Полезный VASP

☀️Упомянутый VASP рассматривается как модифицированный двухстадийный последовательный процесс, в котором второй этап заменён газофазной реакцией. Согласно этой методике, формирование пленки начинается с создания неорганического каркаса перовскитного материала с помощью осаждения раствора, а затем в данном месте происходит реакция между неорганическими веществами и желательными органическими парами, в результате чего образуется перовскитная плёнка.

👉Решающим фактором для формирования плёнки является температура источника, создающего соответствующее давление пара, при котором не происходит полного повреждения или разложения солей газообразных галогенидов. На динамику образования перовскита влияет также температура подложки. Другими словами, VASP использует кинетическую реактивность органических паров и термодинамическую стабильность перовскита в процессе роста кристаллов в месте осаждения. Следовательно, преимуществом этой технологии по сравнению с вакуумным осаждением или осаждением из раствора является включение органических компонентов в неорганический каркас при использовании пара, что предотвращает высокую скорость роста перовскита в процессе одновременного осаждения прекурсоров, а также возможную деградацию неорганического каркаса при погружении в органический раствор.

💪Таким образом, VASP позволяет получать перовскитные плёнки с
✔️полным покрытием подложки,
✔️малой шероховатостью поверхности
✔️и чётко определённым размером зёрен вплоть до микроразмеров.

Какие электролизёры преобладают❓

👉Если щелочные электролизёры используют для производства водорода жидкий раствор электролита, то электролизёры с протонообменной мембраной – твёрдый полимерный электролит.

🤔Однако оба типа установок работают при температуре не более чем 80 градусов, что и служит их главным отличием от твёрдооксидных электролизёров. Правда, последняя из трёх технологий недостаточно широко распространена. И проект Topsoe будет увеличивать её представленность в секторе.

🧮Пока же, по подсчётам МЭА, в 2020 г. глобальная мощность электролизёров составляла 286 МВт. Из них свыше 90% приходилось на
📌щелочные установки (176 МВт)
📌и электролизёры с PEM (89 МВт).

Ветер Поднебесной

🇨🇳Данные WFO в целом подтверждают тенденции прошлого года, когда Китай благодаря вводу 17,4 ГВт вышел на первое общемировое место по мощности действующих прибрежных ветроэлектростанций (ВЭС). Таким образом, КНР опередила Великобританию, где мощность «оффшорных» ВЭС выросла «лишь» на 2,3 ГВт.

👉Одним из драйверов развития отрасли в КНР вплоть до недавнего времени являлись «зелёные» тарифы, которые гарантировали поставщикам «чистой» энергии возможность подключения к общей сети, а также покупку всего объема генерируемого электричества по фиксированным ценам. Это обеспечивало китайским операторам прибрежных ВЭС более низкие операционные издержки ($35 на мегаватт-час выработки), чем их конкурентам в США ($25 на МВт*Ч).

❗️Действие «зелёных» тарифов было приостановлено в КНР в ноябре 2021 г. Однако на темпах строительства новых прибрежных ВЭС это пока не отразилось.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3332

Что делать при дефиците серебра❓

👍Разработка SunDrive может повысить доступность солнечной энергии в странах, не обладающих крупными запасами серебра. Мировым лидером по снижению затрат на строительство фотоэлектрических панелей остаётся Китай.

☀️По оценке МЭА, в 2020 г. удельная стоимость строительства солнечных электростанций
🇨🇳в КНР ($650 на киловатт мощности) была на 60% ниже,
🇺🇸чем в США ($1 100 на киловатт).
При этом Китай занимает второе место в мире по производству серебра, тогда как США – лишь восьмое (3 400 т против 1 000 т, согласно данным Statista за 2021 г.).

🔥 Уважаемые читатели! Представляем вашему вниманию цифровой сервис «FUELS Digest».

Данный сервис осуществляет глобальный мониторинг по более чем 500 источникам информации в области производства и применения топлив и присадок, а также разработок новых процессов и катализаторов!

