Сравнительный анализ судовых систем риформинга метана и метанола, объединённых с высокотемпературным протон-обменным топливным элементом и системой улавливания и сжижения CO2, для применения на судах с водородным топливом

В работе проведено энергетическое и эксергетическое сравнение технологий паровой конверсии метана и паровой конверсии метанола, объединённых с высокотемпературным протон-обменным топливным элементом (HT-PEMFC) и системой улавливания и сжижения углерода, для применения на судах с водородным топливом. Также исследованы требуемые объёмы для хранения основного топлива и уловленного/сжиженного CO2, а также стоимость топлива, чтобы определить более выгодную систему для судовых применений. Для сравнения в среде Aspen HYSYS были смоделированы система на основе паровой конверсии метана, работающая на СПГ, и система на основе паровой конверсии метанола, работающая на метаноле. Все расчёты выполнены при фиксированной чистой электрической мощности Wnet, electrical, равной 475 кВт, что соответствует средней мощности на валу референсного судна. Результаты показывают, что в базовом режиме энергетический и эксергетический КПД системы на основе метанола на 7,99% и 1,89% соответственно выше, чем у системы на основе метана. Когенерационный КПД системы на основе метана на 7,13% выше, чем у системы на основе метанола. Сравнение пространства, необходимого для хранения топлива и CO2, показывает, что для всего времени рейса системе на основе метанола требуется в 1,1 раза больше пространства, чем системе на основе метана, несмотря на более высокий электрический КПД. Кроме того, для выработки 475 кВт чистой электроэнергии в течение всего времени рейса стоимость топлива для системы на основе метанола в 2,2 раза выше, чем для системы на основе метана.