Связь озонового слоя и потепления

🇷🇺 Продолжаем рассказ о лекциях лауреатов премии «Глобальная энергия». Научный руководитель Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе академик Сергей Владимирович Алексеенко в своей лекции рассуждал о механизмах связи климата, озонового слоя и энергетики.

🎙 «Мы сейчас должны принимать принципиальные меры для того, чтобы понять, как развивать энергетику. Проблема не только в глобальном потеплении. Климат и конкретно парниковые газы сильно влияют на озоновый слой. Это настолько значительное влияние, что не стоит рассматривать озоновый слой и глобальное потепление отдельно друг от друга. Существуют факторы, влияющие на изменение климата, в числе которых техногенная активность, парниковый эффект, тропосферные аэрозоли, вулканическая деятельность, солнечная активность и другие. Необходимо также учитывать тип этого воздействия и временные масштабы. Сейчас нас интересуют рамки в пределах 100—200 лет», — сказал ученый.

❗️ По словам академика Алексеенко, каждый год дополнительно за счёт сжигания органического топлива десять миллиардов метрических тонн углерода выбрасывается в атмосферу, вследствие чего около половины остаётся в ней. По мнению учёного, это и есть главная причина наступления глобального потепления. «Проблема повреждения озонового слоя даже сложнее, чем глобальное потепление. Причиной разрушения озона в стратосфере и образования озоновых дыр считается производство и применение фреонов — галогенсодержащих насыщенных углеводородов, которые, высвобождая хлор и бром, разрушительно воздействуют на озоновый слой Земли. Также на него негативно влияет средний диапазон ультрафиолетовых частот», — прокомментировал академик.

👉 Говоря о проблемах энергетики, С. В. Алексеенко выразил мнение, что у человечества нет необходимости отказываться от угля и газа, но по мере возможности нужно переходить на возобновляемые источники энергии.

Традиционная энергетика не сдаёт позиций

👆 В свою очередь, научный руководитель Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН академик Алексей Эмильевич Конторович посвятил лекцию сравнительному критическому анализу существующих противоречивых подходов к развитию глобальной энергетики в XXI веке.

🎙 «Вместо одного преобладающего вида энергии, каким был уголь в начале XX века, сегодня человечество потребляет целый спектр энергетических ресурсов. Это главная закономерность современного развития. Поиск дополнительных источников энергии для энергетики XX века был очень характерен. Относительно других ресурсов использование угля по прошествии десятков лет сократилось с 96 % до приблизительно 23 % от общей доли всех ископаемых. На первые места стали выходить нефть и газ, гидро- и атомная энергетика. В абсолютном отношении ни один из этих энергоносителей не претерпел сокращения в потреблении, ни один из них не был утерян», — сказал ученый.

💪 Размышляя о глобальной энергетике в XXI веке, А. Э. Конторович затронул тему развития альтернативных источников энергии, в числе которых может быть энергия солнца или ветра, и отметил, что в этой области достигнуты значительные результаты. Однако, по словам академика, использование традиционной энергии осталось практически на прежнем уровне. «За прошлый век человечество увеличило потребление энергии в десятки раз, но оно было распределено крайне неравномерно. 12 % населения Земли, то есть развитые страны, расходовали 80 % всей энергии, а развивающиеся страны, включая Китай, Индию и государства африканского континента — оставшуюся часть. К концу этого столетия население планеты превысит одиннадцать миллиардов человек, поэтому нам необходимо понять, что сокращение энергопотребления для человечества невозможно. Безусловно, надо развивать альтернативные источники энергии, но нельзя отказываться от традиционной энергетики — её необходимо сделать экологичнее: избавиться от канцерогенов, снизить выбросы углекислого газа. Следует обратить особое внимание исследователей на экологичные технологии, чтобы появилась возможность уменьшить негативное влияние на атмосферу при переработке традиционных ресурсов. Сегодня центральной задачей науки и технологий должно быть повышение эффективности получения энергии из традиционных энергоресурсов. В этом случае необходимо в первую очередь участие государства, а потом уже и бизнеса», — заключил А. Э. Конторович.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/09/laureaty-premii-globalnaja-jenergija-prochitali-lekcii-na-uglehimicheskom-simpoziume/

10 лучших электромобилей на 2023 год по комбинированному запасу хода

Как предсказывать волны❓

🇷🇺 Волны высотой более 4 метров могут возникать в Баренцевом море до шести раз в год, а высотой более 8 метров – два-три раза в год. Такой вывод сделали учёные Морского гидрофизического института РАН по итогам исследования, основой которого стали разработки Владимира Кудрявцева и Бертрана Шапрона, в 2019 г. создавших универсальную модель предсказания высоты волн, вызываемых действием циклонов.

