Трубы просят ВИЭ

Оператор одной из крупнейших трубопроводных сетей североамериканского континента канадская TC Energy переходит с газовых на «зелёные» источники энергии - Солнце и ветер. Это позволит компании сократить выбросы углерода при работе систем, перекачивающих нефть и нефтепродукты. В дальнейшем TC Energy рассчитывает перевести на ВИЭ газопроводы, причём как в Канаде, так и в США.

Ежегодно объём выбросов СО2, генерируемых TC Energy, составляет около 14 млн. т. Сейчас компания проводит подсчёты, насколько сможет сократить их при таком переходе. TC Energy решилась на такой шаг в том числе из-за роста стоимости квоты на выбросы углекислого газа.

TC Energy занималась строительством нашумевшего нефтепровода Keystone XL из Канады в США, которое было остановлено после прихода Джо Байдена на пост президента США. Теперь компания официально закрыла проект.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/05/kanadskie-truby-prosyat-vie/

Классификация тепловых насосов

Наиболее важным является принцип классификации по рабочим циклам, среди которых выделяют газовые компрессионные, парокомпрессионные, сорбционные, которые определяют облик и режимы работы ТН. Часто к числу ТН относят комбинированные устройства, обеспечивающие выработку потоков тепла и холода и наряду с использованием в промышленности применяющиеся для перераспределения тепловых потоков внутри крупных зданий в системах кондиционирования воздуха. Широкое применение получили два вида ТН: парокомпрессионного (ПКТН) и абсорбционного (АБТН) типов.

По режиму температур ТН условно подразделяют на низкотемпературные НТН (40…45°С, кондиционирование, «тёплый пол»); среднетемпературные СНТ (до 60…65°С, горячее водоснабжение, отопление) и высокотемпературные ВТН (более 80°С). Практически 90 % всех ТН в мире работают в режиме нагрева теплоносителей на нужды среднетемпературного отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1106

Инвестиции в ВИЭ бьют рекорды, но...

От выбросов СО2 это не спасает. Инвесторы по всему миру вложили в первом полугодии этого года в возобновляемые источники энергии больше, чем когда бы то ни было. Тем не менее, этого недостаточно, чтобы сдержать выбросы углерода на необходимом уровне, считают эксперты BloombergNEF.

В январе-июне бизнес потратил на ВИЭ-проекты 174 млрд. долларов, что на 1,8% выше аналогичного периода годом ранее. «Инвестиции в возобновляемые источники энергии выдержали последствия глобальной пандемии, в отличие от других секторов энергетической экономики, где мы наблюдали беспрецедентную нестабильность. Тем не менее, в 1,8% росте нет ничего особенного. Если мы хотим добиться глобального чистого нуля, необходимо немедленное ускорение финансирования», — указывает Альберт Чунг, руководитель аналитического отдела BNEF.

В начале года отрасль привлекла рекордный объем заёмных средств на публичных рынках — 28,2 мдрд. долларов. Это в пять раз больше, чем годом ранее. Выросли и частные инвестиции в ВИЭ-сектор. Инвестиции в солнечную энергетику увеличились на 9%, до рекордных 78,9 млрд. долларов, а в ветроэнергетические проекты — упали на треть, до 58 млрд. долларов.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/05/investicii-v-vie-bjut-rekordy-no-ot-vybrosov-so2-eto-ne-spasaet/

Биотопливо из H2, CO, CH4?

В качестве альтернативы использованию солнечного света как источника энергии для фиксации CO2, некоторые микроорганизмы могут использовать H2 как источник энергии для восстановительных реакций, или принимать электроны непосредственно от металла или электродов. Методами биоинженерии уже созданы микроорганизмы для производства перспективного биотоплива из H2 и CO2. Учитывая прогнозируемые очень низкие цены на возобновляемую электроэнергию в некоторых частях мира, это могло бы стать хорошим вариантом для производства биотоплива.

