Аммиак vs. водород

🚢Предпочтительным видом топлива для морских перевозок является аммиак. Это связано с тем, что его плотность энергии соответствует 23 МДж/кг и сравнима с плотностью энергии ископаемого топлива, такого как
✔️СПГ (55 МДж/кг)
✔️и бункерное топливо (т. е. мазут, 30-40 МДж/кг).
Несмотря на то, что сам водород имеет гораздо более высокую плотность энергии на единицу массы (142 МДж/ кг), объёмная плотность энергии водорода в условиях окружающей среды составляет всего 13 МДж/м3, что составляет лишь незначительную часть от объёмной плотности энергии мазута, равной 41500 МДж/м3.

🌡Сжижение водорода для достижения объёмной плотности энергии значения 10039 МДж/м3 требует охлаждения водорода до температуры - 253°C, что требует значительных затрат энергии. С другой стороны, аммиак можно сжижать, охладив его при атмосферном давлении до -33°C. Полученная в результате жидкость имеет объёмную плотность энергии 15600 МДж/м3, что делает аммиак более пригодным для использования, чем водород, в тех случаях, когда требуется высокая объёмная плотность энергии, например, при его использовании в качестве судового топлива.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2898

Перовскит - путь через тернии

☀️Несмотря на успехи перовскитных солнечных элементов, общим признаком этих технологий является отсутствие достаточных доказательств долгосрочной стабильности устройств. А это препятствует их коммерческому применению.

🤔В частности, для коммерческого применения любой новой технологии солнечных элементов необходимо подтвердить её соответствие протоколу МЭК 61646 по стабильности и сроку службы. Этот протокол включает стандарты тестирования, в том числе испытания на термоциклирование и холодоустойчивость, а также испытания на освещённость и нагрев во влажной среде. Кроме того, необходимо обеспечить соответствие экономическим и маркетинговым стандартам, известным как протоколы ISOS.

👆В этих стандартах указаны, помимо прочего, требования к простоте изготовления и использованию недорогих материалов и процессов. Все эти требования могут быть выполнены
📌путём рационального выбора материалов,
📌тщательной проработкой устройств,
📌использованием подходящей компоновки/корпусирования устройств.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2900

Самая передовая страна в области четвёртого энергоперехода - Дания. Более половины электроэнергии вырабатывается там с помощью ветра и Солнца

Электрокар в деталях

🚙Сегодня поговорим об архитектуре его трансмиссии на основе механической компоновки. Существует шесть её типов:

1️⃣Первый состоит из электродвигателя (EM), сцепления (C), коробки передач (GB) и дифференциала (D). Эта архитектура трансмиссии реализуется при преобразовании существующего транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания в транспортное средство на электрической тяге.
2️⃣С одним электродвигателем вместе с фиксированной зубчатой передачей (FG). Эта конфигурация используется в некоторых традиционных системах привода без системы трансмиссии.
3️⃣Наиболее широко используемая архитектура трансмиссии - однодвигательная система заднего привода.
4️⃣Система двухмоторной трансмиссии, которая имеет два отдельных электродвигателя на колесах, используемых через фиксированную передачу.
5️⃣Архитектура с фиксированной планетарной передачей, которая называется системой внутриколёсного привода. Эта трансмиссия используется для снижения скорости двигателя до желаемой скорости вращения колес.
6️⃣Электрическая трансмиссия без механической зубчатой передачи.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2906

Стоимость водорода в зависимости от применяемой технологии его получения

👉Использование угля выглядит экономически привлекательно.

