Alexander Kuklev (akuklev) wrote,
Alexander Kuklev
akuklev

Category:

Выжать до капли

Несколько месяцев назад, в феврале 2020-го впервые была показана работающая на природном газе газотурбинная установка на вращающейся детонационной волне, то есть там происходит не объемное сжигание топлива, а детонация во фронте волны, бегущей кругами по кольцевой камере: “Operability of a Natural Gas–Air Rotating Detonation Engine”, Walters et al., doi:10.2514/1.B37735.

Кроме того, что это попросту очень сложно сделать технологически, были большие сомнения, что это вообще удастся сделать именно не для чистого метана, а для природного газа, т.е. метана с примесями. Но предложенная схема мало того что работает — она, вероятно, сработает и для биогаза — возобновляемого топлива, обильно добываемого на городских очистных сооружениях, а также на комбинатах по переработке сельскохозяйственных отходов и пищевого мусора, химически представляющего из себя природный газ не самой чистой пробы, к которому домешано 20-30% CO₂.

Детонация в волновом фронте — это, по видимому, предельно совершенный способ извлечения энергии из горючих материалов*, круче уже некуда. Когда технология доберётся до индустриального использования, она сулит нам электростанции на природном и биогазе с электрической эффективностью свыше 70%, причём даже для некрупных газотурбинных установок общей мощностью порядка 100 МВт, использующихся в небольших теплоэлектростанциях. А именно небольшие теплоэлектростанции (обеспечивающие один завод или некрупный район города) часто удаётся использовать максимально эффективно, то есть организовать для них разумное использование оставшейся тепловой мощности — для теплоснабжения предприятий или для отопления и снабжения горячей водой близлежащих домов.

На сегодняшний день рекорд эффективности принадлежит парогазовым установкам General Electrics 7HA.03 общей мощностью порядка 1000 МВт. Их электрическая мощность составляет 640 МВт, и у них 64%-ная эффективность преобразования в электроэнергию топливной энергии, заключённой в природном газе. Это блоки для крупных теплоэлектростанций, для которых редко удаётся организовать очень уж эффективное использование остаточного тепла: только если рядом есть крупнейшее тёплоёмкое производство, либо электростанция стоит при крупном городе в регионе с суровыми зимами. И то, при теплоснабжении крупного города из одной точки получается не настолько эффективно — много тепла теряется по дороге, слишком уж длинный путь от станции до конечного потребителя в среднем выходит.

Барьер в 60% электрической эффективности преодолели всего десять лет назад, а через пару лет производители рассчитывают выйти на 65%. Так что 70⁺%, хотелось бы надеяться, не за горами. Но миниатюризация высокоэффективных парогазовых установок — это ещё следующий шаг, сейчас в отношении теплоэлектростанций районного масштаба всё не так уж радужно — там рекорд электрической эффективности на сегодняшний день едва выше 50%.

_______
* Исключая водород и, в теории, другие щелочные металлы, для которых возможны топливные элементы мембранного типа, обеспечивающие конверсию в электроэнергию всей энергии Гиббса.
Subscribe

  • Прогресс

    Десять дней назад, вторая ступень SpaceX'овского корабля Starship своим ходом слетала своим ходом на десять километров вверх, и усмепшно приземлилась…

  • О водосбережении

    Как известно, питьевая вода во многих странах дефицитный ресурс. И даже в дождливой Германии летом иногда случаются засухи, в результате которых она…

  • 36

    Традиционный деньрожденный пост. Год выдался необычный. :)

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 9 comments