RU2794120C1 - Technological energy complex for production of electrolysis hydrogen - Google Patents

Abstract

FIELD: production of electrolytic hydrogen.

SUBSTANCE: technological energy complex for production of electrolytic hydrogen. Invention contains a thermal power station using traditional thermal energy, a tidal-wind pumped-storage power plant and a device for high-temperature electrolysis of water vapor - an electrolyser. The complex is characterized by the fact that it is equipped with a source water desalination and deionization device, including a distillation desalination plant with an electromembrane filtration unit for purified water, the output of which is fed to one of the inlets of a steam generator heater connected by another input to the output of a thermal energy generator of a traditional thermal power plant, the outlet of an electromembrane filtration unit of purified water is connected to one of the inputs of an electric high-temperature heater of low-grade steam of deionized purified water, the other input of which is supplied with electrical energy from a tidal-wind pumped storage power plant, the output of the electric high-temperature heater is connected to one of the inputs of a device for high-temperature electrolysis of water vapor, the other input of which receives electrical energy from a tidal-wind pumped-storage power plant and/or from an electric generator of a thermal power plant station, the equipment of which is powered from the hydrogen output of the high-temperature electrolysis device, and one of the inputs of the thermal energy generator of the thermal power plant is connected through plasma torches to the output of the tidal-wind pumped-storage power plant, which is also connected to the input of the electromembrane filtration of purified water.

EFFECT: hydrogen produced at the proposed energy technology complex can be green, blue and/or grey and has a level of carbon footprint, depending on what type of primary (initial) energy is used to produce hydrogen, as well as on technologies and equipment for the generated heat and electricity.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике, в частности к гибридным электростанциям, и может быть использовано для производства электрической энергии и электролизного водорода с помощью экологически чистых возобновляемых источников энергии в виде морских приливов-отливов, энергии ветра и гидроэлектрической генерации в комбинации с технологиями традиционной тепловой энергетики.The present invention relates to the electric power industry, in particular to hybrid power plants, and can be used to produce electric energy and electrolytic hydrogen using environmentally friendly renewable energy sources in the form of marine tides, wind power and hydroelectric generation in combination with traditional thermal energy technologies.

Известны и широко применяются традиционные тепловые,Known and widely used traditional thermal,

гидроаккумулирующие электрические станции (ГАЭС) различной мощности и ветряные установки - ветряные парки (ВЭС), строительство и эксплуатация которых приурочено к местам, где имеются подходящие для этого места и окружающие условия. Ведутся также работы и по расширению области использования приливных электрических станций (ПЭС) на основе большого энергетического потенциала явлений приливов-отливов.pumped storage power plants (PSPPs) of various capacities and wind turbines - wind farms (WPPs), the construction and operation of which is timed to places where there are suitable places and environmental conditions for this. Work is also underway to expand the area of use of tidal power plants (TPP) based on the large energy potential of tidal phenomena.

Известна электролитическая ячейка для генерации чистого водорода из природного углеводородного топлива [RU 2734310, 14.02.2020 С25В 1/10], содержащая протонпроводящий керамический электролит и слои электродов из того же материала с добавкой никеля, в которой электролит и электроды выполнены на основе скандата лантана, допированного стронцием. К числу недостатков известного аналогичного решения относится ориентация его только на природный углеводородосодержащий газ в качестве исходного сырья для получения чистого водорода и необходимость применения дорогостоящих электролитов и редкоземельных материалов катализаторов для изготовления электродов электролитической ячейки.Known electrolytic cell for generating pure hydrogen from natural hydrocarbon fuels [RU 2734310, 14.02.2020 S25V 1/10], containing a proton-conducting ceramic electrolyte and layers of electrodes from the same material with the addition of nickel, in which the electrolyte and electrodes are made on the basis of lanthanum scandate, doped with strontium. Among the disadvantages of the known similar solution is its orientation only to natural hydrocarbon-containing gas as a feedstock for producing pure hydrogen and the need to use expensive electrolytes and rare earth catalyst materials for the manufacture of electrodes of the electrolytic cell.

