Химический состав сухого воздуха

Углекислый газ относится к парниковым газам (Н2О, СО2, СН4, N2O и О3), которые, хотя и составляют небольшую часть в составе атмосферы, играют существенную роль в тепловом балансе Земли и формировании парникового эффекта.

В последнее столетие наблюдается непрерывное увеличение концентрации CO2, которая на март 2021 года, по данным обсерватории Маун-Лоа на Гавайях (США), составляет 418 частей на миллион. Это существенно выше средней концентрации СO2 в доиндустриальную эпоху – 277 частей на миллион. При удвоении массы атмосферного углекислого газа в реальной атмосфере, которое при современной скорости роста произойдёт примерно через 120 лет, ожидается рост глобальной температуры на 2.0 ± 0.3 К.

Биотопливо - проблемы с масштабом

Чтобы внедрять перспективное биотопливо в больших масштабах, его производство должно стать массовым. В мире ежегодно производится около 30 миллиардов галлонов этанола и потребляется примерно 920 миллиардов галлонов разных видов транспортного топлива, большинство из которых основано на нефти.

Чтобы полностью заменить нефтяное топливо на биотопливо, нам нужно будет построить и ввести в действие современные предприятия по производству биотоплива, выпускающие в 30 раз больше этанола, чем производится в настоящее время. (В США на биотопливо приходится 5% от общего количества потребляемого топлива; необходимо будет построить объекты с объёмом производства биотоплива в 20 раз больше, чем в настоящее время).

Такое повышение масштабов производства на основе биологических процессов вызовет множество проблем. Во-первых, нам нужно будет отвести значительную часть пахотных земель под выращивание биомассы, которая станет субстратом для этого биотоплива (что нереалистично). Второй серьёзной проблемой является разработка оборудования для сбора и транспортировки биомассы на централизованные объекты и строительство таких объектов. Привезённые туда ферментируемые сахара необходимо будет извлекать из биомассы и ферментировать (в очень больших ёмкостях) до получения усовершенствованного топлива.

Наконец, топливо нужно будет доставлять на заправочные станции. Поскольку биотопливо будет производиться вдали от густонаселённых районов, а использоваться в основном внутри таких районов, большая часть нашей существующей инфраструктуры для производства и распределения топлива на нефтяной основе может оказаться бесполезной.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1134

Переработка нефтесодержащих отходов

- В настоящее время, проблема накопления НСО является приоритетной для нефтегазовой отрасли. Это связано с тем, что ежегодно увеличиваются объёмы образования отходов, а также остаются не переработанными исторические объекты накопленного экологического вреда. Из так называемых «законов экологии» Барри Коммонера мы знаем, что «всё должно куда-то деваться» и «ничто не даётся даром», поэтому вопросы эффективного обезвреживания НСО и ликвидации объектов их накопления в условиях борьбы за чистую и безопасную окружающую среду выступают сегодня на первый план.

На предприятиях нефтегазового комплекса, накоплено несколько большое количество НСО, которые образуются при бурении, подготовке нефти, зачистке танкеров и резервуаров, ремонтных работах, разливах нефти, очистке сточных вод. Работы по ликвидации объектов накопленного экологического вреда проводятся не в полной мере, требуют особого внимания, а также проведение ранжирования по классам НСО.

Классифицировать НСО достаточно сложно, так как каждый из них обладает уникальным составом и отличается по своим реологическим и физико-химическим характеристикам, поэтому существующий классификатор не полностью отражает информацию о их свойствах.

Продолжение темы следует 

Станислав Васильевич Мещеряков,профессор, заведующий кафедрой промышленной экологии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

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

Угольная генерация в ФРГ отвоёвывает позиции у ВИЭ

По итогам первых семи месяцев 2021 года доля угля в суммарной выработке электроэнергии составила в Германии 26,1%, почти на 7 процентных пункта превзойдя уровень января-июля 2020 года (19,3%).

Доля ветровых станций за тот же период снизилась с 27,8% до 21,3%, а доля солнечных – с 10,9% до 10,5%. В меньшей степени снизились доли газовой (с 15,3% до 15,1%) и гидрогенерации (с 3,2% до 3%). Отчасти схожие сдвиги произошли и во всех 27 странах ЕС.

Прирост выработки угля во многом связан со сравнительно холодными зимними и весенними месяцами, на которые также пришлось восстановление в немецкой промышленности. Это не могло не отразиться на газовом спросе: если по итогам февраля 2020 европейские подземные хранилища газа (ПХГ) были заполнены на 60,3%, то ровно год спустя – лишь на 36,7%.

