Наука і життя // Ілюстрації
Дизельні (вгорі) і газотурбінні (внизу) електростанції дають достатньо енергії, але володіють не дуже високим ККД та потребують постійного обслуговування.
<
>
У Росії основні газові і нафтові родовища за іронією долі розташовані на півночі Сибіру, в областях безлюдних, з суворим кліматом, де і натяку на інфраструктуру немає. Тому гостро стоїть питання: як забезпечити селища добувачів електроенергією.
Найпоширеніші автономні джерела енергії - електростанції з дизельним або газотурбінним приводом потужністю 100-2000 і 1500-16 000 кВт відповідно. Зараз такі електростанції вже перестають задовольняти газовиків і нафтовиків. Потрібно постійно стежити за їх роботою, тримати напоготові штат ремонтників. Крім того, у них невисокий ККД, який до того ж значно знижується при неповному навантаженні.
Замінити теплові міні-електростанції можна пристроями з безпосереднім перетворенням теплової енергії в електричну - термоелектричними генераторами або електрохімічними генераторами на паливних елементах.
Для живлення систем зв'язку на підприємствах Газпрому використовують близько 12 тисяч термоелектричних генераторів. Однак їх ккд складає всього 3-5%, а вартість непомірно висока (близько 30 тисяч доларів на 1 кВт потужності).
У перетворювачів на паливних елементах ккд набагато вище і досягає значень 80%. Крім того, він практично не залежить від навантаження. Наприклад, при зниженні навантаження на 80% ккд зменшується на один відсоток (у теплових двигунів при тих же умовах він падає наполовину). Нарешті, ці джерела енергії можуть працювати в повністю автоматичному режимі (без обслуговування) протягом півроку.
За принципом дії паливні елементи нагадують гальванічні (див. "Наука і життя" № 8, 2003 р ). У них теж є два електроди, розділені шаром електроліту. Але в реакціях беруть участь інші речовини - кисень і водень або метан, безперервно подаються в робочу зону. З відомих в даний час п'яти типів паливних елементів, що розрізняються видом електроліту і робочою температурою, для створення джерел енергії промисло ної потужності найбільш підходять твердополімерним з протонообмінні мембраною і твердооксидні з електролітом на основі діоксиду цирконію.
Над створенням зразків електростанцій на паливних елементах працюють Газпром і федеральні ядерні центри РФ. У 2003 році розпочато випробування макета установки потужністю 1 кВт на твердополімерних паливних елементах. Твердооксидні паливні елементи, розробка яких зараз активно ведеться, з'являться, мабуть, в 2010-2015 роках.