1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 20
Текст из файла (страница 20)
зано выше, реальные затраты электроэнергии 'Как пока н нно зависят от на производство 1 м' водорода существенно за ти тока и ката- плотности тока. Применяя малые плотности лизаторы из благородных металлов, можно существенно повысить КПД электролиза, однако при этом уменьшится производительность агрегата и возрастут удельные ка- питальные затраты на единицу продукции зом, для каждого типа электролизера существует оптимальная плотность тока и тем самым оптима.гь (не обязательно максимально возможный), обеспечивающие минимум затрат на производство водорода. р оптимальный режим работы электролизера будет зависеть не только от его конструкции, но и от схемы и конструк- 95 .
148,8 , 25 . 35 .! . 2 , 61,5 . 80 Электролизер+ вспомогательное оборудование Оборудование подстаипии Распределительное устройство Бак для приготовления раствора Устройство для очистки воды Производствеииое помещение злектролизера Производственное помещение подстанции Из этих данных видно, что капитальные затраты на электролнзную установку могут существенно изменяться в зависимости от учета или неучета тех или иных составляюших н в зависимости от того, в составе какой энерготехнологической установки работает злектролизер, т. е. в зависимости от того, нужны или не нужны специальная трансформаторно-выпрямительная подста>гиня и хранилища для водорода, от стоимости производственных плошадей и т, д.
Часто принимают, что полные капитальные затраты на установку могут быть оценены как стоимость основного оборудования, увеличенная в 1,5 — 2 раза. Из приведенных данных видно, что эта оценка может быть использована в качестве первого приближения. Поскольку номинальный режим работы электролизера в составе энерготехнологической установки оптимизирован по минимуму затрат на единицу продукции, при техникоэкономическом анализе удобно использовать значения удельных капитальных затрат на единицу электрической мощности, подведенной к электролпзеру. 1Трп этом оптимизация номинального режима сказывается главным образом на величине КПД н в меньшей степени — на значениях удельнь>х капитальных вложений. Затраты на производство электролитического водорода сильно зависят от стоимости электроэнергии.
Стои- 96 ции всей энерготехнологической установки, в состав которой входит электролизер, В дальнейшем мы будем полагать, что электролизер согласован с установкой в целом, т. е. что его номинальный режим работы соответствует оптимальным плотности тока и КПД в указанном смысле. Данные различных авторов о капитальных затратах на электролизные установки в ряде случаев не вполне согласуются между собой, так как используются различные методы их оценок. В качестве примера ниже приведены капитальные затраты, тыс. руб., па электролизную установку на базе электролизера ФВ-500, состоящего из 156 ячеек с плошадью электродов 3 ме номинальной производительностью 500 м' Н, ч-' (по данным завода-изготовителя, 1975 г.): мость электроэнергии составляет не менее 1 коп'к', у(кВт ч) ' (в пересчете на условное топливо 31,5 руб т ') в базисном режиме, в связи с чем при использовании базисной электроэнергии затраты на получение эпектролитического водорода в пересчете на условное топливо не могут быть ниже 90 — 100 руб т '.
Замыкаюшие затраты на электроэнергию в часы провала графика нагрузки существенно ниже, чем 1 коп (кВт ч) ', и, казалось бы, используя «провальную» электроэнергию, можно снизить стоимость электролитического водорода. При этом, однако, как общая мощность электролизеров, использующих «провальную» электроэнергию, так и число часов в году, в течение которых может использоваться «провальная» электроэнергия, определяются графиком нагрузки, т. е. структурой электрогенерирующей и электропотребляюшей систем в целом.
До тех пор, пока суммарная мощность электролизеров, потребляющих <провальную» электроэнергию для электролиза воды, существенно меньше глубины провала графика нагрузки, вид графика нагрузки сохраняется неизменным и замыкающие затраты на «провальную» электроэнергию практически не изменяются. Таким образом, возможные масштабы производства электролитического водорода за счет дешевой «провальной» электроэнергии ограннчены. Имея в виду сделанные замечания, проведем более детальные оценки технико-экономических показателей процесса получения водорода из воды путем электролиза. Расчетные затраты на получение водорода при указанных выше ограничениях определяются соотношением з„= — + ' 100,коп (кВт ч) ', (321) н, где с,— стоимость электроэнергии, подводимой к электролизеру, коп (кВт ч) — '; т1,„— КПД электролизера; >— постоянная часть ежегодных расходов, принимаемая в наших расчетах равной 0,24, включая нормативный коэффициент эффективности капиталовложений 0,12, годовые амортизационные отчисления, расходы на текущие и капитальные ремонты и зарплату персонала; т — число часов Работы электРолизеРа в годУ; Ускл — Удельные капитальные затраты на электролизпое оборудование, руб.
