Пермские ученые узнали, как производство энергоустановок влияет на экологию

❋ 4.4

Для снижения выбросов парниковых газов нужно уменьшать потребление ископаемого топлива, повышать эффективность использования ресурсов и переходить на возобновляемые источники энергии и водородное топливо. Но для получения ожидаемого эффекта от его использования требуется определение углеродного следа самих энергетических установок, которые на нем работают. Ученые Пермского Политеха оценили этот показатель у конструкционных материалов энергоносителей, которые могут использовать водород как топливо. Это позволит понять, как надо изменить их состав для наиболее экологически безопасного производства.

ПНИПУ

# изменение климата

# климат

# парниковые газы

# экология

# энергоустановки

В ПНИПУ узнали, как производство энергоустановок влияет на экологию / © Shutterstock, Shutterstock

Статистика 2024 года говорит о том, что Россия входит в десятку крупнейших стран-источников выбросов парниковых газов. Они оставляют углеродный след и нагревают Землю, что приводит к изменению климата и опасным последствиям для окружающей среды. По данным РБК наибольший вклад в выбросы парниковых газов в России вносит энергетический сектор (77,9 процента) и промышленность (11,8 процента).

Статья опубликована в журнале Ecology and Industry of Russia. Исследование проведено по государственному заданию при финансовой поддержке Минобрнауки России, проект FSNM-2023-0004 «Водородная энергетика. Материалы и технология хранения, транспортировки и применения водорода и водородсодержащих смесей».

Различные виды производств выбрасывают парниковые газы в атмосферу, увеличивая при этом углеродный след продукции. Чем он выше, тем более негативное влияние оказывается на окружающую среду. Такие газы задерживают тепло в нижних слоях атмосферы и повышают среднюю температуру на Земле. Их избыток может привести к глобальному потеплению.

Поскольку энергетическая промышленность подвержена контролю со стороны человека, количество выбросов можно и нужно сокращать. В настоящее время актуально использование экологически чистой, надежной и экономичной энергии. На сегодняшний день перспективным считается водородное топливо, так как при сжигании не образуются парниковые газы. Плюс ко всему, для его производства могут быть использованы неисчерпаемые ресурсы: вода и энергия солнца.

Несмотря на безопасность водорода для окружающей среды, устройства, которые могут применять его в качестве топлива, имеют свой углеродный след при производстве. Так, газотурбинные установки и твердополимерные топливные элементы (для получения электроэнергии в газовой и нефтяной промышленности, использования в транспорте) состоят из материалов, при изготовлении которых образуются парниковые газы.

Ученые Пермского Политеха оценили негативное воздействие на окружающую среду установок с использованием водорода на примере конкретных энергоносителей. Они провели исследования состава газотурбинной установки (ГТУ) и твердополимерного топливного элемента (ТПТЭ) мощностью 16 МВт и 48 кВт соответственно. Заранее была известна их масса и содержание материалов, источник их энергии при производстве, метод изготовления. Все эти данные внесли в компьютерную программу оценки жизненного цикла продуктов и материалов OpenLCA 1.10.3. Полученные результаты политехники пересчитали в процентные значения.

«По результатам расчетов при создании ГТУ основное воздействие на углеродный след оказывают титановые (50,9 процента) и никелевые (37,6 процента) сплавы. При этом установка более чем на 50 процентов состоит из стали. В ТПТЭ значительный вклад вносят платина (78,1 процента) и углепластики (15,7 процента), наименьшие по содержанию в составе. Это наглядно показывает, что несмотря на меньшее количество определенных материалов, они могут выделять больше парниковых газов, чем те, содержание которых выше.

Если говорить в глобальных масштабах, в идеале для сокращения углеродного следа устройств, использующих водород, эффективно при производстве включение в состав вторичных материалов (например, металлолома). Так на добычу нового сырья не придется тратить топливо, электроэнергию, воду и так далее, а значит – и способствовать выбросу парниковых газов, – комментирует Юлия Мозжегорова, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Исследование ученых Пермского Политеха демонстрирует, что для снижения углеродного следа энергоустановок помимо применения водородного топлива необходима замена исходных конструкционных материалов при их производстве. Результаты анализа расширяют информационную базу об углеродном следе материалов, используемых в водородной энергетике. В дальнейшем это поможет снизить выбросы парниковых газов при производстве оборудования и устройств.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.