Из уровня техники известны гибридные тригенерационные энергетические комплексы, использующие возобновляемые источники солнечной и ветровой (ветряной) энергии и включающие производство с накоплением энергии, процесс теплового нагрева и/или охлаждения с помощью встроенных в теплообменный контур компонентов, установленных для распределенной генерации при автономном энергоснабжении [RU 2732932, 24.09.2020 F03B 13/00]. К недостаткам известных гибридных энергетических комплексов тригенерации относится непостоянство и низкий уровень производства и накопления электрической энергии в пределах суточного цикла, включая и более длительные промежутки времени.From the prior art, hybrid trigeneration energy complexes are known that use renewable sources of solar and wind (wind) energy and include production with energy storage, a process of thermal heating and / or cooling using components built into the heat exchange circuit installed for distributed generation with autonomous power supply [RU 2732932, 09/24/2020 F03B 13/00]. The disadvantages of the known hybrid power generation complexes include volatility and a low level of production and accumulation of electrical energy within the daily cycle, including longer periods of time.

Известна низконапорная ортогональная турбина [RU 2391554, 05.02.2009 F03B 3/00], предназначенная для применения на приливных и низконапорных речных гидроэлектростанциях, а также на волновых электростанциях и ветроэлектростанциях с концентраторами ветряной энергии. Ортогональная турбина включает ротор с лопастями крыловидного профиля, который установлен поперек проточной камеры. Главным недостатком известной турбины является достаточно низкий коэффициент полезного действия (порядка 0,6-0,7) при значительных габаритных размерах.Known low-pressure orthogonal turbine [EN 2391554, 05.02.2009 F03B 3/00], intended for use in tidal and low-pressure river hydroelectric power plants, as well as wave power plants and wind power plants with wind energy concentrators. The orthogonal turbine includes a rotor with wing-shaped blades, which is installed across the flow chamber. The main disadvantage of the known turbine is a rather low efficiency (of the order of 0.6-0.7) with significant overall dimensions.

Известна подводная приливная электростанция [RU 2579283, 15.04.2016 F03B 13/26], включающая гидрогенератор, состоящий из гидротурбины лопастного типа и электрического генератора, размещенных в герметичном корпусе, а также преобразователь частоты, размещенный на берегу и через который он электрическим кабелем связан с генератором электрической энергии. Недостатки аналога (прототипа) заключаются в достаточно низкой единичной мощности гидрогенератора, необходимости использования большого их количества при создании приливных электростанций большой мощности, что ведет к большой стоимости электростанций и высокой себестоимости вырабатываемой на них электрической энергии. Кроме того, при этом не обеспечиваются возможности комбинированного использования других первичных источников экологически чистой возобновляемой энергии, в частности, ветряной и гидроаккумулирующей генерации. Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является устройство для электролиза воды [RU 2730288, 21.08.2020 С25В 1/10] (прототип), содержащее корпус и электролитическую ячейку с ионообменной мембраной, расположенную между катодом и анодом, резервуар воды с предварительным ее нагревом, а также контрольно- измерительные и управляющие блоки для непрерывного получения и отвода водорода и кислорода в ходе процесса электролиза воды. К недостаткам известного аналогичного решения (прототипа) относится то, что в нем совсем не обеспечивается требуемая при электролизе высокая степень очистки (опреснения) исходной воды от солей примесных компонентов, а процесс электролиза (разложения) воды осуществляется при относительно низких температурах, что в конечном итоге отрицательно сказывается на энергоэффективности и производительности устройства. В этом решении к тому же совсем не рассматривается и не решены вопросы получения, а также экологически чистого и эффективного использования первичной энергии, расходуемой на выработку электрической энергии, необходимой для работы устройства электролиза воды.Known underwater tidal power plant [RU 2579283, 04/15/2016 F03B 13/26], including a hydrogenerator consisting of a blade-type hydraulic turbine and an electric generator placed in a sealed housing, as well as a frequency converter located on the shore and through which it is connected with an electric cable electrical energy generator. The disadvantages of the analogue (prototype) are the rather low unit power of the hydrogenerator, the need to use a large number of them when creating high-capacity tidal power plants, which leads to high cost of power plants and high cost of electricity generated by them. In addition, this does not provide the possibility of combined use of other primary sources of environmentally friendly renewable energy, in particular, wind and pumped storage generation. The closest analogue to the proposed invention is a device for water electrolysis [RU 2730288, 21.08.2020 C25V 1/10] (prototype) containing a housing and an electrolytic cell with an ion-exchange membrane located between the cathode and anode, a water reservoir with its preheating, and as well as instrumentation and control units for the continuous production and removal of hydrogen and oxygen during the process of water electrolysis. The disadvantages of the well-known similar solution (prototype) include the fact that it does not provide the required high degree of purification (desalination) of the source water from salts of impurity components required during electrolysis, and the process of electrolysis (decomposition) of water is carried out at relatively low temperatures, which ultimately adversely affects the energy efficiency and performance of the device. In addition, this decision does not at all consider and solve the issues of obtaining, as well as environmentally friendly and efficient use of primary energy spent on the generation of electrical energy necessary for the operation of the water electrolysis device.

