Новый метод моделирования солнечных электростанций с водородными накопителями предложили российские ученые

👨‍👩‍👧‍👦 Исследователи лаборатории моделирования электроэнергетических систем Томского политехнического университета (ТПУ) разработали математическую модель и на ее основе – гибридный процессор: они позволяют моделировать переходные процессы в солнечных электростанциях с водородными системами накопления энергии.

👨‍👩‍👧‍👦 Как отмечает один из авторов нового метода, ассистент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Владимир Рудник, особенности подключения систем возобновляемой генерации с водородными накопителями существенно влияют на переходные процессы в энергосистеме, и особенно остро эта проблема проявляется в ситуациях, когда установки с инверторным подключением внедряются в слабые сети. В результате возникают незатухающие колебания, которые приводят к нарушению устойчивости в энергорайонах и даже в энергообъединениях.

👨‍👩‍👧‍👦 Особенность разработки томских политехников заключается в использовании физических моделей для повышающего преобразователя постоянного тока и силового преобразователя. Математическая модель позволяет выявлять причины колебаний режимных параметров различной частоты и амплитуды в энергосистемах.

👨‍👩‍👧‍👦 Разработанная модель была протестирована на Всережимном моделирующем комплексе реального времени ТПУ: полученные результаты легли в основу экспериментальных образцов силовых инверторных устройств, которые разрабатываются в университете. Кроме того, ученые планируют продолжить работу, связанную с анализом влияния генерирующих установок с инверторным подключением на переходные процессы в слабых сетях. Теперь их цель – выявление конкретных причин, вызывающих колебания режимных параметров различной частоты и амплитуды в энергосистемах.

#наука #водород #солнечная_энергия

Российские физики открыли универсальный способ прогнозирования вязкости нефти

🧪Новое аналитическое выражение для расчета вязкости сырой нефти, которое описывает самые разные образцы нефти в широком диапазоне температур и обеспечивает более высокую точность результатов, предложили ученые Института физики Казанского федерального университета (КФУ).

🛢Как отмечает пресс-служба вуза, вязкость сырой нефти определяет ее текучесть и способность просачиваться через геологические породы. Казанские ученые разработали универсальное выражение, основанное на концепции температурного скейлинга: оно помогает определять температурную зависимость вязкости сырой нефти вплоть до температур аморфизации. По словам исследователей, концепция температурного скейлинга подразумевает введение температурной шкалы, отличной от шкал Цельсия, Кельвина и других. В соответствии с ней значения ключевых температур — стеклования, плавления — принимают одни и те же значения для любых систем. В этом случае температура как физический параметр будет безразмерной величиной. В вузе отмечают, что данная концепция может быть использована в самых разных задачах, где температура является одним из параметров.

👨‍👩‍👧‍👦При исследовании ученые рассмотрели образцы нефти, добытые на различных месторождениях России, Китая, Саудовской Аравии, Нигерии, Кувейта и Северного моря.

#наука #нефтедобыча

Устройство очистки трубопроводного транспорта усовершенствовали отечественные ученые

⚙️ Исследователи Пермского политеха разработали усовершенствованную конструкцию устройства гидроструйной очистки, которая повысит эффективность технологических работ и продлит срок службы трубопровода, сообщает пресс-служба вуза.

🔄 Существующие устройства, которые производят очистку трубопроводов гидроструйным методом, когда струя воды, подаваемая под высоким давлением, удаляет загрязнения, имеют недостатки, отмечают ученые. Так, они не способны передвигаться по наклонным и изогнутым участкам, их функции ограничены при выполнении сложных длительных работ, если нужно проводить не только очистку, но и наблюдение за особенностями поверхности трубопровода для обнаружения возможных дефектов.

⚙️ Новая конструкция устройства гидроструйной очистки, предложенная политехниками, обладает повышенной устойчивостью и надежностью рабочего механизма благодаря несущей конструкции, которая соединяет две поверхности силой нажатия или прижатия. Установка также оснащена системой амортизации, регулирующей прижим и перемещение корпуса.

👤 По словам ассистента кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ Дмитрия Кучева, для улучшения процесса работы на труднодоступных участках (труба под наклоном, изгибы, выпуклости и т. д.) устройство снабдили системой визуально-лазерного контроля, состоящей из видеокамеры и лазера, который сканирует внутреннюю поверхность. Таким образом, разработка пермских ученых повышает точность диагностики состояния трубы и анализа степени отложений.

#наука #трубопроводы

Защитные покрытия для энергетики и машиностроения создают российские ученые

🆕 Новые разработки позволят в десятки раз увеличить срок службы теплонагруженных узлов, сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета МИСИС: исследования провели ученые этого вуза в содружестве с коллегами из Хэнаньской академии наук и Китайского горно-технологического университета.

