123

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE ¹ 11(43) (2006)Ìåæäóíàðîäíûé íàó÷íûé æóðíàë «Àëüòåðíàòèâíàÿ ýíåðãåòèêà è ýêîëîãèÿ» ÀÝÝ ¹ 11(43) (2006) 63

© 2006 Scientific Technical Centre

«TATA»

© 2006 Íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé öåíòð «TATA»

ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÂÎÄÎÐÎÄÀ Â ÊÀ×ÅÑÒÂÅ ÌÎÒÎÐÍÎÃÎÒÎÏËÈÂÀ ÄËß ÀÂÒÎÌÎÁÈËÜÍÛÕ ÄÂÈÃÀÒÅËÅÉ

ÂÍÓÒÐÅÍÍÅÃÎ ÑÃÎÐÀÍÈß.ÈÑÒÎÐÈß, ÍÀÑÒÎßÙÅÅ È ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ

ÓÄÊ 621.43

À. Þ. Ðàìåíñêèé , Ï. Á. Øåëèù , Ñ. È. Íåôåäêèí*

Member of International Editorial Board

Íàöèîíàëüíàÿ àññîöèàöèÿ âîäîðîäíîé ýíåðãåòèêè (ÍÀÂÝ), Ðîññèÿ* Ìîñêîâñêèé ýíåðãåòè÷åñêèé èíñòèòóò (òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò), Ðîññèÿ

ÂÎÄÎÐÎÄÍÀß ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ È ÒÐÀÍÑÏÎÐÒÒðàíñïîðòíûå ñðåäñòâà íà âîäîðîäíîì òîïëèâå

ÂÎÄÎÐÎÄÍÀß ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ È ÒÐÀÍÑÏÎÐÒÒðàíñïîðòíûå ñðåäñòâà íà âîäîðîäíîì òîïëèâå

HYDROGEN ENERGY AND TRANSPORTHydrogen fuel vehicles

HYDROGEN ENERGY AND TRANSPORTHydrogen fuel vehicles

Â ðàáîòå ðàññìàòðèâàþòñÿ âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì âîäîðîäà â êà÷åñòâå ìîòîð-íîãî òîïëèâà äëÿ àâòîìîáèëüíûõ äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ. Ðàññìîòðåíû èñòîðè÷åñêèå,ýêîíîìè÷åñêèå è òåõíè÷åñêèå àñïåêòû ýòîé âàæíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé, èííîâàöèîííîé è ýêîíî-ìè÷åñêîé ïðîáëåìû.

ÈÑÒÎÐÈß ÐÀÇÂÈÒÈßÂÎÄÎÐÎÄÍÛÕ ÀÂÒÎÌÎÁÈËÅÉ

Â Ðîññèè ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå âîäîðîäàâ êà÷åñòâå ìîòîðíîãî òîïëèâà íà÷àëîñü â 1941 ã.Â Âåëèêóþ Îòå÷åñòâåííóþ âîéíó â áëîêàäíîì Ëå-íèíãðàäå òåõíèê-ëåéòåíàíò Øåëèù Á. È. (ðèñ. 1)ïðåäëîæèë èñïîëüçîâàòü âîäîðîä, «îòðàáîòàâ-øèé» â àýðîñòàòàõ, êàê ìîòîðíîå òîïëèâî.

Áûëè ïåðåîáîðóäîâàíû äëÿ ðàáîòû íà âîäî-ðîäå íåñêîëüêî ñîòåí ÃÀÇ-ÀÀ [1] (ðèñ. 2).

Ïîçæå â ñåìèäåñÿ-òûå ãîäû â íåñêîëüêèõíàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñ-êèõ îðãàíèçàöèÿõ ÑÑÑÐèíòåíñèâíî ïðîâîäèëèñüðàáîòû ïî èñïîëüçîâà-íèþ âîäîðîäà â êà÷åñòâåäîáàâêè ê áåíçèíó. Íàè-áîëåå èçâåñòíû òàêèåöåíòðû êàê ÍÀÌÈ,ÈÏÌÀØ ÀÍ ÓÑÑÐ,ÑÌÍÑ ÀÍ ÑÑÑÐ.

Â ÷àñòíîñòè, âÍÀÌÈ ïîä ðóêîâîä-ñòâîì Øàòðîâà Å. Â.áûëè ïðîâåäåíû íàó÷-íî-èññëåäîâàòåëüñêèå è

îïûòíî-êîíñòðóêòîðñêèå ðàáîòû ïî ñîçäàíèþ áåí-çîâîäîðîäíîãî ìèêðîàâòîáóñà ÐÀÔ 22034. Áûëàðàçðàáîòàíà áåíçîâîäîðîäíàÿ ñèñòåìà ïèòàíèÿäâèãàòåëÿ. Îíà ïðîøëà ïîëíûé êîìïëåêñ ñòåíäî-âûõ è ëàáîðàòîðíî-äîðîæíûõ èñïûòàíèé [2–4].

Íà ðèñ. 3 ôîòîãðàôèè Øàòðîâà Å. Â. — íà-ó÷íîãî ðóêîâîäèòåëÿ ïðîåêòà è Êóçíåöîâà Â. Ì. —

Ðèñ. 2. ÃÀÇ-ÀÀ íà âîäîðîäå

ðóêîâîäèòåëÿ ãðóïïû âîäîðîäíûõ äâèãàòåëåé, âíå-ñøèõ ñóùåñòâåííûé âêëàä â îðãàíèçàöèþÍÈÎÊÐ ïî ñîçäàíèþ áåíçîâîäîðîäíîãî àâòîìî-áèëÿ â ÍÀÌÈ.

Ðèñ. 1. Ïîðòðåò Á. È. Øåëè-

ùà ðàáîòû Ðåçàåâà À. À.(2005 ã.)

Ðèñ. 3. Øàòðîâ Å. Â. (ñëåâà) è Êóçíåöîâ Â. Ì.

(ñïðàâà)

Êàê ãîëîâíîé èíñòèòóò Ìèíèñòåðñòâà àâòî-ìîáèëüíîé ïðîìûøëåííîñòè ÑÑÑÐ, ÍÀÌÈ òåñ-íî ñîòðóäíè÷àë ñ âåäóùèìè íàó÷íî-èññëåäîâà-òåëüñêèìè îðãàíèçàöèÿìè ñòðàíû — ÈÏÌàøÀÍ ÓÑÑÐ, Ñåêòîðîì ìåõàíèêè íåîäíîðîäíûõ

Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 25.07.2006 ã. The article has entered in publishing office 25.07.2006

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE ¹ 11(43) (2006)Ìåæäóíàðîäíûé íàó÷íûé æóðíàë «Àëüòåðíàòèâíàÿ ýíåðãåòèêà è ýêîëîãèÿ» ÀÝÝ ¹ 11(43) (2006)64


«TATA»


Âîäîðîäíàÿ ýíåðãåòèêà è òðàíñïîðòÒðàíñïîðòíûå ñðåäñòâà íà âîäîðîäíîì òîïëèâå

Ðèñ. 4. Ìèêðîàâòîáóñ ÐÀÔ 22031, ðàáîòàþùèé íà áåíçî-

âîäîðîäíûõ òîïëèâíûõ êîìïîçèöèÿõ

ñðåä ÀÍ ÑÑÑÐ, Çàâîäîì ÂÒÓÇîì ïðè ÇÈËå,ÈÌàø ÀÍ ÑÑÑÐ è äð.

Ïðèìåðîì òàêîãî ñîòðóäíè÷åñòâà áûëè ñîâìå-ñòíûå èññëåäîâàíèÿ ñ ÈÏÌàø ÀÍ ÓÑÑÐ, äèðåê-òîðîì êîòîðîãî â òå âðåìåíà áûë Ïîäãîðíûé À. Í.,âíåñøèé áîëüøîé âêëàä â ðàçâèòèå âîäîðîäíîéýíåðãåòèêè â öåëîì. Â îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ âîäî-ðîäà íà àâòîìîáèëå ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèåíà ðàáîòû ðóêîâîäèòåëåé âåäóùèõ ïîäðàçäåëå-íèé èíñòèòóòà: Âàðøàâñêîãî È. Ë., Ìèùåí-êî À. È., Ñîëîâüÿ Â. Â. è ìíîãèõ äðóãèõ [5]. Íàôîòîãðàôèè (ðèñ. 5), çàïå÷àòëåíà âñòðå÷à ñîòðóä-íèêîâ ÈÏÌàø ÀÍ ÓÑÑÐ Ïîäãîðíîãî À. Í, Ñî-ëîâüÿ Â. Â. è äð. ñ ïðåçèäåíòàìè ÀÍ ÑÑÑÐ Àëåê-ñàíäðîâûì À. Ï. è ÀÍ ÓÑÑÐ Ïàòîíîì Á. Å.