Существенным признаком предлагаемого энерготехнологического комплекса, совпадающим с признаками аналога (прототипа), является использование электролиза воды в электролитической ячейке с ионообменной мембраной, расположенной между катодом и анодом, для производства чистого водорода.An essential feature of the proposed energy technology complex, coinciding with the features of the analogue (prototype), is the use of electrolysis of water in an electrolytic cell with an ion-exchange membrane located between the cathode and anode to produce pure hydrogen.

Целью (задачей) предлагаемого изобретения является снижение себестоимости производства чистого водорода за счет использования возобновляемых источников и оборудования для выработки электрической энергии (ВИЭ) в комбинации с традиционными технологиями ее получения, при одновременном обеспечении возможности применения в процессе получения водорода более дешевых и доступных источников первичной энергии, а также ресурсов исходной воды для ее электролиза. Достижение технического результата обеспечивается существенными отличительными признаками, заключающимися в том, что электролиз деионизированной воды производится из обессоленной (очищенной) воды в условиях высокой температуры водяного пара путем его генерации за счет широкодоступных источников первичной энергии традиционной энергетики, а электрическая мембранная деионизация очищенной воды и последующий подогрев вырабатываемого из нее пара до высокой температуры осуществляется электрическим путем с использованием электроэнергии, вырабатываемой на приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Предлагаемое изобретение изображено и поясняется иллюстрацией, представленной на фиг. 1, где показаны: 1 - теплоэлектрическая станция традиционной тепловой энергетики; 2 - приливно-ветряная гидроаккумулирующая электрическая станция; 3 - генератор тепловой энергии в виде парового или водогрейного котла, камера сгорания газотурбинной или газопоршневой энергоустановки»; 4 - преобразователь тепловой энергии в механическую энергию; 5 - электрический генератор; 6 - первичный энергоноситель (топливо); 7 - питательная вода для выработки промежуточного рабочего тела - водяного пара или горячей воды носителя тепловой энергии; 8 - устройство обессоливания (опреснения) и деионизации воды; 9 - исходная вода для выработки рабочего тела устройства электрической конверсии воды в смесь водорода и кислорода; 10 - дистилляционный опреснитель исходной воды; 11 - установка электромембранной (электродиализной) фильтрации очищенной воды; 12 - паропровод (тракт) передачи тепловой энергии; 13 - парогенераторный подогреватель деионизированной (очищенной) воды; 14 - электрический высокотемпературный нагреватель низкопотенциального пара очищенной воды; 15 - электрические линии подачи (выдачи) электроэнергии от возобновляемых источников энергии; 16 - тракт высокотемпературного пара деионизированной очищенной воды; 17 - устройство высокотемпературного электролиза водяного пара (электролизер); 18 - тракт (канал) выдачи водорода; 19 - тракт (канал) отвода кислорода; 20 - плазмотроны розжига и стабилизации горения исходного топлива; 21 - электрические линии подачи электроэнергии от традиционной теплоэлектрической станции; 22 - конструктивно-технологический контур-параметр традиционной теплоэлектрической станции. Предлагаемый энерготехнологический комплекс выполнен в виде двух как бы автономных электрических станций, а именно в виде существующей или вновь создаваемой традиционной тепловой электрической станции (ТЭЦ) 1 и приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции (ПВГАЭС) 2. Традиционная ТЭЦ 1, например, с простейшим паросиловым (паротурбинным) циклом преобразования энергии имеет генератор тепловой энергии в виде парового или водогрейного котла 3, а также преобразователь тепловой энергии в механическую энергию (паровую турбину) 4 с электрическим генератором 5. Для преобразования химической энергии топлива 6 в котел подается одновременно и питательная вода 7. Вырабатываемые здесь тепловая и электрическая энергии поступают соответственно на один из входов устройства обессоливания (опреснения) и деионизации воды 8, на другой вход которого поступает и исходная вода 9 для выработки рабочего тела устройства электрической конверсии воды в смесь водорода и кислорода. Устройство