Перспективы фотофторов

🌿В энергию химических связей упомянутая энергия солнечного излучения преобразуется в процессе природного фотосинтеза. В свою очередь, энергетика, сфокусированная на производстве биотоплива, основывается
📌либо на переработке биомассы, синтезируемой в процессе природного фотосинтеза,
📌либо на переработке клеточных предшественников (определённого типа липидов или жирных кислот), синтезируемых природными или чаще направленно модифицированными штаммами фототрофов. Затем эти предшественники легко преобразуются в разные виды биотоплива, например, биоэтанол, биодизель, биоводород.

💪Наработка на полях и/или в разного рода биореакторах биомассы разных типов фототрофов позволяет осуществить чрезвычайно эффективное преобразование энергии солнечного излучения в процессе природного фотосинтеза в органическую биомассу. Выявление, разработка, создание методами генной инженерии и подробные исследования фототрофов, способных эффективно и преимущественно накапливать в клетках предшественники, легко преобразуемые в биотопливо, такое как этанол и биодизель, представляется достаточно перспективным с точки зрения экологии и экономики направлением развития одного из видов опосредованной солнечной энергетики.

👉В ИФР РАН успешно проводятся изыскания с использованием синтетических нанокомпонентов, как в виде искусственных интермедиатов на многих ключевых участках растительной клетки и, особенно, фотосинтетического аппарата (ФА), так и в виде наночастиц на основе жизненно значимых для фототрофов микро- и макроэлементов вместо обычных удобрений.

Ушёл из жизни академик РАН Ашот Саркисов

Ашот Саркисов, академик Российской академии наук (РАН) и лауреат премии «Глобальная энергия», скончался на девяносто девятом году жизни 17 октября 2022 г.

Ашот Саркисов получил премию «Глобальная энергия» в 2014 г. за выдающийся вклад в повышение безопасности атомной энергетики и вывод из эксплуатации ядерных объектов. Этим проблемам Ашот Аракелович посвятил почти всю профессиональную карьеру, которая начиналась в Севастопольском высшем военно-морском инженерном училище, где с середины 1950-х гг. он читал лекции по курсу «Корабельные ядерные энергетические установки». Интерес к морской атомной энергетике был во многом связан со службой на флоте: пройдя Великую отечественную войну и окончив в 1950 г. Высшее военно-морское инженерное училище в звании капитана-лейтенанта, Ащот Аракелович в период с 1950 по 1954 гг. служил на кораблях Балтийского флота. В 1956 г. он защитил кандидатскую диссертацию и приступил к научным исследованиям, результаты которых были представлены в 1964 г. в первой в мире монографии по нестационарным и аварийным режимам работы корабельных ядерных энергетических установок.

Защитив в 1968 г. докторскую диссертацию и став в 1971 г. начальником Севастопольского высшего военно-морского инженерного училища, Ашот Аракелович приступил к созданию научной школы по динамике и безопасности судовых ядерных энергетических установок. Являясь автором 12 монографий, 17 изобретений и свыше 280 научных статей, он подготовил 11 докторов и более 40 кандидатов наук. При этом он продолжал собственные исследования, проблематика которых со временем всерьез расширилась и стала охватывать такие области, как безопасность подземных атомных электростанций, работа ядерных установок с термоэлектрическими преобразователями энергии, а также экологические и радиационные риски при выводе из эксплуатации и утилизации атомных подводных лодок и атомных электростанций.

Последние 30 с небольшим лет жизни Ашот Аракелович отдал Институту проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН), где он занимался вопросами развития малой атомной энергетики, а также разработкой Стратегического мастер-плана комплексной утилизации атомных подводных лодок и обслуживающей их инфраструктуры.

Ашот Саркисов был главным редактором журнала «Арктика. Экология и экономика» (2011-2021 гг.), а также членом ряда исследовательских организаций, в том числе Консультативного Российско-Американского общественного совета (КАРОС), Научного совета по гидрофизике океана при Президиуме РАН и Межведомственного научного совета РАН и Росавиакосмоса по проблемам космической энергетики.