Кроме того, для получения биотоплива можно использовать в качестве субстратов другие одноуглеродные соединения – такие, как CO и CH4. Конверсия синтез-газа (CO/CO2/H2) в этанол была реализована в промышленных масштабах для промышленных отходящих газов компанией Lanzatech, с использованием бактерий Clostridia, которые естественным образом производят этанол.

Наконец, были созданы метанотрофы для производства биотоплива из CH4. Однако если CH4 происходит из ископаемого сырья, то эти виды топлива на самом деле ничем не отличаются от топлива на нефтяной основе в том смысле, что при сжигании они добавляют CO2 в атмосферу.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1113

Госдума займётся углехимией

Нижняя палата парламента планирует подготовить нормативную базу для развития этой отрасли. На текущем этапе Госдума заказала исследование о существующих технологиях глубокой переработки угля, мировом опыте их применения, оценки экономической эффективности этих методов и их внедрении в России.

«В настоящее время отмечается необходимость преобразования угольной отрасли из сырьевой в углехимическую как важнейшего направления реализации новой угольной политики в России. В промышленном масштабе в России в недостаточной мере внедряются проекты, обеспечивающие развитие угольной отрасли на базе чистых угольных технологий, а также проекты углехимической переработки в целях получения продуктов с высокой добавленной стоимостью из-за обоснованной экономической неэффективности и неконкурентоспособности в условиях функционирования топливно-энергетического комплекса», — отмечается в материалах для закупки исследования.

На основе зарубежного опыта должны быть сформулированы рекомендации по возможному внедрению в России законодательных инструментов регулирования отрасли глубокой переработки угля. Кроме того, в исследовании необходимо разработать комплекс мер государственной поддержки создания и развития технологий нового поколения в области переработки угля.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/06/gosduma-zajmetsya-podgotovkoj-zakonoproekta-po-razvitiju-uglehimii-v-rossii/

Дышащий аккумулятор

Американский стартап Form Energy из Массачусетса создал железно-воздушную батарею, которая должна стать самым дешёвым накопителем энергии в мире. Аккумулятор отдаёт накопленную энергию в течение 150 часов и стоит в десять раз дешевле традиционных литиевых.

Батарея работает благодаря «обратимому окисления железа». Когда она разряжается, железо ржавеет под воздействием воздуха, то есть превращается в оксид железа, отдавая энергию в ходе химической реакции. В режиме зарядки кислород выделяется и вновь получается железо, а энергия при этом накапливается. Процесс зарядки аккумулятора длится несколько дней, но и отдавать энергию он способен 100-150 часов. При этом батарея будет немаленькой: в одном батарейном блоке будет около 20 ячеек 90 на 90 см каждая. Цена киловатчаса для блока в сборе составит не больше 20 долларов — это от 4 до 10 раз дешевле, чем для литиевых батарей.

Главой Form Energy является выходец из Tesla Матео Джарамильо, выкупивший патент на железно-воздушные аккумуляторы у американской компании из штата Аризона. Ее инвесторами являются фонд Breakthrough Energy Ventures, который поддерживается Биллом Гейтсом и Джеффом Безосом, а также ArcelorMittal. Стартап рассчитывает, что пилотный проект мощностью 300 МВт для расположенной в Миннесоте компании Great River Energy будет сдан в эксплуатацию в 2023 году. Воздушная батарея является относительно новым изобретением — впервые о создании воздушно-цинковых батарей объявила канадская Zinc8.
https://globalenergyprize.org/ru/2021/08/06/startap-form-energy-sozdaet-dyshashhij-akkumulyator/

Удельные выбросы CO2 от сжигания различных марок угля

Видно, что с увеличением содержания углерода в топливе углеродоёмкость выработанной электроэнергии увеличивается. По сравнению с другими видами топлива, уголь характеризуется более высокими выбросами СО2.