Риск дефицита газа подстегнул угольную генерацию и, как следствие, конечный спрос: по итогам 2021 года потребление угля в ЕС вырастет на 4%, прогнозировало Международное энергетическое агентство (МЭА).
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/10/v-2021-godu-ugolnaya-generaciya-v-germanii-postepenno-otvoevyvaet-pozicii-u-vie/

Водородная концепция России. Перспективы

Правительство утвердило концепцию развития водородной энергетики страны, предполагающую создание высокотехнологичной экспортно-ориентированной отрасли с объёмом экспорта до 50 млн. тонн водорода к 2050 году.

Потенциал мирового рынка
Согласно документу, текущий глобальный спрос на водород составляет около 116 млн. тонн в год, из которых на чистый водород приходится 74 млн. тонн. Еще около 42 млн. тонн используется в смеси с другими газами в качестве сырья или топлива при производстве тепловой и электрической энергии.

Более 95% мирового потребления водорода приходится на нефтепереработку и химическую промышленность, которые сами же его и производят. В структуре мирового производства чистого водорода 75% приходится на природный газ, почти весь остальной объем (23%) — на уголь. Доля производства электролизом в настоящее время составляет лишь 2%.

В настоящее время глобальный рынок водорода как энергоносителя отсутствует. Развитие технологий и масштабирование водородной энергетики в будущем смогут сформировать достаточно крупный рынок. Российская концепция исходит из того, что в будущем мировой рынок крупнотоннажного водорода будет развиваться подобно рынку нефти и СПГ с перевозками от центров производства к центрам потребления.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/11/vodorodnaya-koncepciya-rossii/

Водородная концепция России. Состояние индустрии

Сначала о плюсах
Концепция исходит из того, что в России производство водорода и водородных технологий будет ориентировано в первую очередь на экспорт. Потенциальные объемы экспорта водорода могут составить до 0,2 млн. тонн в 2024 году до 2—12 млн. тонн в 2035 году и 15—50 млн. тонн в 2050 году в зависимости от темпов развития мировой низкоуглеродной экономики и роста спроса на водород на мировом рынке.

Россия обладает рядом преимуществ для развития водородной энергетики. Среди них:
1️⃣ большой объем запасов газа и угля, а также значительный потенциал АЭС, ветряных и солнечных станций для производства дешевого низкоуглеродного водорода;
2️⃣ наличие недозагруженных генерирующих мощностей,
3️⃣ развитая нефтепереработка и химическая промышленность, где применяются технологии паровой конверсии метана и электролиза;
4️⃣ развитая научно-техническая база;
5️⃣ выгодное географическое положение, которое дает возможность экспортировать водород в крупнейшие прогнозируемые центры его потребления в Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1146

Стабильность - не сильная сторона ВИЭ

В Германии на выработке из возобновляемых источников энергии негативно отразились погодные условия. К примеру, минувшей весной, по данным DWD, продолжительность солнечных дней в стране была на 4% ниже, чем в среднем за период 1991-2020 гг.

И это тоже во многом объясняет, почему в ФРГ на фоне роста суммарной выработки электроэнергии (на 4,5% по итогам января-июля 2021 года) произошёл структурный сдвиг в пользу угольных станций.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1145

Польза СО2. Процесс Сабатье

В последнее время вызывает интерес способ вовлечения и утилизации CO2 в сочетании с синтезом веществ – энергоэффективных носителей для хранения и транспортировки возобновляемой электроэнергии.

Данный процесс проводится при температуре 250–400 С и повышенном давлении с использованием катализаторов на основе Ni, Rh или Ru, обеспечивающих 100% конверсию СО2. Фирмой Audi в 2013 году запущен завод Power-to-Gas (PtG) в Верльте (север Германии) по производству синтетического природного газа из СО2 и H2. Завод включает в себя установку электролиза мощностью 6 МВт на возобновляемых источниках энергии для производства водорода и установку метанирования. Масштаб утилизации углекислого газа пока небольшой и составляет 2800 тонн Сo2 ежегодно.

