Лекция №29

Тақырыбы: Сутегі энергетикасы.

Сутегі ең қарапайым және ең жеңіл химиялық элемент, оны тамаша отын түрі деп санауға болады. Ол суы бар жердің барлық жерде бар. Сутегіні жандырған кезде су бөлінеді, оны қайтадан сутегі мен оттегіге айырсаң болады,және де буы процесс қоршаған ортаға еш зиян тигізбейді. Сутегі жалыны атмосфераға кез-келген басқа отын түрлерін жандыратын өнімдерді түзбейді, көмірқышқыл газды, көміртегі тотығы, көмірсутектерді, күл, органикалық перекистер және т. б. Сутегінің жылулық қабілеті жоғары: 1кг сутегіні жандырған кезде-тек 47ДЖ жылу бөлінеді.

Сутегіні табиғи газ сияқты құбырдың бойымен тасымалдауға және үлестіруге болады. Отынды құбырмен тасымалдау-энергияны ұзаққа берудің ең арзан түрі.

Желілеріне қарағанда аз жер алаңын алады. Сонымен қатар құбырлар жердің астынан төселеді, ол ландшафты зақымдамайды. Энергияны газ тәріздес сутегі түрінде диаметрі 750 мм құбыр арқылы 80 км жоғары қашықтыққа беру сол мөлшердегі энергияны жерасты кабелі бойынша айнымалы тоқ түрінде беруге қарағанда арзанға түседі450км-ден үлкен қашықтыққа сутегінің құбырлы тасымалдануы тұрақты ток электр берілісінің әуе желісін пайдалануға қарағанда арзан.

Сутегі-синтетикалық отын. Оны көмірден, мұнайдан, табиғи газдан не суда жаю жолымен алуға болады. Бағамаларға сәйкес, қазір әлемде шамамен жылына 20 млн сутегі өндіріліп, пайдалануда. Бұл мөлшердің жартысы аммиак пен тыңайтқышты өндіруге жұмсалады, ал қалғаны-металлургиядағы азтәрізді отыннан көмірмен басқа отындарды гидрогенизациялау үшін күкіртті жою үшін жұмсалады. Қазіргі экономикада сутегі энергетикалық шикізат емес, химиялық болып қалады.

Қазір сутегіні негізінде (шамамен 80%) мұнайдан өндіреді. Бірақ бұл энергетика үшін үнемсіз процесс, өйткені осындай сутегіден алынған энергия бензинді жаққан кездегі энергияға қарағанда 3,5 есе қымбатқа түседі. Одан бөлек мұндай сутегінің өзіндік құны әрдайым, мұнайдың бағасы өскен сайын өсіп тұрады.

Үлкен мөлшердегі сутегіні электролиз жолымен алады.Суды электролиздеу жолымен сутегі өндіру, оны мұнайдан алғанға қарағанда қымбатқа түседі, бірақ ол кеңейтіле береді және атом энергетикасының дамуымен арзан болады.Атом электрстанциясының жанына суды электролиздеу станциясын орналастыруға болады, онда электростанциямен өңделген барлық энергия суды сутегі түзуге жаюға кетеді.Шындығында, сутегіні тасымалдау мен тарату бағасы соншалықты аз, тұтынушы үшін соңғы бағасы электрэнергия бағасымен салыстырғанда өте қолайлы болады.

Қазіргі күнде зерттеушілер котелизаторларды, жартылай өткізбейтін мен броналарды және т.б. қолдана отырып, жоғары температуралы су буының электролизін пайдалана отырып суды өте тиімді болу есебінен сутегінің ірі тонналы өндірісінің технологиялық процестерін арзандатушы қарқынды жұмыс істеуде.

Көп көңіл термолитикалық әдіспен бөлінуде, ол(даму кезінда) суды 2500⁰С температурада сутегімен оттегіге бөлуден тұрады. Бірақ инженерлер мұндай температура шегін технологиялық үлкен агрегаттарда, сонымен қатар атом энергиясында (жоғары температуралық реакторларда әлі тек қана шамамен 1000⁰С температураға есептелген) жұмыс істейтін агрегаттарда меңгерген емес. Сондықтан зерттеушілер сутегіні 1000⁰С –тан төмен температуралық аралықта өңдеп беруге мүмкіндік беретін бірнеше кезеңнен өтетін процестерді өңдеуге ұмтылуда.

1969 жылы «Евратома» италяндық бөлімшесінде сутегіні термолитикалық алу қондырғысын пайдалануға жіберілген болатын, ол 55 П.Э.К.-пен 730 температура кезінде жұмыс істейді.Бұл кезде бромдық кальций, су және сынап қолданылады.Қондырғыдағы су сутегі мен оттегіге ажырайды, ал қалған реогенттерді қайталау циклдарында циркуляциялайды. Басқалары-құрылған қондырғылар 700-800 температурада жұмыс істейді. Жоғары температуралық реакторлар осындай процестердің ПЭК-ін 854-ға дейін көтеруге мүмкіндік беретін белгілі. Қазіргі күнде біз сутегі қанша тұратынын айтып бере алмаймыз. Бірақ егер қазіргі энергия түрлерінің бағасы өсу тенденциясына әсер етсе,онда ұзақ мерзімді перспективадағы түріндегі энергия табиғи газ түрдегіге қарағанда арзан, ал мүмкін болса электрлі ток түрдегіге қарағанда да. Сутегі қазіргі табиғи газ сияқты қол жетерлік отын болғанда, ол оны барлық жерде алмастыра алар еді. Сутегі асхана плиталарында, суқыздарғыштар мен жылыту пештерінде жағуға болады, олар табиғи газды жағу үшін қолданылатын қазіргі герелкалардан еш айырмашылығы жоқ герелкалармен жабдықталған.

Біз айтып өткендей, сутегіні жаққан кезде жанудың ешқандай зиян өнімдері қалмайды. Сондықтан сутегімен жұмыс істейтін жылыту құрылғылары үшін осы өнімдерді бөліп жіберу жүйелерінде мұқтаждық болмайды, одан бөлек, жану кезінде пайда болатын су буын пайдалы өнім деп санауға болаады, ол ауаны ылғандандырады (орталықтан жылататын қазіргі үйлердегі ауа өте құрғақ екені белгілі). Түтіндіктердің болмауы тек қана құрылыс шығындарын үнемдеуге ғана емес, және де жылытудың ПӘК-ін 30%-ке өсіруге есептігін тигізу.

Сутегі көптеген өнеркәсіп саласында химиялық шикізатта бола алады, мысалы тыңайтқыштар мен азық-түлік өндірісінде, металлургия мен мұнай химиясында. Оны жергілікті жылу электрстанцияларныдағы электр энергиясын өндіріп шығару үшін пайдалануға болады.