👩‍🔬 В основе покрытий лежат бориды и силициды циркония и молибдена, устойчивые к окислению; нанесенный слой боросиликатного стекла образует эффект самозалечивания дефектов и трещин. Полученные покрытия характеризуются плотной структурой с низким уровнем дефектов и равномерным распределением элементов и демонстрируют высокую стойкость к окислению при температурах вплоть до 1500 °C.

👩‍🔬 По итогам испытаний исследователи пришли к выводу, что разработка подходит для защиты молибденовых сплавов от окисления при температурах до 1700 °C.

#наука #машиностроение

Российские исследователи помогут нефтяникам повысить эффективность добычи тяжелой нефти

🔬 Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (КФУ) впервые выявили благоприятный эффект сочетания катализатора и донора водорода при акватермолизе. Как отмечает пресс-служба вуза, катализаторы акватермолиза и растворители, которые способны вырабатывать водород при повышенных температурах, являются перспективными агентами для повышения эффективности добычи нефти с использованием технологий закачки водяного пара. При акватермолизе снижается вязкость тяжелой нефти и содержание серы в ее составе.

🧪Совместное использование внутрипластовых катализаторов и закачки пара позволяет извлекать высоковязкую нефть с глубины до 1 км. В нефтяной индустрии давно известно эффективное влияние соединений на основе никеля и декалина, однако до недавнего времени не было разработано необходимой кинетической модели, которая на количественном уровне выявила бы синергетический эффект данных добавок. Казанские ученые объединили свойства двух реагентов для оптимизации технологии. Синергетический эффект наблюдался благодаря использованию стеарата никеля в роли прекурсора катализатора и декалина в качестве донора водорода.

🛢 Исследователи разработали отдельную кинетическую модель акватермолиза тяжелой нефти Ашальчинского месторождения, ее погрешность не превысила 5%.

💬 Как сообщают в КФУ, используемые методы и полученные результаты обеспечат основу для будущих исследовательских и технологических инициатив, направленных на повышение производительности объектов с большими запасами тяжелой нефти. Данный вопрос актуален для месторождений в России, скрывающих несколько десятков миллиардов тонн таких углеводородов.

#наука #нефтедобыча

Алгоритм оценки технического состояния оборудования модифицировали пермские политехники

✔️ Методика определения индекса технического состояния (ИТС) узлов отдельного оборудования, технического парка или агрегатов всего предприятия, разработанная в Перми, основывается на функциональной модели конструкции и статистических данных параметров эксплуатации. Она позволит повысить точность показателя технического состояния и снизить риски, связанные с выходом из строя устройств раньше запланированного срока службы, отмечают в вузе.

⚙️ Сложное техническое оборудование состоит из основных функциональных узлов, каждый из которых играет роль в обеспечении работоспособности, объясняют политехники, которые предложили рассчитывать показатель поэтапно, то есть ИТС всего устройства определяют на основе ИТС его ключевых узлов, а их рассчитывают по параметрам. Такой подход основан на модели, которая учитывает конструктивные, технологические и статистические особенности технической системы.

⚙️ Разработанная модель была проверена на основе базы данных параметров турбореактивных двигателей. По сравнению с обычно применяющейся моделью при одних и тех же данных она показала более точные результаты на примере расчета состояния 3 двигателей.

📌 Разработка ученых Пермского политеха позволит контролировать уровень ИТС на промышленных предприятиях, оперативнее и даже с опережением получать информацию о необходимости выполнения работ по техническому обслуживанию оборудования, не допуская его поломки и остановки производства.

#наука

Российские ученые предложили решение, которое снизит токсичность буровых отходов

🛢 Солевой состав бурового шлама, который образуется при строительстве скважин, меняют с помощью химических реагентов, содержащих в себе калий, кальцинированную соду, хлорид кальция, хлорид калия и известь. Водорастворимые соли повышают щелочность шлама, который из-за этого негативно влияет на окружающую среду. Для ее снижения исследователи Пермского политеха и Тюменского индустриального университета предложили использовать гипс и фосфогипс. Применяя их, можно создавать оптимальные водно-физические свойства буровых отходов для утилизации без вреда для окружающей среды, заключили они.

👩‍🔬 Как сообщает пресс-служба ПНИПУ, ученые двух вузов в ходе исследования выявили закономерности изменения солевого состава буровых шламов в процессе ионно-обменной реакции при использовании гипса. Также они разработали математическую модель прогноза растворения солей, которая учитывает все неуправляемые факторы, влияющие на этот процесс, – плотность, гранулометрический состав, коэффициент фильтрации, содержание водорастворимых солей. Несколько образцов шлама, на которых применялись разные типы буровых растворов, смешивали с гипсом, после чего происходила ионно-обменная реакция с замещением катионов натрия на катионы кальция. Внесение гипса неизменно приводило к изменению концентрации хлорид-иона во всех образцах, что свидетельствует об эффективности его применения для снижения щелочности.