👉 Эта модель была применена к ряду параметров полярных циклонов, таких как максимальная скорость ветра, диаметр, продолжительность жизни, скорость перемещения и направление распространения. Учёные на основе этих параметров рассчитали частоту возникновения волн с различной высотой в незамерзающих акваториях Северного Ледовитого океана.

🌊 Исследование показало, что волны высотой более 4 метров могут возникать до шести раз в год, более 8 метров – два-три раза в год, свыше 10 метров – один раз в год, а более 12 метров – раз в несколько лет. Наконец, самые высокие волны, достигающие 15 метров в высоту, встречаются реже, чем раз в десятилетие. В свою очередь, районом, наиболее подверженным воздействию мощных волн, оказалась ближняя прибрежная зона вокруг Скандинавского полуострова.

🎙 «Особенно подвержены воздействию полярных циклонов южная часть Баренцева моря и северо-восточная часть Норвежского моря. В южной части Норвежского моря аномально высокие волны появляются чаще, но они не всегда связаны с полярными циклонами», – резюмирует кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Морского гидрофизического института РАН Мария Юровская.

👍 Результаты исследования можно использовать при развитии нефтегазодобывающей инфраструктуры в арктическом регионе, в том числе в Печорском море – юго-восточной акваторией Баренцева моря, на территории которой расположено Приразломное месторождение.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/06/vozdejstviju-poljarnyh-ciklonov-naibolee-podverzhena-juzhnaja-chast-barenceva-morja-issledovanie/

АЭС возраст не помеха

⚛️ Возраст 155 атомных электростанций в мире сейчас составляет от 31 до 40 лет. Ещё 107 АЭС прожили от 41 до 50 лет. Что любопытно, на третьем месте - совсем юные объекты, работающие 10 лет и менее. Человечество верит в мирный атом.

Источник

Катод в ЛИА. Заключение

🔋 Совместными усилиями учёных удалось понять механизмы образования Li2O2 в процессе разряда, который может быть либо поверхностным, либо растворным. Применение соответствующих каталитических материалов может способствовать образованию Li2O2 с использованием растворного механизма и повысить разрядную ёмкость. Разработка структуры катодных материалов позволяет регулировать морфологию роста Li2O2 с целью повышения разрядной ёмкости.

👉 Например, самовосстанавливающийся катод без связующего позволил значительно повысить разрядную ёмкость и циклическую стабильность литий-кислородных аккумуляторов. Использование эффективных твёрдых каталитических материалов позволяет снизить перенапряжение заряда и облегчить разложение углеродных материалов, образующихся под действием высокого напряжения заряда. А чтобы полностью исключить разложение нестабильных катодов на основе углерода, были разработаны безуглеродные катоды, но из-за их высокой плотности они несколько снижают характерное для литий-воздушного аккумулятора (ЛВА) преимущество, связанное с высокой удельной энергией.

❗️ Для получения ЛВА, пригодных для практического применения, напряжение заряда должно поддерживаться ниже 3,5 В, что позволяет избежать возникновения паразитных реакций, вызванных высоким напряжением. Наиболее перспективным подходом для разделения реакций представляется использование гомогенных катализаторов (редокс-медиаторов). Стоит отметить, что некоторые гомогенные катализаторы оказываются несовместимыми с присутствием 1O2, в результате чего в последнее время внимание уделяется гасителям синглетного кислорода.

