Перспективы отечественного двигателестроения

Тема: Перспективы отечественного двигателестроения

08.07.2012 Seerndv пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Вообще-то. трезво подумав, и вспомнив специфические аккумуляторы газовые, ну разумеется поискав в яндексе:
http://esco-ecosys.narod.ru/2005_11/art07_54.htm
http://esco.co.ua/journal/2005_11/art07_55.htm
- кстати, статья из ваших краёв, Вам и копать дальше:)
Судя, по всему температурка на выходе может быть вполне достаточная для работы турбины ещё.
Zino может и прав, но накопитель всё равно нужен.

09.07.2012 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Может и Zino и накопитель нужен, но я в моих краях пока не понял всей глубины Вашей мысли

09.07.2012 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

По некоторому размышлению, тут все должно быть проще — пропущена запятая :-)
-- By mixing fuel cells with gas turbines, energy storage will be possible, but the technology is still at the laboratory stage — ^^^

09.07.2012 Seerndv пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

А я думаю, что нет:

Эволюционный статус гибридных технологий
Топливные ячейки появились как основная новая технология производства электроэнергии, применение которой возможно в условиях распределенного производства электроэнергии. Она является высокоэффективной и обеспечивает низкий уровень выбросов. Один из вариантов комбинированного цикла "HYBRID" прогнозирует достижение ультравысокого КПД (80%) при использовании газовой турбины в сочетании с топливной ячейкой в уникальном комбинированном цикле. Ниже излагается общее представление о гибридной технологии, результаты проделанной работы и перспективы развития этой концепции.

Эбби Лэйн, Марк Уильямс - Федеральный Центр Энергетических Технологий (FETC), Министерство Энергетики США (DOE), Моргантаун, Западная Вирджиния Скотт Сэмьюэлсэн - Национальный Научно-Исследовательский Центр Топливных Ячеек (NFCRC), Калифорнийский Университет, Ирвайн Патриция Хофман - Управление Промышленных Технологий Министерства Энергетики США (DOE), Вашингтон, округ Колумбия

HYBRID - это энергетическая система, в которой топливная ячейка объединена с газовой турбиной. В результате этого объединения КПД системы значительно превысит КПД составных частей.
В течение последних 5 лет гибридная система глубоко анализировалась и изучалась DOE и NFCRC. В результате было доказано, что она может иметь достаточно высокий КПД. Данное обстоятельство в сочетании с исключительно низкими уровнями эмиссий позволяют предположить, что такие системы станут следующим поколением энергетических установок.
Создание гибридных установок потребует детальной проработки инфраструктуры для обеспечения их эксплуатации. Внедрение технологий гибридных циклов (исходя из известных на сегодня данных) потребует также решения следующих технических проблем:
- разработки высокотемпературного теплообменника и передовых материалов;
- создания новой конструкции турбины с соответствующей степенью сжатия, температурой горения и эксплуатационными параметрами, которая обеспечит сокращение затрат и увеличение КПД;
- организации рекуперации и промежуточного охлаждения; создания высокотемпературных камер сгорания и топливных систем со встроенными пусковыми блоками, работающих на обедненных топливных смесях;
- надежность систем установки и эксплуатационная пригодность должна определяться и оптимизироваться для конкретной конфигурации гибридного цикла. Это включает сбросы/набросы нагрузки энергоустановки, работу на установленном режиме, плановые и аварийные остановы.
Учитывая то, что разработка гибридных энергетических циклов в целом - крайне трудная задача, создаваемые сегодня основные блоки установки должны уже сейчас соответствовать заданным параметрам. Данные подсистемы, включая передовые турбинные системы и топливные ячейки, разрабатываются FETC в партнерстве с промышленностью США. Тщательный подбор подсистем и модулей, а также решение оставшихся технических проблем позволит создать энергетические установки гибридных циклов с КПД, превышающим 60%, и удовлетворяющих заданным критериям по эмиссионным и стоимостным характеристикам работы энергоустановок.
Топливные ячейки


В отличие от двигателей, работающих за счет сгорания топлива, топливные ячейки вырабатывают электроэнергию в результате электрохимической реакции. Так как КПД топливных ячеек не ограничен законом Карно, они станут основой высокоэффективного энергетического гибридного цикла и сыграют важную роль в удовлетворении потребностей рынка распределенного производства электроэнергии в будущем. Установки на базе топливных ячеек имеют широкие возможности по использованию их в любых сегментах рынка для производства электроэнергии. КПД выработки электроэнергии в топливной ячейке варьируется от 40 до 60% при использовании топлива с низшей теплотворной способностью (LHV). При объединении с газовой турбиной возможно достижение 80% КПД при низкой теплотворной способности. Высокий КПД топливной ячейки не зависит от ее размера и нагрузки. Образующееся в процессе реакции в топливных ячейках тепло может быть эффективно использовано в когенерации. Кроме того, сами топливные ячейки имеют исключительно низкие уровни эмиссий.
Для гибридных циклов особенно подходят твердооксидные и жидкокарбонатные топливные ячейки с высокотемпературным потоком газа на выходе, энергию которого может использовать газовая турбина. Она обеспечит также повышенное давление в топливной ячейке.