Ðèñ. 5. Âñòðå÷à ðóêîâîäèòåëåé ÀÍ ÑÑÑÐ è

ÀÍ ÓÑÑÐ ñ ñîòðóäíèêàìè ÈÏÌàø ÀÍ ÓÑÑÐ

Øèðîêî èçâåñòíû ðàçðàáîòêè ýòîãî èíñòèòó-òà ïî ñîçäàíèþ àâòîìîáèëåé è àâòîïîãðóç÷èêîâ,ðàáîòàþùèõ íà áåíçîâîäîðîäíûõ òîïëèâíûõ êîì-ïîçèöèÿõ ñ ìåòàëëîãèäðèäíûìè ñèñòåìàìè õðà-íåíèÿ âîäîðîäà íà áîðòó. Íåêîòîðûå îáðàçöû òà-êèõ ðàçðàáîòîê ïîêàçàíû íà ðèñ. 6 è ðèñ. 7.

Äðóãèì ïðèìåðîì ñîòðóäíè÷åñòâà ÍÀÌÈ ñâåäóùèìè ÍÈÈ ñòðàíû áûëà ðàáîòà ïî ñîçäà-íèþ ìåòàëëîãèäðèäíûõ ñèñòåì õðàíåíèÿ âîäî-ðîäà íà àâòîìîáèëå.

Â ðàìêàõ êîíñîðöèóìà ïî ñîçäàíèþ ìåòàë-ëîãèäðèäíûõ ñèñòåì õðàíåíèÿ òåñíî ñîòðóäíè÷à-ëè òðè âåäóùèå îðãàíèçàöèè: ÈÀÝ èì. È. Â. Êóð-÷àòîâà, ÍÀÌÈ è ÌÃÓ èì. Ì. Â. Ëîìîíîñîâà.Èíèöèàòèâà ñîçäàíèÿ òàêîãî êîíñîðöèóìà ïðè-

íàäëåæàëà àêàäåìèêó Ëåãàñîâó Â. À. Èíñòèòóòàòîìíîé ýíåðãèè èì. È. Â. Êóð÷àòîâà áûë ãîëîâ-íûì ðàçðàáîò÷èêîì ìåòàëëîãèäðèäíîé ñèñòåìûõðàíåíèÿ âîäîðîäà íà áîðòó àâòîìîáèëÿ. Ðóêî-âîäèòåëåì ïðîåêòà áûë ×åðíèëèí Þ. Ô., àêòèâ-íûìè ó÷àñòíèêàìè ðàáîò áûëè Óäîâåíêî À. Í. èÑòîëÿðåâñêèé À. ß.

Ðèñ. 6. Áåíçîâîäîðîäíûé àâòîïîãðóç÷èê

Ðèñ. 7. Áåíçîâîäîðîäíûé àâòîìîáèëü «Âîëãà»

Ðèñ. 8. Ñåìåíåíêî Ê. Í. (ñëåâà) è Ëåãàñîâ Â. À.

(ñïðàâà)

Ìåòàëëîãèäðèäíûå ñîåäèíåíèÿ ðàçðàáîòàë èèçãîòîâèë â íåîáõîäèìîì êîëè÷åñòâå Ìîñêîâñêèéãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èì. Ì. Â. Ëîìîíîñî-âà. Ýòà ðàáîòà âåëàñü ïîä ðóêîâîäñòâîì Ñåìåíåí-êî Ê. Í., çàâåäóþùåãî êàôåäðîé õèìèè è ôèçèêèâûñîêèõ äàâëåíèé. 21 íîÿáðÿ 1979 ã. áûëè çàðå-ãèñòðèðîâàíû â Ãîñóäàðñòâåííîì ðååñòðå èçîáðå-òåíèé ÑÑÑÐ çàÿâêè ¹ 263140 è ¹ 263141 ñ ïðè-îðèòåòîì èçîáðåòåíèÿ 22 èþíÿ 1978 ã.

Àâòîðñêèå ñâèäåòåëüñòâà íà ñïëàâû-àêêóìó-ëÿòîðû âîäîðîäà À.Ñ. ¹722018 è ¹722021 îò21 íîÿáðÿ 1979 ã. áûëè îäíèìè èç ïåðâûõ èçîá-ðåòåíèé â ýòîé îáëàñòè â ÑÑÑÐ è â ìèðå. Âèçîáðåòåíèÿõ ïðåäëàãàëèñü íîâûå ñîñòàâû ñïëà-âîâ, ïîçâîëÿþùèõ ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü êî-ëè÷åñòâî çàïàñàåìîãî âîäîðîäà. Ýòî äîñòèãàëîñüïóòåì ìîäèôèêàöèè ñîñòàâà è êîëè÷åñòâà êîì-



«TATA»


ïîíåíòîâ â ñïëàâàõ íà îñíîâå òèòàíà èëè âàíà-äèÿ. Òàêèå êîìïîçèöèè ïîçâîëèëè äîáèòüñÿ êîí-öåíòðàöèè 2,5...4,0 ìàññ. % âîäîðîäà. Âûäåëå-íèå âîäîðîäà èç èíòåðìåòàëëèäà îñóùåñòâëÿëîñüâ èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 250...400 °Ñ. Ýòîò ðå-çóëüòàò è ïî ñåé äåíü ÿâëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ìàê-ñèìàëüíûì äîñòèæåíèåì äëÿ ñïëàâîâ òàêîãîòèïà. Â ðàçðàáîòêå ñïëàâîâ ïðèíèìàëè ó÷àñòèåó÷åíûå âåäóùèõ ñ òî âðåìÿ íàó÷íûõ îðãàíèçà-öèé ÑÑÑÐ, ñâÿçàííûõ ñ ðàçðàáîòêîé ìàòåðèàëîâè óñòðîéñòâ íà áàçå ãèäðèäîâ èíòåðìåòàëëè÷åñ-êèõ ñîåäèíåíèé è ñïëàâîâ — ÌÃÓ èì. Ì. Â. Ëî-ìîíîñîâà (Ñåìåíåíêî Ê. Í., Âåðáåöêèé Â. Í.,Ìèòðîõèí Ñ. Â., Çîíòîâ Â. Ñ.); ÍÀÌÈ (Øàòðîâ -Å. Â., Ðàìåíñêèé À. Þ.); ÈÏÌàø ÀÍ ÑÑÑÐ (Âàð-øàâñêèé È. Ë.); Çàâîäà-ÂÒÓÇà ïðè ÇÈË (Ãóñà-ðîâ Â. Â., Êàáàëêèí Â. Í.).

Êîìïîíîâêà ìåòàëëîãèäðèäíîé ñèñòåìû õðà-íåíèÿ âîäîðîäà íà áîðòó ìèêðîàâòîáóñà ÐÀÔ22034, ðàáîòàþùåãî íà ÁÂÒÊ, èñïûòàíèÿ ñèñ-òåìû ïðîâîäèëèñü â Îòäåëå äâèãàòåëåé íà ãàçî-âûõ è äðóãèõ âèäàõ àëüòåðíàòèâíûõ òîïëèâÍÀÌÈ ïîä ðóêîâîäñòâîì çàâåäóþùåãî îòäåëîìÐàìåíñêîãî À. Þ. Àêòèâíîå ó÷àñòèå â ðàáîòå ïðè-íèìàëè ñîòðóäíèêè îòäåëà: Êóçíåöîâ Â. Ì., Ãî-ëóá÷åíêî Í. È., Èâàíîâ À. È., Êîçëîâ Þ. À.

