V.S.Lavrus. Istochniki energii
---------------------------------------------------------------
Tekst predostavlen Redakcionno-analiticheskij centr "Nauka i Tehnika"
Seriya "Informacionnoe Izdanie", Vypusk 3
Istochniki energii
V.S. Lavrus
© Copyright "Nauka i Tehnika", 1997
© Copyright "Informacionnoe Izdanie", 1997
Iz-za slozhnostej konvertacii v HTML v tekste otsutstvuyut
illyustracii i tablicy. Polnye versii etih knizhek v formate PDF
s kartinkami tablicami i stilevym oformleniem mozhno najti
na sajte RAC "Nauka i tehnika"
http://www.nit.kiev.ua ¡ http://www.nit.kiev.ua
---------------------------------------------------------------
Seriya "Informacionnoe Izdanie", Vypusk 3
Nikakaya deyatel'nost' nevozmozhna bez ispol'zovaniya energii.
Neispravnosti v setyah i pereboi podachi elektroenergii
paralizuyut vse vidy deyatel'nosti. V slozhivshihsya usloviyah
potrebitelyu samomu sleduet prinimat' dopolnitel'nye mery po
energoobespecheniyu i zashchite svoego oborudovaniya. V knige
otrazheno segodnyashnee tehnicheskoe sostoyanie energetiki kak
otrasli, predstavlen obzor ustrojstv dlya polucheniya i
preobrazovaniya elektricheskoj energii.
Pravil'nyj vybor neobhodimogo Vam ustrojstva pomogut
osushchestvit' privedennye v knige sravnitel'nyj analiz i ocenki
effektivnosti dostupnyh dlya prakticheskogo ispol'zovaniya
ustrojstv (informaciya predostavlena predstavitel'stvami
firm-proizvoditelej).
Oglavlenie
Vvedenie
Glava 1. |nergetika vchera i segodnya
Glava 2. Himicheskie istochniki toka
2.1. Stacionarnye akkumulyatory
2.1.1. Separatory
2.1.2. |lektrolit
2.2. Stacionarnye akkumulyatory VARTA
2.2.1. Tipy plastin akkumulyatorov
2.2.2. Material polozhitel'nogo elektroda
2.2.3. Germetizaciya
2.2.4. Proektirovanie batarejnyh ustanovok
2.3. Stacionarnye akkumulyatory FIAMM
2.3.1. Obshchie harakteristiki
2.3.2. Konstrukciya
2.3.3. Rezhimy raboty
2.4. Akkumulyatory Hawker Batteries Group
2.4.1. Akkumulyatory serii Powersafe
2.4.2. Akkumulyatory "Pure Lead Technology"
2.5. Toplivnye elementy
Glava 3. Sistemy besperebojnogo elektropitaniya
3.1. Klassifikaciya istochnikov besperebojnogo pitaniya
3.1.1. Rezervnye IBP (Off-Line)
3.1.2. IBP s dvojnym preobrazovaniem (On-Line)
3.2. IBP Chloride Power Electronics
3.3. IBP American Power Conversion
3.3.1. Vtoroe i tret'e pokolenie IBP APC
3.3.2. Vybor IBP
3.3.3. Soedinenie priborov
3.3.4. Obsluzhivanie i remont IBP
3.4. IBP Best Power
3.4.1. Netradicionnye primeneniya IBP
3.4.2. Ispol'zovanie IBP dlya orgtehniki
3.5. Preobrazovatel'naya tehnika firmy Benning
3.5.1. Vypryamiteli
3.5.2. Tiristornye vypryamiteli
3.5.3. Invertory
3.5.4. Stabilizatory i preobrazovateli postoyannogo
napryazheniya
3.5.5. Upravlenie ustrojstvami elektropitaniya
3.6. Preobrazovatel'naya tehnika firmy Voigt & Haeffner
Glava 4. Avtonomnye istochniki energii
4.1. Dizel'-generatornye ustanovki firmy ABZ Aggregate-Bau
GmbH
4.1.1. Vybor sposoba upravleniya agregatom
4.1.2. Sfery primeneniya dizel'-agregatov
4.2. Dizel'-generatory koncerna SDMO
4.3. Solnechnaya energiya
4.3.1. Gelioustanovki na shirote 60o
4.3.2. Geliomobil' segodnya
4.3.3. Preobrazovateli solnechnoj energii
4.3.4. Koncentratory solnechnogo sveta
4.3.5. ZHiloj dom s solnechnym otopleniem
4.4. |nergiya vetra
4.4.1. Veter
4.4.2. Upryazh' dlya vetra
VVEDENIE
Nikakaya deyatel'nost' nevozmozhna bez ispol'zovaniya energii.
Proizvoditel'nost' -- i, v konechnom schete, pribyl' -- v
znachitel'noj stepeni zavisit ot stabil'nosti podachi energii.
Nalichie energii -- odno iz neobhodimyh uslovij dlya resheniya
prakticheski lyuboj zadachi.
Polucheniem, a pravil'nee skazat', preobrazovaniem energii
luchshie umy chelovechestva zanimayutsya ne odnu sotnyu let.
Proizvodstvo energii predpolagaet ee poluchenie v vide udobnom
dlya ispol'zovaniya, a samo poluchenie -- tol'ko preobrazovanie iz
odnogo vida v drugoj.
V predlagaemoj knige stavilas' cel' predstavit'
segodnyashnee tehnicheskoe sostoyanie energetiki kak otrasli i
assortiment istochnikov i ustrojstv preobrazovaniya elektricheskoj
energii, dostupnyh dlya prakticheskogo ispol'zovaniya, ot
proizvoditelej prisutstvuyushchih na nashem rynke. V privodimyh
primerah ispol'zovan opyt razrabotok real'nyh proektov
otechestvennyh i zarubezhnyh firm (sm. str. 106).
Iz vseh otraslej hozyajstvennoj deyatel'nosti cheloveka
energetika okazyvaet samoe bol'shoe vliyanie na nashu zhizn'.
Proschety v etoj oblasti imeyut ser'eznye posledstviya. Teplo i
svet v domah, transportnye potoki i rabota promyshlennosti --
vse eto trebuet zatrat energii.
Osnovoj energetiki segodnyashnego dnya yavlyayutsya toplivnye
zapasy uglya, nefti i gaza, kotorye udovletvoryayut primerno
devyanosto procentov energeticheskih potrebnostej chelovechestva
(gl. 1).