Возможны различные конфигурации объединения топливной ячейки и газовой турбины. Один из самых простых вариантов: поток воздуха сначала сжимается в компрессоре турбины, затем сжатый воздух направляется в топливную ячейку, добавляется топливо - начинается электрохимическая реакция, которая приводит к прямой выработке электроэнергии. Работа при повышенном давлении повышает КПД и плотность энергии. Горячие газы из топливной ячейки подаются в камеру сгорания и расширяются в турбине, обеспечивая работу компрессора и производство дополнительной электроэнергии. Эффективная утилизация тепла уходящих газов еще более увеличивает общий КПД цикла.
Различные концепции использования топливных ячеек и варианты конфигурации систем позволят получить КПД до 80%. Топливные ячейки, объединенные в решетку, при необходимости последовательно или параллельно обеспечат дальнейшее повышение общего КПД системы.
Передовые турбинные системы
Газовые турбины и тепловые двигатели в течение следующего столетия останутся основными компонентами энергетических систем. В 2000 году в рамках программы ATS Министерства энергетики США на рынок будет представлена наиболее экологически чистая газотурбинная установка комбинированного цикла с самым высоким КПД. Однако в рамках программы ATS достижения в области газовых турбин, позволяющие обеспечить реализацию целей энергетического гибридного цикла (например, определенных эксплуатационных и стоимостных характеристик, возможности использовать различные виды топлива), неосуществимы. Для реализации гибридного энергетического цикла требуется долгосрочная программа, которая также обеспечит использование полученных технологий в существующих передовых газовых турбинах.
Газотурбинные и двигательные системы достигнут оптимальных эксплуатационных параметров только путем разработки и использования передовых конфигураций цикла в комплексе с повышенной степенью сжатия, улучшенных сплавов и керамических материалов, высокоэффективного охлаждения, технологий горения, таких как обедненные смеси и каталитические системы. Применение в больших газотурбинных установках и передовых газовых двигателях разработанных технологий даст значительное снижение стоимости электроэнергии, уровней эмиссий и расхода топлива. В то же время эти турбины могут быть сконструированы для использования водородного топлива с практически нулевыми уровнями эмиссий.
Модернизированные двигатели в качестве силовых модулей небольших энергетических систем и гибридных циклов, используемые также для реконструкции или замены существующих неэффективных систем, будут способствовать сокращению эмиссии парниковых газов в США. Эти передовые газотурбинные системы окажут огромное влияние на мировой уровень эмиссий парниковых газов, отвечая потребностям не только внутреннего, но и мирового рынка.
Развитие гибридных циклов
Несколько конфигураций циклов были представлены и запатентованы для гибридных систем. Многие из этих систем являются очень перспективными в плане достижения ультравысоких КПД. Однако необходимы оценка и анализ для определения, какие из циклов наиболее подходят для различных вариантов применения и различных рынков.
Первое поколение гибридные систем
Для достижения КПД 60% (LHV) в энергетической системе "топливная ячейка - газовая турбина" FETC заключил соглашение о сотрудничестве с компанией Siemens-Westinghouse. В рамках соглашения разработки компании Siemens-Westinghouse показали, что для объединения с твердооксидной топливной ячейкой необходимо создать газовую турбину мощностью 150-220 кВт. Ожидается, что такие системы будут готовы для выхода на рынок к 2003-2005 гг.
Высокоэффективные энергетические установки на ископаемых видах топлива в классе мощности от 1 МВт
В настоящее время две рабочие группы FETC проводят исследования по определению потенциальных технических проблем в разработке гибридных систем с очень высоким КПД. Ими была подготовлена Программа Научных Исследований (PRDA) различных концепций конструкций и пригодности возможных вариантов энергетических установок на ископаемых видах топлива с высоким КПД. Рассматривались системы (с использованием ископаемых видов топлива) мощностью менее 20 МВт, которые должны иметь КПД (LHV) не менее 70% при выработке переменного тока, стоимостью на 10-20% ниже существующей.

