Значительные плавучие ФЭ системы по всему миру. Продолжение:

D - Пилотный вариант первой прибрежной плавучей ФЭ электростанции мощностью 8,5 кВт, установленной в 2019 в Северном море и модернизированной в 2020 до 50 кВт. Модуль спроектирован, чтобы выдерживать 13-метровую волну. Система пережила штормы Сиара и Деннис в феврале 2020.

Е - Одинарная установка диаметром 50 м - демонстрационная система мощностью 100 кВт, установленная для рыбоводного хозяйства в Норвегии в 2018. Система встраивается в конструкцию лососёвой фермы, предназначенной для открытого моря. Использует кремниевые ФЭ модули на гибкой гидроэластичной плавучей мембране.

F - Одна из первых промышленных двухсторонних плавучих ФЭ электростанций мощностью ~ 450 кВт. Установлена на искусственном озере Тулес в Швейцарских Альпах в 2019.

G - Выдвижные вращающиеся плавучие ФЭ системы с возможностью их перемещения по поверхности водоёма и слежения за солнцем по горизонтальной оси. Установлены в Нидерландах в 2019 году.

📹 Видео репортаж из Волосово Ленинградской области

#газроссии #Ленинградскаяобласть

ЦД - обобщая сказанное

Цифровой двойник (ЦД) является эффективным инструментом визуализации, мониторинга и управления энергетическими объектами/системами на всех этапах их жизненного цикла. Это эволюционирующая обучаемая технология, отражающая все изменения, происходящие с физическим объектом/системой, которые отслеживаются через оперативно передаваемые данные с датчиков, информацию от персонала и других источников.

На уровне проектирования ЦД позволяет быстро находить и исправлять ошибки в технических решениях при их осуществлении в проекте ещё до его реализации. На уровне эксплуатации они могут оптимизировать технологический процесс, повышая его эффективность, оперативно выявлять риски потенциальных неисправностей и возможных аварий, обеспечивать предикативное планирование ремонтов, сокращая затраты на обслуживание.

Расширение сферы применения ЦД будет связано с развитием математических моделей, отражающих трансформацию технологических процессов, а также организационные и экономические преобразования. Значительную роль в появлении новых возможностей ЦД будет играть наличие развитых высокопроизводительных вычислительных ресурсов, появление Интернета вещей, сетей 5G и выше, облачных вычислений. Новые возможности искусственного интеллекта приведут к созданию «умных» ЦД, а процесс их объединения на разных иерархических уровнях будет способствовать формированию единого цифрового двойника, что расширит круг решаемых задач и предоставляемых услуг. Всё это сделает их одним из ведущих трендов будущего технологического развития.

Некоторые посты по теме:
ЦД как тренд цифровизации
Концепция
Определяющие типы ЦД
Стимулы к внедрению
ЦД в нефтегазе

📚Из второго ежегодного доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

H2. Важные формулы

Один из способов получения водорода – разложение молекулы углеводорода посредством химических процессов, в большинстве случаев в сочетании с водой. Фактически, сегодня водород получают в основном путём парового риформинга природного газа и газификации угля, исходя из следующего общего баланса:

CxHy + 2xH2O ➡️ (y/2+2x) H2 + xCO2

который, в случае риформинга метана (x=1, y=4), выглядит следующим образом:

CH4 + 2H2O ➡️ 4H2 + CO2

Для природного газа к балансу необходимо добавить такие компоненты, как этан (x = 2, y = 6), пропан (x = 3, y = 8), в соответствии с их мольной долей. Для газификации угля (y = 0, x = 1) баланс составляет:

C+2H2O ➡️ 2H2 + CO2

Эти процессы приводят к образованию CO2, поскольку атом углерода непосредственно передается молекуле CO2, чтобы произошло максимальное извлечение водорода из углеводорода и воды. Фактически, каждая молекула углерода теоретически может быть преобразована в CO2.
https://t.iss.one/globalenergyprize/998

Суперцикл для металлов

Аналитики Wood Mackenzie ждут нового сырьевого суперцикла в мире, однако на этот раз он будет зависеть не от ископаемого топлива, а от металлов. Причём не от всех, а от необходимых для электрификации - кобальта, лития, меди, никеля и алюминия.