Омар Яги: Металлорганические каркасы могут решить проблему нехватки воды в самых засушливых регионах Африки
Учёный рассказал о своём изобретении, которое эффективно не только в пустыне, на youtube-канале «Глобальной энергии»:

- Итак, у нас есть материал, с помощью которого можно хранить газы. При этом абсорбционные участки для метана, углекислого газа и других газов можно спроектировать таким образом, чтобы они были расположены рядом друг с другом и чтобы для их использования не требовалась низкая температура или очень высокое давление. Благодаря этому в топливном баке на металлорганическом каркасе можно хранить в три-четыре раза больше природного газа, чем в баке, в котором каркаса нет – благодаря этому автомобиль может проехать в три-четыре раза большее расстояние без необходимости дозаправки, изменения объема топливного бака или потери мощности мотора. Такие преимущества – следствие наличия пор, спроектированных таким образом, чтобы притягивать и скапливать молекулы газа.

На данный момент можно модифицировать поры для хранения каких-либо определённых газов и их блокировки от других веществ. Возьмём для иллюстрации углекислый газ, который присутствует в воздухе: химически модифицированные участки можно спроектировать таким образом, чтобы они улавливали CO2, но не улавливали азот или воду, которая также содержится в воздухе. В будущем (и мы уже работаем над этим) мы хотим не только хранить тот или иной газ в порах, но и превращать его в исходный материал (например, топливо) и использовать его для создания ценных химических веществ.

С помощью нашей разработки можно улавливать воду из атмосферы пустыни, где на кубический метр воздуха приходится лишь 10 граммов воды. В составе пористых материалов можно «запроектировать» абсорбционные участки, способные поглощать воду при ее очень низкой концентрации. При этом благодаря органическому и неорганическому компоненту каркаса можно модулировать, насколько плотно молекулы воды должны быть связаны с порами, чтобы их не только «впитывать», но и получать обратно. Здесь нельзя также не упомянуть об эффекте «сетчатой химии»: наша технология позволяет как абсорбировать материалы, так и модифицировать их на молекулярном и атомном уровнях (иногда – атом за атомом), чтобы отделять воду или двуокись углерода из воздуха или обеспечивать хранение природного газа. И это, надеюсь, может дать нам чистый воздух, чистую воду и чистую энергию.

Подробности - по ссылке

Слова классика

- Считается, что водородная энергетика займёт главенствующее положение среди других источников энергии. Но не надо фетишировать водород. Ведь сначала его надо получить с помощью всё той же электроэнергии. И здесь без уже традиционных электростанций на угле, уране, газе не обойтись. Кстати, точно такая же ситуация с альтернативной энергетикой. Нередко раздаются голоса, что она должна заменить нынешнюю, якобы экологически опасную. Мое мнение: ничего не надо выбрасывать на свалку истории.

Александр Шейндлин
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/aleksandr-shejndlin-rus/

Подходы к построению цифровых двойников

При построении цифровых двойников энергетических систем важно, чтобы они были ориентированы на моделирование всевозможных воздействий на объект/систему в ходе его жизненного цикла, прогнозирование последствий таких воздействий, выработку мер по предотвращению их негативного влияния. Для решения этих задач в основу цифрового двойника объекта/системы должен входить комплекс взаимосвязанных компьютерных моделей, достаточный для выполнения следующих базовых действий:

📌достоверное отображение состояния объекта и его окружения в реальном времени;
📌достоверное предсказание поведения объекта в штатных и нештатных условиях;
📌достоверное порождение управляющих воздействий на объект.

Ключевым компонентом цифрового двойника должен быть комплекс математических и экономических расчётных, имитационных, нейросетевых моделей, описывающих все аспекты поведения объекта/системы. Предусматриваются мощные механизмы калибровки моделей в целях повышения их достоверности, в том числе путем машинного обучения. Для обеспечения удобного доступа к моделям в составе цифрового двойника, их часто оформляют как инструменты сервиса. Сервисная архитектура, скрывающая детали реализации моделей, особенно удобна для применения в распределенных системах с децентрализованным управлением, таких как Интернет энергии.

