Назад

                      Холод как ресурс.

Не так давно по новостным каналам прошло сообщение о благополучном завершении серьезного российско-японского проекта - завода по сжижению природного газа на Сахалине. Строительство этого завода длилось более 10 лет, и стоило очень больших денег – потому и пришлось привлекать заинтересованных инвесторов. Но нельзя ли как-то удешевить строительство, и вообще – уменьшить энергозатраты на сжижение метана? Ведь компрессорные установки потребляют немало энергии при получении СПГ, поскольку для этого нужно либо охладить природный газ до температуры, близкой к Т сжижения метана (-161,6град. Цельсия) – одного из основных составляющих природного газа, либо сжать его до нескольких сотен атмосфер, отбирая образующуюся теплоту. Как правило, применяют второй способ. При этом стоит обратить внимание на очень важный факт – энергозатраты на получение СПГ очень сильно зависят от температуры окружающего воздуха. Действительно, чем ниже температура окружающей среды, тем легче охладить конденсор компрессорной установки. Между тем, основные газовые месторождения России сосредоточены как раз в весьма холодном регионе – на севере и в центре Западной Сибири – в Тюменской области. Казалось бы – бери и сжижай газ, подавай его на близкое побережье Северного Ледовитого Океана, заливай его в спецтанкеры и отправляй покупателям по всему миру. Тем более, что глобальное потепление обещает сделать этот регион более-менее судоходным. Однако есть одна серьезная проблема. Связана она с сезонной неравномерностью потребления газа. Используется наш газ  в настоящее время в странах Европы, прежде всего,  для генерации электроэнергии, а зимой – еще и для отопления жилищ. Понятно, что зимой его потребление значительно, в разы, вырастает. Но ведь именно зимой сжижать газ энергетически выгодно – ведь температура там и под -60 град. Цельсия бывает. То есть сжижать газ необходимо только зимой, а летом использовать запас. Но так как зимой как раз потребление наибольшее, сделать запас  не удастся – это понятно. Однако выход – есть. Нужно сжижать не метан, а азот воздуха – и именно зимой. А уже затем с помощью испарения азота отбирать тепло у природного газа, и тем самым его ожижать. Зимой запас азота можно сделать сколько угодно большим, нисколько, при этом, не завися от потребления природного газа – ведь азот из воздуха берется. Ограничивать в этом будет только емкость резервуаров. Однако и эта проблема решаема – об этом ниже.  

Кроме того – безопасность производства в этом случае будет чуть ли не на порядок выше – ведь компрессорным установкам не придется работать с взрыво- и пожароопасным природным газом. Ресурс азотных машин тоже побольше, чем у метановых, при прочих равных условиях – связано это с тем, что метан обладает способностью растворять и уносить из компрессора его масло, лишая его тем самым смазки, в то время как азот такого недостатка не имеет.

Еще во времена Советского Союза существовал такой проект – правда, только в стадии теоризысканий – предполагавший строительство ЛЭП на принципе сверхпроводимости. Ведь обычные ЛЭП, несмотря на все ухищрения, при передаче электроэнергии теряют не менее 30% энергии, а иногда и больше. Причина понятна – электрическое сопротивление проводов. Применение сверхпроводящих ЛЭП позволило бы эти потери почти исключить. Но, как всегда, вмешалась реальность. Пока что не создано сверхпроводящих материалов, работающих при близких к природным условиям, температурах. Самые «теплые» сверхпроводники из керамики недалеко ушли от температуры кипения жидкого азота  -195,8 град. Цельсия. В результате мы имеем следующие затраты на такую ЛЭП:

1.строительство сотен и тысяч километров трубопроводов из специальных материалов и с очень мощной теплоизоляцией. 2.собственно сам сверхпроводник (тоже на тот момент весьма дорогостоящ - сплав редкоземельных металлов).

3.регулярно расположенные, примерно каждую сотню километров, компрессорные станции для ожижения азота – очень недешевое удовольствие. Неудивительно, что идея так и осталась идеей, особенно если вспомнить про трудности конца 80-х  и 90-х годов в нашей стране. Однако с тех пор многое изменилось. Была изобретена гораздо более дешевая сверхпроводящая керамика. Появились новые, более эффективные и более дешевые, доступные теплоизолирующие материалы. А кроме того – появилась необходимость ожижения природного газа для прямой транспортировки СПГ потребителям на других континентах или для обхода «вредных» стран-транзитеров. Между тем, еще тогда, в СССР, в том старом проекте сверхпроводящих ЛЭП уже предусматривалась возможность совместить две ресурсные артерии – по трубопроводам со сверхпроводящей ЛЭП подавать не жидкий азот, а метан – правда, только если появится соответствующий сверхпроводник. Такого, пока, к сожалению, не создано. Зато вполне можно использовать в таком проекте жидкий азот для ожижения природного газа – это описано выше.  

При этом тысячекилометровые трубопроводы для жидкого азота вполне могут стать резервуаром, в котором азот при работе компрессорных установок зимой будет собираться, а летом расходоваться, одновременно и ожижая природный газ, и охлаждая сверхпроводник.

Таким образом, мы вполне можем стать свидетелями возрождения советского проекта сверхпроводящей трансконтинентальной ЛЭП (с севера на юг), совмещенной с доставкой СПГ, хотя и в несколько измененном виде. Хотя тут уже все будет зависеть от руководства соответствующих структур – «Газпрома», электропередающих компаний и руководства страны.

Один из популярных вариантов использования сверхпроводимости в промышленности уже давно – это сверхпроводящие генераторы на ГЭС. Ведь благодаря сверхпроводящему генератору с охлаждением жидким азотом габариты и масса генераторов уменьшаются чуть ли не на порядок, гораздо меньше нужно дорогостоящей меди. Вполне возможно, будь на Саяно-Шушенской ГЭС генераторы на сверхпроводимости, аварии бы не было, т.к. и ресурс у такой техники тоже значительно выше. Есть, конечно, и минусы в промышленном использовании сверхпроводимости. Помимо более высокой сложности изготовления такой техники, возникает необходимость в большом количестве дорогостоящего жидкого азота, производство которого в России пока существует только в крупных промышленных центрах. Транспортировка его оттуда по бескрайним сибирским просторам также невыгодна, т.к. в пути азот из-за теплопритоков теряется. Возникает необходимость строительства мощностей по производству жидкого азота на местах, при каждой ГЭС, что, конечно, очень дорого. В такой ситуации наличие разветвленной сети трубопроводов с жидким азотом, обеспечивающим охлаждение сверхпроводящих ЛЭП, связывающих электростанции и потребителей, позволит как нельзя лучше  решить проблему снабжения жидким азотом. Вообще же жидкий азот может пригодиться и для потребителей электроэнергии в тех случаях, когда применяются электродвигатели большой мощности – свыше 100 Квт, т.е. опять же для обеспечения сверхпроводимости. Да и кроме энергетики, во многих областях промышленности, науки и медицины требуется жидкий азот. Централизованная система его доставки очень его удешевит, и сделает более доступным для потребителей. Для начала такие многоцелевые ЛЭП+азот - магистрали можно было бы построить в самом густонаселенном и промышленно освоенном районе Сибири – в Западной Сибири.

Назад (другие идеи)