ÝÊÎÍÎÌÈ×ÅÑÊÈÅ È ÒÎÊÑÈ×ÅÑÊÈÅÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÈ ÀÂÒÎÌÎÁÈËÜÍÎÃÎ

ÄÂÑ, ÐÀÁÎÒÀÞÙÅÃÎ ÍÀ ÁÂÒÊÂ ÓÑËÎÂÈßÕ ÃÎÐÎÄÑÊÎÉ ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈÈ

Ïî îòíîøåíèþ ê áåíçèíó âîäîðîä èìååò â 3ðàçà áîëüøóþ òåïëîòâîðíóþ ñïîñîáíîñòü, â 13-14 ðàç ìåíüøóþ ýíåðãèþ âîñïëàìåíåíèÿ è, ÷òîñóùåñòâåííî äëÿ ÄÂÑ, áîëåå øèðîêèå ïðåäåëûâîñïëàìåíåíèÿ òîïëèâíî-âîçäóøíîé ñìåñè.

Òàêèå ñâîéñòâà âîäîðîäà äåëàþò åãî ÷ðåçâû-÷àéíî ýôôåêòèâíûì äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ÄÂÑ,äàæå â êà÷åñòâå äîáàâêè [2–5].

Â òî æå âðåìÿ ê íåäîñòàòêàì âîäîðîäà êàêòîïëèâà â ÷èñòîì âèäå ìîæíî îòíåñòè ïàäåíèåìîùíîñòè ÄÂÑ ïî ñðàâíåíèþ ñ áåíçèíîâûì àíà-ëîãîì. Î÷åíü «æåñòêèé» ïðîöåññ ñãîðàíèÿ âîäî-ðîäíî-âîçäóøíûõ ñìåñåé â îáëàñòè ñòåõèîìåò-ðè÷åñêîãî ñîñòàâà ïðèâîäèò ê äåòîíàöèè íà ðå-æèìàõ âûñîêèõ íàãðóçîê. Ýòà îñîáåííîñòüâîäîðîäíîãî òîïëèâà òðåáóåò ñóùåñòâåííûõ èç-ìåíåíèé êîíñòðóêöèè ÄÂÑ.

Â ýòîé ñâÿçè íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíà îðãà-íèçàöèÿ òîïëèâîïîäà÷è ÁÂÒÊ òàêèì îáðàçîì,÷òîáû íà ðåæèìàõ õîëîñòîãî õîäà è ÷àñòè÷íûõíàãðóçîê äâèãàòåëü ðàáîòàë íà òîïëèâíûõ êîì-ïîçèöèÿõ ñ âûñîêèì ñîäåðæàíèåì âîäîðîäà. Ïîìåðå âîçðàñòàíèÿ íàãðóçîê êîíöåíòðàöèÿ âîäî-ðîäà äîëæíà ñíèæàòüñÿ, è íà ðåæèìå ïîëíîãîäðîññåëÿ ïîäà÷ó âîäîðîäà íåîáõîäèìî ïðåêðà-òèòü. Ýòî ïîçâîëèò ñîõðàíèòü ìîùíîñòíûå õà-ðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ íà ïðåæíåì óðîâíå.

Íà ðèñ. 9 è 10 ïðåäñòàâëåíû ãðàôèêè èçìå-íåíèÿ ýêîíîìè÷åñêèõ è òîêñè÷åñêèõ õàðàêòåðè-ñòèê áåíçèííîãî äâèãàòåëÿ ñ ðàáî÷èì îáúåìîì2,45 ë è ñòåïåíüþ ñæàòèÿ 8,2 åäèíèöû îò ñî-ñòàâà áåíçèíî-âîäîðîäî-âîçäóøíîé ñìåñè è êîí-öåíòðàöèè âîäîðîäà â ÁÂÒÊ.

21

17

13

9

5

ÊÏÄ, %

1

Êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà

2 3 4

Áåíçèí

20 %H2

5 %H2

10 %H2

50 %H2

100 %H2

Ðèñ. 9. Ðåãóëèðîâî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ ïî

ñîñòàâó ñìåñè ïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ÁÂÒÊ (Ne = const,

n = const)

Ðèñ. 10. Âëèÿíèå äîáàâêè âîäîðîäà íà ýêîíîìè÷åñêèå è

ýêîëîãè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ÄÂÑ

ÊÏÄ % CnH

mN

xO

y

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

500

1000

H2, %

ÊÏÄ, %

19

17

15

13

Ðåãóëèðîâî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿïî ñîñòàâó ñìåñè ïðè ïîñòîÿííîé ìîùíîñòèNe = 6,2 êÂò è ÷àñòîòå âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãîâàëà n = 2400 îá/ìèí äàþò âîçìîæíîñòü ïðåä-ñòàâèòü, êàê ìåíÿþòñÿ ïîêàçàòåëè äâèãàòåëÿ ïðèðàáîòå íà âîäîðîäå, ÁÂÒÊ è áåíçèíå. Ìîùíîñò-íûå è ñêîðîñòíûå ïîêàçàòåëè äâèãàòåëÿ äëÿ èñ-ïûòàíèé âûáðàíû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îíè íàè-áîëåå ïîëíî îòðàæàëè óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè àâ-òîìîáèëÿ â ãîðîäñêèõ óñëîâèÿõ. Ìîùíîñòüäâèãàòåëÿ Ne = 6,2 êÂò è ÷àñòîòà âðàùåíèÿ êî-ëåí÷àòîãî âàëà n = 2400 îá/ìèí ñîîòâåòñòâóþòäâèæåíèþ ëåãêîâîãî àâòîìîáèëÿ «Âîëãà» ñ ïî-ñòîÿííîé ñêîðîñòüþ 60 êì/÷àñ ïî ãîðèçîíòàëü-íîé ðîâíîé äîðîãå.

À. Þ. Ðàìåíñêèé, Ï. Á. Øåëèù, Ñ. È. ÍåôåäêèíÏðèìåíåíèå âîäîðîäà â êà÷åñòâå ìîòîðíîãî òîïëèâà äëÿ àâòîìîáèëüíûõ äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ. Èñòîðèÿ, íàñòîÿùåå è ïåðñïåêòèâû



«TATA»


Êàê âèäíî èç ãðàôèêîâ, ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿêîíöåíòðàöèè âîäîðîäà â ÁÂÒÊ ýôôåêòèâíûéÊÏÄ äâèãàòåëÿ âîçðàñòàåò. Ìàêñèìàëüíîå çíà-÷åíèå ÊÏÄ ïðè ìîùíîñòè 6,2 êÂò è ÷àñòîòå âðà-ùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà 2400 îá/ìèí äîñòèãàåòíà âîäîðîäå 18,5 %. Ýòî â 1,32 ðàçà âûøå, ÷åìïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ýòîé æå íàãðóçêå íàáåíçèíå. Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ýôôåêòèâíîãîÊÏÄ äâèãàòåëÿ ïðè ðàáîòå íà áåíçèíå ñîñòàâëÿ-åò íà ýòîé íàãðóçêå 14 %. Ïðè ýòîì ñîñòàâ ñìå-ñè, ñîîòâåòñòâóþùèé ìàêñèìàëüíîìó ÊÏÄ äâè-ãàòåëÿ (ýôôåêòèâíûé ïðåäåë îáåäíåíèÿ), ñìå-ùàåòñÿ â ñòîðîíó áåäíûõ ñìåñåé. Òàê, ïðè ðàáîòåíà áåíçèíå ýôôåêòèâíûé ïðåäåë îáåäíåíèÿ òîï-ëèâíî-âîçäóøíîé ñìåñè ñîîòâåòñòâîâàë êîýôôè-öèåíòó èçáûòêà âîçäóõà (à), ðàâíîìó 1,1 åäèíè-öû. Ïðè ðàáîòå íà âîäîðîäå êîýôôèöèåíò èç-áûòêà âîçäóõà, ñîîòâåòñòâóþùèé ýôôåêòèâíîìóïðåäåëó îáåäíåíèÿ òîïëèâíî-âîçäóøíîé ñìåñèà = 2,5. Íå ìåíåå âàæíûì ïîêàçàòåëåì ðàáîòûàâòîìîáèëüíîãî äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿíà ÷àñòè÷íûõ íàãðóçêàõ ÿâëÿåòñÿ òîêñè÷íîñòüîòðàáîòàâøèõ ãàçîâ (ÎÃ). Èññëåäîâàíèå ðåãóëè-ðîâî÷íûõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ ïî ñîñòàâóñìåñè íà ÁÂÒÊ ñ ðàçëè÷íûìè êîíöåíòðàöèÿìèâîäîðîäà ïîêàçàëè:

