Самые мощные в мире ветрогенераторы по 14,7 МВт каждый появятся в Шотландии

Гигант ветровой энергетики Siemens Gamesa получил заказ на 60 морских турбин, которые отправятся на офшорную станцию Moray West в Шотландию. Это будет первый ввод в эксплуатацию самых мощных в мире ветряков по 14,7 МВт каждый.

Установка ветрогенераторов запланирована на 2024 год, в этом же году от них должна начать поступать электроэнергия. Прототип морской ветровой турбины SG 14-222 DD прошел испытания в 2021 году, на испытательной станции в Дании.

Не исключено, что титул самой мощной турбины в мире Siemens-Gamesa смогут удержать не очень долго. В феврале прошлого года датский производитель Vestas объявил о готовности к производству новой модели ветрогенератора V236 высотой более 280 м и мощностью 15,0 МВт.

А если говорить об уже состоявшихся рекордах, то осенью все того же 2021-го самым мощным из уже установленных ветрогенераторов снова стал Haliade-X. Инженерам удалось нарастить его производительность уже после введения в эксплуатацию на 2 МВт. Изначально компания General Electric выпустила этот ветряк с мощностью 12 МВт, а потом усовершенствовала до 13 МВт. После обновления Haliade-X с 14 МВт стал снова самой эффективной ветротурбиной в мире среди уже работающих — в год она выработает 74 ГВт*ч энергии. Она установлена в порту Роттердама в Нидерландах.

src

Глава Exxon: «К 2040 году на рынке не будет новых бензиновых автомобилей»

В нефтегазовой компании Exxon Mobil Corp уверены в быстрой глобальной электрификации транспорта. По словам гендиректора Даррена Вудса, все легковые автомобили, продаваемые в мире, будут полностью электрическими уже к 2040 году (в нынешнем году доля электрокаров в мировых продажах, скорее всего, едва достигнет 10%). При этом нефтяной гигант не видит угрозы для своего бизнеса — в Exxon считают, что компания сможет адаптироваться к новым реалиям за счет своего химического подразделения и разработки систем для улавливания выбросов углерода.

Вудс заявил, что к 2040 году спрос на нефть, согласно расчетам Exxon, снизится до значений 2013-2014 гг. В первую очередь объемы поставок уменьшатся из-за повсеместной электрификации автопрома — все ведущие концерны откажутся от ДВС в пользу электрических платформ. Но глава Exxon не боится потерять важных партнеров — автомобильные компании все еще будут работать с Exxon через своих поставщиков, поскольку электрокары не смогут обойтись без химических веществ и перерабатывающих предприятий.

Вудс считает, что климатические инициативы вскоре приведут к рождению новой крайне прибыльной деятельности — бизнесу по улавливанию углерода из атмосферы. По мнению Exxon, рынок улавливания и хранения углекислого газа к 2050 году будет стоить не менее $4 трлн. Создавая и используя системы для этого рынка, компания намерена сохранить статус важного игрока для глобальной экономики.

ExxonMobil — не первый нефтегазовый гигант, который делает ставку на будущее без выбросов CO2. Прямые конкуренты из BP и Shell планируют модернизировать свой бизнес аналогичным образом в ближайшие 20-30 лет. Shell хочет постепенно отказаться от добычи полезных ископаемых в пользу разработки зарядных станций для электромобилей, а также производства водорода и новых химических веществ. Если компания будет действовать в рамках своего плана декарбонизации, весь холдинг Royal Dutch Shell Group должен снизить выбросы CO2 до нуля к 2050 году.

src

В ядерной отрасли сменились лидеры: большинство проектов реакторов российские и китайские

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), с 2017 года 87% новых атомных реакторов построены или строятся по проектам России или Китая. Прежние лидеры утратили позиции на этом направлении и не факт, что смогут его вернуть.

«Страны с развитой экономикой утратили лидерство на рынке, поскольку 27 из 31 реактора, строительство которых началось с 2017 года, это российские или китайские проекты», — сказал глава МЭА Фатих Бироль (Fatih Birol).

