1598005413-fed7095c5cc635c55b82ef4e37ea2648 (Электрохимическая энергетика. Н.В. Коровин, 1991u), страница 20

— 40- 50 долл. США на 1 кг сплава (14]. Соответственно удельная стоимость на единицу запасенной энергии будет равна 30-50 для М82%,50-90для РеТ1и130-210долл/(кВт ч) для Ьа[с[ 5. При промышленном выпуске стоимость сплавов, по-видимому, снизится. Для разработки систем хранения больших количеств водорода предстоит еще решить ряд задач, в том числе эадачу повышения срока службы> теплофизические задачи и т.д. Недавно предложен способ хранения водорода в инкапсулированном состоянии 114] в полостях стеклянных микросфер или цеолитов под высоким давлением (35-50 МПа).

Заполнение идет под высоким давлением, хранение — при комнатной тем"ературе, десорбция — при высокой температуре (473-623 К). Та б л и ц а 2. 10. Финзкуьзимичсккив свойства некоторых соединений -(241 Интер- метал- лид Состав после й и', Темпе- Плот- гидрирования кдж/моль ратура ность диссоци- гидрида, ации при г/смз Р = 0,1 МПа, к Массовое Относи.

содержа- тельная. ние Н2,94 плотность водорода 1,14 -бб 52б 2,57 32 М02Н!Нх (О,зк х к 4,0) 1.а%5Нх (1кхкб) Т)реН„ (0,1кхо1,11 1,2 их к 1,8) -31 283 1,25 '5 б,59-8,25 1,4 Т(ре — 28 255-253 5,85 -25 5,47 1,75 1,35 'Число атомов водорода в единице объема спорила по отнодинию к числу атомов в единице объема жидкого водорода.

Имеются сообщения о создании микросфер с массовым содержа. нием водорода: 5,5-6%. Содержание водорода в цеолитах зна- чительно меньше, но они дешевле. 2.0. ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ (ЭЭУ) И ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ЭЭС) 2.8.1. Характеристики ЭЗУ и ЭЭС. Структура и число необхо.

димых параметров ЭЗУ зависят от их назначения и исходныт реагентов Я 1.1), поэтому они будут рассмотрены примепитель но к каждому типу ЭЭу. Однако имеются параметры, общие для всех ЭЭУ, которые следует рассмотреть предварительно Напряжение ЭЭУ. В ЭХГ генерируется постоянный ток поэтому ЭЭУ характеризуется напряжением постоянного тока ()пост. В слУчае инвеРсии тока ЗЭУ также хаРактеРизУетсЯ напряжением переменного тока (упер. Мощность ЗЭУ (электрическая) Х,„. Определяется мощностью ЭХГ, за исключением мощности на собственные нужды. В случае инверсии постоянного тока в переменный мощность на переменном токе будет ниже, чем на постоянноМ 108 , е, из-за потерь в инверторе.

Мощность ЗЗС может быть величена за счет установки газовой или паровой турбины, уве ботающеи за счет тепла ЭХГ. Электрохимическая установка жет также обеспечивать и теплоснабжение, тогда она харакризуется итепловой мощностьюХ . Наконец, в ЭЭУ могут вы ырабатываться полезные продукты реакции, например вода.

ПоэтомУ она может хаРактеРизоватьсЯ пРоизводительностью по полезным продуктам реакции. удельную мощность обычно относят к массе и объему всего ЗЗу, за исключением систем хранения реагентов, параметры которых зависят от времени работы ЗЭУ без заправки реаген78Ми ресурс ЭЭУ обычно определяется ресурсом ЭХГ, так как в ЗЗУ в основном используются вспомогательные устройства, Лаана применяемые в промышленности и имеющие высокий ресурс. Исключение составляют высокотемпературные ЭЭУ и ЗЗУ специального назначения, для которых ресурс вспомогательных систем может оказаться лимитирующим. Расход топлива. С целью более объективного сравнения в книге расход топлива будет приводиться к массе условного топлива (1 г условного топлива соответствует 29,32 кдж), за исключением случаев, при которых используются водород и кислород, когда будет учитываться абсолютный расход обоих компонентов.

При расчете эффективного КПД за основу будет приниматься теплота сгорания исходного топлива, отнесенная к комнатной температуре. Экономические показатели ЭЭС и ЭЭУ. При технико-экономическом анализе ЭЭУ и ЭЭС будут учитываться КаПИтаЛЬНЫЕ ЗатРатЫ Кз ээу ГОДОВЫЕ ЭКСПЛУатаЦИОННЫЕ ЗатРаты 3 годовые пРиведенные затРаты Зп, Удельные пРиведенные затраты и срок окупаемости ЭЭС и ЭЗУ. Капитальные затраты будут приниматься либо из опубликованных источников, либо рассчитываться с учетом имеющихся данных о затратах на материалы и изготовление ЭЭу.

Обычно суммаРные капитальные затРаты Кз ээу опРеделЯютсЯ по УРавнению (2.69) з, ЗЗУ Кз, ЭЗУ ХЗЭУ~ где Хээу — мощность ЭЭУ или ЭЭС; К, зэ — капитальные затраты на единицу мощности ЭЗУ. 109 Величина К, ззу пРедставлЯет собой сУммУ величин Кз, зхг (2.56), капитальных затрат' на устройство подготовки топлива (Ь 2.7), на инвеРтоРы, тУРбомашинный блок и дР. В свЯзи с мэ, лым опытом эксплуатации ЭЭУ пока невозможно представить аналитическую'зависимость К ззу от различных факторов Годовые эксплуатационные затраты определяются по ураэ нению 3к-Ь1ЗЗУ(Кз ЗЗУ Взк+ Ьтп этп т+ Ьзззт)з (2.70) где Рзк = ))з+ б,п + бт р + )зпр, '8 — амортизационные отчисления (в долях от К, ззу); бз — отчисления на зарплату (в долях ст ттз ззУ); Рт р — отчислениЯ на текУщий Ремонт (в долЯх от к, ззу) 8пр ОтЧИСЛЕНИя На ПРОЧИЕ раСХОди (В дОЛяХ От К, ЗЗУ); Ьтп — удвдз.