Таблица 1 Государственные заказы на разработки топливных ячеек и газотурбинных систем PRDA

Производитель топливной ячейки
Поставщик турбины
Тип топливной ячейки

1. Siemens-Westinghouse Power Generation
Rolls-Royce Allison Engine Company
Трубчатая твердооксидная

2. Siemens-Westinghouse Power Generation
Caterpillar / Solar Turbines
Трубчатая твердооксидная

3. Energy Research Corporation
Rolls-Royce Allison Engine Company
Жидкокарбонатная

4. M-C Power
Rolls-Royce Allison Engine Company
Жидкокарбонатная

5. McDermott/SOFCO
Nothern Research & Engineering Corporation
Плоская твердооксидная


Летом 1998 г. команда, возглавляемая компанией M-C Power, в которую вошли Bechtel, IGT и Rolls-Royce Allison Engine Company, инициировала 5 проектов по гибридным системам (табл. 1), чтобы определить техническую и экономическую возможность создания установки гибридного цикла мощностью 20 МВт.
Оценить возможности, которые даст последовательное соединение топливных ячеек, а также заниматься дальнейшим развитием гибридного цикла "жидкокарбонатная топливная ячейка - газовая турбина" в сочетании с паротурбинным генератором, предстоит Fuel Cell Engineering Corporation в сотрудничестве с Energy Research Corporation и компанией Rolls-Royce Allison Engine Company.
Siemens-Westinghouse Power Generation в партнерстве с (1) Rolls-Royce Allison Engine Company работает над твердооксидной топливной ячейкой с повышенным давлением, которая сочетается с традиционной газотурбинной технологией в полностью "сухой" (без водогрейного или парового энергетического цикла) энергетической установке. Задача (2) Solar Turbines Inc. - оценка развития гибридной системы с передовой газовой турбиной (ATS) Mercury 50 компании Solar и генератором SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). Гибридной системой "SOFC - комбинированный цикл с рекуперацией тепла" занимается McDermott совместно с NREC (5).
Данные исследования по оценке технической и экономической возможности осуществления проектов гибридных систем "топливная ячейка - газовая турбина" с КПД 70% спонсируются Департаментом по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии и Департаментом по ископаемым источникам энергии Министерства Энергетики США. По прогнозам FETC, до 2003 г. системы будут подготовлены к демонстрации, до 2007 г. - к запуску в серийное производство.
В рамках стратегического планирования FETC изучает различные концепции энергетических систем, которые могли бы способствовать расширению возможностей установок.
Конфигурации систем и ключевые эксплуатационные факторы, влияющие на рентабельность, формируются с учетом расчетных параметров (например, низшей температуры эксплуатации твердого оксида; уровня обогащения воздуха кислородом; параметров ступенчатой твердооксидной топливной ячейки; топливных ячеек, объединенных с высокоэффективными газовыми турбинами; применения, в случае необходимости, катодного нагнетателя рециркуляции газа).
В 1998 г. FETC определил несколько новых концепций систем "топливная ячейка - газовая турбина", которые позволяют использовать топливные ячейки для ряда гибридных энергоустановок различных конфигураций.
С учетом разработок PRDA и FETC приняты 12 возможных концепций систем "топливная ячейка - газовая турбина". Параллельно с исследованиями 1999 г. в рамках контрактов PRDA, FETC рассматривал дополнительные концепции и определял их потенциал для модернизации системы.
Гибридные системы на основе топливных ячеек 21 века
Передовые газовые турбины или другие энергетические установки будут использоваться при разработке следующего поколения гибридных систем, КПД которых (по прогнозам FETC и NFCRC) составит 80%, а серийное производство предполагается к 2015 г. Долгосрочные исследования и разработки необходимы, чтобы подтвердить возможность осуществления проектов гибридных систем, демонстрация которых вероятна до 2010 г.


Сегодня FETC и NFCRC продолжают исследования по разработке систем с еще более высоким КПД с использованием в их составе топливных ячеек 21 века.
Например, в 1998 г. FETC разработал концепцию передовой топливной ячейки, провел серию исследований для подтверждения ее пригодности, расчета потенциальных затрат и технических преимуществ. Первоначально исследования проводились в классе мощности 4 МВт с целью создания стационарной энергетической установки. При этом выяснилось, что цикл достаточно простой и может иметь множество вариантов применения, особенно когда плотность энергии при использовании твердооксидной технологии увеличивается в три раза. Концепция оправдывает 5-10-летнюю программу по разработке уплотнений для оксидных топливных ячеек и материалов, в частности электролитов, для работы при более низких температурах (600-650°С).
Заключение
Гибридные энергетические системы, основанные на сочетании топливных ячеек с газовыми турбинами, открывают огромные возможности для сокращения уровня эмиссий, расходов топлива, затрат, связанных с выработкой энергии и тепла.
Гибридные установки способны удовлетворить растущие потребности в электроэнергии как внутреннего, так и внешнего рынков с меньшим, чем в настоящее время, воздействием на окружающую среду. Первый этап включает разработку гибридных энергетических установок мощностью менее 20 МВт для распределенного производства электроэнергии, которая будет на 10-20% дешевле производимой стандартными установками сегодня. Кроме того, гибридные установки обеспечат более низкий уровень эмиссий.

http://esco-ecosys.narod.ru/2003_4/art05.htm

By mixing fuel cells with gas turbines, energy storage will be possible - а ни хрена, никогда ещё генератор не был накопителем, и комбинация двух генераторов - тоже.