Схематическое описание концепции и решения по использованию ВиЭС в энергосистемах

В развитие темы

Предложен новый метод выделения этана и пропана

🇷🇺 Учёные из Института неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения (СО) РАН создали мезопористые металлорганические полимеры для выделения лёгких алканов из многокомпонентного природного газа. Новый метод может стать альтернативой криогенному разделению газа, которое сегодня активно применяется в промышленности.

👉 Исследователи предложили использовать альтернативный способ разделения газов, в основе которого лежит адсорбция. «Для выделения ценных углеводородов из сложных химических смесей мы создали высокоселективные пористые материалы — металлорганические координационные полимеры серии NIIC-20, которые назвали в честь института (NIIC — Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry). Они обладают уникальными адсорбционными характеристиками, которые можно целенаправленно настраивать под определенные задачи», – рассказывает доктор химических наук Данил Дыбцев.

💸 Технология адсорбционного разделения позволяет экономить значительное количество энергии и при этом не требует специальных низкотемпературных условий. Согласно результатам исследования, опубликованным в Chemical Engineering Journal, сорбенты NIIC-20 способны с высокой эффективностью адсорбировать метан, этан и пропан. Эти преимущества будут опробованы на проекте «Сибирский кольцевой источник фотонов» в наукограде Кольцово (Новосибирская область), где будет масштабирован процесс выделения ценных углеводородов из сложных химических смесей.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/11/rossijskie-uchenye-predlozhili-novyj-metod-vydelenija-jetana-i-propana-iz-prirodnogo-gaza/

🛢 Нефтяная индустрия уверенно лидирует среди добывающих отраслей, превысив в 2022 г. планку в $2 трлн.

Источник

Левитация для гаджетов

🤳 Учёным из Уральского федерального университета, Института материаловедения имени Отто Шотта (Германия) и Университета Гринвича (Великобритания) удалось с помощью электромагнитной левитации улучшить свойства сплава «никель-алюминий». Результаты исследования могут помочь оптимизировать производство планшетов и смартфонов.

👉 Электромагнитная левитация представляет собой метод бесконтейнерной обработки жидких металлов, которая позволяет избежать влияния стенок тигля на процесс обработки. Образец размещается в левитационную (т.е преодолевающую гравитацию) камеру, где он плавится в условиях невесомости. Поскольку вещества, расплавленные в невесомости, затвердевают более однородно, это позволяет получать образцы с равномерной структурой. В результате такие сплавы отличаются прочностью, а также высокой тепло- и электропроводностью.

👍Авторы исследования проверили эти преимущества левитации в процессе обработки сплава «никель-алюминий» и образцов из гласформеров – стеклообразующих сплавов на основе циркония, которые применяются в полупроводниках мобильных телефонов, планшетов и бытовых приборов. Эксперимент показал, что электромагнитная левитация обеспечила однородность микроструктуры сплавов и, тем самым, повысила их электропроводящие свойства.

🎙 «В ходе исследования мы подробно проанализировали различные варианты геометрии катушек. Это позволило обеспечить более широкий диапазон контроля температуры при условии стабильной левитации образца. Также мы специально рассмотрели условия кристаллизации образцов в ЭМЛ, указывающие на преобладающую роль процессов переноса в формировании микроструктуры исследуемых материалов, что особенно важно, поскольку кристаллографическая структура предопределяет многие физические свойства металлических сплавов», – комментирует старший научный сотрудник Уральского федерального университета Любовь Торопова.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/11/jelektromagnitnaja-levitacija-mozhet-uluchshit-svojstva-materialov-dlja-gadzhetov/

Бросовое тепло по небросовой себестоимости

♨️ Другим направлением повышения эффективности теплоэнергетических установок является полезная утилизация сбросной низкопотенциальной теплоты. То есть уменьшение температуры «холодильника».

👉 Здесь утилизация теплоты осуществляется за счёт введения дополнительного низкотемпературного цикла, использующего в качестве источника тепловой энергии бросовое тепло. В данном случае не требуется применение дорогостоящих жаропрочных сплавов, однако вследствие малого энергетического потенциала сбросной теплоты установки по её утилизации имеют крайне низкий КПД (не более 5-6%), что обуславливает прирост КПД энергоблока не более чем на 2-3%.

