1. Резюме
Многопрофильная компания ООО «Регент Балтика» совместно с инжиниринговой компанией ООО «БАЛТМАШ» с 2019 года ведёт разработки по созданию безвакуумных систем теплоизоляции для ёмкостей хранения и транспортировки для всей линейки криогенных, сверхнизкотемпературных продуктов. Основное усилие направлено на сжиженный природный газ (LNG) и сжиженный водород (LH2).
С момента основания в 2004 году компания Регент Балтика добилась значительных успехов и активно развивается.
Планомерно идёт процесс накопления технологической компетенции для решения задачи по созданию композитной ультракомпактной теплоизоляции.
Сегодня, здесь, на этом знаковом мероприятии, представляем Вам ЭЭC-систему /EES-systems/.
ЭЭC-система - это комплексное конструкционное решение, призванное решить проблему создания ёмкостей объёмом более 3000 м3, для транспортировки грузов при температуре -253°С.
Данное инженерное решение создано на базе многослойной композитной твердотельной без вакуумной теплоизоляции и титанового многогранного барьерного корпуса (ТМБ-корпуса) и с применением технологии намотки карбонового внешнего корпуса (КВ-корпус).
2. Решаемая проблема
Разработка решает отраслевую проблему создания крупногабаритных и сверхкрупногабаритных транспортировочных ёмкостей для судов-водородовозов, и создания систем хранения и перевалки сжиженного водорода (LH2) для береговой инфраструктуры.
Примером возникающих проблем при попытке транспортировки значительных объёмов сжиженного водорода можно считать реализованный недавно проект судна-водородовоза HYSTRA.
Что имеем на борту судна:
- две маленькие ёмкости по 1250 м3
- станция для поддержания вакуума
При этом возникают вопросы по критичности поддержания вакуума в таком, по нашему мнению, незначительном объёме... это сложно, дорого и без гарантий.
Главное то, что: Риск утраты груза очень велик.
3. Подход к проблеме
Созданная нами ЭЭС-система нуждается в качественном первичном барьере, корпусе ёмкости, способном удержать сжиженный водород в заданном объёме требуемое время.
Развитие технологий транспортировки и хранения криогенных продуктов, в том числе сжиженного водорода (LH2) тесно связано с прогрессом в получении устойчивого к циклическим термическим нагрузкам материала первичного барьера ёмкости.
Здесь хочется отметить потенциал титана и его сплавов.
Важно отметить, что рассматриваемые сегодня и сейчас решения по созданию ёмкостей для сжиженного водорода (LH2) с теплоизоляцией на безвакуумных принципах ориентированы на масштабные, крупногабаритные конструкции для перемещения большого объёма сверхнизкотемпературного продукта (LH2).
Формальные решения существуют, но для масштабирования и промышленного использования, все они, требуют дальнейшей доработки, как по составу и качеству применяемых материалов, так и по конструкции и технологии изготовления ёмкости.
4. Описание предлагаемого решения
Продукт концепт-проекта – ЭЭС-система. Это конструкционное решение, которое позволяет создать изотермический объём максимального объёма с заданными транспортировочными характеристиками.
В нашем концепт-проекте, разработанная ЭЭС-система на 80 процентов состоит из криогеностойкого пенополиуретанового (КППУ) материала.
КППУ материал позволяет работать в композиции с другими материалами и создавать различные конструкционные вариации по структуре и составу стенки ёмкости.
Важнейшим элементом ЭЭС-системы является конструкция первичного барьера. Это специально разработанный, под задачи создания изотермических срерхнизкотемпературных условий в ёмкости, титановый многогранный барьерный корпус (МБ-корпус).
Логика принятия решения по геометрии и параметрам МБ-корпуса:
- минимальная толщина;
- минимальный вес;
- совместимость используемых технологий;
- возможность масштабирования конструкционных решений;
- длительный срок службы.
Инновационное конструкторское решение базируется на минимизации значения толщины стенки МБ-корпуса с целью создания условий по увеличения толщины теплоизоляционного слоя.
5. Возможности управления фазовым составом и структурой титановых сплавов технологическими способами.
Дальнейшие исследования в разработке материала для МБ-корпуса позволят нарастить компетенцию и укрепить организационные связи между производителями сырья и изделий.