09.07.2012 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

ни секунды не споря с тем громадным прогрессом в замке у шефа по поводу mixing fuel cells with gas turbines, который вы так ярко отобразили — что, все-таки хотел поведать Zino своим energy storage?

09.07.2012 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

"... Однако настоящим ударом для меня стал огромный стенд, на котором были представлены китайские станки: от простых до самых сложных..... их станки в России "раскупаются на ура". Вот такие теперь технологии в российском машиностроении...."
http://www.aviaport.ru/news/2012/07/06/237182.html

09.07.2012 Seerndv пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

ny пишет:
ни секунды не споря с тем громадным прогрессом в замке у шефа по поводу mixing fuel cells with gas turbines, который вы так ярко отобразили — что, все-таки хотел поведать Zino своим energy storage?

- м-м-м-м, а не спросить ли Вам лично самого Zino in comments чего он там всё-таки поведать хотел. И ещё эскизик попросить преполагаемой установки.
Я, когда очередной гений пытается что-то на пальцах объяснить, всегда у него рисуночек прошу со стрелками кои показывают куда втекает откуда вытекает, ссылаясь на свою общую тупость и безгармотность.:)
И мне любопытно б было как там и чо сохраняется.
ЗЫ. Не знаю только когда на этом форуме будет развитый интерфейс как на http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/ хотя бы.
Чтоб картинки нормально вставлять, текст выделять, и.т.д.

09.07.2012 Мизин Сергей пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Прогресс молекулярно-генерируемых аккумуляторов происходит и будет продолжаться. Сопровождаясь паралельным расширением сфер их применения. Не знаю, заметили ли вы или нет - но сейчас уже происходит реальная замена "традиционных" компьютерных безперебойных источников питания UPS- со старыми кислотными батареями на новые - литий-ионовые - такие же, что в мобильных телефонах. Пропорционально уменьшается объём и вес UPSов.
Однако говорить о введении таких батарей в большую энергетику не приходится. Принчипиально неразрешён энергетический барьер по достигнутой "плотности энергии" хранения в таких аккумуляторах/топливных ячейках. Не хватает нескольких порядков величины - по энергии, запасаемой в таких ячейках на кг её веса и надёжно сохраняемой до момента использования. Практически - надо добиться плотности сохраняемой энергии выше, чем в лучшех взрывчатых веществах, но при этом - равномерно - медленно высвобождаемой. Что по-видимому - теоретически невозможно. Если не руководствоваться художественно-фантастической литературой.

09.07.2012 Seerndv пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Не хватает нескольких порядков величины - по энергии, запасаемой в таких ячейках на кг её веса и надёжно сохраняемой до момента использования. Практически - надо добиться плотности сохраняемой энергии выше, чем в лучшех взрывчатых веществах, но при этом - равномерно - медленно высвобождаемой.

- ячейки топливные ничего не запасают, они генерируют. Из того же метанола к приммеру:)
И тем выгодно отличаются от аккумуляторов, у которых остро стоит энергетическая безопасность.
Хотя тут можно увеличивать дискретность ячеек аккумулятора, понижая уровень энергии элементарной ячейки аккумулятора, а далее много фокусов, от расширяемой от температуры мембраны, до спец электролитов резко увеличивающих сопротивление, и индивидуальных полупроводниковых термопредохранителей для ячеек.

09.07.2012 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Слышно что-нибудь новое из Перми?

09.07.2012 Ole_ пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

да, на 90 процентов выходили.

09.07.2012 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

!

09.07.2012 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 


16:43 Ole_ пишет:"... да, на 90 процентов выходили...."

- ... И как? Прошло штатно?

09.07.2012 Ole_ пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Запасов хватило туда выйти)) Обычно изделия известных товарищей где то там хлопают. А вот слушать их перестали - и идут пока)

09.07.2012 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 


16:58 Ole_ пишет:"... Запасов хватило туда выйти... А вот слушать их перестали ..."

- Спасибо Вам большое за две очень хороших новости!!

Ответить в тему:



Авиапорт.Конференции

Агентство «АвиаПорт» является разработчиком программного обеспечения, позволяющего зарегистрированным пользователям сайта общаться друг с другом. Все сообщения отражают собственное мнение их авторов, и агентство не несет ответственность за достоверность и законность информации, публикуемой пользователями на страницах раздела.