Энергия тепла земных глубин

Геотермальная энергия считается самым экологически чистым видом энергии, поскольку при её добыче
➕не выделяются парниковые газы
➕и не требуется большие площади земли.

Геотермальные ресурсы делятся на два вида:
1️⃣гидротермальные,
2️⃣петротермальные.
И если гидротермальная энергетика уже нашла широкое применение в энергобалансе многих стран, таких как Филиппины, Исландия или Кения, то петротермальная энергетика ещё проходит стадию научных исследований и пилотных проектов.

♾Но уже сейчас понятно, что запасы петротермальной энергии на Земле практически неисчерпаемы. Поэтому, в случае если будут найдены экономически эффективные и простые способы использования петротермальных источников, этот вид энергетики обещает стать наиболее перспективным на фоне мировой «зелёной» повестки, - считает эксперт «Глобальной энергии» научный руководитель Института теплофизики СО РАН Сергей Алексеенко.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/24/energiya-tepla-zemnyh-glubin/

Tesla смогла стать электрокаром, который не нуждается в представлении настолько, что... не нуждается в рекламе. По приведённой статистике, бренд воздерживается от инвестиций в рекламу, в отличие от конкурентов с ДВС.

Выгоды H2 на ГЭС

Производство водорода методом электролиза будет уступать по стоимостным показателям методам
👉паровой конверсии метана
👉и газификации угля,
а единственным преимуществом метода электролиза остаётся экологический фактор.

❗️И всё же производство водорода методом электролиза у существующих ГЭС, с опорой на уже существующую инфраструктуру энергомощностей и прямой доступ к источникам чистой воды, обойдётся дешевле, чем производство на основе ВИЭ.
https://yangx.top/globalenergyprize/2399

Вертикаль выгоднее горизонтали

💸Простота конструкции вертикальной турбины для ветроэнергетики должна будет позволить минимизировать операционные издержки. По оценке SeaTwirl, удельная приведённая стоимость выработки электроэнергии будет на 21% ниже, чем у горизонтальных морских ветрогенераторов, одной из слабых сторон которых является высокий уровень этой самой стоимости.

Для сравнения:
👉удельная приведённая стоимость выработки на прибрежных ветроустановках в ЕС в 2020 г. составлял $75 за мегаватт-час (МВт*Ч),
👉тогда как для наземных ветрогенераторов этот показатель был равен $50 за МВт*Ч,
👉а для солнечных панелей – $55 за МВт*Ч.

❗️Инновация SeaTwirl может подстегнуть внедрение надводных ветроустановок, которые пока что остаются менее распространёнными в сравнении с наземными: если глобальная установленная мощность первых в 2020 г. составляла 34,4 гигаватта (ГВт), то вторых – 698,9 ГВт.

Как лучше использовать энергию солнца❓

Отвечает заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова Алексей Тарасов:

🗣«На суше наиболее коммерчески эффективные и доступные на сегодняшний день солнечные панели — это батареи на основе кремния с КПД порядка 22-25%. То есть, используя их, вы можете сгенерировать около 230 Вт на квадратный метр. Это, мягко сказать, не очень высокий показатель. Поэтому на сегодняшний день, есть три оптимальных варианта использования солнечной энергии:

1️⃣ Строительство мощных солнечных электростанций, которые требуют много свободной площади. Они, по сути, представляют собой поля или фермы солнечных панелей, уходящих за горизонт.
2️⃣ Установка солнечных панелей на крышах домов, когда необходимо всего несколько киловатт для домашнего использования.
3️⃣ Установка панелей в удалённых местах, куда прокладывать линию электропередач или постоянно подвозить дизель для генераторов невозможно или чрезвычайно дорого».
https://yangx.top/globalenergyprize/2397

Солнце в рулонах

🌞Российская компания Solartek планирует создать крупногабаритные гибкие солнечные панели для крыш. Фирма уже изготовила первый герметичный фрагмент такой кровли на базе гибкого фотовольтаического модуля. Площадь этого модуля достигает 6,8 кв. м., что делает его самым крупным гибким солнечным модулем, изготовленным в России.

