Қазақстан Республика білім және ғылым министрлігі

Коммерциялық емес АҚ «Ғұмарбек Даукеев атындағы Алматы энергетика және байланыс университеті»

Электр энергетика және электр техника институты

«Электрмен жабдықтау және жаңғыртылатын энергия көздері» кафедрасы

СТУДЕНТТІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫ №1

Пәні: Альтернативті энергетика және энергия үнемдейтін технологиялар

Мамандығы: Электроэнергетика

Тақырыбы: Сутегі энергетикасы. Қазақстанда сутегі энергетикасын дамыту мүмкіндіктері. Сутегі энергиясын пайдаланудың техникалық-экономикалық көрсеткіштері. Әлем елдерінде осы саланың даму деңгейі.

Орындаған: Жалелова Перизат Тобы: ЭЭк 19-14

Қабылдаған: Расмухаметова А.С.

____________ __________ «____» _____ 2021 ж.

^{(бағасы) (қолы)}

Алматы 2021

ЖОСПАР

КІРІСПЕ..............................................................................................................................3

СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫ...............................................................................................4

ҚАЗАҚСТАННЫҢ СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫН ДАМЫТУ ПЕРСПЕКТИВАЛАРЫ.....................................................................................................7

СУТЕГІ-БОЛАШАҚ ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ НЕГІЗІ.........................................................11

ӘЛЕМ ЕЛДЕРІНДЕ СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫНЫҢ ДАМУ ДЕҢГЕЙІ..................13

ҚОРЫТЫНДЫ...................................................................................................................15

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ.................................................................16

КІРІСПЕ

Бүгінгі таңда көптеген экономикалық дамыған елдер сутекті дәстүрлі қолданудың аталған салаларында ғана емес, сонымен бірге ертеңгі энергетиканың негізі ретінде де мұқият қарастыруда. Ғаламшардың экологиялық жай-күйінің апатты түрде нашарлауы және көмірсутек шикізаты ресурстарының сарқылуы аясында, сутекті көлік құралдары, шалғай өңірлердегі, қайталама энергияның автономды және стационарлық көздеріндегі тұрғын үйлерді жылыту үшін мүлдем зиянсыз отын ретінде пайдалану еліктіреді. Бұл жағдайда сутекті алудың ең тартымды әдісі-судың электролизі. Өйткені, жану, сутегі қайтадан бірдей су береді. Шынында таусылмайтын отын көзі! Бірақ мұнда тағы бір проблема туындайды: электролиз электр энергиясын қажет етеді, ал оны жаңартылатын көздерден алу бүгінде электр энергиясын өндірудің жалпы көлемінің шамалы бөлігін құрайды. Міне, біздің Күн мен басқа жұлдыздарды еске түсірейік. Термоядролық реакция және қайтадан сутегі. Ер адам термоядролық (сутегі) бомба жасаған. Бірақ онда жердің масштабындағы қорқынышты энергия бірнеше секундқа бөлініп, жойылу мен өлімге әкеледі. Күн сәулесінде реакция миллиардтаған жылдар бойы баяу және тұрақты болып, өмір мен жылулық әкеледі. Ғалымдар термоядролық проблеманы шешуде және басқарылатын термоядролық энергия экологиялық таза отынмен бірге бізді планетамыздың энергетикалық ресурстарының аяқ-қолы мен қоршаған ортаның өлімі туралы қорқыныштан біржола құтқаратын уақыт алыс емес.

СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫ

Сутегі энергетикасы - энергияны жинақтау, тасымалдау, өндіру және тұтыну үшін сутекті құрал ретінде пайдалануға негізделген энергетика саласы. Сутегі жер бетінде және ғарышта ең көп таралған элемент ретінде таңдалады, сутектің жану жылуы ең жоғары, ал оттегідегі жану өнімі су болып табылады (ол сутегі энергиясының айналымына қайта енгізіледі). Сутегі энергетикасы баламалы энергетикаға жатады.

Қазіргі заманда жаңа сала өте маңызды болуда – сутегі энергетикасы және оны өндіру технологиясы. Жыл сайын сутегіге деген қажеттілік өсуде, өйткені ол өте қарпайым және жеңіл химиялық элемент, жанармай отыны ретінде қолданылады, сондай-ақ, көптеген технологиялық процесстерге қажетті шикізат. Ол мұнай химиясында мұнайды терең өңдеуде таптырмайтын зат және аммиак пен азоттық тыңайтқыш, ал қара металлургияда осы заттың көмегімен кеннен темірді қалпына келтіреді. Мысалы, мұнай, газ, көмір және отынның басқа да органикалық түрлері осы тектес үрдістерде шикізат болып табылады, бірақ олардың ішінде сутегі ең үнемді және таза энергия тасымалдағыш. Ол идеалды экофильдық отын түрі болып есептеледі. Оның калориялығы – 33 мың. Ккал/кг, бұл бензин калориясынан 3 есе жоғары. Оның төмен тұтқырлығынан газқұбыры бойынша тасымалдауға икемді, мысалы диаметрі 1,5 м газ құбырымен 20 мың Мегаватт беріледі. Ең жеңіл газды 500 км. қашықтыққа айдау балама электр энергиясын электр кәбілі бойынша беруден шамамен 10 есе арзан.