Odnoj iz vazhnyh problem v energetike, krome polucheniya
energii, yavlyaetsya obespechenie vozmozhnostej ee hraneniya i
transportirovaniya. Himicheskie istochniki toka, izvestnye bolee
100 let, pozvolyayut vyrabatyvat', hranit' i preobrazovyvat'
energiyu. Oni yavlyayutsya nepremennymi sputnikami lyubyh avtonomnyh
istochnikov energii (gl. 2).
Naibolee universal'naya forma energii -- elektrichestvo. Ono
vyrabatyvaetsya na elektrostanciyah i raspredelyaetsya mezhdu
potrebitelyami posredstvom elektricheskih setej kommunal'nymi
sluzhbami. Prekrashchenie podachi elektroenergii paralizuet vse vidy
deyatel'nosti. Dlya togo chtoby etogo ne proizoshlo -- ispol'zuyutsya
sistemy besperebojnogo elektropitaniya i avtonomnye istochniki
energii (gl. 3 i 4).
Potrebnosti v energii prodolzhayut postoyanno rasti. Nasha
civilizaciya dinamichna. Lyuboe razvitie trebuet, prezhde vsego,
energeticheskih zatrat i pri sushchestvuyushchih formah nacional'nyh
ekonomik mnogih gosudarstv mozhno ozhidat' vozniknoveniya
ser'eznyh energeticheskih problem. Bolee togo, v nekotoryh
stranah oni uzhe sushchestvuyut.
Dazhe esli energeticheskogo krizisa udastsya izbezhat', mir,
rano ili pozdno, neizbezhno stolknetsya s tem, chto osnovnye vidy
tradicionnogo topliva budut ischerpany. Zapasy nefti, gaza, uglya
ne beskonechny. CHem bol'she my ispol'zuem eti vidy
energeticheskogo syr'ya, tem men'she ih ostaetsya i tem dorozhe s
kazhdym dnem oni nam obhodyatsya.
Nesmotrya na to, chto kolichestvo razvedannyh zapasov
nekotoryh energeticheskih resursov, naprimer, nefti, vozrastaet,
pered chelovechestvom uzhe segodnya vstaet zadacha osvoeniya
neischerpaemyh istochnikov energii.
V techenie sleduyushchego veka nachnetsya perehod k drugim
istochnikam energii, posle chego chelovechestvo prochno vstanet na
put' sozdaniya neischerpaemoj sistemy snabzheniya energiej.
Poskol'ku, eshche mozhno vybirat' mezhdu razlichnymi istochnikami
energii reshayushchee znachenie dlya vybora imeet stoimost' energii. V
otlichie ot nefti segodnya v mire ne sushchestvuet kakih-to edinyh
cen na ugol'. Ego stoimost' kolebletsya v zavisimosti ot
soderzhaniya teh ili inyh komponentov, vozmozhnosti ispol'zovaniya
dlya opredelennyh celej, uslovij transportirovki i t.d.
CHto kasaetsya yadernoj energii, to zdes' situaciya
paradoksal'na. Mozhno utverzhdat', chto atomnaya energetika
voznikla slishkom rano i odnovremenno slishkom pozdno.
Esli my govorim "rano", to eto oznachaet, chto ee
ispol'zovanie eshche ne stalo nasushchno neobhodimym, tak kak segodnya
i v blizhajshie desyatiletiya eshche est' vozmozhnost' pol'zovat'sya
neft'yu i gazom. Vo vtorom sluchae rech' idet o tom, chto
ispol'zovanie vozmozhnostej atomnoj energetiki ne vneslo
sushchestvennogo vklada v energetiku [1].
Do nastoyashchego vremeni raboty po upravlyaemomu termoyadernomu
sintezu ne vyshli iz eksperimental'noj stadii. Poetomu na etot
vid bezgranichnyh energeticheskih resursov poka rasschityvat' ne
prihoditsya.
Zemlya kazhdyj den' poluchaet ot Solnca v tysyachu raz bol'she
energii, chem ee vyrabatyvaetsya vsemi elektrostanciyami mira.
Zadacha zdes' sostoit v tom, chtoby nauchit'sya prakticheski
ispol'zovat' hotya by ee nebol'shoe kolichestvo (gl. 4). Nel'zya
utverzhdat', chto shirokomasshtabnoe ispol'zovanie solnechnoj
energii ne budet imet' nikakih posledstvij dlya okruzhayushchej
sredy, no vse zhe oni budut nesravnenno men'shimi, chem v
tradicionnoj energetike.
Glava 1
|NERGETIKA VCHERA I SEGODNYA
Na protyazhenii pochti 80 let elektroenergetika razvivalas' i
funkcionirovala kak obshchenacional'naya monopoliya. Kazhdaya
respublika byvshego Soyuza yavlyalas' integrirovannoj chast'yu edinoj
energeticheskoj sistemy (E|S). V 1991 godu nachalsya process
decentralizacii i dezintegracii E|S i elektroenergetiki.
Nachalsya process reformirovaniya otrasli, chto privelo k snizheniyu
kachestva i rostu cen na elektroenergiyu.
V epohu ugol'noj i mazutnoj energetiki neobhodimo bylo
poluchat' elektrichestvo i teplo na krupnyh stanciyah, a zatem
peredavat' ih potrebitelyam nahodyashchimsya na rasstoyanii. Takie
sistemy byli opravdany -- oni voznikli v te gody, kogda
osnovnym istochnikom energii dlya strany byl kamennyj ugol'.
Szhigat' ego trudno -- nuzhna slozhnaya tehnika dlya razmola. Krome
togo, sledovalo raspolagat' stancii podal'she ot zhil'ya.
Zatem poyavilis' elektrostancii i kotel'nye na mazute. No
mazut -- eto toplivo dostupnoe tol'ko dlya szhiganiya na krupnyh
ustanovkah, prichem, s obiliem vydelyaemyh toksichnyh gazov v
vybrosah iz dymovyh trub.
Atomnye elektrostancii nanosyat ne men'shij ushcherb.
Utilizaciya otrabotannogo topliva yadernyh reaktorov i tepla,
posledstviya radioaktivnyh vybrosov i avarij -- nepolnyj
perechen' nedostatkov "mirnogo atoma".
Zachastuyu my ne mozhem v absolyutnyh edinicah vyrazit' ushcherb,
kotoryj vsegda nanosit lyubaya teplo- ili elektrostanciya. Vybor
variantov razvitiya energetiki razumen tol'ko v tom sluchae, esli
sravnivayutsya ne tol'ko polozhitel'nye, no i otricatel'nye
faktory.
V kipenii politicheskih strastej chastnyj vopros ob
energosnabzhenii strany otodvinulsya na vtoroj plan. Mnogie
schitayut, chto etot vopros ih ne kasaetsya. No esli predstavit'
reakciyu naseleniya zamerzayushchego v temnyh kvartirah -- energetika
operedit dazhe prodovol'stvennyj vopros.
