Гибридные генераторы для удалённых территорий

«Хевел» планирует в нынешнем году начать проектирование гибридной энергоустановки для снабжения поселка Сангар – административного центра Кобяйского района Якутии, расположенного в 334 км от Якутска. Новая установка, совмещающая дизельные и солнечные генераторы с системой накопления энергии, будет введена в строй в 2024 г.

Строительство энергоустановки будет осуществляться в рамках совместного проекта Фонда развития Дальнего Востока, «РусГидро» и компании «Хевел-Энергосервис», которые в 2019 г. заключили соглашение по созданию автономных гибридных энергоустановок на территориях с децентрализованным снабжением электроэнергией. Инвестором проекта станет «Хевел».

«Исполнение обязательств по энергоснабжению населённых пунктов в северной и арктической зоне требует от энергетиков взвешенного подхода к решению вопросов, связанных со строительством новых объектов генерации», – комментирует гендиректор «Сахаэнерго» Гаврил Алексеев. По его словам, «на данном этапе ведётся работа с представителями инвестора и администрацией муниципального образования по поиску подходящей площадки для строительства современной станции гибридного типа, которая по плану заменит действующий энергообъект в поселке Сангар в 2024 г.».
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/03/hevel-sproektiruet-gibridnye-generatory-dlya-udalennyh-territorij-yakutii/

Цикл взаимодействия жидкости-носителя (N-этилкарбазола)

Поясняющая иллюстрация к позавчерашнему посту про интересное ноу-хау.

🦟Комары способны загрязнять экосистему пластиком❗️

Исследователи Томского государственного университета (ТГУ) пришли к выводу, что эти кровососы в состоянии переносить пластик из водоёмов на сушу.

Выбор комаров в качестве объекта исследования не был случайным. Этих насекомых отличают четыре стадии развития:
1️⃣яйцо,
2️⃣личинка,
3️⃣куколка,
4️⃣взрослая особь,
из которых первые три проходят в водоёмах, а последняя – на суше.

Как продемонстрировали длительные наблюдения учёных ТГУ, в кишечнике личинок скапливается крохотные частицы полистирола размером в 2 микрона. Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет от 40 до 120 микрон, а диаметр эритроцита (клетки крови позвоночных животных) – 7 микрон. Микропластик остаётся в организме по мере превращения личинки в куколку, а куколки – во взрослую особь, которая и становится в итоге его переносчиком из воды на сушу.

Открытие учёных Томского университета заставляет более пристально взглянуть на проблему утилизации пластика, которая остаётся ключевым экологическим вызовом в нефтегазохимии. Глобальное производство пластика в период с 1950 по 2020 гг. выросло с 1,5 млн. т до 367 млн. т. Объём использованного пластика достиг 8,3 млрд. т, из которых 6,3 млрд. т приходится на отходы.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/03/komary-sposobny-zagryaznyat-ekosistemu-plastikom-issledovanie/

«Россети» утвердили новую политику в области энергоэффективности

Документ предполагает внедрение международного стандарта ISO 50001, который был разработан для снижения энергопотребления по всей цепочке производства и передачи электроэнергии. Наряду с использованием энергосберегающих материалов, это должно позволить «Россетям» уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Компания для этой цели уже реализует проект «Энергоэффективная подстанция»: в его основу легли разработки R&D центра «Россетей», которые позволяют дочерним и зависимым обществам снижать расход энергии на обогрев помещений, охлаждение трансформаторов и другие собственные нужды. Минэнерго в 2017 г. присвоило этой инициативе «Россетей» статус национального отраслевого проекта.

Кстати, Россия входит в пятерку крупнейших стран по объему энергопотребления:
🇨🇳Китай (6 875 тераватт-часов (ТВт*Ч)
🇺🇸США (3 990 ТВт*Ч)
🇮🇳Индия (1 229 ТВт*Ч)
🇷🇺Россия (943 ТВт*Ч)
🇯🇵Япония (940 ТВт*Ч)
🇨🇦Канада (553 ТВт*Ч).
При этом номинальный объём ВВП Японии ($5,1 трлн.) и Канады ($2 трлн.) выше, чем у России ($1,6 трлн.).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/03/rosseti-utverdili-novuju-politiku-v-oblasti-energoeffektivnosti/

АГЭУ пригождаются 💪

По случаю напомним, что первая в Якутии гибридная электростанция была введена в эксплуатацию в 2021 г. в селе Табалах Верхоянского района. Мощность энергоустановки составила 1 125 киловатт (КВт), включая 400 КВт солнечной генерации. Ещё одна подобная установка в ближайшее время будет введена в строй в Верхоянске, самом северном городе Республики.