опреснения воды 8 содержит и установку электромембранной (электродиализной) фильтрации очищенной воды 11. Тепловая энергия от котла (генератора) 3 на дистилляционный опреснитель исходной воды 10 устройства опреснения воды 8 подается по паропроводу (тракту) передачи тепловой энергии 12. Выход устройства обессоливания (опреснения) и деионизации воды 8 соединен с одним из входов парогенераторного подогревателя деионизированной (очищенной) воды 13, на другой вход которого поступает по паропроводу (траку) 12 и тепловая энергия от котла (генератора) 3. Традиционная ТЭЦ 1 снабжена также электрическим высокотемпературным нагревателем низкопотенциального пара очищенной воды 14, подключенным к выходу парогенераторного подогревателя деионизированной (очищенной) воды 13, а другой вход подогревателя 14 соединен электрической линией подачи (выдачи) электроэнергии 15 от приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции 2. На ТЭЦ 1 к электрическому подогревателю 15 с помощью тракта высокотемпературного пара деионизированной очищенной воды 16 подключается также устройство высокотемпературного электролиза водяного пара (электролизер) 17, имеющий водородный 18 и кислородный 19 выходы (каналы) для выдачи, включая и собственные нужды энерготехнологического комплекса, продуктов высокотемпературного электролиза водяного пара в виде чистого водорода и кислорода. Кроме того, традиционная ТЭЦ 1 снабжается также плазмотронами 20, которые запитываются по электрическим линиям 15 от приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции 2. Энергия плазмотронов 20 используется для розжига и стабилизации горения топлива (при необходимости) в генераторе (котле) 3. Далее, вход установки электромембранной (электродиализной) фильтрации очищенной воды 11 устройства обессоливания (опреснения) и деионизации воды 8 подключен к электрической линии подачи (выдачи) электроэнергии 15 от приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции 2, а электролизер 17 с целью резервирования соединен электрической линией подачи электроэнергии 21 с электрическим генератором 5 от традиционной теплоэлектрической станции 1. В предлагаемом энерготехнологическом комплексе традиционные ТЭЦ могут иметь различные конструктивно-технологические и другие особенности и отличия в исполнении (большие, мини, стационарные или мобильные, наземные или плавучие и т.д.), что отмечается на фигуре 1 конструктивно-технологическим контур-параметром, показанным позицией 22.The purpose (task) of the invention is to reduce the cost of producing pure hydrogen through the use of renewable sources and equipment for the generation of electrical energy (RES) in combination with traditional technologies for its production, while at the same time providing the possibility of using cheaper and more affordable sources of primary energy in the hydrogen production process. , as well as resources of source water for its electrolysis. The achievement of the technical result is ensured by significant distinguishing features, which consist in the fact that the electrolysis of deionized water is produced from deionized (purified) water at high temperature water vapor by generating it from widely available sources of primary energy in traditional energy, and electric membrane deionization of purified water and subsequent heating the steam generated from it to a high temperature is carried out electrically using electricity generated at a tidal-wind pumped-storage power plant due to renewable energy sources (RES). The present invention is shown and explained by the illustration shown in Fig. 1, which shows: 1 - thermal power plant of traditional thermal energy; 2 - tidal-wind pumped storage power plant; 3 - a generator of thermal energy in the form of a steam or hot water boiler, a combustion chamber of a gas turbine or gas piston power plant"; 4 - converter of thermal energy into mechanical energy; 5 - electric generator; 6 - primary energy carrier (fuel); 7 - feed water for the production of an intermediate working fluid - steam or hot water carrier of thermal energy; 8 - device for desalination (desalination) and deionization of water; 9 - source water for generating the working fluid of the device for electrical conversion of water into a mixture of hydrogen and oxygen; 10 - distillation desalter of