Производство газотурбинных установок – это высокотехнологичная отрасль мировой промышленности. Разработка новых моделей турбин требует объединения усилий ученых и бизнесменов, соединение научного потенциала, базы для экспериментов и практической реализации. Успешным примером такой кооперации стало КБ «Водород СМ». Оно создает установку, которая сможет работать с экологичным топливом.
Газ превращается… в электричество и тепло
Газовые турбины широко применяются в авиации, в морском и автотранспорте. Наземные варианты эксплуатируются на газотурбинных электростанциях. С их помощью города и промышленные предприятия снабжаются теплом и электричеством. Топливом для них служит дизель, керосин и различные виды газа. У них высокий КПД и при этом низкий уровень шума, вибрации и выбросов вредных веществ в атмосферу.
Но запасы природного газа исчерпаемы, поэтому использовать их приходится экономно и эффективно. Кроме того, ужесточение экологических требований заставляет страны переходить к массовому использованию новых энергетических технологий. Одна из них – увеличение (до 50%) доли водорода в составе топлива для ГТЭ. Такая метано-водородная смесь дает:
- увеличение мощности турбины до 10%;
- сокращение расхода топлива;
- снижение выбросов оксидов азота и углекислого газа почти до нуля.
Проблемы и их решение
Отечественные газотурбинные электростанции не смогут работать на новой смеси. Для реализации нового проекта будут нужны турбины большой мощности. Но до 80% таких агрегатов в Россию сейчас поставляется из-за рубежа. Поэтому потребуется не модернизация старых, а проектирование и строительство новых ГТЭ, причем полностью из российских комплектующих. Это сложная задача и серьезный вызов мировому турбиностроению.
На такой шаг решилось АО «Силовые машины» – российская энергомашиностроительная компания. В 2019 году она выиграла конкурс Минпромторга РФ и получила субсидии в размере 5 млрд рублей. Первым шагом стало установление партнерских отношений с Самарским НИУ им. академика С. П. Королева. Результатом стало создание совместного конструкторского бюро, получившее знаковое имя «Водород СМ».
Сейчас здесь проходят эксперименты с составами метано-водородного топлива, выявляется оптимальное соотношение компонентов, которое даст наибольшую эффективность. Но главной задачей разработчиков являются технологии, которые позволят успешно запустить первую в стране газотурбинную установку мощностью 65 мегаватт, работающую на МВТ. Первый этап – моделирование камеры сгорания – уже подходит к концу. Опытный образец доставят на «Силовые машины», где пройдут его испытания. Срок реализации проекта – 2024 год.