Весьма перспективным будет процесс с использованием СО2 в синтезе С2-С4-углеводородов – модифицированный процесс синтеза Фишера-Тропша, который включает реакцию, обратную реакции конверсии СО водяным паром и последующее гидрирование СО с образованием углеводородов. Комбинирование данного процесса с реакцией олигомеризации открывает возможность утилизации СО2 и получения углеводородов бензиновой фракции, содержащей смесь изопарафинов, ароматических и нафтеновых углеводородов состава С5-С11.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1115

Youtube-канал «Глобальной энергии»
Компетентно и увлекательно о важнейшей отрасли. Энергопереход, улавливание СО2, цифровые двойники, плавучие солнечные электростанции и проч.
Подписывайтесь и узнавайте о передовых научных разработках и прорывных решениях!
https://www.youtube.com/channel/UC2kDRR8faOi7eELLnLEEjTg

Как в подземных слоях устроено залегание нефти и газа

📌 Высококачественные резервуары существуют на глубине от 7 000 до 8 000 метров, хотя в научном сообществе доминировало представление, что они не могут быть расположены на глубине более чем в 5 000 метров;
📌 В глубоких карбонатных породах нефть и газ часто находятся близко к исходной породе, которая сильно неоднородна и при этом плохо перемещается на большие расстояния;
📌 Зоны разломов зачастую легко образуют крупномасштабные карбонатные резервуары;
📌 Условия сохранения глубоких резервуаров природного газа (особенно тех, что были сформированы на ранней стадии) имеют решающее значение – это связано с тем, что природный газ не может быть потерян в результате диффузии;
📌 Существует связь между породой-источником, контролирующей распределение углеводородов, и зоной наклона, контролирующей их накопление.

Из увлекательного интервью с директором Института энергетики Пекинского университета Чжицзюнь Цзинем.

ОЛАДЕ и «Глобальная энергия» сотрудничают в целях поддержки продвижения и укрепления энергетического развития в Латинской Америке

Латиноамериканская энергетическая организация (ОЛАДЕ) и Ассоциация по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «Глобальная энергия» подписали соглашение о совместном сотрудничестве и развитии скоординированной деятельности по продвижению и усилению развития энергетики в рамках экологической безопасности и энергоэффективности.

Некоторые из областей, которым в соглашении уделяется приоритетное внимание:
📌 Интеграция и сотрудничество
📌 Информация и статистика
📌 Образование и подготовка
📌 Исследования и проекты
📌 Возобновляемые источники энергии
📌 Углеводороды
📌 Электричество
📌 Ископаемый уголь
📌 Критически важные минералы
📌 Литий
📌 Ядерная энергия
📌 Гидроэнергетика
📌 Энергия и окружающая среда
📌 Поглощение CO2
📌 Энергетическое планирование
📌 Энергетическая политика
📌 Энергоэффективность
📌 Устойчивое развитие энергетики
📌 Переход на другие виды энергии
📌 Прочие дополнительные или связанные области.

Другие детали соглашения - по ссылке.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/13/olade-i-globalnaya-energiya-sotrudnichajut-v-celyah-podderzhki-prodvizheniya-i-ukrepleniya-energeticheskogo-razvitiya-v-latinskoj-amerike/

Водородная концепция России. Состояние индустрии

Теперь о минусах
Существует ряд системных ограничений, сдерживающих развитие водородной энергетики в нашей стране. Это
1️⃣ высокая стоимость низкоуглеродного водорода по сравнению с традиционными энергоносителями;
2️⃣ отсутствие технологий улавливания, хранения, транспортировки и использования СО2;
3️⃣ отсутствие транспортной инфраструктуры;
4️⃣ отсутствие в настоящее время широкого спроса на водород как энергоноситель;
5️⃣ не проработанная нормативная база, в том числе в области безопасности;
6️⃣ более высокая стоимость капитала для реализации проектов по сравнению с ключевыми странами-конкурентами;
7️⃣ ограниченность программ государственной поддержки и низкий уровень инвестиций в исследования и разработки в области водородных технологий;
8️⃣ несовершенство национальной системы стандартизации и сертификации водородной энергетики;
9️⃣ высокая степень неопределённости в отношении перспектив развития водородной энергетики в мире.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1148

Основные направления переработки СО2 путём его гидрирования для получения метана, углеводородов, оксигенатов и синтез-газа.

Сейчас в химической промышленности низшие углеводороды получают из невозобновляемых природных ресурсов – через дегидрирование лёгких алканов или крекинга нефти. Переработка CO2 путем гидрирования открывает возможность производства этих ценных соединений из возобновляемого сырья, что снижает зависимость общества от ископаемых видов топлива.

Пасторальные мотивы глобального потепления

Борьба с изменением климата уже выходит за рамки ограничений для нефтегазовых компаний. На очереди - сельское хозяйство.

