Циклы в своём многообразии

👍 Появление первых углекислотных циклов стало необходимым фундаментом для проведения последующих многочисленных исследований, основными результатами которых стала разработка модифицированных циклов Брайтона на сверхкритическом диоксиде углерода.

👉 Данные циклы реализуют основные направления повышения КПД – увеличение температуры нагрева и снижение температуры охлаждения рабочего тела. К ним относятся следующие циклы:
📌 цикл Брайтона на сверхкритическом CO2 с промежуточным перегревом;
📌 цикл Брайтона на сверхкритическом CO2 с промежуточным охлаждением;
📌 цикл Брайтона на сверхкритическом СО2 с частичным охлаждением;
📌 цикл Брайтона на сверхкритическом CO2 с рекомпрессией;
📌 каскадный цикл Брайтона на сверхкритическом CO2.
https://yangx.top/globalenergyprize/4914

ЛВА - технология будущего❓

🔋 На этом рисунке представлены прототипы элементов ЛВА, для которые получены большие плотности энергии. Все они оптимизированы с целью обеспечения стабильности и достижения наилучшего соотношения активных/неактивных компонентов.

🤔 В то же время, структура катода разработана с учётом облегчения транспорта газа. Однако следует признать, что различные лёгкие и хрупкие внешние листы, показанные на рисунке, не способны обеспечить длительную стабильность при циклировании элементов. Да и вообще, необходимо отметить, что предстоит ещё долгий путь по системной оптимизации структур и компонентов на уровне элементов.

👉 В целом, применение ЛВА основано на использовании литий-металлических аккумуляторов. Хотя в настоящее время всё ещё существует множество технических и научных проблем, эта технология будущего в последние годы быстро развивается. Поскольку нашей конечной целью является создание аккумуляторов с высокой удельной плотностью энергии, окончательная реализация технологии
ЛВА будет иметь революционное значение.
https://yangx.top/globalenergyprize/4912

Фишер-Тропш vs. Оксигенаты

👉 Можно указать на два вида таких реализованных в настоящее время процесса. Это:

1️⃣ Процесс Фишера-Тропша, обеспечивающий превращение метана через синтез-газ по реакции гидрирования оксида углерода в широкий спектр жидких углеводородов — от углеводородов бензинового ряда до высокомолекулярных парафиновых восков по реакции

nCO + 2nH2 = -(СН2)n- + nН2О.

2️⃣ Процесс переработки метана в бензины через оксигенаты (метанол, диметиловый эфир), которые как правило получают из синтез-газа:

CО + 2Н2 =.СН3ОН; nCH3OH = k -(CH2)- + (n-k) -(CH)- + nH2O +(n-k)/2H2 
2СО +4Н2 = СН3ОСН3+ H2O; nСН3ОСН3 = 2n–(CH2)- +nH2O.

Торговая платформа P2P и облачный накопитель энергии

В развитие темы

Ученые из Новосибирска продлили время работы сенсоров для поиска нефти и газа
#экспертизаИРТТЭК

В Новосибирском государственном университете (НГУ) смогли увеличить время стабильной работы оптоакустических газовых сенсоров с нескольких десятков секунд до нескольких часов. С помощью разработки можно будет искать залежи нефти и газа по концентрации метана в атмосфере, рассказали в пресс-службе НГУ. Результаты опубликованы в журнале Infrared Physics & Technology.

Ученые могут определить концентрацию исследуемого газа по совпадению частоты лазерного импульса и резонансного (отраженного) излучения газа в ячейке сенсора. Применяемые сегодня оптоакустические газовые сенсоры могут работать со стабильной точностью только при кратковременных исследованиях - не более нескольких десятков секунд.

"Мы предложили решение [проблемы стабильной работы сенсоров]. При этом нами был применен оптимизационный алгоритм, а именно - алгоритм управления поиском экстремума. Он позволяет в реальном времени контролировать частоту следования лазерных импульсов таким образом, чтобы она соответствовала резонансной частоте газовой ячейки в каждый момент времени", - передает пресс-служба слова кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника молодежной лаборатории Анастасии Бедняковой.

