В начале 2009 года во всём мире функционировало 200 стационарных водородных автомобильных заправочных станций.
Водородные заправочные станции можно разделить на три типа:
· Мобильные
· Стационарные
· Домашние
Мобильные станции предназначены для заправки техники в местах, где нет другой водородной инфраструктуры. Например, военной техники, выставочных образцов и т.д.
Стационарные станции предназначены для продажи водорода, произведённого на самой станции, или в другом месте. Некоторые из них располагаются на химических производствах, где производят водород, или получают водород в виде побочного продукта основного производства.
Домашние заправочные станции создаются как решение проблемы отсутствия водородной инфраструктуры. Они могут производить 200 – 1000 кг водорода в год, что достаточно для заправки 1-5 автомобилей в сутки.
Honda испытывает свою бытовую установку под названием Домашняя энергетическая станция Honda. Установка в бытовых условиях производит водород из природного газа. Часть водорода используется в топливных элементах для производства тепловой и электрической энергии для дома. Оставшаяся часть водорода используется для заправки автомобиля.
Аналогичные разработки ведутся:
Toyota совместно с Aisin Seiki Co. с 2001 года. Начало продаж запланировано на 2008 г. Домашняя система Toyota получает водород из природного газа, сжиженного нефтяного газа, или керосина. Toyota прогнозирует, что цена домашней энергетической установки составит около $4100.
General Motors разрабатывает домашнюю систему для заправки водородных автомобилей. GM надеется, что домашние заправочные станции поступят в продажу в 2011 году, когда начнутся поставки автомобилей на водородных топливных элементах.
Британская компания ITM Power Plc разработала и испытала в 2007 г. бытовой электролизёр для производства водорода. Водород производится ночью, что позволит сгладить пики потребления электроэнергии. Электролизер мощностью 10 кВт производит из воды водород, и хранит его под давлением 75 бар. Произведённого водорода достаточно для 40 км пробега битопливного (водород/бензин) Ford Focus. Компания планирует начать производство бытовых электролизеров в начале 2008 г. ITM Power достигла уровня себестоимости электролизеров $164 за 1 кВт.
Выводы:
Сроки перехода к водородной экономике зависят не только от эффективности технологических решений в области производства, хранения и транспортировки водорода, но от степени независимости правительств передовых стран США, ЕС, Японии, КНР и т.д. от влияния нефтегазового лобби. Масштабному переходу к водородной экономике, могут помешать фундаментальные принципы капиталистического ведения экономики.
ЭКСПЛУАТИРУЕМЫЕ РЕАКТОРЫ.
Основные типы реакторов:
ABWR- advanced boiling water reactor (усовершенствованный ядерный реактор кипящего типа)
AGR- advanced gas-cooled reactor (усовершенствованный газоохлаждаемый ядерный реактор)
BWR- boiling water reactor (ядерный реактор кипящего типа)
FBR- fast breeder reactor (ядерный реактор - размножитель на быстрых нейтронах)
GCR- gas-cooled reactor газоохлаждаемый ядерный реактор
HWLWR - heavy-water moderated boiling light-water-cooled reactor (ядерный реактор с тяжеловодным замедлителем и водным теплоносителем кипящего типа)
LWCGR- light-water-cooled graphite-moderated reactor (водоохлаждаемый ядерный реактор с графитовым замедлителем)
PHWR- pressurized moderated and cooled reactor (ядерный реактор с тяжеловодным замедлителем и теплоносителем под давлением).
PWR- pressurized water reactor (корпусной водо-водяной энергетический реактор)
SGHWR-steam generating heavy water reactor (парогенерирующий тяжеловодный ядерный реактор).
| Тип реактора | Страны | Кол -во | ГВт | Топливо | Охладитель | Замедлитель |
| Герметичный водяной реактор (PWR) | США, Франция, Япония, Россия | Обогащенный UO2 | Вода | Вода | ||
| Кипящий реактор (BWR) | США, Япония, Швеция | Обогащенный UO2 | Вода | Вода | ||
| Реактор с газовым охлаждением (Magnox и AGR) | Великобритания | Естественный U, обогащенный UO2 | СО2 | Графит | ||
| Герметичный реактор на тяжелой воде CANDU (PHWR) | Канада | Естественный UO2 | Тяжелая вода | Тяжелая вода | ||
| Легко-водный реактор с графитовым замедлителем (RBMK) | Россия | Обогащенный UO2 | Вода | Графит | ||
| Реактор на быстрых нейтронах (FBR) | Япония, Франция, Россия | 1.3 | PuO2 и UO2 | Жидкий натрий | Нет |
Таб. 20Основные типы эксплуатированных реакторов.
