Инновация для автономного энергоснабжения

🇮🇹 Итальянская компания Barrel разработала фотогальваническую установку, которую можно транспортировать в бочке. Стандартный пакет состоит из солнечных модулей мощностью 6 киловатт (кВт), литиевых батарей емкостью 3,5 киловатт-часов (кВт*Ч) и инвертора на 5,6 кВт, предназначенного для преобразования постоянного тока в переменный.

💪 Мощности одной установки достаточно для автономного энергоснабжения загородного одноэтажного дома для четырёх-пяти человек. Инновация уже нашла применение в странах и регионах, пострадавших от землетрясений, в том числе в Турции и области Эмилия-Романья на севере Италии. «Бочка» также используется в ряде стран Африки (Сенегал, Марокко, Мали, Гана, Нигерия) и Ближнего Востока (Оман, ОАЭ).

👍 Разработка компании Barrel пополнила череду новаций в солнечной энергетике, предназначенных для автономного энергоснабжения. Ранее немецкая Autarq создала черепицу со встроенными монокристаллическими элементами. Другим примером являются модернизированные ячейки Гретцеля, которые стали использоваться шведской компанией Exeger в производстве беспроводных устройств.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/13/solnce-iz-bochki-innovacija-dlja-avtonomnogo-jenergosnabzhenija/

В Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ отработана методика проведения экологического мониторинга воздуха на основе нейтронного активационного анализа

https://www.atomic-energy.ru/news/2023/07/14/137175

Рынок топливных присадок: четыре основных сегмента

Российский рынок топливных присадок состоит из четырех основных сегментов:

• Цетаноповышающие присадки, которые позволяют ускорить процесс воспламенения дизельного топлива;

• Противоизносные присадки, которые добавляются в низкосернистое дизельное топлив с целью снижения износа топливного насоса высокого давления;

• Депрессорно-диспергирующие присадки, которые используются для улучшения низкотемпературных свойств и выпуска межсезонных, зимних и арктических топлив;

• Моющие присадки, которые предотвращают образование отложений на внутренних деталях двигателей.

Для этих сегментов характерен различный уровень локализации: в структуре потребления цетаноповышающих присадок доля импорта составляет 20%; для противоизносных присадок этот показатель составляет 30%, а для депрессорно-диспергирующих и моющих присадок – 80% и 70% соответственно. Впрочем, это лишь наиболее крупнотоннажные сегменты рынка, на котором представлены и другие виды присадок.

Эти данные на конференции SMART-АЗС 2023 представил Михаил Ершов, главный редактор цифрового сервиса FUELS Digest, который несколько лет назад стал обладателем премии «Энергия молодости».

Правила обращения с попутным газом

👉 Сложность и стоимость системы транспортировки и очистки возрастает из-за изменения газового фактора со временем, особенно частого его резкого снижения после быстрого роста в первые годы. Кроме того, существуют и другие проблемы, такие как
✔️ неравномерность поступления газа,
✔️ различие в давлении газа в «старых» и новых скважинах (что особенно важно при добычи сланцевой нефти)
✔️ и др.

👍 В то же время, наличие большого числа ГПЗ и системы магистральных газопроводов для передачи сухого природного газа делает такой подход особенно выгодным при использовании попутного газа не только как топлива, но и как нефтехимического сырья. Так, в Саудовской Аравии 98% попутного газа перерабатывается с последующим использованием. В Нигерии создание инфраструктуры для переработки и экспорта снизило уровень сжигания на 31% за 10 лет. В Казахстане сжигание газа уменьшилось за последние 10 лет на 61% в том числе за счет создания инфраструктуры для транспортировки и переработки. Те же факторы позволили существенно снизить объём сжигаемого попутного нефтяного газа в США – несмотря на рост добычи на нефтяных месторождениях сланцевой нефти (Пермский бассейн, Баккен, Игл-форд), на которые приходится в 2021 году 89% сжигаемого попутного газа, общее количество сжигаемого газа упало уже на 51% по сравнению с 2019 годом.

❗️ Здесь, правда, есть своя специфика: часть газа доставляется в форме сжиженного или сжатого природного газа (LNG, СNG). Такой вариант оказывается сравнительно привлекательным при низком уровне добычи и средних и дальних расстояниях транспортировки до инфраструктуры или места использования. При этом он пригоден и для сравнительно небольших объёмов добываемого газа, но требует строительства соответствующей инфраструктуры для компримирования/ожижения и для транспортировки как самого сухого газа, так и выделяемых при компримировании или ожижении более тяжёлых компонентов. Последняя возможна с использованием специальных емкостей и автомобильного транспорта.

