Моторное топливо из растительного сырья

- Ежегодно в мире на транспортировку людей и различных грузов расходуется общее количество топлива, эквивалентное примерно 120 квадриллионам БТЕ (британских термических единиц). 95% из этого объёма получают из ископаемых ресурсов и 5% - из возобновляемых. Согласно прогнозам, к 2050 году потребление энергии увеличится на 50%, при этом топливо из возобновляемых ресурсов будет составлять только 25% от общего объёма потребления.

В мировом масштабе на транспорт приходится около четверти от общего объёма выбросов парниковых газов. Существуют два основных варианта снижения объёма выбросов парниковых газов от транспортных средств: электрификация с использованием возобновляемых источников электроэнергии и применение топлива из возобновляемых источников, а именно – биотоплива. Постепенная электрификация парка легковых и грузовых автомобилей уже происходит, но электрификации авиаперевозок, по всей видимости, придётся ждать ещё долго, если она вообще когда-либо будет проводиться. Разработка возобновляемых видов биотоплива и биопродуктов (для снижения цены на биотопливо), уменьшающих нашу зависимость от нефти, имеет решающее значение для энергетической, экологической и экономической безопасности.

Два основных вида биотоплива, для которых уже налажено серийное производство в широком масштабе - это этанол, получаемый биологическим путём из различных источников, и биодизельное топливо, получаемое из гидрогенизированных растительных масел. До сего момента их использование было ограниченным из-за отсутствия инфраструктуры, пределов, установленных для содержания этанола в бензине – так называемой «стенки смеси» (например, предельная доля этанола в смеси с бензином сейчас составляет в США 10%, хотя в некоторых других странах она больше), количества гибких в отношении топлива автомобилей (например, таких, которые могут использовать смесь с более 10% этанола), качества этого топлива (например, дизельное топливо, изготовленное из растительного масла) и его стоимости.

Биотопливо можно было бы использовать в более широком масштабе, если бы
1️⃣ оно имело свойства, аналогичные свойствам тех видов топлива, которые в настоящее время производятся из нефти,
2️⃣ оно было значительно дешевле.

Продолжение темы следует 

Джей Кислинг, генеральный директор Объединённого института биоэнергетики, профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета в Беркли

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

Уголь ещё сможет побить все рекорды

Международное энергетическое агентство ожидает роста потребления электроэнергии на 5% в этом году. При этом привлечение к процессу ВИЭ будет недостаточно активным и не сможет полностью покрыть спрос. В результате выработка электроэнергии на угле в этом году превысит допандемийный уровень, а в следующем - достигнет рекорда.

По прогнозу МЭА, возобновляемые источники энергии смогут удовлетворить только половину ожидаемого роста мирового спроса в 2021 и 2022 годах. Производство электроэнергии на основе ископаемого топлива должно покрыть 45% дополнительного спроса в 2021 году и 40% в 2022 году. При этом агентство ожидает роста выбросов углекислого газа в электроэнергетике на 3,5% в этом году и на 2,5% в 2022 году.

На уголь сейчас приходится примерно треть выработки электроэнергии во всем мире, а на газ — четверть. На ВИЭ и атом остаётся около 47%. МЭА ожидает, что производство электроэнергии на угле вырастет почти на 5% в 2021 году и ещё на 3% в 2022-м после снижения на 4,6% в 2020-м.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/25/ugol-eshhe-smozhet-pobit-vse-rekordy/

Азия скупает СПГ, оставляя Европу без газовых запасов

Азиатский рынок, притягивающий к себе свободные объемы СПГ по всему миру, по-прежнему обеспечивает заметную премию к ценам других хабов. Если в июле значение Platts JKM (Japan Korea Marker — отражает спотовую рыночную стоимость грузов, поставляемых в Японию, Южную Корею, Китай и Тайвань) перевалило за 450 долларов за тысячу кубометров, то фьючерс на сентябрь по уже торгуется выше 500 долларов за тысячу кубов.

