Водородное топливо - как альтернатива традиционным видам топлива

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

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

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.

1. Новак А.В. Баланс углеводородных и возобновляемых источников энергии - климатическая и энергетическая безопасность планеты // Энергетическая политика. – 2021. – № 6(160). – С. 4-11.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Перминов, Э. М. Перспективы развития возобновляемых источников энергии в XXI веке // Энергетик. – 2016. – № 4. – С. 41-44.

6. Башков Д. Ю. Вызовы и проблемы развития энергетики в отдельных регионах и мире в целом // Экономика строительства. – 2024. – № 7. – С. 30-33.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Кулагин В. А., Грушевенко Д. А. Сможет ли водород стать топливом будущего? // Теплоэнергетика. – 2020. – № 4. – С. 3-17.

13. Кретов Д. А., Рузанов Р.В., Прогнозирование электропотребления энергосбытовой компании с использованием искусственной нейронной сети // Инженерный вестник Дона. – 2015. – № 2-1(35). – С. 20.

14. 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.

15. 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.

16. 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

17. 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.