Основные направления мониторинга сервиса «FUELS Digest»:
▪️Моторные топлива, в том числе бензины, дизельное, судовое и газомоторное топливо, авиакеросин и водород
▪️ Технологии получения топливных присадок и реагентов для нефтеперерабатывающих предприятий, а также перечень производителей и марок;
▪️Процессы и катализаторы нефтепереработки, нефтехимии, переработки биомассы и CCUS;
▪️ Транспорт, электротранспорт, топливные элементы, углеродный менеджмент;
▪️Отечественные и международные стандарты, российские НИОКР, новые и модернизированные топлива на рынке ЕАЭС.
📍Все найденные отчёты, статьи, патенты, конференции, презентации и бюллетени публикуются в открытом telegram-канале по ссылке: t.iss.one/FUELSdigest
📍Цифровой сервис разработан командой преподавателей и студентов РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

📩По всем вопросам и предложениям можно обращаться к Шеф-редактору - Маховой Ульяне
[email protected]

Механизм работы трибоэлектрических генераторов

👉Традиционный подход к преобразованию механической энергии в электрическую основан на использовании электромагнитного генератора (ЭМГ). Принцип действия ЭМГ основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, а на его выходе мы получаем низкое выходное напряжение и высокий выходной ток, поскольку выходное напряжение является произведением тока и внутреннего сопротивления металлических обмоток.

🤔Выходная мощность ЭМГ пропорциональна частоте вращения ЭМГ, поэтому он не эффективен для преобразования низкочастотной и низкоамплитудной механической энергии в электрическую. Для эффективного сбора низкоамплитудной, низкокачественной и низкочастотной энергии с высокой энтропией необходим, с целью удовлетворения мировых потребностей, революционный подход. Для достижения этих целей был изобретён трибоэлектрический наногенератор (ТЭНГ).

👍В ТЭНГ одновременно используются эффекты трибоэлектризации и электростатической индукции, что позволяет преобразовывать механическую энергию любой формы в электрическую с высоким КПД преобразования энергии. Преимуществами ТЭНГ являются
📌низкая стоимость,
📌простота изготовления,
📌разнообразный выбор материалов
📌и широкий спектр применения.

✊Наличие электростатического заряда, создаваемого на поверхностях в результате контакта сред, а также изменение пространственного распределения электростатических зарядов приводит к возникновению тока смещения, вызывающего под действием внешней силы поток электронов между двумя электродами. ТЭНГ основан на использовании тока смещения Максвелла в качестве движущей силы для эффективного преобразования механической энергии в электрическую энергию/сигнал, независимо от того, используются наноматериалы или нет.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3325

☀️🇨🇳Наглядная иллюстрация, того как КНР доминирует на рынке солнечных панелей. Китай производит большинство сырья для их изготовления и значительное количество непосредственно панелей. Если в 2010 году на Поднебесную приходилось 55% этого рынка, то сейчас - уже 84%.

Гидротермальный синтез в деталях

☀️Для формирования перовскитных плёнок применяется также гидротермальный синтез. Он стал передовой технологией для выращивания монокристаллов и выщелачивания металлов.

👉Гидротермальный синтез представляет собой синтез веществ, осуществляемый путём проведения химических реакций в герметичном, нагретом водном растворе при соответствующей температуре (100-1000°C) и давлении (1-100 МПа). По температуре реакции гидротермальный синтез подразделяется на две категории:
✔️реакция субкритического
✔️и сверхкритического синтеза.

🌡Реакция субкритического синтеза осуществляется в диапазоне температур 100-240°C, в то время как реакция сверхкритического синтеза проходит при гораздо более высоких температурах. Кроме того, для управления морфологическими особенностями получаемых материалов можно использовать низкое или высокое давление пара основного состава, участвующего
в реакции.

❗️Уникальность этой технологии заключается в том, что любой стабильный прекурсор, используемый в процессе, может разрушаться при относительно низкой температуре, что предотвращает обширную агломерацию, которую обычно вызывают твёрдофазные реакции при высоких температурах спекания. Учитывая тот факт, что гидротермальный синтез позволяет быстро смешивать прекурсоры для получения однородных продуктов с контролируемыми параметрами, он стал одним из наиболее предпочтительных и применяемых химических процессов для получения однородных плёнок перовскита.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3347

Вид сверху четырёх стандартных конфигураций катушек:

(а) круглая,
(b) прямоугольная,
(c) DD катушка,
(d) DDQ катушка.

