І газ заощаджує, і викиди скорочує

Нині виграють економіки тих країн, у яких вища ефективність використання палива. Найбільш прогресивна технологія використання природного газу в теплоенергетичних установках вперше у світі була запропонована в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України. Вона базується на новому методі перетворення енергії — термохімічній регенерації (ТХР). Сьогодні розроблені наукові основи і практичні методи реалізації ТХР у різних теплоенергетичних установках, отримано понад 50 авторських свідоцтв і патентів.

Теоретичними й експериментальними дослідженнями доведено, що застосування ТХР, наприклад, у промислових печах дозволяє скоротити витрати природного газу на 30—35% і в комбінації з повітряною регенерацією досягти найбільшого значення коефіцієнта використання палива. При використанні ТХР у двигунах внутрішнього згорання (ДВЗ), газотурбінних установках і парогазових установках їх ККД підвищується на 7—13%.

Якби названі теплоенергетичні установки використовували ТХР, то сьогодні споживання природного газу в Україні було б на 15—25% менше, а кількість шкідливих викидів в атмосферу скоротилася б у три-п’ять разів. Відповідно зменшилася б паливна складова в собівартості багатьох товарів. Це дозволило б знизити їхню ціну і тим самим відчутно підвищити конкурентоспроможність. Отже, завдяки впровадженню енергозбережної технології могла бути підвищена економічна безпека країни. Проте, незважаючи на такі великі можливості ТХР, сьогодні вона в Україні не використовується. Чому?

Великою перешкодою на шляху реалізації термохімічної регенерації, хоч як це дивно, стало те, що ТХР має надзвичайно великі можливості підвищення ККД практично для всіх типів перелічених вище теплоенергетичних установок. Її спроможності поширюються на всі види палива (тверде, рідке і газоподібне). Причому ККД завдяки технології ТХР може перевищувати навіть межу, досягнуту за допомогою якихось інших відомих методів.

Звичайно, людині недосвідченій такі «надможливості» ТХР можуть здатися неправдоподібними. Саме недовіра окремих енергетиків створювала перешкоди (відсутність фінансування, ліквідація наукового відділу, вилучення досліджень із тематики тощо), які паралізували роботи з впровадження ТХР в Україні.

Не сприяли її застосуванню і дуже низькі ціни на природний газ у Радянському Союзі. З одного боку, у розробників не було інтересу до впровадження, оскільки це не давало можливості одержати суттєвий економічний ефект. З другого боку, у підприємств не було зацікавленості в економії палива.

Та усе ж таки ТХР удалося впровадити. Правда, сприяли цьому більше не економічні стимули, а екологічні. Це сталося, на жаль, не в Україні, а в Узбекистані (м. Чирчик) на заводі «Узбекхіммаш». Причому, як зазначалося вище, ТХР цікавила завод не стільки як можливість економії природного газу, а насамперед як порятунок від забруднення атмосфери (існувала загроза закриття ковальсько-пресового цеху з екологічних причин). Вперше у світі на цьому заводі була побудована і введена в дію нагрівальна піч із ТХР. Під час застосування такої комбінованої регенерації теплоти була майже вдвічі скорочена витрата природного газу, а коефіцієнт використання палива в печі досяг рекордного значення — 92—93%. При цьому екологічні показники роботи печі перебували на рівні, значно нижчому за гранично припустимі норми.

Напевно, у читача виникло запитання: а як нині справи з упровадженням ТХР в Україні, коли ціни на природний газ зросли в багато разів? Якщо раніше були гроші, але не було економічного стимулу, то тепер є стимул, але немає грошей. На це запитання можна відповісти й інакше: напевно, поки ціна на природний газ підвищилася не настільки, щоб ТХР була потрібна в Україні.

Виходить, підвищення ціни на енергоносії не стимулює достатньою мірою гостру потребу в широкому застосуванні енергозбережних технологій. Принаймні стосовно ТХР такої потреби не виникло. І це попри те, що вже за нинішніх цін на природний газ можна одержати колосальний економічний ефект. Якщо всього лише на одній печі (із витратою природного газу 1000 м³ за годину) установити ТХР, то плата за річну витрату газу зменшиться приблизно на 0,5 млн. дол. США. Якщо ж ціна на газ підвищиться до європейського рівня (що цілком можливо у найближчі роки), то плата за газ при використанні технології ТХР зменшиться вже на 1 млн. дол. США. Оскільки в Україні (і не тільки) десятки тисяч різних печей, неважко уявити, який величезний прибуток мала б країна, використовуючи цей метод тільки на печах.

Роботи з упровадження ТХР ведуться інтенсивно, але, на превеликий жаль, не в Україні. Нині реалізується спільний проект з Інститутом газової технології в Чикаго з використання ТХР для ряду американських двигунобудівних фірм (на відповідний спосіб і пристрій є патент США). Розвиваються дослідження з використання ТХР у промислових печах для кількох американських заводів.

Ряд країн (насамперед Росія) останнім часом досить інтенсивно нарощують свій енергетичний потенціал переважно за рахунок будівництва високоефективних ТЕС, ККД яких перевищуватиме 50%. У Європі ККД більшої частини ТЕС уже давно близько 50%, тоді як в Україні цей показник не перевищує 40%). Якщо в найближчі роки не підвищити ефективність перетворення енергії природного газу в електроенергію, то ціна, яку доведеться сплачувати за перевитрачений газ, може становити серйозну загрозу економічній безпеці України. Істотну допомогти у розв’язанні цієї проблеми може ТХР. Якщо двигун внутрішнього згорання, який виробляється на Харківському заводі ім. Малишева, обладнати ТХР, то на його базі можна створити міні-ТЕЦ, ККД якої становитиме близько 50%. Широке використання таких автономних міні-ТЕЦ дозволить у короткий термін істотно підняти ефективність використання природного газу при виробництві електроенергії в Україні.

Для реалізації ТХР не треба створювати якогось нового енергетичного обладнання — достатньо в існуючих теплоенергетичних установках лише змінити систему живлення паливом. Для цього до звичайної системи додається теплообмінник, призначений для нагрівання суміші палива з частиною продуктів згорання. Під час нагрівання суміші відбуваються хімічні реакції, у результаті чого утворюється нове паливо, калорійність якого істотно перевищує вихідне.

Зважаючи на те, що ТХР практично готова до реалізації, а також на те, що для її впровадження не потрібно великих капітальних витрат, можна сподіватися, що нова технологія швидко набуде широкого застосування в Україні. Це дозволить не лише мати велику економію природного газу, але й помітно скоротити викиди парникових газів в атмосферу.