Вісник НАН України. 2019. № 4. С.37-41
СОЛОНІН Юрій Михайлович —
академік НАН України, директор Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, голова наукової ради цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України «Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій»
ПРО ВИКОНАННЯ ЦІЛЬОВОЇ КОМПЛЕКСНОЇ ПРОГРАМИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ «ФУНДАМЕНТАЛЬНІ АСПЕКТИ ВІДНОВЛЮВАНО-ВОДНЕВОЇ ЕНЕРГЕТИКИ І ПАЛИВНО-КОМІРЧАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ»
Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 27 лютого 2019 року
Доповідь присвячено результатам виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій» за 2016–2018 рр., головною метою якої було опрацювання фундаментальних проблем створення нових матеріалів, технологічних процесів, конструкцій та систем, які могли б стати основою для широкого впровадження в Україні водневих і паливно-комірчаних технологій та сприяли б поступовому зменшенню залежності від імпорту енергоносіїв, використанню вітчизняних відновлюваних енергетичних ресурсів, а також зменшенню викидів при виробництві електроенергії.
Шановний Борисе Євгеновичу!
Шановні колеги!
У світі вже склалася концепція відновлювано-водневої енергетики. Водень отримують електролізом з використанням відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна енергія, енергія вітру, гідроенергія, або піролізом побутових і твердих органічних відходів, донних мулів станцій аерації, біомаси тощо. Отриманий водень зберігають у той чи інший спосіб і за потреби використовують, спалюючи його в паливних комірках з метою одержання електроенергії, або постачають споживачам, зокрема для заправки транспортних засобів. Важливо, що водень можна також використовувати для регенерації СО2, що сьогодні особливо актуально у зв’язку з необхідністю скорочення викидів діоксиду вуглецю.
Зазначена концепція відновлювано-водневої енергетики не є суто декларативною, розвинені країни світу вже досить помітно просунулися в цьому напрямі. У багатьох містах розвивається воднева інфраструктура — функціонують маршрути громадського транспорту на водні, мережі водневих заправних станцій. Майже всі великі автовиробники сьогодні вже мають концепти автомобілів на водневому паливі.
У ЄС проблемами водневої енергетики опікується переважно Європейська воднева і паливно-комірчана асоціація (Hydrogen Europe), яка поєднує близько 100 промислових компаній, 68 науково-дослідних організацій, 11 національних асоціацій (Бельгія, Болгарія, Велика Британія, Данія, Іспанія, Німеччина, Норвегія, Румунія, Угорщина, Швеція, Франція). Науковий супровід здійснюється в рамках програми «Горизонт-2020» із загальним фінансуванням на 2014–2020 рр. порядку $665 млн.
В Україні єдиною програмою з цього напряму є цільова комплексна програма наукових досліджень НАН України «Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій», яку було започатковано постановою Президії НАН України від 16.03.2016 № 74. Протягом 2016–2018 рр. за цією програмою виконувалося 27 наукових проектів, у реалізації яких брали участь творчі колективи з 14 установ 5 відділень НАН України — Відділення фізики і астрономії; Відділення фізико-технічних проблем матеріалознавства; Відділення фізико-технічних проблем енергетики; Відділення хімії; Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології. Обсяг бюджетного фінансування програми за 3 роки становив 6408 тис. грн, або приблизно $250 тис. у доларовому еквіваленті.
Дослідження виконувалися за трьома напрямами: 1) отримання водню з використанням відновлюваних джерел енергії 2) зберігання водню, 3) паливні комірки, що дозволило вирішити низку фундаментальних і науково-технічних проблем сучасної водневої енергетики та паливно-комірчаних технологій.
Так, за першим напрямом опрацьовано наукові засади створення технологій одержання водню з використанням електрохімічних, плазмохімічних і мікробіологічних методів, а також енергоакумулюючих речовин і каталізаторів. Досліджено можливості отримання водню з харчових відходів та з використанням відновлюваних джерел енергії. Зокрема, розроблено технологічні схеми отримання водню із застосуванням геотермальних джерел енергії, сонячного випромінювання та енергії вітру (Інститут відновлюваної енергетики); здійснено термодинамічне обґрунтування та експериментальне підтвердження новітньої біотехнології отримання водню з одночасним знешкодженням екологічно небезпечних змішаних харчових відходів (Інститут мікробіології та вірусології ім. Д.К. Заболотного); сконструйовано і протестовано реверсивну паливну комірку, що забезпечує отримання водню фотохімічним розкладанням води, дає змогу акумулювати отримуваний водень і використовувати його для генерації електричного струму (Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря).
Крім того, визначено характеристики газифікації твердих відходів деревини, деревного вугілля та донного мулу на повітряному та пароповітряному дутті. Розроблено нові каталізатори на основі феритів магнію, марганцю і заліза, які виявляють високу каталітичну активність і селективність у процесі одержання водню паровим риформінгом (Інститут вугільних енерготехнологій, Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського); запропоновано напрями технологічного використання водню для трансформації надлишку електричної енергії за допомогою електролізу води та робочі цикли перетворення енергії в замкнутих схемах водневих установок (Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного); на основі наноструктурованого діоксиду титану, сенсибілізованого до дії видимого світла наночастинками сульфідів кадмію та сурми, одержано ряд фотоанодів сонячних комірок з ефективністю перетворення світла 8,15% (Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського).
На базі Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича у Переяславі-Хмельницькому створено демонстраційну систему для отримання водню з використанням енергії вітру.