source water; 11 - installation of electromembrane (electrodialysis) filtration of purified water; 12 - steam pipeline (path) for the transfer of thermal energy; 13 - steam generator heater of deionized (purified) water; 14 - electric high-temperature heater of low-grade steam of purified water; 15 - electric lines for supplying (issuing) electricity from renewable energy sources; 16 - path of high-temperature steam of deionized purified water; 17 - device for high-temperature electrolysis of water vapor (electrolyzer); 18 - path (channel) for the issuance of hydrogen; 19 - path (channel) removal of oxygen; 20 - plasma torches for ignition and stabilization of combustion of the initial fuel; 21 - electric lines for supplying electricity from a traditional thermal power plant; 22 - constructive-technological circuit-parameter of a traditional thermal power plant. The proposed energy technology complex is made in the form of two, as it were, autonomous power plants, namely, in the form of an existing or newly created traditional thermal power plant (CHP) 1 and a tidal-wind pumped storage power plant (PVGAES) 2. Traditional CHP 1, for example, with a simple steam power plant (steam turbine) energy conversion cycle has a thermal energy generator in the form of a steam or hot water boiler 3, as well as a thermal energy-to-mechanical energy converter (steam turbine) 4 with an electric generator 5. To convert the chemical energy of fuel 6, feed water 7 is simultaneously supplied to the boiler The thermal and electrical energy generated here are supplied respectively to one of the inputs of the device for desalination (desalination) and deionization of water 8, the other input of which also receives source water 9 to generate the working fluid of the device for electrical conversion of water into a mixture of hydrogen and oxygen. The water desalination device 8 also includes an electromembrane (electrodialysis) filtering of purified water 11. Thermal energy from the boiler (generator) 3 to the distillation desalter of the source water 10 of the desalination device 8 is supplied through the steam pipeline (path) for transferring thermal energy 12. The output of the desalination (desalination) device ) and deionization of water 8 is connected to one of the inputs of the steam generator heater of deionized (purified) water 13, the other input of which receives thermal energy from the boiler (generator) 3 through the steam pipeline (track) 12. Traditional CHP 1 is also equipped with an electric high-temperature heater of low-grade steam purified water 14, connected to the output of the steam generator heater of deionized (purified) water 13, and the other input of the heater 14 is connected by an electric power supply (delivery) line 15 from the tidal-wind pumped storage power plant 2. At CHP 1 to the electric heater 15 using a high-temperature path steam of deionized purified water 16, a device for high-temperature electrolysis of water vapor (electrolyzer) 17 is also connected, having hydrogen 18 and oxygen 19 outputs (channels) for issuing, including the own needs of the energy technological complex, products of high-temperature electrolysis of water vapor in the form of pure hydrogen and oxygen. In addition, the traditional CHP 1 is also supplied with plasma torches 20, which are powered by electric lines 15 from the tidal wind pumped storage power station 2. The energy of the plasma torches 20 is used to ignite and stabilize the combustion of fuel (if necessary) in the generator (boiler) 3. Further, the input installation of electromembrane (electrodialysis) filtration of purified water 11 of the device for desalination (desalination) and deionization of water 8 is connected to the electric power supply (output) line 15 from the tidal-wind pumped-storage power plant 2, and the electrolyzer 17 for the purpose of redundancy is connected to the electric power supply line 21 with electric generator 5 from a traditional thermal power plant 1. In the proposed energy technology complex, traditional CHPPs may have various structural, technological and other features and differences in design (large, mini, stationary or mobile, land-based or floating, etc.), which is noted on figure 1 constructive-technological circuit-parameter shown by position 22.

