Российские ученые нашли способ сделать энергетику значительно чище.
Разработанная методика доказывает, что переход на малую генерацию с использованием биотоплива и водорода кардинально меняет экологическую ситуацию.
Выбросы, которые провоцируют образование парниковых газов. Фото: wirestock, Freepik
Энергетическая отрасль России, насчитывающая свыше 42 тысяч электростанций, ответственна за половину всех парниковых выбросов в стране. Как сообщает Naked Science, глобальное изменение климата вынуждает кардинально менять подходы к производству энергии. Особенно остро проблема стоит в регионах, где погодные условия ограничивают возможности солнечной и ветровой генерации. Ученые Пермского Политеха предложили решение, разработав методику, которая доказала: применение установок на биотопливе и водороде снижает выбросы парниковых газов в три-четыре раза.
Энергетика остается одним из главных источников парниковых газов. В среднем производство одного киловатт-часа электроэнергии приводит к выбросу около 480 граммов CO₂. В России ситуация немного лучше — 440 граммов.
Критический уровень загрязнения воздуха и истощение природных ресурсов делают распределенную генерацию — производство энергии прямо в месте ее потребления — ключевым мировым трендом. Промышленные компании все активнее инвестируют в такие экологичные решения, стремясь уменьшить свой углеродный след.
Крупные электростанции передают энергию на большие расстояния с существенными потерями. В то же время малая генерация подразумевает использование компактных установок мощностью до 25 мегаватт, расположенных рядом с потребителями. В Европе на их долю приходится до 30 процентов производимой электроэнергии, тогда как в России — лишь около трех процентов.
Уникальная методика пермских ученых
Ученые Пермского Политеха создали уникальную методику оценки углеродного следа, которая позволяет сравнивать эффективность разных технологий. Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Экология и промышленность России».
В отличие от других работ, которые часто фокусируются только на объеме выбросов и производительности, новое решение учитывает как мировые, так и российские данные. На этой основе эксперты провели анализ количества загрязнений от вырабатываемой электроэнергии. Они рассчитали уровень углеродного следа на всех этапах производства — от выбросов при изготовлении оборудования и добыче сырья до его транспортировки и сжигания топлива.
Исследователи изучили различные технологии малой генерации, включая газопоршневые, дизельные и газотурбинные установки. Наиболее перспективными были признаны системы на твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ), способные работать с разными энергоресурсами. Анализ показал, что объем выбросов сильно варьируется в зависимости от вида сырья. Например, при использовании водорода, полученного из природного газа, показатель достигает 950 граммов CO₂/киловатт-час, а с «зеленым» водородом (произведенным из воды с помощью электроэнергии) снижается до 213 граммов CO₂/киловатт-час.
«Преимущество энергоустановок на основе твердооксидных топливных элементов заключается в их возможности работать с разными видами топлива, включая природный газ, биогаз и водород, что открывает путь к декарбонизации. При этом они практически не вырабатывают загрязняющих веществ, таких как оксиды серы и азота, и работают с низким уровнем шума. Кроме того, у топливных установок отсутствуют территориальные или климатические ограничения, что делает их идеальным решением для мест с низким уровнем солнечного света и неравномерными ветровыми нагрузками», — рассказывает Юлия Мозжегорова, кандидат технических наук, доцент кафедры «Охрана окружающей среды».
Региональные особенности и выгоды для промышленности
При внедрении новых источников энергии важно учитывать различия в углеродном следе между регионами России. Например, на Урале этот показатель составляет 327,7 килограмма CO₂/киловатт-час, что ниже среднего по стране, а в сибирских регионах он достигает 435,5 килограмма CO₂/киловатт-час. Следовательно, экологическая и экономическая эффективность одного и того же предприятия будет напрямую зависеть от его географического положения.
«Внедрение установок малой генерации позволяет не только снизить количество выбросов на 50–80 процентов, но и повысить энергетическую производительность. Для промышленности это также означает укрепление конкурентоспособности на международных рынках, где действуют углеродные налоги. Дополнительный эффект достигается за счет снижения зависимости от централизованных энергосетей: предприятия получают защиту от аварийных отключений. А также ограждает от ценовых колебаний на рынке», — отмечает Юлия Мозжегорова.
Результаты исследования подтверждают: использование энергоустановок малой генерации позволяет снизить концентрацию парниковых газов в три–четыре раза. Это дает реальный инструмент для перехода к низкоуглеродной энергетике даже в регионах со сложными климатическими условиями.
Источник: ecoportal.su
