Герман устөрөгчийн эрчим хүчийг шаарддаг

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

2020 оны 7-р сарын эхээр Европын эрчим хүчний комиссар Кадри Симсон товч боловч товч мэдэгдэл хийж, “ЕХ-ны зорилго бол 2050 он гэхэд уур амьсгалын төвийг сахих явдал юм. Энэ нь тэр үед бид бүх чулуужсан түлшнээс татгалзана гэсэн үг бөгөөд ЕХ-ны бүх ханган нийлүүлэгчид үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.” Устөрөгч нь нүүрс, газрын тос, газрын тосны бүтээгдэхүүн, байгалийн хийн цорын ганц бөгөөд өвөрмөц хувилбар юм.

Үүний зэрэгцээ, санаачилга нь хатагтай Симсоноос гараагүй нь илт байна - тэр зүгээр л Германы хамгийн их шаардсан зүйлийг хэлсэн бөгөөд засгийн газар нь 2030 он гэхэд устөрөгчийн эрчим хүчний томоохон үндэсний хөтөлбөрийг аль хэдийн зарласан., тус улс 20 ГВт хүчин чадалтай нэмэлт цахилгаан станц барих ёстой бөгөөд тэдгээрийн зорилго нь зөвхөн "ногоон" устөрөгчийг үйлдвэрлэх явдал юм. Энэ сэдвийг олон мэдээ, тэр байтугай аналитик агентлагууд идэвхтэй авч, дахин давтаж, үнэлгээний цар хүрээ нь дараагийнхаас эхэлдэг, хэн мэдэх вэ, "Оросын үхэл" нь манай улс болж чадна гэсэн өөдрөг үзэл хүртэл. энэхүү шинэ зах зээлийн дэлхийн тэргүүлэгч. Маш их мэдээлэл байгаа, үүнийг системчилсэн гэж нэрлэх боломжгүй тул үүнийг цэгцлэхийг хичээх нь зүйтэй болов уу.

Хэрэв устөрөгч бүх эрчим хүчний нөөцийг нэг дор орлоно гэж байгаа бол өнөөдөр ямар ч чулуужсан түлш ашиглах алгоритмтай холбоотой бүх зүйлийг "эзлэх" шаардлагатай болно. Нүүрс, хий, нефтийг ямар нэг байдлаар ашиглахын тулд юуны түрүүнд тэдгээрийг гаргаж авах шаардлагатай бөгөөд устөрөгчийн хувьд хамгийн эхний асуулт бол түүнийг үйлдвэрлэх технологи юм. Олборлолтын дараа чулуужсан түлшийг урьдчилан цэвэршүүлэх шаардлагатай - устөрөгч үйлдвэрлэхэд ижил журам шаардагдах бөгөөд үүнийг хортой хольцоос аль болох цэвэрлэж байх ёстой. Цаашилбал, түлшийг ашиглах эсвэл цаашдын боловсруулалт хийх газар руу тээвэрлэх ёстой - энэ нь устөрөгчид бүрэн хамаарна. За, гинжин хэлхээний сүүлчийн цэг бол түлшийг зориулалтын дагуу ашиглах, нэг эсвэл өөр технологи ашиглан шатаах явдал юм. Чухамдаа энэ шалтгааны улмаас бид бүгдээрээ урам зориг, оюун санааны урам зоригийг мэдрэхийг тушаадаг - эцсийн эцэст түлш шатаах үед нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсэхгүй, түүний шаталтын цорын ганц бүтээгдэхүүн нь нялх хүүхдийнх шиг цэвэр ус юм. нулимс. Бид дэлхийн дулаарлаас амархан бөгөөд байгалийн жамаар зайлсхийж, хотын гудамжууд утаанаас цэвэрлэж, Грета Тунберг аз жаргалтай, санаа зовнил, түгшүүрээс ангижирч, дахин сургуульдаа явж, цэцэгс дэлгэрч, эрвээхэйнүүд эргэлдэж, мөсөн уулс, Хойд туйлын мөсөн талбайнууд. Далай дахин ургаж эхэлнэ, Финландын булангаар өвөл дахин цанаар гулгах боломжтой болно, бид хүүхдүүд шиг дуулж, инээх болно.

Устөрөгчийн энергийн тухай уламжлалт түүхээс холдож, төгсгөлөөс нь эхэлж байгаадаа хүлцэл өчье. Гэхдээ нийгэмд юуны түрүүнд өндөр чанартай хэрэглэгчид хэрэгтэй гэдгийг манай үеийн нэрт банкир баталж байгаа тул бид хэсэг хугацаанд ийм хэвээр байх болно. Чанартай хэрэглэгчээс цахилгаан хаанаас ирдэгийг асуухад тэрээр итгэлтэйгээр: "Золгуураас!" Бид устөрөгчийг ашиглах эхний гурван үе шат - үйлдвэрлэх, цэвэршүүлэх, тээвэрлэх зэрэг бүх нарийн ширийн зүйлийг хаяж, төсөөлөлдөө аз жаргалын зургийг зурдаг. Устөрөгч ихтэй, энэ нь боломжтой, бүх тээврийн хэрэгсэл түүн дээр суудаг, цахилгаан станц бүрийн ойролцоо бүлээн, цэвэр устай усан сангууд аль хэдийн баригдсан бөгөөд үүний ачаар Воркута хотод банана цэцэглэж, хан боргоцойны хоёр ургац хурааж авдаг. Магадан, хашаан дээр бор шувууны оронд аль хэдийн цацагт хяруул сууж байна. Өөр яаж? Устөрөгчийг шатаах нандин томъёо энд байна.