Работа предлагаемого энерготехнологического комплекса в целом ясна из вышеизложенного и не требует дальнейшей детализации, поскольку базируется на достаточно апробированных и освоенных физико-химических процессах и технико-технологических решениях. В качестве существенных дополнений при этом следует привести только несколько следующих замечаний. Во-первых, несмотря на то, что сегодня объемы производства электролизного водорода в мировой энергетике в настоящее время составляют всего лишь несколько процентов от его мирового производства, именно электролиз высокотемпературного водяного пара считается наиболее перспективным направлением в развитии водородной энергетики. Это обусловлено тем, что переход к более широкому использованию возобновляемых источников энергии при производстве электрической энергии становится все более востребованным, как и тем обстоятельством, что водород уже и так достаточно широко используется на традиционных теплоэнергетических станциях, в частности, в системах водородного охлаждения электрических генераторов. Во-вторых, важнейшей составляющей предлагаемого энерготехнологического комплекса является приливно-ветряная гидроаккумулирующая электрическая станция (ПВГАЭС), которая во многом является привязанной к тем местам на морских акваториях, где имеют место заметные (судя по высоте приливных волн) проявления приливов-отливов. Поэтому представляется, что в качестве исходной воды для высокотемпературного электролиза наиболее целесообразно использовать саму морскую воду с принятыми в предлагаемом энерготехнологическом комплексе техническими решениями, описанными выше. В-третьих, в работе предлагаемого энерготехнологического комплекса используется электродеионизация, являющаяся непрерывным процессом деминерализации воды с использованием ионообменных смол, ионселективных мембран и постоянного электрического поля. Это безреагентная, практически бессточная и малогабаритная технология получения высокочистой воды электрическим сопротивлением свыше 10 МОм/см, что является решающим как с точки зрения электролиза при получении водорода, так и с позиций функционирования такого важного и достаточно сложного предлагаемого энерготехнологического комплекса.The operation of the proposed energy technology complex as a whole is clear from the above and does not require further detail, since it is based on sufficiently proven and mastered physical and chemical processes and technical and technological solutions. Here, only a few remarks should be cited as essential additions. First, despite the fact that today the production volumes of electrolytic hydrogen in the world energy industry currently account for only a few percent of its world production, it is the electrolysis of high-temperature water vapor that is considered the most promising direction in the development of hydrogen energy. This is due to the fact that the transition to a wider use of renewable energy sources in the production of electrical energy is becoming more and more in demand, as well as the fact that hydrogen is already widely used in traditional thermal power plants, in particular, in hydrogen cooling systems for electric generators. Secondly, the most important component of the proposed energy-technological complex is a tidal-wind pumped-storage power plant (PVGAES), which is largely tied to those places in the sea where there are noticeable (judging by the height of tidal waves) manifestations of tides. Therefore, it seems that it is most expedient to use sea water itself as the source water for high-temperature electrolysis with the technical solutions adopted in the proposed energy-technological complex described above. Thirdly, in the work of the proposed energy-technological complex, electrodeionization is used, which is a continuous process of water demineralization using ion-exchange resins, ion-selective membranes and a constant electric field. This is a reagentless, practically drainless and small-sized technology for producing high-purity water with an electrical resistance of over 10 MΩ/cm, which is decisive both from the point of view of electrolysis in the production of hydrogen, and from the standpoint of the functioning of such an important and rather complex proposed energy technology complex.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является то, что вырабатываемый водород на предлагаемом энерготехнологическом комплексе может быть зеленым, голубым и/или серым и иметь тот или иной уровень углеродного следа в зависимости от того какого вида первичная (исходная) энергия будет использоваться для производства водорода, а также от технологий и оборудования для генерируемой при этом тепловой и электрической энергии. В ряде случаев по условиям рыночной конъюнктуры и некоторым другим обстоятельствам, например, исходя из условий применения и требований дислокации энерготехнологического комплекса, может оказаться целесообразным чтобы и его теплогенерирующее оборудование полностью работало на производимом водороде. Для этого генератор тепловой энергии 3 традиционной теплоэлектрической станции 1 выполняется в виде водородной газотурбинной, газопоршневой энергоустановки, включая даже и в виде энергоустановки на водородных топливных элементах.The technical result of the invention is that the hydrogen produced at the proposed energy technology complex can be green, blue and / or gray and have one or another level of carbon footprint, depending on what type of primary (initial) energy will be used to produce hydrogen, as well as from technologies and equipment for the generated heat and electricity. In some cases, due to market conditions and some other circumstances, for example, based on the conditions of use and the requirements for the location of the energy technological complex, it may be appropriate that its heat generating equipment also operate completely on the produced hydrogen. To this end, the thermal energy generator 3 of the traditional thermal power plant 1 is made in the form of a hydrogen gas turbine, gas piston power plant, including even in the form of a hydrogen fuel cell power plant.