Табиғи газ сияқты сутегі де тұрмыста пайдаланылады, онымен тамақ істеуге, жылытуға және үй-жайға жарық беруге болады. Ал америкалық ғалымдар «сутегі үйі» атты жобаны әзірлеп, жүзеге асырды, онда сутегіні жарықтандыру үшін қолданған. Бірақ сутегіні сұйық күйінде тасымалдау қымбат, оны сұйыту үшін өзіндегі 50 % энергия кетеді.

Сонымен қатар, құбырдың жылу оқшауламасы жүз пайыз болуы керек, ешқандай шығынсыз, өйткені сұйық сутегінің температурасы өте төмен. Отынның барлық түрлеріндей, сутегі ракеталық қозғалтқыштарда және отын элементтерінде сутегі мен оттегінің қосылуы кезінде электр энергиясын тікелей алу үшін жағылады. Бұл химиялық элемент авиациялық отын ретінде пайдалануы мүмкін. Сутегі энергетикасының бірқатар басымдықтары бар. Оны түсіне және біле тұра, дүниеде сутегі энергетикасының энтузиасттарымен құрылған көптеген ассоциациялар бар. Бүгінде дүниеде жылына 30 миллион тоннадай сутегі шығарылады, көбіне табиғи газдан.

Ғалымдар сутегі өндірісінің 20-30 есе ұлғаюын болжауда. Бірақ ешкім энергетиканың дамуына нүкте қоймайды. Дүниенің барлық ойшылдары атомдық энергетиканың көмегімен қазіргі көзді – сутегі және табиғи газды қолжетімді және арзан шикізатқа – суға ауыстыруды жоспалауда.

Оны 2 тәсілмен жүргізуге болады. Судың электр механикалық ыдыратылуының көмегімен және одан да күрделі және су буының 3000-3500 C дейін қыздырылуының аса белгілі емес әдісімен, оның нәтижесінде су молекулары өздігінен ыдырайды. Бірақ бұл әдістер табиғи газдан сутегіні алуға қарағанда, әзірше, ең қымбат. Алайда табиғи газдың бағасы да өсуде, ал суды ыдырату әдістері жетілдірілуде, мүмкін, біршама уақыт өткен соң судан сутегіні алу арзан болар. Бірақ электролиздің қазір де пайдалы кездері бар, әсіресе, электр энергиясының біршама арзан кезінде, түнгі уақытта. Осыған қарамастан, сутегі энергетикасы нық дамуда, алайда атомдық-сутегі энергетикасы жұртты дүрліктіруде. Сутегіні алу үшін энергетикалық шығындар керек. Ал «ядролық генератор – сутегі генераторы» – қазіргі заманның энергетикалық экономикасының бірінші қатарын жаулап алуда.

Сутегі өндірісі

С утектің өнеркәсіптік өндірісі-сутегі энергетикасының ажырамас бөлігі, сутекті қолданудың өмірлік цикліндегі алғашқы буын. Сутегі іс жүзінде табиғатта таза түрінде болмайды және оны басқа химиялық әдістермен басқа қосылыстардан алу керек. Сутекті алудың әртүрлі әдістері сутегі энергетикасының басты артықшылықтарының бірі болып табылады, өйткені ол энергия қауіпсіздігін арттырады және шикізаттың жекелеген түрлеріне тәуелділікті азайтады.

Оларға мыналар жатады:

• 
  метан мен табиғи газдың бу конверсиясы;
  
• 
  көмірді газдандыру;
  
• 
  су электролизі;
  
• 
  пиролиз;
  
• 
  ішінара тотығу;
  
• 
  Биотехнология;
  
• 
  планетаның терең газы.
  

Қазіргі уақытта ең қол жетімді және арзан процесс-бу конверсиясы. Болжамдарға сәйкес, ол "тауық және жұмыртқа" проблемасын жеңуді жеңілдету үшін сутегі экономикасына көшудің бастапқы кезеңінде пайдаланылатын болады, онда инфрақұрылымның болмауына байланысты сутегі автомобильдеріне сұраныс жоқ, ал сутегі автомобильдерінің болмауына байланысты инфрақұрылым салынбайды. Алайда ұзақ мерзімді перспективада жаңартылатын энергия көздеріне көшу қажет, өйткені сутегі энергетикасын енгізудің басты мақсаттарының бірі парниктік газдар шығарындыларын азайту болып табылады. Мұндай көздер судың электролизін жүргізуге мүмкіндік беретін жел немесе күн энергиясы болуы мүмкін.

Сутегі өндірісі орталықтандырылған ірі кәсіпорындарға шоғырлануы мүмкін, бұл өндіріс құнын төмендетеді, бірақ сутекті сутекке жанармай құю станцияларына жеткізудің қосымша шығындарын талап етеді. Тағы бір нұсқа-тікелей арнайы жабдықталған сутегі жанармай құю станцияларында шағын көлемді өндіріс.