2Н2 + О2 --а 2Н2О

Мөн энэхүү гайхамшигт химийн урвал нь маш их дулаан ялгаруулж дагалддаг. Тиймээс бид устөрөгчийн хөтөлбөр болгон Герман, Америк, ЕХ болон бусад бүх хөтөлбөр хэрэгжсэн дэлхийд амьдарч байна гэж нэг минут төсөөлөөд үз дээ. Бүгд амжилтанд хүрч чадсан, тэд таглаагаа агаарт шидэв - одоо ямар ч газрын тос, хий байхгүй, урантай нүүрс байхгүй, хаа сайгүй, хаа сайгүй зөвхөн устөрөгч: цахилгаан станц, машины сав, тэр байтугай зууханд ч байхгүй. манай гал тогоонд. Устөрөгчийг яг яаж үйлдвэрлэх вэ, устөрөгчийн "ногоон", "цэнхэр", тэр ч байтугай "бор" хоорондын ялгааны бүх ялгааг бид дараагийн удаа авч үзэх болно.

Зельдовичийн механизм ба азотын исэл

"Устөрөгчийн үндсэн томъёо" нь бүрэн үнэн зөв боловч та агаар мандал нь цэвэр хүчилтөрөгчөөс бүрддэггүй манай нүгэлт Дэлхий рүү бууж эхлэх хэрэгтэй - энэ нь азотоос хамаагүй бага хэмжээгээр агуулдаг. Хүчилтөрөгчийн агаар мандалд устөрөгчийн шаталтын температур 2800 градусаас давж, өөрөөр хэлбэл байгалийн хийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох метан шаталтын температураас мянга гаруй градусаар өндөр байдаг. Эхний асуулт аль хэдийн боловсорч гүйцсэн - устөрөгчийн цахилгаан станцын зуухыг ямар металлаас хийдэг вэ? Эдгээр хайлшуудын аль нь 2500 градусын температурт сайн ажилладаг вэ? Энэ температур нь нисэх онгоц, пуужингийн хөдөлгүүрт ердийн зүйл бөгөөд материалын найрлага нь мэдээжийн хэрэг мэдэгдэж байгаа боловч ийм таашаал авах үнэ нь бас мэдэгддэг. За, энэ ядаргаатай зүйлийг хойш нь тавьцгаая - бидэнд маш их мөнгө байгаа, дэлхий дээр халуунд тэсвэртэй хэдэн арван металл байдаг - бид үүнд дасах уу гэж асуух болно, бид мөнгөгүй байж байна. Гэхдээ та агаар мандлын агаар дахь устөрөгчийн шаталтын химийг даван туулж чадахгүй - энэ нь мөсөн уул дээрх эрвээхэйний тухай биш, харин илүү ноцтой шинжлэх ухаан юм. Шинжлэх ухааны бусад олон салбаруудын нэгэн адил үүнд маргаангүй эрх мэдэлтнүүд байдаг бөгөөд тэднийг зэмлэхийг хүссэн хүн бүр үүнийг хийсний дараа маргаангүй болж, юу ч бүтэхгүй гэдэгт итгэлтэй байсан - тэргүүлэгч хүмүүсийн аргументууд нь хад мэт хөдлөшгүй юм.. Азотын исэл үүсэх талаар мэдэж болох бүх зүйлийг Яков Борисович Зельдович өнгөрсөн зууны 40-өөд онд хэлсэн байдаг - тэрээр химийн чиглэлээр суралцах чөлөөт цагтай хэвээр байсан бөгөөд Атомын энергийн тусгай хороо байгуулагдсаны дараа тэрээр хязгаар хүртэл завгүй байв. Тэр атомын болон цөмийн цэнэгт хошууны онолыг боловсруулах хүртэл. Өндөр температуртай үед азот ба хүчилтөрөгчийн хооронд зайлшгүй тохиолддог химийн урвалууд:

N2 + O à NO + N ба N + O2 à Үгүй + О

Азотын исэл үүсэх механизмыг Зельдовичийн механизм гэж нэрлэдэг. Хэсэг хугацааны дараа Фениморын механизм бас нээгдсэн бөгөөд үүнийг нээсэн эрдэмтний нэрээр нэрлэгдсэн боловч энэ удаад бидэнд нэмэлт нарийн зүйл хэрэггүй, бид аль хэдийн сайн болсон.

Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хор хөнөөлийн тухай эцэс төгсгөлгүй түүхүүд ашигтай боловч бидний эргэн тойрон дахь агаарт азотын исэл агуулагдаж байгаа нь та бид хоёрын "баяр баясгалан, аз жаргал" -ын тайлбарыг өөрсөддөө нуусан байдаг. “NO нь үнэргүй боловч амьсгалсан үед цусан дахь гемоглобинтой холбогдож хүчилтөрөгчийг зөөвөрлөх чадваргүй хэлбэрт оруулдаг. Азотын исэл өндөр концентраци нь уушгийг цочроож, эрүүл мэндэд ноцтой нөлөөлдөг. Энэ нь устай амархан нийлж, өөхөнд уусдаг бөгөөд уушигны хялгасан судсанд нэвтэрч, үрэвсэл, астматик процесс үүсгэдэг. Азотын ислийн өндөр концентраци нь эхлээд тааламжгүй мэдрэмж, шатаж буй мэдрэмжийг төрүүлдэг бөгөөд цаашлаад үхэлд хүргэдэг. Бага концентраци нь толгой өвдөх, хоол боловсруулах эрхтний асуудал, ханиалгах, уушигны асуудал үүсгэдэг. Өвчтөн салст бүрхэвчийг цочроохоос болж коньюнктивит, ринит, фарингит өвчнөөр өвдөж, ханиалгах, нулимс гоожих, ерөнхий эмгэгээр илэрдэг. Хордлогын дараагийн үе шатанд нойтон ханиалга нь салст бүрхэвч, цуст цэр, амьсгал давчдах, хөхрөлт, тахикарди, халуурах шинж тэмдэг илэрдэг. Айдас, сэтгэл хөдлөлийн цочрол, таталт зэрэг мэдрэмж төрдөг. Мэргэшсэн эмнэлгийн тусламж байхгүй тохиолдолд энэ нь үхэлд хүргэдэг."

