Тренды на мировых энергетических рынках. Номер шестой

6️⃣Бум низкоуглеродной генерации и транспорта
Бум электромобилей привёл к росту добычи металлов, используемых в производстве аккумуляторов: глобальная добыча
✔️лития выросла на 27% (до 106 тыс. т),
✔️кобальта – на 4% (до 131 тыс. т),
✔️а графита – на 16% (до 1 223 тыс. т).

👉При этом у мировых производителей редких металлов далеко не исчерпана ресурсная база для наращивания их выпуска. Объём запасов кобальта в 52 раза превышает объём прошлогодней добычи; в производстве лития эта разница является 191-кратной, а производстве графита – 298-кратной. А соотношение запасов урана к добыче в 2021 г. достигло 126 единиц (48,8 тыс. т против 6 148 тыс. т).
https://t.iss.one/globalenergyprize/3024

❗️«Глобальная энергия» и «Газпром» запустили новый поток программы «Молодой учёный 4.0»

📚Одна из целей программы – содействие исследователям в возрасте до 35 лет в деле увеличения числа их публикаций в международных изданиях. Это позволит молодым учёным в дальнейшем расширять географию своей работы и претендовать на соискание престижных наград в условиях меняющихся мировых условий. «Публикации в престижных зарубежных журналах ещё не стали неотъемлемой частью портфолио для многих российских исследователей. Изменить эту ситуацию можно, в том числе, за счёт развития навыков самопрезентации, востребованных на международном уровне», - комментирует президент «Глобальной энергии» Сергей Брилёв. .

👨‍🎓Программа состоит из пяти этапов. На первом участники, отобранные по итогам корпоративных программ «Газпрома», получат доступ к серии лекций и мастер-классов от ведущих экспертов энергетического и международного сообщества. После завершения лекционного курса, который будет проходить в период с 18 по 22 июля, участники приступят к работе над видеопрезентациями, которые должны быть подготовлены до 14 августа на базе их собственных разработок и докладов. Видеоотчёты будут оценивать члены рабочей группы, которая выберет троих победителей. Каждому из них будет назначен наставник из области профессиональной специализации, с которым можно будет провести встречу и получить консультацию.

👉Трое финалистов в конце этого года получат дипломы от ассоциации «Глобальная энергия» и получат возможность опубликовать главу о своих разработках в следующем выпуске доклада ассоциации «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет», который будет представлен в 2023 г.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/07/18/globalnaya-energiya-i-gazprom-zapustili-novyj-potok-programmy-molodoj-uchenyj-4-0/

Польза энергоперехода для сырьевых держав

🇦🇺Предпринимая такие шаги, правительство Австралии исходит из того, что страна может и должна использовать те возможности, которые открывает перед ней процесс энергоперехода.

💰Так, анализ, проведённый Министерством промышленности, науки, энергетики и ресурсов, показывает, что в условиях глобального энергоперехода австралийский экспорт лития может вырасти с $1 млрд. в 2020 г. до $10 млрд. А если обеспечить на месте переработку всего добываемого в стране лития, то стоимость экспорта могла бы достигнуть $34 млрд. Спрос на аккумуляторные батареи также может увеличить экспорт никеля из Австралии с $4 млрд. в 2020 г. до $31 млрд. в 2050 г. Вырастет и мировой спрос на австралийскую медь – с $7 млрд. до $19 млрд. за тот же период. В целом же только суммарный объём экспорта этих трёх видов ресурсов может увеличиться к 2050 г. с $12 млрд. до $84 млрд.

👉Развитие новых отраслей и производств поможет, по мнению правительства, компенсировать долгосрочные последствия в таких секторах, как добыча энергетического угля и природного газа, на развитие которых повлияет падение мирового спроса и изменение выбора международных потребителей. Поэтому правительство и дальше будет оказывать им всяческую поддержку, в том числе и финансовую.

Комбинация энергий

🇷🇺Комбинированная генерация получает всё большее распространение и в России. «Россети» с 2016 г. устанавливают солнечно-дизельные электростанции в отдаленных районах Забайкальского края, а с 2021 г. – в Томской области. Дизельные генераторы подают напряжение в сеть в утренние и вечерние часы, пиковые с точки зрения нагрузки, а солнечные панели – в дневное время суток; избыток электроэнергии направляется на аккумулятор, который обеспечивает снабжение ночью.

