​Наиболее перспективным видом энергетики является солнечная, поскольку ее можно получить не только путем прямого преобразования энергии света в фотоэлементах, но и путем запуска с помощью энергии света биохимических реакций природного и искусственного фотосинтеза.

Последний позволяет получить неограниченное количество молекулярного водорода.

Зрелость и поддержка

💡В зависимости от технологической зрелости членов местного энергетического сообщества и сетевой инфраструктуры могут использоваться инструменты реального времени, такие как
📌передовые методы прогнозирования нагрузки и производства,
📌профилирование потребления энергии,
📌стохастическое планирование доступных ресурсов
📌и т.д.,
способные повысить энергоэффективность каждого просьюмера и агрегации в целом.

👉Необходимые инструменты для этой «горизонтальной» торговли энергией и координации в режиме реального времени складываются в локальную торговую платформу. Она обеспечивает необходимый доступ к данным и облегчает координацию одноранговых узлов, устанавливая связь между локальной сетевой инфраструктурой, потребительским энергетическим шлюзом и центральным рынком.

❗️Особое значение для развития и поддержки децентрализованных энергетических рынков имеют инновационные технологии блокчейна и распределённого реестра.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3360

Водород рулит

🚚Одним из наиболее перспективных сегментов применения водорода является автотранспортный комплекс. Актуальность применения водорода на транспорте как альтернативного источника энергии обусловлена стремлением к снижению выбросов СО2 и других вредных веществ в атмосферу.

🚂Для транспорта водород в основном используется в топливных элементах — устройствах, которые эффективно вырабатывают постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путём электрохимической реакции. Автомобили с топливными элементами имеют более высокий КПД по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, 39-43% и 23-27% соответственно. Железнодорожный транспорт, как ожидается, будет следующим сегментом по величине спроса на водород и топливные элементы.

🛳Тем временем «морской транспорт» начал разработку двигателей, работающих на водороде и аммиаке. Так, Международная морская организация (ИМО) стремится сократить углеродоёмкость выбросов от судоходства, по крайней мере, на 40% к 2030 году и на 70% к 2050 году. Годовая потребность в энергии для судоходства составляет около 12 ЭДж (3333 ТВтч). Очевидно, что криогенный водород и аммиак являются двумя наиболее перспективными видами топлива для судоходства, причём принцип «внутреннего сгорания» является основной технологией, доступной в краткосрочной перспективе, но топливные элементы более привлекательны в долгосрочной перспективе.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3365

Карта распределений теплового потока из Земли

Коричневая линия – разломы между тектоническими плитами.

В развитие темы

Достоинства трафарета

☀️Широко используемым методом осаждения перовскитных плёнок является трафаретная печать. При нём для нанесения краски на подложку используется трафарет.

👉Печатные рисунки получаются благодаря наличию открытых участков в трафарете. На непечатаемые участки наносится паста, после чего ракель перемещается по поверхности трафарета, заполняя при этом пастой открытые участки трафарета. Затем паста с открытых участков трафарета выталкивается на подложку. Непечатаемые участки устойчивы к воздействию пасты благодаря блокирующему трафарету. При движении ракеля в конец трафарета, натяжение трафаретной сетки отрывает её от подложки.

💸Метод трафаретной печати используется для больших площадей осаждения (несколько м2), а использование материала при непрерывном процессе достигает 100%. Этот метод также является недорогим, позволяющим изготавливать с небольшими затратами несколько солнечных элементов на подложке, но воспроизводимость для данного процесса низкая, поскольку характеристики изготавливаемых солнечных элементов сильно зависят от свойств краски и силы воздействия ракеля на трафарет.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3388

Энергия по блокчейну

⌨️Как правило, технологии блокчейна относятся к протоколам распределённой компьютерной сети. Последние могут безопасно управлять и поддерживать данные, импортированные и обрабатываемые пользователями, без необходимости централизованного управления.

🤔Всё большую популярность приобретает применение данной технологии для получения криптовалют, но сама технология, в силу различных ограничений, не считается достаточно зрелой, чтобы применяться для крупномасштабной торговли энергией. Однако же она обладает рядом преимуществ, указывающих на большой потенциал развития децентрализованных торговых платформ, и эти преимущества в настоящее время подвергаются изучению.

