В Пермском Политехе выяснили, как газотурбинные установки влияют на глобальное потепление

Существует значительное количество выбросов при разработке, эксплуатации и утилизации устройств, что требует серьезного внимания.

Ученые Пермского Политеха провели исследование, направленное на определение углеродного следа, образуемого в результате деятельности газотурбинных установок. Это позволило выявить объем парниковых газов, выделяемых на протяжении всего жизненного цикла энергоустановок.

Определение воздействия энергоустановок на окружающую среду по величине углеродного следа является ключевым аспектом для устойчивого развития водородной энергетики. Понимание и минимизация негативного воздействия на окружающую среду поможет создать более экологически чистые и эффективные энергетические системы.

Исследование, опубликованное в журнале Energies, раскрывает важность учета углеродного следа при использовании водорода в промышленности. Финансовая поддержка Министерства науки и высшего образования России позволила провести данное исследование. Углеродный след представляет собой совокупность всех парниковых газов, которые производит объект непосредственно или косвенно.

Эффективное использование водорода в промышленности способствует снижению выбросов парниковых газов, однако важно учитывать, что производство самого водорода также оказывает значительное влияние на окружающую среду. Для полноценной оценки влияния использования водорода необходимо анализировать все этапы жизненного цикла как самого топлива, так и энергетических установок, начиная с добычи сырья и заканчивая утилизацией.

Исследование подчеркивает важность анализа вклада энергетических установок в глобальное потепление и необходимость разработки более экологически чистых технологий. Понимание всей цепочки процессов от добычи ресурсов до конечного использования позволяет более точно определить экологический след от использования водорода в промышленности.

Газотурбинные установки (ГТУ) являются одними из самых экологически чистых и эффективных источников энергии. Они отличаются значительно меньшим выбросом парниковых газов по сравнению с другими энергетическими установками. Большинство существующих ГТУ могут работать на топливной смеси с содержанием водорода до 20 процентов без необходимости изменения конструкции.

Современные технологии позволяют существенно улучшить экологические показатели ГТУ. Например, двузонные малоэмиссионные камеры сгорания позволяют снизить выбросы оксидов азота в четыре раза и углекислого газа – в 1,5. Это значительный шаг вперед в сокращении негативного воздействия на окружающую среду.

Будущее ГТУ связано с использованием водорода как основного топлива. Уже сейчас разрабатываются установки, способные сжигать газовые смеси с 50-процентной долей водорода, а также установки, работающие исключительно на водородном топливе. Это открывает новые перспективы для чистой и эффективной генерации энергии.

Оценка жизненного цикла газотурбинной установки (ГТУ) требует учета множества параметров и условий, которые влияют на ее углеродный след. Существующие исследования не всегда учитывают процессы обработки материалов при производстве оборудования, транспортировку деталей, техническое обслуживание и ремонт установки в процессе эксплуатации. Однако именно эти аспекты оказывают значительное воздействие на выбросы парниковых газов.

При оценке жизненного цикла ГТУ от добычи сырья до утилизации в конце срока службы необходимо учитывать сложность и многокомпонентность этого технического устройства. Важно также учитывать влияние различных факторов на окружающую среду на каждом этапе жизненного цикла установки. Например, процессы добычи сырья, производства и транспортировки материалов, а также утилизации отходов могут значительно повлиять на уровень выбросов парниковых газов.

Таким образом, для более полной и точной оценки углеродного следа ГТУ необходимо учитывать все этапы жизненного цикла установки, начиная с добычи сырья и заканчивая утилизацией. Комплексный подход к оценке поможет выявить потенциальные улучшения в процессах производства и эксплуатации, с целью снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Эксперты Пермского Политеха глубоко изучили различные методики оценки жизненного цикла различных установок, используемых для производства электроэнергии. Они провели анализ подходов к оценке как "топливных" (например, газотурбинных установок), так и "бестопливных" (ветрогенераторы, солнечные батареи) систем. В результате исследования был выявлен подход, который позволяет более точно определить углеродный след от газотурбинных установок в энергетической промышленности.

Помимо этого, специалисты рассмотрели аспекты оценки жизненного цикла различных технологий, включая ветряные турбины, электромобили, самолеты, автобусы, а также газотурбинные и парогазовые установки. Они проанализировали каждый этап жизненного цикла этих устройств, начиная от производства и сборки до дальнейшего обслуживания и утилизации.

В ходе исследования было также уделено внимание процессам производства топлива и электрической энергии, а также различным методам утилизации объектов после завершения их эксплуатации. Это позволило ученым получить более полное представление о влиянии различных энергетических установок на окружающую среду и климат.

Каждый из этих этапов и процессов по-своему влияет на глобальное потепление», – рассказывает доцент кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ, кандидат технических наук Юлия Мозжегорова.

Важно отметить, что политехники провели исследование, выявив, что углеродный след сильно зависит от отдельных материалов, используемых при изготовлении технически сложных устройств. Например, в газотурбинной установке (ГТУ) может быть более 50 материалов, а производство основных металлов и их обработка способствуют значительной части общих выбросов углекислого газа.

Подчеркивая важность изучения углеродного следа, Юлия Мозжегорова отмечает, что при оценке углеродного следа отечественной газотурбинной установки (ГТУ-16П) без учета этапа эксплуатации, было установлено, что основной вклад в глобальное потепление вносит этап изготовления и установки ее фундамента (62 процентов от общих выбросов). Это подчеркивает необходимость более детального анализа и оптимизации процессов производства и эксплуатации технических устройств для снижения их воздействия на климат.

Изучение углеродного следа производства ГТУ является важным аспектом в современной экологии. Юлия Мозжегорова поделилась, что углеродный след самой установки составил 35 процентов, а утилизации ГТУ и ее фундамента – всего 2,7 процента. Однако, проведенный анализ показал, что более 99 процентов углеродного следа приходится на этап эксплуатации установки.

Для снижения выбросов углекислого газа необходимо учитывать не только производственные процессы, но и использование топлива. Например, углеродный след ГТУ при использовании водорода составляет 198 килограммов СО2-экв/МВт*ч, в то время как при использовании природного газа или дизельного топлива этот показатель значительно увеличивается до 523 и 757 кг СО2-экв/МВт*ч. Это свидетельствует о необходимости перехода к более экологически чистым и эффективным источникам энергии.

Изучение углеродного следа всего жизненного цикла ГТУ позволяет выявить основные точки, на которых необходимо сосредоточить усилия по сокращению выбросов парниковых газов. Понимание того, какие этапы процесса производства и использования топлива оказывают наибольшее влияние на окружающую среду, поможет разработать эффективные стратегии по снижению углеродного следа и созданию более устойчивых производственных процессов.

Исследование, проведенное учеными Пермского Политеха, представляет собой новый подход к оценке влияния параметров производства электроэнергии в газотурбинных установках на окружающую среду. Важно отметить, что разработанный подход позволяет провести полномасштабную оценку, учитывая различные аспекты производства.

Полученные данные показывают, что уровень углеродного следа от газотурбинных установок оказывается ниже, чем у других технически сложных устройств. Это свидетельствует об эффективности использования газотурбинных установок на водородном топливе с точки зрения снижения выбросов парниковых газов.

Дополнительные исследования позволят более детально проанализировать влияние конкретных параметров производства электроэнергии в газотурбинных установках на окружающую среду. Это открывает новые перспективы для улучшения экологической устойчивости производства электроэнергии и снижения его негативного воздействия на окружающую среду.

Источник и фото - ecoportal.su