Сутегі энергетикасының негізгі артықшылықтары мен мәселелері

• 
  іс жүзінде барлық қазба отындарын, сондай-ақ ядролық энергияны, биомассаны, күн және жел энергиясын қоса алғанда, сутегі отынын өндіруге арналған бастапқы энергия ресурстарының ауқымды және әртараптандырылған ресурстық базасының болуы;
  
• 
  энергия ресурстарының сыртқы жеткізілімдеріне тәуелділікті төмендету есебінен энергетикалық қауіпсіздікті арттырудың жоғары әлеуеті;
  
• 
  экономиканың барлық секторларында, орталықтандырылған және орталықтандырылмаған электр энергетикасында, коммуналдық жылу энергетикасында, көлік секторында мотор отыны ретінде қолданудың әмбебаптығы;
  
• 
  экологиялық тазалық, ең алдымен, соңғы тұтыну орнына қатысты, өйткені жану өнімі су буы болып табылады;
  
• 
  отын элементтері негізінде электр энергиясына түрлендірудің жоғары тиімділігі;
  
• 
  тұтынудың жоғары технологиялық сипаты, өйткені сутекті желілік жүйе арқылы тасымалдауға және таратуға, жинақтауға, сақтауға және тұтынушыға қажетті уақытта және қажетті жерде жеткізуге болады.
  

ҚАЗАҚСТАННЫҢ СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫН ДАМЫТУ ПЕРСПЕКТИВАЛАРЫ

Ж ақында энергия ресурстарының жоғары бағасы ұзақ уақытқа келген сияқты, бағалар үнемі өсіп отыруы мүмкін. Бұған Мұнай және мұнай өнімдерін сату алаңдарында жаһандық инвесторлар басқаратын алыпсатарлық қозғалыстардың кейбір ережелері ықпал етті. Дамыған мемлекеттер экономикаларының энергия ресурстарына жоғары бағалар нәтижесінде осалдықтар, өндіріс шығындары, мұнай өндіруші елдерге тәуелділік салдарынан әлсіреді. Қысқа уақыт ішінде бұл көрінді: негізгі энергия-бұл әлемдегі экономикалық және саяси ықпалдың өзгеру немесе тепе-теңдік факторы болатын мұнай. Мұнайдың жоғары бағасы үздіксіз экономикалық өсуге ықпал етті, орасан зор валюта түсімінің түсуі, сол уақыт кезеңіндегі әлсіз доллар факторы азаматтардың әлеуметтік көңіл – күйін біршама жақсартуға, элитаға-өзін Орталық Азиядағы көшбасшы сезінуге мүмкіндік берді. Экономикалық өсу саяси ықпалдың өсуіне ықпал етті, онда Қазақстан сыртқы дипломатиялық желі бойынша тәжірибе жинай бастады. Бұл жетістіктерге мыналарды жатқызуға болады: Астанадағы ЕҚЫҰ саммиті, БҰҰ Қауіпсіздік Кеңесіне мүшелік, Астанада пікір алмасу, халықаралық күн тәртібіндегі түрлі маңызды мәселелердегі ұстанымдарды жақындастыру үшін халықаралық алаңдар құру. Әлемдік энергетика субъектілерінің бірінде қалыптасу сезімі көпшіліктің санасына сіңіп кетті – елдің барлық проблемаларын энергетика секторы шешуі керек. Алайда, өмір өз түзетулерін жасады, өркендеу дәуірі, ресурстарға өте жоғары бағалар әлі күнге дейін өтті. COVID-19 факторы мұнай-газ секторының қаншалықты маңызды екенін, экономиканың басқа секторларын ынталандыру, құру және өсіру, сондай-ақ экономиканың шикізаттық моделі сыртқы жағдайларға байланысты өте осал екенін көрсетті.

Менің ойымша, іштей назар аударатын кез келді, және өмірлік маңызы бар, Қазақстанда өндірілетін табиғи газ халықтың көп бөлігі үшін, өзінің экологиялық энергетикалық қауіпсіздігін қамтамасыз ете отырып, экономикалық тұрғыдан пысықталған тәсілдері бар ішкі тұтыну моделін жасай отырып пайдаланылуы тиіс. Соңғы уақытта әлемдегі энергия өндіруші елдер санының өсуі өткізу нарықтары үшін бәсекелестікті күшейтуде. Осы жаңа тау-кен қатысушыларының өсуі, АҚШ-та жаңа технологияларды қолдану (тақтатас майы), Мұнай-газ экспортының күрт өсуі, Африка, Мексика, Бразилияда СТГ жеткізілімдерінің артуы, ОПЕК картель мүшелерінің қайшылықтары, дәлірек айтқанда, ОПЕК+ стратегиясы шеңберіндегі квоталар үшін күрес, нәтижесінде белсенді баға соғыстарына әкеледі. Осылайша, жақын арадағы кезеңде қазіргі уақытта төмен бағалардың құлдырауының ықтимал сценарийі өте ықтимал. Осы және басқа факторларды Қазақстанның стратегиялық жоспарларында ескермеуге болмайды. Халықаралық энергетикалық агенттік жақын болашаққа деген үмітінде: әлемді 2030 жылы энергетикалық революция күтеді, нәтижесінде органикалық отынды пайдаланудан біртіндеп бас тарту болады деп сендіреді. ОПЕК, керісінше, өз баяндамаларында 2045 жылға дейін көмірсутектерді пайдалану туралы мәлімдейді және тіпті Азия-Тынық мұхиты аймағының болашақ тұтынуының өсуі туралы дауласады. Теориялық тұрғыдан алғанда, екі болжам да қолайлы. Қазақстан ОПЕК-тің сценарийін қабыл алар еді. Дегенмен, іс жүзінде болып жатқан оқиғаларды байқамау мүмкін емес. ЕО-ның экономиканы декарбонизациялау жөніндегі стратегиясын іске асыру толық қарқынмен жүргізілуде, бірқатар дамыған елдер өздерінің "жасыл экономиканы" құруға бейілділігінде нақты, тәжірибеде сезілетін қадамдар жасауда, декарбонизация саласындағы ғылыми әзірлемелер "жасыл жарыққа" және барлық қажетті заңнамалық қолдауға ие болуда. Бұл көмірсутектер саудасының болашағы үшін алаңдаушылық туғызбай, синхронды түрде жүреді. Жаңартылатын табиғи энергия көздерінің (күн, жел, су ағындарын пайдалану) энергетикалық әлеуетінің шегі бар. Мұнайдың негізгі баламасы сутегі энергиясы болуы мүмкін. Оның ресурсы орасан зор және іс жүзінде шексіз. Өндіріс технологиялары жақсы зерттелген. Сонымен қатар, сутегі энергиясы өте өнімді, технологиялық және тиімді. Қолдану саласы: көлікте, тұрмыста, энергетикада, т / ж көлігінде. Мұның бәрі жаңа энергияны таңдауды түсіндіреді – сутегі, нөлдік көміртегі бейтараптығына қол жеткізуге ықпал ететін отынның негізгі түрі. Айтпақшы, табиғи газ, әсіресе оған көшу және белсенді пайдалану Еуропа елдерінің Климаттық жоспарларына кіреді. Қазақстан өзінің энергетикалық стратегиясын ұстана отырып, одан әрі экономиканы жаңғырту, жағдай жасау, мемлекеттің орнықты дамуы үшін әлемдік практикаларды, технологияларды қолдана отырып, мұнайды барынша өндіру мүмкіндігін ұстанатын болады. Алайда, көптеген дамыған елдердің өз экономикаларын парниктік газдардың нөлдік шығарындысына ауқымды қайта құруға беталысын ескере отырып, жаңа сыртқы энергетикалық саясатты әзірлеу қажет. Өйткені, негізгі сауда серіктесі-ЕО елдері.