Lozung "Doloj atomnye elektrostancii" ispol'zuyut deyateli
vseh mastej. "Zelenye" ego primenyayut v pryamom smysle.
Protivostoyashchie im apologety (apologet -- tot, kto vystupaet s
zashchitoj kakoj-libo idei) nyneshnih gigantskih elektrostancij
tozhe lyubyat etot lozung, kak primer ochevidnoj nekompetentnosti i
nedal'novidnosti "zelenyh": "Posidyat, deskat', v temnote --
zapoyut inache" [2].
Glavnye ob®ekty diskussij -- teplovye, gidravlicheskie i
atomnye elektrostancii. Kazhdaya iz etih "fabrik elektrichestva"
imeet ser'eznye nedostatki iz kotoryh na pervoe mesto
vydvigaetsya nanosimyj imi ekologicheskij ushcherb.
Dlya ponimaniya "chto takoe horosho i chto takoe ploho" v
energetike neobhodimy kriterii uchityvayushchie neobhodimost'
prodolzheniya hozyajstvennoj deyatel'nosti cheloveka i, naryadu s
etim, minimiziruyushchie ushcherb nanosimyj okruzhayushchej srede.
Osnovnoj vklad v zagryaznenie atmosfery uglekislym gazom
vnosyat T|C, GR|S i avtomobili. Atomnye elektrostancii ne
vybrasyvayut uglekislyj gaz, a potomu "parnikovyj effekt" stal
glavnym argumentom u storonnikov atomnoj energetiki.
Dostatochno bol'shim energeticheskim potencialom obladayut
razvedannye zapasy gaza. S ekologicheskoj tochki zreniya u
prirodnogo gaza dva nedostatka: vybrosy okislov azota i
uglekislogo gaza usilivayushchego parnikovyj effekt. Pri umelom
szhiganii gaza, v parogazovyh ustanovkah, okislov azota
obrazuetsya nemnogo (sm. str. 9), a vybrosy uglekislogo gaza
primerno vdvoe nizhe, chem pri ispol'zovanii uglya ili nefti.
Do togo kak my nauchimsya poluchat' energiyu v bol'shih
kolichestvah iz principial'no novyh istochnikov budut
ispol'zovat'sya tradicionnye vidy topliva. Poetomu
razrabatyvayutsya novye mestorozhdeniya i issleduyutsya processy,
pozvolyayushchie effektivnee ispol'zovat' energiyu iskopaemogo
topliva i umen'shit' svyazannoe s etim zagryaznenie okruzhayushchej
sredy.
V etoj glave my hotim pokazat', chto net osnovanij slepo
verit' tem, kto risuet nashe budushchee v mrachnyh tonah, kto
postoyanno tverdit, chto blizitsya "konec sveta", chto
energeticheskij krizis i zagryaznenie okruzhayushchej sredy v techenie
desyatiletij ugrobyat chelovechestvo.
Parnikovyj effekt
Opasnost' parnikovogo effekta chelovechestvo osoznalo
sravnitel'no nedavno [1]. Naryadu s termicheskimi processami,
proishodyashchimi vnutri nashej planety, bol'shuyu chast' energii neset
izluchenie solnca.
Temperatura izluchayushchej poverhnosti Solnca okolo 6000oK.
Padayushchaya na Zemlyu energiya perenositsya izlucheniem s dlinoj volny
ot 0,2 do 2 mkm (krivaya 1 na ris. p082). Izluchaemaya zemnoj
poverhnost'yu, so srednej temperaturoj v 255oK, energiya
rasprostranyaetsya v diapazone dlin voln ot 2 do 100 mkm (krivaya
2 na ris. p082).
Vodyanoj par atmosfery svobodno propuskaet pryamoe solnechnoe
izluchenie i sravnitel'no slabo zaderzhivaet ego otrazhenie.
Aktivnoe pogloshchenie vodoj prihoditsya na diapazon 4...7 mkm. Na
ris. p082 etot diapazon zanimaet uzkij uchastok spektra (uchastok
H2O krivoj 2). Uglekislyj gaz (SO2) pogloshchaet izluchenie na
chastotah 13...19 mkm. On zaderzhivaet otrazhennoe teplo na
uchastke krivoj 2.
Takim obrazom, "uglekislotnoe odeyalo" povyshaet temperaturu
planety. Rost temperatury korreliruet s rostom koncentracii
uglekislogo gaza v atmosfere.
Na ris. p083 pokazano izmenenie koncentracii SO2,
izmerennoe na Gavajskih ostrovah. Tam net promyshlennyh centrov,
poetomu mozhno schitat', chto registrirovalas' "obshchemirovaya"
kartina. Zamery za 25 let pokazali, chto s 1959 po 1984 god,
kolichestvo uglekislogo gaza v atmosfere vozroslo.
Za desyatiletie 1970...80 gg. povyshenie temperatury zemnoj
poverhnosti sostavilo 0,3oS. V posleduyushchie desyatiletiya
prognozirovalsya rost temperatury na neskol'ko gradusov.
Real'noe povyshenie temperatury proishodit neskol'ko medlennee.
Odnako, v budushchem poteplenie mozhet stat' prichinoj global'nogo
ekologicheskogo bedstviya -- privesti k tayaniyu polyarnyh l'dov,
povysheniyu urovnya i zatopleniyu pribrezhnyh territorij mirovogo
okeana. Po predvaritel'nym ocenkam tayanie polyarnyh "shapok"
Zemli privedet k povysheniyu urovnya mirovogo okeana na 6 metrov.
Toplivnye resursy Zemli
Posle neftyanogo krizisa 1973...74 godov v razvityh stranah
ser'ezno zadumalis' ob ekonomii prirodnogo topliva. S toj pory
nachalsya intensivnyj poisk energosberegayushchih tehnologij --
konstruirovanie ekonomichnyh dvigatelej, elektrostancij i pr.
V rezul'tate potrebnosti v toplive a, sootvetstvenno i
ceny na nego, ne tol'ko stabilizirovalis', no dazhe snizilis'.
Izmenilis', stav bolee optimistichnymi, prognozy otnositel'no
prirodnyh toplivnyh zapasov.