Пять инвестиционных трендов в мировой энергетике

💰Доля низкоуглеродных отраслей в структуре глобальных инвестиций в энергетику в период с 2015 по 2021 гг. увеличилась с 46% до 59%. В 2022 г. рост продолжится и выйдет на уровень 60%. Это следует из годового обзора World Energy Investment, опубликованного МЭА. А вот и первый тренд:

1️⃣Рост доли «чистой» энергетики
Абсолютный прирост инвестиций в «чистую» энергию в 2015-2022 гг. составил $413 млрд. (c $1 026 млрд. до $1 439 млрд.). Это сопоставимо с прошлогодними капиталовложениями в нефтедобычу ($421 млрд.). Основной вклад внесли инвестиции
📌в развитие возобновляемой генерации (+$162 млрд.)
📌и повышение эффективности конечного использования энергии (+$205 млрд.).
Заметную роль также сыграл прирост инвестиций
📌в строительство атомных реакторов (+$21 млрд.),
📌производство «чистых» ископаемых топлив (+$8 млрд.),
📌использование накопителей (+$16 млрд.)
📌и расширение электросетевой инфраструктуры (+$1 млрд.).

Возможности интеграции нефтегазовой добычи и ветроэнергетики

Электрификация нефтегазовых платформ – это получение электроэнергии с берега или от морских возобновляемых источников. Такая мера необходима для смягчения последствий изменения климата.

Лидер в этой отрасли - компания Equinor. Она уже завершила электрификацию огромного нефтяного месторождения Johan Sverdrup, подключенного к электрической сети 200-километровым подводным силовым кабелем. Ее строящийся проект Hywind Tampen мощностью 88 МВт станет крупнейшей и первой в мире плавучей ветряной электростанцией для обеспечения электроэнергией морских нефтегазовых платформ.

Кроме того, существует потенциал для сотрудничества между нефтегазовой и ветровой отраслями в части перепрофилирования нефтегазовых объектов. Платформы могут быть модифицированы для размещения электролизеров для производства водорода из воды с использованием энергии ветра. Водород может храниться на платформе, а затем транспортироваться на берег по существующим нефте- и газопроводам.

Замкнутый ядерный цикл
Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

⚡️Благосостояние людей, живущих в стране, хорошо коррелирует с энергопотреблением на душу населения. Чем больше потребляется энергии, тем выше уровень жизни и доходы населения. При этом следует учитывать, что численность населения Земли постоянно увеличивается, и для новых жителей нашей планеты нужны новые энергетические мощности.

🌏В 2019 году на каждого жителя Земли приходилось 75,7 ГДж потраченной первичной энергии. В 2020 году, несмотря на пандемию COVID-19, глобальное потребление сократилось незначительно и составило 71,4 ГДж потраченной первичной энергии. Доля угля, нефти и природного газа в энергетическом потреблении составила в 2019 году – 84,3%, в 2020 году – 83,1%. Будет не лишним напомнить, что при сжигании углеводородов выделяется СО2, который выбрасывается в атмосферу в гигантских количествах, исчисляемых миллиардами тонн.

👉Признавая важность сокращения выбросов парниковых газов в энергетической отрасли, нельзя не задаться вопросом о новой энергетической политике, которая будет опираться на безуглеродные источники энергии. Одним из безуглеродных способов производства энергии является атомная генерация. Высокая калорийность ядерного топлива, которое в миллион раз калорийнее органического топлива, позволяет надеяться, что развитие атомной энергетики поможет человечеству обеспечить энергетические потребности и, при этом, не выбрасывать в атмосферу парниковые газы.

❗️Однако существующие технологии производства электроэнергии в ядерных реакторах на тепловых нейтронах не обеспечены топливными запасами, которые позволят развивать масштабную атомную генерацию. По оценкам МАГАТЭ, сырьевых запасов атомной энергетики на тепловых нейтронах, работающей в открытом ядерном топливном цикле, с существующими темпами роста ядерной генерации хватит на 130-150 лет. Поэтому для перехода к масштабной ядерной энергетике, обеспеченной ресурсами на тысячи лет, человечеству необходимо переходить на замкнутый ядерный топливный цикл и ядерные реакторы нового поколения с быстрым спектром нейтронов.