Жаңа энергетикалық шындыққа жаңа бейімделудің күн тәртібі туындайды. Өзінің сутегі бағдарламасын жүзеге асыру үшін Қазақстанда үлкен шикізат базасы бар. Әрине, экономикалық негізділіктің көптеген мәселелері, бірқатар қолданбалы зерттеулер жүргізу, әртүрлі саяси, Климаттық факторларды зерттеу әлі де қажет. Әлемдік экономиканың қалпына келуін бағалауда пандемия үлкен белгісіздік факторына ие. Екінші толқынның басталуы не, ол не әкеледі? Ол қашан аяқталады? Бұл бақытсыздықтың әмбебап шешімін табуға бола ма? Әлемдік экономика да "вакцинацияны", дәлірек айтқанда, оны жандандыру үшін үлкен қаржылық, институционалдық күш-жігерді қажет етеді. Мұның бәрі әлемдік энергетикада, елдердің ынтымақтастығында, энергия ресурстарын тұтынуда көрініс табады. Мұнай бағасының күрт құлдырауы және оның айтарлықтай арзандауы жағдайында ЕО елдері өздерінің Климаттық стратегиясын қолдана ма, әлде нарық арзан бензинге дауыс бере ме? Сонда сутегі энергиясымен не болады? Көріп отырғанымыздай, көптеген сұрақтарға пандемия аяқталғаннан кейін ғана жауап беруге болады. Сутекті өндіру және пайдалану мәселелерінде ұлттық энергетикалық саясат туралы стратегия мен тұжырымдаманы қалыптастыруға қатысатын сарапшылар қоғамдастығы әртүрлі шикізат көздерінен сутегін алу мүмкіндігін назарға ала отырып, оны Қазақстанда өндірудің негізділігі, сутегінің экспорттық бағдарлануы ғана қандай тәуекелдерге ие болатыны ескерілетін болады. Сутегі энергетикасында өте үлкен және мүмкін емес стратегияларды белгілемеу өте маңызды, мүмкін емес міндеттерді асыра орындау, нәтижесінде шамадан тыс күткен үміттер үкіметтің халық тарапынан сынына әкеледі. Сонымен қатар, Дүниежүзілік энергетикалық кеңестің қорытындыларында және әртүрлі әлемдік және еуропалық ми орталықтарының зерттеулерінде Қазақстан мен басқа да шекара маңындағы елдер ресурстық қамтамасыз етушінің рөлін айқындай отырып, сутегінің әлеуетті экспорттаушысы ретінде көрсетеді. Бұл тең ынтымақтастық па? Ал егер 10 және одан да көп жылдан кейін сутекті қамтамасыз етушілер көп болса, мысалы, қазір мұнайға қатысты жағдай және баға оны өндірудің өзіндік құнынан төмен түссе не болады? Мұнда ұлттық мүдделерді қалай есептеуге болады? Менің ойымша, бұл өте қиын. Қазақстан 2015 жылғы Климат жөніндегі Париж келісімінің қатысушысы болып табылады. Келісім 195 ел мен ЕО-ны қамтитын жаһандық сипатқа ие. Осы Келісімге байланысты өзінің ұлттық заңнамасында қандай шешімдер қолданылатыны әлі белгісіз. Сутегі энергетикасының дамуы, мүмкін, осы Негіздемелік келісімнің орындалуымен қисынды түрде қиылысады. Мұнда сіз сутегі стратегиясын қалыптастыру кезінде осыған назар аударуыңыз керек. Пиролиз арқылы қоқысты жағудан сутегін алу технологиясы қызықты болып көрінеді, шығу кезінде біз электр және сутегі өндірісін аламыз. Жиналу проблемасы, қоқыс сипатқа сыни сипатта болады. Әрине, сіз дәл осындай синтезді таңдауыңыз керек: ғылым, экономика және, ең бастысы, мемлекеттің еркі. Сутегі алудың көптеген жолдары бар екені белгілі.