Хангалттай юу? Үгүй Агаар дахь азотын исэл их хэмжээгээр агуулагдаж байгаа нь хүчиллэг борооны шалтгаан болдог бөгөөд энэ нь бидний ярих дуртай байдаг. Азотын исэл нь хүний хувьд нүүрстөрөгчийн давхар ислээс хэд дахин илүү аюултай бөгөөд устөрөгчийн шаталтын өндөр температур нь тэдний илүү эрчимтэй үүсэхэд хүргэдэг. Сайн уу, устөрөгчийн гайхамшигт ертөнц!

Практикт энэ нь устөрөгчийн шаталтыг ашиглах бүх цахилгаан станцуудад агаар мандлын агаараас цэвэр хүчилтөрөгч гаргаж авах нэмэлт төхөөрөмж шаардлагатай болно гэсэн үг юм. Зуухны тоног төхөөрөмжийн материалаас болоод хэдийнэ нүдэнд тааламжтай байгаа цахилгаан станцуудыг өөрсдөө барих тооцоонд дахин N хөрөнгө оруулалт нэмэгдэх бөгөөд энэ нь тусдаа нэр томъёо болохыг үгүйсгэх аргагүй юм - " N-хөрөнгө оруулалт". Зарим хурцадмал байдалд ийм тоног төхөөрөмжийг хүнд даацын ачааны машин, төмөр замын зүтгүүр, тэр ч байтугай далай, голын хөлөг онгоцонд суурилуулж болох боловч түүгээр машин тоноглох нь ажиллахгүй болно - тэгвэл машинууд автоматаар ачааны машин болж эхэлнэ. Технологийг зайлшгүй хөгжүүлэх өөр нэг нэмэлт чиглэл бол агаар мандлын агаарыг ялгах төхөөрөмжийг жижигрүүлэх явдал юм. Мэргэшсэн хэрэглэгчид бид хотын агаар дахь азотын исэл нэмэгдэж, хүчиллэг бороо ойр ойрхон орох болно гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх эсвэл хүлээн зөвшөөрөхийг зөвшөөрч байна. Мэдээжийн хэрэг, та шаталтын камерт устөрөгчийн нийлүүлэлтийн хурдыг туршиж үзэхийг оролдож болно, ингэснээр температур нь босго хэмжээнээс доогуур байх бөгөөд үүний дараа Зельдовичийн механизм автоматаар идэвхждэг. Гэсэн хэдий ч дараа нь устөрөгчийг түлш болгон ашиглах утга нь тодорхойгүй болно - хөдөлгүүрийн үр ашиг нь бензин эсвэл дизель түлш хэрэглэдэг ердийн дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулах боломжтой болно. Хэрэглэгчдийн хувьд одоо нэг кг устөрөгчийн дундаж үнэ ойролцоогоор 8 доллар байгаа бөгөөд энэ нь уламжлалт түлшний үнээс хамаагүй давж байна.

Японоос авсан туршилтын мэдээлэл

Хэрэв бид Европын албан тушаалтнуудын уран зөгнөлийн ертөнцөд бус бодит ертөнцөд ажиллаж, амьдарч буй эрчим хүчний компаниудын тухай ярьж байгаа бол тэдний дунд цахилгаан станцын тоног төхөөрөмжийг түүхийн хогийн саванд хаяж, шинээр суурилуулахыг хүсдэг хүмүүс байдаггүй. гянт болд, молибден, титан зэрэг үнэтэй хайлшийн. Ямар ч тохиолдолд аливаа компанийн зорилго бол хэн нэгний мөрөөдөл, тэр байтугай үнэтэй зүйл биш, харин хувьцаа эзэмшигчиддээ ашиг олох явдал гэдгийг танд сануулъя. Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) хэдхэн жилийн өмнө өөрийн цахилгаан станцуудын нэгэнд байгалийн хийг 30%-ийн устөрөгчтэй шаталтын камерт оруулах замаар өндөр хүчин чадалтай хийн турбиныг амжилттай туршсан. Гаралтын хийн температур 1600 градус байдаг ч тоног төхөөрөмж нь хүндрэлгүй байсан ч ийм ачааллыг тэсвэрлэдэг. Үр ашиг нь ач холбогдолгүй боловч нэмэгдсэн боловч үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэмжээ нэг дор 10% -иар багассан тул Японы компани азотын ислийн талаархи мэдээллийг бүрэн задруулаагүй бөгөөд "зөвшөөрөгдөх хэмжээнд хэвээр байна" гэсэн хэллэгээр хязгаарлагдаж байна. түвшин". MHPS-ийн зөвлөмж - 80% байгалийн хий, 20% устөрөгч агуулсан түлшний хольцыг ашиглах нь эдийн засгийн үндэслэлтэй бөгөөд байгаль орчинд ээлтэй. Мөн Японд 2018 онд Kawasaki Heavy Industries, Obayashi нар шаталтын камерт 100% устөрөгч нийлүүлсэн турбиныг богино хугацааны туршсан. Туршилтын эдийн засгийн талаар ямар ч тайлан гараагүй боловч эдгээр компаниудын консорциумын эзэмшдэг Кобе дахь ДЦС 20% -аас 80% -ийн устөрөгч, байгалийн хийн холимогоор ажилладаг гэдгийг мэдэхэд хангалттай. MHPS-ээс өгсөн зөвлөмжийн дагуу. Хийн түлшээр ажилладаг ДЦС-ын түлшний холимогт устөрөгч нэмэх туршилтууд мэдээжийн хэрэг зөвхөн Японд биш, гэхдээ бид хамгийн өөдрөг үр дүнгийн талаар ярилцсан бөгөөд энэ нь үндэсний техникийн стандартад нийцсэн тоног төхөөрөмж, материалаас хамаарна. үйлдвэрлэгддэг.

