Создание стендового испытательного комплекса производства, хранения, упаковки и транспортировки водорода

НА ЭТАПЕ 2021-2024 Г.

1

4

6

2

3

7

8

5

ПОТРЕБИТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Криогенный контейнер для транспортировки жидкого водорода

Контейнеровоз ледового класса

Протяженность: 10400 км
Время в пути: 19-20 суток
Схема производства-упаковки H2:
производительность до 900 тLH2/год

Центр компетенций ВЭ Кольской АЭС

Центр компетенций ВЭ ПАТЭС

Создание инфраструктуры для экспорта водорода, сгенерированного электрическими мощностями АЭС, его ожижение и транспортировка на ВЗС потребителя в Европе.

КОНЦЕПТ ПРОЕКТ ПОСТАВОК ВОДОРОДА: СМОЛЕНСКАЯ АЭС - ЕВРОПА

- ВЗС в эксплуатации
- Планируемые к сооружению

От ОДИЦ ИВЭ Кольской АЭС

От ОДИЦ ИВЭ Ленинградской АЭС

Танкер для транспортировки жидкого водорода

«В Германии в рамках создания общенациональной инфраструктуры H2, планируется к 2023 году увеличение числа водородных заправочных станций до 400 штук. Компания – генподрядчик строительства ВЗС в Германии H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG.»

Расстояние Смоленск-Берлин: 1400 км
Стоимость наземной транспортировки криогенного контейнера : 2 $/км (1,8 евро/км)
Итого: 2800 $
Удельная стоимость наземной транспортировки криогенного контейнера: 1,5 $/кгLH2

Щелочная матричная электролизная установка

Электролизер на основе протонообменной мембраны

Локальное производство водорода стендового испытательного комплекса позволит организовать питание оборудования водородом, с целью его испытаний для определения оптимальных эксплуатационных параметров и реальных технико-эксплуатационных характеристик, а также позволит наработать необходимые компетенции и опыт эксплуатации для создания крупномасштабного производства водорода, его хранения, упаковки и транспортировки до потребителей

ВЗС

Предполагаемое место ВЗС

Заправочный модуль ВЗС
+1,5 $/кг

Контейнер хранения водорода
+1,5 $/кг

ВЗС при Калининской АЭС

Водород 350 бар

Перевозка персонала АЭС

Перевозка контейнера хранения водорода
+1 $/кг

Контейнер хранения водорода

Водород 400 бар

Водород 400 бар

ВЗС для Мосгортранса в г. Москва

Заправочный модуль ВЗС
+1,5 $/кг

Водород 350 бар

Потенциальный потребитель водорода
г. Москва
(Мосгоротранс)

Генерация водорода на существующих ЭУ Калининской АЭС:
30 Нм3/ч

Технологическая схема ВТУ без ВКПГ

Африканда-2

6 МВт

2 МВт

1 МВт

4 МВт

НИОКР на тему «Разработка научно-технических решений по адаптации технологии и созданию лабораторного образца модульной установки ожижения водорода с замкнутым контуром предварительного охлаждения на смесевом хладагенте для систем хранения, упаковки и транспортировки товарного водорода»: 1) Разработка технологии ожижения водорода с замкнутым контуром предварительного охлаждения на смесевом хладагенте
Разработка 3D модели установки ожижения водорода
Разработка технологической модели процесса ожижения водорода в ASPEN Hysys
Разработка электронного макета установки ожижения водорода в среде моделирования цифрового двойника

НЕ БОЛЕЕ 400 КМ

НЕ БОЛЕЕ 800 КМ

НЕ БОЛЕЕ 1 МЕСЯЦА ТРАНСПОРТИРОВКИ

*ТКП от заводов изготовителей

Технико-экономические характеристики:
Производительность 3000 кгLH2/сут (1400 Нм3/час, 125 кгLH2/ч)
Удельное энергопотребление на ожижение, не более 15 кВтч/кгLH2, (полная мощность 1,8 МВт)
САРЕХ 2,5 $/кгLH2

СУТЬ РЕШЕНИЙ: Наиболее эффективным способом транспортировки водорода на средние и дальние расстояния, В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО ПРОНИКНОВЕНИЯ НА РЫНОК И НЕСТАБИЛЬНОЙ РЕГУЛЯРНОСТИ ПОСТАВОК, является ожижение водорода и его транспортировка в криогенных танк-контейнерах до потребителя.
В России отсутствуют собственные технические решения способные обеспечить конкурентоспособную стоимость процесса упаковки водорода посредством его криогенного ожижения. С целью повышения энергоэффективности технологии ожижения водорода с уровнем потребления не более 15 кВт/кгLH2, а также снижения удельной капиталоемкости установки ожижения до уровня 2,5 $/кгLH2 предлагается создание установки ожижения водорода с контуром предварительного охлаждения на смешанном хладагенте, с низким давлением нагнетания в гелиевых циклах.

* Капитальная стоимость установок оценена по эмпирической формуле по методу, который применялся в проекте DOE H2A Delivery Analysis)

Научная новизна в части схемы заключается в:
1) наличии новых элементов в схеме газового цикла основного охлаждения водорода;
2) применении оригинальной схемы цикла на смесевом хладагенте для предварительного охлаждения водорода;
3) применении оригинального состава смесевого хладагента
КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА: контур предварительного охлаждения, работающий по дроссельному циклу с применением многокомпонентного рабочего тела (смеси) позволяет отказаться от использования расходуемого жидкого азота, что повышает автономность установки. В основном контуре охлаждения используется гелий, что существенно понижает взрыво и пожароопасность всей установки. Переход на более низкие давления нагнетания в контуре предварительного охлаждения на смесевом хладагенте и в гелиевом контуре позволят использовать компрессорное оборудование отечественного производства