Сутектің қайсысын таңдау керек? Сутегі тақырыбына енген сайын сұрақтар көбірек болады. Және соңында сутектің әлеуетті тұтынушылары үшін басты мәселе. Сутегі стратегиялық маңызды тауарға айналған кезде, қазір мұнай сияқты. Бұл өнімнің өндірісі тартымды болуы керек. Қазір барлығы талдау сатысында, негізгі фактор, әрине, түпкілікті баға болады, ол қанша тұрады, қазір ЖЭК пайдалану Қазақстан экономикасы үшін айтарлықтай қымбат болып табылады және мемлекеттің қолдауынсыз өмір сүре алмайды. Сонда салық жеңілдіктері мен преференциялар призмасынан көрінбеу мүмкін емес, әйтпесе жаңа саланы қалыптастыру мағынасы болмайды. Сақтау мәселесі, ең бастысы, сутекті жеткізу ешқайда кетпеді, осы технологиялық мәселелерді шешу әлі белгісіз. Әрине, көптеген сұрақтарға жауаптар "тақырыпқа" еніп, зерттеуді бастау керек. Жалпы, бұл уақытта сутектік қызметті жақтаушылар мен скептиктердің қызу талқылауы болады деп күтілген болатын.

СУТЕГІ ЭНЕРГИЯСЫН ПАЙДАЛАНУДЫҢ ТЕХНИКАЛЫҚ-ЭКОНОМИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІ

Жоғарыда біз жылу энергетикасында сутегі технологияларын қолданудың кейбір бағыттарына қысқаша тоқталдық. Энергетика үшін перспективалы сутегі технологияларының тізімі әлдеқайда кең-бұл автономды энергия қондырғылары және жаңартылатын энергия ресурстарына негізделген Энергия қондырғылары, қуатты турбогенераторлардың жаңа сутегі салқындату жүйелері және басқалары.

Энергетикадағы сутегі технологияларының техникалық-экономикалық көрсеткіштерін бағалаудың дәстүрлі тәсілдері олардың тиімділігіне толық баға бере алмайды, өйткені қазіргі уақытта сутегі электр станциялары жоқ және энергиямен қамтамасыз ету жүйелерін дамыту кезінде экологиялық факторларды есепке алу әдістері әзірленбеген. Сонымен бірге, сұйық және газ тәрізді көмірсутекті отынды тұтынудың одан әрі өсуіне және қымбаттауына қарай оны тұтынушылардан АЭС, ГЭС, жаңартылатын көздер, көмір энергиясы есебінен өндірілетін жасанды қайталама экологиялық таза энергия тасымалдаушылармен — сутегімен және оның негізіндегі жасанды отынмен алмастыру талап етілетіні анық. Электр станциясы үшін тауарлық сутегі нарығы дамыған сайын тек электр энергиясын ғана емес, сонымен қатар жүктеме кестесінің сәтсіз сағаттарында өндірілген сутекті де өндіру және сату экономикалық тұрғыдан тиімді болуы мүмкін. Бұл сутектің тұтынушылары тек ВАТЭС ғана емес, сонымен бірге халық шаруашылығының көптеген маңызды салалары болуы мүмкін: терең мұнай өңдеу (гидрокрекинг және гидротазарту процестері), химия өнеркәсібі (тыңайтқыштар мен метанол өндірісі), көмір химиясы, синтетикалық отын өндірісі, металлургия, тамақ, фармацевтика, шыны және басқа да салалар, сондай-ақ экологиялық таза көлік, бірақ сутегі жүйелері дамыған сайын ең үлкен тұтынушы бола алады. Осы ғасырдың ортасына қарай ресейдің тауарлық сутекке деген жалпы қажеттілігі елдің инновациялық даму жолын жүзеге асыру кезінде 20-30 миллион тоннаға дейін артуы мүмкін. Бұл сутекті өндірудің, сақтаудың, тасымалдаудың және әмбебап экологиялық таза қайталама энергия тасымалдаушы және энергия сақтаушы ретінде пайдаланудың қажетті инфрақұрылымын құруды талап етеді. Бұл мәселені шешуде электр энергиясы мен сутегі өндірісіне негізделген энергетика жетекші рөл атқарады.

Сутегі-Болашақ энергиясының негізі...

Жаңартылатын энергия көздері арқылы алынған сутегі қазба түрлеріне балама отын ретінде үлкен болашаққа ие болады. Көліктегі дизель отынын, металлургиядағы көмірді және жылытудағы табиғи газды алмастыратын сутегі туралы "Жасыл арман" зерттеулердің нақты қарқынын тудырды. Ол бірнеше жылға созылады және барлық дамыған елдерге әсер етті. Жоқ кезі ме көзқараспен оның нәтижелері?