Ассоциация «Глобальная энергия» выражает соболезнования родным и близким Ашота Аракеловича.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/18/ushel-iz-zhizni-akademik-ran-ashot-sarkisov/

Схема двухслойного реактора

(а) для конверсии метановоздушной смеси в водород-содержащий газ
(b) и принцип его работы.

В развитие темы

PTAA для перовскита

☀️Продолжаем разговор о перовскитных солнечных элементах (PSC). Для инвертированных PSC предпочтительным вариантом использование для HTL является поли(триариламин) (PTAA).

💪Один из самых высоких КПД в PSC на основе PTAA был получен при p-легировании HTL на основе PTAA с использованием Li-TFSI и TBP. Однако, несмотря на привлекательные электрические параметры изготовленного устройства, p-легирование HTL на основе PTAA также привело к более быстрой деградации солнечного элемента. В целом, PTAA обеспечивает стабильную работу элемента в случае использования при его изготовлении хлорбензола или толуола, причём последний считается более эффективным для улучшения растворимости PTAA и, следовательно, повышения качества пленки HTL.

👉Однако при успешном использовании HTL на основе PTAA в PSC, были продемонстрированы значительные различия в работе устройства в зависимости от молекулярного веса этого полимера. Молекулярный вес PTAA сильно влияет на межфазные потери носителей заряда в элементе. Было установлено, что при использовании высокомолекулярного PTAA достигается снижение скорости рекомбинации зарядов.

🤔Примечательно, что этот полимер демонстрирует высокую гидрофобность поверхности после выполнения необходимой после отжига обработки, что ухудшает качество перовскитного слоя. Для преодоления этого недостатка были успешно применены кратковременная обработка кислородной плазмой или обработка поверхности растворителем DMF.

Функционализированные аминами MOF

👉Функционализация MOF ковалентно присоединёнными аминогруппами позволяет устранить недостатки слабого сопряжения, обеспечиваемого координационными связями «металл-амин». Благодаря ковалентному связыванию аминов линкерами или лигандами с сильными связями в процессе кристаллизации каркаса или постсинтетически, амины остаются постоянно связанными с каркасами и, таким образом, они устойчивы к волатилизации и гидролизу. При надлежащей активации аминогруппы взаимодействуют с поверхностью пор, и для захвата углекислого газа можно использовать механизм хемосорбции в системе «амин-CO2».

🤔Основной проблемой ковалентной функционализации MOF аминами являются вопросы синтетической совместимости. Для успешного внедрения аминов перед кристаллизацией материала амины или их прекурсоры должны быть просто совместимы с процессом кристаллизации MOF, в то время как для постсинтетического подхода сам каркас должен быть устойчивым в условиях функционализации аминами, которые могут быть более жёсткими по сравнению с эксплуатационными условиями, наблюдаемыми при захвате CO2.

💪Благодаря богатому набору органических синтетических инструментов, таких как защитные группы и контроль хемоселективности, данный подход имеет большие перспективы в области получения высокоустойчивых, химически настраиваемых аминофункционализированных MOFсорбентов для улавливания диоксида углерода после сжигания топлива.
https://yangx.top/globalenergyprize/3495

Установленная электрическая мощность и производство энергии на ГеоЭС в странах мира в 2020 г.

♨️В таблице приведены данные по установленной мощности и производству электроэнергии на ГеоЭС в первых десяти странах-лидерах в 2020 г., а также суммарные цифры.

Влияние ТЭНГ на текущие технологии

⚡️Трибоэлектрический наногенератор (ТЭНГ) установил дорожную карту по применению подходов и технологий, основанных на внедрении новой отдельной дисциплины в энергетической науке. Также он стимулировал приложение глобальных усилий по разработке систем и датчиков с автономным питанием для мониторинга окружающей среды/инфраструктуры, национальной безопасности и носимой/гибкой электроники.