☑️ Выявленные пермскими и тюменскими учеными закономерности и созданная математическая модель позволяют спрогнозировать нормы внесения гипса для уменьшения содержания водорастворимых солей в шламе и в конечном счете сделать процесс их утилизации более экологичным.

#наука #бурение

Новые многоразовые накопители водорода разработаны в России

🔄Оборудование выполнено из сплава титана и железа; разработчики из Томского политеха сообщают о том, что металлогидридные накопители способны сорбировать и десорбировать водород несколько тысяч циклов с потерей эффективности не более 5–10%.

💬Как сообщает пресс-служба вуза, использование гидридов металлов рассматривается учеными как альтернативный способ накопления и выделения водорода: в данное время самым распространенным методом является хранение его в баллонах под давлением 150 или 350 атм., что требует повышенных мер безопасности. Работая над созданием новых систем хранения газа, исследователи рассмотрели сплавы лантана и никеля, а также титана и железа, причем одно из преимуществ последнего заключается в отсутствии необходимости закупать часть сырья за рубежом, при этом стоимость его в 3 раза ниже.

👥Сейчас ученые работают над улучшением изобретения. Накопители используются в виде мелкодисперсных порошков, вместо этого планируется создание накопителей-компактов с добавками для повышения теплопроводимости. Целью исследователей является разработка больших систем хранения водорода на отечественной сырьевой базе, пригодных для массового производства.

#наука #водород

В Перми испытывают новую систему для обеспечения бурения горизонтальных скважин

👨‍👩‍👧‍👦 Процесс бурения горизонтальных скважин может осложняться такими факторами, как давление и поглощающие пласты, – их нельзя предугадать при оформлении конструкторской документации, однако разработка ученых Пермского политеха позволяет строить такие скважины по заданным алгоритмам и управлять траекторией ствола.

👨‍👩‍👧‍👦 Как сообщает пресс-служба ПНИПУ, предложенная исследователями телеметрическая система выполняет функции навигации в затрудненных условиях и собирает необходимую информацию для бурения горизонтальных скважин, помогая специалистам точно следовать заданной траектории, сокращать время и полностью контролировать процесс под землей. По сути, она становится их глазами, в реальном времени передавая сигналы из скважины на поверхность. Для этого в систему необходимо ввести координаты забоя и проложить траекторию до цели по критическим точкам. Запущенное устройство, оснащенное оптико-волоконным гироскопом, идет по заданному маршруту, собирает информацию внутри пласта и передает ее наверх – буровой бригаде, которая в случае сигналов об отклонении от траектории или о каких-либо аварийных ситуациях может быстро сориентироваться и скорректировать движение системы.

☑️ На сегодняшний день уже пройдено первое опытно-промышленное испытание, по результатам которого ученые сделали вывод о готовности системы к использованию.

#нефтедобыча #наука

Российские ученые предложили способ увеличить долговечность нефтегазового оборудования

🔄 Исследователи из Перми изучили основные причины износа покрытия скважинных штанговых глубинных насосов, используемых при добыче полезных ископаемых. Обычно в качестве покрытия применяют сочетание никеля, хрома, бора и силиция, которое наносят газопламенным напылением. Неисправность насосов в 38% случаев связана с коррозионным растрескиванием материала под напряжением и при работе в высокоагрессивной среде с хлоридами и сероводородом.

📰 Как отмечает пресс-служба ПНИПУ, ученые вуза изучили поверхность деталей после эксплуатации и пришли к выводу, что в составе нефтесодержащей среды есть существенная концентрация сероводорода и хлоридов железа, обусловленная тем, что скважины обрабатывают соляной кислотой для растворения сульфидов, которые засоряют каналы и полости оборудования. Чтобы ослабить влияние этих факторов, необходима коррекция содержания карбидов и боридов хрома в покрытии за счет уменьшения углерода и бора в исходном порошке, отмечает заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, доктор технических наук Юрий Симонов. В этом случае потенциальное сокращение затрат от предотвращения даже одного случая разрушения оборудования может достигать свыше 150 тыс. руб., подсчитали в институте. Таким образом, инвестиции в разработку новых устойчивых материалов окупятся за счет повышения надежности и уменьшения расходов на обслуживание и увеличат эффективность добычи.

#наука #нефтедобыча

Сахалинские ученые научились перерабатывать литиевые батареи

⚙️ Ученые Сахалинского государственного университета разработали передовую технологию извлечения катодных материалов из отработанных литиевых батарей на основе максенов. Эти материалы широко применяются в таких высокотехнологичных отраслях, как электроэнергетика, наноэлектроника и приборостроение. Новая технология не только способствует эффективной переработке отходов, но и открывает новые возможности для создания компонентов, востребованных в самых современных и экологически чистых технологиях.