Автономные гибридные энергетические установки (АГЭУ) используются для снабжения удалённых территорий и в других регионах России. Так, «Россети» в 2017 г. ввели первую АГЭУ в селе Менза Красночикойского района Забайкальского края. Установка состоит из солнечных модулей общей мощностью 120 КВт, двух дизельных генераторов по 200 КВт каждый и накопителя энергии емкостью 300 киловатт-часов (КВт*Ч). Дизельные генераторы обеспечивают поселение энергией в утренние и вечерние часы, пиковые с точки зрения нагрузки, тогда как солнечные панели вырабатывают электричество днём, «складируя» его избытки в накопителе, из которого подача в сеть осуществляется ночью.

Гибриды - результат близок❓

Одним из путей решения описанных проблем является создание стабильных и недорогих материалов, способных преобразовывать УФ-излучение в видимую часть спектра. Имеющиеся в настоящее время синтетические люминофоры, как правило, очень дороги и синтезируются с использованием редкоземельных элементов, а используемые специальные красители нестабильны и быстро теряют свою эффективность.

Исследователи из Российского государственного университета нефти и газа попытались синтезировать эффективные покрытия, преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимый свет, с углеродными квантовыми точками, встроенными непосредственно в твёрдую матрицу из синтетических полимеров, что обеспечивает беспрецедентную стабильность их оптических характеристик. В ходе длительного (более месяца) испытания материала наблюдалось постоянное увеличение рабочей мощности кремниевых солнечных элементов и неизменность их спектров флуоресценции.

Разработанные покрытия могут быть весьма перспективными
✔️не только в процессах преобразования солнечной энергии,
✔️но и для защиты полимерных конструкционных и декоративных материалов из пластика,
✔️а также в сельском хозяйстве для защиты растений от стресса и повышения их способности к фотосинтезу,
✔️для увеличения эффективности фотобиореакторов и в фотохимии.

Долгосрочные потребности КНР в газе

По оценке ИЭФ, представляется весьма вероятным, что динамика спроса на газ в Китае будет иметь два ярко выраженных этапа в своем развитии:

1️⃣2021–2030 гг.: сохранение текущих трендов роста спроса на газ (увеличение спроса в 1,5–1,6 раза к уровню 2020 г.);
2️⃣2031–2040 гг.: постепенное насыщение внутреннего газового рынка на фоне реализации энергетической политики по достижению углеродной нейтральности к 2060 году (рост спроса на 14–15 % к уровню 2030 г.).

При этом также существует вероятность реализации более пессимистичных прогнозов роста спроса на газ в КНР, которые могут воплотиться в реальность в случае более активной климатической политики страны по достижению углеродной нейтральности к 2060 году.

Однако энергетический кризис на внутреннем рынке Китая осенью 2021 г., а также осторожная официальная позиция КНР на международном климатическом саммите в Глазго (COP26), заставляют нас предполагать, что Поднебесная будет вести более рациональную внутреннюю энергетическую политику, соблюдая баланс
⚖️между интересами национальной энергетической безопасности
⚖️и перспективными целями достижения углеродной нейтральности.

Таким образом, высока вероятность, что к 2030 г. общий спрос на газ в КНР вырастет до 525 млрд. м3, а к 2040 г. – до 600 млрд м3.
https://yangx.top/globalenergyprize/2268

Слова классика

- Единственным решением энергетической проблемы будет создание природоподобных искусственных систем, генерирующих молекулярный водород как уникальный источник энергии из компонентов, составляющих воду за счёт энергии солнечного излучения.

Сулейман Аллахвердиев
https://globalenergyprize.org/ru/2021/09/17/sulejman-allahverdiev/

Технологии в стиле Twix. Что добавить к кремню❓

В дополнение к посту о ноу-хау в солнечной энергетике:

🎙«Лучшими материалами для сочетания с кремнием с точки зрения эффективности являются полупроводники III-V групп, особенно GaAs, при использовании которых лабораторные образцы элементов продемонстрировали КПД более 32%, или перовскиты на основе галогенидов металлов, для которых лабораторные образцы показали эффективность в 29,8%», — отмечает эксперт «Глобальной энергии» профессор физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайт.