💰Крупнейшие транснациональные корпорации инвестируют в эту технологию значительные средства. Технологии, созданные на основе ТЭНГ, способны оказать значительное влияние на решение таких проблем общества, как
✔️сбор энергии от крупномасштабных движений,
✔️обеспечение безопасности с помощью встроенных датчиков,
✔️улучшение образа жизни и благосостояния человека с помощью гаджетов с автономным питанием,
✔️а также внедрение современных медицинских устройств.

❗️ТЭНГ позволяет создать новую энергетическую технологию для развития Интернета вещей, робототехники и искусственного интеллекта, которую называют энергией новой эры.
https://yangx.top/globalenergyprize/3499

Ячейки Гретцеля для беспроводных устройств

🇸🇪Шведская компания Exeger модернизировала ячейки Гретцеля – сенсибилизированные красителем солнечные панели, названные в честь Михаэля Гретцеля, лауреата премии «Глобальная энергия». Обновлённая технология используется в производстве беспроводных устройств, в том числе наушников и телевизионных пультов.

👉Как и стандартные ячейки Гретцеля, гибкие солнечные пластины от компании Exeger состоят из пяти основных элементов:
1️⃣стеклянного анода;
2️⃣мезопористого слоя диоксида титана, который генерирует электроны при взаимодействии со светом;
3️⃣слоя красителя, который поглощается анодом, благодаря чему последний обретает фото чувствительность;
4️⃣электролита, проводящего электрический ток;
5️⃣катода из слоя пластины, который нанесён на стекло для сбора электронов.
Однако, если в обычных ячейках Гретцеля анод покрыт слоем оксида олова, то в разработке Exeger используется пауэрфойл (Powerfoyle), специальный проводящий электродный материал.

💪Специалисты Exeger масштабировали производство ячеек с помощью трафаретной 3D-печати. Компания на своём предприятии в Стокгольме может выпускать от 10 до 40 млн. пластин, которые способны генерировать электроэнергию от искусственного света, даже при условии частичного затенения их поверхности. https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/18/yachejki-gretcelya-dlya-besprovodnyh-ustrojstv/

Мембранные технологии для Н2 и СО2

❗️Мембранная технология разделения газов, разработанная специалистами «Газпрома» для извлечения гелия из природного газа Чаяндинского и Ковыктинского месторождений в Восточной Сибири, может быть использована для выделения водорода, углекислого газа, кислых и редких газов. Об этом говорится в статье зампреда правления компании Виталия Маркелова и генерального директора ООО «Газпром проектирование» Владимира Вагарина, опубликованной в журнале «Газовая промышленность».

👉Первая экспериментальная мембранная установка по извлечению гелия была построена ещё в 2013 году и проходила испытания на Ковыктинском газоконденсатном месторождении. Испытания были признаны успешными, и в марте 2020 года на Чаяндинском месторождении была введена в эксплуатацию уже первая промышленная мембранная установка. Она включает две ступени газоразделения и состоит из шести технологических линий, производительность каждой из которых достигает 5,32 млрд кубометров природного газа в год. Вывод мембранной установки на полную мощность ожидается в 2024 году.

👍При этом на первой и второй технологических линиях установки извлечения гелиевого концентрата использовались импортные мембраны, на третьей и четвёртой — частично локализованные, на пятой и шестой – полностью отечественные. Сама же установка мембранного выделения разных компонентов природного газа является по-настоящему прорывной российской инновацией, не имеющей аналогов в мировой практике. По словам авторов статьи, опыт работы показал, что мембраны российского производства в работе оказались на 20-25% производительнее зарубежных.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/18/membrannye-tehnologii-dlya-n2-i-so2/

Дополнение к Cолнцу

🇺🇸Компания Aeromine Technoligies, созданная специалистами Хьюстонского университета, спроектировала ветротурбину, пригодную для монтажа на крыше частного дома. Ключевой особенностью разработки является отсутствие громоздких лопастей, которые препятствуют использованию ветроустановок для автономного энергоснабжения.