Как стабилизировать анод❓

🔋 Высокая восстановительная способность металлического Li делает его нестабильным в большинстве систем органических электролитов. Регулирование состава электролитов (растворитель, литиевая соль и т. д.) на литиевом аноде позволяет получать однородную и стабильную плёнку на границе раздела поверхность-электролит (SEI), эффективно предотвращающую рост дендритов и побочные реакции с электролитами благодаря созданию стабильной границы раздела Li/электролит.

👍 Формированию сплошных и плотных плёнок SEI может также способствовать внесение в электролит соответствующих добавок. Перспективным подходом к модификации сепаратора является блокирование компонентов коррозии (воды, кислорода, сильного окислителя и т. д.) со стороны катода. С этой целью на сепаратор для защиты литиевых анодов наносятся полимеры или неорганические материалы, позволяющие блокировать диффузию воды и кислорода и облегчающие транспортировку Li+. Другая стратегия заключается в использовании на внешней стороне катодной части селективной (по кислороду) мембраны, предотвращающей проникновения влаги в аккумуляторную систему.

👉 Вышеперечисленные стратегии могут смягчить проблемы литиевого анода. Однако для полного решения последних предстоит пройти ещё долгий путь, на котором интеграция различных стратегий защиты была бы хорошим выбором.
https://yangx.top/globalenergyprize/4832

ВиЭС как диспетчер торговли энергией

💸 В связи с изменением ситуации с электроснабжением цены на рынке электроэнергии подвергаются значительным колебаниям. ВиЭС в Шанхае участвуют в качестве независимых трейдеров в ограничении пиковых нагрузок на энергетическом рынке на уровне провинции.

👉 Данный рынок предполагает проведение сделок по ограничению пиковых нагрузок «на сутки вперёд», в течение суток и в режиме реального времени. В качестве примера на этом рисунке показаны торговые процессы ВиЭС, происходящие на рынке ограничения пиковых нагрузок в Шанхае. Диспетчерский центр сначала выдаёт инструкции по пиковому регулированию на следующие сутки (на сутки вперёд, 96 раз), ближайшие 3 и 4 часа, и ближайшие 15 минут (1 раз).

👍 Используя механизм рыночного клиринга, ВиЭС сами устанавливают ценовые предложения. В этом случае, ВиЭС, участвующие в сделках по ограничению пиковых нагрузок, сообщают диспетчерскому центру о величине, цене и продолжительности ограничения. Например, для сделок в режиме реального времени, минимальное заявленное снижение пиковой нагрузки составляет 0,01 МВт, минимальная продолжительность — 15 минут, а заявленные цены — от 0 до верхнего предела в 400 юаней/МВтч.

💰В настоящее время на рынке Шанхая конкретные наказания за допущенные отклонения не предусмотрены, а результаты по ограничению пиковых нагрузок при расчетах не учитываются. В конечном итоге, в соответствии с фактическими результатами реализации, достигнутыми ВиЭС, и ценовыми предложениями, диспетчерские и рыночные центры будут ежемесячно выплачивать ВиЭС комиссионные за ограничение пиковых нагрузок.

🔋 По прогнозам экспертов, рынок литий-железо-фосфатных батарей через три года приблизится к $53 млрд. И на то есть причины.

Источник

Уголь остается навсегда

Запасов угля при нынешнем уровне потребления человечеству хватит на 180–300 лет. Крупнейшие угольные разрезы, где уголь добывается открытым способом, поражают воображение стороннего человека.

Угольные станции сегодня − это современные предприятия, мало похожие на чадящие станции прошлого. Более 60% новых угольных станция строятся для работы на сверхкритических и ультракритических режимах − температура воды до 600 °C и давление до 30 МПа. КПД таких электростанций достигает 48% при 30% для докритических станций. Выбросы СО2 снижаются до 50%. Применение технологий улавливания выбросов позволяет строить станции рядом с крупными городами.

16 июня агентство Reuters сообщило, что за первые пять месяцев этого года производство электроэнергии на угле в Китае выросло на 6,6%. На Китай приходится более половины всего мирового потребления угля и 52% всей электроэнергии, вырабатываемой из угля.

