Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) им. Р. Е. Алексеева получил патент на водородную энергоустановку с комплексной системой безопасности. Разработка коллектива нижегородских ученых построена на принципах многоуровневой защиты, где каждый критический параметр контролируется несколькими независимыми способами.
Энергоустановки с водородными топливными элементами используются, как правило, на автономных объектах, удаленных от традиционных источников энергии. Это, например, метеорологические станции, вышки сотовой связи, линейные потребители магистральных трубопроводов и т.д. В качестве источника энергии в таких установках используется водород, который может длительное время храниться в газообразном состоянии в баллонах под высоким давлением.
Преимуществом этого вида топлива является его экологичность, но оно требует особого подхода к эксплуатации.
«Водород при соединении с кислородом образует взрывоопасную смесь, поэтому при эксплуатации таких систем необходимо соблюдать повышенные требования техники безопасности. Наша разработка имеет как пассивные, так и активные средства защиты, что позволяет предотвращать возникновение и развитие аварийных ситуаций, а также минимизировать их последствия», – отметил старший научный сотрудник лаборатории «Автономные гибридные электроэнергетические комплексы» НГТУ им. Р.Е. Алексеева Иван Липужин.
Энергоустановка размещается в огнезащитном металлическом шкафу, разделенном на четыре изолированных отсека стальными перегородками с встроенными противопожарными панелями. В первом отсеке размещается блок хранения водорода, второй представляет собой топливную магистраль, в третьем отсеке располагается сам топливный элемент, а четвертый содержит пульт управления – «мозг» всей системы.
«В изобретении предложен способ обнаружения утечек, основанный на постоянном сравнении двух независимых измерений. Первое измерение производится на основе данных от датчиков давления и температуры на входе в систему, второе – с помощью регулятора расхода на выходе. Блок управления непрерывно сравнивает эти значения, и любое расхождение между ними служит сигналом возможной утечки. Эта система дублируется независимым датчиком концентрации водорода, который постоянно контролирует воздух в установке», – рассказал Иван Липужин.
Особое внимание разработчики уделили температурному контролю. Датчик температуры не только участвует в расчетах расхода водорода, но и обеспечивает своевременное обнаружение перегрева. При повышении температуры выше критического значения срабатывает многоступенчатая система защиты и активизируется автономное устройство пожаротушения.
Разработка нижегородских ученых также может быть использована в водородных автомобилях и беспилотных летательных аппаратах на водородных топливных элементах. В числе потенциальных заказчиков установки в НГТУ им. Р. Е. Алексеева назвали компании «Росатом», «Газпром», «Роснефть», РЖД, крупные автомобильные заводы.