Пилотный ЦД энергосистемы был построен как классический цифровой двойник базового типа. С его помощью были проведены исследования и отработаны функциональные возможности использования двойника в полном объёме для управления системой, уточнения профиля потребления отдельных энергоприёмников по интегральным показаниям приборов учёта, установленных на вводах в аудитории (дезагрегация), автоматического поиска оптимальной конфигурации гибридной системы энергоснабжения. По результатам этих исследований было показано, что для корректного функционирования математических моделей и представления ими актуальной неискаженной картины структуры и состояния объекта необходимо обеспечение их исходными структурированными данными из базовых информационных компонентов, описывающих объект в различных функциональных аспектах и получаемых в автоматическом режиме.

На основе накопленного опыта в проектировании больших информационно-управляющих систем в энергетике, были предложены следующие базовые информационные компоненты цифрового двойника:

📍цифровые схемы и карты (в первую очередь, однолинейная схема электроснабжения);
📍электронная документация (проектно-сметная, эксплуатационная и др.);
📍информационные модели (мастер-данные);
📍оперативная информация (результаты приборных измерений потребления и первичных характеристик технического состояния оборудования).
https://t.iss.one/globalenergyprize/1054

В хуторе Сухой Ростовской области накануне жители впервые зажгли конфорки на новеньких газовых плитах

О том, как это было в нашем 📹видеорепортаже

#видео #Ростовскаяобласть #газроссии #Густов

❗️Скоро: интервью с членом наблюдательного совета «Глобальной энергии» из Латинской Америки

Хулио Мария Сангинетти, дважды президент Уругвая (в 1985-1990 гг. и в 1995-2000 гг.), член наблюдательного совета «Глобальной энергии», дал интервью президенту Ассоциации Сергею Брилёву. Одной из тем разговора стал глобальный переход к устойчивому развитию.

«Сегодня, как никогда ранее, уместно говорить об устойчивом развитии. Человечество, неожиданно для самого себя, оказалось в ситуации, особенно требовательной к балансировке рисков. Необходимо вернуться к сбалансированной «нормальности», с тем чтобы достичь баланса между новыми технологиями, развитием науки, благополучием человечества и миром труда», – заявил Сангинетти. По его мнению, роль якоря в переходный период может сыграть образование, которое также переживает непростые перемены: «На перепутье аналоговой и цифровой эпох образование является неизбежным и необходимым решением, как это не раз было в истории».

Запись развёрнутого интервью в ближайшие дни можно будет увидеть на ресурсах «Глобальной энергии».

Существует несколько способов получения биотоплива:
1️⃣ производство методами биологического или химического синтеза из биомассы;
2️⃣ фотосинтетическая фиксация углекислого газа с использованием водорослей, фотосинтезирующих бактерий или растений для непосредственного производства биотоплива;
3️⃣ фиксация диоксида углерода с использованием возобновляемой электроэнергии в качестве источника восстановительных эквивалентов и бактерий или другого катализатора.

👈Слева: фотосинтез для фиксации Co2 в растениях, которые затем подвергаются расщеплению и ферментации до перспективного биотоплива на биоперерабатывающем предприятии.
👆В центре: фотосинтез для фиксации CO2 водорослями, специально сконструированными методами биоинженерии для производства перспективного биотоплива.
👉Справа: электробиосинтез перспективного биотоплива с использованием бактерий, которые могут утилизировать CO2 непосредственно от электрода, работающего на фотоэлектрических элементах.

Технологии Clean Coal или HELE

Для уменьшения вредных выбросов в атмосферу практически все страны с развитой экономикой и технологиями ставят задачу постепенного снижения доли угля в энергобалансе. С целью повышения эффективности и экологичности угольной генерации реализуются технологии, известные под общими понятиями «Clean Coal» или «High Efficiency Low Emissions» (HELE).