👉В их числе –
📌децентрализованный характер технологии,
📌возможность упрощенной разработки протоколов экономических расчётов и автоматизации (без привлечения третьих лиц),
📌повышенная кибербезопасность.
Для некоторых технологий блокчейна существует и возможность сохранения конфиденциальности пользовательских данных.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3394

Хемосорбенты. №1

1️⃣Неорганические основания. Некоторые реакции между CO2 и сильными неорганическими основаниями, такими как гидроксиды, оксиды и карбонаты, протекают легко даже при низких концентрациях углекислого газа, поэтому они используются для разработки химических циклических реакционных систем, в которых гидроксидные, оксидные или карбонатные реагенты взаимодействуют с CO2 топочных/выхлопных газов в низкотемпературных реакторах (таких как аппараты с псевдоожиженным слоем), а продукты реакции (карбонат или бикарбонат) затем отводятся в высокотемпературные реакторы (такие как установки кальцинации) для регенерации реагента и аккумулирования CO2.

♨️Стадия регенерации энергозатратна, поскольку требует нагрева веществ до 400-1000°C, а процесс соответствующих манипуляций с твёрдотельными составляющими в многокомпонентной системе неизбежно требует больших затрат на техническое обслуживание.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3391

Стратегия «интеллектуальной зарядки»
С учётом виртуальной системы зарядки

🚙Зарядка электромобилей считается одной из основных проблем, с которыми сталкиваются водители электрокаров. Построение маршрута электромобиля обычно осуществляется централизованно с учётом наличия зарядной станции/оператора. Назрела необходимость в более разумной стратегии зарядки, когда водителя электромобиля направляют на оптимальную для него зарядную станцию.

👉Для реализации стратегии «интеллектуальной зарядки» различные зарядные станции должны взаимодействовать через виртуальную систему зарядки (ВСЗ), для обеспечения эффективного обслуживания всех запросов на зарядку электромобилей. Требования водителей удовлетворяются с помощью нового критерия оценки, где зарядные станции ранжируются самим водителем электромобиля. Затем водитель электромобиля самостоятельно выбирает зарядную станцию в соответствии со своими приоритетами. Данные, необходимые для вынесения оценки, вычисляются в два этапа: автономный (на день вперёд) и онлайн-этап.

⏱Предполагаемое время ожидания в очереди на каждой зарядной станции вычисляется на ВСЗ в ходе автономной стадии на основе прогнозируемых прибытий. Интеграция между оффлайновым и онлайновым этапами направлена на сокращение
✔️потока данных,
✔️расчётных данных
✔️и, наконец, пропускной способности связи во время онлайн-этапа.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3390

Водород из сточных вод

🇷🇺Учёные из Федерального исследовательского центра (ФИЦ) Биотехнологии РАН изучили бактерии, найденные в реакторе для очистки сточных городских вод. Микроорганизмы оказались представителями нового штамма бактерий Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum – SP-H2. Ключевыми их свойствами являются высокая адаптация к жизни в кислой среде и способность перерабатывать органические отходы, богатые простыми сахарами, выделяя водород.

👉Открытие стало результатом использования генетических методов, которые сделали возможным изучение микроорганизмов, с трудом поддающихся выращиванию в лабораторных условиях. Специалисты ФИЦ Биотехнологии РАН при изучении бактерии проанализировали 16S рРНК – один из основных видов рибосомных рибонуклеиновых кислот, которые наряду с ДНК и белками являются основными макромолекулами всех живых клеток. Помимо определения типа бактерии (новый штамм уже упомянутого Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum), анализ позволил выяснить, что это теплолюбивый организм, который активно размножается при температуре 55-60 градусов Цельсия в слабощелочной среде с уровнем pH 7,5 (для сравнения, pH водопроводной воды составляет 7,0).

👍Эксперименты также показали, что исходными веществами бактерии являются сахара: гексозы, состоящие из шестичленных углеродных «колечек» (глюкоза, галактоза, лактоза, мальтоза, манноза, рафиноза, сахароза, фруктоза, целлобиоза), и пентозы на основе колец из пяти атомов углерода (арабиноза и ксилоза). При этом наибольший выход водорода обеспечивает мальтоза, а чуть меньший – лактоза и целлобиоза. Среди опытных образцов стоков промышленных предприятий, использованных в ходе исследования, наиболее благоприятной для бактерии средой оказалась творожная сыворотка и отходы кондитерского производства.