США возвращаются к АЭС

🇺🇸 Компания Georgia Power ввела в промышленную эксплуатацию третий энергоблок атомной электростанции (АЭС) «Вогтль», расположенной в штате Джорджия на юго-востоке США. Это первый случай запуска атомного реактора в США с 2016 г., когда к сети был подключён второй энергоблок АЭС «Уоттс-Бар» в штате Теннесси

📈 После ввода третьего энергоблока общая мощность АЭС «Вогтль» увеличилась с 2,46 гигаватта (ГВт) до 3,71 ГВт. При этом Georgia Power ведёт подготовку к запуску четвертого энергоблока, который должен состояться в период с ноября 2023 г. по март 2024 г. Ввод четвёртого реактора увеличит общую мощность проекта до 4,96 ГВт, в результате АЭС «Вогтль» опередит по этому показателю расположенную в Аризоне АЭС «Пало-Верде» (4,24 ГВт), которая пока что остается крупнейшей атомной электростанцией страны.

⚛️ Запланированный к вводу четвёртый энергоблок АЭС «Вогтль» – не единственный проект в области атомной энергетики в США. Компания NuScale планирует построить в Национальной лаборатории Айдахо 6 малых модульных реакторов общей мощностью 0,3 ГВт. В свою очередь, Terra Power совместно с электроэнергетической PacifiCorp в прошлом году приступили к ТЭО нескольких натриевых реакторов, которые должны быть построены к середине 2030-х. Натриевые реакторы на быстрых нейтронах будут использовать в качестве теплоносителя жидкометаллический натрий, а в качестве топлива – высокопробный высокообогащенный уран (high-assay, low-enriched uranium – HALEU), в котором концентрация делящегося изотопа U-235 составляет от 5% до 20% (против 3%-5% у топлива для большинства современных реакторов и более чем 90% – у топлива для реакторов атомных подводных лодок).

https://globalenergyprize.org/ru/2023/08/04/ssha-vveli-v-jekspluataciju-pervyj-atomnyj-jenergoblok-s-2016-goda/

Не только витамин

🇷🇺 Учёные из Сибирского федерального университета и Красноярского научного центра Сибирского отделения (СО) РАН предложили использовать отходы шпрот для синтеза биоразлагаемых полимеров. Основой стал отработанный рыбий жир, который в ходе эксперимента применялся в качестве углеродного субстрата.

👉 Одной из альтернатив неперерабатываемых пластиков являются полимеры гидроксиалкановых кислот – полигидроксиалканоаты (ПГА), которые синтезируются бактериями и при этом способны разлагаться в земле, не нанося вреда природе. Однако массовое применение таких материалов ограничено высокой стоимостью сырья для их производства. Преодолеть это ограничение и попытались наши учёные, которые выбрали шпротный жир в качестве сырья для синтеза ПГА полимеров.

🐟 Исследование началось со сбора и подготовки жиросодержащих рыбных отходов, которые осуществили коллеги из Калининградского технического университета. Следующим этапом стал непосредственно синтез полимера на субстрате из шпротного жира, который проводился бактериями Cupriavidus necator. Последние перерабатывают углеродные субстраты, синтезируя из них биоразлагаемый пластик. Как показал ход эксперимента, жировые шпротные отходы смогли обеспечить рост бактерий и позволили производить трехкомпонентные полимеры.

🎙 «Отработанный рыбий жир является потенциально новым, но малоизученным источником углеродного сырья, которое может стать крупномасштабным и возобновляемым субстратом для биотехнологических процессов. Мы показали, что его можно эффективно использовать для синтеза разлагаемых пластиков. Использовав отработанный жир от производства шпротов в качестве углеродного субстрата, мы получили биоразлагаемые ПГА полимеры», – комментирует кандидат биологических наук Наталья Жила.