K primeru, prognozy ne uchityvayut gigantskie rezervy
gazovyh gidratov (gazovye gidraty -- gazy, svyazannye s vodoj v
zonah vechnoj merzloty i na dne morej). No dazhe esli etot
syr'evoj istochnik ne brat' v raschet, to imeyushchihsya resursov, pri
neznachitel'nom zameshchenii nefti uglem i gazom, vpolne
dostatochno, chtoby obespechit' uverennoe energeticheskoe
obespechenie chelovechestva do konca sleduyushchego stoletiya. Tak chto
v obozrimom budushchem prirodnye resursy smogut uspeshno
konkurirovat' kak s eshche tol'ko osvaivaemym vodorodom, tak i s
sinteticheskimi vidami topliva. Cifry, privodimye na ris. p065,
pokazyvayut v kakom sootnoshenii ispol'zuetsya iskopaemoe toplivo
[3].
Imeyushchiesya v nashem rasporyazhenii istochniki energii my
ispol'zuem v vysshej stepeni neracional'no. CHelovek vynuzhden
neodnokratno preobrazovyvat' odin vid energii v drugoj poka
okonchatel'no ee ne ispol'zuet.
Kazhdoe preobrazovanie soprovozhdaetsya poteryami chasti
energii. Na elektrostanciyah iz topliva poluchayut teplovuyu
energiyu, ispol'zuemuyu dlya proizvodstva para. Par, v svoyu
ochered', privodit v dvizhenie turbiny. Teper' uzhe mehanicheskaya
energiya, kotoraya peredaetsya generatoram, preobrazuetsya, v
konechnom schete, v elektroenergiyu. Pri ispol'zovanii
elektronagrevatel'nyh priborov poluchennaya mnogokratnymi
preobrazovaniyami i poetomu dorogaya elektricheskaya energiya
prevrashchaetsya vnov' v teplovuyu. V rezul'tate iz vsej poluchaemoj
energii my real'no potreblyaem ne bolee poloviny, ostal'naya
bezvozvratno teryaetsya.
Poteri teplovoj energii na pervoj stupeni ne pozvolyayut
poluchit' KPD vyshe 40%. Otrabotannoe teplo popadaet v vodoemy i
narushaet v nih biologicheskoe ravnovesie. Teplovye
elektrostancii szhigayushchie ugol' den' i noch' vybrasyvayut v
atmosferu tonny soedinenij ugleroda (ezhegodno v atmosferu
vybrasyvaetsya okolo shesti milliardov tonn ugleroda [3]) i sery.
Poslednie vstupayut v himicheskuyu reakciyu s vlagoj, soderzhashchejsya
v vozduhe, obrazuya kisloty raz®edayushchie stal' i mramor i, chto
namnogo huzhe, razrushayushchie nashi legkie.
V sravnenii s tradicionnymi paroturbinnymi
elektrostanciyami, T|C i kotel'nymi bolee effektivna gazovaya
mikroenergetika. Malye ustanovki pozvolyayut vyrabatyvat'
neobhodimoe kolichestvo energii v sootvetstvii s tekushchimi
potrebnostyami v neposredstvennoj blizosti ot potrebitelya. Oni
obladayut vysokoj nadezhnost'yu i maloinercionny. Stoimost'
oborudovaniya na kilovatt moshchnosti vdvoe nizhe, chem na krupnyh
T|C.
Vazhnoe preimushchestvo gazovoj mikroenergetiki --
manevrennost'. Izmenit' elektricheskij rezhim mozhno za sekundy,
teplovoj rezhim -- za minuty, vmesto mnogih chasov izmeneniya
rezhima v obychnyh teplovyh setyah. Prakticheskaya nereguliruemost'
segodnyashnih teplovyh istochnikov s dlinnymi setyami privodit k
pererashodu energii: kogda zimoj potepleet i my otkryvaem okna,
vybrasyvaya izbytok tepla na ulicu.
Otmetim eshche odnu detal': za vse poteri v energetike, v
konechnom schete, platit potrebitel'.
Neft' -- istochnik energii i syr'ya
Dolgoe vremya neft' ne nahodila primeneniya kak toplivo i
syr'e. Tol'ko v nachale HIH veka iz "zemlyanogo masla", kak ee
togda nazyvali, stali vydelyat' ochishchennye produkty. Prezhde
vsego, nauchilis' poluchat' kerosin i benzin. Kerosin nashel
primenenie srazu s poyavleniem kerosinovoj lampy. Sud'ba benzina
okazalas' bolee slozhnoj. Na protyazhenii pochti sta let eta
legkovosplamenyayushchayasya zhidkost' byla odnim iz opasnejshih othodov
nefti.
Benzina s kazhdym godom stanovilos' vse bol'she i ot nego
vse trudnee bylo izbavlyat'sya. K nachalu HH veka ves
unichtozhaemogo benzina ischislyalsya sotnyami tysyach tonn v god.
Ob®yavlyalis' konkursy -- kto najdet luchshij sposob unichtozheniya
othodov. Tol'ko izobretenie dvigatelya vnutrennego sgoraniya
otkrylo real'nuyu oblast' primeneniya benzina [4].
Neft' soderzhit do 50% mazuta, kotoryj takzhe ne nahodil
primeneniya. V nastoyashchee vremya iz nego izgotavlivayut smazki i
szhigayut v special'no razrabotannyh topkah kotlov.
Mestorozhdeniya nefti na materikah, kotorye mogut byt'
osvoeny otrabotannymi metodami, davno i horosho izvestny. Ih
ekspluataciya idet polnym hodom.
Na protyazhenii mnogih let special'no oborudovannye suda,
vedushchie razvedku nefti, tshchatel'no issleduyut morskoe dno.
Geologi svyazyvayut svoi nadezhdy, prezhde vsego, s shel'fom (shel'f
[angl. shelf] -- podvodnoe prodolzhenie materika, do glubiny 200
m) -- dnom melkovodnyh morej, omyvayushchih vse bez isklyucheniya
chasti sveta.
V moryah, kotorye gluboko vdayutsya v materiki, shel'fovye
zony sravnitel'no veliki, poskol'ku vokrug lezhit susha. Berega v
takih mestah, kak pravilo, omyvayutsya melkovod'em.
Naibolee perspektivnoe shel'fovoe more -- Severnoe.
Sejsmicheskoe zondirovanie i kontrol'noe burenie pokazalo, chto
pod ego dnom nahodyatsya neskol'ko desyatkov neftyanyh
mestorozhdenij. Soglasno ocenkam, summarnye razvedannye zapasy
nefti v Severnom more dostigayut 1,5 mlrd. t. |to v sem' raz
prevyshaet zapasy nefti na Evropejskom kontinente.
Specialisty polagayut, chto do sih por razvedana okolo 1/3
nefti. Krome nefti pod dnom Severnogo morya obnaruzheno okolo 50
gazonosnyh mestorozhdenij.