🎙«Наши данные показывают, что Thermoanaerobacterim thermosacharolitycum SP-H2 можно считать перспективным штаммом для получения водорода из сточных вод, которому не мешают другие микроорганизмы, живущие в них. Найдя способ увеличить выход конечного продукта, можно научиться производить водородное топливо при помощи биотехнологий в промышленных масштабах», – резюмирует один из участников исследования, кандидат биологических наук Юрий Литти.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/vodorod-iz-stochnyh-vod/

Новый способ извлечения алюминия и серебра из солнечных панелей

🇬🇧Учёные из Университета Лестера разработали новый способ извлечения серебра и алюминия из отработанных фотоэлектрических панелей. Инновация стала результатом лабораторного эксперимента с солнечной панелью размером 12x15 сантиметров и весом 2 грамма, состоявшей из кремниевой пластины толщиной 100 микрометров, которая с одной стороны была покрыта слоем нитрида кремния, а с другой – слоем алюминия. При этом обе стороны были снабжены серебряными электродами (проводниками, по которым электрический ток покидает солнечную ячейку).

👉Лабораторный образец в ходе эксперимента был
1️⃣сначала размещён в растворе хлорида алюминия, где алюминиевый электрод был удалён из кремниевой пластины с использованием ультразвука;
2️⃣затем солнечная панель была помещена в раствор хлорида кальция, на дне которого при взаимодействии с окислителем (хлоридом железа) началось осаждение хлорида серебра. Последний может быть преобразован в металлическое серебро на следующем этапе.
Процесс не наносит ущерба кремниевой пластине и антибликовому покрытию, благодаря чему возможно их повторное применение.

💪Участники эксперимента в дальнейшем планируют расширить использование новой технологии, чтобы с её помощью извлекать медь, висмут (металл серебристого цвета с розоватым оттенком) и теллур (редкий полуметалл серебристо-белого цвета) из термоэлектрических материалов, которые применяются в перовскитных солнечных элементах. Другим направлением исследований должно будет стать извлечение никеля и золота из печатных плат, а также редкоземельных металлов (неодим, диспрозий) из отходов магнитов.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/uchenye-nashli-novyj-sposob-izvlecheniya-aljuminiya-i-serebra-iz-solnechnyh-panelej/

Когда в России появится жидкосолевой реактор❓

🤔Одной из главных нерешенных проблем современной атомной промышленности является утилизация ядерных отходов. Одним из вариантов существенного снижения выработки таких отходов может стать строительство и эксплуатация жидкосолевых реакторов для дожигания минорных актинидов. В России первый такой реактор может быть построен в конце 2030ых- начале 2040-ых годов. Так считает зам гендиректора АО «Наука и Инновации» корпорации «Росатом» Алексей Дуб.

👉Минорные актиниды — это трансурановые элементы (кроме плутония), образующиеся при работе ядерного реактора. Несмотря на то, что общий объем их выработки небольшой, многие минорные актиниды являются альфа-излучателями с очень большим временем полураспада (сотни, тысячи и даже миллионы лет), что делает их одним из самых опасных компонентов отработанного ядерного топлива в долгосрочной перспективе.

🎙«На сегодня захоронение ядерных отходов не является наилучшей или дешёвой технологией. Поэтому идея такого реактора в том, что за счет расплавленных солей мы можем частично растворить отходы, то есть за счет добавления туда топливных компонентов, например плутония или за счет распада и трансмутации минорных актинидов поддержать нейтронную реакцию. За счёт этого в течение определённого, но не очень быстрого времени, там поддерживается управляемая скорость трансмутации минорных актинидов. И в конечном итоге, мы будем иметь существенное снижение высокоактивных отходов», — комментирует Алексей Дуб.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/pervyj-zhidkosolevoj-reaktor-mozhet-poyavitsya-v-rossii-v-konce-2030-nachale-2040h-gg/

Водород будет играть важную роль в будущей глобальной климатической политике, но он не станет доминирующим конечным источником энергии.
Для сокращения выбросов на 80% к 2050 году (от уровня 1990 года) в глобальном масштабе потребуется от 4 до 15 петаватт-часов (или 14-55 Эксаджоулей) водорода и продуктов синтеза, таких как аммиак и метанол. Это соответствует 4-11% прогнозируемого конечного потребления энергии в мире, что намного меньше, чем в ряде исследований, которые смотрят на перспективы H2 c большим оптимизмом.
https://renen.ru/otsenka-budushhej-doli-vodoroda-v-globalnom-potreblenii-energii/

🚙Эксперты ожидают, что доходы инфраструктуры по обслуживанию электрокаров к 2037-му возрастут восьмикратно от уровня прошлого года.

