Проблемы аккумулирования и хранения водорода // Chemical Problems. –2018. – №. 4. – С. 453–483.
  30. Водородная энергетика /ВОДОРОД/ Как собирать, хранить и поставлять водород. –  URL:  https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/566688  (дата обращения 13.03.2023).
  31. Скворцов А.А., Панкратенко А.Н. Подземное хранение водорода. – URL: https:/fgosvo.ru/uploadfiles/presentations/Pankratenko_Skvortsov.pdf (дата обращения: 05.04.2023).
  32. Голунов Н.Н., Лурье М.В., Мусаилов И.Т. Транспортировка водорода по газопроводам в виде метановодородной смеси // Территория «НЕФТЕГАЗ». – 2021. – Вып. 1–2. – С. 74–82.
  33. Бобровский В.А., Шафиев Д.Р., Трапезников А.Н. и др. Выбор оптимальных способов хранения и транспортировки водородного топлива для грузового транспорта // Успехи в химии и химической технологии. – 2020. – Т. 34. – № 12. – С. 58–60.
  34. Алексеева О. К., Козлов С. И., Фатеев В. Н. Транспортировка водорода // Транспорт на альтернативном топливе. – 2011. – №3. – URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/transportirovka-vodoroda (дата обращения: 10.03.2023).
  35. Simbeck D.D., Chang E. «Hydrogen supply: Cost estimates for hydrogen pathways. Scoping analysis» SFA Pasifi c Jul. Mountain View, CA 2002.
  36. Новак А. Водород: энергия «чистого» будущего. – URL: https://energypolicy.ru/ vodorod-energiya-chistogo-budushhego/business/2021/13/15/?ysclid= laaok8ztjl673690725 (дата обращения 14.03.2023).

Препринт ФЭИ-3305. Обнинск, АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2023. 42 с.

Научная информация