🪫 В процессе переработки литиевых батарей можно добыть дорогие и очень нужные компоненты – Mn, Ni, Co и Li. В последующем их можно использовать при создании новых источников энергии, также они могут выступить в роли источников реагентов для синтеза новых типов материалов.

🔃 Проект ученых СахГУ направлен на разработку новых типов катодных материалов на основе максенов – перспективного класса слоистых материалов, который представляет собой конкурентоспособную альтернативу графену. Эти материалы могут найти применение в производстве суперконденсаторов и других химических источников тока, солнечных батарей, а также в наноэлектронике, оптических и электрохимических сенсорах. Кроме того, максены имеют потенциал в области опреснения морской воды и создания специальных покрытий для самолетов-невидимок. Реализация проекта осуществляется в рамках государственного задания Минобрнауки России, что подчеркивает его стратегическую значимость для развития высоких технологий в России.

#наука

Установку для нанесения керамических теплозащитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей разработали в России

⚙️ Пилотную технологическую установку для электронно-лучевого нанесения термобарьерных керамических покрытий на лопатки газотурбинных двигателей представили ученые Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), сообщает пресс-служба вуза. Данные устройства применяются в авиастроении, а также в компрессорных газоперекачивающих установках.

💬 Как поясняют разработчики, лопатка турбины работает при температурах 1200–1400 °С, ресурс их ограничен, поскольку они сделаны из никелевого сплава, и необходимо защитное покрытие. Ученые предложили использовать для этого керамическое покрытие 150–200 мкм. Сейчас исследователи в сотрудничестве с коллегами из Уфимского университета науки и технологий работают над оптимизацией технологических режимов процесса нанесения покрытий. Новый подход к нанесению защитного покрытия предполагает использование уникального электронно-лучевого оборудования – так называемых форвакуумных плазменных источников электронов. Такие устройства обеспечивают непосредственное воздействие электронным пучком на электрически непроводящую керамику с высокой энергетической эффективностью. В технологическом процессе используются два источника электронов: один подогревает лопатку до нужной температуры, а второй испаряет керамику под ней, нанося покрытие.

🖋 До конца года ученые планируют пройти сертификацию разработки, которая позволит выполнять заказы предприятий.

#наука #ГТУ

Ученые России создали одноатомные катализаторы для получения высокоочищенного водорода

👨‍👩‍👧‍👦 Для создания новой разработки объединились исследователи 4 институтов РАН и НИЦ «Курчатовский институт», сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки.

👨‍👩‍👧‍👦 В полученные учеными соединения инкапсулированы ионы кобальта и железа: данные биометаллы являются химически устойчивыми моноатомными катализаторами, перспективными для электрокаталитического получения высокоочищенного водорода для его использования в водородной и атомной энергетике, высокотехнологическом транспорте и передовой химической технологии.

👨‍👩‍👧‍👦 Особо подчеркивается, что в водородной энергетике для получения водорода как катализаторы применяются благородные металлы платиновой группы, отличающиеся высокой стоимостью, что ограничивает их массовое использование. Клеточные комплексы с инкапсулированными ионами железа и кобальта не только существенно экономичнее, они также свободны от производных серы, которые называют каталитическими ядами, малотоксичны и обеспечивают максимально высокую эффективность использования каталитической активности атомов этих металлов.

#наука #водород

Арктику от разливов нефти спасет «съедобная губка» – разработка российских и киргизских ученых

🧪Новый сорбент, который поглощает нефть и нефтепродукты с поверхности водоемов, представили исследователи Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива.

💬Как поясняет пресс-служба вуза, разлив нефти или нефтепродуктов в водоемах приводит к формированию на поверхности воды пленки, не пропускающей кислород, свет и тепло, причем в северных регионах наносимый таким образом ущерб может стать непоправимым. Для минимизации его коллектив российских и киргизских ученых из Сибирского федерального университета и Таласского государственного университета разработал полимерный сорбент на основе нетоксичных и непатогенных компонентов с добавлением природных веществ, таких как гуминовые кислоты.

🛢Проведенные эксперименты показали, что новый состав поглощает 90–98% нефти и нефтепродуктов с поверхности воды при температурах от 0 до +40 °С и разлагается, не нанося дополнительного ущерба окружающей среде. Данные свойства обусловлены наличием в составе композиции полимерных смол — карбамидоформальдегидной и меламиноформальдегидной. Сорбент может быть использован также в качестве медленнодействующего полимерного удобрения: разложение карбамидных смол до аммиака происходит в течение 3–5 лет.

🗓️В настоящее время исследователи ведут эксперименты по оценке влияния сорбента на арктические растения и микробиоту почвы.

#наука #Арктика