Цель - определить наиболее эффективный способ транспорта энергии от возобновляемых источников к центрам ее потребления на расстояния от 1 до 7 тыс. км на основе сравнительного анализа энергетических потерь при транспорте. В качестве энергоносителей рассматриваются электроэнергия и содержащие водород вещества - сжиженный водород, метилциклогексан, аммиак и синтетический метан. Оценка энергетических потерь осуществлялась методом их суммирования на каждом технологическом процессе в соответствующей системе транспорта рассматриваемого энергоносителя. Также учтены качественные оценки удельных инвестиций и воздействия на природную среду при создании и функционировании объектов транспортировки рассматриваемых энергоносителей. Получены численные значения оценок доставленной до потребителя энергии различными энергоносителями. Установлено, что наиболее эффективным энергоносителем на расстояние 4-5 тыс. км является электроэнергия; потери энергии в этом случае достигают 32% (без учета потерь на согласование графиков нагрузки и генерирования электроэнергии). Установлено, что использование метилциклогексана при транспорте энергии от возобновляемых источников становится более эффективным на расстоянии свыше 5 тыс. км. Показано, что суммарные потери при транспорте электроэнергии высокого напряжения на расстояние 7 тыс. км составляют 37%. При когенерационном производстве электрической и тепловой энергии топливными элементами суммарные потери на данное расстояние составляют для, %, соответственно: метилциклогексана - 33, сжиженного водорода - 47, синтетического метана - 67, синтетического аммиака - 70. Отмечено, что при сравнении систем транспортировки энергии, полученной на основе возобновляемых энергоресурсов, важным показателем является минимальная стоимость энергетических услуг для конечного потребителя, а также минимальный уровень негативного воздействия на природную среду. В дальнейшем планируются исследования в области многокритериальной сравнительной оценки для реальных условий функционирования систем транспорта энергии от возобновляемых источников.
This paper aims to determine the most efficient method for transporting energy from renewable sources to end users over distances from 1,000 to 7,000 km based on a comparative analysis of losses associated with transport. As energy carriers, electricity and hydrogen-containing substances, such as liquefied hydrogen, methylcyclogexane, ammonia and synthetic methane were compared. Losses occurring at each technological step of the energy transportation route using the energy carrier under analysis were summarized for further comparison. In addition, the qualitative characteristics of specific costs per unit and the environmental impact in the creation and operation of the respective energy transport facility were taken into account. The numerical values of the energy delivered to the consumer by the energy carriers under analysis were obtained. Electricity was established to be the most efficient energy carrier for a distance of 4,000-5,000 km; energy losses in this case achieved the value of 32% (excluding those on agreement of the load and electricity generation schedules). The use of methylcyclogexane for transporting renewable energy showed the greatest efficiency at a distance of over 5,000 km. It was shown that the total losses in transport of high-voltage electricity at a distance of 7,000 km comprise 37%. Transportation of electrical and thermal energy produced in cogeneration over a distance of 7,000 km involve the following total losses: methylcyclogexane - 33%, liquefied hydrogen - 47%, synthetic methane - 67% and synthetic ammonia - 70%. A comparison of systems for transporting renewable energy should consider such indicators as the minimum cost of energy for the end consumer and the minimum environmental impact. Future research will focus on a multi-criteria comparative assessment of various systems for renewable energy transport under real conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.