🎙«Полупроводники III-V групп до сих пор производятся с помощью очень дорогой и медленной молекулярно-лучевой эпитаксии, что делает их непомерно дорогими. Напротив, перовскиты из галогенидов металлов могут быть получены очень быстро при низкой температуре с использованием обычных процессов производства тонких плёнок, что делает их очень привлекательными с экономической точки зрения», — констатирует эксперт.

Куда девать пластик❓

Ряд инноваций призваны предотвратить дальнейшее увеличение массы пластиковых отходов, генерируемых в том числе и комарами.

📌Так, британский стартап Polymateria разработал пластик, который разлагается в воск: для этого на стадии производства в пластмассы добавляются каучуки, масла и осушители. Упаковка из такого материала разлагается за 226 дней, тогда как пластиковый пакет – в течение 1 000 лет.

📌Своё решение предложил и стартап Pulsar Fusion, создавший ракетный двигатель, который частично работает на топливе из переработанного пластика. Смесь, использующаяся для запуска ракет, изготавливается из полиэтилена низкого давления и закиси азота.

Повышенное внимание к H2

Среди стран, планирующих вложение существенных объемов инвестиций в развитие водородной энергетики, лидерами являются Япония и Германия.

🇯🇵Япония первой в мире приняла национальную программу развития водородной энергетики. Недавно правительство Японии решило выделить более 3,4 млрд. долл. на проекты по созданию инфраструктуры экологически чистой водородной энергетики.

🇩🇪Германия планирует инвестировать в отрасль более 10 млрд. евро до 2023 г., из них
✔️7 млрд. евро на «запуск рынка» (создание рамочных условий и стимулирование внутреннего спроса),
✔️2 млрд. евро на международное сотрудничество,
✔️1 млрд. евро — на нужды промышленности, которая, в свою очередь, должна внедрить водородные технологии, чтобы в перспективе стать первым экспортёром в мире.
На сегодняшний день водородная энергетика правительством Германии рассматривается как способ наиболее эффективного использования имеющихся источников энергии.
https://yangx.top/globalenergyprize/2302

Глобальный спрос на хранение энергии к 2030 вырастет в 15 раз

Как считают в Rystad Energy, общемировой спрос на аккумуляторы вырастет с 580 гигаватт-часов (ГВт*Ч) в 2021 г. до 9 тераватт-часов (ТВт*Ч) в 2030 г.

🚙Главный драйвером роста станет сегмент легковых электромобилей, где этот период спрос увеличится со 373 ГВт*Ч до 4,9 ТВт*Ч.

🔋Вторым по значимости сегментом – с долей 29% против 55% у электромобилей – будет электроэнергетика, где спрос на батареи вырастет с 139 ГВт*Ч в 2021 г. до 2,5 ТВт*Ч в 2030 г.

🚛Важный вклад в кумулятивный прирост внесёт лёгкий коммерческий транспорт (электрические фургоны и минивэны), где спрос к 2030 г. достигнет 1 ТВт*Ч.

Прогноз Rystad Energy исходит из допущения, что к 2030 г. мировому сообществу удастся удержать прирост средней температуры воздуха в пределах 1,6 градуса Цельсия в сравнении с доиндустриальной эпохой.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/05/globalnyj-spros-na-hranenie-energii-k-2030-godu-vyrastet-v-15-raz-rystad-energy/

Повышение КПД не за горами❓

В перспективе, использование тандемных технологий может увеличить КПД солнечных панелей до 50%. Однако пока развитие этих технологий тормозят несоизмеримо высокие затраты на внедрение массовых разработок, поясняет лауреат премии «Глобальная энергия», завлабораторией фотоники и интерфейсов Швейцарского федерального и технологического института Лозанны Михаэль Гретцель.

«КПД панелей на однопереходных солнечных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала, достигает при естественном солнечном освещении значений в 29-30 %, в то время как для многопереходных тандемных элементов КПД более высокий, достигающий при концентрированном солнечном свете значений более 50 %. Отслеживание солнца является обязательным для таких высокоэффективных элементов, но это требует дополнительных затрат», — говорит учёный.

По словам эксперта «Глобальной энергии», профессора физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайта, в мире уже создан первый стартап по внедрению тандемных технологий, результат работы которого пока не предсказуем. «Пока ещё ни один тандемный элемент с перовскитом не вышел на рынок, но компания Oxford PV сообщила в прошлом году о завершении строительство завода для первой линии по производству тандемных элементов «перовскит на кремнии», поэтому следует ожидать, что эта технология станет доступной в течение года», — отмечает Снайт.