👍 Биопластики постепенно находят всё большее применение в промышленности и сфере услуг. Например, учёные из Института элементоорганических соединений РАН и Московского физико-технического института (МФТИ) разработали композитную упаковочную пленку на основе растительных полимеров, которая не только защищает продукты от ультрафиолетового излучения, но и позволяет им «дышать». Новая плёнка полностью биоразлагаема, поэтому может стать хорошей заменой неперерабатываемым упаковкам.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/08/04/ne-tolko-vitamin-biorazlagaemye-polimery-na-osnove-rybego-zhira/

Самые интересные новости телеграм-каналов. Выбор «Глобальной энергии»

Традиционная энергетика
📌 Сырьевая игла: Движение биржевых цен на бензин обусловлено «правилом 10%»
📌 Нефть и Капитал: Нигерия осуществляет «газовый переход» из-за роста цен на бензин
📌 ИнфоТЭК: Индия импортозамещает уголь

Нетрадиционная энергетика
📌 Energy & Finance: Не только дань моде: энергокризис подхлестнул инновации в производстве водорода
📌 Высокое напряжение: Китай построит в Киргизии каскад из четырех ГЭС
📌 Hydrogen with Yury Melnikov: Перспективный электролизер «Росатома»

Новые способы применения энергии
📌 Нефтегазовая вертикаль: RWE построит газовую электростанцию, работающую на водороде в Вайсвайлере
📌 Gas & Money: Крупный нефтегаз инвестирует в «зеленую молекулу»
📌 ШЭР: Барби уличили в «гринвошинге»

Новость «Глобальной энергии»
📌 Сергей Алексеенко: «Сокращение выбросов CO2 может замедлить восстановление озонового слоя»

Дайджест «Глобальной энергии» за 31 июля - 5 августа.

👉 Выпуск по ссылке 

📌 Сергей Алексеенко: «Сокращение выбросов CO2 может замедлить восстановление озонового слоя»
📌 Российские учёные предложили новый способ оценки термической зрелости «молодой» нефти
📌 Рост спроса на аккумуляторы привел к всплеску добычи кобальта в Африке
📌 Кения обеспечила половину глобального ввода мощности геотермальных станций
📌 США ввели в эксплуатацию первый атомный энергоблок с 2016 года
📌 Тепло из разницы температур: производство блоков MGA выходит на коммерческий уровень
📌 Не только витамин: биоразлагаемые полимеры на основе рыбьего жира.

Цитата дня
«Привычка есть механизм чувства самого себя, подобно тому, как память есть механизм интеллекта». © Георг Гегель
 

Как оценить зрелость «молодой» нефти❓

🇷🇺 Учёные из Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН предложили индикаторы, позволяющие оценить степень термической зрелости «молодой» нефти, которая формируется на протяжении тысячелетий, а не миллионов лет. Новые данные помогут точнее определить перспективность разработки нефтезалежей.

👉 Среди нефтяников утвердилась гипотеза «нефтяного окна», согласно которой формирование нефти из вещества-источника происходит в условиях повышенного давления и температуры. Вещество должно опуститься на определенную глубину и «отлежаться» на протяжении миллионов лет, формируя «зрелую» нефть. Однако, как полагают учёные, возможны и другие, более интенсивные механизмы трансформации вещества-источника, в ходе которых появляется «молодая» нефть.

👍 Учёные из ГЕОХИ РАН активно изучают процесс преобразования органического вещества, который начинается с отмирания живых организмов и заканчивается генерацией углеводородов. Одним из объектов их исследования стали нефтепроявления кальдеры (большой воронки) вулкана Узон, которые считаются самой «молодой» нефтью на Земле. «Кальдера вулкана расположена на Камчатке в зоне активного вулканизма, и гидротермальная система, функционирующая под осадочным чехлом, приводит к образованию нефти из органического вещества плиоцен-нижнечетвертичных отложений», – комментирует ведущий научный сотрудник ГЕОХИ РАН Вячеслав Севастьянов.

❗️ По мнёнию ученых, важную информацию о биохимическом преобразовании исходных органических веществ в нефть дают углеводороды-биомаркеры – реликтовые молекулы в составе осадков и пород. Состав и закономерности распределения этих структур используются для определения генетического типа исходного органического вещества, а также условий его накопления и дальнейшего преобразования в осадочные горные породы. Эти данные позволяются оценить целесообразность разработки залежей.

