probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2025-27-3-187-197probener-3448Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫENERGY SYSTEMS AND COMPLEXESВодородное топливо - как альтернатива традиционным видам топливаHydrogen fuel - an alternative to traditional fuelsЗвереваЭ. Р.ZverevaE. R.

Зверева Эльвира Рафиковна – д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Инженерная экология и безопасность труда»

г. Казань

Elvira R. Zvereva 

Kazan 

МарьинГ. Е.MarinG. E.

Марьин Георгий Евгеньевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Энергетическое машиностроение» 

г. Казань

Georgе E. Marin  

Kazan 

АхметоваИ. Г.AkhmetovaI. G.

Ахметова Ирина Гареевна - д-р техн. наук, доцент, заведующая кафедрой «Экономика и организация производства»

г. Казань

Irina G. Akhmetova  

Kazan 

ЩауловВ. В.ShchaulovV. V.

Щаулов Владимир Валерьевич – генеральный директор; генеральный директор  

г. Москва

Vladimir V. Shchaulov– General Director; general Director  

Moscow 

ЮсуповК. Н.YusupovK. N.

Юсупов Кимал Наилевич – директор по развитию; директор по развитию 

г. Москва

Kimal N. Yusupov – Development – Director; development Director 

Moscow 

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationНПО Б энд Индастриз ; Национальные Энергетические ТехнологииРоссияNPO B and Industries ; National Energy TechnologiesRussian Federation202522072025273187197Copyright © Зверева Э.Р., Марьин Г.Е., Ахметова И.Г., Щаулов В.В., Юсупов К.Н., 20252025Зверева Э.Р., Марьин Г.Е., Ахметова И.Г., Щаулов В.В., Юсупов К.Н.Zvereva E.R., Marin G.E., Akhmetova I.G., Shchaulov V.V., Yusupov K.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3448

Актуальность исследования заключается в разработке концепции перехода на водородное топливо системы теплоснабжения Мурманской области. Мурманская область, обладает уникальными природными ресурсами и тяжелыми климатическими условиями, и представляет собой уникальный регион для внедрения водородных технологий. В статье представлены результаты моделирования работы ветровых электростанций (ВЭС), прогнозируемые мощности генерации, перспективы использования водорода в системе теплоснабжения Мурманской области. В данной работе рассматриваются возможности использования «зеленой» электроэнергии, получаемой от ВИЭ - атомных, ветровых и гидроэлектростанций, с целью замены традиционных топлив, таких как дизельное топливо и мазут.

Цель

Цель. Рассмотреть проблему топливообеспечения в Мурманской области. Разработать технологию получения водородного топлива, с последующим сжиганием на действующем энергетическом оборудовании региона.

Методы

Методы. Для моделирования режимов работы оборудования использована программа Winpro, с последующей почасовой выкладкой мощности в программном комплексе Smartren.

Результаты

Результаты. Проведенное исследование показало возможность модернизации существующей инфраструктуры, включая котельные и электрические сети, для внедрения водородных технологий. Например, предлагается совместное сжигание водорода с традиционными видами топлива, что позволит уменьшить удельные расходы углеводородных топлив, снизить углеродный след и объем вредных выбросов. В работе также анализируется производимый углеродный след, образующийся от сжигания различных видов топлива, и «зеленый» водород демонстрирует здесь значительное преимущество. Показано, что переход на водородные технологии может не только улучшить экологическую ситуацию в Мурманской области, но и стать экономически выгодным решением, способствующим привлечению инвестиций и развитию новых технологий в регионе. Водород может частично заменить традиционное топливо в виде мазута, если учесть транспортировку мазута до котельной, его топливоподготовку и выбросы от использования мазута, то стоимость водорода будет конкурентоспособная. Таким образом, данное исследование на примере Мурманской области, показывает перспективность внедрения водородных технологий для устойчивого развития региона.