Африканский газ - бум производства и спроса

🇩🇿Крупнейшим производителем газа среди африканских стран остаётся Алжир, который в 2020 г. добывал 81,5 млрд. куб. м – больше, чем
🇪🇬Египет (58,5 млрд. куб. м),
🇳🇬Нигерия (49,4 млрд. куб. м),
🇱🇾Ливия (13,3 млрд. куб. м).

Самым быстрорастущим производителем является Ангола, которая в период с 2016 по 2020 гг. увеличила экспорт СПГ с 0,9 млрд. до 6,1 млрд. куб. м. При этом Африка входит в тройку ведущих регионов мира по темпам прироста газового спроса:
👉если Азия до пандемии ежегодно наращивала его в среднем на 5,2%,
👉то африканские страны – на 5,1%,
👉а Ближний Восток – на 4,6%.
https://yangx.top/globalenergyprize/2295

Привлекательная стоимость H2

📍Цена вопроса
Себестоимость производства водорода из природного газа, по оценкам Международного энергетического агентства, составляет $1,5–3,5 за 1 кг. Произведённый с помощью ВИЭ водород стоит выше — $2–6 за 1 кг.

📍Снижение прайса
Согласно прогнозу МЭА, к 2030 г. расходы на производство водорода уменьшатся на 30%. В свою очередь, BloombergNEF к 2030 г. прогнозирует снижение себестоимости водорода из энергии ВИЭ до $1,4 за 1 кг, а к 2050 г. — до $0,8.

📍Увеличение спроса
При себестоимости производства водорода около $2 за 1 кг к 2030 г. в мире можно ожидать спрос в размере от 100 до 114 млн. тонн водорода в год — это плюс 35–55% к уровню 2018 г.
https://yangx.top/globalenergyprize/2313

Хранение энергии - лидеры и риск дефицита

🥇Ведущим регионом на рынке хранения энергии станет Азия, на долю которой к 2030 г. будет приходиться 41% глобального спроса на аккумуляторы (3,6 ТВт*Ч). В тройкё лидеров
🥈Европа, (1,9 ТВт*Ч)
🥉Северная Америка (1,7 ТВт*Ч).
4️⃣Значимым регионом постепенно будет становиться Африка, где спрос на аккумуляторы к 2027 г. увеличится до 50 ГВт*Ч, а к 2030 г. – до 227 ГВт*Ч.

Однако рост спроса может столкнуться с дефицитом предложения: по оценке Rystad Energy, реализация уже заявленных проектов позволит удовлетворить спрос на аккумуляторы лишь на 60%, даже несмотря на кратный рост инвестиций хранение энергии. Глобальные капиталовложения в разработку и производство аккумуляторов в период с 2016 по 2020 гг. увеличились с $2 млрд. до $7 млрд.
https://yangx.top/globalenergyprize/2315

Технологии по системе «Подсолнух»

Ещё одним, но уже более простым способом повышения эффективности работы солнечных панелей может стать массовое внедрение технологий солнечных трекеров, которые подобно природным механизмам у подсолнуха, поворачивают панели вслед за солнцем. Специальная программа
✔️учитывает местоположение панели (координаты и высоту),
✔️просчитывает, где именно будет находиться солнце в каждый отрезок времени,
✔️и, исходя из этого, трекер поворачивается в наиболее выгодное положение.

Это позволяет увеличить эффективность использования панелей примерно на 25-30%, а в некоторых регионах — на целых 40-50% по сравнению с модулями с фиксированным углом. На сегодняшний день применяются как простые одноосные, так и двухосные трекеры.

Но, как отмечает эксперт «Глобальной энергии», профессор физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайт, сейчас идут разработки по внедрению трёхосных трекеров. «Для расширения временных границ выработки электроэнергии с раннего утра и до позднего вечера можно использовать трёхосный механизм слежения за солнцем или просто устанавливать модули на фиксированной оси с чередующейся ориентацией восток-запад. Последняя конфигурация позволяет получить фактически одни из самых высоких значений выходной мощности на квадратный километр», — говорит учёный.