Әлемдік сутегі өндірісі көміртегі қос тотығының шығарындыларына жылына 830 тонна қосады. Бұл көрсеткіш соншалықты аз, сондықтан Квинсленд технологиялық университеті осы жылдың наурыз айында Жапонияға күн энергиясымен өндірілген сутектің кішкене партиясын экспорттаған кезде, бұл оқиға байқалмады. Бекер: бүгінде сутегі қазба көздеріне балама отын ретінде қарастырылады, яғни көміртегі жоқ экономиканы құру тәсілі. Бұл таңдау әсіресе энергия көздері бай емес, отын импорттайтын және "жасылға айналуды"жоспарлап отырған Өнеркәсіптік елдер үшін өзекті. Сіз Жапония мен Оңтүстік Корея туралы ойладыңыз ба? Дұрыс ойланды. Атап айтқанда, Жапонияда сутегі энергетикасын дамыту мен орналастырудың ұзақ мерзімді жоспары бар. Жапония үкіметі бұл жоспарды 2017 жылы көпшілікке ұсынды. Оның бағыттарының бірі күн энергиясымен қоректенетін термохимиялық реакторларда қоңыр көмірден сутегі өндіруді қарастырды, оны әлемнің ең шуақты аймағында — Австралияда салуға болады. Бұл екі жыл бұрын болды, ал 2019 жылдың наурыз айында жапондық JXTG мұнай конгломератының зерттеушілер тобы Redlands мемлекеттік зерттеу орталығында, брисбеннің оңтүстігінде, фотовольтаикалық батареялар мен хабтармен жабдықталған QUT күн зауытында "жасыл" сутегі шығарды. Сутек толуолға су мен қышқыл қосу арқылы алынды. Электрохимиялық түрлендіру процесі үшін энергия көзі ретінде, әрине, күн концентраторларынан алынған күн энергиясы пайдаланылды. Толуол метилциклогексанға (MCH) айналды, оны қарапайым автоцистерналармен, танкерлермен тасымалдауға немесе құбырлар арқылы айдауға болады.

Сутегін қалай тасымалдайды?

Сутегі экономикасын құруға тырысқан отыз жыл нәтиже бермеді, өйткені бұл газ тасымалдау және сақтау үшін жаңа инфрақұрылымды қажет етеді. Сутегі мен оттегі мен ауа қоспалары жарылғыш. Сутегімен жұмыс істейтін қоғамдық көліктер мен сутегі автомобильдерін пайдаланатын адамдар күшті нервтерге және белгілі бір фатализмге ие болуы керек.

"Сутегі болашағы" идеологтары сутекті тасымалдау құны, энергия тиімділігі, тазалығы және ағып кетуді азайту тұрғысынан көптеген проблемалармен байланысты екенін біледі. Олар таза сутекті тасымалдаудан бас тарту арқылы шешуді ұсынады.

Мақаланың басында айтылған Австралиядан экспортқа жіберілген сутегі сынақ партиясына оралайық. Аз қауіпті "диск" құрамындағы сутекті тасымалдау және сақтау идеясын австралиялық CSIRO зерттеушілері жасаған. Тасымалдаушы ретінде олар сутегі нитритін, яғни аммиак — NH3 ұсынды.

Аммиак деген не? Ол бір азот атомынан және үш сутегі атомынан тұрады, ал оның энергетикалық тығыздығы сұйық сутектен екі есе жоғары — балама "жасыл" отын ретінде оның негізгі бәсекелесі. Сұйық аммиактың құрамында салмағы бойынша 17

18% сутегі бар. Сонымен қатар, аммиакты тасымалдау және тарату оңайырақ. Оны сақтауға, жіберуге, сұйылтуға және қайтадан сутегі мен азотқа айналдыруға болады. Аммиактың экспортталатын сутегі тасымалдаушысы ретіндегі басты артықшылығы-бұл зат бүкіл әлемде кеңінен қолданылады және инфрақұрылымның көп бөлігі бар. Аммиактан сутекті бөлу үшін электролиз процесіне жүгіну жеткілікті, ол үшін энергия кез-келген жаңартылатын энергия көзін қамтамасыз етеді. Мысалы, сіз Siemens

---

компаниясына хабарласып, мультимегаваттық электролизер сатып алып, оны күн фермасына орналастыра аласыз. Бұл аммиактан сутегі алудың жалғыз жолы емес. Бірнеше жыл бұрын идеяны Мельбурн Монаш университетінің Дуглас Макфарлейн қабылдады. Ол жаңартылатын электр энергиясын аммиакқа айналдыратын құрылғыны ойлап тапты. Отын элементтері әдетте электр энергиясын өндіру үшін химиялық байланыста сақталған энергияны пайдаланады. Бірақ Макфарлейн құрылғысы кері режимде жұмыс істейді, яғни азот, су және электр энергиясын тұтынады және аммиак газын шығарады. Аммиак өндіру үшін бүкіл әлемде қолданылатын процестермен салыстырғанда, Макфарлейн процесі тиімдірек және экологиялық таза.