на 1 кВт электрической мощности, подведенной к электролизеру. Если использовать для получения водорода <провальную» электроэнергию как наиболее дешевую, можно существенно снизить вклад в расчетные затраты первого слагаемого в формуле (3.21). Однако, как показывает 7 — Ц 97 Эледтроанзеры Со щелоч. щем электре. латок ° Джемераа заекерак' ФВ-500 тад ээе«трзлазерз .Дженерал электрик", чр =0,70' эа Се щелочным эаекерааатом, Ч „=0,75 ФВ.500. =0,55 Вердене аеаеаьзоаэная элеатроэкерг|щ аа и о м Стовмость основного оборудо. ванна йтд, руб кВт '. электролнзера со вспомогательным оборудованием трансформаторов н выпрямителей Итого 53 146 499 3,2 6,! 262 4,1 22 75 84 2,8 2,3 229 1,7 139 79 219 126 * 112 270 139 2,37 2,3 188 1,7 194 график нагрузки, обеспечить электролизер «провальной» электроэнергией можно лишь в течение нескольких тысяч часов в году.
При этом увеличивается роль второго слагаемого. Если использовать более дорогую «базисную» электроэнергию, то работу электролизера можно обеспечить в течение 7000 ч в году. При расчетном сравнении указанных вариантов будем использовать данные по различным типам электролизеров: существующим отечественным тина ФВ-500 и перспективным зарубежным фирм «Лурги» и «Дженерал электрик», которые приведены в табл. 3.4, Т а б л н и а 3.4. Стоимостные показатели характеристики влактролнзеров Общая стоимость установки, вычисленнзя как стоимость основного оборудования Х 1,5: без учета стоимости трансформаторов н выпрямителей с учетом стоимости трансформаторов и выпрямите- лей Рассмотрим следующие три варианта производства водорода 1481. Первый вариант — использование «провальной» электроэнергии от АЭС по цене с,= с"!' =0,25 коп (кВт ч)-' в течение не более 1500 ч в год.
Расчетные затраты определены по формуле (3.21). Второй вариант — использование «провальной» электроэнергии как от АЭС в течение не более 1500 ч в год, так и от КЭС в течение не более 2500 ч в год при ценах с"р =0,25 коп (кВт ч)' ', с"' =0,55 коп.
(кВт ч)-'. Расчетные затраты определены из соотношения 0500с'„'Рэс + ( е — 1500) с~кунс Рйтд 100 лэс кэс ( т" (, ~ 1500) (3 22) Чэлч пеле Третий вариант — использование «базисной» электроэнергии в течение 7000 ч в году при цене на электроэнергию се=санс =1 коп (кВт ч) '. Расчетные затраты определены по формуле (3,21).
В этом варианте из стоимости электролизного оборудования искл!очалась стоимость трансформаторов и выпрямителей, поскольку предполагаТаблица 3,5. Расчетные затраты на производство элвктролиткческого водорода (в пересчете на условное топливо) 1. „Провальная" электрозаергия от АЭС, т= 1500 ч год т, сломе =0,25 коп (кВт ч) 2. Провальная электроэнергия от АЭС и КЭС, елаэс=1500 ч год салрэг — 0,25 коп (кВт ч) э, фс= =2500 ч год т, с''Рэсеж =0,65 коп (кВт ч) Аз=чаэс+ +' кэг=4000 ч год 3. Базисная электроэнергия от АЭС, с"=! коп,(кВг ч) =-7000 ч год лось, что на электролиз работает специальная базисная АЭС, оборудованная генератором постоянного тока, согласованным с электролизером.
Полученные значения расчетных затрат на производство товарного злектролитического водорода приведены в табл. 3.5. Анализ результатов приведенного расчета показывает, что вариант использования базисной электроэнергии для производства водорода по значению расчетных затрат имеет значительные преимущества перед вариантом использования «провальной» энергии только от АЭС и сравним с вариантом использования «провальной» энергии от АЭС и 'КЭС. 99 250 150 0 0,5 1 !00 В вариантах непользования «провальной» электроэнергии, где расчетные затраты на производство водорода нри малой стоимости электроэнергии и ма- 200 ~~ ' =- ° лом числе часов использова- ния электролизера определя- г' ются в значительной степе— ни капитальными затрата- ми, есть резерв для умень- 100 шения расчетных затрат путем снижения стоимости 50 электролизного оборудования, Однако даже для перспективных электролизеров 20 типа «Дженерал электрик» Сээ,кап1(кзт.ч) расчетные затраты на тон- ну условного топлива в во- РИС.
ЗЛО. ЗаВИСИМОСтЬ СтОИМОСтм до Оде про шают электролитического водорода а пересчете иа услопиое топливо от !00 Руб ' т стоимости электроэнергии: В варианте нспользовау — аиполириые электролизеры; у — мо- ния еоазпсной» электро иополириые электролизеры; 3 — перспективные моиополирвые злситр~ визе- ЭНЕРГПИ таКжЕ труДНО Рае ры; 4 — электролизеры с твеРдым поли считьшать на существенное мериым злситролвтом; а — теоретические предел при нулевых квпитильимх СНИжеНИЕ рает!ЕТНЫХ ЗаТраТ на производство водорода, поскольку в этом варианте основную долю расчетных затрат составляет стоимость электроэнергии, которая в будущем вряд ли будет ниже, чем 1 коп (кВТ ч) — '. Данные отечественных и зарубежных технико-экономических исследований производства товарного водорода электролизом воды с использованием электроэнергии от АЭС, КЭС, ГЭС и других .источников и с применением электролизеров различных существующих и перспективных типов и конструкций вполне согласуются с результатами расчета, приведенного выше.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