В развитие темы

Металл-органические каркасные структуры (MOF)

🧽Продолжаем тему физических сорбентов для улавливания углерода из воздуха. Конкретно MOF представляют собой особый класс пористых, кристаллических, пространственно-протяженных твёрдых тел, содержащих ионы или кластеры металлов, связанных органическими лигандами.

👉Физисорбционное улавливание CO2 в MOF осуществляется главным образом следующими двумя основными механизмами:
📌открытыми для связей (координационно ненасыщенными) металлическими центрами
📌и полярными взаимодействиями в микропорах.

1️⃣Первый механизм, примером которого является Mg2(dobdc) (Mg-MOF-74), использует сильное электрическое поле вокруг координационно ненасыщенных ионов металлов для связывания CO2 с высокой теплотой адсорбции [~40 кДж·моль-1 в Mg2(dobdc)]. Такие каркасные структуры способны улавливать углекислый газ даже при повышенных температурах (60°C), но, вместе с тем, требуют высоких температур для регенерации MOF (порядка 140°C), позволяющих легко высвобождать CO2. Кроме того, многие открытые для связей металлические центры являются реактивными по отношению к различным веществам, включая воду, что приводит к снижению поглотительной способности MOF и декомпозиции каркасных структур во влажных условиях эксплуатации.

2️⃣Второй механизм, представленный NbOFFIVE-1-Ni, характеризуется микропорами, удачно вмещающими молекулы CO2, и полярными функциональными группами, совместно усиливающими связывающую способность по отношению к захватываемым молекулам углекислого газа (теплота адсорбции: 54 кДж/моль, NbOFFIVE-1-Ni). Такие каркасы менее подвержены деградации поглотительной способности во влажных условиях, по сравнению с предыдущим представленным типом MOF, хотя многие примеры всё же демонстрируют небольшое снижение эффективности поглощения CO2 при значительном количестве технологических циклов.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3338

Производство водорода по технологии паровой конверсии метана без отвода пара SMR-X™

В развитие темы

Малави удвоит мощность ГЭС

🇲🇼Правительство Малави совместно с Международной финансовой корпорацией (IFC) Всемирного банка, французской энергокомпанией EDF и норвежской Scatec, специализирующейся на производстве возобновляемой энергии, подписала соглашение о строительстве гидроэлектростанции Мпатаманга мощностью 350 мегаватт (МВт). Это позволит увеличить мощность действующих в стране ГЭС с 374 МВт до 724 МВт.

🌊Проект будет реализован на крупнейшей в стране реке Шир, протяжённость которой составляет чуть более 400 км. Новая ГЭС обеспечит электроэнергией 2 млн. человек (при населении страны в 19,1 млн.) и будет ежегодно экономить 520 тыс. т углекислого газа, что эквивалентно трети годовых выбросов CO2 в Малави (1,5 млн т в год). Проект позволит частично решить проблему энергодефицита, которая остаётся для Малави хронической. По данным Всемирного банка, в городах Малави лишь 54% домохозяйств обладают доступом к электроэнергии, а в сельской местности – и вовсе 6,6%, при том что уровень урбанизации составляет в стране 18%.

☀️Помимо строительства новой ГЭС, Малави пытается улучшить ситуацию с энергоснабжением за счёт солнечных электростанций (СЭС), в том числе проектов Salima (в 75 км к востоку от столицы Лилонгве) и Golomoti (в 100 км к юго-востоку от Лилонгве) мощностью 60 МВт и 20 МВт соответственно.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/13/malavi-udvoit-moshhnost-gidroelektrostancij-za-schet-novoj-ges/

Источники и запасы геотермального тепла

♨️Подземное тепло связано с историей образования Земли. Земля сформировалась 4,56 миллиарда лет назад путём аккреции материала из протопланетного диска, в котором имелось значительное количество радиоактивных элементов с коротким периодом полураспада.