ный расход условного топлива на единицу энергии; з,п — замыкахз щие затраты на единицу массы условного топлива; э — тариф нз воду, т — годовое время использования установленной мощно. сти; Ь вЂ” удельный расход воды на единицу энергии. Годовые приведенные затраты определяются по уравнению (2.71) 3п НЭКз,ЗЗУ+3зк где Нэ — нормативный коэффициент (0,12-0,15).

Удельные приведенные затраты рассчитываются по формуле 3п - Зп / ~'зн* где Ь;„- энергия, генерируемая ЭЭС или ЭЭУ за год. Срок окупаемости ЭЭС или ЗЭУ т „можно рассчитать цс формуле (2.72) ток=(Кз,ЗЗУ Кз,трзд)/А5зкз где К,,рзд — капитальные затраты на традиционные энергоуста. новки; Л 5, — годовая экономия эксплуатационных расходов при замене традиционных энергоустановок на ЭЭС или ЭЗУ. Капитальные затраты на традиционные энергетическиз установки и электростанции и замыкающие затраты на топливо принимались по справочнику [110], а тарифы на энергию - лр [112]. Использовались также опубликованные данные о технв' ко-экономических показателях энергоустановок и электростаю ций и замыкающих затратах на топливо, рассчитанные по пре"' 110 уранту 1969 г.

[111, 113-115] с учетом повышения цен с 1982 г. оборудование в 1,35-1,5 раза [11Ц, а замыкающих затрат на олива в 1,5-2 раза [110, 11 Ц. В некотоРых слУчаЯх капитальные затРаты пРинимались из поставления с капитальными затратами на установки, извест„ями по зарубежным данным. Сопоставление капитальных этрат на одинаковое энергетическое оборудование в США и СССР показало, что стоимость установки в рублях СССР (по ценам 1983 г.) в 2,5-4 раза ниже стоимости установки в долларах ддА (по ценам 1983-1985 гг.). При сравнении локального энергоснабжения с централизо. ванным принималось, что капитальные затраты на электросети составляют 25з/ капитальных затрат на ТЗС, затраты на тепловые сети — 30'/з капитальных затрат на ТЭУ [110, 115], удельные приведенные затраты на передачу и распределение природного газа принимались равными 1,5-3 кап/(т км) [14, 117].

2.8.2. Энергоустановки на основе топливных элементов с щелочным электролитом. В ЭЭУ на основе ТЭ с щелочным электролитом используются чистые водород и кислород. Они в основном предназначены для космических устройств, транспорта н специальных целей. Лля космического корабля "Аполлон" была разработана ЭЭУ на основе среднетемпературного ТЗ с щелочным электролитом (см. табл.

2.1) [118]. Энергоустановка состояла из трех ЭХГ, системы криогенного хранения водорода и кислорода, системы терморегулирования, системы отвода и хранения продуктов реакции, связаннок с системой жизнеобеспечения космонавтов, а также системы управления. Энергоустановка была связана с общей системой энергообеспечения корабля, в которую входили также аккумуляторные батареи, преобразователь постоянного тока в переменный и другие устройства [118]. Каждый ЭХГ имел мощность 0,56-1,4 кВт и напряжение 31-27 В, максимальную мощность 2,3 кВт (на 20,6 В). Отвод воды и тепла осуществлялся циркулирующим водородом, вода конденсировалась, тепло от конденсатора передавалось с помощью водно-гликолеэой смеси панелям холодильника-излучателя корабля.

Продукт Реакции — вода после сепарации от газов поступала в систему жизнеобеспечения космонавтов. Удельная мощность ЗХГ 5- -14 Вт/кг и 80-180 кВт/мз. Водород и кислород хранились в к криогенном' состоянии в двух водородных и кислородных 111 .Таблица 2.11. Характеристики зле„ грво тевских знергоустановок Расход Капитальные Литература реагеа- затраты на тов, 1 кВт г/(кВт . ч) КПД,76 Ресурс, часы Вместим- остьь мз [7; 118) 350-380'з 66-55 3 х 0,07" 2000 31-27 3 х 110'з зх х (0,56+ + 1,4) 3 х (2+7) 7.0 Ог-Нг [118) [42; 66) 350-380*с 68-56 5000 32,5-27,5 3 х 112*с 50 84"з То же Ле н р- Ог -Нг 5 Ог-Нг 2 5000 ц ионная электромо- биль Автономное знергоснаб- [71 121; 122, "с.

1595] 45-55*с 92Л4 32 06 460 260 1480 Ог-Н 3 35-39 (6О-7О* ) 315-350 10 000 120/208 3630 Воздух- 7 природный 8,1 жение [95, с. 1129; 97, (по с.55; 125;128) г.) То же демонст- рационная 25 000 38 Автоном- 11 000 20 лет'з 41'з ное знер. госнабже- ние Слежение за нагрузкой [55, с. 260; 95, с 11631 125) 375Л10зз 300 330 в сетях 113 Пози- Реагенты Позиция Назначение и, кВт (), В Масса, ция ТЗ по ЗЗУ кг табл.2.5 *'ЗХГ; "зО2+ Нг, 'збатарен ТЗ; *знг, *зсуммарныйКПД; *спроект.