Проблемы изучения

⛏Итак, возвращаемся к теме разработки метаноуголных пластов. Насколько известно, угленосность нижне­верхнепермских отложений на северо-востоке Европейской части РФ наиболее хорошо изучена в пределах Печорского угольного бассейна.

👉Угленосные отложения занимают площадь около 90 тыс. км2. Промышленная угленосность связана с отложениями воркутской и печорской серий, общая мощность которых составляет от 0,5 км на западе до 4,5–5 км на северо­востоке бассейна. Кроме этого, многочисленные углепроявления выявлены
✔️в Хорейверской впадине (Макариха­Салюкинская антиклинальная зона, Центрально-Хорейверское поднятие),
✔️Варандей-Адзьвинской структурной зоне
✔️и в пределах Печоро-Колвинского авлакогена.

🤔На территории деятельности нефтегазодобывающих предприятий в скважинах, пробуренных на нефть, отмечались пласты углей на большом числе площадей. К сожалению, изучение угленосности и, тем более, газоносности нижне-верхнепермских отложений не входило в круг задач, решаемых нефтяными скважинами. В этой связи керн в данном интервале разреза отбирался эпизодически, а комплекс ГИС был недостаточным для расчленения угленосного разреза (так, как правило, не выполнялся гамма­гамма плотностной каротаж – важнейший метод для выделения угольных пластов). Таким образом, угленосная толща оставалась регионально недоизученной.

Альтернатива для АЭС

⚛️В ходе термоядерного синтеза два лёгких атомных ядра соединяются в одно (более тяжёлое) с высвобождением энергии. Такой способ может стать альтернативой реакции деления ядра на два более лёгких, которая лежит в основе работы современных АЭС.

👍Одним из отличий двух процессов является продолжительность распада используемых радиоактивных материалов:
📌если для урана-238 (основного вида топлива для АЭС) он достигает 4,5 млрд. лет,
📌а плутония-239, образующегося из урана 238, – 24 тыс. лет,
📌то в случае трития он составляет лишь 12,3 года, при том что дейтерий и вовсе не является радиоактивным.

👉Получение электроэнергии с помощью термоядерного синтеза будет проходить в несколько этапов:
✔️смесь из дейтерия и трития при нагревании до 150 млн. градусов (что в десять раз выше температуры солнечного ядра)
✔️будет превращаться в плазму
✔️с последующим выделением гелия и нейтронов-носителей энергии,
✔️которые будут поглощаться стальным «бланкетом» (одеялом), окружающим плазму и пронизанным трубками с теплоносителем.
Роль теплоносителя будет играть дистиллированная вода, которая при кипении будет генерировать пар, а тот – подаваться на паровую турбину для выработки электроэнергии.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3824

Китайское внимание к ветру

🌬Этот проект может дополнительно подстегнуть бум в сфере морской ветроэнергетики, который в последние годы охватил Китай.

🇨🇳По данным World Forum Offshore Wind, в первой половине 2022 г. на долю КНР пришлось 75% глобального ввода прибрежных ветрогенераторов. Всего в Китае в период с января по июнь 2022 г. к сети было подключено 25 прибрежных ветроэлектростанций (ВЭС) общей мощностью 5,1 гигаватт (ГВт), тогда как во всех остальных странах – 8 прибрежных ВЭС на 1,7 ГВт. Доля КНР в глобальной структуре действующих надводных ВЭС достигла к июлю 2022 г. 45%.

👉При этом Китай является не единственной страной Азии, активно развивающей морскую ветроэнергетику. По оценке World Forum Offshore Wind, к июлю 2022 г. на стадии строительства по всему миру находилось 11,9 ГВ надводных ВЭС: из них 5,9 ГВт приходилось на КНР, Тайвань (Китай), Японию и Вьетнам, а 6 ГВт – на страны Европы, в том числе Великобританию, Нидерланды, Германию, Францию и Норвегию.

☝️Делимся интересной инфографикой

Дайджест «Глобальной энергии» за 12 - 17 декабря.

👉 Выпуск по ссылке

📌 Анонс фильма к 20-летию учреждения премии «Глобальная энергия»
📌 Подписание меморандума между «Глобальной энергией» и венесуэльской PDVSA в Каракасе
📌 «Глобальная энергия» и венесуэльская нефтяная компания PDVSA подписали в Каракасе меморандум о взаимопонимании
📌 «Глобальная энергия» принимает участие в Энергетической неделе OLADE
📌 Атомная энергия XXI века — доступность, экологичность, надежность
📌 Российские ученые разработали алгоритм для отслеживания насыщенности нефтяных пластов
📌 Научный прорыв: в ходе термоядерного синтеза было получено больше энергии, чем затрачено
📌 Азия обеспечит 40% мирового ввода газовых электростанций
📌 Мали ввела в строй ГЭС на 140 МВт
📌 Китай построил крупнейшую в мире морскую ветротурбину.