В результате, в Европе образовался дефицит СПГ, который может обернуться серьёзным падением уровня запасов газа в приемных терминалах, свидетельствуют данные портала Gas Infrastructure Europe. По данным портала, потребители регазифицированного СПГ теперь все больше получают его за счёт старых запасов в портовых резервуарах (причём довольно ограниченных по объёму), а не за счёт свежих поставок.

За последнюю неделю (с 18 по 24 июля) уровень запасов в резервуарах терминалов СПГ ЕС снизился на 19% — до 3,16 млн. куб. м СПГ с 3,89 млн куб. м на первую неделю июля. Сильнее всего запасы упали в странах, где доля СПГ в балансе потребления наиболее велика — в Испании и Португалии, а также в Польше и Италии.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/26/aziya-skupaet-spg-ostavlyaya-evropu-bez-gazovyh-zapasov/

И Цуй: Решить проблему доступности лития можно за счёт его извлечения из океана и подземных солёных озер

Как увеличить объём энергии, который способны хранить литий-ионные батареи? Можно ли использовать батареи для передачи электричества в сеть? Какой будет батарея будущего? Об этом в интервью Ассоциации рассказал И Цуй, профессор материаловедения и инженерии Стэнфордского университета, недавно вошедший в шорт-лист премии «Глобальная энергия».

Некоторые тезисы:
🔋Чтобы накапливать энергию, необходимо накапливать заряды, то есть накапливать литий. В существующих литий-ионных батареях графит используется в качестве анода, а фосфат иона лития – в качестве катода. Чтобы накапливать кратно больше энергии, необходимо накапливать кратно больше зарядов, то есть ионов лития и электронов. С этой задачей справляются новые материалы на основе твёрдого графита (к примеру, кремний), которые могут использовать в 10 раз больше зарядов, нежели углерод графита, используемый в качестве анода. Соответственно, если вы замените графит в качестве анода, то вы увеличите удельное количество зарядов на стороне анода в 10 раз.

🔋Последние десять лет я изучал использование новых материалов и нанотехнологий для удвоения плотности энергии углеродных литий-ионных батарей. Анализы показывают, что батареи также могут использоваться для хранения солнечной энергии и последующей передачи электричества в сеть. Пока не ясно, под силу ли эта задача литий-ионным батареям: может быть, да, а, может быть, и нет.

🔋Доступность лития вызывает беспокойство – то же самое можно сказать и в отношении кобальта, как с точки зрения цен, так и вопросов геополитики. Запасы лития есть в ограниченном количестве стран, и мировому сообществу необходимо понять, как взаимодействовать, чтобы литий был доступен для революции в области чистой энергии и борьбы с изменением климата. Человечеству также необходимо изучить нетрадиционные источники лития: речь идёт как о подземных солёных озерах, в которых вода содержит литий, так и мировом океане.

🔋Стэнфордский университет изобрел самовосстанавливающуюся батарею. Эта разработка – плод моей совместной работы с профессором Чжэнь Ань Бао. Нашей задачей было создание самовосстанавливающегося полимера – полимерной цепи, которая при низкой температуре может перемещаться, образуя водородную связь: будучи обратимой, водородная связь после разрыва может формироваться вновь. Точно так же и с батареями: если раньше при растрескивании батареи ждала неизбежная смерть, то теперь, благодаря созданному нами полимеру, их можно использовать вновь. Это действительно захватывающе: чем-то поминает человеческое тело, которое обладает способностью самоисцеления.

Полностью интервью здесь

Климатическое уравнение. Говорят учёные

Факт глобального потепления уже ни у кого не вызывает сомнения. Однако до сих пор среди исследователей нет единого мнения, в каком объеме оно обусловлено естественными причинами, а в каком – деятельностью человека.

«На Земле, с момента образования планеты, более тёплые периоды сменялись более холодными, в том числе под влиянием интенсивности излучения Солнца, извержений вулканов и изменений в естественной концентрации углекислых газов. С середины XX века скорость климатических изменений возросла до невиданного прежде уровня. При этом естественные причины, такие как изменение солнечной радиации или вулканической активности, содействовали потеплению лишь на 0,1 градуса Цельсия в период с 1890 по 2010 год. По оценке НАСА, естественные факторы по-прежнему остаются в силе, но их влияние слишком невелико, а эффект – слишком замедленный, чтобы послужить причиной резкого потепления в последние десятилетия», — отмечает член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», вице-президент Венгерского института директоров (IoD), член глобального консультативного совета Токийского университета Марта Бониферт.

