25 марта 2022

Ученые Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» к 2025 году разработают отечественную технологию сжигания нового типа топлива — на основе газовых гидратов природного и искусственного происхождения

Эти соединения из газа в ледяной и водной оболочке добывают со дна морей и океанов и называют замерзшим топливом будущего, или горючим льдом. Создание эффективной технологии зажигания топлива на их основе позволит применять гидраты при выработке тепловой и электрической энергии, а также в двигателях различного назначения с минимальным ущербом для экологии.

Гидраты природного происхождения добывают в северных широтах. В мире обнаружено уже больше 220 месторождений газовых гидратов. Они интересны тем, что это самый богатый на нашей планете источник углеводородного газа. Но главное их преимущество — экологичность. При сжигании они дают минимальные антропогенные выбросы в атмосферу по сравнению с углем, мазутом, нефтепродуктами.

В рамках стратегического проекта ТПУ «Энергия будущего» ученые вуза изучают предельные условия, при которых топливо самовоспламеняется, принудительно зажигается и переходит в стадию стабильного горения в энергетических установках. По словам ученых, без этих фундаментальных данных невозможно создать безопасное и эффективное топливо на основе гидратов.

«Запасы газовых гидратов существенные, особенно в северных странах, расположенных около морей и океанов. Это делает этот вид топлива перспективным для энергетики, в том числе для транспортировки на дальние расстояния. Сейчас стоимость гидратов высокая, но мы уверены, что его преимущества вызовут спрос на рынке, и, как следствие, стоимость станет приемлемой. В этом точно поможет и эффективная технология зажигания топлива на их основе», — говорит профессор научно-образовательного центра И.Н. Бутакова, руководитель проекта Павел Стрижак.

По словам ученых, подобные исследования ведутся в США и Японии. Однако принципиальное отличие подхода ученых ТПУ в том, что они проводят эксперименты с практически всеми возможными и наиболее перспективными схемами нагрева, что позволяет провести полный спектр исследований гидратов и получить максимум информации о специфике их горения. Такой подход реализуется впервые.

Первые проведенные эксперименты показали, что при сжигании газовых гидратов выделяется на 50-80 % меньше вредных выбросов оксидов азота и углерода, чем в случае с традиционным топливом — нефтью, природным газом и углем. Также ученые сравнили скорость выхода газов из двойных и одинарных гидратов. Это важный критерий для дальнейшего использования гидратов на практике: чем скорость выше, тем лучше. Выяснилось, что у двойных она выше в 2-5 раз.

«Прямой конкурент гидратов на сегодняшний момент — природный газ. Технологии для работы с ним как одним из энергоресурсов быстро развиваются во всем мире. Государства, имеющие значительные запасы газовых гидратов, мотивированы на активные разработки технологий работы с ними с целью снижения зависимости от экспорта природного газа из других стран. Уверен, что результаты наших исследований позволят ученым и инженерам во всем мире безопасно и эффективно применять газовые гидраты в энергетическом и транспортном секторах», — добавляет Павел Стрижак.

При поддержке «Приоритета 2030» в Томском политехе появится новое исследовательское оборудование для этого проекта. В частности, дополнительные стенды, которые будут имитировать наиболее перспективные энергетические установки. На них ученые смогут отработать свою технологию.