💪Solartek применил собственную технологию склейки тонкопленочных панелей, которую освоил в начале текущего года. В герметичный фрагмент солнечной кровли интегрированы 248 гибких тонкопленочных ячеек, которые преобразуют солнечный свет в электроэнергию. Каждая ячейка в рамках одной панели работает автономно, поэтому, когда тень частично закрывает панель, ячейки, оставшиеся на солнце, продолжают вырабатывать электричество. Вес фрагмента составляет 18 кг, толщина – 2 мм.

👍Особая технология склейки позволяет производить цельные гибкие модули любых размеров. При этом в случае необходимости, например, при транспортировке, панель сворачивается в компактный рулон диаметром 800 мм. Такой подход ускоряет и удешевляет монтаж солнечной системы на крыше
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/25/solnce-v-rulonah/

Слова классика

- Если вопрос хранения энергии решится, это будет грандиозная революция в области энергетики и экономики. Сегодня под угрозой остановки находится абсолютно любой способ генерации. Вот самый яркий пример: ветряк крутится - лампочка горит. Ветер стих - лампочка погасла. Сейчас очень много учёных пытаются решать эту проблему.

Родней Джон Аллам
https://globalenergyprize.org/ru/2020/09/30/rodnej-dzhon-allam-velikobritaniya/

Кто поможет с ураном

Обеспечить рост спроса на ядерное топливо должны будут крупнейшие производители урана:
🇰🇿Казахстан (41% общемировой подземной добычи),
🇦🇺Австралия (13%),
🇳🇦Намибия (11%),
🇨🇦Канада (8%),
🇺🇿Узбекистан (7%),
🇳🇪Нигер (6%),
🇷🇺Россия (6%).

🇺🇸Вплоть до недавнего времени к их числу относились и США, которые входят в четверку крупнейших стран по кумулятивной добыче урана в 1945-2020 гг. (наряду с Канадой, Узбекистаном и Казахстаном). Однако в последние годы добыча урана в США последовательно сокращалась –
↘️с 1 537 т в 2011 г.
↘️до 1 256 т в 2015 г.
↘️и всего лишь 6 т в 2020 г.

Как начиналось освоение подземного жара

Петротермальные ресурсы представляют собой часть тепловой энергии, которая заключена в практически водонепроницаемых сухих горячих горных породах, расположенных на глубинах 3-10 км. Там их температура достигает 250- 350 °С.

🔁Практически все проекты использования петротермальной энергетики предполагают, что по нагнетательной скважине холодная вода поступает в подземный резервуар из горячих сухих пород, нагревается, выходит через добычные скважины на поверхность уже сильно горячей или в виде пара, и попадает на электрическую станцию. Из электростанции вода вновь возвращается в нагнетательную скважину, тем самым создавая замкнутую циркуляционную систему.

🇺🇸Первым таким проектом освоения петротермальной энергии стал проект Лос-Аламосской национальной лаборатории США. Он получил название HDR (Hot Dry Rock). Проект выполнялся в местечке Фентон-Хилл в кальдере Валлес в Нью-Мексико в 1973 — 1996 годах. В рамках проекта с помощью гидроразрыва пласта был создан искусственный коллектор из вертикальных трещин в монолитной породе. Подобные гидроразрывы применяют и при добыче нефти, однако расходы воды в геотермальных скважинах должны быть в десятки раз больше, чем при нефтедобыче.

🤔Проект выявил сразу несколько создания подобных станций. Выяснилось, что стандартный способ гидроразрыва давал недостаточное количество трещин, чтобы достичь нужной проницаемости и хорошего теплообмена. Поэтому в последующем ученые пошли по пути создания обширных резервуаров с множеством трещин и естественных дефектов пород. Такие проекты получили название Enhanced Geothermal Systems (EGS) – усовершенствованные геотермальные системы.

ПЭС - история вопроса

Одной из первых в мире приливных электростанций (ПЭС) стала канадская ПЭС Аннаполис мощностью 20 МВт. Она работала в период с 1985 по 2019 гг. на одноимённой реке, впадающей в знаменитый залив Фанди.

👉Главным элементом этой ПЭС - сейчас станция является туристическим аттракционом - была небольшая дамба, которая ограждала резервуар, приводивший в действие гидротурбину. Подъём шлюзовых ворот, располагавшихся на дамбе, позволял пополнять водохранилище водой во время прилива, а их закрытие – удерживать воду во время отлива. Электричество вырабатывалось во время отливов, которые происходили дважды в день.