По данным Кембриджского университета, в 2020 г. среднегодовая концентрация углекислого газа в атмосфере достигла отметки в 415 млн. частей на миллион, что является беспрецедентным событием в геологической истории Земли, по крайней мере, за последние три миллиона лет. «В последний раз столь высокое содержание СО2 в атмосфере наблюдалось в эпоху плиоцена (9–2 млн лет назад), которой соответствовал чрезвычайно тёплый климат с температурой в среднем на 3 °C выше современной и необычайно высокий уровень океана, вероятно, на 15–30 м выше современного», — отмечает руководитель лаборатории глобальных проблем энергетики МЭИ ИЭИ РАН Владимир Клименко.

Решающий вклад в увеличение концентрации СО2 вносит антропогенный фактор. «Человечество все сильнее воздействует на климат и температуру земной поверхности, сжигая ископаемые топлива, вырубая леса и разводя скот. Углекислый газ (CO2), образующийся в результате человеческой деятельности, вносит решающий вклад в глобальное потепление. К 2020 году его концентрация выросла на 48% в сравнении с доиндустриальной эпохой (до 1750 года). По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), концентрации углекислого газа, метана и оксидов азота «выросли до уровней, беспрецедентных, по меньшей мере, за последние 800 000 лет», — отмечает Лина Шривастава, заместитель генерального директора Международного института анализа прикладных систем по вопросам науки.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/26/klimaticheskoe-uravnenie/

ЦД как неоценимый помощник в расчётах

Все перечисленные здесь функции включает в себя цифровой двойник-экземпляр, который является наиболее актуальным для применения компаниями, эксплуатирующими электрические сети. Он основывается на математической модели сети и содержит информацию о технических параметрах используемого оборудования (кабели, трансформаторы, выключатели и т.д.), времени его ввода в эксплуатацию, географических координатах, данных, поступающих с измерительных устройств.

Эта информация используется для проведения расчётов по подключению новых потребителей, а также различных расчётов электрических сетей, например, для расчета режимов, токов короткого замыкания, координации устройств релейной защиты и другие. Сегодня на практике эти расчёты проводят различные подразделения, и для каждого из них разрабатывается своя собственная математическая модель одной и той же физической сети. Использование разных моделей нередко приводит к ошибкам и снижению точности расчётов.

Применение единого ЦД всеми подразделениями компании будет способствовать успешному решению данной проблемы путём организации единого цифрового пространства. Цифровой двойник электрических сетей включает базу данных с информацией о сети, которая интегрируется с другими ИТ-системами энергокомпании (SCADA, геоинформационная система, система управления активами и пр.), а также вычислительный инструментарий. Он должен синхронизировать данные, полученные из разных источников, таким образом, чтобы
они точно соответствовали текущему состоянию электрической сети.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1054

По данным МЭА , два главных драйвера для роста потребления газа в 2019-2021 году – это отопление и переработка - то есть спрос не эластичный по цене. Та же энергетика может найти альтернативу газу – уголь или ВИЭ; транспорт может заменить газ бензином, дизелем, мазутом.
А вот газ как источник отопления при минус 30 °С будет покупаться по любой цене. Справедливо это и для промышленности – если в производственном цикле газ заменить нечем (а в 90% случаев это так), то вся стоимость газа будет переложена в конечную стоимость товара. Газ все равно будет куплен.
Это значит, что рост спроса на природный газ более устойчив чем кажется на первый взгляд. Эластичные по цене энергетика или транспорт - мало влияют на текущий рост спроса. Не эластичные - промышленность и домохозяйства будут вынуждены и дальше платить премию поставщикам дефицитного ресурса.

Современный индустриальный мир немыслим без катализаторов. Разработка химических продуктов в развитых индустриальных странах будет технически, экономически и экологически возможна только с их помощью.