Эдгээр нь стандартын дагуу өнөөдөр байгалийн хий дэх устөрөгчийн зөвшөөрөгдөх хувь хэмжээ: Бельги, Шинэ Зеланд, АНУ, Их Британи - 0.1%; Герман 10%, Нидерланд 12%. Өнөөдөр уламжлалт түлшний хэрэглээг бүрэн орхих тухай устөрөгчийн мөрөөдөл нь хатуу ширүүн бодит байдалд алдаж байна - бүхэл бүтэн цуврал судалгаа, хөгжүүлэлтийн ажил шаардлагатай, үндэсний техникийн стандартад өөрчлөлт оруулах, туршилтын үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж дээр олж авсан үр дүнг баталгаажуулах шаардлагатай байна. дээр. Өмнөх хэллэгт ашигласан нэр томьёо бүрийн цаана санхүүжилт, мэргэшсэн боловсон хүчин, шаардагдах цаг хугацааны талаархи үл үзэгдэх асуултууд байдаг - бүх туршилт, туршилтууд амжилттай болно гэдгийг хэн ч баталж чадахгүй.

Хэрэв Герман, Европын Холбоо үнэхээр "устөрөгчийн хөтөлбөрөө" хэрэгжүүлэхийг хүсч байгаа бол эдгээр хөтөлбөрүүд нь бидний бодлоор R&D болон дараагийн туршилтуудын хуваарь, зохих хөрөнгө оруулалтыг тусгасан байх ёстой, гэхдээ энэ тохиолдолд хатуу хугацаа байх ёсгүй. Мэдээжийн хэрэг, програм хангамж хөгжүүлэх багийг Мишель Ностардамусын шууд үр удам удирддаггүй бол. Мөн бид ямар нэгэн хийсвэр "санхүүжилт"-ийн тухай биш, харин тодорхой судалгааны хүрээлэн, судалгааны бүлэг, тэдгээрийн холбоодын тухай ярьж байна. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь бидний санаа зовоосон асуудал биш юм - хэрэв ЕХ болон улс орнуудын төсөвт мөнгөний нөөц байгаа бол тэд хүссэнээрээ зарцуулаарай. Энэ хооронд, хэрэв "устөрөгчийн галт шувуу" байхгүй бол та ОУЭА-ийн тооцоонд найдаж болно, Олон улсын эрчим хүчний агентлаг: хийн устөрөгчийн хольцыг ашиглах Европын цахилгаан станцуудын томоохон сүлжээг бий болгох. 80/20 харьцаатай байвал нүүрсхүчлийн хийн ялгаралтыг 7% буюу 60 сая тонноор бууруулна. Тооцоололдоо ОУЭА Японоос олж авсан өгөгдөлд тулгуурласан - энгийн шалтгаанаар эдгээр өгөгдлийг аливаа шинэ технологийн хувьд ердийн горимд "олборлосон". Мөн 100% устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгаралт бүрэн байхгүй, азотын ислийн бүрэн склерозын тухай Европын албан тушаалтны текстийг энгийн бөгөөд мадаггүй зөв - популизм гэж тодорхойлдог.

Килограмм ба куб метр - ялгааг мэдэр

Тийм ээ, дээрх бичвэрт "килограмм" гэсэн үгийг санамсаргүйгээр хэвлэсэн тул мэргэшсэн хэрэглэгчдийн анхаарлыг үүнд хандуулах шаардлагатай байна. Энэ үг нь устөрөгчийн энергийн чадваргүй шүтэн бишрэгчдийн өөр нэг "уруу таталтыг" харуулахын тулд хэрэглэгддэг: "1 кг метаныг шатаах хувийн дулаан нь ойролцоогоор 50 МДж (мегажоуль), 1 кг метаны шаталтын хувийн дулаан юм. устөрөгч нь ойролцоогоор 130 MJ юм. Устөрөгч ямар их ашигтай болохыг та харж байна уу?”