Предлагаемый энерготехнологический комплекс обеспечивает производство электроэнергии и чистого водорода с использованием возобновляемых источников энергии и возможности получения существенных коммерческих результатов при интенсивно формирующемся в мире глобальном энергопереходе к малоуглеродной и зеленой энергетике.The proposed energy technology complex provides the production of electricity and clean hydrogen using renewable energy sources and the possibility of obtaining significant commercial results in the rapidly emerging global energy transition to low-carbon and green energy.

Использованные источникиUsed sources

1. Патент РФ №2730288 от 21.08.2020 г. Электролитическая ячейка для генерации чистого водорода из природного углеводородного топлива. - Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (RU) / Авторы: Ананьев М.В., Кузьмин А.В., Осинкин Д.А., Тропин Е.С., Строева А.Ю., Фарленков А.С., Власов М.И., Лесничева А.С., Плеханов М.С., Солодянкина Д.М., Иванов А.В.1. Patent of the Russian Federation No. 2730288 dated August 21, 2020. An electrolytic cell for generating pure hydrogen from natural hydrocarbon fuel. - Patentee: Federal State Budgetary Institution of Science Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (RU) / Authors: Ananiev M.V., Kuzmin A.V., Osinkin D.A., Tropin E.S., Stroeva A.Yu. ., Farlenkov A.S., Vlasov M.I., Lesnicheva A.S., Plekhanov M.S., Solodyankina D.M., Ivanov A.V.

2. Патент РФ №2391554 от 05.02.2009 г. Низконапорная ортогональная турбина. - Патентообладатели: Историк Борис Львович RU), Шполянский Юлий Борисович (RU) / Авторы: Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б.2. RF patent No. 2391554 dated February 5, 2009. Low-pressure orthogonal turbine. - Patent holders: Historian Boris Lvovich RU), Shpolyansky Yuliy Borisovich (RU) / Authors: Historian B.L., Shpolyansky Yu.B.