1). ïî ìåðå îáåäíåíèÿ ñìåñè êîíöåíòðàöèÿ îêè-ñè óãëåðîäà (ÑÎ) â îòðàáîòàâøèõ ãàçàõ ñíèæàëàñüïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ íå çàâèñèìî îò âèäà òîïëèâà;

2). óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà âÁÂÒÊ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ âûá-ðîñà ñ îòðàáîòàâøèìè ãàçàìè óãëåâîäîðîäîâ ÑnHm.Ìèíèìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ óãëåâîäîðîäîâ ïðèðàáîòå íà áåíçèíå ñîîòâåòñòâîâàëà íà ýòîì ðåæè-ìå 900–800 ppm. Ïðè ðàáîòå íà âîäîðîäå êîí-öåíòðàöèÿ ýòîãî êîìïîíåíòà ïàäàëà äî íóëÿ;

3). îáðàçîâàíèå îêèñëîâ àçîòà NxOy, êàê èç-âåñòíî, íå ñâÿçàíî ñ ðîäîì òîïëèâà. Èõ êîíöåí-òðàöèÿ â ÎÃ îïðåäåëÿåòñÿ òåìïåðàòóðíûì ðåæè-ìîì ãîðåíèÿ òîïëèâíî-âîçäóøíîé ñìåñè. Âîç-ìîæíîñòü ðàáîòû äâèãàòåëÿ íà âîäîðîäå è ÁÂÒÊâ äèàïàçîíå áåäíûõ ñîñòàâîâ ñìåñåé ïîçâîëÿåòñíèçèòü ìàêñèìàëüíóþ òåìïåðàòóðó öèêëà â êà-ìåðå ñãîðàíèÿ ÄÂÑ. Ýòî ñóùåñòâåííî óìåíüøà-åò êîíöåíòðàöèþ îêèñëîâ àçîòà â ÎÃ. Ïðè îáåä-íåíèè òîïëèâíî-âîçäóøíîé ñìåñè ñâûøå à = 2êîíöåíòðàöèÿ NxOy ñíèæàåòñÿ äî íóëÿ.

Èñïûòàíèå ìèêðîàâòîáóñà íà ñòåíäå ñ áåãî-âûìè áàðàáàíàìè ïðè ðàáîòå íà ÁÂÒÊ ïî öèêëóÎÑÒ 037.001.054.-74 ïîêàçàëè ñóùåñòâåííîåóëó÷øåíèå ýêîíîìè÷åñêèõ è òîêñè÷åñêèõ õàðàê-òåðèñòèê äâèãàòåëÿ.

Â ñëó÷àå ðàáîòû äâèãàòåëÿ íà ÁÂÒÊ èìåëîìåñòî óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷åñêèõ è òîêñè÷åñêèõïîêàçàòåëåé äâèãàòåëÿ. Ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâ-ëåíû â òàáë. 1. Ðàñõîä áåíçèíà ïðè èñïûòàíè-ÿõ íà ñòåíäå ñ áåãîâûìè áàðàáàíàìè ïî öèêëóÎÑÒ 037.001.054-74 ñíèçèëñÿ â 2,6 ðàçà. Ïðèýòîì òîïëèâíàÿ ýêîíîìè÷íîñòü, âûðàæåííàÿ âêÄæ/êì, ïî ñðàâíåíèþ ñ èñïûòàíèÿìè íà áåí-çèíå óâåëè÷èëàñü â 1,28 ðàçà. Ðàñõîä âîäîðî-äà ñîñòàâèë 1,65 êã íà 100 êì. Âûáðîñ òîêñè÷-íûõ êîìïîíåíòîâ ïî ÑÎ ñíèçèëñÿ â 23 ðàçà, ïîÑnHm â 2,9 ðàç, ïî NxOy â 5,3 ðàçà.

№ п/п Наименование параметров

Серийный автомо-биль

Автомо-биль

на БВТК 1 Содержание СО, г/испытание 88,00 3,93

2 Содержание CnHm, г/испытание 7,70 2,67

3 Содержание NxOy, г/испытание 12,00 2,3

4 Расход бензина, кг/100 км 13,50 5,18

5 Расход водорода, кг/100 км — 1,65

6 Средняя концентрация водорода, % — 24,00

7 Суммарный расход топлива в кДж/км 5940 4260

Òàáëèöà 1Ïîêàçàòåëè ìèêðîàâòîáóñà ñ ÄÂÑ (ðàáî÷èé îáúåì

2,45 ë., ñòåïåíü ñæàòèÿ 8,2 åäèíèöû)ïðè èñïûòàíèÿõ íà ñòåíäå ñ áåãîâûìè áàðàáàíàìè

ïî öèêëó ÎÑÒ 37001.57-74 íà áåíçèíå è ÁÂÒÊ

Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî ðåàëüíûå óñ-ëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáèëåé â ãîðîäñêèõóñëîâèÿõ, íàïðèìåð â Ìîñêâå, ìåíåå æåñòêèå,÷åì ïðè èñïûòàíèÿõ àâòîìîáèëÿ íà ñòåíäå ñ áå-ãîâûìè áàðàáàíàìè â ñîîòâåòñòâèè ñ öèêëîìÎÑÒ 37001.57-74. Óëó÷øåíèå ýôôåêòèâíîãîÊÏÄ äâèãàòåëÿ íà ÷àñòè÷íûõ íàãðóçêàõ ìîæåòïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñäåëàòü ïðèìåíå-íèå ÁÂÒÊ ýêîíîìè÷åñêè îïðàâäàííûì äàæå áåçó÷åòà óëó÷øåíèÿ òîêñè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàâòîìîáèëÿ.

ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ ÂÍÅÄÐÅÍÈß ÂÎÄÎÐÎÄÀÍÀ ÀÂÒÎÌÎÁÈËÅ Â ÊÀ×ÅÑÒÂÅ ÄÎÁÀÂÊÈ

Ê ÎÑÍÎÂÍÎÌÓ ÒÎÏËÈÂÓ

Ïî äàííûì êîìïàíèè L-B-SystemtechnikGmbH, ïðåäñòàâèâøåé íà ñàéòå www.h2mobility.orgèñòîðèþ ðàçâèòèÿ âîäîðîäíîé àâòîìîáèëüíîé òåõ-íèêè â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàñ÷èòûâàåòñÿ áîëåå 200òèïîâ àâòîìîáèëåé è àâòîáóñîâ, ðàáîòàþùèõ íàâîäîðîäå. Ïðè ýòîì òðåòü èç íèõ îñíàùåíà äâèãà-òåëÿìè âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ, äâå òðåòè — ýíåð-ãîóñòàíîâêàìè íà òîïëèâíûõ ýëåìåíòàõ.

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî äîëãîñðî÷íûå ïåðñïåê-òèâû ïðèìåíåíèÿ âîäîðîäà â êà÷åñòâå òîïëèâàäëÿ ìàññîâûõ àâòîìîáèëåé, ïî-âèäèìîìó, ñâÿ-çàíû ñ ïðèìåíåíèåì òîïëèâíûõ ýëåìåíòîâ, ñå-ãîäíÿ ýòîò ïðîöåññ ñäåðæèâàåòñÿ âûñîêîé ñòî-èìîñòüþ òîïëèâíûõ ýëåìåíòîâ è îòñóòñòâèåìíåîáõîäèìîãî ïîäòâåðæäåííîãî ðåñóðñà â óñëî-âèÿõ ðåàëüíîé ýêñïëóàòàöèè. Âåðîÿòíåå âñåãî,øèðîêîå ïðèìåíåíèå âîäîðîäà íà÷íåòñÿ íà ñó-ùåñòâóþùèõ ãîðîäñêèõ àâòîìîáèëÿõ ñ äâèãàòå-ëåì âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ è â ïåðâóþ î÷åðåäü, âêà÷åñòâå äîáàâêè ê áåíçèíó. Ýòî îáóñëîâëåíî,íà íàø âçãëÿä, ðÿäîì îñîáåííîñòåé.