The relevance of the research lies in the development of a concept for transitioning to hydrogen fuel in the heating supply system of the Murmansk region. The Murmansk region possesses unique natural resources and harsh climatic conditions, making it an exceptional area for the implementation of hydrogen technologies. The article presents the results of modeling the operation of wind power plants (WPP), projected generation capacities, and the prospects for using hydrogen in the heating supply system of the Murmansk region. This work examines the possibilities of utilizing "green" electricity generated from renewable energy sources—nuclear, wind, and hydroelectric power plants—to replace traditional fuels such as diesel and fuel oil. Objective: To address the fuel supply issue in the Murmansk region and develop a technology for producing hydrogen fuel, followed by its combustion in the region's existing energy equipment. Methods: The Winpro software was used for modeling the operational modes of equipment, with subsequent hourly power distribution in the Smartren software suite.Results: The conducted research demonstrated the feasibility of modernizing the existing infrastructure, including boiler houses and electrical networks, for the implementation of hydrogen technologies. For example, co-combustion of hydrogen with traditional types of fuel is proposed, which will reduce the specific consumption of hydrocarbon fuels, lower the carbon footprint, and decrease harmful emissions. The study also analyzes the carbon footprint generated from the combustion of various types of fuel, showing that "green" hydrogen has significant advantages in this regard. It is shown that the transition to hydrogen technologies can not only improve the environmental situation in the Murmansk region but also become an economically viable solution that attracts investments and fosters the development of new technologies in the region. Hydrogen can partially replace traditional fuel in the form of fuel oil; considering the transportation of fuel oil to the boiler house, its fuel preparation, and emissions from fuel oil use, the cost of hydrogen will be competitive. Thus, this research, using the example of the Murmansk region, demonstrates the potential for implementing hydrogen technologies for the sustainable development of the region.

