CC BY
1ence "Actual problems of Earth sciences: studies of transboundary regions"]. Editor-in-Chief S. A. Lysenko. Brest: Brest State University, 2023. Part 1. Pp. 158-163. (In Russ.)
Информация об авторе
Мележ Татьяна Александровна, старший преподаватель кафедры геологии и географии, Гомельский государственный университет им. Франциска Скорины (246019, Республика Беларусь, г. Гомель, ул. Советская, 104, ауд. 4-25)
Information about the author
Tatyana A. Melezh, Senior Lecturer of Geology and Geography Department, Francysk Skaryna Gomel state University (rooms 4-25, 104, Sovetskaya str., room 4-25, Gomel, 246019, Republic of Belarus)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing Принята к публикации / Accepted for publication
18.01.2024 23.01.2024 26.01.2024
Научная статья /Article
УДК 620.9.661.931 (575.4) https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-64
Возможность производства «зеленого» водорода за счет осадков в климатических условиях Туркменистана
Вепа Байрамгелдиевич Сарыев
Государственный энергетический институт Туркменистана, Мары, Туркменистан, wepa1304@gmail. com
Аннотация. Сегодня темпы роста использования водорода в качестве энергонакопителя растет с учетом возможности его получения (выроботки). В данной научной статье представля.тся расчеты по энергообеспечению электролизера мощностью 1 МВт с использованием фотоэлектрической солнечной станции в климатических условиях Туркменистана. Результаты расчетов показали, что электролизер мощностью 1 МВт вырабатывет в день 647 кг. водорода, при этом потребляет 1,32 МВт электрической энергии.
Ключевые слова: водород, электролизер, солнечня энергия, Туркменистан
Для цитирования: Сарыев В. Б. Возможность производства «зеленого» водорода за счет осадков в климатических условиях Туркменистана // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 2: Естествознание. Медицина. 2024. № 1. С. 64-67. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-64
Possibility of producing "green" hydrogen from precipitation in the climatic conditions of Turkmenistan
Wepa Bayramgeldiyevich Saryyev
State Energy Institute of Turkmenistan, Mary city, Turkmenistan, wepa1304@gmail. com
Abstract. Today, the growth rate of the use of hydrogen as an energy storage device is growing, taking into account the possibility of its production (production). This scientific article presents calculations for the energy supply of a 1 MW electrolyzer using a photovoltaic solar station in the climatic conditions of Turkmenistan. The calculation results showed that a 1 MW electrolyzer produces 647 kg per day. Hydrogen, while consuming 1.32 MW of electrical energy.
Keywords: hydrogen, electrolyzer, solar energy, Turkmenistan
For citation: Saryev V. B. Possibility of producing "green" hydrogen from precipitation in the climatic conditions of Turkmenistan. Vestnik Syktyvkarskogo universiteta. Seriya 2: Estestvoznanie. Medicina = Syktyvkar University Bulletin. Series 2: Natural science. Medicine. 2024. 1: 64-67. (In Russ.) https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-64
Введение. В настоящее время можно наблюдать, что одновременно с развитием промышленности, экономики развитых стран земного шара возникают и решаются также и экологические проблемы. Считается, что решение экологических проблем можно найти расширением масштаба использования «зелёной» энергии.
С этой точки зрения на основании осуществления в Туркменистане плановых работ, связанных с развитием водородной энергетики Указом Президента Туркменистана, утверждена «Программа экономического развития Туркменистана на 2022-2052 годы». В этой программе ставится задача «разработки и внедрения в производство высокоэкологически чистых технологий, направленных на использование солнца, ветра и водорода» [1].
Туркменистан является одной из богатых на солнечную энергию стран. Здесь есть возможность получить водород методом электролиза, путем превращения солнечной энергии в электрическую, что даст в будущем возможность использования этого вида топлива для создания энергетической базы страны и при необходимости использовать его в будущем в качестве источника электрической энергии.
Методы исследования, теоретическая база. В настоящее время с целью облегчить обеспечение крайних точек, далеко находящихся от населенных пунктов, электрическим током подготовлен тестовый проект солнечно-водородной энергетической системы, которая работает на электролизном оборудовании в системе 2G мощностью 1 МВт [2].
В работе ставится цель выполнить расчет для фотоэлектрической солнечной станции, имеющейся в составе этого проекта, с помощью национального программного обеспечения под названием «Цифровая система разработки Солнечного кадастра», разработанного научно-производственным центром Государственного энергетического института Туркменистана, а также разработать модель особенности устройства заполнения количества необходимой для электролизов в них воды за счет природных осадков. Таким образом, рассматриваемые задачи базируются на основании сведений, полученных для центра Марыйской области Туркменистана.
Соответствующие расчеты, предусмотренные в проекте, можно провести, используя технические характеристики оборудования для электролиза в системе 2G. Используя вышеприведенные сведения и технические характеристики, можно расчитать необходимые величины [2].
