ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2023-6-4-9ekip-2399Research ArticleИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯENGINEERING SOLUTIONSИсследование влияния вида и состава топлива на показатели работы гибридных энергетических установок с топливными элементамиImpact Study of Fuel Type and Composition on the Performance of Hybrid Power Plants with Fuel CellsФилимоноваА.А.FilimonovaA.A.

канд. мед. наук, доцент

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

podpiska@kalvis.ruЧичировА.А.ChichirovA.A.

д-р хим. наук, зав. кафедрой

Dr. Sci. (Chem.), Head of Chair

podpiska@kalvis.ruЧичироваН.Д.ChichirovaN.D.

д-р хим. наук, зав. кафедрой

Dr. Sci. (Chem.), Head of Chair

podpiska@kalvis.ruПеченкинА.В.PechenkinA.V.

аспирант, мл. науч. сотрудник НИЛ "ТЭГАТУ"

Post-graduate Student, Junior Research Fellow scientific laboratory "TEGATU"

podpiska@kalvis.ruВиноградовА.С.VinogradovA.S.

аспирант

Post-graduate Student

podpiska@kalvis.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation20232006202327649Copyright © ООО "Калвис", 20232023ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2399

Рассмотрено влияние различных по составу и происхождению видов топлива на производительность и эффективность гибридной системы твердооксидный топливный элемент–газовая турбина (ТОТЭ-ГТ). Представлены результаты литературных и расчетных данных моделирования воздействия разных видов топлива на показатели эффективности работы и параметры контроля топливных потоков в предлагаемой гибридной энергоустановке ТОТЭ-ГТ. Сделан вывод о необходимости учета при проектировании гибридных установок ТОТЭ-ГТ вариаций топлива на входе и их влияния на производительность цикла. Показано, что использование гибридной электрохимической-механической системы актуально для переработки и утилизации газовых углеводородсодержащих сбросов в индустриально-энергетических комплексах тепловая электрическая станция–нефтехимическое предприятие.

The effect of various fuel compositions and origins on the characteristics and efficiency of hybrid systems — solid oxide fuel cells-gas turbines (SOFC-GT) was studied. The published and calculated data of modeling the effect of various types of fuel on the efficiency and flow control parameters in the proposed SOFC-GT hybrid power plant were presented. It was confirmed that fuel variations at the input and its impact on the cycle efficiency when designing SOFC-GT hybrid plants are to be taken into account. The relevance of hybrid electrochemical-mechanical systems for processing and recycling gas and hydrocarbon emissions was shown for the manufacturing and energy plants – thermal power station – petrochemical unit.