водородтопливомазутзеленая энергетикаводородная энергетикаВЭСальтернативное топливоhydrogenfuelfuel oilgreen energyhydrogen energyWPPalternative fuelReferencesНовак А.В. Баланс углеводородных и возобновляемых источников энергии - климатическая и энергетическая безопасность планеты // Энергетическая политика. – 2021. – № 6(160). – С. 4-11.Novak A.V. Balance of Hydrocarbon and Renewable Energy Sources - Climate and Energy Security of the Planet // Energy Policy. – 2021. – No. 6(160). – P. 4-11.Илюшин П.В., Кучеров Ю.Н. Подходы к оценке возможности обеспечения надежного электроснабжения потребителей за счет строительства объектов распределенной генерации // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2014. № 5. С. 2- 7.Ilyushin P.V., Kucherov Yu.N. Approaches to Assessing the Possibility of Reliable Power Supply for Consumers through the Construction of Distributed Generation Facilities // Electro. Electrical Engineering, Power Engineering, Electrical Engineering Industry. 2014. No. 5. P. 2-7.Полетаев И. Р. Энергоэффективность и развитие экономики в современных условиях // Энергетическая политика. – 2024. – № 2(193). – С. 84-89. – DOI 10.46920/2409-5516_2024_2193_84.Poletayev I.R. Energy Efficiency and Economic Development in Modern Conditions // Energy Policy. – 2024. – No. 2(193). – P. 84-89. – DOI 10.46920/2409-5516_2024_2193_84.Mohadeseh Shabani, Sohrab Kordrostami, Monireh Jahani Sayyad Noveiri, Renewable energy performance analysis using fuzzy dynamic directional distance function model under natural and managerial disposability, Applied Energy, Volume 352, 2023, 121940.Mohadeseh Shabani, Sohrab Kordrostami, Monireh Jahani Sayyad Noveiri, Renewable Energy Performance Analysis Using Fuzzy Dynamic Directional Distance Function Model under Natural and Managerial Disposability, Applied Energy, Volume 352, 2023, 121940.Перминов, Э. М. Перспективы развития возобновляемых источников энергии в XXI веке // Энергетик. – 2016. – № 4. – С. 41-44.Perminov E.M. Prospects for the Development of Renewable Energy Sources in the 21st Century // Energetik. – 2016. – No. 4. – P. 41-44.Башков Д. Ю. Вызовы и проблемы развития энергетики в отдельных регионах и мире в целом // Экономика строительства. – 2024. – № 7. – С. 30-33.Bashkov D.Yu. Challenges and Problems of Energy Development in Individual Regions and the World as a Whole // Construction Economics. – 2024. – No. 7. – P. 30-33.Кузнецов Н. М., Лазарев Н.М. Экологические и экономические аспекты использования электроэнергии для теплоснабжения в Мурманской области // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2023. – № 6. – С. 45-50.Kuznetsov N.M., Lazarev N.M. Environmental and Economic Aspects of Using Electricity for Heating in the Murmansk Region // Energy Security and Energy Saving. – 2023. – No. 6. – P. 45-50.Минин, В. А., Лазарева М. А. Кольская энергосистема: этапы становления, современное состояние и перспективы развития // Электрические станции. – 2023. – № 11(1108). – С. 22-28. – DOI 10.34831/EP.2023.1108.11.003.Minin V.A., Lazareva M.A. Kola Energy System: Stages of Formation, Current State and Development Prospects // Electric Stations. – 2023. – No. 11(1108). – P. 22-28. – DOI 10.34831/EP.2023.1108.11.003.Зверева Э. Р., Дударовская О. Г., Дмитриев А. В. Повышение эффективности смешения мазута с твердой присадкой статическими проточными смесителями// Промышленная энергетика. – 2021. – № 9. – С. 47-51.Zvereva E.R., Dudorovskaya O.G., Dmitriev A.V. Increasing the Efficiency of Mixing Fuel Oil with a Solid Additive Using Static Flow Mixers // Industrial Energy. – 2021. – No. 9. – P. 47-51.Филимонов А. Г., Филимонова А. А., Чичиров А. А., Чичирова Н. Д. Глобальное энергетическое объединение: новые возможности водородных технологий // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 3-13.Filimonov A.G., Filimonova A.A., Chichirov A.A., Chichirova N.D. Global Energy Integration: New Opportunities for Hydrogen Technologies // Proceedings of Higher Educational Institutions. Energy Problems. – 2021. – Vol. 23, No. 2. – P. 3-13.Зверева.Э. Р., Марьин Г. Е., Ахметова И. Г., Зверев Л. О. Перспективы получения зеленого водорода на мини-ГЭС для транспорта // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2024. – № 9(426). – С. 96-110.Zvereva E.R., Mar'yan G.E., Akhmetova I.G., Zverev L.O. Prospects for the Production of Green Hydrogen at Mini-HPPs for Transport // International Scientific Journal Alternative Energy and Ecology. – 2024. – No. 9(426). – P. 96-110.Кулагин В. А., Грушевенко Д. А. Сможет ли водород стать топливом будущего? // Теплоэнергетика. – 2020. – № 4. – С. 3-17.Kulagin V.A., Grushevchenko D.A. Can Hydrogen Become the Fuel of the Future? // Thermal Energy. – 2020. – No. 4. – P. 3-17.Кретов Д. А., Рузанов Р.В., Прогнозирование электропотребления энергосбытовой компании с использованием искусственной нейронной сети // Инженерный вестник Дона. – 2015. – № 2-1(35). – С. 20.Kretov D.A., Ruzanov R.V. Forecasting Electricity Consumption of an Energy Supply Company Using Artificial Neural Networks // Engineering Herald of Don. – 2015. – No. 2-1(35). – P. 20. Kuntsevich P. The Method of Reliable Estimation and Forecasting of Capacity of Alternative Energy Generating Equipment / P. Kuntsevich // Research in Agricultural Electric Engineering. – 2015. – No. 2. – P. 63-66.Kuntsevich, P. The method of reliable estimation and forecasting of capacity of alternative energy generating equipment / P. Kuntsevich // Research in Agricultural Electric Engineering. – 2015. – No. 2. – P. 63-66.Yutong Wu, Guoqing Xu, Junbo Zhou, Dapeng Cao, Research Progress of the Porous Membranes in Alkaline Water Electrolysis for Green Hydrogen Production, Chemical Engineering Journal, Volume 505, 2025, 159291.Yutong Wu, Guoqing Xu, Junbo Zhou, Dapeng Cao, Research progress of the porous membranes in alkaline water electrolysis for green hydrogen production,Chemical Engineering Journal, Volume 505, 2025,159291.Joungho Park, Sungho Kang, Sunwoo Kim, Hana Kim, Hyun-Seok Cho, Jay H. Lee, Comparative Techno-Economic Evaluation of Alkaline and Proton Exchange Membrane Electrolysis for Hydrogen Production Amidst Renewable Energy Source Volatility, Energy Conversion and Management, Volume 325, 2025, 119423.Joungho Park, Sungho Kang, Sunwoo Kim, Hana Kim, Hyun-Seok Cho, Jay H. Lee, Comparative techno-economic evaluation of alkaline and proton exchange membrane electrolysis for hydrogen production amidst renewable energy source volatility, Energy Conversion and Management, Volume 325, 2025,119423Marin G.E., Osipov B.M., Akhmetshin A.R. Investigation of the Use of Hydrogen as Fuel to Improve the Energy and Environmental Performance of Gas Turbine Installations // Proceedings of Higher Educational Institutions. Energy Problems. – 2021. – Vol. 23, No. 2. – P. 84-92.Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Ахметшин А. Р. Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 84- 92.Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Ахметшин А. Р. Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 84- 92.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.