Таблица
Технические характеристики электролизерной установки мощностью 1 МВт
Технические характеристики Значение и единица измерения
Номинальная мощность 1 МВт
Производительность по водороду 300 Нм3/ч, 27кг/ч
Регулирование производительности по водороду 15-100%
Удельный расход электроэнергии 4.4 кВт-ч/Нм3, 48.88 кВт-ч/кг
Давление водорода на выходе 30-200 кгс/см2
Удельная плотность водорода 0.08988 кг/Нм3
Нижная теплотворная способность (НТС) 119.96 МДж/кг (т.е. 33.32 кВт-ч/кг или 3.00 кВт-ч/Нм3)
Используя эти данные и технические характеристики системы 2G, можно рассчитать максимальное суточное производство водорода [2]:
0.08988 кг/нм3 300 нм /час= 27 кг/ч или 647 кг/сут.
Количество электрической энергии, потребляемой при максимальной производительности водорода за сутки:
4.4 кВтч/нм3 300 нм3/час / 27 кг/ч = 48.9 кВтч/кг.
Используя сведения, приведенные в таблице, можно определить коэффициент полезного действия 2G-системы, т. е. он равен отношению внутренней энергии, производимой водородом, на энергию, потребляемую при производстве водорода:
П (2G) = энергия водорода (кВт ч/кг) / энергия производства водорода (кВтч/кг).
Если взять минимальную способность теплообмена производимого водорода и максимальную потребляемую энергию электролиза (48.9 кВт час/кг), тогда эффективность 2G-системы, т. е. КПД, будет равен:
П ДО) = 33.32 кВтч /кг / 48.9кВтч/кг = 0.681 = 68.1 %.
Количество электрической энергии, необходимой для производства водорода 2G-системы полной мощностью (300 Нм3/час), или необходимая мощность:
Р = 300 нм3 /ч • 4.4 кВт ч /нм3 = 1320 кВт = 1.32 МВт.
(1)
Результаты исследования и их обсуждение. Если будем учитывать, что в Туркменистане солнечная фотоэлектрическая станция за одни сутки имеет возможность работать в среднем п=6 часов, тогда суточную электрическую мощность для электролизов в системе 2G можно найти следующим способом:
P = P0 • п = 7.92 МВт. (2)
Из этих расчетов, введя в национальное программное обеспечение нашей страны оптимальные для нас соответствующие координаты и оптимальный угол, мы получаем следующие результаты.
Рис. 1. Рабочее окно программного обеспечения «Цифровая система для разработки Солнечного кадастра»
То есть каждый день для получения электрической мощности P=7.92 МВт, используя солнечную энергию, понадобятся солнечные панели вида Q.ANTUMDUO 580 Вт, расположенные под углом наклона к горизонту 36 , в количестве N=3480.
При проведении расчетов для электролиза для производства водорода в количестве 1 нм3 известно, что понадобится масса чистой воды т0=0.805 кг [3]. На этом основании для электриза в системе 2G масса необходимой чистой воды каждый час рассчитывается по формуле:
тч = 300 нм3/час • т0 =300 нм3/час • 0.805 кг/нм3 = 241.5 кг/ч. (3)
Для выполнения расчета восполнения недостатка необходимого количества воды природными осадками необходимо знать общую площадь солнечных панелей проектированной фотоэлектрической солнечной станции. Используя размеры выбранных фотоэлектрических солнечных панелей Q.ANTUMDUO 580 Вт, их соответствующие технические характеристики, можно определить общую площадь солнечных панелей по формуле [4].
8 = а • Ь • N = 2.115м • 1.052м • 3480 = 7742.9 м2. (4)
Если природные осадки, попадающие на поверхность солнечных панелей собрать с помощью специальных желобов, тогда можно произвести расчет объема годовых осадков и определить средний объем воды, который можно собрать.
Известно, что на данной координате на каждой площади в 1 м 2 в среднем выпадает 136 мм или УГ0=136 л осадков [5]. Таким образом, среднее количество выпадающих осадков на поверхность всех настроенных солнечных панелей определяется следующим образом:
УГ = УГ0 • S = 136 л/м2 • 7742.9 м2 = 1053034.4 л. (5)
Тогда количество воды, выпадающего каждый день и используемого для электролиза, можно рассчитать по формуле:
УД = УГ/365 = 1053034.4/365 = 2885 л. (6)
Если принять, что 1 кг чистой воды, объем которой равен 1 л, то каждый день для производства электролиза потребуется количество воды в тд 2885 кг. Для того чтобы определить, за какое время это количество воды может обеспечить электролиз в системе 2G, это количество воды достаточно разделить на количество воды, потребляемое электролизом, за один час:
1 = тд/тч = 2885 кг/241.5 кг/кг = 11.94 кг. (7)
Таким образом, если солнечно-водородную систему мощностью 1 МВт построить вблизи центра Марыйской области Туркменистана, тогда количество необходимой ей воды за счет природных осадков может обеспечить работу системы продолжительностью 11.94 час.