Продолжение следует 

Авторы:
Першуков Вячеслав Александрович, специальный представитель госкорпорации «Росатом» по международным и научно-техническим проектам, руководитель центра технологий Госкорпорации «Росатом»
Тихомиров Георгий Валентинович, профессор НИЯУ МИФИ, Заместитель директора
института ядерной физики и технологий

Перовскит - обратный отсчёт

☀️Интенсивные исследовательские усилия по развитию перовскитных элементов были направлены на
✔️проектирование интерфейса,
✔️оптимизацию размеров и состава активного слоя перовскита,
✔️а также определение параметров процесса осаждения тонкой плёнки.
Кроме того, значительное влияние на эксплуатационные характеристики и стабильность устройств оказали
✔️разработка неорганических соединений для перовскитного поглотителя и интерфейсов,
✔️исследования пассивирующих материалов
✔️и определение подходов, позволяющих снизить поверхностные, интерфейсные и объёмные дефекты в перовскитах.

❗️Эти усилия недавно привели к значительному повышению фотоэлектрической эффективности и улучшению долгосрочной стабильности PSC. А значит, эта технология в настоящее время становится всё более отработанной, что вскоре позволит перовскитным элементам выйти на рынок.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2911

🚢Обзор потенциальных сокращений выбросов и ключевых характеристик альтернативных видов судового топлива

В развитие темы

Пять инвесттрендов в энергетике. Номер второй

💰Продолжаем разговор об инвестициях в энергетику. Одно из наиболее востребованных направлений капиталовложений - аккумуляторы. Интерес инвесторов в ним понятен и логичен. И вот почему:

2️⃣Бум накопителей
Динамика инвестиций такова –
👉c $2 млрд. в 2015 г.
👉до $18 млрд в 2022 г.
Данный бум напрямую связан с кратным приростом глобальной установленной мощности солнечных и ветровых генераторов (644 гигаватт в 2015 г. до 1 674 гигаватт в 2021 г.), которые сильно зависят от погодных условий. В частности, средняя загрузка ветроустановок в США составляла в прошлом году 35%, а солнечных панелей – 21%, уступая аналогичному показателю для газовых станций (62%).

🔋Использование накопителей может снизить риск перебоев в подаче энергии, благодаря чему промышленное применение находят всё новые виды батарей. Например, в Испании в 2022 г. были опробованы так называемые «непроточные» цинк-бромные аккумуляторы, в которых роль проводника электрического тока играет гелевый раствор бромида цинка; в отличие от литий-ионных аккумуляторов, они не требуют специальных охлаждающих и противопожарных систем.

❗️Схожее предназначение имеют проекты в области транспортировки «чистой» электроэнергии:
📌Китай в 2018 г. ввёл в строй линию сверхвысокого напряжения Чанцзи-Гуцюань протяженностью 3 324 км, призванную снять дисбаланс между энергопрофицитным западом и энергодефицитным востоком КНР,
📌австралийская Sun Cable в нынешнем году подготовила технико-экономическое обоснование (ТЭО) мегапроекта по экспорту электроэнергии с севера Австралии в Сингапур за счёт шести подводных кабельных систем. Правда, ограничением для таких инициатив может стать рост сырьевых цен: по оценке МЭА из-за удорожания меди и алюминия доля расходов на эти металлы в структуре расходов на строительство трансмиссионных мощностей выросла до 30% (против 10% в период с 2010 по 2020 гг.).

Управление энергопереходом по-австралийски

🇦🇺Создание условий для масштабного развёртывания технологий, обеспечивающих сокращения выбросов, - это, по мнению властей Австралии, прежде всего, устранение барьеров, которые могут замедлить внедрение необходимых технологий в каждом секторе экономики. Роль правительства в этом процессе – стимулировать привлечение необходимых инвестиций путём разработки и реализации как общих, «сквозных», мер, которые применимы во всех секторах экономики, так и мер, направленных на преодоление барьеров на пути внедрения технологий в отдельных секторах.

👉Эти меры включают:
✔️планирование и создание стратегической и стимулирующей инфраструктуры, необходимой для развития сети зарядных («заправочных») станций для электромобилей;
✔️предоставление потребителям и рынкам «прозрачной» информации, необходимой им для снижения рисков при применении приоритетных технологий и принятия обоснованных решений, включая разработку схемы сертификации гарантии происхождения водорода;
✔️поддержание высоконадёжных систем бухгалтерского учёта и торговой инфраструктуры, необходимых для развития добровольных углеродных рынков Австралии;
✔️стимулирование и финансирование проектов через Фонд сокращения выбросов, новый механизм гарантированного кредитования и Корпорацию финансирования чистой энергии, которые ускорят внедрение технологий заинтересованными компаниями.