👍 Авторы исследования с помощью метода газовой хромато-масс спектрометрии обнаружили в узонских нефтепроявлениях биомаркеры бициклических сесквитерпенов – органических соединений, в состав которых входят углеводороды. По мнению учёных, изменение структуры сесквитерпенов должно указывать на скорость преобразования вещества-источника в нефть и, тем самым, указывать на ее термическую зрелость.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/08/04/rossijskie-uchenye-predlozhili-novyj-sposob-ocenki-termicheskoj-zrelosti-molodoj-nefti/

Тепло из разницы температур

🇦🇺 Австралийская компания MGA Thermal заявила о привлечении инвестиций для коммерческого запуска производства установок для хранения тепловой энергии. Площадка в городе Томаго штата Новый Южный Уэльс сможет ежесуточно выпускать 1 000 накопителей, каждый из которых будет способен хранить до 5 мегаватт-часов (МВт*Ч) энергии.

👉 Основным элементом установки станет так называемый сплав с зазором смешиваемости (Miscibility Gap Alloy, MGA), который при нагревании способен накапливать тепловую энергию, но при этом снаружи оставаться твёрдым. Подобный эффект будет достигаться за счет использования материалов с разной температурой плавления: материал с более низкой температурой плавления будет присутствовать в виде дискретных частиц внутри материала с более высокой температурой плавления. Накопление энергии будет происходить за счёт нагревания частиц сплава (до 400–700 градусов Цельсия), который будет встроен в блоки на основе графита, чья температура плавления составляет 3 890 градусов Цельсия.

💪 Преимуществом блоков MGA будет возможность длительного хранения энергии, от пары-тройки часов до нескольких дней. Теплообменники будут использовать газ-переносчик для поглощения энергии от блоков MGA. При этом нагретый газ можно будет использовать как для промышленных установок, так и для приведения в действие паровой турбины, вырабатывающей электроэнергию.

https://globalenergyprize.org/ru/2023/08/04/teplo-iz-raznicy-temperatur-proizvodstvo-blokov-mga-vyhodit-na-kommercheskij-uroven/

Ещё одна грань СПГ

👉 Отдельно стоит отметить циклы Брайтона на сверхкритическом CO2 с использованием сжиженного природного газа для предварительного охлаждения рабочего тела. В настоящее время СПГ является одним из перспективных экологически чистых видов топлива, имеющим широкую применимость и высокий уровень технологической готовности.

👍 Привлекательность сжиженного природного газа обусловлена возможностью его транспортировки морским транспортом с последующей регазификацией в регазификационных терминалах. Сжиженный природный газ имеет низкую температуру (- 163 °C), и его регазификация происходит при помощи нагрева, чаще всего в качестве нагревателя применяется морская вода.

🥶 Таким образом, в большинстве случаев холод не используется полезно, тогда как в циклах Брайтона его планируется использовать для предварительного охлаждения рабочего тела, что повышает КПД.

Мощность vs. компактность

👉 Следует указать на общие особенности указанных процессов. Первая состоит в том, что экономическая оправданность их использования требует большой мощности соответствующих установок и производства продукции в количестве от 500 тыс. т в год.

⛽️ Так, предприятие по производству бензина из природного газа в Туркменистане перерабатывает 1,785 млрд кубометров газа в год и производит 600 тыс. т. топлива в год. Современные предприятия в Катаре, использующие технологию Фишера-Тропша, перерабатывают 3.65 млрд. м3 и 14.5 млрд. м3 природного газа в год в дизельное топливо и масла.

🤔 В последнем случае рассматриваются мощности от 1 млн. т в год по продуктам. Потребности в переработке попутного газа, даже при условии его сбора с нескольких месторождений, как правило, существенно (как минимум в 10 — 20 раз) меньше, что требует создания специальных подходов для разработки мини-установок превращения природного газа в жидкие продукты.

👍 Обычно речь идёт о компактном, модульном выполнении установки, использовании сравнительно небольших реакторов, обеспечивающих высокую эффективность отвода выделяющегося тепла. Особо следует указать на использование микрореакторных технологий, которые существенно повышают эффективность процессов при создании мини-установок.