Мэдээжийн хэрэг бид килограммыг нэгж болгон ашиглаж байгааг харж байна. Төлбөрийн картаа хараарай, эрхэм уншигчид, тэнд "кг шатахууны үнэ" гэсэн мөр бий юу? Ийм зүйл байхгүй - шоо метр, тэгээд л болоо. Нэг шоо метр метаныг жинлэж болно, ямар ч асуудалгүй - хэвийн атмосферийн даралт, 20 градусын температурт хэмжих төхөөрөмж 657 граммыг харуулах болно. Гэхдээ энэ хийн нэг куб метр нь 89.9 грамм жинтэй тул илүү нарийвчлалтай төхөөрөмж шаарддаггүй бол нэг шоо метр устөрөгчийг жинлэх боломжтой. Үүнтэй ижил, гэхдээ өөрөөр хэлбэл устөрөгч нь метанаас 7, 3 дахин хөнгөн жинтэй. Хэрэв та хийн зуухтай байшинд амьдардаг бол 130 МЖ дулаан авахын тулд 3, 96 шоо метр байгалийн хий шатаах шаардлагатай бөгөөд хэрэв та ямар нэгэн гайхамшгаар баригдсан байшинд өөрийгөө олсон бол. 2050 онд Европын хүнд сурталтан, дараа нь ижил 130 MJ авахын тулд танд 11, 11 шоо метр устөрөгч хэрэгтэй болно. Мэргэшсэн хэрэглэгчийн хувьд бид үүнийг мөнгөөр тооцож чадна - энэ бол үл мэдэгдэх амьтны гол ажил юм. Өөр өөр бүс нутагт хийн жижиглэнгийн үнэ өөр өөр байдаг, Москва мужийг авч үзье - нэг шоо метр тутамд 6, 56 рубль. Энэ нь 130 MJ дулааны үнэ 6, 56 * 4, 0 = 26, 24 рубль болно гэсэн үг юм. Европын Холбооны ACIL ALLEN Consulting судалгааны төвийн мэдээлснээр 2025 он гэхэд Европ дахь устөрөгчийн үнэ нэг кг нь 5.43 доллар байна. Долларыг рубль болгон өөрийн хүссэнээр тооцоолоорой - энэ нийтлэл таны нүдэн дээр гарах тэр өдөр ямар байхыг бид мэдэхгүй. Жишээлбэл, зарим төрлийн "таазны дундах" 1 долларыг 70 рубльд авъя, гэхдээ бид үржихгүй - энэ нь залхуу, үнэнийг хэлэхэд та ижил 130 MJ дулааны хувьд 350-аас 400 рубль авах боломжтой хэвээр байна.

Үүний зэрэгцээ, манай төлбөрийн системд - эцсийн хэрэглэгчдийн хувьд та бид хоёрын жижиглэнгийн үнэ, мөн ACIL ALLEN-д устөрөгчийн үйлдвэрлэгчдийн үнийг тооцдог тул бодит байдал дээр аль хэдийн галзуу үнийн зөрүү бүр ч өндөр байх болно. Тээврийн үйлчилгээ, арилжааны ашиг - энэ бүгдийг эцсийн хэрэглэгч төлөх болно, энэ тохиолдолд - тодорхой тооны удаа. Энэ талаар тайлбар болгон хэлж болох бүх зүйл бол зөвхөн "Сайн уу, устөрөгчийн гайхамшигт ертөнц!" Тийм ээ, бид бараг мартсан: хэрэв цэвэр устөрөгч 2050 онд Европын хийн зуухнаас гардаг бол энэ зуух болон түүний шатаагч ямар металлаар хийгдсэн байх вэ - дөлний температур дор хаяж 2000 градус байх тул бид ямар ч ойлголтгүй байна. Өөрөө бодоорой, гэхдээ бодож байх зуураа бүх тогоо, тавагтайгаа баяртай гэж хэлээрэй, учир нь тэдний хайлсан төмөр еврогийн таваг дээгүүр дуслах тул та үүнийг арчиж хаяхын тулд тамлан зовоох болно. Хэрэв ЕХ нь хүн амаа хийжүүлэхээс татгалзаж, орон сууцны бүх нөөцийг зөвхөн цахилгаан эрчим хүч рүү шилжүүлэхээр төлөвлөж байгаа бол савнууд нь мэдээжийн хэрэг амьд үлдэх болно, гэхдээ устөрөгчийн эрчим хүчний эцсийн ялалтын гайхалтай төлөвлөгөөнд цахилгаан эрчим хүчний үнэ ямар байх болно., төлөвлөгөөний зохиогчид даруухан чимээгүй байна. Дулааны цахилгаан станцуудын цахилгааны өртөг нь түүхий эдийн үнээс 90% хамаардаг гэдгийг сануулъя - та өөрөө дүгнэлт хийж, үүний зэрэгцээ та энгийн иргэдийн амьдралын хэтийн төлөвийн бодит үнэлгээг авах болно. 2050 оноос хойш "устөрөгч" Европ дахь хүмүүс.