В целом, глобальная установленная мощность морских электростанций, расположенных вдали от берега, в 2020 г. составляла 527 МВт: из них большая часть приходилась на Европу (243 МВт), Азию (260 МВт) и Северную Америку (20 МВт).

Грандиозная инфографика - структура переработки и поставок нефти в США и Канаде. Трубопроводы как наиболее надёжный способ перемещения «чёрного золота» тянутся по указанным странам почти на 145 тысяч километров.

Источник

Жидкосолевое ноу-хау

Стартап Flibe Energy, основанный в США исследователем Кирком Соренсеном, спроектировал жидкосолевой реактор, который в качестве топлива будет использовать раствор тория, тяжёлого слаборадиоактивного металла серебристо-белого цвета, и фторида лития – соединения, которое внешне представляет собой белый кристалл.

❗️Отличительной чертой жидкосолевого реактора является использование расплавов солей в качестве топлива или теплоносителя. Первый и пока единственный жидкосолевой реактор был сконструирован в 1960-е гг. в США в Ок-Риджской национальной лаборатории, основанной еще во времена Манхэттенского проекта. Топливом для реактора мощностью 7,4 мегаватт (МВт) являлся фторид урана, растворенный в солях лития, бериллия (щелочноземельного металла светло-серого цвета) и циркония (металла серебристо-серого цвета). Исследования на реакторе проводились в течение пяти лет, после чего он был закрыт из-за низкого коммерческого потенциала.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/28/amerikanskij-startap-sproektiroval-zhidkosolevoj-reaktor-na-torii-i-ftoride-litiya/

​Последние исследования показывают, что эмиссия СО2, вызванная потреблением первичной энергии, несет ответственность лишь за 6% глобального потепления.

Остальное – это влияние пожаров (13 %), наводнений (15 %), засух (11 %) и темпы роста общей концентрации СО2 (15 %) и СН4 (3 %), которые главным образом и определяют смену климатических циклов.

Солнце для углеродной нейтральности

☀️🏠Тонкоплёночные гибкие солнечные батареи, интегрируемые в здания, – это активно растущий сегмент рынка солнечной энергетики. А ещё - ключевой элемент концепции дома с нулевым углеродным выбросом.

Они увеличивают способность здания генерировать электроэнергию за счёт использования
✔️крыш,
✔️фасадов,
✔️навесов,
✔️окон,
что делает данную технологию в перспективе экономически выгодной.

Параметры для петротермальных упражнений

Всего на сегодняшний день реализовано около двадцати опытных петротермальных систем в США, Японии, Великобритании, Франции, Германии и Австралии, которые подтвердили техническую возможность извлечения глубинного тепла с глубин до 5,1 км.

Эти исследования помогли определить минимальные необходимые требования для создания таких станций:
👉глубина скважин должна превышать 3 км;
👉генерируемая мощность — более 3 – 10 МВт;
👉температура в подземном резервуаре — более 250 °C;
👉расход воды — 50 – 100 кг/с;
👉расстояние между скважинами — 0,5 – 2 км;
👉объём подземного резервуара 0,1 – 0,3 куб. км,
👉срок эксплуатации станции — более 25 лет.

«Рынок продавца» на рынке урана

Одной из причин дефицита урана стали ограничения на уровне отдельных штатов. Так, в 2012 г. в Аризоне был введён запрет на добычу полезных ископаемых на государственных землях. Под его действие попала добыча урана на территории площадью в 1 миллион акров, простирающаяся вокруг национального парка Гранд-Каньон. В результате США стали сильно зависеть от импорта урана, в структуре которого ключевую роль играют
🇨🇦Канада (22%),
🇰🇿Казахстан (22%),
🇷🇺Россия (14%, по данным EIA за 2020 г.).

Сокращение добычи урана в США обострило дефицит сырья на мировом рынке: если в 2015 г. подземная добыча обеспечивала 98% глобального спроса на уран, то в 2020 г. – лишь 74%. Потребителям в результате пришлось искать альтернативные каналы получения сырья, в том числе за счёт
📌использования гражданских запасов урана,
📌вторичного обогащения урановых хвостов,
📌снижения концентрации изотопа U235, используемого для ядерных вооружений, с помощью разбавления обеднённым ураном.

