А что там с природными ресурсами у нас?
@kstati_p

Твёрдотельные аккумуляторы вместо литий-ионный батарей

🇺🇸Компания Solid Power, базирующаяся в штате Колорадо, планирует в 2022 г. наладить коммерческое производство твёрдотельных аккумуляторов - альтернативы литий-ионных батарей. Разработка должна будет обеспечить возможность быстрой зарядки, а также эксплуатации при экстремально высокой температуре.

👉Ключевым отличием нового типа батарей является использование твёрдого электролита – вещества, которое обеспечивает перенос ионов тока от отрицательного электрода (анода) к положительному (катоду) при разрядке аккумулятора, а в обратном направлении – при её разрядке. Производители литий-ионных аккумуляторов применяют жидкостный электролит, тогда как разработка Solid Power использует твёрдые и тонкие слои сульфидов – солей сероводородной кислоты, которые широко распространены в земной коре.

❗️Анод новой батареи изготовлен из кремния, что делает возможной быструю зарядку, а катод – из сплавов оксида никеля, кобальта, марганца и лития (NMC).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/05/tverdotelnye-akkumulyatory-vmesto-litij-ionnyj-batarej/

Где хранить СО2 - угольные пласты

Угольные месторождения встречаются во многих осадочных бассейнах. Как правило, угольные пласты разрабатываются только до глубины ~1500 м. В принципе, более глубокие угольные пласты могут быть пригодными в качестве подземных коллекторов CO2.

После закачки CO2 он прочно связывается с поверхностями угольной матрицы в результате адсорбции. По аналогии с увеличением нефтеотдачи пластов на нефтяных месторождениях в этом случае может присутствовать экономический стимул.

🔅Очень часто угольные пласты содержат метан угольных пластов, который адсорбируется на угольной матрице. По мере того как CO2 адсорбируется на поверхности угольной матрицы, изначально связанный метан десорбируется и высвобождается и может быть извлечён из эксплуатационных скважин.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1936

Достижения в проектировании разных типов солнечных ячеек за последние 40 лет

Обозначения:
👉точки – название лабораторий, в которых были достигнуты достижения;
👉фиолетовый цвет - каскадные фотоэлементы и элементы на основе арсенида галлия;
👉синий цвет - кремниевые ячейки различных вариантов;
👉зелёный цвет - тонкоплёночные элементы на основе полупроводников теллурида кадмия и селенида меди-индия-галлия;
👉оранжевый цвет - сенсибилизированные красителем солнечные ячейки, ячейки на основе перовскита, ячейки на основе органических красителей и на основе квантовых точек.

Недостатки привычных ресурсов

Помимо перечисленных не менее значимым для выживания человечества недостатком получения энергии из традиционных видов топлива является негативное воздействие его использования на окружающую среду. Сжигание углеводородного топлива сопровождается
✔️значительным увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере планеты;
✔️вредными выбросами в атмосферу Земли, связанными не только с эмиссией двуокиси углерода, но и других парниковых газов;
✔️глобальным потеплением;
✔️подкислением океана...

Если говорить о негативном воздействии на окружающую среду потребляемого ископаемого топлива, то
👉вклад нефти составляет 42,6%,
👉угля - 37,4%,
👉газа - 20%.
Из-за этого в мире ежегодные потери, связанные с затратами на экологию, составляют $7,5 трлн.

🇷🇺Национальные особенности ВИЭ

Страны ЕС и Северной Америки в основном используют возобновляемые источники энергии в системах центрального отопления. Тогда как Россия использует их в автономных системах.

👉Это связано с тем, что на Севере и Северо-Востоке нашей страны насчитывается около 350 автономных систем электроснабжения, использующих в качестве основного энергетического оборудования дизель-генераторы установленной мощностью от 10 кВт до сотен кВт. Нормированная стоимость электроэнергии в таких системах колеблется от 0,35 до 0,6 евро за кВт·ч.