Эксперты посчитали, что по сценарию, предусматривающему ограничение роста глобальных температур до 2°C, для энергоперехода понадобится производство 360 млн. тонн алюминия, 90 млн. тонн меди, и 30 млн. тонн никеля. При этом уже к 2030 году производители кобальта должны будут нарастить поставки на 167%, меди — на 85%.

А вот доля ископаемого топлива в потреблении энергии упадёт до 50% к 2050 году, поскольку её потеснит низкоуглеродная энергия. Агрессивное внедрение электромобилей по этому сценарию приведёт к падению спроса на нефть на 70% до 35 млн. баррелей в день к середине века, а цен – до уровня ниже 20 долларов за баррель. Спрос на энергетический уголь также резко сократится, а вот на газ сохранится благодаря производству водорода.

https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/16/supercikl-dlya-metallov/

Вызовы, характерные для плавучих ФЭ электростанций
Поговорили о преимуществах этих объектов, упомянем и недостатки

✔️Сложность швартовки и якорного крепления
Выбор якорной системы и системы швартовки, а также их конструкции, определяется в зависимости от морфологии места установки. Ключевыми влияющими факторами являются:
❌тип грунта на дне водоёма,
❌глубина водоёма,
❌максимальное изменение уровня воды.
Также с увеличением мощности ПФЭ увеличивается количество швартовых тросов. На 1 МВт плавучих ФЭ систем требуется около 30 швартовых тросов. Расчёт сил, действующих на каждый швартовый трос при различных сценариях ветра и волн, является сложной инженерной задачей.

✔️Скопление грязи и биообрастания, появление горячих точек
Хотя в пылевых засушливых регионах загрязнение является наиболее серьёзным фактором для ФЭ электростанций, недавние исследования показали, что на плавучие ФЭ системы значительное влияние оказывают грязь и биообрастание. Одна из причин этого – птицы, часто посещающие плавучие ФЭ системы. Если ФЭ системы не очищать, то грязь и биообрастание приводят к появлению на них горячих точек, являющихся причиной повреждения ФЭ модулей41/42. Проведенные исследования показывают, что модули с большим наклоном реже загрязняются птицами, так как им труднее оставаться на них в течение длительного времени.

✔️Сложность технического обслуживания
У плавучих ФЭ модулей есть некоторые преимущества с точки зрения технического обслуживания, например, более лёгкий доступ к используемой для чистки воде и меньший риск кражи или вандализма. Однако в целом процедура технического обслуживания, будь то профилактическое обслуживание или ремонтные работы, для плавучих ФЭ электростанций не так проста, как для наземных систем. Для плавучих ФЭ модулей сложнее получить доступ к компонентам системы, а также проводить их замену, которая может потребоваться чаще, поскольку влажная среда может ускорить коррозию, а компоненты с большой вероятностью будут иметь биообрастание.

Окончание следует
https://t.iss.one/globalenergyprize/1003

«Голубой» и «бирюзовый» водород. Перспективы

- Производство водорода без выбросов CO2 – ключевой аспект, которого необходимо добиться, чтобы данное направление деятельности что-то значило в будущем. Одним из способов является извлечение водорода из водных ресурсов с использованием электроэнергии из возобновляемых источников, «зелёный» водород.

Другой альтернативой является усовершенствование существующих тепловых технологий (в настоящее время называемых «серым» водородом), которые полностью отлажены как базовый процесс извлечения водорода из углеводородов и воды. Эти процессы требуют внедрения технологий улавливания и связывания углерода (УСУ) для значительного сокращения выбросов CO2. С их помощью производят так называемый «голубой» водород.

Ещё одна разрабатываемая технология – пиролиз углеводородов без прямого производства CO2, который начали называть «бирюзовым» водородом. На практике, «окраску» водорода предлагается классифицировать в соответствии с результатами оценки жизненного цикла каждой технологии. Парниковый эквивалент воздействия на окружающую среду для сертификации «синего» или «зелёного» водорода в настоящее время установлен как 4,3 кг CO2/кг H2, что соответствует 40% выбросов в процессе риформинга природного газа. Это число учитывает анализ от природных ресурсов потребления энергии до производства технологического оборудования и транспортировки исходных материалов.

