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/

Руанда: на пути к полной электрификации

🇷🇼Африканская республика ввела в эксплуатацию гидроэлектростанцию (ГЭС) Мусушито-Рукарара мощностью 5 мегаватт (МВт) для снабжения 175 тыс. домохозяйств в округе Ньямагабе на юге стране. Проект стоимостью 32 млрд. руандийских франков ($31 млн.) позволит сэкономить 14,5 тыс. т CO2 в год, что эквивалентно годовой поглощающей способности деревьев на площади в 1 тыс. гектар.

💯Строительство ГЭС было частично профинансировано инвесторами из Маврикия, островного государства к востоку от побережья Африки. Подача воды на гидроагрегаты будет обеспечиваться за счёт ресурсов двух местных рек, Мусушито и Рукарара. Ввод станции стал шагом на пути к 100%-ой электрификации домохозяйств, которую правительство Руанды собирается достигнуть к 2024 г. По оценке Всемирного банка, доступом к электроэнергии в 2020 г. обладали лишь 47% жителей страны, в сельской местности этот показатель составлял 38%, а в городах – 86% (при доле городского населения в 17%).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/ruanda-vvela-v-stroj-ges-na-puti-k-polnoj-elektrifikacii-strany/

Как удешевить ячейки Гретцеля❓

🇷🇺Учёные Московского института электронной техники (НИУ МИЭТ) совместно с исследователями из РАН опробовали один из методов удешевления ячеек Гретцеля – сенсибилизированных красителем солнечных батарей, названных в честь разработчика Михаэля Гретцеля, лауреата премии «Глобальная энергия». Инновация сводится к использованию безметалльного красителя вместо дорогостоящего рутения для придания фоточувствительности материалам, использующимся в ячейке.

🎙«Сенсибилизированные солнечные батареи создаются на основе новых безметалльных красителей с D-π-A-архитектурой. Высокая степень поглощения солнечного света красителями обеспечивается развитой системой π-сопряжения в молекулах за счет эффективного внутримолекулярного переноса заряда с донорной на акцепторную часть красителя. Стоимость данных красителей заведомо ниже стоимости подобных коммерческих функциональных материалов за счёт комплекса эффективных и надёжных подходов к синтезу безметалльных красителей», – комментирует Александр Степарук, младший научный сотрудник Института органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН.

👉Исследователи изготовили и протестировали опытный экземпляр сенсибилизированных батарей. «Например, эффективность и выходную электрическую мощность замеряли в стандартных условиях освещенности «AM 1.5», что соответствует интенсивности солнечного излучения на поверхности Земли, когда Солнце находится под углом 45° к горизонту. А влияние структурных фрагментов полученных красителей на квантовую эффективность элементов определяли при воздействии монохроматического излучения и при постоянном контроле температуры и влажности. Таким образом, мы подтвердили пригодность нашей разработки к эксплуатации в реальных метеорологических условиях», – говорит старший научный сотрудник НИУ МИЭТ Пётр Лазаренко.

🌈Оттенок полупрозрачных ячеек можно варьировать за счёт изменения структуры красителей, благодаря чему из сенсибилизированных батарей можно составлять разноцветную мозаику, что особенно важно при дизайнерском оформлении фасадов зданий. Эти преимущества должны облегчить поиск инвесторов, которые смогут реализовать сборку элементов в производственных условиях, а затем коммерциализировать разработку.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/rossijskie-uchenye-oprobovali-sposob-udeshevleniya-yacheek-gretcelya/

Шельф как хаб для хранения CO2

🇲🇾🇯🇵Малазийская Petronas и японская Mitsui & Co. подписали меморандум о проведении технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта по хранению CO2 в выработанных нефтегазовых месторождениях на шельфе Малайзии. Углекислый газ потенциально будет поставляться с электростанций Mitsui & Co. в Японии и Южной Корее.

💰Стороны собираются оценить возможность монетизации цепочки использования CO2, а также заняться поиском новых решений в области улавливания и транспортировки углекислого газа. Потенциальные выгоды концессионеров таковы:
📌проект может внести вклад в достижение Японией углеродной нейтральности к 2050 г. - страна для этого должна сэкономить от 120 млн до 240 млн т выбросов CO2 в год;
📌инициатива позволит Малайзии стать крупным региональным хабом по хранению CO2, который в перспективе может быть интересен производителям углеродоёмкой продукции из других стран Южной и Восточной Азии.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/shelf-malajzii-mozhet-stat-habom-dlya-hraneniya-co2/

​Солнечные батареи будут работать без солнца.

В работе, опубликованной в журнале Microsystems & Nanoengineering, исследователи из Стенфорда представили устройство, способное эффективно собирать и концентрировать свет.

Оно работает с излучением разных частот и собирает не только прямой, но и рассеянный свет, причем с эффективностью 90%. А это значит, что с этой примочкой солнечные батареи будут работать и в пасмурный день.