💸Эти высокие ставки обусловлены значительной стоимостью арктического дизельного топлива (включая доставку), которая составляет от $900 до $1200 за тонну. Мировой опыт показывает, что использование ВИЭ наряду с традиционными энергоблоками и аккумуляторными батареями в автономных энергосистемах является экономически выгодным способом обеспечения потребителей энергией.

Из статьи соавторства эксперта «Глобальной энергии», завкафедрой Иркутского национального исследовательского технического университета Константина Суслова, представленной на Международной Конференции ТОСРА в Фукуоке.

Электокары станут стайерами

🛣Использование этой технологии должно будет увеличить пробег электромобилей без подзарядки. По оценке Solid Power,
👉у твёрдотельных батарей этот показатель достигнет 482 миль (766 километров),
👉тогда как у литий-ионных аккумуляторов он составляет 266 миль (428 километров).

➕Другим преимуществом должна стать безопасность: отказ от легко воспламеняющегося жидкостного электролита позволит снизить риск возгорания батареи. Однако коммерческий выпуск твёрдотельных батарей пока не налажен.

Подписывайтесь на «Глобальную энергию»❗️
в Телеграме
ВКонтакте
В Youtube

Вместо щётки – электрод

☀️Найден способ бесконтактной очистки солнечных генераторов. Ноу-хау разработали исследователи Массачусетского технологического института (MIT). Инновация может найти широкое применение в пустынях, где фотоэлектрические панели подвержены загрязнению песком.

Основой для нового принципа очистки стал эффект электростатического отталкивания:
➡️проводник, расположенный над фотоэлектрической панелью,
➡️образует электромагнитное поле,
➡️которое притягивает частицы песка,
➡️противоположный заряд поверхности солнечного генератора отталкивает частицы,
➡️которые поднимаются в воздух и оседают на проводнике.

Учёные из MIT предлагают два варианта крепления проводника для бесконтактной очистки:
1️⃣либо приводить его в движение с помощью поручней, установленных по бокам солнечной батареи;
2️⃣либо расположить прозрачные полоски электрода над фотоэлектрической панелью – в таком случае отпадает необходимость в движущих частях.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/06/vmesto-shhetki-elektrod-beskontaktnaya-ochistka-solnechnyh-generatorov/

Мощность гидроэлектростанций Нигерии вырастет на треть

🇳🇬Страна ввела в строй первый из четырёх блоков гидроэлектростанции «Зунгеру». Остальные три должны быть построены до конца текущего года. Мощность ГЭС «Зунгеру» составит 700 мегаватт (МВт), что позволит увеличить общую мощность нигерийских ГЭС с нынешних 2,1 гигаватт (ГВт) до 2,8 ГВт. После ввода в строй всех четырёх блоков она сможет ежегодно вырабатывать 2,64 тераватт-часов (ТВт*Ч) электроэнергии, что эквивалентно 10% спроса на электричество в Нигерии.

🌊ГЭС «Зунгеру» расположена на реке Кадуна, которая является левым притоком Нигера, крупнейшей реки в Западной Африке. Общие инвестиции в проект составляют $10 млрд. Станция оборудована плотиной длиной в 233 метра и высотой в 101 метр, работа которой создаст условия для функционирования водохранилища с водоизмещением 10,4 млрд куб. м.

👉Крупнейшими в стране гидроэлектростанциями являются
✔️ГЭС «Каинджи» (мощностью 760 МВт)
✔️и ГЭС «Джебба» (578 МВт), расположенные на реке Нигер,
✔️а также ГЭС «Широро» (600 МВт), которая была введена в строй в 1990 г. на уже упомянутой реке Кадуна.
✔️ГЭС «Зунгеру» в момент запуска всех четырёх агрегатов станет второй по величине гидростанцией в Нигерии.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/06/moshhnost-gidroelektrostancij-nigerii-vyrastet-na-tret/

Свинцово-кислотные аккумуляторы

🔋Какие системы хранения энергии используются в России на автономных объектах? Это наиболее распространённые аккумуляторы в России. Они получили широкое распространение на объектах возобновляемой энергетики.