«Знание само по себе есть сила». © Фрэнсис Бэкон

Рабочие тела - от сухого к мокрому

👉И снова вернёмся к органическому циклу Рэнкина (ОЦР). На сегодня проблема выбора рабочих тел для него остаётся открытой по целому ряду причин.

🤔Например, существует огромное количество (более ста) потенциальных кандидатов в качестве рабочих тел ОЦР. Имеет место широкий спектр условий при реализации ОЦР, прежде всего по температуре источника тепла. Применяются различные критерии выбора, среди которых:
📌термическая эффективность;
📌эксергетическая эффективность;
📌коэффициент использования тепла;
📌площадь теплообменников на единицу мощности;
📌экономичность.
В зависимости от критерия каждый раз рассматриваемые рабочие тела ранжировались совершенно по-разному.

❗️Среди наиболее важных характеристик рабочих тел (РТ) – кривая насыщения. Выделяют три типа кривых в координатах ✔️«температура-энтропия» (T-S):
✔️«сухая» (dry) жидкость с положительным наклоном кривой справа;
✔️«мокрая» (wet) жидкость с отрицательным наклоном, dS/dT < 0;
изэнтропическая жидкость с бесконечно большим наклоном, dT/dS —‣ ∞ (см. этот рис., сегменты а-c).

Рабочие тела в деталях

👉В случае «мокрой» жидкости требуется перегреть пар перед турбиной до такой степени, чтобы избежать недопустимого образования капель в турбине. С этой целью используется дорогостоящий пароперегреватель (см. процесс 4-5 на этом рисунке, сегмент 12d). Рекомендуется поддерживать степень сухости пара на выходе из турбины на уровне выше 85%. Изэнтропические и «сухие» жидкости не требуют перегрева, поэтому являются более предпочтительными для ОЦР.

🤔Однако, если жидкость «слишком сухая», то пар выходит из турбины значительно перегретым, поэтому необходим дополнительный отвод тепла, прежде чем начнется процесс конденсации (см. процесс 6-7 на рисунке). Возможное решение этой проблемы заключается в применении рекуперации тепла в цикле. Что касается перегрева пара перед турбиной, то он незначительно влияет на термическую эффективность.

❗️Поэтому нет необходимости в сильном перегреве для органических жидкостей. Приведём примеры РТ в соответствии с приведенной классификацией:
✔️“Wet” - R21, R22, R32, R134a, R152a, R143a;
✔️“isentropic” - R123, R124, R142b, изобутан, R141b;
✔️“dry” - R227ea, R236fa, R245fa, R600, изопентан.

Сложности изучения угленосности

▪️Угленосность нижне-верхнепермских отложений на северо-востоке Европейской части РФ наиболее хорошо изучена в пределах Печорского угольного бассейна. Угленосные отложения занимают площадь около 90 тыс. км2.

👉Промышленная угленосность связана с отложениями воркутской и печорской серий, общая мощность которых составляет от 0,5 км на западе до 4,5–5 км на северо­востоке бассейна. Кроме этого, многочисленные углепроявления выявлены в Хорейверской впадине (Макариха-Салюкинская антиклинальная зона, Центрально-Хорейверское поднятие), Варандей-­Адзьвинской структурной зоне и в пределах Печоро­Колвинского авлакогена.

🧐На территории деятельности нефтегазодобывающих предприятий в скважинах, пробуренных на нефть, отмечались пласты углей на большом числе площадей. К сожалению, изучение угленосности и, тем более, газоносности нижне­верхнепермских отложений не входило в круг задач, решаемых нефтяными скважинами. В этой связи керн в данном интервале разреза отбирался эпизодически, а комплекс ГИС был недостаточным для расчленения угленосного разреза (так, как правило не выполнялся гамма-гамма плотностной каротаж – важнейший метод для выделения угольных пластов). Таким образом, угленосная толща оставалась регионально недоизученной.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3825

Кандидаты в рабочие тела

♨️Хотя нет единого критерия для выбора рабочего тела в органическом цикле Рэнкина (ОЦР), тем не менее, формулируется целый ряд достаточно общих рекомендаций. Невозможно для одного рабочего тела удовлетворить всем требованиям.