🌎Выделение тепла за счёт радиоактивного распада и другие процессы привели к образованию многослойной планеты с горячим жидким металлическим ядром (железо и никель), внутри которого впоследствии сформировалось твёрдое внутреннее ядро радиусом 1 220 км и температурой (4 500 – 6 600)°С. Жидкое внешнее ядро простирается примерно на 3 480 км от центра Земли, что делает его толщиной около 2 200 км. Температура на внешнем краю жидкого ядра лежит в пределах (3 700 – 4 500) °С.

🔥Вне ядра находится мантия, имеющая толщину около 2 890 км и состоящая из расплавленных силикатных минералов и оксидов. Температура на внешней границе мантии составляет 1 100°С. Особенностью мантии является наличие мощных конвективных течений, формирующих конвективные ячейки. Именно таким способом происходит перенос тепла от горячего ядра к земной коре, которая плавает на мантии и бывает двух типов:

1️⃣Океаническая кора имеет толщину от 6 до 10 км и образуется в областях, где восходящие части конвективных ячеек в мантии достигают поверхности.
2️⃣Континентальная кора, состоящая в основном из гранита и базальта, имеет толщину от 30 до 60 км и содержит значительное количество долгоживущих радиоактивных изотопов K, Rb, Th и U.

Продолжение завтра 

https://t.iss.one/globalenergyprize/3345

Сопряжённая микросеть с примерами обмена управляемыми ресурсами

Эта концепция показана на рисунке вместе с примерами управляемых ресурсов, в число которых могут входить электромобили (ЭМ), системы накопления энергии (СНЭ), возобновляемые (и традиционные маломасштабные) блоки УРГ, гибкие нагрузки и, что наиболее важно, телекоммуникационная инфраструктура,
необходимая для координации всех этих ресурсов.

Перовскит - выбор из двух синтезов❓

☀️Как и гидротермальный синтез, сольвотермальный синтез — это процедура, основанная на реакции растворения, используемая для осаждения перовскита. Разница между этими двумя методами заключается в том, что вместо воды в сольвотермальном синтезе основным растворителем обычно является органический растворитель.

👉Сольвотермальный синтез, при котором часто однородную смесь жидких и твёрдых прекурсоров нагревают в герметичном реакционном сосуде вблизи или выше температуры кипения основного растворителя, особенно часто применяется для получения кристаллических материалов. Сольвотермальный синтез представляет собой универсальную альтернативу прокаливанию для получения металлоорганических каркасных структур, таких как перовскиты, при более низких температурах.

❗️При этом надо учитывать, что при использовании сольвотермального синтеза, управление морфологией кристалла с точки зрения формы и размера частиц является сложной задачей.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3354

Электролиз воздуха

🇦🇺🇬🇧Учёные из Университета Мельбурна и Университета Манчестера создали прототип электролизной установки, которая может использовать воздушную влагу для производства водорода. Коммерциализация разработки позволит получать «зелёный» водород в засушливых регионах, благоприятных для солнечной генерации, но испытывающих дефицит водных ресурсов.

👉Основным элементом прототипа является блок для сбора воды, выполненный из пористого материала и пропитанный гигроскопическим (т.е. способным поглощать влагу) ионным раствором; по обеим сторонам блока расположено два противоположных электрода – анод, притягивающий ионы кислорода, и катод, притягивающий ионы водорода. Электроды соединены с газоприёмниками, при этом блок для аккумулирования жидкости может использоваться как резервуар для хранения электролита (вещества, проводящего электрический ток вследствие диссоциации на ионы).

⚡️Устройство может работать в паре
✔️с солнечной панелью,
✔️ветровым генератором
✔️или любым другим источником «чистой» энергии.
Аккумулируемая вода переносится на поверхность электродов, где в изоляции от воздуха она разделяется на кислород и водород. Прототип может генерировать 3,7 куб. м водорода в сутки при относительной влажности воздуха в 4%, что кратно ниже влажности в африканском тропическом регионе Сахель, расположенном на оконечности Сахары (20%), а также в центрально-австралийской пустыне вблизи горы Улуру (21%).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/14/elektroliz-vozduha-ustanovka-dlya-polucheniya-vodoroda-iz-atmosfernoj-vlagi/

Гибридный накопитель

🇮🇪Ирландия приступила к сооружению аккумуляторной системы хранения энергии ёмкостью 170 мегаватт-часов (МВт*Ч), что сопоставимо с двухдневным энергопотреблением страны. Стоимость проекта, получившего название Shannonbridge B, составит 130 млн. евро.