Временный уход любого из крупных мировых поставщиков ударит не только по американским АЭС, для которых импортируемый уран был дешевле сырья местных поставщиков ($38,1 за кг против $45,3 за кг, по данным EIA за 2018 г.), но и по всему мировому рынку.

🇬🇧⛽️Структура стоимости топлива на АЗС в Великобритании

В том числе:
✔️34,9% - топливный сбор
✔️16,7% - НДС
✔️7,5% - торговая наценка.

Плюсы тория

В последние годы - несмотря на раннюю неудачу - в отрасли вновь стал расти интерес к жидкосолевым реакторам. Одной из причин стало глобальное сокращение добычи урана:
▶️если в 2015 г. она составляла 60,3 тыс. т,
↘️то в 2020 г. – лишь 47,7 тыс.
Доля добычи в структуре общемирового спроса на уран для атомных станций (АЭС) за тот же период снизилась с 98% до 74%.

Популярность на этом фоне получили альтернативные способы получения урана, в том числе его извлечение из каменного фосфата или глинистых сланцев. Ещё одним источником является торий, который под воздействием нейтронов высокой интенсивности превращается в изотоп урана U 233. Последний, в свою очередь, при распаде генерирует энергию.

➕Торий, в отличие от урана, не обладает самоподдерживающейся способностью к делению. Поэтому при внештатной ситуации для остановки ториевого реактора достаточно остановить ускоритель протонов, необходимый для получения нейтронов высокой интенсивности, тогда как в случае обычного уранового реактора для этого требуется полная выгрузка топлива.

➕Безопасностью отличаются и жидкосолевые реакторы:
📍с одной стороны, смесь расплавленных солей находится в активной зоне реактора под низким давлением, что исключает возможность взрыва;
📍с другой стороны, любое повышение рабочей температуры приводит к повышению плотности солевой смеси, что, в свою очередь, оборачивается замедлением реакции и падением температуры.

Гидроустановка для низкого перепада воды

🌊Компания Turbulent, основанная в 2012 г. в Бельгии, запускает в массовое производство гидроустановки, которые могут вырабатывать электроэнергию на реке или водоканале с перепадом высот от одного до пяти метров. Гидроагрегат мощностью от 15 до 70 киловатт (КВт) способен ежегодно генерировать от 120 тыс. до 560 тыс. киловатт-часов (КВт*Ч) электричества, что достаточно для обеспечения от 50 до 500 частных домохозяйств.

⚙️Гидроустановка работает за счёт отвода воды в обводной канал, по которому она поступает в турбину, после чего возвращается в основное русло. Основным элементом турбины является механическая крыльчатка, которая вращается с течением потока, создавая вихрь низкого давления. Кинетическая энергия, вырабатываемая с вращением крыльчатки, передается электрическому сердечнику. Внутри ядра турбины расположен редуктор, который передает ее мощность на генератор, где она преобразуется в электричество. Наклон лопастей турбины можно подстраивать под силу потока воды, чтобы максимально повысить производительность. Гидроустановка включает в себя также шлюз для управления потоком, защитную сетку для фильтрации поступающей воды и корзину для сбора подводного мусора.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/03/29/gidroustanovka-dlya-nizkogo-perepada-vody/

H2 не для хождения по морю❓

Применение возобновляемых источников энергии на судах на данном этапе развития возможно лишь в качестве отработки пилотных проектов или с целью проведения экспериментов для дальнейшего развития низкоуглеродных технологий. Так, например, в настоящий момент в Японии отрабатывают пилотные проекты по использованию в качестве топлива водорода или аммиака на кораблях.

🗣«Сейчас в качестве эксперимента на морских кораблях отрабатываются технологии по использованию «зелёного» водорода или аммиака. Эти проекты реализуются в рамках борьбы за снижение углеродного следа. Их экономическая эффективность и безопасность также пока под вопросом из-за затрат на выработку самого водорода или аммиака и сравнительно малого опыта практического использования этих технологий. Потребуется значительное время для наработки опыта и совершенствования подходов к таким технологиям. С энергетической точки зрения, хорошая турбина на судовом топливе по КПД не уступает водородной установке», — комментирует заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова Алексей Тарасов.
https://yangx.top/globalenergyprize/2412