В настоящее время более 15 международных компаний производят около 100 основных типов твёрдых катализаторов. При этом из СО2 в промышленном масштабе выпускаются следующие химические продукты:
1️⃣мочевина,
2️⃣салициловая кислота,
3️⃣этиленкарбонат,
4️⃣метанол.

Подробности воспоследуют
https://t.iss.one/globalenergyprize/1051

Различные плавучие конструкции, используемые для плавучих ФЭ электростанций:

(a) ФЭ система малой мощности, установленная на плавучей конструкции из простых поплавков,
(b) понтоны с металлическими конструкциями, используемых для поддержки рядов жёстких ФЭ модулей,
(c) ФЭ модули, размещённые горизонтально на толстом эластичном мате.

Климатическое уравнение. Угрозы и возможности

Увеличение концентрации парниковых газов и, как следствие, изменение климата представляет угрозу для человечества. «Потери от природных катастроф в 2020 году были гораздо более значительными, нежели годом ранее, в том числе из-за рекордных природных бедствий – сильнейших ураганов, крупных лесных пожаров и серии грозовых дождей. В мире в целом природные катастрофы нанесли ущерб на 210 млрд. долларов, из которых 82 млрд. были предварительно застрахованы», — отмечает член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», вице-президент Венгерского института директоров (IoD), член глобального консультативного совета Токийского университета Марта Бониферт.

Человечество в первую очередь заинтересовано в торможении процессов глобального потепления. «Проблема изменения климата, которую мы пытаемся решить, практически полностью связана с деятельностью человека. И, наоборот, естественные причины играют лишь незначительную роль. Поэтому решение этой проблемы также напрямую зависит от человечества», — констатирует заместитель гендиректора Международного института анализа прикладных систем по вопросам науки Лина Шривастава. Однако остаётся открытым вопрос, насколько эффективными окажутся усилия мирового сообщества.

«Глобальное потепление не может быть остановлено в одночасье. Даже если полностью прекратить выбросы, температура земной поверхности все равно повысится на 0,6 градуса Цельсия в последующие несколько десятилетий, прежде чем перестать расти», — поясняет Марта Бониферт. Даже если к 2050 году выбросы СО2 будут ведены к нулю, концентрация их в атмосфере по инерции будет некоторое время увеличиваться.

«Концентрация достигнет максимального значения немногим выше 500 частей на миллион в первой половине XXII в., после чего начнется её медленное снижение, вызванное поглощением избыточного углерода атмосферы океаном и наземной биотой, а также развитием технологий захоронения углерода», — отмечает руководитель лаборатории глобальных проблем энергетики МЭИ ИЭИ РАН Владимир Клименко.

Поэтому, считает Лина Шривастава, призывы ООН о ещё большем ужесточении климатической повестки будут услышаны достаточно большим количеством игроков. «Шаги, реализованные к сегодняшнему дню разными странами на национальном уровне, всё равно приведут к повышению средней глобальной температуры на 2 градуса Цельсия. Поэтому призыв Организации Объединенных Наций (ООН) сделать климатические цели более амбициозными поддержан рядом других акторов», — отмечает она. В свою очередь, это может привести к развитию не только непосредственно возобновляемой энергетики, но и новых технологий гео- и био-инженерии, а также формированию новой климатической экономики.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1060

Замена топлива. Каким образом?

В масштабах всего мира бензин обеспечивает 39% от объёма энергии, потребляемой транспортным сектором, дизельное топливо – 36%, а авиакеросин - 12%.

Для замены бензина современное биотопливо должно содержать молекулы с сильно разветвлённым строением, похожие на молекулы октана. Для замены дизельного топлива молекулы должны включать углеводороды с прямой или слаборазветвлённой цепью. Усовершенствованное реактивное биотопливо должно быть похоже на дизельное топливо, состоящее из длинноцепочечных углеводородов с малым количеством ответвлений.

Такие молекулы не генерируются естественным образом в какой-либо биологической системе, и их сложно производить биологическими методами, поскольку для этого необходимы новые ферменты/пути биосинтеза. Кроме того, такие молекулы имеют сильно восстановленную форму, в то время как большинство микроорганизмов растут за счёт окисления источников углерода, большая часть которых окислена гораздо сильнее, чем топливо, которое мы хотели бы получить.