Подробнее на сайте ИРТТЭК.

Модель для прогнозирования отложений в скважинах

🇷🇺 Учёные из Пермского национального исследовательского политехнического университета (Пермь) изучили механизм оседания воска на стенках скважинных трубопроводов и создали модель, позволяющую прогнозировать место и интенсивность образования отложений.

🤔 Нефть, перекачиваемая по скважинным трубопроводам, содержит различные примеси – тяжёлые компоненты, способные к формированию твердых отложений. Некоторые из них имеют структуру воска, близкую к парафину. Частицы воска кристаллизуются из-за разницы в температуре между горячей нефтью и холодными стенками труб, оседая на стенках скважины. Это может привести к закупориванию скважины, увеличению давления в трубопроводе и, как следствие, аварии. Однако предотвратить образование пробок до недавних пор было практически невозможно из-за слабой изученности механизмов образования восковых отложений.

👉 Восполнить этот пробел решили сотрудники Пермского Политеха, которые создали лабораторный стенд, позволяющий имитировать процесс движения нефти по скважинному трубопроводу и оценить интенсивность образования парафиновых отложений. Стенд представлял собой двойной трубопровод, по внутренней стороне которого протекала горячая нефть, а по внешней – охлаждающая жидкость (хладагент). Как показала серия экспериментов, на процесс образования парафиновых отложений сильнее всего влияют температурные условия: наиболее интенсивно он проходил, когда температура потока составляла от 15 до 30 градусов Цельсия, а температура стенки не превышала этот диапазон. При этом процесс останавливался, когда температура стенки выходила за порог в 30 градусов Цельсия.

👍 Авторы исследования объединили полученные результаты в математическую модель, позволяющую рассчитать риск образования восковых отложений, и проверили ее на фактических данных о распределении отложений по длине десяти нефтедобывающих скважин. Проверка показала, что отклонение наблюдаемых показателей от расчетных составляет лишь 3-6%. Благодаря этому модель может с достаточно высокой точностью определять, каким участкам труб необходима защита от отложений. Поэтому её использование поможет увеличить производительность скважин и снизить затраты на их эксплуатацию.

🎙 «Мы испытали модель в промышленных условиях на различных нефтедобывающих скважинах путем сравнения расчетной и фактической толщины отложений. По результатам модель имеет точность 94%. В дальнейшем мы планируем повысить точность модели, приняв в расчет содержание в потоке нефти твёрдых взвешенных частиц. Мы оценим их влияние на движение попутного нефтяного газа и проведем дополнительные исследования, в том числе оцифруем профиль отложений с поверхности одной из нефтедобывающих установок», – комментирует Павел Илюшин, кандидат технических наук, доцент кафедры «Нефтегазовые технологии» Пермского Политеха.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/17/rossijskie-uchenye-sozdali-model-dlja-prognozirovanija-otlozhenij-na-skvazhinnyh-truboprovodah/

Польза сверхкритического диоксида

♨️ Альтернативным направлением повышения тепловой экономичности теплоэнергетических установок, а также снижения их стоимости является использование в качестве теплоносителя сверхкритического диоксида углерода.

☢️ Данное направление начало развиваться в середине прошлого века, сегодня известны не менее пяти вариаций углекислотных циклов. Примерами реализованных установок промышленной мощности являются АЭС на основе газоохлаждаемых ядерных реакторов типа Magnox и AGR.

👍 Привлекательность перехода на углекислотные циклы для повышения энергетической и экономической эффективность теплоэнергетических установок обусловлена, прежде всего, теплофизическими свойствами сверхкритического диоксида углерода. Углекислый газ характеризуется относительно невысокими критическими параметрами (30,98°С и 7,38 МПа), обеспечивающими возможность сжатия рабочего тела вблизи линии насыщения, что позволяет существенно снизить работу компрессора, при этом также снижается температура отвода теплоты из цикла. Кроме того, диоксид углерода обладает относительно низкой агрессивностью по сравнению с водой и проявляет коррозионную активность только при наличии влаги в газе или при наличии пленки воды на поверхности металла.