Они включают в себя технологические решения по подавлению выбросов загрязнителей и очистке дымовых газов путём повышения качества сжигаемого угля, применения установок азото-, сероочистки и золоулавливающих фильтров, а также комплекс мероприятий по борьбе с изменением климата путём повышения эффективности угольной генерации, улавливания углекислого газа и совместного сжигания с биомассой.

Подробно о пиролизе метана

Сегодня наиболее проработанный вариант пиролиза - использование плазменной дуги. Здесь главное преимущество – высокий УТГ (уровень технологической готовности), но имеется и существенный недостаток: низкая энергоэффективность. Дополнительные способы получения энергии основаны на применении микроволн, что делает возможным нетепловую обработку с использованием высокоэнергетических электронов для инициирования пиролиза метана и снижает энергетические потребности процесса. Прямой термический крекинг основан на нагревании метана до высоких температур (выше 1300ºC) для достижения почти полного развития реакции крекинга метана. Жизнеспособность метода была доказана в лабораторных условиях, когда произошло практически полное превращение метана в водород. Тем не менее, у данного метода существуют проблемы с масштабированием.

Для более низких температур альтернативой реакции пиролиза метана является катализированная термическая декарбонизация. Здесь проблема - в разработке устройства непрерывного действия, которое можно было бы использовать в промышленных масштабах. Не вдаваясь в подробности, в качестве катализатора реакции между 500 и 700ºC можно использовать никель. Однако в ходе процесса на вершине катализатора откладывается часть углерода, что приводит к деактивации. Успешно применяются конструкции реакторов с чередованием циклов крекинга и регенерации в непрерывном режиме, в качестве параллельных реакторов с неподвижным слоем и реакторов с псевдоожиженным слоем. Наиболее актуальной реализацией процесса каталитической термической декарбонизации была разработка и эксплуатация процесса HYPRO, основанного на реакторах с псевдоожиженным слоем, с секциями разложения и регенерации. Но расходы на эксплуатацию установки оказались высокими, что сделало её неконкурентоспособной на тот момент времени. УТГ каталитического термического пиролиза также оказался высоким (около 7), но существенно повысить его экономическую жизнеспособность можно будет, лишь преодолев проблемы, связанные с управлением катализатором и его регенерацией.

В качестве технологии, которая может привести к промышленному внедрению крекинга метана, было предложено разложение метана с помощью жидкого металла. Его основная характеристика – управление частицами углерода в реакторе за счёт дифференциальной плотности и возможность масштабирования высокой температуропроводности жидкой среды. Для определения масштабируемости концепции и нахождения компромисса между сложностью, производительностью и экономичностью потребуется дополнительная работа. С другой стороны, для оценки срока службы реакторов большой мощности необходимо принимать в расчёт коррозию. УТГ данного типа реакторов составляет около 4.

Расплавленные соли – ещё одна жидкая среда, весьма напоминающая жидкие металлы в некоторых концептуальных аспектах, но с некоторыми отличиями. Поскольку молекула соли более сложна, понадобится изучить долговременную стабильность данного носителя при высоких температурах и в качестве реакционной среды. Преимуществом является тот факт, что некоторые расплавленные соли можно использовать в качестве среды для переноса углерода из реактора.
https://t.iss.one/globalenergyprize/1100

Перспективное биотопливо: топливо будущего?

Усовершенствованные виды биотоплива, которые по своим свойствам эквивалентны топливам на основе нефти, могут напрямую заменить свои нефтяные аналоги. Более того, некоторые виды перспективного биотоплива имеют более высокую плотность энергии, чем нефтяные виды топлива, и поэтому будут полезны при замене нефтяного горючего в обычных двигателях.