Устөрөгчийн нягт, түүний химийн болон физик шинж чанарууд нь устөрөгчийн энергийн хөгжилд тулгарч буй асуудлын дараагийн блок юм. Түүгээр ч барахгүй блок нь хүчирхэг - 1974 онд Европт анх удаагаа эрчимжсэн энэ сэдвийг сонирхох нь хагас эрдмийн түвшингээс хэтрээгүйн шалтгаан нь олон талаараа тэр байсан юм. Энэ нь яг 1974 онд, өөрөөр хэлбэл дэлхийн газрын тосны хямралын үеэр тохиолдсон бөгөөд өнөөг хүртэл түүнийг даван туулж чадсан хүмүүсийн үс нь үсээ зассаар ирсэн. Сануулахад, 2020 оны өнөөгийн хямрал нь эрэлт буурч, үүний үр дүнд үнэ хоёр дахин буурсантай холбоотой бөгөөд одоогийн байдлаар энэ уналт 3-4 сарын хугацаанд маш их ач холбогдолтой болсон. Тэгээд 1974 онд Европт нефтийн үнэ 3-4 дахин өссөн ч хэзээ ч буугаагүй учир Европт тэд газрын тосны импортын хараат байдлаас ангижрахын тулд хүссэн технологидоо бэлэн байсан. Бусад сонголтуудын дунд устөрөгчийн энергийг бас авч үзсэн боловч дараа нь авч үзэхээс гадна ямар ч үр дагавар гарсангүй. Устөрөгч бол орчлон ертөнцөд хамгийн өргөн тархсан химийн элемент бөгөөд түүний бодисын 92% нь үүнээс бүрддэг боловч дэлхий дээр цэвэр хэлбэрээр байдаггүй - энэ нь химийн хувьд маш идэвхтэй тул харилцан үйлчилдэг. бусадтай гайхалтай хялбар, хурдтай химийн бодис. Тиймээс энэ хийг хадгалах нөхцөл маш өндөр байдаг - устөрөгч нь түүнийг хадгалах савыг хийсэн бүх материалтай харилцан үйлчлэхийг хичээдэг. Нөхцөл байдал нь мэдээжийн хэрэг Европын хий дамжуулах, түгээх системийг бүрдүүлдэг аливаа дамжуулах хоолойтой төстэй юм. Одоо байгаа хоолойг устөрөгчийг тээвэрлэх, түгээхэд ашиглаж болно гэсэн мөрөөдөл нь шинжлэх ухаан, техникийн үндэслэлгүй байдаг - гоожсоны улмаас алдагдал нь энэ төрлийн аливаа төслийг эдийн засгийн утгаас холдуулж, хоолойн дотоод гадаргуу нь зайлшгүй доройтох болно. үйлчилгээнээс бүрэн гарах. Дашрамд хэлэхэд, Газпром холбогдох судалгааг аль хэдийн хийсэн бөгөөд үр дүн нь нууц биш: Хойд болон Туркийн урсгалыг эс тооцвол бусад бүх дамжуулах хоолой нь байгалийн хийд 30% -иас илүүгүй устөрөгч нэмбэл хэвийн ажиллах болно. "далайн" хоолой нь 70% хүртэл тэсвэрлэх болно. Тэдний хийн хоолойд ийм шалгалтыг Европт хийсэн эсэх талаар мэдээлэл алга байгаа бөгөөд компанийн мэргэжилтнүүд Японоос авсан мэдээлэлд тулгуурладаг тул Газпром үр дүнд нь сэтгэл хангалуун байна. Хийн цахилгаан станцуудын түлшний хольц дахь устөрөгчийн 20% нь бүх тоног төхөөрөмжийг дахин тоноглоход их наяд хөрөнгө оруулалт шаарддаггүй түвшин бөгөөд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгарлыг "зөвшөөрөгдөх агууламжтай" бууруулахад маш мэдэгдэхүйц үр дүн өгдөг түвшин юм. азотын ислийн ялгаралт."

Бензин эсвэл устөрөгч?

Устөрөгчийг хадгалах шинэ технологийн тухай түүх рүү шилжихээсээ өмнө мэргэшсэн хэрэглэгчид бид аль хэдийн гарч ирсэн, тоо нь аажмаар нэмэгдэж байгаа устөрөгчийн тээврийн хэрэгслийн талаар ярихгүй байх боломжгүй юм. Эхлээд энгийн 50 литрийн багтаамжтай хийн савыг "шахаж" суудлын автомашин эзэмшигч хэр их дулаан авч болохыг тооцоолъё. Нэг кг бензиний хувийн шатаах дулаан 43.6 МДж, дизель түлшний нэг кг шатаах хувийн дулаан 42.7 МДж байдаг тул 43.0 МДж хүртэл дундажийг хялбархан гаргаж чадна. Бензиний нягтрал нь литр тутамд 710 грамм, дизель түлшний нягт (зун) литр тутамд 850 грамм, дунджаар 780 грамм, өөрөөр хэлбэл суудлын автомашины 50 литрийн багтаамжтай саванд дунджаар 1,677 МЖ "далд" байдаг. Энэ нь биднийг хотын нөхцөлд 500-600 км гүйх боломжийг олгодог. Агаар мандлын хэвийн даралт дахь 50 литр устөрөгч нь намайг уучлаарай, 5 грамм, үүний дагуу 0.65 MJ, энэ нь уламжлалт түлштэй савтай харьцуулахад 2500 (хоёр мянга таван зуу, үсгийн алдаагүй) дахин бага юм. Энэ тохиолдолд миль, эсвэл илүү нарийвчлалтай, "мөлхөж" ямар байх вэ - бид үүнийг өөрөө тооцоолохыг санал болгож байна, гэхдээ 200-аас дээш метр нь түлшний хэт их хэрэглээг тооцоогүй ч ажиллахгүй. Тиймээс ямар ч сонголт байхгүй - саванд илүү их устөрөгч байх ёстой бөгөөд үүнд хүрэх хамгийн тодорхой арга бол даралтыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Бид даралтыг нэмэгдүүлдэг - ийм сав хийсэн материалд тавигдах шаардлага бас нэмэгддэг. Даралтыг тэсвэрлэхийн тулд зөвхөн хүч чадал шаардагдахаас гадна устөрөгчийн урвалыг тэсвэрлэх чадвар, гоожихоос зайлсхийх чадвар шаардагдана. Тогтмол системд устөрөгч нь хүндэтгэлийн дугаар 1-тэй байдаг, өөрөөр хэлбэл энэ нь хамгийн жижиг атом учраас өндөр даралттай үед энэ хий нь савны дотоод гадаргуу дээрх хамгийн жижиг согогуудаар дамжин "зугтах хүслийг" нэмэгдүүлдэг.

Орос улсад 200 атмосферийн даралтын дор устөрөгч бүхий цилиндрийг тэмдэглэх стандартыг баталсан.