📝В целях обеспечения масштабного развёртывания технологий в плане для основных секторов экономики сформулированы так называемые «критические пути», то есть основные направления достижения поставленных целей, приоритетные технологии и меры масштабного развёртывания. Кроме того, здесь же сформулированы и так называемые «сквозные меры», относящиеся ко всей экономике Австралии.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2909

Мезоскопическая структура PSC

☀️Первые зарегистрированные перовскитные солнечные элементы (PSC) использовали малопористую конфигурацию сенсибилизированных красителем солнечных элементов (DSSC), аналогичную той, что использовалась в твёрдотельных DSSC и отличающуюся тем, что сенсибилизатор красителя в ней был заменён на галогенидный перовскит. Первые продемонстрированные PSC были основаны на типовом 3-мерном перовските йодида метиламмония свинца (MAPbI3) и позволяли получать PCE в пределах 6-10%. Впоследствии эти значения были улучшены до более чем 25%.

👉В типовой архитектуре мезоскопических устройств тонкий (~50 нм) компактный слой TiO2 наносится на фторированный оксид олова (FTO), представляющий собой прозрачный проводящий оксид (TCO) и выполняющего роль электронно-селективного контакта на стеклянной подложке. Затем на компактный слой наносится мезопористый слой TiO2, который служит основой для инфильтрации перовскитного поглотителя, а также слоя с электронной проводимостью (ETL) (также называемого электронно-селективным слоем, ESL). После спекания при высокой температуре (около 450°C) производится осаждение перовскитного поглощающего слоя толщиной 300-600 нм путём осаждения раствора или с использованием вакуумного осаждения. Для получения окончательной архитектуры устройства выполняется осаждение тонкого слоя с дырочной проводимостью (HTL) (или иначе дырочного селективного слоя, HSL), покрытого металлическим электродом (обычно золотым (Au) или серебряным (Ag)).
https://t.iss.one/globalenergyprize/2918

🔜12 июля в Ханты-Мансийске в Музее геологии, нефти и газа состоится церемония объявления имён лауреатов премии «Глобальная энергия» 2022 года. И мы продолжаем вас знакомить с номинантами на награждение.

🎥Сегодня - Правин Джайн, профессор, директор Центра исследований в области энергетики и силовой электроники Университета Куинс. Учёный специализируется на силовой электронике, а его разработки пригождаются в самых разных отраслях - от телекоммуникаций до исследований космоса.

Основные реакции, связанные с производством аммиака, сжиганием топлива и использованием топливных элементов

В развитие темы

Рост мощностей ВИЭ

📈В мире в 2020 году было произведено 26823 ТВт*ч электроэнергии, 10% из которых - на АЭС. На долю ВИЭ пришлось немногим более 11% при том, что по установленной мощности ВИЭ уже более чем в четыре раза превышают мощность АЭС. Рост мощностей ветряных и солнечных электростанций в мире за последнее десятилетие очень напоминает рост мощностей АЭС в мире с 1975 по 1985 годы. В тот период ежегодно мощность установленных блоков увеличивалась на десятки ГВт. Скорость роста мощности АЭС достигла максимума в 1984 году, в котором было пущено более 30 новых блоков суммарной мощностью более 30 ГВт.

👉При этом необходимо учитывать, что население Земли в 1975 году составляло немногим более 4 миллиардов человек, почти в два раза меньше, чем 2021 году. Поэтому ежегодный рост мощности ВИЭ на уровне десятков ГВт не кажется удивительным. Рано или поздно скорость роста замедлится. На это будут влиять различные причины:
✔️вывод ранее установленных мощностей из эксплуатации,
✔️уменьшение государственной поддержки сектора из-за ограниченности средств,
✔️неудовлетворённость потребителей низким КИУМ и зависимостью производительности от погодных условий,
✔️рост цен на материалы и комплектующие
♾и др.