Электролиты - история вопроса

🔋 Разработку электролитов в литий-кислородных аккумуляторах можно условно разделить на два периода. До 2010 г. были популярны карбонатные электролиты, которые также широко применялись в ЛИА. Однако позже карбонатные электролиты были признаны нестабильными, а разложение электролитов приводило к снижению емкости литий-кислородных аккумуляторов более чем наполовину. После этого были разработаны другие стабильные растворители, такие как диметиловый эфир тетраэтиленгликоля (TEGDME) и диметилсульфоксид (DMSO).

🤔 Хотя недавно исследованные электролиты обычно считаются стабильными, в них всё ещё могут происходить различные паразитные реакции. Одной из основных причин, вызывающих разложение электролита, является высокое перенапряжение заряда. Синглетный кислород, образующийся как при разряде, так и при заряде, также считается влияющим на разложение электролита.

👉 Для решения этой проблемы синтезируют гасители синглетного кислорода, в которых используются органические молекулы с большим количеством электронов, способные поглощать синглетный кислород и превращать его в триплетный кислород. Хотя гасители синглетного кислорода являются успешной стратегией, некоторое количество синглетного кислорода всё ещё остается непоглощенным. Поэтому необходима разработка более мощных гасителей.
https://yangx.top/globalenergyprize/4846

В России создали катализатор, улучшающий свойства водородосодержащего газа

🧑‍🎓 Специалисты Центра образовательных компетенций Национальной технологической инициативы на базе Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН изобрели новый катализатор для получения водородосодержащего газа. Разработка повышает однородность состава перспективного топлива для стабильного получения электроэнергии, сообщает ТАСС со ссылкой на ЦОК НТИ.

💨 Водородосодержащий синтез-газ получают из природного газа. Его использование в высокотемпературных топливных элементах не требует предварительного выделения водорода, поэтому он рассматривается в качестве перспективного сырья для энергетики. Авторы работы создали катализатор на основе платины, способный улучшить свойства синтез-газа.

🔋Созданный учеными катализатор обеспечивает оптимальное распределение тепла в реакторе топливного элемента, где водород и монооксид углерода, входящие в состав синтез-газа, реагируют с ионами кислорода, в результате чего выделяется электроэнергия.

⚙ Топливные элементы, работающие на синтез-газе, можно использовать для генерации электроэнергии на мобильных и локальных станциях там, где есть газовые трубопроводы, считают авторы разработки.

#наукабизнесу #водород

ОЭСР и выбросы

📈 Глобальные выбросы парниковых газов от энергетического сектора в 2022 г. выросли на 0,9% (до 34,4 млрд т CO2-эквивалента), превзойдя «доковидный» уровень. По данным Energy Institute, доля стран ОЭСР, к числу которых относятся, в основном, страны Европы и Северной Америки, составила 33,7%.

🇺🇸 Сравнительно высокая доля стран ОЭСР во многом связана с сохраняющимся доминированием ископаемых источников в энергобалансе США. По данным EIA, на долю угля, нефти и газа в 2022 г. пришлось 79% первичного потребления энергии в Штатах. Сланцевая революция обеспечила профицит газа на внутреннем рынке и высокую доступность сырья для газовых ТЭС, за счёт которых происходило замещение угля в электроэнергетике. США в период с 2000 по 2022 г. обеспечили 19% глобального ввода газовых ТЭС (179 ГВт из 939 ГВт) и почти треть мощности отключенных от сети угольных электростанций (149 ГВт из 443 ГВт). В результате доля газа в структуре электрогенерации за тот же период выросла в США с 16% до 39%, тогда как доля угля – снизилась с 52% до 19%.

👉 Однако удельные выбросы газовых ТЭС выше, чем у электростанций на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). Это во многом объясняет, почему Центральная и Южная Америка по итогам 2022 г. стала регионом с наименьшей долей в общемировой структуре выбросов парниковых газов от энергетического сектора (3,7% против 11% у Европы и 17% у Северной Америки). По оценке Energy Institute, доля ВИЭ в структуре электрогенерации в Центральной и Южной Америке достигла 71%, тогда как в Европе она составила 41%, а в Северной Америке – лишь 27%.

🇨🇳🇮🇳 Крупными эмитентами парниковых газов – с долей в 30,7% и 7,6% соответственно – остаются Китай и Индия, для которых уголь является ключевым источников выработки электроэнергии. По данным Ember, в Индии в 2022 г. на долю угля пришлось 74% электрогенерации, а в Китае – 61%. При этом эти страны являются мировыми лидерами по темпам строительства новых ТЭС: в КНР к началу 2023 г. на стадии сооружения находилось 115 гигаватт (ГВт) угольных электростанций, в Индии – 32 ГВт, тогда как во всем остальном мире – 43 ГВт.