V svyazi s etim stanovitsya ponyatnoj dal'novidnost'
postroeniya morskih terminalov, naprimer, v Odesse. Neft' nuzhno
pererabotat'. Pri etom poluchayut ne tol'ko toplivo, no i syr'e.
Gazifikaciya uglya
Krome neposredstvennogo szhiganiya ugol' mozhet
ispol'zovat'sya kak syr'e dlya polucheniya sinteticheskogo gaza.
Pervye opyty po gazifikacii uglya otnosyatsya k koncu HVIII veka.
V 1782 godu F. Fontana soobshchil o nablyudavshejsya im reakcii
obrazovaniya "goryuchego gaza" pri propuskanii vodyanogo para cherez
raskalennyj ugol'.
Opyty po polucheniyu gaza dlya osveshcheniya provodilis' v Anglii
v nachale HIH veka. V 1831 g. Dzh. Lou predlozhil szhigat' ugol' v
atmosfere vozduha, a zatem gazificirovat' propuskaya cherez nego
vodyanoj par. V 1840 g. byl postroen pervyj gazogenerator. V
1854 g. -- zaregistrirovan pervyj patent na tehnologiyu
gazifikacii uglya v promyshlennyh masshtabah.
Rost doli promyshlennogo ispol'zovaniya v energetike nefti i
prirodnogo gaza sdelal processy gazifikacii uglya
konkurentosposobnymi. |nergeticheskie kompanii snova obratili na
nego vnimanie v period energeticheskogo krizisa 1973...74 gg.
Proizvoditel'nye tehnologii razrabotany v nachale HH veka.
Izvesten metod gazifikacii ugol'noj pyli, predlozhennyj
Vinklerom, v nachale 20-h godov. Firma "Lugri" razrabotala
tehnologiyu polucheniya gaza, obladayushchego vysokoj teplotvornoj
sposobnost'yu, s ispol'zovaniem kisloroda i vodyanogo para pod
davleniem.
S tochki zreniya ekologii lyubye vidy gazifikacii uglya tol'ko
uvelichivayut vrednye vybrosy. Pri szhiganii vybrosy okislov sery
i azota ostayutsya veliki dazhe pri ochen' dorogostoyashchih ochistnyh
sooruzheniyah, a vybrosy osnovnogo produkta sgoraniya --
uglekislogo gaza -- neustranimy.
Esli teploelektrostancii naryadu s ulovitelyami zoly i
ochistkoj stochnyh vod oboruduyutsya ustanovkami dlya sero- i
azotoochistki, to oni, bezuslovno, dorozhayut. Raschety pokazyvayut,
chto energiya ugol'nyh T|C obojdetsya vdvoe dorozhe gazovyh.
Takim obrazom, predstavlyaetsya, chto dlya energosnabzheniya
ekonomichnee ispol'zovat' prirodnyj gaz.
Gazovaya mikroenergetika
Gaz -- naibolee effektivnyj vid topliva. Prirodnyj i
poputnyj goryuchij gaz sostoit iz uglevodorodov s primes'yu azota,
uglekislogo gaza, serovodoroda i v nebol'shih kolichestvah argona
i geliya. V ego sostav vhodit 40...80% metana i propana,
20...60% butana, pentana i vysshih uglevodorodov, a teplotvornaya
sposobnost' dostigaet 4,19 kDzh/kg.
Gaz kak toplivo sozdaet edinstvennuyu ekologicheskuyu
opasnost' -- toksichnye okisly azota v produktah goreniya. V
malyh kotlah ih obrazuetsya v pyat' raz men'she (na edinicu
vyrabatyvaemoj energii), chem v bol'shih. Krome togo, sushchestvuyut
horosho proverennye prostye metody dal'nejshego snizheniya okislov
azota v vybrosah putem podmeshivaniya chasti dymovyh gazov k
vhodyashchemu vozduhu, to est' s recirkulyaciej ili dozhiganiem.
Dozhigatel' montiruetsya na lyubuyu gorelku i obespechivaet
medlennoe, s mnogokratnoj recirkulyaciej, vihrevoe dvizhenie
goryashchih gazov dayushchee polnoe sgoranie -- bez sazhi i pri
minimal'nyh kolichestvah okislov azota. |tot metod ispol'zuetsya
pri szhiganii ne tol'ko prirodnogo gaza, no i otrabotannogo
mashinnogo masla iz avtomobil'nyh dvigatelej ili rezinovyh
othodov i staryh shin.
Malye energoustanovki na baze dvigatelej vnutrennego
sgoraniya na gazovom toplive (ili gazovyh turbin),
turbogeneratora i kotla-utilizatora dlya kombinirovannoj
vyrabotki elektroenergii i tepla predstavlyayutsya real'noj
osnovoj gazovoj energetiki. V teh sluchayah, kogda neobhodimo
tol'ko teplo (otoplenie, goryachaya voda), dostatochno ustanovit'
na cherdake zdaniya nebol'shoj polnost'yu avtomatizirovannyj
vodogrejnyj kotel.
Gazovye truby vmesto teplomagistralej
Plotnost' potoka energii v gazovoj trube, dazhe pri
nevysokom davlenii, v sto raz vyshe, chem v trube s goryachej
vodoj. Ulozhennye do vojny gazovye truby sluzhat do sih por. V to
zhe vremya teplovye seti s vodoj, nagretoj do 100...180oS,
prihoditsya menyat' kazhdye pyat'-desyat' let iz-za neustranimoj
korrozii metalla v goryachej i vlazhnoj srede. Poetomu odnu i tu
zhe energiyu mozhno peredat' v gazovoj trube desyatikratno men'shego
diametra, krome togo, gazovye seti mnogokratno dolgovechnee.
Vmesto teplovyh magistralej diametrom okolo metra, kotorye
horosho znakomy zhitelyam gorodov, gazovaya truba diametrom 100
millimetrov mozhet byt' provedena vsyudu prakticheski bez "travm"
dlya okruzhayushchih sooruzhenij.
Malye sovremennye vodogrejnye kotly s polnoj kondensaciej
dymovyh gazov imeyut KPD ne nizhe 90%. Pri nagreve vody dlya
goryachego vodosnabzheniya ot 10 do 100oS temperatura uhodyashchih
gazov sostavlyaet vsego 20...30oS. Recirkulyaciej dymovyh gazov
vybrosy okislov azota snizhayutsya do 30 chastic na million. |to
luchshe, chem pri lyubyh sposobah ochistki, primenyaemyh na bol'shih
elektrostanciyah. Kotly polnost'yu avtomatizirovany, oni ne
trebuyut obsluzhivaniya krome periodicheskogo osmotra.