Оптический прибор — AGILE — это перевернутая пирамида с обрубленным концом. Свет входит в квадратную, мозаичную верхнюю часть под любыми углами и направляется вниз, создавая более яркое пятно на выходе.

Пишут, что новая система пригодится не только в солнечной энергетике, но и для управления светом в твердотельном освещении, лазерных соединителях и оптических сетях связи.

КНР: все шесть блоков крупнейшей АЭС уже в строю

🇨🇳Китайская China General Nuclear Power Corporation завершила испытательную эксплуатацию последнего из шести блоков атомной электростанции Хунъяньхэ, мощность которой достигла рекордного в стране уровня в 6,71 гигаватт (МВт). Проектный объём выработки увеличился до 48 тераватт-часов (ТВт*Ч), что превышает прошлогодний суммарный объём генерации в Новой Зеландии (44 ТВт*Ч).

🗓Хронология АЭС
✔️Первые два блока Хунъяньхэ (мощностью 1 119 мегаватт каждый) были подключены к общей сети в 2013 г.
✔️Третий и четвёртый блоки идентичной мощности были введены в строй в 2015 и 2016 гг. соответственно.
✔️Пятый – в 2021 г.

⚡️Мирного атома много не бывает
Всего в стране к сегодняшнему дню действует 55 атомных энергоблоков суммарной мощностью 52,2 ГВт (13% от общемирового объёма), при этом ещё 16 реакторов на 16,2 ГВт находятся на стадии строительства. Правда, Китай продолжает сталкиваться с рисками энергодефицита. Минувшей осенью на фоне нехватки угля пять блоков АЭС Хунъяньхэ работали на полную мощность, чтобы обеспечить потребителей в провинции Ляонин, где свыше 70% установленной мощности всех станций приходится на угольные генераторы.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/kitaj-vvel-v-stroj-poslednij-iz-shesti-blokov-krupnejshej-v-strane-aes/

Слова классика

— Желание — не осознанный интерес к науке, конечно, а именно желание — стать учёным, причём почти в конкретном направлении — конструировании роботов, появилось у меня лет в десять-двенадцать. Тогда я, как и многие мои ровесники, гонялся за манга с историями про Астробоя, робота-мальчика... Роботы в этих манга появлялись не каким-то волшебным образом, а создавались учёными, отец объяснил мне, что их можно научиться конструировать. Наверное, благодаря тем детским впечатлениям, я и до сих пор задаюсь вопросами, а что такое мироздание, как зародилась жизнь, и ещё не утратил любопытства.

Сюдзи Накамура
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/sjudzi-nakamura-ssha/

Дайджест «Глобальной энергии» за 27 июня - 1 июля.

👉Выпуск по ссылке
📌Обращение Правина Джайна, номинанта на премию "Глобальная энергия" 2022 года
📌Каушик Раджашекара - о повышении энергоэффективности и сокращении выбросов СO2
📌Российские учёные опробовали способ удешевления ячеек Гретцеля
📌Пять инвестиционных трендов в мировой энергетике
📌Шельф Малайзии может стать хабом для хранения CO2
📌Учёные обнаружили «горячие точки» в Арктике
📌Руанда запустила ГЭС на пути к полной электрификации страны
📌Китай ввёл в строй последний из шести блоков крупнейшей в стране АЭС

Отрицая научные принципы, можно поддерживать любой парадокс. (с) Галилео Галилей

Пять инвесттрендов в энергетике. Номер четвёртый

Полезные ископаемые остаются востребованными в отрасли, разве что смещаются географические акценты.

4️⃣Южная Америка – новый драйвер нефтедобычи
Отчёт МЭА зафиксировал ещё один тренд последних лет – сокращение глобальных инвестиций в нефтедобычу:
✔️с $474 млрд. в 2016 г.
✔️до $446 млрд. в 2022 г.
Эта тенденция затронула не только Европу, где капиталовложения за этот период снизились на 34% (до $24 млрд.), но и Африку, где по итогам 2022 г. объём инвестиций будет на 42% уступать уровню 2016 г. ($29 млрд. против $51 млрд.). Однако из этого тренда несколько «выбивается» Южная Америка, где по итогам 2022 г. объём инвестиций останется на уровне 2016 г. ($38 млрд.).

👉Причина тому – бум морских upstream-проектов c использованием судов для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO):
🇬🇾например, Гайана за счёт их применения увеличит к 2024 г. добычу с прошлогодних 120 тыс. баррелей в сутки (б/с) до 480 тыс. б/с;
🇧🇷увеличивать добычу собирается и Бразилия (с нынешних 3 млн. б/с до 5 млн. б/с), однако здесь пик прироста придётся на вторую половину 2020-х гг.
Неслучайно в 2022 г. на эти две страны придётся четыре из одиннадцати заказов на изготовление новых судов FPSO.