Важным моментом наработки является:
- совершенствование технологий применения,
- подбор оборудования,
- отработка вопросов локализации производства в указанной локации.
6. Титановые сплавы для криогенной техники. Технология/Инновации
Система ЭЭС в концепт-проекте насыщена инновационными технологическими решениями и ноу-хау производственных процессов.
В первую очередь это связано с технологиями применения титановых сплавов и композитных материалов, применением процессов напыления и термостатирования.
Именно компетенция в технологических процессах позволяет получить изделия с требуемыми характеристиками и качеством.
Разработки защищены секретами технологий производства и ноу-хау, раскрытие которых требуют от «взломщиков» значительных затрат времени и средств.
Данное решение хорошо масштабируется и имеет высокий потенциал вариативности, что позволяет иметь другие решения и применение.
В 2025-2026 году планируется повести исследования характеристик, сложные, масштабные эксперименты с концепт-макетом ЭЭС-системы.
7. Конкуренция
Реальными конкурентами продолжают оставаться компании Китая и Южной Кореи.
Сегодня, конструкционно, производителями широко используются вакуумные и вакуумно-наполненные решения в теплоизоляции ёмкостей, это как правило собственные разработки производителей.
Большую нишу занимают баллоны высокого давления.
Активно внедряется технология металлогидридного хранения водорода.
Применяемые материалы и сырьё в основном местного производства.
Поэтому предлагаемое решение для транспортировки криогенных грузов, на основе титановых сплавов, имеет конкурентные преимущества.
Мы хорошо знаем и понимаем наши ключевые преимущества.
Именно они позволят нам решить эту задачу эффективно!
8. Сравнение материаловедческих решений
Разработанная «Регент Балтика» и «БАЛТМАШ» ЭЭС-система требует высококачественного материала.
Экспертное мнение подтверждает возможность реализации существующих сегодня решений.
Цепочка создания титанового сплава тесно связана как с разработчиками, проектировщиками конструкций ЭЭС-системы, в том числе судов-газовозов для транспортировки сжиженного водорода (LH2) и объектов наземной инфраструктуры (ёмкости хранения сжиженного водорода (LH2), так и с поставщиками сырьевых позиций.
Раскрытие возможностей применения титановых сплавов тесно связано с криостойкими пенополиуретанами, с масштабирования производства этих материалов и начала изготовления из них изделий.
9. Пути снижения склонности к хладноломкости титановых сплавов при -253°С
ПУТИ:
1. Снижение примесей внедрения (С, O, N) и железа. ВТ6кт, ВТ5-1кт, ПТ3Вкт содержат <0,12% кислорода (О).
2. Создание глобулярной мелкозернистой структуры.
3. Применение гранульной технологии (изотропность структуры и свойств).
Ключевым активом в данном случае являются наработки и компетенции в производственных технологиях наших «титановых» партнёров из «Международной ассоциации ТИТАН», которую бессменно возглавляет, присутствующий здесь господин (товарищ) Андрей Валентинович Александров.
Наш ЭЭС концепт-проект полноценно развивается.
Проделана огромная работа.
Есть отличные результаты и предпосылки для дальнейшего международного развития.
10. Затраты и эффекты пилотного проекта
Предварительная оценка затрат для запуска целевого пилот-проекта, предполагает объём расходов, не превышающий 250 млн. долларов.
Окончательная стоимость будет зависеть от финальной экспертизы затрат по пилот-проекту.
11. Команда проекта
Команда проекта создана на базе сотрудников компании «Регент Балтика».
Это специалисты с большим опытом работы с криогенными материалами.
Опыт каждого из них и разносторонние компетенции позволяют нам считать компанию «Регент Балтика» - экспертом в системах хранения и транспортировки сжиженного водорода (LH2) для нефтегазовой отрасли.
12. Итог на будущее
Можно ли масштабировать ЭЭС-систему для создания ёмкостей с минимальным объёмом таких как: топливный бак автомобиля или летательного аппарата? Ответ - в будущем – ДА.
Именно поэтому и для этого нам нужен ТИТАН, его сплавы, его уникальные возможности и свойства.