🎙Строительство гибридных станций может стать одним из направлений развития ВИЭ в России, заявлял в интервью «Глобальной энергии» Юрий Петреня, директор Института энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. «Тот факт, что Россия является преимущественно северной страной, с холодными и снежными зимами, безусловно, накладывает ограничения на развитие ВИЭ как массовой отрасли энергетики. Однако это не означает, что не нужно заниматься векторными решениями, ориентированными на конкретные ниши – как в той же Арктике, где сооружение комбинированных ветро-дизельных установок могло снизить зависимость от Северного завоза, или же (без привязки к конкретной географии) в сегменте частных домохозяйств, где, как в той же Калифорнии, малые солнечные панели могли бы получить широкое распространение», — отметил он.

Коммерческие электромобили (а) Mahindra E20 с задним приводом с одним двигателем и (b) полноприводный Nissan IMX

🚙В моделях Nissan Leaf, Chevrolet Spark, Kona и Ioniq от Hyundai, Soul EV, Verito от Mahindra и Niro от Kia используется привод на передние колёса. С другой стороны, привод задней оси используется в спортивной модели E20 от Mahindra, Reva, BYD E6 и Tesla модели S. В таких автомобилях, как Nissan IMX используются полноприводные разновидности с системами внутриколёсных двигателей для достижения эффективных ходовых качеств. В Nissan Blade Glider используется конструкция внутриколесного двигателя с приводом на задние колёса, что способствует лучшему прохождению поворотов.

В развитие темы

Миллиарды - на хранение энергии

💰Вообще, хранение энергии является одной из наиболее быстрорастущих отраслей мировой энергетики. Вот какова нынешняя и ожидаемая динамика глобальных инвестиций в развитие этой индустрии:
✔️в 2015 г. - $2 млрд.,
✔️к 2021 г. - увеличение до $9 млрд.,
✔️по итогам 2022 г. - достижение $18 млрд.

🌏При этом в Азии их объём увеличился с $1 млрд. до $4 млрд. и $8 млрд. соответственно. Важным драйвером служил региональный бум возобновляемых источников энергии (ВИЭ): на долю Азии пришлось 60% прироста глобальной мощности ветровых и солнечных генераторов в период с 2015 по 2021 гг. (619 ГВт из 1 030 ГВт). Стремление купировать высокую зависимость ВИЭ от погодных условий стимулировало инвестиции в хранение энергии.

Зависимость газоносности угля от его сорта и глубины залегания

В развитие этой темы

Улавливание CO2 с помощью мембранной сепарации газов

🏴󠁧󠁢󠁳󠁣󠁴󠁿Шотландский технологический центр Net Zero привлёк 💷3 млн. от британского Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии на создание пилотной установки по улавливанию CO2. Она будет использовать технологию SMART-DAC, разработанную стартапом CO₂CirculAir.

👉Технология SMART-DAC представляет собой двухфазный процесс улавливания CO2:
1️⃣на первом этапе диоксид углерода поглощается из воздуха с помощью жидкого абсорбента и мембранной сепарации газов,
2️⃣а на втором происходит восстановление абсорбента с помощью мембранного электролиза, использование которого также влечёт за собой выделение концентрированного углекислого газа.
Строительство пилотной установки на технологии SMART-DAC, мощность которой составит 100 т CO2 в год, начнётся весной 2023 г. в североирландском городе Ларн. Участие в проекте примет шотландский Университет Хериот-Уатт, а также компании, специализирующиеся на разработках в области «новой» энергетики, в том числе B9 Energy и PDC.