Ïåðâîé òàêîé îñîáåííîñòüþ ÿâëÿåòñÿ âîç-ìîæíîñòü óëó÷øèòü ïîêàçàòåëè äâèãàòåëÿ âíóò-ðåííåãî ñãîðàíèÿ íà ÷àñòè÷íûõ íàãðóçêàõ, íàè-áîëåå õàðàêòåðíûõ äëÿ ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáè-ëÿ â ãîðîäñêèõ óñëîâèÿõ. Äîáàâêà âîäîðîäà, äàæåâ íåáîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ, ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåí-íî óëó÷øèòü ýêîíîìè÷åñêèå è òîêñè÷åñêèå õà-ðàêòåðèñòèêè àâòîìîáèëÿ íà ýòèõ ðåæèìàõ ýê-ñïëóàòàöèè [5–7]. Âîäîðîä èìååò ðÿä ïðåèìó-




«TATA»


ùåñòâ ïåðåä äðóãèìè èçâåñòíûìè ìîòîðíûìèòîïëèâàìè. Ýòè ïðåèìóùåñòâà ñâÿçàíû ñ øèðî-êèìè ïðåäåëàìè âîñïëàìåíåíèÿ âîäîðîäíî-âîç-äóøíûõ ñìåñåé, ÷òî ïîçâîëÿåò ðàáîòàòü ÄÂÑ âðåæèìå õîëîñòîãî õîäà è ïðè ìàëûõ íàãðóçêàõè íà ñâåðõáåäíûõ ñìåñÿõ.

Âòîðûì ôàêòîðîì, ñïîñîáñòâóþùèì ïðîäâè-æåíèþ âîäîðîäà êàê äîáàâêè ê áåíçèíó, ÿâëÿåò-ñÿ ïðîñòîòà ðåøåíèÿ çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ ïåðå-îáîðóäîâàíèåì àâòîìîáèëåé äëÿ ðàáîòû íà ÁÂÒÊ.Äëÿ òàêîãî ïåðåîáîðóäîâàíèåì áåíçèíîâûõ àâòî-ìîáèëåé íà áåíçîâîäîðîäíûå òîïëèâíûå êîìïî-çèöèè ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ãàçîáàëëîííàÿàïïàðàòóðà, øèðîêî ïðèìåíÿåìàÿ íà àâòîìîáè-ëÿõ, ðàáîòàþùèõ íà ñæàòîì ïðèðîäíîì ãàçå.Áåíçîâîäîðîäíûå àâòîìîáèëè, ïî ñðàâíåíèþ ñâîäîðîäíûìè, òðåáóþò áîðòîâûå ñèñòåìû õðàíå-íèÿ âîäîðîäà ñ ìåíüøèìè ìàññîãàáàðèòíûìèïîêàçàòåëÿìè. Äëÿ ýòîãî ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿñóùåñòâóþùèå îáëåã÷åííûå áàëëîíû íà îñíîâåñòåêëîïëàñòèêà, à òàêæå ïåðñïåêòèâíûå ìåòàë-ëîãèäðèäíûå ñèñòåìû õðàíåíèÿ âîäîðîäà.

Òðåòüåé îñîáåííîñòüþ ïðèìåíåíèÿ ÁÂÒÊÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü â ñàìîå áëèæàéøåå âðå-ìÿ îðãàíèçîâàòü ýêñïëóàòàöèþ âîäîðîäíûõ àâ-òîìîáèëåé. Ýòî ïîçâîëèò íà÷àòü ñîçäàâàòü ãî-ðîäñêóþ èíôðàñòðóêòóðó âîäîðîäíîé ýêîíîìè-êè, âêëþ÷àÿ ñèñòåìû ïðîèçâîäñòâà, õðàíåíèÿ èòðàíñïîðòèðîâêè âîäîðîäà, à òàêæå ñîçäàíèåâîäîðîäíûõ çàïðàâî÷íûõ ñòàíöèé è ñåðâèñíûõöåíòðîâ ïî òåõíè÷åñêîìó îáñëóæèâàíèþ âîäî-ðîäíîé àâòîìîáèëüíîé òåõíèêè.

Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî â Ðîññèè ñåãîäíÿ íåòíè îäíîé âîäîðîäíîé àâòîìîáèëüíîé çàïðàâî÷-íîé ñòàíöèè. Â Åâðîïå ïîñòðîåíî íåñêîëüêî äî-ðîãîñòîÿùèõ âîäîðîäíûõ ñòàíöèé, èñïîëüçóþ-ùèõ òåõíîëîãèþ ùåëî÷íîãî ýëåêòðîëèçà âîäû.Òàêèå ñòàíöèè, íàïðèìåð, â Òóëóçå (Ôðàíöèÿ),Ìàëüìå (Øâåöèÿ), Áåðëèíå (Ãåðìàíèÿ) ñîçäàíûâ ðàìêàõ åâðîïåéñêèõ ïðîåêòîâ äëÿ èñïûòàíèéýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûõ àâòîáóñîâ íà òîïëèâíûõýëåìåíòàõ [8].

Â ñâÿçè ñ ýòèì âîçíèêàåò çàêîíîìåðíûé âîï-ðîñ: ãäå âçÿòü íàèáîëåå äåøåâûé âîäîðîä, íà-ïðèìåð â ã. Ìîñêâå ?

Ïîòåíöèàëüíûå èñòî÷íèêè âîäîðîäà ñî ñòî-èìîñòüþ, ïîçâîëÿþùåé îðãàíèçîâàòü åãî ýêîíî-ìè÷åñêè îáîñíîâàííîå ïðèìåíåíèå íà àâòîòðàí-ñïîðòå â ã. Ìîñêâå, ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå îñ-íîâíûå ÷àñòè:

— êîíâåðñèÿ ïðèðîäíîãî ãàçà — íàèáîëååäåøåâàÿ, íî ìåíåå ãèáêàÿ òåõíîëîãèÿ ïîëó÷å-íèÿ âîäîðîäà, òàêæå òðåáóþùàÿ äîïîëíèòåëü-íîé åãî î÷èñòêè;

— ýëåêòðîëèç âîäû — áîëåå ãèáêàÿ òåõíî-ëîãèÿ, ïîçâîëÿþùàÿ ïîëó÷àòü ÷èñòûé âîäîðîäíà ìåñòå ïîòðåáëåíèÿ, íî ñ áîëåå âûñîêèìè ýíåð-ãîçàòðàòàìè;

Ïðîâåäåííûé íàìè òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèéàíàëèç ïîêàçàë, ÷òî îäíèì èç èñòî÷íèêîì îòíî-ñèòåëüíî äåøåâîãî âîäîðîäà ìîæåò ñòàòü áîëååïîëíîå èñïîëüçîâàíèå ñóùåñòâóþùåãî ýëåêòðîëèç-íîãî îáîðóäîâàíèÿ ÒÝÖ ã. Ìîñêâû è áîëåå íèçêî-ãî òàðèôà íà ýëåêòðîýíåðãèþ â íî÷íîå âðåìÿ.