Тем не менее, производство биотоплива с такими молекулами позволило бы напрямую заменить его аналоги на нефтяной основе, не внося изменения в конструкцию двигателей.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1056

Продукция, получаемая при переработке CO2

Существует широкий ряд технологий переработки СО2 в полезные продукты – промышленные процессы, пилотные проекты и лабораторные разработки.

Россия взялась за газификацию

Правительство РФ в первом полугодии 2021 году разработало необходимый пакет документов для проведения широкомасштабной газификации страны. Теперь наступила очередь практической реализации этого процесса.

Как сообщил вице-премьер Александр Новак, до конца июля в субъектах РФ должны быть утверждены региональные операторы, которые будут ответственны за выполнение газификации на местах. Такие компании-операторы будут отвечать за создание всех элементов инфраструктуры: газопроводов-отводов, межпоселковых газопроводов и газораспределительных сетей вплоть до границ земельных участков. На оператора будет возложена ответственность за выполнение заявок на подключение домовладений к газораспределительным сетям. В случае недостатка финансовых средств, законом предусмотрено финансирование единым оператором газификации региональных операторов.

По словам вице-премьера, «такие операторы уже создаются. Я на прошлом штабе (14 июля) дал поручение, чтобы в течение двух недель в субъектах были приняты нормативные акты по утверждению региональных операторов газоснабжения. Региональные операторы становятся ответственными за окончательную газификацию в своих регионах». В тех регионах, где нет возможности создать регионального оператора, будет работать дочернее предприятие «Газпрома» «Газпром газификация». Оно было зарегистрировано в июне и уже получило статус единого оператора по газификации в России.

По расчётам правительства, бесплатная догазификация в России может охватить 3,794 млн. домовладений. Общий объём расходов на подключение этого числа абонентов оценивается в 567,549 млрд. рублей. Средние удельные затраты на подключение одного домовладения оцениваются в целом по России в 150 тыс. рублей (без НДС). Один из максимальных средних показателей приходится на Кабардино-Балкарию — 336 тыс. рублей.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/28/rossiya-vzyalas-za-gazifikaciju/

Сравнение занимаемого объема за единицу энергии. СПГ на данный момент самый компактный.

💬«Сегодня мир находится в стадии перехода к „зеленой“ энергетике. Это одна из ключевых тенденций в мировой экономике на ближайшие годы», –советник Президента России, ответственный секретарь Оргкомитета РЭН Антон Кобяков.

📅Российская энергетическая неделя пройдет 13-16 октября в очно-заочном формате. Эксперты обсудят:
✔️нефтехимию
✔️электро- и атомную энергетику
✔️возобновляемые источники энергии
✔️энергосбережение и энергоэффективность.
Пленарное заседание состоится 13 октября.

📽Участников ждет показ фильма о компании «Сименс Энергетика» с полным эффектом погружения. Гости виртуально посетят самые уникальные объекты компании, перелетая с континента на континент, а эффект 5D усилит впечатления от просмотра. Фильм покажет в исторической ретроспективе двухвековую историю «Сименс Энергетика» в России и ее вклад в развитие нашей страны – первую электрификацию Москвы и Санкт-Петербурга.

🏆На РЭН пройдет церемония вручения премии «Глобальная энергия» лауреатам 2021 года.

@roscongress
#РЭН2021

🇨🇳К 2025 Sinopec может увеличить добычу газа на 60%

Китайская компания планирует к означенному довести годовую газодобычу до 48 млрд. куб. м, что почти на 60% превышает уровень 2020-го. Sinopec сосредоточится на Сычуаньском бассейне на юго-западе Китая, где к 2025 г. компания будет добывать 13 млрд куб. м газа (30% от ежегодной добычи).

Другим приоритетным регионом станет Эрдос на севере Китая, где Sinopec с 2019 г. ввела в строй газопровод Эрдос-Аньпин-Цанчжоу (мощностью 10 млн. куб. м в сутки), предназначенный для поставок газа в восточную провинцию Хэбэй и поставок газа с регазификационного терминала Тяньцзинь, расположенного в третьем по величине городе континентального Китая.