3. Патент РФ №2579283 от 15.04.2016 г. Подводная приливная электростанция. - Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" (RU) / Авторы: Народицкис Александре, Кириллов Н.Г., Зинкевич И.Н.3. Patent of the Russian Federation No. 2579283 dated April 15, 2016. Underwater tidal power plant. - Patentee: Limited Liability Company "Scientific and Production Association "Saint-Petersburg Electrotechnical Company" (RU) / Authors: Naroditskis Aleksandre, Kirillov N.G., Zinkevich I.N.

4. Патент РФ №2732943 от 24.09.2020 г. Тригенерационный энергетический комплекс. - Патентообладатель: ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ" (RU) / Авторы: Волков А.В., Парыгин А.Г., Рыженков А.В., Дружинин А.А.4. Patent of the Russian Federation No. 2732943 dated September 24, 2020. Trigeneration energy complex. - Patentee: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "NRU "MPEI" (RU) / Authors: Volkov A.V., Parygin A.G., Ryzhenkov A.V., Druzhinin A.A.

5. Патент РФ №2734310 от 14.02.2020 г. Устройство для электролиза воды. - Патентообладатель: ЛИНЬ ХСИН-ЮЙНГ (CN) / Автор: ЛИНЬ ХСИН-ЮЙНГ (CN) (прототип).5. Patent of the Russian Federation No. 2734310 dated February 14, 2020. Device for electrolysis of water. - Patentee: LIN HXING-YUING (CN) / Author: LIN HXING-YUING (CN) (prototype).

Claims (1)

Энерготехнологический комплекс производства электролизного водорода, содержащий теплоэлектрическую станцию традиционной тепловой энергетики, приливно-ветряную гидроаккумулирующую электрическую станцию и устройство высокотемпературного электролиза водяного пара - электролизер, отличающийся тем, что комплекс снабжен устройством обессоливания и деионизации исходной воды, включающим дистилляционный опреснитель с установкой электромембранной фильтрации очищенной воды, выход которой подается на один из входов парогенераторного подогревателя, соединенного другим входом с выходом генератора тепловой энергии традиционной теплоэлектрической станции, выход установки электромембранной фильтрации очищенной воды соединен с одним из входов электрического высокотемпературного нагревателя низкопотенциального пара деионизированной очищенной воды, на другой вход которого подается электрическая энергия от приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции, выход электрического высокотемпературного нагревателя соединен с одним из входов устройства высокотемпературного электролиза водяного пара, на другой вход которого поступает электрическая энергия от приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции и/или от электрического генератора теплоэлектрической станции, оборудование которой запитывается от водородного выхода устройства высокотемпературного электролиза, а один из входов генератора тепловой энергии тепловой электрической станции через плазмотроны подключен к выходу приливно-ветряной гидроаккумулирующей электрической станции, соединенному также и со входом установки электромембранной фильтрации очищенной воды.Energy-technological complex for the production of electrolytic hydrogen, containing a thermal power plant of traditional thermal energy, a tidal-wind pumped-storage power plant and a device for high-temperature electrolysis of water vapor - an electrolyzer, characterized in that the complex is equipped with a device for desalting and deionizing the source water, including a distillation desalination plant with an electromembrane filtering of purified water , the output of which is fed to one of the inputs of the steam generator heater, connected by another input to the output of the thermal energy generator of a traditional thermal power plant, the output of the electromembrane filtration of purified water is connected to one of the inputs of the electric high-temperature heater of low-grade steam of deionized purified water, to the other input of which electrical energy is supplied from a tidal-wind pumped-storage power plant, the output of an electric high-temperature heater is connected to one of the inputs of a device for high-temperature electrolysis of water vapor, the other input of which receives electrical energy from a tidal-wind pumped storage power plant and / or from an electric generator of a thermal power plant, the equipment of which is powered by hydrogen output of the high-temperature electrolysis device, and one of the inputs of the thermal energy generator of the thermal power plant is connected through plasma torches to the output of the tidal-wind pumped-storage power plant, which is also connected to the input of the electromembrane filtration of purified water.

Images