Â Ìîñêâå íà äåâÿòè êðóïíûõ òåïëîâûõ ýëåê-òðè÷åñêèõ ñòàíöèÿõ èñïîëüçóåòñÿ ãàçîîáðàçíûéâîäîðîä äëÿ îõëàæäåíèÿ òóðáîãåíåðàòîðîâ. Çäåñüåãî ïîëó÷àþò ñ èñïîëüçîâàíèåì ùåëî÷íûõ ýëåê-òðîëèçåðîâ ÑÝÓ-10 è ÑÝÓ-20 ÎÀÎ «Óðàë-õèì-ìàø» (ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ, ñîîòâåòñòâåííî, 10è 20 íì3/÷àñ). Ýòè óñòàíîâêè èìåþò ñðîê ñëóæ-áû 10 ëåò è óñòàíîâëåííûé ðåñóðñ äî êàïèòàëü-íîãî ðåìîíòà íå ìåíåå 24000 ÷ [9]. Ìíîãèå èçíèõ íàäåæíî ðàáîòàþò ñåãîäíÿ è ñâåðõ óñòàíîâ-ëåííîãî ñðîêà. Îäíàêî ñëåäóåò ó÷èòûâàòü òåõ-íè÷åñêèå ðåøåíèÿ, çàëîæåííûå â ýòè óñòàíîâ-êè — ýòî ðàçðàáîòêè 50-õ ãîäîâ. Ïîýòîìó ïîòàêèì ïàðàìåòðàì, êàê ìåòàëëîåìêîñòü è óäåëü-íûå ýíåðãîçàòðàòû (~5,5 êÂò⋅÷/íì3Í2), îíè çíà-÷èòåëüíî óñòóïàþò ñîâðåìåííûì ýëåêòðîëèçíûìóñòàíîâêàì (4,1–4,3 êÂò⋅÷/íì3Í2). Ñïåöèôèêàèñïîëüçîâàíèÿ âîäîðîäà äëÿ îõëàæäåíèÿ òóðáî-ãåíåðàòîðîâ íà ÒÝÖ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî íåòíåîáõîäèìîñòè â íåïðåðûâíîì ïîëó÷åíèè âîäî-ðîäà, â òî âðåìÿ êàê ñàìè ýëåêòðîëèçåðû ëó÷øåðàáîòàþò â íåïðåðûâíîì áàçèñíîì ðåæèìå è òðå-áóþò äîïîëíèòåëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöå-äóð ïðè ïóñêå è îñòàíîâêå. Òàêèì îáðàçîì, ðå÷üèäåò î áîëåå ïîëíîì è ýôôåêòèâíîì èñïîëüçîâà-íèè äîðîãîñòîÿùåãî îáîðóäîâàíèÿ è ñíèæåíèèñðîêà åãî îêóïàåìîñòè. Èñïîëüçóÿ âûãîäíûå òà-ðèôû, çàêîíîäàòåëüíî óñòàíîâëåííûå ãîñóäàð-ñòâîì, òàêèå ãåíåðèðóþùèå ïðåäïðèÿòèÿ ìîãëèáû ñòàòü ïðîèçâîäèòåëÿìè îòíîñèòåëüíî äåøåâî-ãî âîäîðîäà. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ñîçäàòü íà èõáàçå âîäîðîäíûå ñòàíöèè, âêëþ÷àþùèå ïîìèìîýëåêòðîëèçåðà, êîìïðåññîð, íàêîïèòåëüíóþ ñèñ-òåìó õðàíåíèÿ âîäîðîäà â áàëëîíàõ âûñîêîãî äàâ-ëåíèÿ è çàïðàâî÷íûå êîëîíêè, à òàêæå ðåøèòüíîðìàòèâíî-ïðàâîâûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ ïî-ÿâëåíèåì íîâîãî âèäà äåÿòåëüíîñòè ÒÝÖ è íîâî-ãî êîììåð÷åñêîãî ïðîäóêòà — ãàçîîáðàçíîãî êîì-ïðèìèðîâàííîãî âîäîðîäà.

Ðàññìîòðèì äâà âàðèàíòà âîçìîæíîãî èñïîëü-çîâàíèÿ ðåñóðñîâ ÒÝÖ äëÿ ïîëó÷åíèÿ âîäîðîäàäëÿ àâòîìîáèëüíîãî òðàíñïîðòà.

Âàðèàíò1Ýëåêòðîëèçåð ýêñïëóàòèðóåòñÿ çà ïðåäåëà-

ìè ñðîêà åãî àìîðòèçàöèè. Ïðè ðàñ÷åòå ñåáåñòî-èìîñòè ïðîèçâåäåííîãî âîäîðîäà ó÷èòûâàåòñÿñòîèìîñòü ïðèîáðåòàåìîãî êîìïðåññîðà è çàïðà-âî÷íîé êîëîíêè äëÿ êîììåð÷åñêîãî îòïóñêà êîì-ïðèìèðîâàííîãî âîäîðîäà. Ïðèíÿòû óäåëüíûåýíåðãîçàòðàòû ñ ó÷åòîì êîìïðåìèðîâàíèÿ —6 êÂò⋅÷/íì3Í2.

Âàðèàíò2Ïðè ðàñ÷åòå ñåáåñòîèìîñòè ïðîèçâåäåííîãî âî-

äîðîäà ó÷èòûâàþòñÿ àìîðòèçàöèÿ ïðèîáðåòàåìîãîèìïîðòíîãî ýëåêòðîëèçíîãî îáîðóäîâàíèÿ ïðîèç-âîäèòåëüíîñòüþ 10 íì3/÷àñ, êîìïðåññîðà è çàïðà-âî÷íîé êîëîíêè. Ïðèíÿòû óäåëüíûå ýíåðãîçàòðà-òû ñ ó÷åòîì êîìïðèìèðîâàíèÿ — 4,8 êÂò⋅÷/íì3Í2.

Â ðàñ÷åòàõ èñïîëüçîâàëñÿ äâóõñòàâî÷íûéòàðèô íà ýëåêòðîýíåðãèþ — 50 êîï/êÂò⋅÷, óñòà-íîâëåííûé â 2006 ã. äëÿ ïðåäïðèÿòèé Ìîñãîðý-íåðãî» [10]. Â òàáë. 2 è 3 ïðèâåäåíû ðàñ÷åòûñòðóêòóðû ðàñõîäîâ ïðè ïðîèçâîäñòâå âîäîðîäàíà ÒÝÖ, ðàñ÷åò ñåáåñòîèìîñòè ïðîèçâåäåííîãî




«TATA»


Структура расходов, % № п/п Статьи расходов

Вариант 1 Вариант 2

1

Амортизация приобретаемо-го оборудования (срок амор-тизации 10 лет)

34,8 50,4

2 Обслуживание 13,9 20,1

3

Электроэнергия (электролиз и компримирование) 36,6 13,5

4 Вода 5,5 2,5

5 Текущий ремонт 3,5 5,1 6 Прочие расходы 5,7 8,4

Итого годовые эксплуата-ционные расходы 100 100

Òàáëèöà 2Ñòðóêòóðà ðàñõîäîâ ïðè ïðîèçâîäñòâå âîäîðîäà íà ÒÝÖ

№ п/п

Экономические показатели

заправочной станции Вариант 1 Вариант 2

1 Себестоимость 1 кг водорода

91 руб.

2,7 евро

198 руб.

5,8 евро

2

Срок окупаемости закупленного оборудо-вания при отпускной цене 272 руб/кг (8 евро/кг), лет

1,75 —

3

Срок окупаемости закупленного оборудо-вания при отпускной цене 204 руб/кг (6 евро/кг), лет

2,82 13,3

Òàáëèöà 3Ñåáåñòîèìîñòü è ñðîê îêóïàåìîñòè îáîðóäîâàíèÿ

äëÿ ïðîèçâîäñòâà âîäîðîäà íà ÒÝÖ

âîäîðîäà ïî äâóì âàðèàíòàì, à òàêæå ñðîê îêó-ïàåìîñòè ïðèîáðåòàåìîãî îáîðóäîâàíèÿ.

Àíàëèç òàáë. 2 ïîêàçûâàåò, ÷òî àìîðòèçàöè-îííûå îò÷èñëåíèÿ çàêóïàåìîãî îáîðóäîâàíèÿ ñî-ñòàâëÿþò çíà÷èòåëüíóþ äîëþ â îáùåé ñåáåñòîè-ìîñòè â ðàññìàòðèâàåìûõ âàðèàíòàõ (ñîîòâåò-ñòâåííî îêîëî, 35 % è 50 %). Ïðè èñïîëüçîâàíèèñóùåñòâóþùåãî íà ÒÝÖ îáîðóäîâàíèÿ ñòàíöèè(âàðèàíò 1) ñåáåñòîèìîñòü ïðîèçâåäåííîãî âîäî-ðîäà ñîñòàâèò 91 ðóá./êã Í2. Ïðè ýòîì ñðîê îêó-ïàåìîñòè ïðèîáðåòåííîãî äîïîëíèòåëüíîãî îáî-ðóäîâàíèÿ ïðè îòïóñêíîé öåíå êîìïðèìèðîâàí-íîãî âîäîðîäà 6 åâðî/êã ñîñòàâëÿåò 2,82 ã., à ïðèîòïóñêíîé öåíå âîäîðîäà 8 åâðî/êã — 1,75 ã. Ó÷è-òûâàÿ, ÷òî ñòîèìîñòü ãàçîáàëëîííîãî âîäîðîäà âÌîñêâå (áåç ó÷åòà åãî äîñòàâêè) ñåãîäíÿ ñîñòàâ-ëÿåò 440 ðóá/êã (13 åâðî/êã), òàêàÿ îòïóñêíàÿöåíà ÿâëÿåòñÿ, âèäèìî, ïðåäåëüíîé. Òàêèì îáðà-çîì, âàðèàíò 1 èìååò ýêîíîìè÷åñêè îáîñíîâàí-íóþ ðåàëèçàöèþ, à äëÿ ðåàëèçàöèè âàðèàíòà 2òðåáóþòñÿ öåëåâûå èíâåñòèöèè.

Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî åñëè ïîòðåáèòåëåìÿâëÿåòñÿ àâòîìîáèëüíûé òðàíñïîðò, òî è ñòî-èìîñòü âîäîðîäà ìîæåò áûòü ñíèæåíà çà ñ÷åòîðãàíèçàöèè çàïðàâêè íåïîñðåäñòâåííî ó ÒÝÖ.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ àâòîðàìè íà èíèöèàòèâ-íîé îñíîâå óæå ïðîâåäåí êîìïëåêñ ðàáîò äëÿðåàëèçàöèè ýòîãî ïðîåêòà, â ÷àñòíîñòè:

— ïåðåîáîðóäîâàí äëÿ èñïîëüçîâàíèè íàÁÂÒÊ ìèêðîàâòîáóñ ÃÀÇåëü (ðèñ. 11) è áîðòîâàÿÃÀÇåëü (ðèñ. 12). Ýòè àâòîìîáèëè äåìîíñòðèðî-âàëèñü íà âûñòàâêàõ â ðàìêàõ ÌåæäóíàðîäíîãîÔîðóìà «Âîäîðîäíûå òåõíîëîãèè äëÿ ïðîèçâîä-ñòâà ýíåðãèè» (ã. Ìîñêâà, 6–10 ôåâðàëÿ 2006 ã.)è X-ãî Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîãî ýêîíîìè÷åñêîãî ôî-ðóìà (13–15 èþíÿ 2006 ã.). Â ïîäãîòîâêå àâòî-ìîáèëåé ïðèíèìàëè ó÷àñòèå òàêæå ðÿä îðãàíèçà-öèé, òàêèå êàê: «Àâòîêîìáèíàò ¹ 41» ã. Ìîñê-âû, Èññëåäîâàòåëüñêèé öåíòð èì. Ì. Â. Êåëäûøà,MGI «Àóäèò-Ïðåìüåð»;

— ðàçðàáîòàíà áåíçîâîäîðîäíàÿ ñèñòåìà ïè-òàíèÿ äâèãàòåëÿ àâòîìîáèëÿ;

— ïðîâåäåíû ïåðâûå õîäîâûå èñïûòàíèÿ òà-êèõ àâòîìîáèëåé;

— â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ ïðèâëå÷åíèåì ðÿäàîðãàíèçàöèé ñîçäàåòñÿ âîäîðîäíàÿ çàïðàâî÷íàÿñòàíöèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ 4–8 íì3 H2/÷àñ.

Ðèñ. 11. Áåíçîâîäîðîäíûé ìèêðîàâòîáóñ ÃÀÇåëü

íà Ìåæäóíàðîäíîì Ôîðóìå â Ìîñêâå (ôåâðàëü

2006 ã.)

Ðèñ. 12. Áåíçîâîäîðîäíàÿ áîðòîâàÿ ÃÀÇåëü.

Ïðîáåã «Ìîñêâà – Ñàíêò-Ïåòåðáóðã» íà âûñ-

òàâêó â ðàìêàõ X-ãî Ìåæäóíàðîäíîãî Ýêîíî-

ìè÷åñêîãî ôîðóìà (èþíü 2006 ã.)

Òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèé ðàñ÷åò òàêîé ýëåê-òðîëèçíîé âîäîðîäíîé çàïðàâî÷íîé ñòàíöèè ñó÷åòîì òîëüêî çàòðàò íà ýëåêòðîýíåðãèþ (áåçó÷åòà ñòîèìîñòè îáîðóäîâàíèÿ è îáñëóæèâàíèÿ),ïðåäñòàâëåí â òàáë. 4. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òîïåðåâîä àâòîáóñà íà ÁÂÒÊ â óñëîâèÿõ ãîðîäñêîéýêñïëóàòàöèè ìîæåò áûòü ýêîíîìè÷åñêè îïðàâ-äàííûì. Â ðàñ÷åòå ïðèíÿòî: ñóòî÷íûé ïðîáåãàâòîìîáèëÿ — 200 êì, ðàñõîä âîäîðîäà è áåíçè-íà íà 100 êì, ñîîòâåòñòâåííî, 1,65 êã è 5,3 êã.




«TATA»


Ñåðèéíûé àâòîìîáèëü ïðè òàêèõ æå óñëîâèÿõýêñïëóàòàöèè íà áåíçèíå èìååò ðàñõîä 13,5 êã/100 êì. Ñóììàðíûå çàòðàòû ýëåêòðîýíåðãèè íàýëåêòðîëèç âîäîðîäà è åãî êîìïðåìèðîâàíèå äî20 ÌÏà ñîñòàâëÿþò 5,8 êÂò⋅÷/íì3 Í2. Äëÿ ðåæè-ìà ðàáîòû âîäîðîäíîé ñòàíöèè â íî÷íûå ÷àñû(2300–700) ïðèíÿò òàðèô â ðàçìåðå 0,32 ðóá./êÂò⋅÷,â äíåâíûå — 1,30 ðóá./êÂò⋅÷.

Â òàáë. 5 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåõ-íèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ìèêðî-àâòîáóñàíà ÁÂÒÊ.

Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ñîâðåìåííûé ãîðîäñêîéàâòîìîáèëüíûé òðàíñïîðò, òàêîé êàê òàêñè,ìàðøðóòíûå òàêñè, ãîðîäñêèå è ïðèãîðîäíûåàâòîáóñû èìåþò ãîäîâîé ïðîáåã çíà÷èòåëüíîáîëüøèé, ÷åì 40 òûñ. êì, ïåðåâîä ýòèõ òðàíñ-ïîðòíûõ ñðåäñòâ íà ÁÂÒÊ ïîçâîëèò îêóïèòü çàò-ðàòû íà ïåðåîáîðóäîâàíèå àâòîìîáèëÿ è îáåñïå-÷èòü ýêîíîìè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü óæå â òå÷å-íèå ïåðâîãî ãîäà ýêñïëóàòàöèè (òàáë. 5).

×òîáû ñîõðàíèòü òàêèå æå ýêîíîìè÷åñêèåïîêàçàòåëè ïðè öåíå àâòîìîáèëüíîãî áåíçèíà â0,6 åâðî/ë, ñòîèìîñòü âîäîðîäà äîëæíà ñîñòàâ-ëÿòü 2 åâðî/êã.

Стоимость элек-троэнергии для производства 1 кг Н2, евро

0,6 2,46 1,69

П р и м е ч а н и е : 1 при условии работы эксплуатации автомобиля в городских условиях при пробеге 200 км/день, расходе водо-рода 1,65 кг/100 км и 5,18 кг/100 км бензина при работе автомобиля на БВТК и расходе топлива при работе ав-томобиля на бензине — 13,5 кг/100 км 2 при энергозатратах: на производство водорода — 4.3 кВт⋅ч/нм3 Н2, компримирование до 20 МПа — 1,5 квт⋅ч/ нм3

Н2, ночной тариф — 0,32 руб./квт⋅ч, дневной тариф – 1,3 руб./квт⋅ч

Ночной тариф (2300–700)

Дневной тариф (700–2300)

Смешанный (8 ч — ночь, 12 ч — день)

Произво-дительность станции, нм3 Н2/час Производст-

во Н2, кг

Количество автомобилей,

шт.

Производ-ство Н2, кг

Количество автомоби-лей, шт.