❗️В любом случае желательно иметь альтернативные источники энергии, и в этом контексте взоры политиков всё чаще обращаются к атомной энергетике как надёжному источнику энергии в режиме базовой нагрузки.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2917

Пять инвесттрендов в энергетике. Номер третий

💰Разговор об инвестициях в энергетику был бы неполным без упоминания мирного атома. Вот оно:

3️⃣Ренессанс АЭС
Переход на низкоуглеродную генерацию вызвал к жизни ренессанс ядерной энергетики: инвестиции в строительство атомных электростанций увеличились
👉с $28 млрд. в 2015 г.
👉до $49 в 2022 г.,
при этом половину этого прироста – $10 млрд. из $21 млрд. – обеспечили развитые страны, в том числе Финляндия, которая в марте 2022 г. подключила к общей сети третий энергоблок АЭС «Олкилуото» мощностью 1,7 гигаватт (ГВт). Среди развивающихся стран лидером по объему инвестиций остаётся Китай ($13 млрд. в 2022 г.), который в минувшем мае завершил заливку бетона на первой в мире наземной малой АЭС (мощностью 125 мегаватт), а в июне ввёл в строй последний из шести блоков АЭС «Хунъяньхэ» (мощностью 1,1 ГВт), ставшей первой для северо-востока КНР.

❗️Одним из драйвером атомной энергетики в ближайшие годы могут стать проекты, призванные удешевить строительство малых модульных ректоров. Так, британская Rolls Royce создала в 2021 г. совместное предприятие (СП) с американской электроэнергетической Exelon Energy и британской BNF Resources для разработки малых модульных реакторов, каждый из которых будет занимать площадь двух футбольных полей и сможет обеспечивать электроэнергией 1 млн. домохозяйств. В свою очередь, японская Mitsubishi Heavy Industries собирается коммерциализировать малогабаритные реакторы (весом 40 тонн, высотой и шириной 3×4 метра), которые можно будет доставлять на грузовиках в регионы, изолированные от общей сети.

🚙Конфигурации трансмиссии электромобилей на основе механической компоновки

(a) со сцеплением (C), коробкой передач (GB) и дифференциалом (D);
(b) без сцепления и коробки передач;
(c) со сцеплением, коробкой передач и дифференциалом;
(d) два двигателя (M);
(e) двигатель внутри колеса и механическая передача;
(f) двигатель внутри колеса без механической передачи.

Поясняющая картинка к этому посту

«Горячие точки» в Арктике

♨️Учёные Арктического и Антарктического НИИ в составе международной группы специалистов проанализировали данные спутниковых и наземных наблюдений за 40 лет и выявили своеобразные «полюса потепления» – места, где за последние десятилетия температура повышается наиболее интенсивно. Согласно результатам фундаментального исследования, потепление в регионе происходит в 2,5-3 раза быстрее, чем в целом на планете.

👉Самые высокие темпы роста температуры зафиксированы в северной и восточной частях Баренцева региона. За исследуемый период они оказались вдвое выше, чем считалось ранее, а в последние двадцать лет (с 2001 по 2020 годы) заметно усилились. Региональные темпы потепления в северной части Баренцева моря учёные называют в исследовании «исключительными». Они в 2-2,5 раза превышают средние значения арктического потепления и в 5-7 раз превышают темпы глобального потепления.

🌡Вообще, потепление в Арктике происходит преимущественно за счёт холодного периода года. Осенью и зимой температурный рост доходил до 4°C за десятилетие. Летом температура либо была стабильной, либо повышалась умеренными темпами – от 0 до 0,7°C за десятилетие.

🏝«Полюсами потепления», по мнению учёных, можно считать:
✔️норвежский остров Карла XII на северо-востоке от архипелага Шпицбергена – там зафиксировано среднегодовое повышение температуры на 2,7 °C за десятилетие и на 4°C в осенний период,
✔️а также российский остров Хейса архипелага Земля Франца-Иосифа – здесь отмечено повышение на 2,2°C за десятилетие и на 3,8°C зимой.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/uchenye-obnaruzhili-goryachie-tochki-v-arktike/