Несколько примеров
👉Автономная фотоэлектрическая система «Ючугей», расположенная в Якутии, использует свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с гелевым электролитом (OPzV) общей ёмкостью 164,2 кВт·ч.
👉В другой автономной системе Тойон-Ары в том же регионе используются герметичные аккумуляторные батареи с рекомбинацией газов и электролитом, сорбированные в стеклопластиковом сепараторе (АГМ) и имеющие общую емкость 96 кВт·ч.
👉Автономная фотоэлектрическая установка «Нерха» мощностью 121,5 кВт в Иркутской области использует 144 свинцово-кислотных аккумуляторных батареи с гелевым электролитом (OPzV) общей емкостью 864 кВт·ч.


💪Также заслуживают внимания проекты с использованием новейших свинцово-углеродных аккумуляторов, относящихся к категории сверхмощных аккумуляторных батарей, устойчивых к разрядам глубокого цикла. В 2015 году введена в эксплуатацию фотоэлектрическая система «Верхняя Амга» (снова Якутия) установленной мощностью 36 кВт и накопительной емкостью 144 кВт·ч. электрическая мощность составляет 40 кВт, а ёмкость его свинцово-угольных аккумуляторных батарей составляет 144 кВт·ч.

Завтра продолжим другими аккумуляторами

К 2050 году мировой спрос на низкоуглеродный водород увеличится до 223 млн тонн с менее чем 1 млн тонн сегодня. При этом капиталовложения в электролизеры сократятся на 35-65% в следующем десятилетии, что позволит снизить цену на зелёный водород до уровня менее $2 долларов за кг на большинстве рынков к 2040 году - WoodMac. Вектор на амиак - к 2025 году на него будет приходиться 48% спроса.

Новая жизнь для ДВС

🇯🇵🇮🇱Японский производитель автозапчастей TPR инвестировал $5 млн. в новый вид двигателей внутреннего сгорания на водороде, разработанный израильской компанией Aquarius Engines. Пожалуй, наиболее подходящее слово для описания мотора - простота.

👉Свободно-поршневой двигатель состоит из единственного центрального цилиндра, в котором между двумя головками движется поршень. Такая конструкция двигателя эффективна именно при использовании водорода. Двигатель обладает конструкцией, которая содержит всего из 20 элементов. При этом подвижным остаётся только поршень. Мотор весит всего 10,1 кг, тогда как обыкновенный двигатель внутреннего сгорания — около 120 кг.

👉И ещё немного деталей. Разработка Aquarius Engines основана на идее свободно-поршневого ДВС, в котором отсутствует коленчатый вал, а ход поршня осуществляется под действием давления сжатого воздуха. Полный цикл работы такого ДВС осуществляется не в четыре, а в два такта за счет совмещения процессов очистки и наполнения цилиндра. Линейный генератор на основе свободно-поршневого ДВС имеет всего один поршень: бесклапанный цилиндр перемещает его проводник вправо и влево на большой скорости. Наконечник стержня соединён с магнитом, который находится внутри металлических катушек и вырабатывает электричество при каждом движении.

💵Важным достоинством новой разработки являются низкие эксплуатационные затраты: если обычный ДВС требует обслуживания каждый 400 часов работы, то свободно-поршневой линейный генератор – каждые 1 000 часов. При этом инновация может найти самое широкое применение –
📌от резервных генераторов для телекоммуникационных вышек и снабжения удаленных поселений
📌до использования на прогулочных яхтах и грузовых беспилотниках,
📌также генератор Aquarius Engines может заряжать электрические компоненты гибридов
📌и питать рефрижераторы грузовиков.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/07/novaya-zhizn-dlya-dvs/

Грани фотосинтеза

☀️Солнце может дать нам не только энергию, но и отдельно взятый водород. дело в том, что
✔️гибридные системы, содержащие компоненты фотосинтетического аппарата и неорганические электроды,
✔️а также полностью искусственные системы, имитирующие первичные процессы фотосинтеза,
могут быть использованы
👉для генерации фотоэлектричества
👉или для производства Н2.