Заключение. При проектировании солнечно-водородной энергетической системы использование национального программного обеспечения «Цифровая система разработки Солнечного кадастра» облегчит расчетные работы и будет способствовать повышению надежности проекта.
Если принять, что на территории Туркменистана солнечные панели могут работать на полную мощность 6 часов в сутки, тогда количество воды, собранной за счет природных осадков, будет вполне достаточным для их работы каждый день.
Список источников
1. Возрождение новой эпохи Суверенного государства : программа экономического развития Туркменистана на 2022-2052 годы. Ашхабад, 2022. 242 с.
2. Джумаев А. Я. Пути перехода к низкоуглеродной энергетике в Туркменистане // Беларусь в современном мире : материалы XV Междунар. науч. конф. студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 19-20 мая 2022 г. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого, Гомел. обл. орг. «Белорус. о-во «Знание»; под общ. ред. В. В. Кириенко. Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2022. С. 321-323.
3. Радченко Р. В., Мокрушин А. С., Тюльпа В. В. Водород в энергетике : учебное пособие. Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. 229 с.
4. Алланазаров Н. А., Сарыев В. Б. Эффективность цифровых систем в оценке солнечной энергии // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : материалы XXII Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 28-29 апр. 2022 г. : в 2 ч. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого; под общ. ред. А. А. Бойко. Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2022. Ч. 1. С. 238-241.
5. http://hikersbay.com (дата обращения: 03.01.2024).
References
1. Vozrozhdenie novoj epohi Suverennogo gosudarstva : рrogramma ekonomicheskogo razvitiya Turkmenistana na 2022-2052 gody [The revival of a new era of a Sovereign State: The program of economic development of Turkmenistan for 2022-2052]. Ashkhabad. 2022. 242 р. (In Russ.)
2. Jumayev A. Ya. Ways of transition to low-carbon energy in Turkmenistan. Belarus' v sovremennom mire: materialy XV Mezhdunar. nauch. konf. studentov, magistrantov, aspirantov i molodyh uchenyh, Gomel', 19-20 maya 2022 g. [Belarus in the modern world: proceedings of the XV International Scientific Conference of Students, Undergraduates, postgraduates and Young Scientists, Gomel, May 19-20, 2022]. The Ministry of Education of the Republic. Belarus, Gomel State Technical University P. O. Sukhoi University, Gomel region. org. "Belarus-ian. about "Knowledge"; under the general editorship of V. V. Kiriyenko. Gomel: Sukhoi State Technical Technical University, 2022. Pp. 321-323. (In Russ.)
3. Radchenko R. V., Mokrushin A. S., Tyul'pa V. V. Vodorod v energetike : uchebnoe posobie [Hydrogen in energy : a textbook]. Ekaterinburg: Publishing house of the Ural University, 2014. 229 p. (In Russ.)
4. Allanazarov N. A., Saryev V. B. The effectiveness of digital systems in solar energy assessment. Issledovaniya i razrabotki v oblasti mashinostroeniya, energetiki i upravleniya: materialy XXII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh, Gomel', 28-29 apr. 2022 g. V2 ch. CH. 1 [Research and development in the field of mechanical engineering, energy and management: materials of the XXII International Scientific and Technical Conference of students, postgraduates and young scientists, Gomel, April 28-29, 2022 At 2 p.m. 1]. The Ministry of Education of the Republic. Belarus, Gomel State Technical University P. O. Sukhoi University; under the general editorship of A. A. Boyko. Gomel: Sukhoi State Technical Technical University, 2022. Pp. 238-241. (In Russ.)
5. http://hikersbay.com (accessed: 03.01.2024).
Информация об авторе
Сарыев Вепа Байрамгелдиевич, преподаватель кафедры общей физики, математики и информатики, Государственный энергетический институт Туркменистана (745400, Туркменистан, Мары, ул. Байрамхана 62)
Information about the author
Saryyev Wepa Bayramgeldiyevich, Lecturer at the Department of "General physics, mathematics and informatics", State Energy Institute of Turkmenistan (Turkmenistan, 62, Bayramkhan str., Mary, 745400, Turkmenistan)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 19.01.2024
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 23.01.2024
Принята к публикации / Accepted for publication 26.01.2024
Научная статья /Article
УДК 621
https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-68
Сотрудничество Туркменистана с международными организациями в сфере охраны окружающей среды
Какагелди Атаджанович Сарыев, Гылычмухаммет Джораев, Вепа Байрамгелдиевич Сарыев
Государственный энергетический институт Туркменистана, Мары, Туркменистан, [email protected]
Аннотация. В данной научной статье, учитывая, что Туркменистан является страной, богатой возобновляемыми энергоресурсами, описывается значение принятых Государственных программ в этой сфере в выполнении обязательств, взятых на себя страной в рамках Парижского соглашения. Положительные результаты получены в результате работы, проводимой в Научно-производственном центре