🎙«Широкое внедрение технологий улавливания, утилизации и хранения углекислого газа (CCUS), которые могут уменьшать объем текущих и накопленных выбросов в атмосферу, сыграет важную роль в достижении целей по сокращению эмиссии CO2. Успешная апробация новой технологии (при поддержке со стороны отрасли) станет важным первым шагом на пути к ее масштабированию и коммерциализации», – комментирует Ян Мартин, проектный менеджер технологического центра.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/07/18/ulavlivanie-co2-s-pomoshhju-membrannoj-separacii-gazov/

Тренды на мировых энергетических рынках. Номер седьмой

7️⃣Глобальный скачок атомной генерации
Хорошее состояние сырьевой базы может поддержать данный тренд на мировых энергетических рынках. Объём атомной генерации по итогам прошлого года вырос на 4% (до 2 800 ТВт*Ч). Прирост был зафиксирован не только в Европе (на 6%, до 993 ТВт*Ч), но также в АТР (на 9%, до 714 ТВт*Ч), на Ближнем Востоке (на 78%, до 14 ТВт*Ч), в СНГ (на 5%, до 230 ТВт*Ч) и в Центральной и Южной Америке (на 4%, до 26 ТВт*Ч). Отчётливый признак того, что спрос на низкоуглеродную энергию, который невозможно покрыть только за счёт ветрогенераторов и солнечных панелей, стимулирует выработку на АЭС.

👉В целом, обзор BP отражает как постковидное восстановление энергетического спроса, так и более долгосрочные тренды, будь то переход на газовую генерацию в Азии, расширение географии ВИЭ или бум добычи «нового золота» (лития, графита и кобальта).

Производство зелёного аммиака как пример применения концепции «power-to-X»

В развитие темы

Выгоды и вызовы углеродной нейтральности

🇦🇺В полной мере сказанное относится к производству и экспорту низкоэмиссионной продукции. Прежде всего - стали, алюминия и других металлов. Так, по оценкам правительственных структур Австралии, потенциальные экономические возможности производства с низким уровнем выбросов весьма значительны. Например, переработка
✔️одной пятой текущей добычи железной руды
✔️и половины текущей добычи бокситов и марганца в металлы с нулевым уровнем выбросов
может принести Австралии экспортную выручку в размере $100 млрд. и создать более 65 тыс. рабочих мест.

❗️Новые рынки и возможности открывает глобальное стремление к углеродной нейтральности для австралийского сектора наукоёмких производств, их компетенций и технологий. А особенно - в области использования ВИЭ и формирования децентрализованных энергетических систем с низким уровнем выбросов.

👉Ещё одним направлением реализации долгосрочного плана власти Австралии считают содействие глобальному сотрудничеству в деле достижения углеродной нейтральности. В рамках этого направления основная цель – ускорение технологических преобразований, необходимых для обезуглероживания мировой экономики. Это важно, поскольку расширение глобальных производственных и сбытовых цепочек позволит снизить затраты на внедрение технологий, необходимых всем странам, включая Австралию.

Индустриальный парк в Шанхае займётся «голубым» водородом

🇨🇳Компания Shanghai Chemical Industry Park Industrial Gases (SCIPIG), являющаяся резидентом Шанхайского парка химической промышленности, вложит 200 млн. евро в строительство двух установок по производству водорода на основе парового риформинга метана.

👉Комплекс общей мощностью 70 тыс. куб. м водорода в час будет оснащён технологией улавливания и рециркуляции углекислого газа для получения монооксида углерода, который используется для выпуска полимеров и моющих средств. Такое решение позволит ежегодно экономить 350 тыс. т CO2, что сопоставимо с годовыми выбросами при выработке электроэнергии для 1 млн. китайских домохозяйств.

👍Покупателями водорода и монооксида углерода станут компании, работающие на территории парка, в том числе производитель полимеров Covestro China и Shanghai Lianheng Isocyanate Company, специализирующаяся на выпуске полиуретана. Проект расширит производственные мощности SCIPIG, в активе которой уже есть две водородные и шесть газофракционирующих установок. «Новые инвестиции SCIPIG сыграют важную роль в сокращении выбросов углерода на территории парка. Парк окажет содействие в строительстве и эксплуатации комплекса, а также в использовании низкоуглеродного водорода, чтобы тем самым приблизить пик выбросов и последующее достижение углеродной нейтральности», — комментирует Ма Цзин, директор административного комитета Шанхайского парка химической промышленности.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/07/19/industrialnyj-park-v-shanhae-vvedet-v-stroj-moshhnosti-po-golubomu-vodorodu/

Электоркара пламенный мотор

🚙Кстати, в трансмиссии электрокара может быть использовано несколько двигателей. В них скорость отдельного колеса может регулироваться с помощью дифференциального действия между колёсами.