👉Система хранения энергии была спроектирована ирландской электроэнергетической Lumcloon Energy в партнёрстве с корейской Hanwha Energy, специализирующейся на комбинированной генерации. Главной особенностью проекта станет применение аккумуляторов в сочетании с синхронным компенсатором – электродвигателем на холостом ходу, который будет участвовать в преобразовании накопленной энергии в электричество, придавая энергосистеме необходимую инерцию.

👍Являясь изобретением эпохи ранней электрификации, синхронные компенсаторы обрели новую жизнь в условиях перехода на возобновляемую генерацию, использование которой сопряжено с рисками колебания напряжения и скачками реактивной мощности. Например, в Германии синхронные компенсаторы обеспечивают стабильность частоты тока и устойчивость к коротким замыканиям при передаче электроэнергии с ветрогенераторов в Северном море в сеть.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/14/gibridnyj-nakopitel-sistema-hraneniya-energii-s-sinhronnym-kompensatorom/

ЭМГ vs. ТЭНГ

Сравнение механизмов работы
(а) электромагнитного генератора (ЭМГ), основанного на законе электромагнитной индукции Фарадея,
и (b) трибоэлектрического наногенератора (ТЭНГ), основанного на одновременном использовании эффектов трибоэлектризации и электростатической индукции.
Для ЭМГ характерен высокий ток, но низкое напряжение. ТЭНГ имеет высокое выходное напряжение, но низкий ток. И ЭМГ, и ТЭНГ могут применяться в дополнение друг к другу.

В развитие темы

Современные методы и технологии повышения безопасности и эффективности углеводородной энергетики
Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

👉Основными задачами развития энергетической отрасли являются повышение безопасности и эффективности уже существующих технологий, а также развитие и внедрение новых. Так, энергетический переход и четвёртая промышленная революция уже являются реальностью. Рассмотрим перспективные технологии хранения и использования водорода наравне с проектом «умного газопровода» с точки зрения целесообразности их внедрения, преимуществ и недостатков.

❗️Водород представляет собой особый универсальный вид энергоресурса, так как находит применение в различных технологических процессах как в качестве исходного сырья, так и в качестве самостоятельного экологически чистого вида топлива. При сгорании водорода с целью получения топлива из него выделяется исключительно вода, что делает такую энергетику наиболее выигрышной с точки зрения решения экологических проблем планеты. Именно поэтому инвестирование денежных средств в развитие этой отрасли является целесообразным.

Продолжение следует 

Авторы:
Денис Дмитриевич Голдобин, младший научный сотрудник Лаборатории водородных технологий Корпоративного научно-технического центра экологической безопасности и энергоэффективности ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
Василий Николаевич Зеликов, младший научный сотрудник Лаборатории научно-методического и нормативного обеспечения проектирования газопроводов
Корпоративного научно-технического центра управления техническим состоянием и целостностью производственных объектов ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
Юлия Владимировна Сочнева, инженер-химик 1 категории Инженерно-технического центра ООО «Газпром трансгаз Саратов»

Польза биомассы

🇲🇼Энергетика Малави имеет интересную специфику: после воды и Солнца значительную долю в генерации занимает биомасса. Именно биоэнергетические установки являются в этой республике третьим по значимости источником выработки. Их общая мощность в стране составляет 12 МВт. Кстати, такие типы генераторов можно использовать в автономном режиме, без подключения к общей сети.

🍃Хороший пример этого - установки на биотопливе из плодов кротона – засухоустойчивого дерева, произрастающего в странах Восточной Африки, к числу которых относится и Малави. Горючее из плодов кротона получают методом прессования: из орехов под высоким давлением выжимается масло, которое можно использовать в качестве сырья для электрогенераторов. Коммерциализацией этой технологии занимается кенийская компания EcoFix.