Na grafike ris. p081 otrazheny rezul'taty ekspluatacii
takogo kotla teplovoj moshchnost'yu 300 kVt. Kak vidno iz grafikov,
dazhe v trudnom rezhime maloj nagruzki (20% ot nominal'noj)
dostatochno recirkulirovat' 25% gazov, chtoby dobit'sya malyh
vybrosov.
Pri takoj zhe edinichnoj moshchnosti -- sotni kilovatt mozhno
reshat' i zadachu snabzheniya elektroenergiej. Zdes' horoshim
primerom sluzhat dizel'-generatory, postavlyaemye firmoj ABZ
Aggregate-Bau GmbH (sm. gl. 4.1). Dizel'nyj dvigatel' na
prirodnom gaze vrashchaet sinhronnyj generator, dayushchij
elektroenergiyu. Teplo ohlazhdeniya dvigatelya i vyhlopnyh gazov
ispol'zuetsya dlya otopleniya i goryachego vodosnabzheniya. Nizkij
uroven' shuma i malye vybrosy okislov azota i drugih vrednyh
gazov priemlemy dazhe dlya uslovij goroda s osobo vysokim urovnem
trebovanij.
V zhilyh domah podobnye agregaty razmeshchayutsya na verhnem
etazhe libo v podvale. Ih vozmozhnyj shum ili vibraciya men'she, chem
ot liftovoj mashiny ili vodyanyh nasosov. Zapusk i ostanovka
provodyatsya avtomatikoj v sootvetstvii s real'noj nagruzkoj.
Nikakoj problemy manevrennosti ne voznikaet. Pri neispravnosti
agregata ego ne remontiruyut, a zamenyayut, privozya novyj
dvigatel' ili generator.
|ffektivnost' maloj energetiki po rashodu topliva,
nesomnenno, vyshe, chem pri tradicionnom centralizovannom
teplosnabzhenii ot paroturbinnyh T|C. Dizel'nye dvigateli imeyut
KPD okolo 42%, togda kak paroturbinnye ustanovki, dazhe samye
sovershennye -- ne vyshe 39%. K tomu zhe pri dostavke
preobrazovannoj energii potrebitelyu v teplovyh setyah teryaetsya v
srednem ne menee 10% energii, togda kak v gazovoj takih poter'
net sovsem.
Gaz -- sopernik benzina
Povsemestnyj rost kolichestva avtomobilej potreboval
znachitel'nogo uvelicheniya ob®emov proizvodstva benzina. V
kachestve zameny zhidkogo topliva dlya dvigatelej vnutrennego
sgoraniya shiroko ispol'zuetsya prirodnyj gaz.
Kogda v tridcatye gody proshlogo veka anglichanin Barnett
poluchil patent na gazovyj dvigatel', a v 1860 godu francuz |.
Lenuar postroil motor, rabotayushchij na smesi vozduha i gaza,
nikogo takoj vybor goryuchego ne udivil -- benzina eshche ne bylo.
Vpervye benzin v kachestve goryuchego byl ispol'zovan lish'
spustya dva desyatiletiya, kogda G. Dajmler sozdal benzinovyj
dvigatel' vnutrennego sgoraniya. Benzinovyj motor zamenil loshad'
v pervyh "samodvizhushchihsya kolyaskah" -- avtomobilyah, sozdatelyami
kotoryh stali Karl Benc i Gotlib Dajmler.
O gaze kak o vozmozhnom motornom toplive nadolgo zabyli.
Lish' cherez 100 let posle Barnetta, v konce tridcatyh godov
nashego stoletiya, vozrodilas' mysl' o ego ispol'zovanii. Togda
poyavilis' pervye gazogeneratornye avtomobili. Gaz vyrabatyvalsya
v topke, a ottuda podavalsya v dvigatel'.
Oktanovoe chislo 105?
Issledovaniya oprovergli ustoyavsheesya mnenie, chto
ispol'zovanie gaza vmesto benzina -- vynuzhdennaya mera. Gazovoe
toplivo sgoraet polnee, poetomu koncentraciya okisi ugleroda v
vyhlope gazovogo dvigatelya v neskol'ko raz men'she.
Avtomobil' na benzine vybrasyvaet v atmosferu sernistyj
gaz, kotoryj obrazuetsya ot sgoraniya sernistyh komponentov
topliva, i tetraetilsvinec. V prirodnom gaze sery, kak pravilo,
net, a poetomu v vyhlopah gazovogo dvigatelya net ni sernistogo
gaza, ni soedinenij svinca.
V otrabotannyh gazah benzinovogo dvigatelya iz-za nepolnogo
sgoraniya topliva soderzhitsya i okis' ugleroda (SO) -- toksichnoe
dlya cheloveka veshchestvo.
I gazovye, i benzinovye avtomobili vybrasyvayut v atmosferu
odinakovoe kolichestvo uglevodorodov. Dlya zdorov'ya cheloveka
opasny ne sami uglevodorody, a produkty ih okisleniya.
Dvigatel', rabotayushchij na benzine, vybrasyvaet sravnitel'no
legko okislyayushchiesya veshchestva -- etil i etilen, a gazovyj
dvigatel' -- metan, kotoryj iz vseh predel'nyh uglevodorodov
naibolee ustojchiv k okisleniyu. Poetomu uglevodorodnyj vybros
gazovogo avtomobilya menee opasen (sm. ris. p064).
Gaz kak motornoe toplivo ne tol'ko ne ustupaet benzinu, no
i prevoshodit ego po svoim svojstvam.
Dvigatel' vnutrennego sgoraniya avtomobilya rabotaet po
klassicheskomu chetyrehtaktnomu ciklu. Gazoobraznaya smes' vozduha
i topliva vsasyvaetsya v cilindr dvigatelya, szhimaetsya porshnem,
vosplamenyaetsya iskroj, davit na porshen' i dvigaet shatunnyj
mehanizm, a zatem vybrasyvaetsya iz cilindra.
CHem sil'nee mozhno szhat' toplivo bez vozniknoveniya
detonacii (detonaciya [lat. detonare progremet'] --
rasprostranenie plameni v veshchestve so skorost'yu, prevyshayushchej
skorost' zvuka v dannom veshchestve), tem bol'she moshchnost'
dvigatelya. Antidetonacionnuyu sposobnost' topliva opredelyayut
oktanovym chislom. CHem ono vyshe, tem luchshe toplivo. Srednee
oktanovoe chislo prirodnogo gaza -- 105 -- nedostizhimo dlya lyubyh
marok benzina.