👉Эти приводы с несколькими двигателями могут быть выполнены как система полного привода, а также как приводы на колёса, путём размещения приводного двигателя внутри колеса. Выбор подходящей трансмиссии осуществляется на основе ограничений по
📌области применения,
📌размеру,
📌весу,
📌стоимости,
📌производительности.

Ситуация с метаном в угольной отрасли РФ

🇷🇺В России метан из угольных пластов извлекается преимущественно попутно, на полях действующих шахт системами шахтной дегазации. Единственным исключением является совместный администрации Кемеровской области и ПАО «Газпром» инновационный проект по добыче метана из угольных пластов в Кузбассе, в рамках которого метан добывается как самостоятельное полезное ископаемое. Добываемый из угольных пластов метан (CBM) используется на газопоршневых электростанциях, обеспечивающих электроэнергией местные производственные площадки.

👉Проекты по улавливанию газа дегазационных систем действующих шахт (тип метана – CMM, шахтный метан), его подготовке и использованию реализуются лишь в нескольких компаниях угольной отрасли. В частности, в 2020 году компания СУЭК утилизировала 4,8 млн. м3 (67 651 т СО2-экв.) метана, что составило не более 2% от общего объёма выбросов метана. Более высокие показатели достигнуты на предприятиях ОА «Воркутауголь», где по данным за 2018 год переработано 77.,5 млн. м3 метана, что равнялось 73% от общего объёма дегазационного метана. В компании «Сибуглемет» разработана экологическая стратегия развития, включающая программу по утилизации шахтного метана.

⚡️Главным направлением утилизации метана дегазационных систем действующих шахт (CMM) как и рассмотренного выше СBМ, в РФ является его использование для выработки электрической и тепловой энергии.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3046

Планарная структура перовскита

☀️В последние годы доминируют стандартные планарные (n-i-p) или инвертированные планарные (p-i-n) архитектуры перовскитных солнечных элементов (PSC). Это связано с их простотой и уже достигнутым высоким КПД. В таких структурах перовскитный планарный поглотитель осаждается непосредственно на материал с электронной (n-i-p) или дырочной (p-i-n) проводимостью, в котором происходит перенос фотогенерированных зарядов к аноду и катоду соответственно.

👉Поскольку в данных планарных устройствах отсутствует слой мезопористого TiO2, их можно обрабатывать при температуре ниже 150°C, что делает их удобными для массового производства. Стандартная (n-i-p) планарная архитектура состоит из
📌нижнего прозрачного контакта для сбора электронов (также называемого анодом),
📌тонкого компактного ETL (или иначе ESL) n-типа, поглощающего слоя перовскита,
📌HTL (или иначе HSL) p-типа
📌и верхнего металлического катода (который является контактом для сбора дырок).
Наиболее эффективные устройства основаны на использовании нижнего ETL из оксида олова (SnO2) вместо TiO2.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3039

Как поймать СО2❓

👉Проект на базе разработки стартапа CO₂CirculAir внесёт вклад в развитие технологий CCUS, которые находят основное применение в электроэнергетике и промышленности. По оценке McKinsey,
✔️общая доля этих секторов в глобальной структуре выбросов углекислого газа составляет 60%,
✔️при доле транспорта в 19%,
✔️жилищного сектора – в 6%,
✔️АПК - в 1%
✔️и лесного хозяйства – 14%.

🕸Среди технологий улавливания наиболее популярной является использование растворителей на основе аминов (в частности, моноэтаноламина), которые позволяют поглощать углекислый газ и серосодержащие элементы. Альтернативой являются металлорганические каркасы – кристаллические структуры, в которых можно «размещать» сторонние соединения, а затем, при изменении давления и температуры, извлекать их.