Согласно школе управления «Сколково», на транспорт приходится около 16% всех антропогенных выбросов парниковых газов, на сельское хозяйство — 13%, на нефтегазовый сектор — 12%. Аналитики World Resources Institute пришли к более мрачным выводам: аграрии и производство продуктов питания обеспечивают 18% антропогенных выбросов парниковых газов.

Забавно, что наиболее «виноватыми» в большом количестве антропогенных выбросов парниковых газов являются не люди, а животные. В ходе их пищеварения кишечная ферментация обеспечивает до 40% эмиссий в этом секторе. В основном, выбросы производит крупный рогатый скот. Использование же синтетических удобрений в овощеводстве и растениеводстве обеспечивает 13% эмиссии парниковых газов.

По оценкам экспертов, животноводство ответственно примерно за 9% выбросов углекислого газа и до 40% — выбросов метана. По прогнозам, выбросы парниковых газов в секторе сельского, лесного и рыбного хозяйства за последние полвека выросли почти вдвое и могут увеличиться ещё на треть к 2050 году.

Продолжение темы воспоследует
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/12/globalnoe-poteplenie-vklad-zhivotnyh/

Слова классика

- Сегодня все говорят о модернизации. Я тоже не вижу ей альтернативы. Но только модернизации, которая выражает себя в сращивании науки и производства. Только конкурентоспособность экономики даёт выход в цивилизованный мир. Темпы экономического развития уже крепятся на научных достижениях, а завтра постоянное внедрение достижений науки в производство станет буднями.

Борис Патон

https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/boris-paton-ukr/

Правила жизни профессора Халила Амина, лауреата премии «Глобальная энергия»

🔆 Будьте верны себе. Делайте вещи, которые важны для вас.

🔆 Сотрудничайте с коллегами. Когда у вас есть несколько идей, шансы на успех гораздо выше, чем когда вы работаете один. Если вы идете по неверному пути, вы продолжите его самостоятельно. Но если вы работаете с другими, есть большая вероятность, что вас поправят.

🔆 Постарайтесь влиться в мировое научное сообщество. Я работаю учеными из Японии, Кореи, Австралии, Китая, Канады, США, Европы. Разные подходы помогают найти самые эффективные инновационные решения.

🔆 Общайтесь с людьми, которые имеют дополнительные знания, это очень важно. Если вы двигаетесь в одной области, шансы думать одинаково высоки, но если кто-то развивает другие направления науки, ваши шансы на творческие озарения повышаются.

🔆 Никогда не сдавайтесь. Если ваш эксперимент не увенчался успехом, и вы опускаете руки, вы не добьетесь успеха. В науке отрицательный результат иногда очень положительный. Вы должны узнать, почему эксперимент не удался, в чем причина, а затем подумать, как решить эту проблему. Это очень важные навыки для ученого.

Роль тепловых насосов в борьбе с... потеплением

- Переход к использованию в тепловых насосах рабочих тел природного происхождения сейчас является общемировой тенденцией и отвечает международным требованиям энергетической, экологической и экономической эффективности.

Здесь именно углекислый газ R744 (CO2) определил один из основных трендов будущего развития высокотемпературных тепловых насосов благодаря экологической безопасности и физическим свойствам: низкому потенциалу глобального потепления (GWP = 1); отсутствию влияния на озоновый слой (ODP=0); экологической безопасности (в малых концентрациях в воздухе нетоксичен, участвует в природных процессах фотосинтеза, производя кислород); полному отсутствию горючести (используется в качестве средства пожаротушения); высокой удельной холодо- и теплопроизводительности. Стоимость производства СО2 невелика: она в 100—120 раз меньше, чем у фреона R134a. Основные трудности, связанные с применением в качестве хладагента, обусловлены его низкой критической температурой 31,05°C и высокими рабочими давлениями при реализации прямого и обратного термодинамических циклов.

СО2 является парниковым газом. Однако технологии его пассивной утилизации давно существуют. Например, в США 20 млн. тонн закачивается в пустоты, которые остаются после разработки нефтяных скважин, рассматриваются также технологии его захоронения на дне морей в газогидратном состоянии.

Тепловые насосы на CO2 и энергоустановки, работающие по замкнутому циклу Аллама, позволяют бороться с глобальным потеплением, не сокращая при этом его выбросы в атмосферу.

Сергей Львович Елистратов, заведующий кафедрой тепловых электрических станций, Новосибирский государственный технический университет

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

https://t.iss.one/globalenergyprize/1118