💨Инновация выглядит как коробка высотой 3 метра, стенки которой образуют два антикрыла, напоминающих аналогичную деталь гоночного болида, только установленную в вертикальном положении. Между двумя стенками размещена труба, внизу которой расположен пропеллер диаметром 91 см. Антикрылья, обращенные друг к друг под углом примерно в 45 градусов, образуют зону низкого давления, которая должна улавливать воздух и приводить в действие ветрогенератор. Мощность установки составляет 5 киловатт (кВ), что сопоставимо с мощностью 21 стандартной солнечной панели, смонтированной на крыше.

👉Единственным минусом установки является невозможность использования в местах, где быстро меняется направление ветра. Однако этот недостаток компенсируется возможностью масштабирования: пользователь при желании может смонтировать несколько подобных установок на расстоянии не менее 4,6 м друг от друга, чтобы снабжать энергией не только собственный дом, но и другие постройки на участке.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/18/dopolnenie-k-solncu-vetryanye-turbiny-dlya-krysh-chastnyh-domov/

Достижения в проектировании разных типов солнечных ячеек, по состоянию на последние 40 лет

Обозначения:
📌точки – название лабораторий, в которых были достигнуты достижения;
📌фиолетовый цвет – каскадные фотоэлементы и элементы на основе арсенида галлия;
📌синий цвет – кремниевые ячейки различных вариантов;
📌зелёный цвет – тонкопленочные элементы на основе полупроводников теллурида кадмия и селенида меди-индия-­галлия;
📌оранжевый цвет – сенсибилизированные красителем солнечные ячейки, ячейки на основе перовскита, ячейки на основе органических красителей и на основе квантовых точек.

АРВЭ помогла в съемках новой документалки о ВИЭ

Если к 2050 году доля выработки зеленой энергии в России достигнет более 20%, то уже этого хватит для того, чтобы обеспечить существенную углеродоемкость российской энергетики и конкурентоспособность отечественного бизнеса в сфере ВИЭ на мировых рынках. О шансах нашей страны занять лидирующие позиции в энергетике будущего расскажет новый документальный фильм "Энергия солнца, ветра и воды", подготовленный Институтом развития интернета при помощи Ассоциации развития возобновляемой энергетики в рамках цикла "Новое общество".

🎞 "Новое общество" - документальный сериал о ближайшем будущем. Ведущие российские специалисты и эксперты в рамках данного цикла объясняют, как прорывные идеи и технологии помогут человечеству справиться с глобальным потеплением, загрязнением воздуха и опасными болезнями. Так, в серии "Энергия солнца, ветра и воды" вы узнаете:

✅ Что сделали ученые МГУ для повышения эффективности солнечных панелей?
✅ В чем уникальность Пенжинской губы, где планируется построить мощнейшую в мире приливную электростанцию?
✅ Какое из ВИЭ в России по своему потенциалу превышает газ, уголь и нефть в 10 тысяч (!) раз?

📽 Посмотреть документальный фильм "Энергия солнца, ветра и воды" уже сейчас можно в онлайн-кинотеатре Okko.

#виэ #арвэ #россия

Мьянма построит ГЭС на 152 МВт

🇲🇲Министерство энергетики Мьянмы подписало уведомление о начале работ с таиландской PTG в рамках строительства гидроэлектростанции (ГЭС) Middle Paunglaung мощностью 152 мегаватта (МВт). Проект плотинной ГЭС будет реализован на реке Паунглаунг при участии «Интер РАО» – соответствующая договорённость была достигнута в ходе Российской энергетической недели.

🌊Новая ГЭС будет сооружена на расстоянии 32 км от города Пьинмана, расположенного в административной области Мандалай в центральной части страны. Высота плотины ГЭС составит 106 метров, что более чем в два раза ниже, чем у Саяно-Шушенской ГЭС (242 м). Гидроэлектростанция сможет ежегодно вырабатывать 530 гигаватт-часов (ГВт*Ч) электроэнергии, что эквивалентно 2% от объёма выработки в Мьянме (23 тераватт-часа, согласно данным исследовательского Ember за 2021 г.). Ввод ГЭС, оборудованной двумя гидроагрегатами по 76 МВт, намечен на 2026-2027 гг.