Это топливо может быть получено практически из любого источника углерода с использованием сконструированных методами метаболической инженерии путей синтеза на основе изопреноидов, жирных кислот, поликетидов и других путей, которые образуют углерод-углеродные связи. Являющиеся продолжением этанола и бутанола спирты сивушных масел получают путём реакции катаболизма разветвлённых аминокислот с использованием схемы Эрлиха, которая в природе встречается в дрожжах.

Поскольку их молекулы содержат большее количество углерода на спирт, чем молекулы этанола, сивушные спирты, как правило, являются более предпочтительным вариантом топлива, чем этанол. Путь биосинтеза сивушных спиртов был внедрён в различных микробных организмах-хозяевах. Среди этих спиртов путём использования бесклеточной системы удалось получить изобутанол с почти коммерческим титром и выходом продукта.

Продолжение следует ⏱

Перспективное биотопливо: топливо будущего?

Как упоминалось выше 👆, особенно хорошим источником для перспективных видов топлива являются жирные кислоты. Разнообразие жирных кислот, доступных из микробных источников, даёт потенциальную возможность достичь сочетания длин цепей и разветвлений, необходимого для идеальной топливной смеси. Процессы, которые не протекают естественным путём, можно обеспечить с помощью генной инженерии. Биосинтез жирных кислот происходит из пула ацетил-КоА, продуцируемого несколькими центральными метаболическими путями. Принятые на сегодняшний день основные методы повышения уровня содержания свободных жирных кислот в микробах были направлены либо на переключение пула ацетил-КоА на биосинтез жирных кислот, либо на снижение клеточного потребления жирных кислот. Хотя жирные кислоты являются непосредственными продуктами пути биосинтеза жирных кислот, восстановленные и модифицированные соединения жирного ряда также могут продуцироваться микроорганизмами. Эти жирные спирты, сложные эфиры и алканы могут быть получены с такой длиной цепи, которая необходима для их использования в биодизельном топливе.

Изопреноиды – семейство природных соединений, которые синтезируются с использованием активированных углеводородных мономеров изопренилпирофосфата (IPP) и его изомера диметилаллилпирофосфата (DMAPP), являются превосходным источником биотоплива (Kuzuyama 2002). Их молекулы имеют ответвления у каждого четвёртого углерода (когда они находятся в своей линейной форме), что идеально подходит для бензина и необходимо для предотвращения гелеобразования дизельного и реактивного топлива при низких температурах. Путём биосинтеза изопреноидов можно производить несколько видов имеющих разветвлённую структуру спиртов, алканов, алкенов и циклических углеводородов. Помимо углеводородов с разветвлённой цепью, этот путь можно использовать в производстве изопентанола для двигателей с искровым зажиганием, а насыщенные, моноили диненасыщенные монотерпены и сесквитерпены могут применяться для дизельного и реактивного топлива. Одним из наиболее успешных примеров топлива на основе изопреноидов был фарнезан, производимый компанией Amyris и испытанный в дизельных и реактивных двигателях.

Третьим источником биотоплива являются поликетиды. Хотя обычно считается, что поликетидсинтазы (ПКС) синтезируют антибиотики и родственные природные продукты, они способны продуцировать гораздо более разнообразный набор молекул, чем пути изопреноидов и жирных кислот. Биоинженерные разработки по контролируемому манипулированию поликетидсинтазами привели к производству шести- и семиуглеродных этилкетонов, а также пяти- и шестиуглеродных метилкетонов (Yuzawa et al.2018). Эти короткоцепочечные кетоны можно добавлять в бензин в виде оксигенатов для повышения октанового числа, и тот факт, что эти молекулы могут быть получены из гидролизатов растительной биомассы, подтверждает перспективы эффективного и возобновляемого производства биотоплива с использованием ПКС. Учитывая способность поликетидсинтаз продуцировать миллионы различных органических молекул, должна быть возможность получения даже более сложных молекул, специально предназначенных для бензиновых, дизельных, реактивных и даже ракетных двигателей.