Dvigatel' vnutrennego sgoraniya rabotaet na smesi vozduha i
raspylennogo topliva, Dlya vosplameneniya smesi nuzhna
opredelennaya koncentraciya topliva. Gaz, v sravnenii s benzinom,
gorit pri men'shih koncentraciyah, t.e. pri bolee "bednyh"
smesyah. V sluchae povysheniya koncentracii gaza i obogashcheniya smesi
mozhno dobit'sya uvelicheniya moshchnosti dvigatelya. Obednyaya smes',
naoborot, mozhno ponizit' moshchnost'. Voznikaet vozmozhnost'
izmeneniem sostava smesi regulirovat' moshchnost' dvigatelya: gaz
kak toplivo znachitel'no "poslushnee" benzina.
|kspluataciya pokazala, chto avtomobili na gaze bolee
vynoslivy -- v poltora-dva raza dol'she rabotayut bez remonta.
Pri sgoranii gaza obrazuetsya men'she tverdyh chastic i zoly,
vyzyvayushchih povyshennyj iznos cilindrov i porshnej dvigatelya.
Krome togo, maslyanaya plenka dol'she derzhitsya na metallicheskih
poverhnostyah -- ee ne smyvaet zhidkoe toplivo, i, nakonec, gaz
prakticheski ne vyzyvaet korroziyu metalla,
Nesmotrya na mnogochislennye dostoinstva prirodnogo gaza,
zakryvat' zapravochnye stancii i vybrasyvat' benzinovye kanistry
eshche rano.
Metan
V perehode na gazovoe toplivo est' svoi slozhnosti. Tak,
naprimer, plotnost' prirodnogo metana v tysyachu raz nizhe
plotnosti benzina. Poetomu, esli zapravlyat' avtomobil' metanom
pri atmosfernom davlenii, to dlya ravnogo s benzinom kolichestva
topliva ponadobitsya bak v 1000 raz bol'she. CHtoby ne vozit'
ogromnyj pricep s toplivom, neobhodimo uvelichit' plotnost'
gaza. |to mozhno dostich' szhatiem metana do 20...25 MPa
(200...250 atmosfer (1at = 9,81h104 Pa)). Dlya hraneniya v takom
sostoyanii ispol'zuyutsya special'nye ballony.
Propan-butan
Propan-butan -- sinteticheskoe toplivo. Ego poluchayut iz
nefti i skondensirovannyh neftyanyh poputnyh gazov. CHtoby eta
smes' ostavalas' zhidkoj, ee hranyat i perevozyat pod davleniem v
1,6 MPa (16 atmosfer). Gazoballonnaya apparatura dlya szhizhennogo
propan-butana neskol'ko proshche. Process zapravki mashin na
gazonapolnitel'nyh stanciyah neslozhen i ochen' pohozh na zapravku
benzinom.
Po svoim svojstvam szhizhennyj propan-butan pochti ne
otlichaetsya ot szhatogo prirodnogo gaza. To zhe vysokoe oktanovoe
chislo, te zhe neplohie ekologicheskie i ekspluatacionnye
pokazateli. Est' u szhizhennogo propan-butana i preimushchestvo
pered metanom -- 225 litrov etogo goryuchego hvataet na probeg
okolo 500 kilometrov, a metana, pomeshchayushchegosya v vos'mi ballonah
-- na vdvoe men'shij. Sejchas na szhizhennom gaze rabotaet vdvoe
men'she mashin, chem na szhatom i vot pochemu. Propan-butana
poluchayut v 20...25 raz men'she, chem dobyvayut prirodnogo gaza.
Vodorodnaya energetika segodnya
Vozmozhnost' povsemestnogo ispol'zovaniya vodoroda kak
topliva segodnya vyglyadit menee obnadezhivayushche, chem, skazhem, 30
let nazad. |to napravlenie energetiki predpolagaet poluchenie
vodoroda v krupnyh masshtabah putem razlozheniya vody,
transportirovku "goryuchego" k punktam potrebleniya i
ispol'zovanie ego prakticheski vo vseh sluchayah, gde sejchas
szhigayut iskopaemoe toplivo. Nahodyatsya goryachie golovy, kotorye
predlagayut uzhe segodnya polnost'yu otkazat'sya ot
centralizovannogo energosnabzheniya, chtoby proizvodit'
elektroenergiyu s pomoshch'yu vodoroda v toplivnyh elementah u samih
potrebitelej [5].
O vodorodnoj energetike mechtayut davno:
udel'naya teplota sgoraniya vodoroda v tri raza vyshe, chem u
nefti ili benzina;
produktom sgoraniya vodoroda yavlyaetsya vodyanoj par;
resursy syr'ya dlya polucheniya vodoroda bezgranichny.
No vodorod kak goryuchee imeet ryad nedostatkov:
on bolee vzryvoopasen, chem metan;
ob®emnaya teplota sgoraniya vodoroda v tri raza men'she, chem
u prirodnogo gaza.
Put' k bezvrednoj energetike truden i mnogoetapen. Zdes'
vozmozhny raznye resheniya. Tem ne menee, v nekotoryh sluchayah
primenenie vodoroda kak topliva ne tol'ko polezno s
ekologicheskoj tochki zreniya, no i vpolne ekonomicheski opravdano.
K primeru, zagryaznenie atmosfery avtomobil'nymi vyhlopnymi
gazami. Zamena vseh benzinovyh dvigatelej na vodorodnye
nereal'na, t.k. ona svyazana s ogromnymi material'nymi
zatratami. Odnako, pochti bez vsyakih izmenenij v dvigatele,
mozhno ispol'zovat' benzin s 10-procentnoj vodorodnoj dobavkoj.
Dazhe etot nebol'shoj shag rezko uluchshit ekologicheskuyu obstanovku
v krupnyh gorodah.
Vodorod -- akkumulyator energii
Ochevidnym stanovitsya i to, chto vodorod mozhet oslabit'
nekotorye napryazhennye problemy atomnoj energetiki.
Razrushitel'nye avarii A|S (CHernobyl', Trimajl-Ajpend) pokazali,
chto naibolee opasny "manevry" moshchnost'yu reaktora, to est'
izmenenie intensivnosti yadernoj reakcii [3]. Sledovatel'no, dlya
obespecheniya bezopasnosti zhelatel'no ogranichivat'sya stacionarnym
rezhimom raboty A|S.
|ta stabil'nost' ogranichivaet vozmozhnosti energosistem v
chasti vyravnivaniya nagruzok, kogda, naprimer, v rabochee vremya
potreblenie energii rezko vozrastaet, a po nocham i v vyhodnye
dni padaet. Poka ne sushchestvuet udovletvoritel'nogo sposoba
akkumulirovat' elektroenergiyu, no na pomoshch' mozhet prijti
vodorod. Raschety pokazyvayut, chto s pomoshch'yu akkumulirovaniya
vodoroda zatraty na proizvodstvo elektroenergii mogut byt'
snizheny primerno na 15% po sravneniyu s tradicionnym sposobom --
A|S plyus pikovaya teploelektrostanciya na vodorode.