О второй особенности - завтра

Большую часть современной истории уголь был энергетическим королем. И хотя с индустриальной революции прошло уже больше двухсот лет, уголь все также незаменим. На картинке – история мирового потребления ископаемого топлива.

Выбросы CO2 как спусковой крючок

👉 Невозможно объяснить изменение климата без учёта так называемых обратных связей, что наиболее сложно для понимания и описания. Приведём наиболее важный пример проявления обратных связей, который демонстрирует, как малое количество антропогенных выбросов СО2 даёт сильный эффект потепления. Исходим из того, что вся Земная система находится в равновесии (в том числе, по большим выбросам СО2 в природе).

🌡 Если происходят малые выбросы СО2 за счёт деятельности человека, это приводит к очень небольшому повышению температуры за счёт парникового эффекта. Но небольшой рост температуры даёт резкое увеличение влажности из-за экспоненциальной связи между влажностью и температурой. Тогда сразу в парниковый эффект начинает вносить большой вклад водяной пар, который является сильнейшим парниковым газом. То есть выбросы CO2 играют роль своего рода спускового крючка процессов, которые приводят к глобальному потеплению.

🕰 Конечно, количественный результат можно получить только на основе полных климатических моделей земной системы с учётом всех возможных факторов, что представляет собой неимоверно сложную задачу. Непрерывная антропогенная эмиссия углекислого газа (и других, менее значимых парниковых газов) приводит к дисбалансу углерода на Земле. Ежегодно в атмосфере остаётся 5 млрд. т углерода, которые невозможно быстро поглотить с помощью земной растительности или мирового океана. Так, углекислый газ в глубинных слоях океана связывается в карбонат кальция, однако этот процесс занимает сотни и даже тысячи лет, то есть, опять включается временной масштаб.

♨️ Для оценки потепления необходимо определить баланс энергии. На Землю в среднем поступает солнечная энергия мощностью 341 ватт (Вт) на квадратный метр. За счёт парникового эффекта в космос возвращается немного меньше энергии. И дисбаланс составляет величину всего лишь 2,72 Вт/м2. Это и есть причина глобального потепления, выраженная в цифрах.

Лауреат премии «Глобальная энергия», академик РАН, научный руководитель Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения (СО) РАН Сергей Алексеенко, из интервью

ЛВА - взгляд на перспективу

🔋 Концептуально ЛВА основаны на использовании обратимой окислительно-восстановительной пары металлического лития и кислорода, для которых имеются паразитные реакции. Для каждой части аккумулятора был достигнут значительный прогресс, позволяющий в значительной степени устранить имеющиеся в ЛВА проблемы.

🤔 Со стороны катода прогресс достигнут в осаждении продуктов разряда. Однако медленная кинетика и неправильное разложение продуктов разряда в последующем процессе заряда приводят к высокому перенапряжению заряда, в результате чего в результате нежелательных электрохимических реакций образуются побочные продукты. Вместе с накапливающимися пассивированными продуктами разряда они ускоряют дезактивацию катода.

👉 Поэтому для улучшения характеристик заряда и разряда, оптимизации морфологии Li2O2, снижения перенапряжения и облегчения полного разложения Li2O2 используются гетерогенные катализаторы или модификация катода. Литиевый анод подвергается коррозии в результате действия электролитов и других реактивных ингредиентов. При этом необходимо также учитывать рост дендритов, кулоновскую эффективность литиевого покрытия и отслаивание. Модификация поверхности для создания стабильного SEI/искусственного защитного слоя, а также проектирование конструкции литиевого анода — это две основные стратегии, используемые для стабилизации литиевого анода.

Продолжение следует 

https://yangx.top/globalenergyprize/4923

Конкурс любительской фотографии «ВИЭ в фокусе»

Ассоциация развития возобновляемой энергетики приглашает принять участие в фотоконкурсе!

☝️ Присылайте фотографии объектов возобновляемой энергетики. Это могут быть кадры с ветропарков и солнечных электростанций, малых гидроэлектростанций или просто фото отдельно стоящих ветряков или солнечных панелей.

