В России испытывают новую энергоустановку на топливных элементах с КПД более 50%
Объединённая двигателестроительная корпорация Ростеха начала лабораторные испытания новой энергетической установки на твердооксидных топливных элементах. Экспериментальный образец мощностью 2,5 кВт преобразует энергию топлива непосредственно в электричество и тепло, а его КПД превышает 50%.
Разработка предназначена для малой энергетики и автономного энергоснабжения. В перспективе такие установки смогут обеспечивать электричеством и теплом удалённые населённые пункты, больницы, школы, дата-центры, объекты ЖКХ и другую инфраструктуру.
Твердооксидные топливные элементы, или ТОТЭ, работают иначе, чем традиционные генераторные установки. В обычном генераторе топливо сгорает в двигателе, механическая энергия вращает вал, а затем генератор преобразует ее в электричество.
В топливном элементе химическая энергия топлива преобразуется в электрическую непосредственно за счёт электрохимических процессов. Одновременно выделяется тепло, которое также можно использовать.
По данным ОДК, КПД созданной установки превышает 50%. Основными продуктами работы становятся вода и углекислый газ, а выбросы угарного газа и оксидов азота значительно ниже, чем у традиционных энергетических установок.
Система поддерживает когенерацию — одновременно с электричеством она может производить полезное тепло, например для нагрева воды. Такой режим особенно интересен для объектов, которым электрическая и тепловая энергия необходимы круглосуточно.
Инженеры ОДК уже изготовили установку мощностью 2,5 кВт и проводят ее испытания в лабораторных условиях. Макет разработки также представили на Московском стартап-саммите, проходившем 29–30 сентября.
Конструкция создаётся по модульному принципу. Для увеличения общей мощности несколько установок можно объединять, подбирая конфигурацию под конкретный объект.
В качестве топлива установка может использовать сжиженный природный газ, пропан, а также газ, который получают вместе с нефтью при ее добыче. Это позволит, например, производить электроэнергию непосредственно на нефтепромыслах, используя доступное на месте топливо.
ОДК рассчитывает получить межсервисный интервал новой установки более 8000 часов, а срок службы должен составить 30 лет. Эти показатели пока являются заявленными характеристиками разрабатываемого оборудования.
Следующим этапом станет значительное увеличение мощности. ОДК планирует в начале 2027 года завершить разработку установки на твердооксидных топливных элементах мощностью 20 кВт.
После этого корпорация намерена перейти к опытно-промышленным испытаниям в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. Затем оборудование будут адаптировать под требования конкретных заказчиков.
Разработчики рассматривают несколько сценариев применения технологии. Помимо объектов ЖКХ и городской инфраструктуры, установки могут использоваться в дата-центрах и на удалённых объектах, где автономная генерация позволяет снизить зависимость от централизованных электросетей.
По информации ОДК, промышленных российских образцов такого оборудования сейчас нет. Поэтому переход от лабораторной установки мощностью 2,5 кВт к 20-киловаттной версии и ее последующие опытно-промышленные испытания станут следующим важным этапом разработки.