Создана мировая карта температуры почв

Борьба с глобальным потеплением может потребовать мониторинга не только температуры воздуха, но и почв. Это связано с тем, что температура нагревания почв и воздуха в одних и тех же региона сильно различается. К такому выводу пришла группа учёных из более чем сорока стран, разработавшая глобальную карту температуры почв.

🌎Результаты исследования - а в нём, кстати, участвовали и учёные из Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук - показали, что в холодных и сухих биомах (совокупностях экосистем одной природно-климатической зоны), таких как
✔️тундра,
✔️субтропические пустыни
✔️и бореальные леса,
среднегодовая температура верхнего слоя почвы в среднем на четыре градуса превосходила температуру воздуха. Иная картина характерна для тёплых и влажных биомов, в том числе лесов умеренного пояса и тропических саванн, где температура почвы была в среднем на один градус ниже, чем температура воздуха. Итоги наблюдений учёные отобразили на карте мира, где синие цвета указывают на то, что температура почвы ниже температуры воздуха, а красные – на то, что почва, наоборот, теплее воздуха.

❗️Главным же для исследования стал вывод о неравномерности нагревания почв на фоне потепления климата: повышение температуры воздуха на один градус будет быстрее влиять на температуру верхних слоев почвы в жарких биомах, нежели в холодных. Этот вывод будет иметь важное значение для исследований устойчивости экосистем.

🎙«Почвенная, а не воздушная температура лучше предсказывает такие функции экосистемы, как годичный прирост стволовой древесины деревьев, разложение органического вещества и другие аспекты глобального углеродного баланса. Использование температуры почвы в корреляционном анализе или прогностических моделях может улучшить предсказания воздействия климата на физиологию и поведение организмов, а также на динамику популяций и сообществ и распространение видов», – комментирует Анатолий Прокушкин, заведующего лабораторией Института леса им. В. Н. Сукачёва СО РАН.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/07/uchenye-sozdali-mirovuju-kartu-temperatury-pochv/

Спирты из ТБО

👍Канадская компания Enerkem разработала революционный способ переработки мусора в этанол и метанол. Запатентованная технология представляет собой термохимический процесс, в ходе которого молекулы углерода, содержащиеся в бытовых отходах, преобразуются в продукты с добавленной стоимостью.

👉Чтобы доказать пригодность бытовых отходов для производства биоэтанола, фирма предложила многоэтапный процесс их переработки:
✔️Первоначально происходит сортировка мусора с целью исключить отходы для вторичного использования, а также инертные материалы – щебень, песок и керамзит, которые применяются в строительстве.
✔️Отсортированные отходы тщательно измельчаются,
✔️после чего подвергаются высокотемпературной обработке с целью получения сырого синтез-газа, ключевые компоненты которого – монооксид углерода и водород – являются строительными блоками в ряде важнейших химических процессов.
✔️Сырой синтез-газ на следующем этапе поддаётся очистке и кондиционированию,
✔️а затем – преобразуется в жидкий метанол или топливный этанол.

🇨🇦Enerkem опробовала свою технологию на заводе в Эдмонтоне, который был введен в строй в 2017 г. для производства биометанола и целлюлозного этанола, получаемого из волокнистой клетчатки растений. Но это не всё. Разработка в ближайшие годы должна будет найти применение на трёх новых предприятиях –
🇨🇦в Квебеке, где первая очередь нового завода будет введена в строй в 2023 г.,
🇳🇱в Роттердаме
🇪🇸и Таррагоне на северо-востоке Испании.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/04/07/kanadskaya-kompaniya-masshtabiruet-vypusk-etanola-iz-tverdyh-bytovyh-othodov/

🚗В США ужесточают требования к авто с ДВС - модели, произведённые уже в 2026 году, должны уметь использовать не более галлона на 40 миль пути. Трамп был более добр к средствам передвижения - 1 галлон на 24 мили.