👉Поэтому, как отмечалось выше, в качестве потенциальных кандидатов в рабочие тела ОЦР рассматриваются и анализируются десятки веществ в зависимости от требуемых условий. В числе наиболее перспективных - изобутан и R142b. Однако изобутан является легковоспламеняющимся веществом. А R142b при взаимодействии с водой образует галогенные кислоты, которые оказывают коррозионное воздействие на конструкционные материалы. Как следствие перечисленных трудностей выбора, в коммерческих целях используется всего лишь несколько веществ, среди которых: R134a, R245fa, N-пентан, изобутан, изопентан, а также некоторые смеси, в частности, изобутан-изопентан. Отметим, что в мире сформировалось даже отдельное направление, связанное с применением неазеотропных смесей, кипение и конденсация которых происходят при переменных температурах. В результате снижаются температурные напоры, уменьшаются необратимые потери и повышается эффективность энергоустановок.

👍Наиболее ярким примером является так называемый «Калина-цикл», использующий водоаммиачный раствор и успешно испытанный в ряде пилотных проектов. Путём сравнения чистых веществ и их смесей для докритического и сверхкритического циклов Рэнкина показано, что лучшую эффективность демонстрируют неазеотропные смеси (например, R134a/R32) в условиях сверхкритики.

Появились катализаторы для синтеза неоднородных полимеров

🇷🇺Учёные из Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН, Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова, Российского химико-технологического университета, Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН и Московского физико-технического института создали катализаторы на основе палладия и органических фрагментов. Они позволяют синтезировать различные по химическому составу полимеры без использования дополнительных сокатализаторов.

👉Роль катализаторов – ускорителей реакции, использующихся для получения удобрений, лекарств и полимерных материалов – обычно играют так называемые комплексные соединения, которые состоят из ионов металлов и окружающих их атомов, именуемых лигандами. Последние представляют собой частицы, которые до образования комплексных соединений являлись молекулами воды, аммиака или монооксида углерода. При этом лиганды могут использоваться в химических реакциях в качестве реагентов.

👍Целью исследования российских учёных было получение катализаторов для полимеризации – процесса образования полимеров (высокомолекулярных соединений) за счёт создания цепи мономеров (низкомолекулярных соединений). Катализаторы полимеризации состоят из атома палладия (благородного металла серебристо-белого цвета, относящегося к платиновой группе), окружённого различными лигандами, каждый из которых выполняет различную функцию. Например, азотсодержащий лиганд является своего рода «зонтиком», который прикрывает центральный атом и делает комплексное соединение устойчивым к кислороду и воздушной влаге. В свою очередь, подвижные лиганды комплекса, в частности, молекулы монооксида углерода, способны отрываться от палладия, обеспечивая подход мономера к центральному атому и последующее связывание мономеров друг с другом.

🎙Коллектив учёных синтезировал 11 комплексных соединений, меняя фрагменты в структуре катализаторов, а вместе с ними – их свойства. Благодаря тому, что эффективность полимеризации достигла 94%, полученные комплексы не потребовали применения каких-либо сокатализаторов. При этом исследователям, в силу низкого расхода катализатора, удалось избежать стадии очистки полимера от катализатора, которая является наиболее трудоемким этапом полимеризации. «Мы разработали простые и очень «стабильные» катализаторы для получения разных полимеров. С этими комплексами можно работать в обычных условиях на воздухе и использовать растворители без предварительного осушения или очистки. Кроме того, катализаторы проявляют высокую активность, то есть имеют низкий расход, как при комнатной, так и при повышенной температуре», – комментирует Максим Бермешев, руководитель проекта, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/12/20/rossijskie-uchenye-sozdali-katalizatory-dlya-sinteza-neodnorodnyh-polimerov/

Интерпретация ГИС

🤔Из всего пробуренного фонда на территории исследования (438 скв.) лишь в примерно 20 % скважин был прописан показатель, достаточный для интерпретации геоинформационной системы (ГИС) в изучаемом интервале.