💪Проект увеличит мощность ГЭС Мьянмы с нынешних 11 ГВт до 11,5 ГВт, а также повысит долю гидроэлектростанций в структуре общенациональной выработки, достигшей в 2021 г. 47% (против 1% у биомассовых электростанций, 32% у газа, 4% у угля и 16% у всех прочих ископаемых источников). При этом правительство Мьянмы планирует в ближайшие годы также построить пять ГЭС общей мощностью 696 МВт в бассейне реки Танинтарий на юге страны, в том числе ГЭС Thein Jun Chaung (25 МВт), ГЭС Tha Gyet Chaung (20 МВт) и ГЭС Glohong Kra (40 МВт).

👉Высокая интенсивность проектов связана со стремлением местных регуляторов преодолеть энергодефицит, который особенно характерен для сельской местности. Если в городах Мьянмы 93% домохозяйств в 2020 г. были подключены к электрической сети, то в сёлах этот показатель составлял лишь 60%, согласно данным Всемирного банка. Местные потребители пытаются решить эту проблему за счет автономных солнечных генераторов: мощность фотоэлектрических панелей, изолированных от общей сети, увеличилась в Мьянме с 2,8 МВт в 2012 г. до 40,5 МВт в 2021 г., согласно данным IRENA.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/19/myanma-postroit-ges-na-152-mvt/

Схема размещения ГеоЭС в мире

Как уже отмечалось, геотермальные электростанции расположены преимущественно в местах разломов тектонических плит и вблизи очагов вулканической деятельности.

В развитие темы

Монетизация ТЭНГ

⚡️Как мы установили, трибоэлектрический наногенератор (ТЭНГ) способен получить самое широкое распространение в экономике. Так, к областям, на которые он повлияет, относятся: питание носимой электроники, сенсорных датчиков для робототехники, датчиков для искусственного интеллекта, очистка воздуха и разложение молекул загрязняющих веществ в воде, имплантируемые медицинские устройства для здравоохранения, пусковые устройства и системы слежения для обеспечения безопасности, микрофоны с автономным питанием,распознавание голоса и набор текста, мобильные устройства для интернета вещей, а также сбор энергии океанских волн на больших площадях с целью обеспечения устойчивой энергией.

💰Такое распространение логично приведёт к извлечению прибыли из ТЭНГ. Для иллюстрации: американская компания IDTechEx опубликовала отчёт о трибоэлектрическом сборе энергии и зондировании на основе использования ТЭНГ в качестве преобразователей с рынком в миллиарды долларов к 2040 году. В отчёте приведены многочисленные возможности для коммерциализации технологий ТЭНГ. ТЭНГ является важной частью распределённой энергетики. По данным BCC Research, мировой рынок технологий распределённой генерации к 2040 году достигнет почти $350 млрд.

Солнечная энергетика

☀️Из альтернативных источников энергии наиболее перспективной представляется солнечная энергия. Причина проста и понятна - энергия ближайшей к нам звезды неисчерпаема.

💪Для понимания: энергия солнечного света, попадающая на нашу планету в течение одного часа, эквивалентна всей энергии, которую использует человечество в течение одного года. По абсолютному значению поставляемой на нашу планету энергии в единицу времени Солнце занимает первое место. Мощность солнечного излучения, достигающего Земли, составляет 100000 ТВт.

👉Для преобразования энергии солнечного излучения в энергию электричества в промышленных масштабах используются различные фотопреобразователи – фотоэлементы (солнечные ячейки) на основе полупроводников (кремний, кадмий и т. д.); фотоэлементы на основе органических полимеров, тонкопленочные фотоэлементы. В настоящее время также стали интенсивно разрабатываться ячейки на основе органических хромофоров (биологические пигменты и пигмент/белковые комплексы). Полупроводниковые фотоэлементы обладают на данный момент наибольшей эффективностью. По состоянию на данный момент лабораторные солнечные ячейки на основе кремния имеют эффективность около 40%, тогда как эффективность промышленных солнечных ячеек составляет около 20%. В то же время такие фотоэлементы обладают рядом недостатков, основными из которых являются их высокая стоимость и проблема утилизации вредных компонентов солнечных ячеек (кадмий).
https://yangx.top/globalenergyprize/3547

Масштабируй это

❗️Кстати, эта установка успешно прошла испытания при извлечении гелия. Так что теперь стоит вопрос о возможности масштабирования этой технологии и применения её для других месторождений, а не только Чаяндинского и Ковыктинского.