Альберто Абанадес, профессор Мадридского технического университета
https://t.iss.one/globalenergyprize/1008

ОПЕК пошёл на повышение

Под давлением растущих цен и дефицита сырья на рынке, страны ОПЕК+ договорились о постепенном повышении добычи нефти, начиная с августа этого года, и продлении действия соглашения с мая 2022 года до конца 2022 года.

Это решение далось странам ОПЕК и не-ОПЕК непросто. В течение месяца участники сделки подводили друг друга к мысли, что на рынке нефти ощущается нехватка сырья, которая будет только нарастать на фоне заявлений крупнейших компаний об отказе от нефти. Само заседание длилось больше недели. Министры энергетики встречались в онлайн-формате, расходились, вели переговоры между собой и снова сходились на просторах интернет-конференций в поисках взаимовыгодного консенсуса. В итоге воскресное заседание ОПЕК+ 18 июля оказалось как одним из самых значимых, так и одним из самых коротких – всего 18 минут.

Согласно воскресным договоренностям, участники сделки будут повышать производство нефти на 400 тысяч баррелей в месяц, что позволит уже в сентябре следующего года нивелировать все текущие обязательства на 5,8 миллиона баррелей в сутки.

Министры продолжат встречаться каждый месяц в течение всего срока действия соглашения и, оценивая ситуацию, определять объемы добычи на следующий месяц, стремясь завершить сокращения к сентябрю 2022 года. В декабре текущего года ОПЕК+ оценит ситуацию на рынке и показатели добычи стран-участниц.

https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/19/opek-poshel-na-povyshenie/

Вызовы, характерные для плавучих ФЭ электростанций. Окончание

✔️Воздействие на водную экосистему
Плавучие фотоэлектрические модули уменьшают проникновение света в воду, что приводит к снижению объёма подводной биомассы и скорости фотосинтеза. Следовательно, плавучие
ФЭ системы могут снизить концентрацию кислорода в воде, что может оказать влияние на рыб. Низкая концентрация кислорода (аноксия) может также увеличить выделение метана в мелководных озерах. Согласно проведённым исследованиям, периоды аноксии под плавучими ФЭ электростанциями встречаются более часто, чем на открытых водоёмах.

✔️Меньший срок службы компонентов BOS
Поскольку кабели, распределительные коробки, предохранители и другие компоненты системы работают в очень влажных условиях, это может сказаться на сроке службы компонентов. Погружение кабелей и соединителей в воду может вызвать утечку токов и снизить сопротивление изоляции, а также привести к коррозии кабелей и, в конечном итоге, к нарушению энергоснабжения.

✔️Низкий показатель TRL для категории высоких волн
Хотя плавучие ФЭ электростанции, использующие мембраны в качестве плавучей платформы, предназначены для установки в прибрежных районах, уровень технологической готовности (TRL) плавучих ФЭ систем, относящихся к категории высоких волн, низкий. Все ПФЭ делятся на четыре категории. Первые три категории предназначены для внутренних водоёмов (с незначительной высотой волн - 1 м и 2 м соответственно). Четвёртая категория предназначена для открытого моря. Плавучие ФЭ системы этой категории должны выдерживать волны высотой до 10 метров. Различные проекты, реализуемые в различных странах, показывают, что уровень технологической готовности выше для категорий с низкими волнами.

✔️Отсутствие специальных стандартов ПФЭ
Технологии плавучих ФЭ систем находятся пока на начальном этапе своего развития, поэтому специальные стандарты для них не разработаны. Стандарты, принятые для наземных ФЭ систем, не могут быть распространены на ПФЭ, поскольку ПФЭ используют плавучую платформу, а также системы якорного крепления и швартовки, размещаемые на поверхности воды. Разработка специальных стандартов и руководств по проектированию для ПФЭ будет способствовать тому, что система ПФЭ и её компоненты смогут выдерживать суровые условия окружающей среды в течение 20 лет, сохраняя при этом высокое качество и не оказывая значительного воздействия на водную экосистему и биоразнообразие.