Хар ногоон өнгөтэй, бичээс нь улаан өнгөтэй, гэхдээ 200 атмосфер нь хэтэрхий бага, энэ даралтанд 1 кг устөрөгчийг хадгалахад 56.3 литрийн багтаамжтай цилиндр шаардлагатай. Хийн устөрөгчийг хадгалах технологийг хөгжүүлэх дараагийн алхам бол титанаар хийсэн цилиндрүүд бөгөөд тэдгээр нь 400 атмосферийг аль хэдийн тэсвэрлэдэг байсан ч хөгжүүлэгчид үүгээр зогссонгүй.

Япон бол хөнгөн жинтэй устөрөгчийн автомашинаараа дэлхийд тэргүүлдэг тул Тоёотагийн устөрөгчийн савыг жишээ болгон авч үзье.

Бүх тоо тодорхой харагдаж байна - танк нь 700 атмосферт зориулагдсан. Энэ материал нь нийлмэл материал бөгөөд тэдгээр нь химийн хувьд маш тогтвортой, устөрөгч байгаа эсэхэд огт хариу үйлдэл үзүүлэхгүй, танкийн бат бөх чанарыг тооцоолж, бууны сумаар шууд цохих хүртэл хангадаг бөгөөд хэрэв танк үүнийг даван туулж чадахгүй бол. дотоод даралт, энэ нь бүхэл бүтэн орон сууцны дагуу "нээдэг" бөгөөд устөрөгчийн бүх эзэлхүүнийг агшин зуур ялгаруулдаг. Энэ нь агаарт түүний өндөр агууламжаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хийгддэг - устөрөгч нь хөнгөн, даралт огцом буурч, дээшээ, газраас хол, хүмүүсээс холддог. Үүний шалтгааныг хүн бүр мэддэг байх - устөрөгчийн хүчилтөрөгчтэй холилдсон хольц нь зөвхөн галын аюултай төдийгүй устөрөгчийн агууламж өндөр байвал тэсрэх аюултай. Японы автомашин үйлдвэрлэгчийн хуримтлуулсан ашиглалтын туршлагаас харахад ослын тохиолдлыг илрүүлээгүй тул хэрэв байгаа бол асуудал нь зөвхөн сэтгэл зүйн шинжтэй байдаг - машины жолооч, зорчигчид хаа нэгтээ хаа нэгтээ савны даралттай сав байгааг мэдсэнээр ямар тухтай санагддаг вэ? Тэсрэх бодис агуулсан 700 атмосфер. Гэсэн хэдий ч энэ нь уламжлалт шингэн моторын түлшнээс давсан үзүүлэлтийг өгдөггүй: 700 атмосферт устөрөгчийн эрчим хүчний нягтрал 1 литрт 4.4 МЖ, нэг литр бензин 1 литр тутамд 31.6 МЖ байна. Дахин нэг удаа аажим аажмаар: 700 атмосфер, савны өндөр технологийн материал, гэхдээ үр дүн нь хамгийн уламжлалт бензинээс 7, 7 дахин бага байна. Тиймээ, энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсэхийг үнэхээр бууруулдаг боловч шаталтын температур нэмэгдсэний улмаас азотын исэл үүсэх нь нэмэгддэг. Үүний зэрэгцээ бензин, дизель түлшний байгаль орчны шаардлага нэмэгдэж, Евро-5 стандартыг аль хэдийн нэвтрүүлсэн гэдгийг санах нь зүйтэй боловч химич-технологчид эдгээр шаардлагыг амжилттай даван туулж байна - жишээлбэл, 2020 оны 7-р сард Газпром Нефть ашиглалтад орсон. Евро-5 "Москвагийн газрын тос боловсруулах үйлдвэр"-ийн хүрээнд орчин үеийн. Энэ нь мэдээжийн хэрэг хямд таашаал биш, гэхдээ энэ хөрөнгө оруулалт нь устөрөгчөөр ажилладаг суудлын автомашиныг бөөнөөр нь нэвтрүүлэхэд шаардагдах хэмжээнээс хэд дахин бага юм. Дээр дурдсан зүйлс дээр үндэслэн цэвэр хийн устөрөгчийг үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр тээвэрлэх гэж юу болохыг, автомашинд устөрөгч дүүргэх станцын тоног төхөөрөмжид ямар мөнгө цутгаж байгааг төсөөлөхөд хангалттай - даралт, устөрөгчийн урвал, гоожсон тохиолдолд галын аюул. гоожих хэд хэдэн өндөр эрсдэлтэй.

Устөрөгч нь шингэн байж болох ч хэн үүнийг амархан авдаг вэ?

