Суднова гібридна енергетична система з твердооксидними паливними елементами та газовою турбіною - Ващиленко Микола Васильович; Сербін Сергій Іванович; Патлайчук Олексій Володимирович; Washchilenko Nikolay V.; Serbin Serhiy I.; Patlaichuk Oleksii V. (My University, 2023)
Стаття присвячена розробці декарбонізованих суднових енергетичних систем, що скла¬даються з твердооксидних паливних елементів та газової турбіни, з практично нульовими викидами екологічно шкідливих компонентів. Нині має місце зростаючий інтерес до використання паливних елементів у складі суднових гібридних систем. У паливних елементах перетворення енергії є прямим електрохімічним процесом без проміжного перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію. Таким чином, паливні елементи не підлягають обмеженню циклу Карно. Одним з видів таких елементів є твердооксидний паливний елемент (solid oxide fuel cell – SOFC), в якому робоча температура становить близько 873–1373 K. Це дозволяє практично застосовувати SOFC разом з газовою турбіною (gas turbine – GT) для виробництва електричної та теплової енергії у гібридних циклах (SOFC-GT). Метою роботи є підвищення ефективності суднової гібридної системи для виробництва електричної та теплової енергії, що складається з твердооксидних паливних елементів і газової турбіни з перерозширенням. На відміну від попередніх досліджень, доведена перспективність використання газотурбінного циклу з впорскуванням водяної пари в камеру згоряння та турбіною перерозширення для утилізації теплоти відхідних газів паливних елементів, а також підвищення ефективності енергосистеми. Багаторежимність суднових енергетичних установок визначає велику потенційну можливість використання комплексу твердооксидних паливних елементів та газової турбіни для підвищення ефективності експлуатації всього судна. Розроблено схему суднової енергетичної установки з твердооксидними паливними елементами і газовою турбіною з перерозширенням. Проведено теплові розрахунки ефективності такої системи. Отримані результати визначили науково обґрунтовані напрями створення перспективних енергетичних систем з паливними елементами та газовими турбінами, розширили уявлення про процеси, які зумовлюють процеси перетворення енергії в таких системах. Це дасть змогу в перспективі створити в Україні високоефективні декарбонізовані енергетичні системи суднового та стаціонарного призначення.
Marine hybrid energy system with solid oxide fuel cells and gas turbine
Ващиленко, М. В. Суднова гібридна енергетична система з твердооксидними паливними елементами та газовою турбіною = Marine hybrid energy system with solid oxide fuel cells and gas turbine / М. В. Ващиленко, С. І. Сербін, О. В. Патлайчук // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2023. – № 1 (17). – С. 13–21.
Keywords: гібридна енергетична система; твердооксидний паливний елемент; газова турбіна; електростанція; hybrid energy system; solid oxide fuel cell; gas turbine; electrical station