🇷🇺 Доля России в общемировой структуре выбросов от энергетического сектора по итогам прошлого года составила 4,2%. Абсолютный объём выбросов сократился на 8%, до 1,46 млрд т CO2-эквивалента, опустившись ниже уровня 2005 г. (1,47 млрд т CO2-эквивалента). Одним из факторов, повлиявших на сокращение, стал опережающий темп закрытия старых угольных ТЭС: в период с 2000 по 2022 г. в России было отключено от сети 8 ГВт угольных электростанций, тогда как введено в строй – лишь 6,6 ГВт, согласно Global Energy Monitor.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/19/strany-ojesr-obespechili-tret-parnikovyh-vybrosov-jenergeticheskogo-sektora/

ВиЭС как балансир

🇩🇪 В продолжение этой темы рассмотрим услуги балансировки ВиЭС по управлению резервом и регулированию активной мощности. Место действия - германия.

💪 В качестве примера возьмём Next-Kraftwerke (компания упомянута в данной таблице), оператора одной из крупнейших ВиЭС в мире. Next-Kraftwerke, опытный торговец электроэнергией, использует платформу NEMOCS для управления более чем 8500 объединенными в сеть производителями энергии. В дополнение к прогнозированию возобновляемых источников энергии, мониторингу текущих данных объектов и диспетчеризации запланированных услуг, платформа NEMOCS позволяет поддерживать в сети идеальный баланс мощности. В настоящее время Next-Kraftwerke предоставляет услуги по балансировке в семи регионах европейских сетевых системных операторах (ССО).

👉 Выполняя услуги балансировки, ВиЭС и их торговые платформы в первую очередь собирают такие данные, как частота сети, рыночные цены и сигналы диспетчеризации. Затем, в случае нарушения частотного баланса, большинство ВиЭС получают запрос от ССО/ОРС (оператор распределительной системы) на предоставление определенного объема контрольного резерва. Используемый ВиЭС алгоритм определяет величину резерва, распределенного по объектам.

👍 Далее, после изменения уставок ССО в Германии на основе реакции нергетического пула в течение короткого времени может быть увеличена или уменьшена выходная мощность ВиЭС. Наконец, ВиЭС позволяет эффективно поддерживать баланс активной мощности в сети, а отдельные поставщики ВиЭС получают дополнительный доход за балансировку.

Переработка попутного газа при наличии газоперерабатывающей и газотранспортной инфраструктуры

В развитие темы

Циклы установок на СО2

👉 Циклы энергетических установок, использующих CO2 в качестве рабочего тела, можно разделить на две основные категории:
📌 закрытые циклы на сверхкритическом диоксиде углерода
📌 и полузакрытые циклы с кислородно-топливным сжиганием топлива.

1️⃣ В закрытых углекислотных циклах рабочее тело изолировано от атмосферы аналогично тому, как это реализовано на паротурбинных энергетических установках. При этом тепловая энергия подводится к циклу посредством внешнего нагрева в котле и ядерном реакторе. Для охлаждения используются либо конденсаторы, если цикл предусматривает конденсацию (углекислотный цикл Ренкина), либо охладители, если смены агрегатного состояния теплоносителя не происходит (углекислотный цикл Брайтона). Данная технология позволяет использовать различные источники тепла, в том числе – сбросное тепло, энергию солнца или геотермальную энергию, однако существенно повышает металлоёмкость за счёт необходимости в массивных нагревательных агрегатах с большой площадью теплообмена.

2️⃣ В отличие от закрытых циклов в полузакрытых циклах подвод тепла осуществляется за счёт сжигания топлива внутри цикла, как это происходит, например, в газотурбинных установках, что приводит к образованию диоксида углерода, вследствие чего его необходимо постоянно удалять из цикла. В настоящее время в качестве основного метода удаления углекислого газа из цикла рассматривается его улавливание и захоронение (CCS). Преимуществом полузакрытых циклов является отсутствие необходимости создания массивных котельных установок для подвода тепла. Кроме того, существует возможность увеличить температуру подвода тепла за счет кислородного сжигания до 1600-1700°С. К недостаткам относятся, прежде всего, высокие удельные капзатраты.
https://yangx.top/globalenergyprize/4852