Магадгүй устөрөгчтэй холбоотой хамгийн сүүлчийн "хэрэглэгч" нь ерөнхийдөө "агаарт өлгөгдсөн" юм: хэрэв устөрөгчийг хий болгон хадгалах, тээвэрлэхэд бүх зүйл маш төвөгтэй бөгөөд үнэтэй байдаг бол үүнийг яг таг хийх боломжтой юу? Үүнтэй адил байгалийн хийг хэрэглэгчдэд дамжуулах хоолойгоор дамжуулах, шингэн болгох боломж байхгүй бол яах вэ? Ийм технологи бас бий, зөвхөн устөрөгч шингэн болох температур нь хэвийн даралттай үед "хасах" 252, 76 хэм байдаг. Байгалийн хий нь хасах 161 градусын температурт шингэн болдог гэдгийг санацгаая, гэхдээ энэ нь LNG үйлдвэрлэлийг байгалийн хийтэй холбоотой бүх зүйлээс хамгийн өндөр технологи гэж үзэхэд хангалттай юм. Устөрөгчийн хувьд LNG-тай харьцуулахад 90 градусаар бага температурт хүрэх шаардлагатай бөгөөд доод шугам нь гайхалтай биш юм - хэвийн даралттай үед шингэн устөрөгчийн нягт нь нэг куб метр тутамд 77 килограмм байна. Харьцуулбал ижил нөхцөлд LNG-ийн нягтрал 7, 8 дахин их, нэг шоо метр тутамд 600 кг орчим байдаг. Тиймээс устөрөгчийг шингэрүүлэх нь LNG үйлдвэрлэхээс хэд дахин өндөр өртөгтэй байх нь шингэн устөрөгч бүхий саванд өндөр даралтыг хадгалах хэрэгцээ шаардлагаас болж улам дорддог - эс тэгвээс түүнийг тээвэрлэх, хадгалахад асар их хэмжээний сав байх болно. шаардлагатай бөгөөд үүнд криоген температурыг хадгалах шаардлагатай гэдгийг бид санаж байна … Шингэн устөрөгчийг хадгалахын тулд өндөр чанарын ган ашигладаг, савнууд нь шингэн устөрөгчийн нарийн шүүлтүүр, тусгайлан боловсруулсан дээж авах төхөөрөмж, мэдээжийн хэрэг өндөр үр ашигтай дулаан тусгаарлах системээр тоноглогдсон байдаг. Хэрэв том багтаамжтай савны хувьд ууршилтаас зайлсхийх боломжгүй ууршилтыг тэсвэрлэх боломжтой бол автомашины савны хувьд ууршилтын алдагдал нь автомашин эзэмшигчийн хэтэвч рүү шууд тусдаг тул энд тавигдах шаардлага бүр ч өндөр байдаг. Бүх гарагийн өмнө BMW байдаг бөгөөд мэргэжилтнүүд BMW Hydrogen 7-д зориулж шингэн устөрөгчийн 74 литрийн багтаамжтай савыг бүтээсэн бөгөөд ууршилтын алдагдал нь өдөрт ердөө 1.5% байдаг. Үнэмлэхүй тоогоор - бүтэн савнаас өдөрт 1,1 литр шингэн устөрөгч ул мөргүй алга болдог.

Дүгнэлт нь бидний бодлоор нэлээд ойлгомжтой юм.

Цахилгаан станцуудад байгалийн хий, устөрөгчийн холимгийн оронд цэвэр устөрөгчийг ашиглах нь одоо байгаа цахилгаан станцуудыг дахин тоноглоход олон тэрбум долларын хөрөнгө оруулалт хийх, шинээр барих өндөр тооцоотой арга зам юм. Хүний эрүүл мэндэд нүүрстөрөгчөөс илүү аюултай азотын ислийн ялгаралт нэмэгдэхээс сэргийлэхийн тулд цахилгаан станцын зуухыг цэвэр хүчилтөрөгчөөр хангахын тулд агаар мандлын агаарыг салгах шаардлагатай байгаатай холбогдуулан зардал нэмэгдэж байна. давхар исэл.

Тээврийн хэрэгслийн хөдөлгүүрт устөрөгчийг шатаах нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн үйлдвэрлэлийг бууруулах боловч азотын ислийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх болно. Одоо байгаа хий дамжуулах хоолойгоор цэвэр устөрөгчийг нийлүүлэх боломжгүй, энэ нь цоо шинэ "устөрөгчийн тээвэрлэлт", "устөрөгчийн хуваарилалтын" системийг барих шаардлагатай болно. Устөрөгчийг хийн төлөвт хадгалах, ашиглахын тулд нийлмэл материалаас янз бүрийн багтаамжтай сав үйлдвэрлэх шаардлагатай байдаг - цахилгаан станц, автомашин эсвэл бусад тээврийн хэрэгслийн цилиндрийн хувьд. Устөрөгчийг шингэн хэлбэрээр хадгалах, ашиглах нь яг адилхан шаардлагатай боловч криоген температурын хүрээнд ажиллах ёстой.

Товчхондоо хэлэхэд, өгүүлбэр бүрийн төгсгөлд "Үүнд асар их хөрөнгө оруулалт шаардлагатай" гэсэн логик үргэлжлэл байхгүй.

Устөрөгчийг өдөр тутмын амьдралд гал тогооны өрөөнд ашиглах нь агаар мандлын агаар дахь шаталтын үйл явцын физик, химийн шинж чанараас шалтгаалан боломжгүй тул байгалийн хийнээс татгалзах нь бүх боломжит бүх газарт цахилгаан эрчим хүчийг 100% ашиглахад шилжих шаардлагатай болно. орон сууцны нөөц.

Тэгвэл яагаад ЕХ болон тус тусын улс орнууд чулуужсан түлшийг бүрэн устгаж устөрөгчийн эрчим хүч рүү шилжихээр шийдсэн бэ? Асуулт нь маш сонирхолтой тул тусдаа өгүүлэл бичих ёстой.

Гэхдээ "устөрөгчийн шилжилт" нь техникийн үүднээс авч үзвэл бүрэн утопи гэж үзэх шаардлагагүй, учир нь эрдэмтэд, зохион бүтээгчид, инженерүүд сул зогсдоггүй тул устөрөгчийг эдийн засгийн хувьд ашигтай болгохын тулд ихээхэн хүчин чармайлт гаргаж байна. Чулуун зэвсгийн үеэс хүрэл зэвсгийн үе рүү шилжсэнгүй, чулуу нь дуусч, морин тээвэр хоцрогдсон, овъёос дутмаг байснаас биш машинд зам тавьж өгсөн нь аль алинд нь болсон. хэргүүд нь технологийн дэвшил болсон.

Гэхдээ устөрөгчийн түлшний эс гэж юу вэ, цөмийн эрчим хүч нь устөрөгчийн энергитэй ямар холбоотой байж болох талаар энэ удаад бас биш юм.