Для многих стран проблемой являются стареющие реакторы, срок работы которых вышел или близок к завершению. Продление работы таких установок сверх установленного времени требует значительных средств. По данным МЭА, 63% энергогенерирующих мощностей мирового парка ядерных реакторов старше 30 лет. Если в этот процесс не вмешиваться без «значительных инвестиций», существующий парк ядерных реакторов в странах с «развитой экономикой» сократится на треть со всеми вытекающими последствиями.

src

Создан инструмент для оценки углеродного следа ИИ-моделей

Сбербанк вместе с Институтом ИИ AIRI создал open-source-библиотеку Есо2АI для оценки эквивалентного углеродного следа в зависимости от электроэнергии, затраченной на работу моделей машинного обучения. Библиотека определяет доступные устройства центральных и графических вычислительных процессоров, определяет нормы углеродной стоимости электрогенерации и рассчитывает энергию во время исполнения кода.

Знание энергетического баланса дает понимание, сколько каждый сеанс обучения той или иной модели ИИ требует ресурсов и какой углеродный след оставляет. Отслеживание динамики потребления энергоресурсов поможет исследователям оценивать количество необходимых для работы моделей параметров, максимально облегчать их архитектуры и развивать более оптимальные модели машинного обучения.

src

Генерация и накопление энергии: новости за неделю

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий разработали эффективный водородный топливный элемент на основе платины и железа. Он не только самый долговечный на сегодняшний день, но и самый дешевый. Для его производства требуется на 80% меньше платины. Гибридный катализатор представляет собой смесь из атомарно диспергированной платины, отдельных атомов железа и наночастиц обоих металлов: такой состав достигает в 3,7 раза большей каталитической активности, чем чистая платина. Несмотря на низкое содержание драгоценного металла, новый гибридный катализатор сохраняет активность платины на уровне 97% после стресс-теста, включающего 100 000 циклов зарядки. Обычно этот показатель снижается на 50% уже после 30 000 циклов.

Ливерморская национальная лаборатория разрабатывает технологию лазерной 3D-печати катодов для высокоемких литиевых аккумуляторов. Сегодня катоды изготавливаются методом литья и в процессе нанесения покрытий. Рабочее вещество растворяется, наносится на электроды и в формы, а затем долго сушится. Это дорого, неэффективно и не позволяет создавать структуры выше определенной толщины, что задерживает появление быстро заряжающихся аккумуляторов и вредит наращиванию плотности энергии аккумуляторами. 3D-печать — экологически безопасный процесс, позволяющий обрабатывать толстые высокоемкие трехмерные катодные структуры. Благодаря этому литий-ионные батареи будут быстрее заряжаться — на 80% за 15 минут или даже быстрее.

Инженеры из Калифорнийского университета придумали литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают при экстремальной жаре и критично низких температурах. В ходе испытаний батареи сохранили 87,5% и 115,9% своей энергетической емкости при температуре –40 и 50°C. У них был высокий КПД при этих же температурах — 98,2% и 98,7% соответственно. Батареи устойчивы к холоду и к теплу благодаря электролиту из жидкого раствора дибутилового эфира, смешанного с солью лития. Молекулы электролита легко высвобождают ионы лития во время работы батареи. Это слабое молекулярное взаимодействие улучшает производительность батареи при минусовых температурах. Кроме того, дибутиловый эфир может легко поглощать тепло, потому что остается жидким при высоких температурах: его температура кипения составляет — 141 °C.

Российские исследователи из Сколтеха вместе с коллегами из МГУ представили NiBTA — новый перспективный анодный материал, представляющий из себя координационный полимер на основе никеля и тетрааминобензола. Недавно обнаруженный материал NiBTA может использоваться для создания аккумуляторов нового поколения с быстрой зарядкой. Правда, пока до конца не ясны все нюансы его работы, но российским ученым удалось детально отследить и описать структурные изменения и окислительно-восстановительную химию нового координационного полимера. Это значительный шаг вперед.