👉С целью оценки ресурсов угольного метана на месторождениях ЦХП произведён сбор и анализ данных ГИС в открытом стволе, ГТИ, керновых исследований в интервале отложений Пермской системы. В интервале интереса произведён каротаж в 87 скважинах месторождений ЦХП (Северо-­Хоседаюское, Западно-­Хоседаюское, Сихорейское, Северо-­Ошкотынское, Северо-­Сихорейское, Висовое, Восточно-­Сихорейское). Каротаж в интервале технической колонны представлен методами пористости (ГГКп, НК и ВАК) и, УЭС (ИК, БКЗ) и гамма-­каротажем. Стоит отметить, что показания методов пористости, в целом, низкого качества, а метод ГГКп не может быть использован для замера объёмной плотности, так как приборы не были калиброваны в интервале ниже 2 г/см3. Однако данные ГИС позволяют уверенно выделить интервалы углей.

👍Выделение угольных пластов производилось на качественном уровне с привлечением всех имеющихся методов ГИС, а также анализируя данные газового каротажа и шламограммы, как прямого источника информации о наличии угля в интервале интереса. В разрезе скважины угольные пласты резко отличаются от вмещающих горных пород низкой объёмной плотностью, высокими показаниям водородосодержания и сравнительно высокими УЭС. Средняя толщина углей в скважине составила 5 м, средняя толщина пропластка – 0,6 м. По результатам анализа интерпретации ГИС по всем скважинам выявлена высокая изменчивость пропластков углей по площади и по разрезу. Отложения накапливались в период континентального осадконакопления, угольные пропластки накапливались в виде линз по территории. По скважинам не коррелируются. Размер линз предположительно 500 м.

Пример двухмерной модели катагенетической зональности на современный момент времени

👉Поскольку газы, сорбированные углём, имеют катагенную (метаморфогенную) природу, их количество напрямую зависит от степени катагенеза (метаморфизма) угля. Специалистами ТП НИЦ проведено бассейновое моделирование по районам развития угленосности.

На Северо­Хоседаюской площади на протяжении пермского периода и последующего мезозоя имело место последовательное и постепенное погружение территории. Пластовые температуры в низах угленосных отложений верхней Перми вряд ли поднимались выше 60–65оС, но при этом они были более постоянны на протяжении мезозойской части геологической истории, что привело к медленному постепенному нарастанию катагенной преобразованности углей. Помимо одномерных моделей в рамках настоящей работы были построены три двухмерные бассейновые реконструкции эволюции катагенеза в процессе геологической истории.

В развитие темы

Рекомендуемые рабочие тела для бинарных циклов в зависимости от температуры теплового источника

В развитие темы

❗️Побит новый рекорд эффективности солнечных панелей.

Немецкий HZB представил панель, конвертирующую в энергию 32,5% солнечной радиации.

👉 Геоэнергетика ИНФО. Подписаться

Щётка и датчики цвета

🇿🇦Учёные из Университета Йоханнесбурга разработали автоматизированную систему очистки солнечных панелей. Она распознаёт грязь с помощью датчиков цвета и влажности.

👉Система очистки состоит из нескольких основных элементов:
✔️микроконтроллера – микросхемы, которая предназначена для управления электронными устройствами и запрограммирована специальным кодом;
✔️датчика цвета TCS3200, который оснащён белыми светодиодами и способен распознавать цвет расположенного напротив него объекта без фото- и видеосъемки;
✔️датчика температуры и влажности;
вращающейся роликовой щетки для удаления пыли с поверхности панели;
✔️драйвера, предназначенного для управления двумя двигателями постоянного тока, которые обеспечивают перемещение щетки и датчика цвета вдоль поверхности солнечного элемента;
✔️и, наконец, контроллера заряда, аккумуляторной батареи и регулятора напряжения.

👍 Запрограммированная система автоматически активирует уборку в двух условиях:
1️⃣ если влажность превышает порог в 80%
2️⃣ и если цвет поверхности солнечной батареи, считываемый датчиком, отклоняется от заданной нормы.
Устройство способно удалять до 95% пыли и грязи с поверхности фотоэлектрической панели в течение одной минуты. По оценке исследователей, стоимость всех компонентов и устройств системы составляет 5000 южноафриканских рэндов ($288), а её расчётной мощности хватит для обслуживания двадцати солнечных панелей по 150 мегаватт (МВт) в течение двух с половиной лет.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/12/21/shhetka-i-datchiki-cveta-novyj-robot-dlya-ochistki-solnechnyh-panelej/

Поздравление Александра Новака с Днём энергетика.

Уважаемые коллеги, дорогие друзья!

Поздравляю вас с профессиональным праздником – Днём энергетика.

Электроэнергетика является надёжной основой экономики нашей страны. От качественного энергоснабжения зависит комфорт наших граждан, успешное развитие промышленности, бесперебойная работа транспорта и социальных объектов.