📰«Предварительный анализ хранения гелиевого концентрата в выбранной зоне месторождения подтвердил отсутствие его перетока в другие зоны или высвобождения в атмосферу. Исходя из опыта эксплуатации установки мембранного выделения гелиевого концентрата и создания отечественного производства мембранных элементов ООО «Газпром проектирование» проработаны перспективные направления возможного использования мембранных технологий применительно к стоящим перед «Газпромом» задачам», — подчёркивается в упомянутой статье зампреда правления компании Виталия Маркелова и гендиректора ООО «Газпром проектирование» Владимира Вагарина.

👉В частности, мембранно-абсорбционная технология, обеспечивающая одновременное удаление кислых компонентов (сероводорода и углекислого газа) из природного газа, может использоваться при очистке газа Астраханского газоконденсатного месторождения. Запасы газа этого месторождения отличаются высоким содержанием сероводорода, поэтому сейчас на его базе создается полигон по закачке кислых газов.

Устройство мембранного реактора для парциального окисления метана

👉В присутствии катализаторов температура процесса, необходимая для достижения высоких значений конверсии метана и выхода продуктов, становится ниже 1000°С. С целью интенсификации процесса разрабатываются мембранные реакторы, в которых совмещена функция разделения воздуха и каталитического парциального окисления метана. В этом случае кислород, содержащийся в воздухе проходит через кислородпроводящую мембрану и используется для окисления метана в синтез-газ.

❗️Использование воздуха снижает эксплуатационные расходы и сводит к минимуму угрозу безопасности, связанную с работой с чистым кислородом. Дополнительным преимуществом каталитических мембранных реакторов является равномерное распределение температурного профиля, что решает проблему перегрева входной части слоя катализатора, где кислород газовой фазы расходуется на полное окисление метана.

В развитие темы

📺 Смотрите на Youtube-канале «Глобальной энергии» - краткий отчёт о сессии «Практика открытий. Новые технологии, изменившие взгляд на отрасли ТЭК», состоявшейся на конференции «Территория энергетического диалога».

Встроенное солнце

🇩🇪Немецкая компания Autarq разработала черепицу со встроенными монокристаллическими солнечными элементами. Инновация выглядит как обычная кровля, которую при этом можно использовать для автономного энергоснабжения.

💪Мощность одной плитки черепицы составляет 10 ватт (Вт); один квадратный метр покрытия состоит из двенадцати черепиц общей мощностью 120 Вт. По оценке Autarq,
📌одна плитка может генерировать 8 кВт*Ч электроэнергии в год, что эквивалентно энергозатратам на 40 часов игры в Play Station или стирку 40 килограмм белья;
📌в свою очередь, один квадратный метр черепицы способен генерировать 95 кВт*ч, что достаточно для выпечки 100 листов пиццы или просмотров 400 часов сериалов от Netflix;
📌а сорока квадратных метров черепицы хватит для генерации 3 850 кВт в электроэнергии в год, что эквивалентно среднегодовому энергопотреблению одной семьи из четырёх человек или же затратам электромобиля на прохождение 25 тыс. км.

👉Черепица, рассчитанная на 25 лет эксплуатации, может работать в температурном диапазоне от минус 40 до плюс 85 градусов. Покрытие способно выдерживать нагрузку до 5 400 паскалей, т.е. пригодно для продолжительной снежной зимы. Важным преимуществом является и сравнительная доступность: стоимость квадратного метра черепицы составляет 276 евро, без учёта затрат на монтажные работы. КПД черепицы достигает 20-22%, что близко к эффективности преобразования солнечной энергии у стандартных фотоэлектрических панелей.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/20/vstroennoe-solnce-cherepica-dlya-avtonomnogo-energosnabzheniya/