🤷‍♂️Впрочем, подобная технология, повышая эффективность работы солнечной панели, сама по себе является энергозатратной.
https://yangx.top/globalenergyprize/2316

Я думал, что разница в работе аккумуляторов в мороз и в тепло это скорее проблема прошлого. Но дело скорее в технологии.

Тесла работает почти одинаково. А вот американцы конкретно страдают.

Ноу-хау для полупроводников

Учёные из Института общей и неорганической химии Российской академии наук (ИОНХ РАН) предложили новую технологию синтеза и нанесения слоёв оксида никеля. Это полупроводниковый материал, который благодаря своим оптическим, электрофизическим и каталитическим свойствам используется в
✔️фотовольтаике,
✔️электронике,
✔️газовых сенсорах.

Основным в работе исследователей стал геотермальный метод, позволяющий формировать вещества с применением воды в качестве растворителя при температуре свыше 100 градусов Цельсия. С его помощью учёные ИОНХ РАН получили оксид никеля, частицы которого представляют собой нанолисты. Использование чернил на основе таких частиц и пневматической микроэкструзионной печати, применяющейся для печати органов, клеток и тканей на основе клеточных структур, дало возможность создать бездефектные полупроводниковые покрытия на специализированном чипе.

👉Инновационная технология получения оксида никеля может использоваться в газовых сенсорах. «Мы установили, что при воздействии сероводорода поверхность нанолистов оксида никеля частично подвергается необратимым химическим изменениям, в результате чего проводимость покрытия существенно изменяется. Нам удалось показать, что сформированная планарная структура демонстрирует высокую чувствительность при детектировании сероводорода, а разработанный подход, сочетающий гидротермальный синтез и аддитивные технологии, является перспективным при создании современных компонентов резистивных газовых сенсоров», - комментирует исследователь ИОНХ РАН Татьяна Симоненко.

👉Разработка также может использоваться для создания компонентов электрохимических генераторов энергии, в том числе топливных элементов.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/09/rossijskie-uchenye-razrabotali-novuju-tehnologiju-formirovaniya-poluprovodnikovyh-pokrytij/

Как победить пробки в газовых скважинах❓

В России появилась инновация для решения серьёзной проблемы. Учёные Казанского (Приволжского) федерального университета создали вещество для растворения пробок, образующихся в скважинах при подводной добыче газа. Разработка полностью безопасна для морских обитателей.

❌Последнее важно, поскольку ингибиторы, используемые в условиях вечной мерзлоты, неприемлемы для работы в море по экологическим соображениям. Это и подвигло исследователей Казанского университета разработать ингибитор, безопасный для экосистемы морского дна.

🌿Что было сделано: учёные включили в состав нового вещества полимеры, которые ускоренно разлагаются при попадании в естественную среду. Поэтому неконтролируемый выход такого ингибитора на морской глубине не будет грозить экологическим ущербом.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/09/innovaciya-kazanskogo-universiteta-pomozhet-reshit-problemu-probok-v-gazovyh-skvazhinah/

Панели vs. жара

☀️Популярность солнечных батарей приводит к постепенному расширению географических границ их использования. Ещё несколько лет назад считалось, что гелеоэлектростанции – это удел лишь солнечных стран с мягким климатом. Поэтому стандартной базовой температурой работы солнечной панели считается 25°C. Однако сейчас всё активнее внедряются технологии по их использованию в экстремальных условиях морозной Арктики или жарких пустынь. Сегодня - о последних.

🗣«Солнечные панели могут работать в любых условиях, в них нет движущихся частей, а солнечные электростанции спроектированы так, чтобы выдерживать суровые погодные условия. Однако количество генерируемой энергии прямо пропорционально количеству солнечного света — как рассеянного, так и прямого — и понятно, что в ненастный пасмурный день яркость будет ниже», — отмечает эксперт «Глобальной энергии», профессор физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайт.

🌅«Все солнечные панели снижают эффективность при повышении температуры, а оценка их КПД проводится с помощью температурного коэффициента, который соответствует процентному снижению КПД при повышении температуры на 10°C. Поэтому в периоды экстремальной жары происходит снижение полного КПД, но при этом данные периоды сопровождаются обычно ярким солнечным светом, поэтому выходная мощность солнечной электростанции будет высокой. Эти факторы легко учесть, но надо знать, что разные технологии имеют разные температурные коэффициенты: от -0,4% для худшего случая до -0,25% для лучшего», — поясняет учёный.
https://yangx.top/globalenergyprize/2320