Стартап TyFast рассказывает об аккумуляторах с ванадиевым анодом, с подзарядкой за 3 минуты, в 20 раз быстрее, чем литий-ионные батареи. Tyfast применяет анод из оксида лития-ванадия — материала с трехмерной кристаллической структурой. Ионы проходят через кристаллы сразу в трех измерениях, демонстрируя более быстрый и эффективный перенос, чем это происходит при использовании графита.

В Азиатско-Тихоокеанском университете Рицумейкан (Япония) предложили новый подход к переработке использованных батарей — с помощью микроволнового излучения, обеспечивающего быстрый нагрев и меньшее потребление энергии по сравнению с печами. Так, можно извлечь до 97% оксида марганца и цинка из щелочных батарей. Эта скорость регенерации в 1,5 раза выше, чем при обычном нагреве, но занимает вдвое меньше времени. Масштабное применение этой системы может снизить годовое потребление энергии во всей Японии на 26 500 ГДж в год.

Города будущего построят из экологически чистого материала на основе водорослей

Ежегодно около двух гигатонн CO2 выбрасывается в окружающую среду из-за использования цемента в строительной сфере — этот материал занимает третье место в десятке крупнейших источников промышленного загрязнения. Выходом может стать замена обычного цемента новым биогенным, созданным на основе микроводорослей.

Исследователи из Университета Колорадо совместно со своими коллегами из Университета Северной Каролины разработали уникальный углеродно-нейтральный метод, с помощью которого цемент может производиться из биологически выращенного известняка. Этот новый материал может значительно снизить загрязнение окружающей среды, вызванное строительными работами.

Решение этой проблемы пришло в голову профессору Уилу Срубару в 2017 году во время его поездки в Таиланд.

Во время путешествия он обратил внимание на естественные структуры карбоната кальция вокруг коралловых рифов (известняк тоже состоит из карбоната кальция). Так у Срубара появилась мысль, что, возможно, известняк можно выращивать естественным путем, а не добывать его в карьерах.

Когда он вернулся в США, он и его команда занялись выращиванием кокколитофоридов. Представители этого вида водорослей способны образовывать биогенный известняк, создавая отложения карбоната кальция во время фотосинтеза. В отличие от природного известняка, для формирования которого под землей требуются миллионы лет, биогенная версия кокколитофоридов может быть получена практически "в режиме реального времени".

Сырье, необходимое для образования биогенного известняка в морской воде, включает только растворенный углекислый газ и солнечный свет. А поскольку микроводоросли могут выживать как в соленых, так и в пресных водоемах, их можно использовать для выращивания известняка практически в любой точке мира.

Исследователи утверждают, что производство известняка из кокколитофоридов вполне может удовлетворитьвесь спрос на цемент в США. Все, что нужно сделать — позволить кокколитофоридам цвести в водоеме площадью около 2 млн акров. Для этого потребуется всего 0,5% всей имеющейся в стране земли.

При этом производство цемента из биогенного известняка является не только углеродно-нейтральным, но и углеродно-отрицательным, поскольку микроводоросли удаляют углекислый газ из окружающей среды и хранят его в форме карбоната кальция. То есть, бетон, полученный из этого цемента, может положить начало новой эре устойчивого строительства во всем мире.

src

Китайцы придумали «вечную» батарею для электрокаров: ее должно хватить на ~10 млн км

Китайская компания Tsinghua анонсировала новый твердотельный автомобильный аккумулятор, который, как утверждает производитель, можно заряжать до 20 000 раз.

Если взять за средний показатель запас хода в 500 км, жизненного цикла этой батареи хватит на 10 млн км. А если исходить из максимального годового пробега такси, равного ~ 200 000 км, то при таком условии ресурса батареи хватит на 571 год езды. То есть, по сути, это «вечная» батарея, которая сможет пережить не один электрокар и несколько поколений владельцев.

Правда, каких-либо технических подробностей Tsinghua пока не сообщает, ограничившись интригующим анонсом.

src

Новая технология производства керосина и дизтоплива из CO2, воды и света

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха нашли новый способ производства авиационного керосина и дизельного топлива без вредных выбросов. Инженеры построили в Испании «солнечную башню» — станцию, которая использует для выработки топлива только углекислый газ, воду и солнечный свет. Сейчас система преобразовывает в топливо лишь 4% солнечной энергии, но разработчики заверяют, что могут повысить эффективность системы до 15%.