💰 При этом зачастую возникает необходимость применения массивных металлоёмких теплообменных аппаратов с существенной площадью теплообмена, что сказывается на повышении капитальных затрат на создание энергоблока. Кроме того, низкокипящие углеводородные теплоносители имеют высокую стоимость и зачастую опасны для окружающей среды.

🤔 Таким образом, основными недостатками такого способа повышения эффективности существующих энергоустановок как утилизация низкопотенциальной теплоты являются
📌 высокие удельные капзатраты из-за увеличенной металлоёмкости оборудования
📌 и необходимость использования более дорогостоящего теплоносителя.

Чилийское энергетическое чудо

Небольшие "солнечные фермы", разбросанные по всей стране, предлагают потребителям гарантированные долгосрочные цены на электроэнергию. За последнее десятилетие мощность таких станций выросла в 15 раз.

Около 80% действующих малых установок в Чили представляют собой солнечные электростанции, которые легко построить и профинансировать. Чаще всего это мощности в 9 мегаватт и меньше - они занимают нишу между домашним и промышленным масштабом.

Благодаря небольшим размерам, они могут располагаться ближе к центрам потребления и избегают многих проблем с передачей энергии.

С каждым годом ветряки становятся все выше и масштабнее.

За последнюю четверть века высота опор, на которые устанавливаются ветрогенераторы, увеличилась на 66%, превысив 90 метров.

Это логично - чем больше высота, тем сильнее там ветер. У него нет таких препятствий, как возле земной поверхности: нет деревьев, зданий и гор.

Но растут не только опоры, увеличиваются и размеры лопастей. Если ещё 10 лет назад в Америке не было ни одного ветрогенератора с целым ротором размером 115 метров, то в 2020 году General Electric создала ветряк, у которого только одна лопасть имела такие размеры.

Чем больше диаметр ротора, тем большую площадь охватывают ветровые турбины, а это значит, что они улавливают больше ветра и производство электроэнергии увеличивается. Особенно это имеет смысл в прибрежной ветроэнергетике.

Но самый гигантский генератор строят в Китае. Посмотрите видео, чтобы узнать о нем больше.

Опыт и основные функции ВиЭС

👍 В последние годы проекты ВиЭС стали постепенно демонстрироваться по всему миру. Были предприняты усилия по созданию ВиЭС с использованием различных механизмов диспетчеризации системы и в различных условиях энергетического рынка, эффективность которых была подтверждена опытом их применения.

👉 В таблице приведено краткое описание типовых реализаций ВиЭС. Из-за реальных условий применения ВиЭС по всему миру имеют разные внешние характеристики и разные сервисные возможности. В Германии основными элементами ВиЭС являются накопители энергии и распределенные возобновляемые ресурса, а в Соединенных Штатах главный упор делается на регулируемые нагрузки, на которые в настоящее время приходится более 5% пиковой нагрузки, в то время как в Китае объединяются разнообразные ресурсы с целью глубокой интеграции возобновляемых источников энергии в распределительные сети.

В развитие темы

Минутка ликбеза

👉 Сильной стороной возобновляемых источников энергии считается их экологичность. Слабостью же ВИЭ является высокая зависимость от погодных условий. А значит - нестабильность.

🤔 Например, в США в 2022 г. средняя загрузка
✔️ ветровых генераторов составила 36,1%,
✔️ а солнечных панелей – 24,8%.
Повысить надёжность энергоснабжения в этих условиях можно за счёт систем хранения энергии.

💰 И участники индустрии чётко осознают это. Недаром инвестиции в развитие указанных систем в 2023 г. достигнут, согласно экспертным прогнозам, $37 млрд. Для сравнения: в 2018 г. капиталовложения составляли $5 млрд.

Модель учёных Сколтеха упростит разработку нефтяных месторождений
#наукаИРТТЭК

Исследователи из Сколтеха представили модель, которая упростит планирование разработки нефтяных месторождений. С её помощью можно получить полезную информацию о скважине — например, сравнить её с уже разработанными скважинами поблизости, чтобы спрогнозировать актуальные для нефтедобычи свойства и повысить эффективность бурения. Исследование опубликовано в журнале первого квартиля IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters.