Энергетика на тысячи лет

❗️Для масштабного развития атомной энергетики нужны быстрые реакторы, которые позволяют вовлекать в топливный цикл весь уран и весь плутоний. В таких реакторах можно реализовать многократный замкнутый уран-плутониевый топливный рецикл. Топливо быстрых реакторов, работающих в замкнутом ядерном топливном цикле, обязательно включает уран и плутоний. При эксплуатации быстрого реактора изотоп урана 238 эффективно превращается в изотопы плутония, деление которых обеспечивает практически всю выделяемую энергию. При этом масса изотопов плутония в отработавшем ядерном топливе превышает массу этих изотопов в свежем ядерном топливе.

👉Плутоний в быстром реакторе выступает катализатором цепочки ядерных реакций, в результате которых изотоп урана 238 превращается не только в осколки деления, но и в плутоний. Если переработать отработавшую ТВС быстрого реактора, то для производства новой ТВС понадобится только обеднённый (содержащий до 99,8%изотопа U-238) уран – побочный продукт обогащения урана, которого к настоящему времени накоплено уже миллионы тонн. Поэтому топливная база ядерной энергетики на основе ядерных реакторов на быстрых нейтронах с замкнутым ядерным топливным циклом позволяет говорить о масштабной ядерной энергетике на тысячи лет развития человечества.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3030

Редкий и не самый дорогой

🇨🇳Уникальность проекта SCIPIG заключается в использовании технологий улавливания, утилизации и хранения CO2 (CCUS) при производстве водорода из ископаемого топлива. Доля этого метода в структуре глобального предложения водорода в 2020 г. составила 0,7%. Наибольшей же популярностью пользовался «серый» (59%) и «бурый» (19%) водород, производство которых осуществляется из газа и угля без применения технологий CCUS. Доля всех прочих источников получения водорода составила 21,6%.

💸По оценке Bloomberg New Energy Finance, удельные издержки производства «голубого» водорода варьируются от $2,1 до $2,4 на кг в зависимости от стоимости природного газа. Аналогичный показатель
✔️для «серого» водорода составляет от $1,5 до $1,8 на кг,
✔️а для «зелёного», получаемого методом электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, — от $3,3 до $6,5 на кг.

Литий vs. водород

🚙Что лучше - электрокар на батарее или авто на топливном элементе? Пока выигрывает первый:
📌по популярности у производителей,
📌пробегу,
📌доступности заправок.

❓Но если эти проблемы будут решены...🤔

ЮАР увеличит мощность СЭС на 10%

🇿🇦Норвежская Scatec, специализирующаяся на технологиях возобновляемой энергетики (ВИЭ), приступила к строительству трёх солнечных станций общей мощностью 540 мегаватт (МВт). Они будут расположены в крупнейшей в ЮАР Северо-Капской провинции.

⚡️Проект стоимостью $960 млн. оснастят системой хранения энергии мощностью 225 МВт и ёмкостью 1 140 мегаватт-часов (МВт*Ч), что сопоставимо с двухдневным потреблением электроэнергии в ЮАР. Четверть мощности (250 МВт из 540 МВт) будет поставляться в город Кенхардт, расположенный в 120 км от Апингтона, наиболее густонаселённого города Северо-Капской провинции.

👉По данным Всемирного банка, 12% домохозяйств в ЮАР не имеют доступа к электроэнергии; при этом в сельской местности, где проживает почти треть граждан страны, этот показатель составляет 25%. Проект направлен на увеличение доступности электроэнергии в стране.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/07/20/juar-uvelichit-moshhnost-ses-na-10-za-schet-treh-stancij-v-severo-kapskoj-provincii/

Электокар - с СДПМ лучше

🚙Электрические машины и приводы преобразуют электрическую энергию, хранящуюся в батарее, в механическую энергию и наоборот. Важнейшими аспектами электродвигателя, приводящего в движение электромобиль, являются
📌более высокая мощность и крутящий момент,
📌регулируемый диапазон скорости,
📌более высокая эффективность,
📌высокая надёжность,
📌доступность.

👉Раньше для электромобилей выбирали приводы с двигателем постоянного тока (DC), но из-за своей низкой эффективности и ненадёжности они морально устарели. В наши дни широко используются индукционные двигатели и синхронные двигатели с постоянным магнитом (СДПМ) благодаря удобству в управлении и конструкции силовой электроники.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3052