«Солнечная башня» построена в сотрудничестве с испанским институтом воды IMDEA. Идея ученых заключалась в том, чтобы организовать безотходное, экологичное и энергоемкое производство синтетического топлива с помощью возобновляемых источников энергии. В основу нового решения легли фотоэлектрические панели и система по преобразованию СО2 в полезный дизель и керосин.

Пилотная установка работает на концентрации солнечной тепловой энергии. Массив из 169 панелей (площадь каждой — 3 кв. м) принимает на себя солнечные лучи и перенаправляет их в 16-сантиметровое отверстие в реакторе у основания 15-метровой башни. В единицу времени он получает в среднем около 50 кВт тепловой энергии.

Полученные тепло используется для запуска двухступенчатого термохимического окислительно-восстановительного цикла. Вода вкупе с чистым диоксидом углерода создает реакцию на основе церия, которая одновременно превращает их в водород и монооксид углерода (или синтетический газ). За счет того, что все процессы происходят в одной камере, управляющий инженер может настраивать скорость подачи воды и CO2 для определения состава синтез-газа в режиме реального времени.

Станция может генерировать авиационный керосин и дизельное топливо, состав которых не отличается от топлива, используемого авиакомпаниями и автопроизводителями. Значит, технологию можно масштабировать и перенести на коммерческие отрасли.

src

В России разработали дирижабль с солнечными батареями

В Московском авиационном институте представили концепцию дирижабля «Экодисолар» на солнечных батареях для круглосуточных поисковых работ в труднодоступных регионах и при сложных погодных условиях.

За счет того, что дирижабли используют подъемную силу газа, эти аппараты могут экономить энергию для вертикальных перемещений. Поэтому в регионах, где нет возможности посадок для дозаправки/зарядки, они могут находиться в воздухе гораздо дольше.

Корпус дирижабля будет выполнен из прочных газонепроницаемых тонких эластичных материалов в виде двух полусфер, замкнутых на композитный обруч, который наполнен гелием и невоспламеняемым водородом.

Силовая установка дирижабля — гибридная. Ее разработали совместно с Центральным институтом авиационного моторостроения. Летательный аппарат оснащен гироскопической системой стабилизации, что позволяет ему перемещаться в воздухе со скоростью до 130 км/ч.

src

В Австралии начали строить первую многоэтажку с «солнечным фасадом»

Компания Kennon объявила о начале строительства в Мельбурне первого в Австралии многоэтажного здания 550 Spencer с фасадом из солнечных элементов —1182 панелей производства немецкой компании Avancis. При оптимальном освещении такой "солнечный фасад" сможет вырабатывать 142 кВт·ч энергии, что в среднем в два раза больше, чем общие потребности здания в энергоресурсе.

Внешне 550 Spencer будет выглядеть как здание со сплошной стеклянной стеной — под стеклом вне оконных проемов будут скрыты неразличимые солнечные панели. Ожидается, что строительство здания закончится к середине 2023 года. Так или иначе, этот проект открывает дорогу к новому слову в архитектуре Австралии, когда забота об экологии сочетается с красотой и функциональностью.

src

В Калифорнии реки и каналы накрыли солнечными панелями

Если бы все 6 440 км каналов Калифорнии были покрыты солнечными панелями, это позволило бы производить 13 гигаватт возобновляемой энергии, этого хватило бы на 9,75 млн домохозяйств (всего в Калифорнии было 13,1 млн домохозяйств).