🤔По состоянию на сегодня многие легендарные модели не укладываются в прокрустово ложе новых стандартов. Им галлон на 17-20 миль подавай 🤷‍♂️

Газ - на экспорт, ГЭС - на энергетику

🇳🇬Структура выработки электричества в Нигерии характерна для экономического уклада страны:
доля ГЭС составляет 13%:
доля мазутных и дизельных станций - 14%,
доля газовых – 73%.

🔹Большая доля газовой генерации во многом связана с доступностью сырья, ведь Нигерия занимает десятую общемировую строчку по запасам газа (5,5 трлн. куб. м) с глобальной долей в 2,9% (против 19,9% у РФ). Правда, большая часть добываемого сырья направляется на экспорт: Нигерия является шестым по величине экспортёром сжиженного природного газа (СПГ), с глобальной долей в 5,8% (против 21,8% у лидирующей Австралии).

👉При этом в стране, где доля городского населения составляет 52%, большинство граждан не имеют доступа к электричеству: по оценке USAID, в городах Нигерии к сети подключено 86% домохозяйств, тогда как в сельской местности – лишь 34%. Частично решить эту проблему призвано строительство ГЭС «Зунгеру».

Не только для электрокаров

🚗Массовые поставки новых перспективных батарей для производителей электромобилей Solid Power планирует начать в 2024 г. По прогнозу компании, к 2028 г. общемировое число твёрдотельных батарей на транспорте достигнет 800 тыс. единиц. Для сравнения:
📈количество электромобилей на аккумуляторах в период с 2015 по 2020 гг. выросло с 728 тыс. до 6,85 млн единиц.

🔋Альтернативы литий-ионным аккумуляторам находят применение не только в транспорте, но и в электроэнергетике. Стартап Gelion, основанный профессором Университета Сиднея Томасом Машмайером, разработал новые цинк-бромные аккумуляторы, которые используют реакцию между бромом и цинком для получения электрического тока, а гелевый раствор бромида цинка – для обеспечения его проводимости. Инновация будет опробована в 2022 г. на солнечной электростанции в провинции Наварра на севере Испании.

🎙Интервью на высоте 4000 метров. «Глобальная энергия» на площадке нового ядерного центра в Боливии

В преддверии большого сюжета об энергетике Латинской Америки знакомим вас с нашими собеседниками, которые участвуют в строительстве уникального российско-боливийского научного ядерного центра. Сегодня показываем интервью с Ортенсией Хименес, генеральным исполнительным директором Боливийского агентства по ядерной энергии.

Тонкие места энергетики

🏭Производственная необходимость
Современные промышленные предприятия энергетики ежегодно выбрасывают на поверхность Земли около 1 млрд. тонн отходов. Продолжает увеличиваться количество крупных промышленных производств и гигантских энерго-станций, использующих традиционные виды топлива в качестве источника энергии.

🛢Инфраструктура
Растёт также число газо- и нефтепроводов, протяженность которых лишь в России превысила уже 300000 км. Для каждой нитки нефтепровода необходимо выделять существенные территории для так называемых охранных зон, а также земельные участки, предназначенные для размещения наземных объектов системы нефтепроводов, нарушая биологическое равновесие природных комплексов (биогеоценозов).

❗️Поиск решения
Таким образом,
📌ограничения в запасах ископаемых видов топлива (которые, к сожалению, не возобновляемы),
📌всё возрастающие мировые потребности в энергии,
📌негативные климатические изменения на планете
чрезвычайно повысили актуальность поиска путей вовлечения в масштабы глобального промышленного производства альтернативных экологически чистых и возобновляемых источников энергии. Поэтому, для решения глобальных энергетических проблем в перспективе все больше внимания, средств и поисковых усилий будет уделятся разработке, внедрению, более широкому и более интенсивному использованию разных экологически чистых возобновляемых альтернативных источников энергии (АИЭ).
https://t.iss.one/globalenergyprize/2460