Водород широкого профиля

🚚Внедрением топливных элементов в транспортной промышленности не стоит ограничиваться. Также перспективным и актуальным является их применение на объектах, требующих бесперебойной подачи электроэнергии для непрерывной деятельности. Например, медицинские учреждения.

👉Применение водорода в качестве топлива возможно в тех отраслях, где в основе технологических процессов заложено сжигание углеводородного топлива. Такие отрасли как
✔️энергетическая (тепловые, электрические и комбинированные станции)
✔️и металлургическая
будут являться крупнейшими потребителями альтернативного топливного водорода. В энергетическом секторе водород в качестве топлива, применяется в котельном, турбинном оборудование или высокотемпературных парогенераторах.

❗️Однако для уже применяемого оборудования необходимо провести предварительную оценку пригодности теплонагруженных поверхностей из-за физико-химических особенностей водорода. Водород может смешиваться с природным газом для образования метано-водородных смесей в различных пропорциях или использоваться в чистом виде. Окислителем возможно применение воздуха или кислорода, если используются установки по производству кислорода.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3395

📺Директор Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Антон Максимов - о перспективах развития нефтехимической отрасли России.

Какая насущная необходимость стоит перед индустрией❓
Насколько маржинальна нефтехимия❓
Чем сейчас занят институт❓
Как с толком использовать кокс❓
Можно ли превратить СО2 в топливо ❓

👉В интервью даны ответы на эти и другие вопросы.
https://www.youtube.com/watch?v=e2bgPLMekcw

Горизонты искусственного фотосинтеза

🌍Стремительное развитие экономики и рост численности населения на планете особенно в последние годы требует значительного увеличения производства энергии. Предполагается, что численность населения Земли будет увеличиваться на 0,9% ежегодно и уже в ближайшее время превысит 9 млрд. человек. Увеличение численности населения планеты, несомненно, повлечёт за собой всё возрастающий спрос на продукты питания, топливо, энергию, необходимую для их производства. Уже в 2040 году спрос на энергию увеличится более чем на 30% по сравнению с текущим уровнем.

👉В настоящее время основным источником энергии служат традиционные виды топлива, включая ископаемые ресурсы (каменный уголь, нефть, природный газ, сланцы) и гидроэнергетику. Энергия, получаемая из традиционного топлива (нефть, природный газ, каменный уголь) составляет более 80% всей энергии, добываемой в мире. На долю ядерного топлива приходится 6%, а вклад возобновляемых источников энергии не превышает 13%.

🤔Существенным недостатком всех видов ископаемого топлива является их ограниченное количество на планете. Даже если допустить, что будет сохранён текущий уровень потребления запасов ископаемого топлива, то: нефти осталось на 50–60 лет, природного газа – на 40–55 лет. По некоторым ошибочным оценкам предполагается, что каменного угля хватит человечеству более чем на 500 лет, однако более достоверные оценки свидетельствуют о том, что его запасы полностью истощатся через 175 лет.

Продолжение следует 

Сулейман Аллахвердиев
Член-корр. РАН, к. ф.‑ м. н., д. б. н., заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии им. К. А. Тимирязева РАН, премии «Глобальная энергия»
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/22/gorizonty-iskusstvennogo-fotosinteza/

Одиннадцатый блок ГЭС Байхэтань

🇨🇳Китайская China Yangtze Power успешно провела тестовый пуск одиннадцатого по счёту (№ 13 по нумерации) гидроагрегата гидроэлектростанции (ГЭС) Байхэтань, расположенной на реке Цзиньша на административной границе провинций Сычуань и Юньнань в восточной части КНР. Ввод оставшихся пяти блоков позволит вывести на полную мощность вторую по величине ГЭС мира.

💪Общая мощность ГЭС составит 16 ГВт: проект по этому показателю будет
✔️уступать ГЭС «Три ущелья» (22,5 ГВт),
✔️но опережать бразильскую ГЭС Итайпу (14 ГВт), замыкающую тройку крупнейших гидроэлектростанций мира.
ГЭС Байхэтань будет ежегодно вырабатывать 62,4 тераватт-часа (ТВт*Ч) электроэнергии, что сопоставимо с годовым энергопотреблением Швейцарии (64,9 ТВт*Ч).