Сегодня российский электроэнергетический комплекс – один из самых современных и мощных в мире. При этом продолжается ввод новых мощностей генерации, модернизация объектов инфраструктуры, расширяется электросетевой комплекс. Вводятся новые мощности возобновляемых источников энергии. Совершенствуется законодательная и нормативная база для повышения надёжности и безопасности работы электроэнергетической отрасли. Отдельное внимание уделяется импортозамещению, разработке и внедрению новых технологий и цифровизации.

Все эти успехи – заслуга сотен тысяч энергетиков нашей страны и ветеранов отрасли. Благодарю за ваш труд и преданность своему делу. Впереди у нас ещё много задач. Уверен, что ваш профессионализм, накопленный опыт и энтузиазм позволят достигнуть всех намеченных целей для дальнейшего успешного развития российской энергетики.

Желаю вам новых успехов, благополучия и крепкого здоровья!

А.Новак

Китай запустил последний энергоблок ГЭС «Байхэтань»

🇨🇳China Three Gorges Corporation (CTGC) завершила трехдневные тестовые испытания на энергоблоке №9 гидроэлектростанции (ГЭС) «Байхэтань», расположенной на реке Цзиньша в верхнем течении Янцзы на границе провинций Юньнань и Сычуань на юго-западе КНР. CTGC тем самым ввела в эксплуатацию последний из шестнадцати гидроагрегатов ГЭС общей мощностью 16 гигаватт (ГВт).

💪ГЭС «Байхэтань» занимает первое место в мире по удельной мощности энергоблоков и второе – по их суммарной установленной мощности, уступая по этому показателю лишь ГЭС “Три ущелья” (22,5 ГВт), находящейся в провинции Хубэй в центральной части КНР. Новая ГЭС стала частью энергокоридора протяженностью 1800 км, в состав которого также вошли три ГЭС в верхнем течении реки Янцзы (ГЭС «Удундэ», ГЭС «Силуоду» и ГЭС «Сянцзяба») и две ГЭС на ее среднем участке (ГЭС «Три ущелья» и ГЭС «Гэчжоуба»). Все шесть гидроэлектростанций смогут ежегодно генерировать 300 млрд киловатт-часов электроэнергии, что сопоставимо с энергопотреблением Италии, обеспечивая экономию 90 млн. т угля и 248 млн. т выбросов CO2. Южная Корея, например, в 2021 г. импортировала 90 млн. т энергетического угля, а объем эмиссии CO2 со стороны энергетического сектора в Испании достиг 254 млн. т, согласно данным МЭА и BP.

🏆Китай остаётся мировым лидером по темпам строительства гидроэлектростанций. По данным IRENA, в 2021 г. на долю КНР пришлось 83% глобального прироста мощности ГЭС (20,6 ГВт из 24,9 ГВТ). Аналогичный показатель для наземных и надводных ветрогенераторов составил 50% (46,9 ГВт из 93,1 ГВт), а для солнечных панелей – 40% (53 ГВт из 132,7 ГВт). Доля возобновляемых источников (ВИЭ) в структуре выработки электроэнергии в КНР в 2021 г. достигла 29%.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/12/21/kitaj-zapustil-poslednij-energoblok-ges-bajhetan/

⚡️Поздравляем с Днём энергетика!

Как раз сегодня, в профессиональный праздник, «Россия 24» покажет документальный фильм, приуроченный к 20-летию учреждения премии «Глобальная энергия» и рассказывающий о том, для чего она создавалась.

👉Начало показа в 12.30📺

Сегодня в России отмечается День энергетика. Это - и в принципе один из главных профессиональных праздников. Но уже почти три года это особый день и для меня: с тех пор, как меня попросили оживить премию «Глобальная энергия». В уходящем году мы установили рекорд за всё время существования премии: несмотря ни на что, на неё было подано 119 заявок из 43 стран. А «всё время существования» = 20 лет. Этому юбилею посвящён сегодняшний фильм, который на русском языке уже вышел (и ещё выйдет) на канале «Россия-24». Но уже выложу и здесь. Ведущая - моя замечательная коллега Дарья Козлова:

https://m.youtube.com/watch?v=ePtEsGE-3Pg&feature=youtu.be

Наглядно показана выработка энергии на разных видах электростанций в Европе в первом полугодии этого года. Газ - тот самый дорогущий газ - на втором месте, что изрядно опустошило европейские кошельки.