твердооксидный топливный элементгибридная энергосистемагазовая турбинаводородsolid oxide fuelhybrid electric systemgas turbinehydrogenReferencesSaadabadi S.A. Thattai A.T., Fan L., Lindeboom R., Spanjers H., Aravind P.V. Solid oxide fuel cells fuelled with biogas: potential and constraints. Renewable. Energy. 2019. Vol. 134. P. 194—214.Saadabadi S.A. Thattai A.T., Fan L., Lindeboom R., Spanjers H., Aravind P.V. Solid oxide fuel cells fuelled with biogas: potential and constraints. Renewable. Energy. 2019. Vol. 134. P. 194—214.Анисимов П.Н., Медяков А.А., Осташенков А.П. Автономные стационарные комбинированные энергетические установки для энергообеспечения производств. Энергосбережение и водоподготовка. 2021. Т. 6 (134). С. 14—19.Анисимов П.Н., Медяков А.А., Осташенков А.П. Автономные стационарные комбинированные энергетические установки для энергообеспечения производств. Энергосбережение и водоподготовка. 2021. Т. 6 (134). С. 14—19.Ward A.J., Lewis D.M., Green F.B. Anaerobic digestion of algae biomass: a review. Algal Research. 2014. Vol. 5. P. 204—214.Ward A.J., Lewis D.M., Green F.B. Anaerobic digestion of algae biomass: a review. Algal Research. 2014. Vol. 5. P. 204—214.Abdelkareem M.A., Tanveer W.H., Sayed E.T., Assad M., Allagui A., Cha S.W. On the technical challenges affecting the performance of direct internal reforming biogas solid oxide fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. P. 361—375.Abdelkareem M.A., Tanveer W.H., Sayed E.T., Assad M., Allagui A., Cha S.W. On the technical challenges affecting the performance of direct internal reforming biogas solid oxide fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. P. 361—375.Fan L., Li C., van Biert L., Zhou S.-H., Tabish A.N., Mokhov A., Aravind P.V., Cai W. Advances on methane reforming in solid oxide fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. Vol. 166 P. 112646.Fan L., Li C., van Biert L., Zhou S.-H., Tabish A.N., Mokhov A., Aravind P.V., Cai W. Advances on methane reforming in solid oxide fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. Vol. 166 P. 112646.Aramouni N.A.K., Touma J.G., Tarboush B.A., Zeaiter J., Ahmad M.N. Catalyst design for dry reforming of methane: analysis review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 82. P. 2570—2585.Aramouni N.A.K., Touma J.G., Tarboush B.A., Zeaiter J., Ahmad M.N. Catalyst design for dry reforming of methane: analysis review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 82. P. 2570—2585.Rahimpour M.R., Hesami M., Saidi M., Jahanmiri M., Abbasi M. Methane steam reforming thermally coupled with fuel combustion: application of chemical looping concept as a novel technology. Energy Fuels. 2013. Vol. 27 (4). P. 2351—2362.Rahimpour M.R., Hesami M., Saidi M., Jahanmiri M., Abbasi M. Methane steam reforming thermally coupled with fuel combustion: application of chemical looping concept as a novel technology. Energy Fuels. 2013. Vol. 27 (4). P. 2351—2362.García-Lario A.L., Grasa G.S., Murillo R. Performance of a combined CaO-based sorbent and catalyst on H2 production, via sorption enhanced methane steam reforming. Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 264. P. 697—705.García-Lario A.L., Grasa G.S., Murillo R. Performance of a combined CaO-based sorbent and catalyst on H2 production, via sorption enhanced methane steam reforming. Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 264. P. 697—705.Minh D.P., Pham X., Siang T.J., Vo D.N. Review on the catalytic tri-reforming of methane. Part I. Impact of operating conditions, catalyst deactivation and regeneration. Applied Catalysis A: General. 2021. Vol. 621. Р. 118202.Minh D.P., Pham X., Siang T.J., Vo D.N. Review on the catalytic tri-reforming of methane. Part I. Impact of operating conditions, catalyst deactivation and regeneration. Applied Catalysis A: General. 2021. Vol. 621. Р. 118202.Elharati M.A., Dewa M., Bkour Q., Hussain A., Dong S., Ha S. Internal reforming solid oxide fuel cell system operating under direct ethanol feed condition. Energy Technology. 2020. Vol. 8 (9). P. 1—11.Elharati M.A., Dewa M., Bkour Q., Hussain A., Dong S., Ha S. Internal reforming solid oxide fuel cell system operating under direct ethanol feed condition. Energy Technology. 2020. Vol. 8 (9). P. 1—11.Chen L., Qi Z., Zhang S., Su J. Catalytic hydrogen production from methane. A review on recent progress and prospect. Catalysts. 2020. Vol. 10 (8). P. 858.Chen L., Qi Z., Zhang S., Su J. Catalytic hydrogen production from methane. A review on recent progress and prospect. Catalysts. 2020. Vol. 10 (8). P. 858.Цгоев Р.С. Применение энергоустановок на топливных элементах на теплоэлектростанциях. Теплоэнергетика. 2020. Т. 8. С. 93—100.Цгоев Р.С. Применение энергоустановок на топливных элементах на теплоэлектростанциях. Теплоэнергетика. 2020. Т. 8. С. 93—100.Коровин Н.В. Расчет коэффициента полезного действия гибридной электростанции с высокотемпературным топливным элементом. Теплоэнергетика. 2007. Т. 2. С. 49—53.Коровин Н.В. Расчет коэффициента полезного действия гибридной электростанции с высокотемпературным топливным элементом. Теплоэнергетика. 2007. Т. 2. С. 49—53.Осипов М.И., Гасилов А.В. Анализ схемных решений и оптимизация параметров комбинированных установок с высокотемпературными топливными элементами и газовыми турбинами. Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2010. Т. 2 (79). С. 84—90.Осипов М.И., Гасилов А.В. Анализ схемных решений и оптимизация параметров комбинированных установок с высокотемпературными топливными элементами и газовыми турбинами. Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2010. Т. 2 (79). С. 84—90.Федотов Ю.С., Смирнов Д.Б., Воробьев П.А., Хартон В.В., Бредихин С.И. Макроскопическое моделирование процессов переноса в планарных твердооксидных топливных элементах: оценка критических факторов. Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология". 2014. Т. 20 (160). С. 26—37.Федотов Ю.С., Смирнов Д.Б., Воробьев П.А., Хартон В.В., Бредихин С.И. Макроскопическое моделирование процессов переноса в планарных твердооксидных топливных элементах: оценка критических факторов. Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология". 2014. Т. 20 (160). С. 26—37.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.