«Большая часть дождя и снега в Калифорнии выпадает к северу от Сакраменто зимой, а 80% потребления воды приходится на Южную Калифорнию — в основном, летом. Вот почему каналы извиваются по всему штату — это самая большая подобная система в мире. По нашим оценкам, около 1-2% воды, которую они несут, теряется в результате испарения под жарким калифорнийским солнцем. Мы рассчитали, что покрытие всех 6 440 км каналов Калифорнии солнечными панелями позволит ежегодно экономить более 246 млрд литров воды за счет уменьшения объемов испарения. Этого достаточно, чтобы оросить более 20 000 га сельскохозяйственных угодий или снабдить водой более 2 млн человек», — рассказывает Роджер Бэйлс, профессор инженерии Калифорнийского университета, соавтор проекта

src

Тепло канализационных стоков: столица Польши готовится к зиме

В грядущий отопительный сезон в Варшаве намерены использовать технологию рекуперации тепла канализационных стоков — пока в порядке эксперимента. В условиях энергетического кризиса, охватившего Европу, власти ищут возможность диверсифицировать энергоснабжение и обеспечить теплую зиму. Частично эту проблему надеются решить за счет рекуперации тепла канализации — в этом процессе задействуется не сама сточная вода, а ее тепло, которое она несет в дренаж (например, после мытья посуды в подогретой воде и особенно после принятия душа).

Тепло сточных вод и намерены использовать в Варшаве для обогрева жилых и промышленных зданий. Соответствующее соглашение подписали две крупнейшие коммунальные компании — MPWiK (водопровод/канализация) и Veolia Energia Warszawa (теплосети). Последняя является крупнейшей отопительной компанией в ЕС, обеспечивающей теплом более 80% зданий польской столицы. Если в тестовом режиме все сработает, очистные сооружения и канализационные коллекторы станут постоянным источником тепла для жителей Варшавы.

Энергетический кризис заставляет прибегать к решениям, о которых раньше если и можно было говорить, то только с юмором. Например, британцам на полном серьезе сообщили, что им пора морально готовиться к тому, что сточную воду будут перерабатывать в питьевую.

src

Солнечные батареи станут «долгожителями» благодаря новому наноматериалу

Российским ученым из НИТУ «МИСИС» удалось увеличить срок службы солнечной батареи в пять раз. Все благодаря новому двумерному наноматериалу, выступающему альтернативой кремниевым фотоэлементам, для создания которых нужны сложные технологии, высокие температуры и дорогое оборудование.

Речь идет о тонкопленочных перовскитных солнечных элементах: перовскиты поглощают свет эффективнее кремния в тонких пленках. Их можно нанести практически на любую подложку — вырабатывать энергию перовскиты смогут даже в офисе, заряжаясь от обычных лампочек.

Но у перовскитных солнечных элементов есть и серьезные недостатки: они нестабильны и недолговечны, поскольку химические реакции между слоями и воздействие внешней среды ускоряют коррозию и снижают КПД. Российским ученым удалось стабилизировать перовскиты и сделать их более стойкими к коррозии — с помощью максена (MXene), двумерного карбида. Это и есть тот самый волшебный наноматериал, повысивший эффективность солнечных батарей впятеро: он вызывает долгосрочную стабилизацию между слоями, предотвращает химическое разложение, повышает износостойкость.

src

Неисчерпаемый и возобновляемый: как тепло земли становится источником энергии

В начале прошлого века в Италии был запущен запущен первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников. Так появилась первая в мире геотермальная электростанция — ее аналоги работают до сих пор.

Геотермальная энергия намного чище, чем ископаемое топливо, и более стабильна, чем солнечная или ветровая энергия. Она также возобновляема — количество тепла, выделяемого земными недрами, практически не ограничено. Тем не менее, к подобным решениям прибегают все еще не часто: в тех же США на геотермальную энергию приходится не более 0,4% всей генерации. Один из сдерживающих факторов — необходимость строительства электростанций вблизи гидротермальных резервуаров, сосредоточенных как правило вокруг вулканических районов.