Сутекті Болашақ энергия ретінде зерттеу көбейіп келеді. CSIRO ғалымдары аммиактан сутекті сүзгі-металл мембрана арқылы алу әдісін тапты. Болашақта бұл жаңа сутегі индустриясының сұйытылған табиғи газ нарығымен сәтті бәсекелесуіне әкелуі мүмкін. Аммиак бүкіл әлем бойынша сутекті экспорттауға мүмкіндік береді-әрине, мүмкін апаттардың салдары аз болатын теңіз. Бұрын тек тыңайтқыштар өндірісі мен мұнай өңдеу зауыттарына жіберілген улы зат жаңартылатын энергия көздерін экспорттаудың негізгі факторына айналды! Австралиялық Квинслендте шенеуніктер Азияға сұйытылған табиғи газды жеткізу орталығына айналған Гладстон портында аммиак экспорты терминалын құру мәселесін талқылауда. Ақпан айында 180 миллион австралиялық доллар тұратын аммиак зауытын салу жоспарлары туралы жариялаған Оңтүстік Австралия штаты мысал келтірді — қайтадан ЖЭК-те жұмыс істейтін электролизерлер негізінде. 2020 жылы ашу жоспарланған зауыт тыңайтқыштар мен сұйық аммиактың аймақтық көзі болады.

ӘЛЕМ ЕЛДЕРІНДЕ СУТЕГІ ЭНЕРГЕТИКАСЫНЫҢ ДАМУ ДЕҢГЕЙІ

Еуропалық өнеркәсіп пен көлікті сутегі отынына көшіру зиянды шығарындыларды қысқартады, жаңа нарықтар құрады және сутегі технологияларын экспорттық "шлягерге" айналдырады. Еуропаға энергия жеткізудің болашағы туралы кем дегенде бір рет ойлаған кез-келген адам Төменгі Саксониядағы Куксхафен станциясымен жүруі керек. Осы жерден Букстехудта сағат сайын Coradia ilint көк пойызы шығады. Француздық Alstom өндірушісінің үнсіз пойызы сутегіде жұмыс істейді, климаттық тұрғыдан ол мүлдем бейтарап: көмірқышқыл газының орнына сутегі жетегі бір метрге бірнеше тамшы су шығарады. Әзірге бұл пойыз дизельге қарағанда үш есе қымбат, бірақ Төменгі Саксония және басқа федералды Штаттар жаңа технологияны белсенді түрде субсидиялайды. Сутегі пойыздары өздерінің дизельді ата-бабаларын қосалқы жолға жіберетін сағат алыс емес.

---

Ресей темір жолдары теміржол көлігін экологиялық таза етеді;

"Түрлердің жойылып кетуі" тек тепловоздарға ғана әсер етпеуі мүмкін — кем дегенде Еуропалық Одақта, олардың елдері Париж келісімі аясында атмосфераға СО2 парниктік газының шығарындыларын едәуір азайтуға уәде берді. Жанармай элементтерінің технологиялары қоғамдық көліктерде, автобустарда және трамвайларда сериялық пайдалануға дайын, ал пилоттық жобалар технологияны кемелерде және тіпті авиацияда қолданады. Жаңа нарықтардың әлеуеті зор: Bloomberg-тің "сутегі экономикасының перспективалары" баяндамасына сәйкес, 2050 жылға қарай әлемдік энергияға қажеттіліктердің 24% - ы сутекті жабады, ал оның бағасы бүгінгі газ бағасының деңгейіне дейін төмендейді. Bloomberg сарапшылары дамудың ең қолайлы сценарийінде алдағы 30 жыл ішінде сала шамамен $11 трлн инвестиция тартады, ал бүкіл әлем бойынша сутегі отынының жыл сайынғы сатылымы $700 млрд жетеді деп атап өтті.

Германиядағы сутегі энергетикасы;

Сутегі энергиясы курсы 10 жылдың 2020 маусымында жарияланған Германияның сутегі энергетикасын дамытудың Ұлттық стратегиясымен аяқталды. Елдің ұзақ мерзімді мақсаты-СО2 шығарындыларын 1990 жылғы деңгейден 95% - ға қысқарта отырып, климат үшін бейтарап экономика құру. Бұл процесте тек көлік қана емес, сонымен бірге мұнай-химия өнеркәсібі бар металлургия ауыстырылатын сутекке орталық рөл беріледі.

Германия сутегі энергетикасын дамытуға 2023 жылға дейін €10 млрд — тан астам қаражат бөледі: "нарықты іске қосуға" €7 млрд (яғни негіздемелік жағдайлар жасауға және ішкі сұранысты ынталандыруға), халықаралық ынтымақтастыққа €2 млрд және келешекте әлемдегі бірінші нөмірлі экспорттаушы болу үшін сутегі технологияларын енгізуге тиіс өнеркәсіптің қажеттіліктеріне €1 млрд. Бұл ретте ГФР үкіметі жаңартылатын көздерден — күн мен желден алынған электр энергиясының көмегімен өндірілетін "жасыл сутекті" ғана экологиялық деп таниды. Оның көлемін ұлғайту үшін Германия Солтүстік және Балтық жағалауларында қосымша жел генерациялау қуатын қажет етеді. Уақыт өте келе," жасыл сутегі "" сұр"," көк "және" көгілдір", яғни табиғи газ немесе метан сияқты қазба көздерінен атмосфераға СО2 шығарумен алмастырылуы керек. Рас, стратегия Германия өзінің сутегі қажеттілігін өздігінен қамтамасыз ете алмайтындығын және "жасыл сутегі" немесе бастапқы өнімдерді өндіру үшін электр энергиясын импорттауға тура келетінін мойындайды. Халықаралық ынтымақтастықты дамытуға бөлінген €2 млрд, бірінші кезекте, күн жыл бойы жарқырап тұратын Солтүстік Африка мен Мароккода "жасыл сутегі" өндіру үшін күн энергетикасының пилоттық жобаларына жұмсалады.