🌊Водохранилище ГЭС будет использоваться для регулирования стока реки Цзиньша, являющейся верхним притоком Янцзы. Эксплуатация ГЭС Байхэтань позволит ежегодно экономить 51,6 млн. т углекислого газа (эквивалент годовых выбросов энергетического сектора в Греции), а также 19,7 млн. т угля, 170 тыс. т диоксида серы 150 тыс. т диоксида азота.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/22/kitaj-vvel-v-stroj-odinnadcatyj-po-schetu-blok-ges-bajhetan/

Сетка из ветротурбтин

🇳🇴Норвежская компания Wind Catching Systems спроектировала ветрокомплекс, который внешне напоминает сетку, состоящую из 126 малых турбин. Установка, предназначенная для работы в открытом море, может снабжать электроэнергией 80 тыс. домохозяйств.

💨Ветрокомплекс состоит из плавучего основания, где размещено 14 вертикальных осей, на каждой из которых закреплено по 9 малых ветрогенераторов. Установка будет собираться на берегу, а затем выводиться в море, где будет удерживаться на плаву за счёт якорной системы швартовки, которая обычно используется на судах для добычи, хранения, отгрузки нефти (FPSO).

👉Благодаря небольшому размеру турбин комплекс сможет вырабатывать электроэнергию при скорости ветра более чем в 11-12 метров в секунду, которая опасна для обычных крупных ветрогенераторов. При этом большой суммарный охват лопастей позволяет повысить эффективность выработки: например, пять ветрокомплексов будут способны генерировать тот же объем электричества, что и 25 обычных прибрежных ветрогенераторов общей мощностью 375 мегаватт (МВт).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/22/setka-iz-vetroturbtin-razrabotka-dlya-morskoj-energetiki/

Реактор для сокращения отходов

👉Такой реактор будет фактически представлять из себя металлургическую печь, в которой идут реакции радиационного взаимодействия, оснащённую теплообменником и дополнительным модулем очистки соли, который предназначен для рециклинга минорных актинидов. Благодаря этому модулю часть высокоактивных отходов будет изыматься, а какая-то часть солей возвращаться обратно в реактор.

🗓Сейчас исследуются опытные образы. В будущем, к концу 2030 - началу 2040, может быть построен уже крупный, промышленный реактор, способный обеспечить трансмутацию не менее 250 кг минорных актинидов в год. При этом тепловая мощность такого реактора может достигать примерно 1 ГВТ. Создание жидкосолевого реактора потребует существенного изменения действующей нормативной документации, использования новых конструкционных материалов и применения высокотехнологичной роботизированной техники, поскольку сами процессы, протекающие в реакторе, являются более жёсткими и опасными.

🎙«В конечном итоге все равно будет оставаться какое-то количество высокоактивных отходов, но это уже будет на порядок меньше, чем сейчас. Те страны, которые уже имеют отработанное ядерное топливо могут при помощи этой технологии существенным образом сократить объёмы отходов. Баланс активности сохранится, но в очень малом объёме, поэтому захоронение отходов будет значительно менее капиталоёмкое», — отмечает зам гендиректора АО «Наука и Инновации» корпорации «Росатом» Алексей Дуб.

Вторая жизнь солнечных панелей

☀️Вообще, поиск методов для вторичного получения материалов фотоэлектрических панелей набирает всё большую популярность.

👉Например, французский стартап Rosi Solar в 2022 г. предложил извлекать кремний, серебро и медь из солнечных батарей с помощью высокотемпературного пиролиза, который обычно применяется для получения этилена (базового нефтехимического сырья) из нафты и последующего производства полимеров. Процесс, позволяющий изолировать металлы от солнечных ячеек при отсутствии кислорода, даст возможность снизить выбросы углерода на протяжении всего жизненного цикла батарей, с учётом того, что производство кремния сопряжено с большим объёмом выбросов CO2, чем в случае магния, алюминия и титана.

1️⃣Для учёта вклада электростатического заряда, создаваемого в результате контактной электризации, в уравнения Максвелла, в вектор смещения D, добавляется, как предложено Вангом дополнительный член Ps, то есть получается уравнение №1.

2️⃣В нём первый член вектора поляризации P обусловлен существованием внешнего электрического поля, а добавочный член Ps обусловлен, в основном, присутствием поверхностных зарядов, которые не зависят от наличия электрического поля. Подставляя уравнение №1 в уравнения Максвелла, определим уравнение №2.

В развитие темы