7.1 BWR(Boiling Water Reactor). Схож с российским реактором РБМК.
BWR водо-водяной блочный кипящий реактор. Вода – теплоноситель и замедлитель нейтронов. Температура пара перед турбиной 2850 C, давление 75 атм.
Типичный корпус BWR имеет диаметр около 6 м, толщину стенки 150 мм, высоту - примерно 22 м. РУ транспортируются с завода - изготовителя на монтажную площадку АЭС водным путем и специальными тягачами. Основной конструкционный материал активных зон реакторов BWR - сплав циркония (циркалой).
В реакторе BWR плотности некипящей воды на входе (около 0.75-0.8) и пароводяной смеси с массовым паросодержанием ~15% на выходе (около 0.2-0.3), резко отличаются.
В мировой практике реакторы BWR получили заметное развитие. В атомной энергетике США, примерно 2/3 АЭС работают с реакторами PWR, а 1/3 - с BWR.
Единичная мощность блоков с реакторами типа BWR доведена в настоящее время до 1300 МВт. Этого удалось достичь за счет следующих факторов:
- переход от естественной к принудительной циркуляции воды внутри корпуса позволил повысить краткость и скорость циркуляции, а в конечном итоге - генерацию пара с единицы поверхности и удельную энергонапряженность активной зоны;
- гравитационная сепарация была заменена принудительной с использованием вертикальных турбосепараторов с осевым подводом пароводяной смеси. Это дало возможность существенно увеличить паровую нагрузку в расчете на единицу площади поперечного сечения корпуса реактора;
- увеличение размеров активной зоны (высота и особенно диаметр);
Нижнее размещение СУЗ.
Для реакторов типа BWR характерно нижнее размещение приводов СУЗ. Это обусловлено эффектами деформации поля нейтронов в кипящих реакторах.
В любом кипящем (а особенно в корпусном типа BWR) реакторе плотности некипящей воды на входе (около 0.75-0.8) и пароводяной смеси с массовым паросодержанием ~15% на выходе (около 0.2-0.3) резко отличаются. Поэтому сильно отличаются их замедляющая и поглощающая способности. Следствием этого является постоянная деформация поля тепловыделения (на мощности) с более высоким энерговыделением в нижней части зоны. Деформированное поле нейтронов обусловливает увеличение коэффициента неравномерности и деформацию режимов работы ТВЭЛов.
Кроме того, существенен другой эффект в результате деформации поля нейтронов эффективность органов СУЗ очень мала в верхней части зоны и очень велика в нижней, поэтому для снижения неравномерности энерговыделения и эффективного управления в BWR стержни СУЗ вводятся в зону снизу. Недостаток такой конструкции связан ряд проблем при заглушении реактора и удержании его в подкритическом состоянии при обесточивании блока, но система BWR хорошо отработана и широко распространена в мире.
Преимуществом нижнего размещения является и то, что в защитных трубах приводов СУЗ исключено скопление гремучей смеси, которая по мере образования всплывает в верхнюю паровую часть реактора.
К сравнению в реакторах РБМК искажение поля также имеет место, но оно не столь значительно в нормальных режимах. Однако во время аварийных ситуаций, распределение может существенно измениться. Экспертные оценки, свидетельствуют о том, что перед аварией на IV блоке ЧАЭС около 80% энерговыделения было сосредоточено в нижней трети активной зоны (т.е от 0 до 3м).
Преимущества
- Реактора на значительно более низком давлении в сравнении с PWR.
- Нет дорогостоящих и сложных парогенераторов.
- Одноконтурность.
- Возможность работы на малых мощностях, с естественной циркуляцией
Недостатки
- Сложность расчетов для управления и потребления ядерного топлива в процессе эксплуатации в связи с наличием двух фазной среды (вода-пар).
- Паровой коэффициент реактивности, при авариях может стать положительным.
- Загрязнение турбины короткоживущими продуктами радиоактивного распада.
- Необходимость экранирования и контроля доступа к паровой турбине во время эксплуатации из-за радиационного фона, связанного с выводом пара непосредственно из активной зоны реактора.
Примечание: Новый проект РУ ESBWR, спроектирован с использованием естественной циркуляции.