---

Ресей компанияларының сутегі энергетикасындағы рөлі;

Алайда, пилоттық жобалар үшін тек Солтүстік Африка қолайлы емес. 2019 жылдың қараша айында Санкт-Петербургте іске қосылған сутегі трамвайының жобасы көрсеткендей, Ресейдің қазіргі қалалары сутегі технологиясына арналған "шоурумдар" ретінде өте жақсы. Инновацияларды енгізудің осындай жарқын мысалдары Ресей экономикасы үшін ғана емес, сондай-ақ Еуроодақпен ұзақ мерзімді ынтымақтастық үшін де оң имидждік әсерге ие болады. Бұл ынтымақтастықтың әлеуеті күн сайын неміс сутегі стратегиясымен жарияланған Ресей Федерациясының энергетикалық стратегиясында ішінара көрінеді. Құжатта сутегі жоғары экспорттық әлеуеті бар отын ретінде көрсетілген. 2024 жылға қарай ресейдің сутегі экспорты 0,2 миллион тоннаға, ал 2035 жылға қарай 2 миллион тоннаға дейін өсуі керек.Энергетика министрлігінің жоспары бойынша Ресей әлемдік сутегі нарығының 16% - ын алуы керек.

Парадигмада елдің дамуы мен әл-ауқатының деңгейі энергия ресурстарының экспортына тікелей тәуелді болған кезде, сутегі ставкасы толығымен негізделген. Бұл технология экспорттың жалпы балансында дамудың қосымша драйвері бола алады. Бірақ осы өршіл жоспарларды іске асыру үшін ресейлік корпорациялар қазірдің өзінде сутегі энергетикасын дамытып, өздерінің бизнес-модельдерін жедел қайта қарауы керек, өйткені немістер көздеген "энергетикалық көшу" жақын болашақта мұнай өнімдері мен табиғи газға сұраныстың төмендеуіне әкеледі.

Сутегі энергетикасының драйвері-ішкі нарық;

Сутегі энергетикасының дамуы ішкі нарықтан және оның қажеттіліктерінен басталады. Жалпы энергетикалық қауіпсіздік мүддесі үшін болашақта сыртқы нарықтарға жеткізудің сенімділігін қамтамасыз ету үшін алдымен сутегіге деген өз қажеттіліктеріңізді анықтау қажет. Ресейлік мұнай-газ компаниялары сату нарықтарына жақын жерде, ең алдымен ЕО елдерінде жаңартылатын көздерден сутегі өндіруге дайындалуы керек. Сутегі өндірісі мен қоғамдық көлікті электр энергиясына ауыстыру аясында бірнеше есе өсетін Еуроодақтың электр энергиясына деген үлкен қажеттіліктерін тек жел мен күн энергиясы есебінен жабу мүмкін болмайды.

ҚОРЫТЫНДЫ

Энергетиканы дамыту және әлеуетті мүмкіндіктері деңгейі елдің экономикалық қуаты туралы айтуға болады, экономиканың негізгі салаларының бірі болып табылады.

Әлемдегі қазіргі энергетикалық жағдай қазба отынының үлкен қорлары, баға тұрақтылығы, нарықтық реттеуіштерді неғұрлым тиімді пайдалану есебінен салыстырмалы түрде өркендеу ретінде сипаттауға болады. Қазіргі жағдайды талдау және энергетикалық ресурстарды пайдалану электр энергиясын тұтынудың жоғары деңгейі тек индустриалды елдерге жетті. Әлемдік энергетикалық дағдарыстан кейін материалдық өндірістің энергия сыйымдылығының едәуір төмендеуіне ықпал еткен энергияны үнемдеу және ұтымды пайдалану үшін шаралар қабылданды. Нəтижесінде индустриалды елдерде ЖІӨ-нің жалпы энергия сыйымдылығы 1973 жылдан бастап 1990 жылдардың басына дейін 22% -ға, ал мұнайдың қарқындылығы - 38% -ға төмендеді. 2000 ортасында пайда әлемдік энергетика, дамытуға дағдарыс, біздің ойымызша, энергетикалық баланста өсу мен өзгерістер энергия үнемдеу жаңа раундын тудыруы мүмкін.

---

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Дукенбаев К., Возобновляемая Энергия. Основы; потенциал;технология: Использование .-А.: «SignetPrint», 2014.

2. Матвеев В., Возобновляемые источники энергии. Энергия-солнца, биомассы, ветра, воды. Энергетические технологии и установки.-А.: «Бастау», 2009.

3. Болотов А.В., Нетрадиционные и возобновляемые источники электроэнергии. Учебное пособие. А.: «АУЭС», 2011.

4. Мукажанов В.Н., Возобновляемые источники энергии. Учебное пособие. А.: «АУЭС», 2011.

---

Смотрите также файлы

• Крымское ханство и Царство Московское. Русскотурецкая война 17681774 года.docx

• 20202021 оу жылы Биология пнінен лгермеуші оушылармен.doc

• Бизнеспланирование Важно! Информация по изучению курса Тема Бизнес планирование в деятельности предпринимателя Тема Аналитическая часть бизнесплана.pdf

• 1 произвольная совокупность объектов упорядоченный набор элементов.docx

• Практическая работа по теме семинарного занятия Задание.docx