🔍 Все присланные на конкурс работы рассмотрит жюри, в состав которого входят профессиональные фотографы.

🎁 Победителя и двух призеров конкурса ждут награды – сертификаты различного номинала для покупки, например, нового смартфона с отличной фотокамерой или профессионального фотоаппарата в магазине электроники и бытовой техники.

📌 Также участников ждут специальные награды от компаний – членов Ассоциации.

Чтобы принять участие вам необходимо:
🔹 внимательно ознакомиться с положением о конкурсе,
🔹 быть подписчиком аккаунтов АРВЭ в соцсетях (на выбор)
❗️присланное фото должно весить не более 20 Мб
🔹 направить свою фотографию удобным для вас способом (во ВКонтакте сообщением в наше сообщество, в Телеграм и Дзен - в чат бот по ссылке).
🔹 на электронную почту координатору проекта [email protected]

🏆 Итоги конкурса подведем до середины октября.

Желаем удачи всем конкурсантам!

👉 Положение о конкурсе смотрите здесь.

🚙 P.S.: Присылайте также фотографии электромобилей! Автор лучшей работы по этой внеконкурсной номинации получит специальный приз от команды АРВЭ.

Минутка ликбеза

👉 Кобальт – серебристо-белый металл с розоватым отливом, который используется в катодах литий-ионных аккумуляторов.

🔋 Любой аккумулятор состоит из катода (положительно заряженного электрода) и анода (электрода отрицательного заряда). Роль катода играют оксиды цветных металлов (лития, никеля, кобальта), а роль анода – природный или синтетический графит, который производится из нефтяного кокса.

⚡️Соответственно, во время заряда ионы лития перемещаются от анода к катоду через электролит (проводник электрического тока), а во время разряда – от катода к аноду.

Сетевое управление и поддержка ВиЭС

⚡️ В настоящее время ветровые и фотоэлектрические генераторные установки в основном используют силовой электронный преобразователь (СЭП) в качестве интерфейса подключения к электросети.

🤔 Режимы работы СЭП включают в себя отслеживание точки максимальной мощности (ОТММ) или отслеживание частоты сети с помощью фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Частота сети часто формируется существующими электростанциями, работающими на ископаемом топливе, которые постепенно выводятся из эксплуатации. Кроме того, большинство электрохимических накопителей энергии также используют СЭП в качестве сетевого интерфейса. В этом случае низкая инерционность устройств СЭП создаст серьёзные проблемы с синхронизацией, помехозащищенностью, защитой управления и другими характеристиками энергосистем, тем самым угрожая безопасной и устойчивой работе энергосетей с высоким проникновением возобновляемых ресурсов.

👉 Вышеуказанные технологии используют СЭП в качестве источников тока, а именно для слежения за сетью. При использовании СЭП в качестве источника напряжения появляются ресурсы формирования сети, для которых методологии управления в настоящее время включают в себя
✔️ контроль статизма по частоте/напряжению,
✔️ виртуальный синхронный генератор (ВСГ),
✔️ управление виртуальным генератором (УВГ).
https://yangx.top/globalenergyprize/4925

Три способа произвести синтез-газ

💰 А сегодня обещанный рассказ о второй особенности названных процессов. Это - обязательное наличие стадии получения синтез-газа, капиталоёмкость и расходы на которую могут определять до половины расходов на производство продукции.

👉 В настоящее время используется три процесса производства синтез-газа:
1️⃣ паровая конверсия, при которой водяной пар взаимодействует с углеводородами на катализаторе при высоких температурах за счёт подводимого к реактору тепла сгорающего топлива;
2️⃣ парциальное окисление, при котором образование синтез-газа протекает при взаимодействии с кислородом и парами воды, причём за счёт протекающих реакций в реакторе достигается высокая температура, обеспечивающая некаталитическое протекание процесса;
3️⃣ процесс автотермического риформинга, когда тепло окисления метана в реакторе используется для превращения полученной смеси в синтез-газ на катализаторе.