Зарубежная практика:
Компания Fervo Energy из Хьюстона разработала технологию FervoFlex, с помощью которой можно создать более рентабельную геотермальную систему — и разместить электростанцию практически в любом месте. Сначала создаются искусственные подземные резервуары (путем бурения), состоящие из сети небольших связанных каналов в горячей непроницаемой породе. Вода в горячем состоянии там может находиться достаточно долго. Когда электричество наиболее востребовано — например, ночью, когда солнечная энергия недоступна — давление можно сбросить. После этого механическая энергия изогнутых камней поможет вывести воду на поверхность для выработки электроэнергии. Стартап уже получил грант $4,5 млн от минэнерго США, а также собрал $138 млн инвестиций. Один из клиентов компании — Google, к 2030 году запланировавшая полностью перейти на возобновляемые источники энергии.

src

Африканские подростки построили собственный поезд на солнечных батареях

На протяжении многих лет жители ЮАР сталкиваются с веерными отключениями электроэнергии, вызванными авариями на старых и плохо обслуживаемых угольных электростанциях. А во время пандемии стало больше краж кабелей, обеспечивающих подачу электроэнергии вдоль путей. Все это негативно сказалось на работе железных дорог: доля железнодорожного транспорта в ЮАР с 2013-й по 2020 годы сократилась на ⅔.

В ответ на такие дела группа из 20 подростков из городка Сошангуве к северу от столицы Претории взяли и построили свой собственный автономный поезд на солнечных батареях. Для питания в нем используются фотогальванические панели, установленные на крыше. Поезд может двигаться со скоростью 30 км/ч. Вагон выполнен не без комфорта: он оснащен автокреслами и телевизором с плоским экраном. Подросткам немного помог реализовать их затею местный университет. А в местной администрации вовсе не исключают, что подобные поезда будут использовать для регулярных пригородных поездок по стране. Почему бы и нет, если так хорошо получилось.

src

Вода из воздуха: как работают солнечные гидропанели

«Хабр» публикует материал с разбором прототипа автономной адсорбционной системы AlterOcean, качающей воду прямо из воздуха. Солнечная гидропанель ощутимо толще обычной солнечной панели, но размещают ее по тем же принципам — направляют под лучи светила.

С каждого квадратного метра панели можно получить до 4-5 литров воды. Работает система в суточном режиме — ночью поглощает влагу из атмосферного воздуха, а днем благодаря солнечному теплу в специальном блоке конденсируется практически дистиллированная вода.

Ночью влажный воздух прогоняют через установку с помощью маломощного вентилятора. Водяной пар из воздуха задерживается в специальном пористом слое — адсорбенте (материале, напоминающем губку), принимающем до 45% воды от своей массы.

Днем адсорбент нагревается от солнца (тепло аккумулируют при помощи селективного экрана на основе оксинитрида титана), постепенно высвобождая водяной пар. Он оседает на поверхности конденсатора внутри установки, откуда стекает во внешний приемник. Для этого конденсатор охлаждают, прогоняя через него атмосферный воздух.

src

В метро Барселоны стало возможно заряжать электросамокаты энергией от торможения поездов

В метро Барселоны на станции Ciutadella — Vila Olímpica установили шкафчики для зарядки электросамокатов, гироскутеров и моноколес. Всего точек зарядки девять. Они генерируют энергию, вырабатываемую при торможении поездов подземки.

Зарядники появились в рамках проекта Metrolinera по интеграции в систему общественного транспорта малых средств мобильности (электросамокатов и т.п.). До 24 октября новой системой смогут бесплатно пользоваться студенты, остальные пассажиры — со скидкой 50%.

src

В Кувейте хотят построить «самый зеленый пешеходный город в мире»

Проект получил название ZERO. Это будет мегаполис в форме цветка, спроектированный таким образом, что его жители (город рассчитан на 100 000 человек) вполне смогут обойтись без автомобилей.

Центральный район ZERO будет разбит на несколько территорий, каждая из которых будет отвечать за отдельное направление — медицину, образование, развлечения и т.д. Как следует из заявленной цели, до всех объектов инфраструктуры жители смогут комфортно добраться пешком — причем, из любого места ZERO.

Все дома города будут на 100% питаться от возобновляемых источников энергии и будут перерабатывать используемую воду с помощью интеллектуальных систем водоснабжения. Город будет продвигать «зеленую экономику замкнутого цикла» — для жизни, работы и досуга. А также развивать эко-туризм, включая 5-звездочный эко-курорт и соответствующие туры.

src