Akkumulirovat' vodorod mozhno ne tol'ko v szhatom i zhidkom
vide, a i v special'no razrabotannyh akkumulyatorah vodoroda.
Princip raboty takih akkumulyatorov osnovan na svojstve
polimetallicheskih kompozicij pogloshchat' vodorod. Odin iz vidov
takogo akkumulyatora predstavlyaet soboj emkost' iz nerzhaveyushchej
stali zapolnennuyu splavom titana, vanadiya i zheleza. Splav
obladaet svojstvom vydelyat' chistyj vodorod, dazhe esli on
akkumulirovalsya s primes'yu kisloroda i vlagi.
Na A|S za schet izlishkov elektroenergii mozhno proizvodit'
vodorod i dlya nuzhd promyshlennosti. Himicheskaya promyshlennost' --
samyj krupnyj potrebitel' vodoroda. Ego ispol'zuyut v kachestve
syr'ya, naprimer, dlya proizvodstva ammiaka. Takoj
energotehnologicheskij kompleks mozhet snizit' na 10...17%
rashody topliva po sravneniyu s sushchestvuyushchej razdel'noj sistemoj
proizvodstva elektroenergii, vodoroda i ammiaka.
No v celom effektivnost' takih sistem ne ochen' vysoka
iz-za sravnitel'no nizkogo koefficienta poleznogo dejstviya A|S.
KPD sovremennyh A|S ne prevyshaet 33%, v to vremya kak u
teploelektrostancij -- 39%.
Nevysokij koefficient poleznogo dejstviya A|S obuslovlen
sravnitel'no nizkoj temperaturoj vodyanogo para (okolo 300oS),
nagrevaemogo teplom atomnogo reaktora. Usloviya bezopasnosti ne
pozvolyayut uvelichit' etu temperaturu, a ona opredelyaet KPD
parovoj turbiny i, sledovatel'no, vsej A|S.
Promyshlennye metody polucheniya vodoroda
Est' dva napravleniya promyshlennogo polucheniya vodoroda --
elektroliz i plazmohimiya. |lektroliz ochen' prost: v elektrolit,
to est' v tokoprovodyashchuyu sredu (klassicheskij variant -- voda s
nebol'shim kolichestvom shchelochi), pomeshchayut dva elektroda i
podvodyat k nim napryazhenie. Odnako, v ustanovkah, rabotayushchih po
etomu principu, dlya polucheniya odnogo kubometra vodoroda
trebuetsya 4...5 kilovatt-chasov elektroenergii, chto dovol'no
dorogo -- proizvodstvo ekvivalentnogo po teplotvornoj
sposobnosti kolichestva benzina obhoditsya vtroe deshevle.
Pri elektrolize bol'shaya chast' elektroenergii teryaetsya v
vide tepla pri protekanii toka cherez elektrolit. Krome togo,
udel'naya proizvoditel'nost' sovremennyh ustanovok -- ne bolee
0,5 litra vodoroda v chas s odnogo sm2. |to kolichestvo
opredelyaetsya samim harakterom elektrohimicheskih reakcij,
protekayushchih tol'ko na poverhnosti elektrodov. Esli elektroliz
budet shiroko ispol'zovat'sya, nedostatki etogo metoda,
po-vidimomu, ostanutsya.
Gorazdo proizvoditel'nee metod plazmohimii, ispol'zuyushchij
himicheskuyu aktivnost' ionizovannogo gaza -- plazmy. V
special'nye ustanovki -- plazmotrony podvodyat gazy ili pary
razlichnyh veshchestv. Intensivnym elektromagnitnym polem v etih
gazah ili parah sozdayut elektricheskie razryady, obrazuetsya
plazma. |nergiya elektricheskogo polya peredaetsya ee elektronam, a
ot nih -- nejtral'nym molekulam. Poslednie perehodyat v
vozbuzhdennoe, himicheski aktivnoe sostoyanie.
Perspektivny neravnovesnye plazmohimicheskie sistemy, gde
elektrony, razogretye elektromagnitnym polem do temperatur
10...15 tysyach gradusov, izbiratel'no peredayut energiyu
molekulam, a poslednie, raspadayas', obrazuyut nuzhnye himicheskie
produkty. Pri etom gaz v celom ostaetsya prakticheski holodnym
(ego temperatura 300...1000oS). Vazhnoe preimushchestvo etih sistem
-- ob®emnyj harakter protekayushchih v nih processov. Bol'shie
skorosti himicheskih reakcij v gazovoj faze pozvolyayut dobivat'sya
gigantskoj udel'noj proizvoditel'nosti plazmotronov.
Pryamoe plazmohimicheskoe razlozhenie parov vody na kislorod
i vodorod v nastoyashchee vremya maloeffektivno. A vot uglekislyj
gaz okazalsya ideal'nym plazmohimicheskim ob®ektom. Neravnovesnoe
vozbuzhdenie ego molekulyarnyh kolebanij do 4...6 tysyach gradusov
privodit k tomu, chto bogatye energiej molekuly otbirayut ee u
bolee bednyh. |to vlechet za soboj rezkoe povyshenie skorosti
himicheskih reakcij i energeticheskoj effektivnosti processa.
Koefficient poleznogo dejstviya pri razlozhenii uglekislogo gaza
na okis' ugleroda i kislorod prevyshaet 80 procentov.
Prakticheski vsyu vkladyvaemuyu v razryad energiyu udaetsya napravit'
na osushchestvlenie poleznoj himicheskoj reakcii.
S uchetom etogo mozhno organizovat' dvuhstadijnyj cikl
proizvodstva vodoroda:
na pervoj stadii osushchestvit' plazmohimicheskoe razlozhenie
uglekislogo gaza;
na vtoroj -- vypolnit' davno osvoennuyu promyshlennost'yu
reakciyu vzaimodejstviya okisi ugleroda s vodyanym parom.
V rezul'tate obrazuetsya vodorod i ishodnoe veshchestvo --
uglekislyj gaz. Takim obrazom, uglekislyj gaz budet vypolnyat'
rol' fizicheskogo katalizatora dlya polucheniya vodoroda iz vody i,
ne rashoduyas', razreshit trudnosti, voznikayushchie pri razlozhenii