C 2015 по 2020 Sinopec увеличил добычу на 46%, с 20,8 млрд. до 30,4 млрд. куб. м. Для сравнения: Китай в целом за тот же период нарастил газодобычу на 43%, со- 135,7 млрд. до 194 млрд. куб. м. Ещё более стремительно Китай наращивал закупки СПГ: если в 2015 г. КНР импортировала 27 млрд куб. м, то в 2020 г. – уже 94 млрд. куб. м, то есть в три с половиной раза больше.

Столь сильный прирост стал результатом реализации тринадцатого пятилетнего плана, согласно которому доля природного газа в первичном потреблении энергии должна была вырасти с 5,9% до 10%. По итогам 2020 гю этот показатель достиг 8,2%: к 2030 г., по прогнозу CNPC, он достигнет 12%.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/28/k-2025-godu-sinopec-mozhet-uvelichit-dobychu-gaza-na-60/

Конструкции ФЭ станций. Какая лучше?

Вариант (a) имеет небольшой вес и большую площадь контакта воды и пластика. Это увеличивает вероятность сбрасывания нагрузки с пластика. Лёгкость поплавков делает их уязвимыми к большим ветровым нагрузкам при наличии волн. При этом повышается вероятность того, что ветер начнёт дуть под поплавками и станет их один за другим подбрасывать вверх. Вариант имеет сложную систему швартовки, но это экономичное решение, позволяющее обеспечить массовое развертывание подобных систем. Например, этот тип поплавков используется на крупнейшей в Европе плавучей ФЭ системе (17 МВт) во Франции.

Вариант (b) хотя и имеет высокую стоимость и сложную конструкцию, но позволяет осуществлять слежение за солнцем по вертикали, использовать двусторонние ФЭ модули и установки с большим наклоном. Например, плавучая ФЭ электростанция мощностью ~450 кВт в Швейцарских Альпах использует такую концепцию поплавков для двусторонних ФЭ модулей.

Вариант (c) менее распространён по сравнению с двумя другими, но является хорошим выбором для регионов с нехваткой воды, так как резиновые маты могут полностью покрывать водоём. Поскольку мембраны в таком варианте полностью контактируют с водой, то ФЭ модули работают при более низкой температуре (выше КПД). Кроме того, плавучие платформы на основе мембран достаточно прочные и в то же время достаточно гибкие. Поэтому данный вариант является предпочтительным для прибрежных применений. Однако он отличается дорогостоящими процедурами установки, эксплуатации и технического обслуживания.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1064

Enel верит в ВИЭ-будущее Европы

Чистая энергетика будет практически полностью обеспечивать европейский транспорт и отопление к 2050 году, уверен исполнительный директор итальянской компании Франческо Стараче. «Думаю, к 2050 году у нас может быть европейская система, которая будет полностью электрифицирована. Возможно ли это только с возобновляемыми источниками и ядерной энергией? Наверное, да, на 98-99%», — считает он.

При этом Стараче отмечает, что всегда будут исключения в виде резервов для системы централизованного теплоснабжения. «В 2050 году кто-то будет по-прежнему водить машину с двигателем внутреннего сгорания, как сегодня люди ездят на лошадях. Но в интересах нормальной жизни и общества будет электрификация», — поясняет менеджер.

По его словам, Европе необходимы огромные, но вполне возможные инвестиции в модернизацию электросетей для удовлетворения растущего спроса. «Модернизация сети означает строительство большего количества линий электропередач, а также строительство большего количества подстанций и оцифровки систем. Речь идет не о технологиях, которых у нас нет, это просто вопрос о том, чтобы сделать это… направить больше денег и людей на работу», - говорит Стараче.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/07/28/enel-verit-v-vie-budushhee-evropy/

⛸🏒 Газификация охватила две наши главнейшие спортивные скрепы - фигурное катание и хоккей 💪

Подробности по ссылке
https://t.iss.one/news_mrg/2914