Процесс разработки нефтяных и газовых месторождений можно разделить на три этапа: месторождение находят, оценивают и разрабатывают. Оценка касается, например, объёмов и распределения запасов углеводородов.

На этом этапе бурят разведочные скважины и спускают в них зонды, которые фиксируют большое количество показателей — от радиоактивности пласта до подвижности грунтовых вод. Затем эту информацию используют для принятия решений по разработке.

От платины не отказываются

🇷🇺 Учёным из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН удалось доказать, что замена дорогостоящих металлов платиновой группы на дешёвые аналоги в качестве ускорителей реакции практически не влияет на конечную стоимость продукта. Этот вывод может предотвратить необоснованный отказ от платиновых катализаторов, которые используются в синтезе полимеров.

💰 Авторы исследования сравнили затраты на проведение шести различных химических реакций, в которых из одинаковых исходных веществ образуется одно и то же вещество – изохинолон. Он входит в состав ряда флуоресцентных (иллюминирующих) материалов. Три из проведенных шести реакций осуществлялись с использованием катализаторов на основе благородных металлов – родия, палладия и рутения. Две реакции протекали в присутствии более дешёвых никеля и кобальта, а одна – без использования металлов.

🧮 Расчёт стоимости каждого превращения учитывал цену исходных металлов, а также лигандов – своего рода добавок, входящих в состав катализаторов. Анализ показал, что превращение, в котором используется родий, лишь на 50% дороже того, в котором используется катализатор на основе кобальта, при том что металлический родий примерно в 8 000 раз дороже, чем металлический кобальт. Нивелирование разницы связано с низким использованием металлов, на долю которых приходится лишь 1% от общей массы применяемых веществ. В результате затраты на металлы составляют не более 10-30% от общей стоимости реакции, тогда как 70-90% расходов приходится на органические реагенты. Поэтому замена дорогостоящих благородных металлов на дешевые аналоги незначительно влияет на конечную стоимость реакции.

🎙 «Результаты анализа показывают, что стоимость химического превращения зависит в первую очередь от органических реагентов, а не катализаторов. Поэтому некорректно аргументировать отказ от использования благородных металлов в составе катализаторов лишь их дороговизной. Наша работа подчеркивает, что ученые должны реалистично оценивать разные факторы для достижения максимальной эффективности», – резюмирует Дмитрий Перекалин, доктор химических наук, завлабораторией Института элементоорганических соединений РАН.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/12/otkaz-ot-blagorodnyh-metallov-prakticheski-ne-vlijaet-na-stoimost-organicheskogo-sinteza-issledovanie/

📊Выбросы CO2 в атмосферу от ведущих стран мира с 1970-го по 2021-ый год включительно.

Литиевый анод

🔋 Говоря о литиевом аноде, необходимо отметить неконтролируемый рост дендритов, который может привести к снижению эффективности цикла и серьёзным проблемам безопасности. Кроме того, металлический литий в литий-кислородных аккумуляторах также сталкивается с серьёзными проблемами коррозии из-за реакции с H2O при разложении электролита, что затрудняет защиту литиевого анода.

👉 В настоящее время предложены стратегии стабилизации литиевого анода в литий-кислородных аккумуляторах. Из-за высокой реакционной способности металлического лития и его термодинамических характеристик, способствующих росту дендритов при нанесении покрытия, наиболее очевидной стратегией защиты является оптимизация состава и структуры металлического лития, в том числе использование анодов из сплавов и 3D структур.

👍 Модификация поверхности — ещё одна широко используемая стратегия защиты литиевого анода. Пассивирующие слои, нанесённые на поверхность металлического лития, могут стабилизировать границу раздела литиевый анод/электролит,
предотвратить рост дендритов и подавить побочные реакции, вызванные присутствием O2 или H2O. В настоящее время существует два распространённых метода нанесения поверхностного защитного слоя на литиевый анод:
1️⃣ Один из них заключается в формировании пассивирующего слоя непосредственно на поверхности литиевого анода с помощью химических или электрохимических реакций;
2️⃣ Другой метод заключается в создании защитной пленки на поверхности Li путём использования внешних методов (шабрения, нанесения покрытия, погружения и т.д.).