атратами на электролизный водород и водород из при. родного топлива сложилось за рубежом. Так, затраты на водо. род, получаемый в электролизерах с капитальными затратами 500-900 долл/кВт и тарифами на энергию 0,01-0,05 долл/(кВт-ч) составляют 500-800 долл/т у.т. (в ценах 1985-87 гг.) [86, с. 121-129; 175, с. 699], что в 2,0-2,5 раза выше затрат на водород, полу, чаемый из природного газа. Реализация кислорода (44-132 долл/1000 кг) более заметно снижает затраты на водород -на 15-30% [86, с. 42-53].

Затраты на производство водорода на небольших электролизерах значительно выше. Например, затраты на водород, получаемый в электролизере с установленной мощностью 14,2 мэ/ч (75 кВт), при тарифе на энергию 0,03 долл/(кВт ? ч) и пересчитанные на условное топливо, т, лежат в пределах 1200-1600 долл/т (1985 г.) [86, с. 215-225]. Однако цены коммерческого водорода еще выше -1700-6000 долл/т [86, с. 42-53, 215-225].

Более дешевый водород можно получить в высокотемпературных электролизере и конверторе. Расчет приведенных затрат получения водорода в высокотемпературном электролизере проводился по уравнению

зп - Зк + зэл/Чэп + зТ)ТЬтт, (3.34)

где зтт - тарифы на тепловую энергию; Ьт т - расход тепловой энергии.

Расход энергии на 1 м3 водорода принимался 3,1 кВт • ч электрической и 2,2 кВт •. ч тепловой, удельные капитальные затраты -'620 руб/м2 площади поверхности электрода, тариф и* тепловую энергию - 1,72 руб/ГДж. Результат расчетов приведен в таб. 3.9 (вариант 5). Из-за отсутствия производства электролизеров эти оценки, как и оценки разрабатываемых щелочных электролизеров, имеют ориентировочный характер. Сравнение их с данными табл. 3.7 показывает, что приведенные затраты на водород, полученный в высокотемпературных электролизерах) 180 несколько ниже, чем затраты на водород, произведенный с помощью угля, и в 1,2-1,5 раза выше затрат на получение водо-ода из природного газа.

Для сравнения также выполнен расчет приведенных затрат на водород, получаемый в электрохимическом конверторе, расчет проводился по уравнению (3.34). Принималось, что электрохимический конвертор работал при плотности тока 4 кА/м2 и напряжении 0,3 В. Удельные капитальные затраты составляли 620 руб/м2 площади электродов, рэл = 0,3, замыкающие затра-1Ь1 на топливо составляли 20-50 руб/т, приведенные к 1 т условного топлива. Как видно из табл. 3.9 (вариант 6), при использовании недорсгого топлива, например отходящих газов металлургических установок с высоким содержанием СО или Н2, газообразных продуктов переработки биомассы, приведенные затраты на водород в электрохимическом конверторе могут быть ниже приведенных затрат на водород из природного газа, и тем более на водород, получаемый газификацией угля.

(3.35)

Так как в зоне / рис. 3.7 (ночное время, выходные дни и т.д.) таРИФЫ на энергию ниже, то необходимо рассмотреть экономическую целесообразность работы электролизеров в режиме переменной нагрузки. Приведенные затраты в этом случае можно определить по уравнению

т

S ЧЭЛ' 0100

з„ = 81,42

т

•T|CJ ПЭЛ' 0

зп = 81,42

(3.36)

При переходе от графика на рис. 3.7, а к графику на рис. 3.7, б уравнение (3.35) принимает вид

*з,элРэл-'°°

Зал1т1 + Зэл2т2 Пс(Лэп1 4+ Пэ„2^2)

Возможны два вида переменного режима работы электролизера. В первом из них электролизер работает в номинальном Режиме в зоне /, т.е. максимальная мощность его соответствует н°минальной мощности. Мощность электролизера в зоне II Равна 0,6 мощности электролизера в зоне /, поэтому электролизер работает при более низкой плотности тока и соответственно пРи более высоком значении КПД. Значение т)эл определялось по рис. 3.2, 3.3 и 3.6. Данные для расчета и результаты расчета

181

паровая конверсия природного газа (ПКПГ), ^держащего серу 5 мг/м3 и сажу 0,01%;

электролиз воды (ЭВ) и ТЭС, работающей на донецком угле с содержанием золы 23%, серы 1,7%, при степени золоудаления 0,99% (в массовых долях);

высокотемпературный электролиз (ВТЭ) и Бь1сокотемпературный реактор (ВТ^Р);

газификация угля по методу Пурги (см. §2.7) и другие методы.

Были рассчитаны суммарные нормализованные выбросы по (2.73). На основании временной типовой методики [52] был рассчитан ущерб на 1 т нормализованных выбросов, составляющий 4,8 руб. Некоторые результаты расчетов приведены в табл. 3.10. Так как, по мнению авторов, технология ВТЭ-ВТГР неяает вредных выбросов, ущерб в табл. 3.10 не был включен. Аналогично не будет давать вредных выбросов и технология электролиз воды-АЭС, если не учитывать экологические последствия производства атомного топлива и аварий на АЭС. j Как следует из табл. 3.10, наибольшие экологические последствия вызывают технологии электролиз воды - ТЭС на угле и ' газификация угля. Минимальные экологические последствия I имеют технологии (циклы) электролиз-АЭС, ВТЭ-ВТГР и ГЭС-электролиз. Однако следует заметить, что приведенные здесь оценки экологических последствий не учитывают отрицательного воздействия на окружающую среду технологий получения оборудования и материалов