Производ-ство Н2, кг

Количество автомобилей,

шт. 4 2,88 1 5,76 2 7,2 2–3

10 7,2 2–3 14,4 4–5 18 5–6 40 28,8 8–9 57,6 17–18 72 21–22

Òàáëèöà 4Òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè âîäîðîäíîé çàïðàâî÷íîé ñòàíöèè ïî êðèòåðèþ «ýíåðãîçàòðàòû»

№ п/п Наименование параметров Серийный

автомобиль Автомобиль на БВТК

1 Стоимость удорожания автомобиля при его переоборудовании для работы на БВТК, евро 0 1200

2 Эксплуатационный расход бензина, кг/100 км 13,5 5,18

3 Эксплуатационный расход водорода, кг/100 км 0 1,65

4 Стоимость бензина из расчета 1 евро/л (1,37 евро/кг), евро/100 км 18,5 7,10

5 Стоимость водорода из расчета 5 евро/кг, евро/100 км 0 8,25

6 Суммарная стоимость топлива, евро/100 км 18,5 15,35

7 Пробег автомобиля, при котором экономия затрат на топливо компенсирует затраты на переоборудование автомобиля, км — 40 000

Òàáëèöà 5Òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ìèêðîàâòîáóñà íà ÁÂÒÊ

ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ

Î÷åâèäíî, ÷òî ïðàêòè÷åñêîå âíåäðåíèå àëü-

òåðíàòèâíûõ âèäîâ ýíåðãîíîñèòåëåé, ïîçâîëÿþ-

ùèõ ðåøèòü ïðîáëåìó çàìåùåíèÿ óãëåâîäîðîä-

íûõ òîïëèâ, áóäåò ïðîõîäèòü ïîýòàïíî, â òîì

÷èñëå è íà àâòîìîáèëüíîì òðàíñïîðòå. Âàæíûì

ýòàïîì â îñâîåíèè âîäîðîäà ìîæåò ñòàòü ïðàê-

òè÷åñêîå èñïîëüçîâàíèå åãî íà ñóùåñòâóþùèõ

àâòîòðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâàõ â êà÷åñòâå äîáàâêè

ê ñóùåñòâóþùèì ìîòîðíûì òîïëèâàì. Òàêîå

èñïîëüçîâàíèå âîäîðîäà, íàïðèìåð íà àâòîòðàí-

ñïîðòíûõ ïðåäïðèÿòèÿõ, óæå ñåãîäíÿ ìîæåò äàòü

íå òîëüêî ýêîíîìè÷åñêèé ýôôåêò, íî è ðåøèòü

ýêîëîãè÷åñêèå ïðîáëåìû, îñîáåííî â êðóïíûõ

ìåãàïîëèñàõ. Ðàñøèðåíèå ðûíêà àâòîòðàíñïîð-

òíûõ óñëóã ìàëîòîêñè÷íûìè àâòîìîáèëÿìè, ðà-

áîòàþùèìè íà âîäîðîäñîäåðæàùèõ òîïëèâíûõ

êîìïîçèöèÿõ, ïîçâîëèò íà÷àòü ôîðìèðîâàòü

èíôðàñòðóêòóðó âîäîðîäíûõ àâòîòðàíñïîðòíûõ

êîìïëåêñîâ, íàêàïëèâàòü îïûò òåõíè÷åñêîãî

îáñëóæèâàíèÿ òàêèõ àâòîìîáèëåé, ïðèâåäåò ê

ðàçâèòèþ ñåòè çàïðàâî÷íûõ ñòàíöèé.




«TATA»


Ñïèñîê îáîçíà÷åíèé

ÄÂÑ — äâèãàòåëü âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿÍ2 — âîäîðîäÁÂÒÊ — áåíçèíâîäîðîäíûå òîïëèâíûå êîìïî-çèöèèÑÎ — îêèñü óãëåðîäàÑnHm — óãëåâîäîðîäûNxOy — îêèñëû àçîòàÎÃ — îòðàáîòàâøèå ãàçû

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

1. Ãóñåâ À. Ë., Äÿäþ÷åíêî Þ. Ï. Ïðèìåíå-íèå âîäîðîäà â àâòîìîáèëüíûõ äâèãàòåëÿõ âíóò-ðåííåãî ñãîðàíèÿ â áëîêàäíîì Ëåíèíãðàäå. // Ñá.òåç. äîêëàäîâ II Ìåæä. cèìï. «Áåçîïàñíîñòü èýêîíîìèêà âîäîðîäíîãî òðàíñïîðòà», ã. Ñàðîâ,2003 ã., Ñ. 11–13.

2. Øàòðîâ Å. Â., Ðàìåíñêèé À. Þ., Êóçíå-öîâ Â. Ì. Èññëåäîâàíèå ìîùíîñòíûõ, ýêîíîìè-÷åñêèõ è òîêñè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòå-ëÿ, ðàáîòàþùåãî íà áåíçèíîâîäîðîäíûõ ñìåñÿõ.// Àâòîìîáèëüíàÿ ïðîìûøëåííîñòü, 1979. ¹ 11.

3. Ðàìåíñêèé À. Þ. Èññëåäîâàíèå ðàáî÷èõïðîöåññîâ àâòîìîáèëüíîãî äâèãàòåëÿ íà áåíçèí-âîäîðîäíûõ òîïëèâíûõ êîìïîçèöèÿõ. Êàíäèäàò-ñêàÿ äèññåðòàöèÿ. 1982 ã. Ìîñêâà.

4. Îçåðñêèé À. Ñ., Êóçíåöîâ Â. Ì., Ðàìåíñ-êèé À. Þ. è äð. Àâòîðñêîå ñâèäåòåëüñòâî¹ 918483. «Ñèñòåìà ïèòàíèÿ êàðáþðàòîðíîãî äâè-ãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ æèäêèì è ãàçîîáðàç-íûì òîïëèâîì». Çàðåãèñòðèðîâàíî â Ãîñóäàðñòâåí-íîì ðååñòðå èçîáðåòåíèé ÑÑÑÐ 07.12.1981 ã.

5. Ìèùåíêî À. È., Áåëîãóá À. Â., Ñàâèö-

êèé Â. Ä. è äð. Ïðèìåíåíèå âîäîðîäà äëÿ äâèãà-

òåëåé àâòîìîáèëüíîãî òðàíñïîðòà // Àòîìíî-âî-

äîðîäíàÿ ýíåðãåòèêà è òåõíîëîãèè. Ñá. ñòàòåé

Âûï. 8. Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1988 ã.

6. Ðàìåíñêèé À. Þ., Øåëèù Ï. Á., Íåôåä-

êèí Ñ. È. è äð. Ïðèìåíåíèå âîäîðîäà íà àâòî-

ìîáèëüíîì òðàíñïîðòå: ïåðñïåêòèâû íà ðîññèé-

ñêîì ðûíêå. // Òðóäû Ìåæä. cèìï. ïî âîäîðîä-

íîé ýíåðãåòèêå. Ìîñêâà, 1–2 íîÿáðÿ 2005 ã.

ÌÝÈ. Ñ. 169–174.

7. Ðàìåíñêèé À. Þ., Øåëèù Ï. Á., Íåôåä-

êèí Ñ. È. è äð. Ïåðñïåêòèâû è áëèæàéøèå çàäà÷è

èñïîëüçîâàíèÿ âîäîðîäà â àâòîìîáèëå íà Ðîññèé-

ñêîì ðûíêå. // Ìåæä. ôîðóì «Âîäîðîäíûå òåõíî-

ëîãèè äëÿ ïðîèçâîäñòâà ýíåðãèè». Òåç. äîêëàäîâ.

6–10 ôåâðàëÿ 2006 ã. Ìîñêâà. Ñ. 221–222.8. C. Machens. The European renewable

hydrogen production and refuelling station projects.// Òðóäû Ìåæä. cèìï. ïî âîäîðîäíîé ýíåðãåòè-êå. Ìîñêâà, 1–2 íîÿáðÿ 2005 ã., ÌÝÈ. Ñ. 39–42.

9. Êóëåøîâ Í. Â., Êîðîâèí Í. Â., Òåðåíòü-åâ À. À., Ðûæèêîâ À. Â. Îòå÷åñòâåííûå ýëåêò-ðîëèçåðû-íåîáõîäèìàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âîäîðîä-íîé ýíåðãåòèêè Ðîññèè. // Òðóäû Ìåæä. cèìï.ïî âîäîðîäíîé ýíåðãåòèêå. Ìîñêâà, 1–2 íîÿáðÿ

2005 ã. ÌÝÈ. Ñ. 156–163.

10. Ïîñòàíîâëåíèå ÐÝÊ ã. Ìîñêâû îò 06.12.05.

¹ 85. Òàðèôû íà ýëåêòðè÷åñêóþ ýíåðãèþ, ðåà-

ëèçóåìóþ ÎÀÎ «Ìîñýíåðãîñáûò» ïîòðåáèòåëÿì

ãîðîäà Ìîñêâû â 2006 ãîäó.


123

Documents

alternative energy

ecology isjaee

publishing office