📚Из второго ежегодного доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

https://t.iss.one/globalenergyprize/1024

«Формула-1» может перейти на водород

Это может стать решением хотя бы одной из проблем гоночной серии. Речь вот о чём. С 2014 года «Формула-1» использует гибридные силовые установки, в которых шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания совмещён с турбиной и двумя системами рекуперации энергии – MGU-K и MGU-U, преобразующих в электричество кинетическую энергию и тепло выхлопных газов. Турбонаддув, находившийся под запретом с 1989 по 2013 гг., позволил командам не терять в скорости при соблюдении лимита на расход топлива, установленного в том же 2014 году (не более 100 кг на гонку). А благодаря гибридной составляющей болиды получили прибавку в скорости на прямых и экономию топлива при разгоне на низких передачах.

Однако переход на гибриды с восьмицилиндровых атмосферных двигателей обернулся утратой фирменного звука «Формулы-1»: рёв моторов, долгое время являвшийся символом серии, с 2014 года стал гораздо менее выраженным. Проблему может усугубить переход с гибридных на полностью электрические двигатели, периодически обсуждаемый в паддоке.

По мнению спортивного директора гоночной серии Росса Брауна, реальным выходом может стать переход на водород: «Возможно, водород – это и есть тот путь, по которому отправится «Формула-1»: мы сохраним рёв моторов и нынешние эмоции от гонок, но при этом будем использовать другие технические решения».

https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/19/formula-1-mozhet-perejti-na-vodorod/

Нежные электрические создания

Даже при небольшом морозе –7°C дальность пробега электромобилей на одном заряде снижается на 41%, а при +35°C — на 17%. К таким выводам пришла Американская автомобильная ассоциация (American Automobile Association — AAA).

Электромобили не любят не только холод, но и жару.
По данным Американской автомобильной ассоциации при температуре ниже –20°F (–6,6°C) пробег на одном заряде при работающей системе отопления автомобиля снижается в среднем на 41%, а при температуре 95°F (+35°C) при включенном кондиционере она падает на 17%.

«Мы обнаружили, что влияние температуры на электромобили существенно больше, чем мы ожидали»,— заявил директор AAA по автомобилестроению и отраслевым связям Грег Бреннон.

СТРАНОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОПЕРЕХОДА

#безкомментариев

Трудности энергоперехода. Водород поможет

- Водород призван играть очень важную роль в отказе от использования углеводородов в энергетике. Задача огромна: предстоит перейти к массовому использованию водорода без образования CO2. «Зелёный» водород должен продемонстрировать свою экономическую жизнеспособность в очень больших масштабах, что является одним из вариантов в будущем. «Серый» водород (риформинг природного газа и газификация угля) коммерчески доступен, но, поскольку в ходе этих процессов выделяется CO2, в долгосрочной перспективе от него придётся отказаться.

Решение этой дилеммы означало бы настоящий прорыв на ближайшие десятилетия. Возможны два варианта развития декарбонизации и использования углеводородов в течение следующих десятилетий (что позволит внедрить ископаемое сырьё в экономику замкнутого цикла) в соответствии с требованиями контроля за выбросами парниковых газов: «синий» водород, применение методов улавливания и связывания углерода (УСУ), и «бирюзовый» водород, получаемый на основе пиролиза.

Первый уже доступен, а второму потребуется ещё несколько лет для завершения разработки, вероятно, меньше 10. Хотя «синий» водород уже готов к реализации, он имеет свои недостатки с точки зрения доступности участков секвестрации, обладает собственными техническими рисками и требует признания общественности. Преимущество пиролиза заключается в замене СО2 твёрдым углеродом. Это ценный материал, который в будущем будет легко интегрировать в экономику замкнутого цикла, с гораздо меньшими требованиями к инфраструктуре.

Развитие пиролиза метана значительно повысит вероятность энергетического перехода, обеспечив технологию, могущую в долгосрочной перспективе стать дополнением к электролизу и химическим процессам с улавливанием углерода, что в свою очередь сделает возможным внедрение углеводородных ресурсов в экономику замкнутого цикла, либо в химической промышленности, либо в схемах «Power-to-X».

Альберто Абанадес, профессор Мадридского технического университета
https://t.iss.one/globalenergyprize/1026