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.

Водородная энергетика: физика и экономика против экологии

❗️Водород станет эффективным энергетическим источником только в случае, если в качестве сырья для его производства будет использоваться вода и крайне дешёвая энергия, а не ископаемые углеводороды. Такое мнение высказал исполнительный вице-президент «НьюТек Сервисез», профессор РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Валерий Бессель на «Международном газовом форуме» в Санкт-Петербурге.

🎙«Водород будет совершенно нормальным возобновляемым источником энергии, когда в качестве сырья для его получения будет использоваться не исчерпаемое органическое топливо, а вода, которой у нас на Земле почти 5 трлн. куб. метров. Причём при сжигании водорода мы будем получать водяной пар, который будет конденсироваться и снова будет скапливаться в водоёмах. При этом никогда получение энергии из водорода не будет эффективнее, чем её получение из углеводородов хотя бы потому, что в органическом топливе за все время существования органической жизни скапливалась энергия Солнца», – отметил учёный.

💰По его словам, производство водорода из ископаемых ресурсов является дорогим и значительно менее эффективным, чем прямое получение энергии из углеводородов. Так, стоимость производства
📌«зелёного» водорода (ВИЭ + электролиз воды) достигает $5,4 на 1 кг,
📌«жёлтого» водорода (АЭС + электролиз воды) – $4,4 на 1 кг,
📌«голубого» водорода (метан + паровой риформинг метана + улавливание СО2) – $1,5 на 1 кг,
📌«коричневого» водорода (уголь+ газификация угля) – $1,5 на 1 кг,
📌«серого» водорода (метан + паровой риформинг метана) – $0,9 на 1 кг.

🎙«Теперь вопрос, а надо ли нам из метана получать водород, ведь для того, чтобы получить 1 кг водорода надо использовать 4 кг метана. Если мы сжигаем 4 кг метана, мы получаем 200 мегаджоулей энергии, а сжигая 1 кг водорода мы получаем 120 мега джоулей энергии. Если принять к сведению, что Россия в 2021 году экспортировала 194 млрд. кубометров газа и предположить, что процесс преобразования газа в водород будет 100%, чего не бывает никогда, то мы можем из этого газа получить только 34,8 млрд. кубометров водорода», – сказал Бессель.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/14/vodorodnaya-energetika-fizika-i-ekonomika-protiv-ekologii/

❗️Успейте до 22 сентября❗️

«Глобальная энергия» продлила приём заявок на конкурс «Энергия пера»👆

(a) DFT-оптимизированная конфигурация связывания CO2 в Mg2(dobdc).
(b) Визуализация CO2 в кристаллической структуре NbOFFIVE-1-Ni (C – серым цветом; N – синим цветом; O – красным цветом; F – зелёным цветом; Nb - синие многогранники).

В развитие темы

Допуск и смещение

🚙Очень распространённой проблемой в индуктивных системах БПЭ является поперечное смещение между первичной и вторичной катушками, которое измеряется относительно центров обеих катушек. Смещение снижает коэффициент сопряжения между двумя катушками, а, следовательно, и эффективность передачи энергии.

🤔В настоящее время активно исследуется возможность создания системы БПЭ, устойчивой к смещению. Некоторые идеи, предложенные в этой области, включают в себя
📌новые схемы компенсации, такие как топология LCL-компенсации,
📌новые формы катушек, такие как DDQ-катушки,
📌и системы механического выравнивания, регулирующие
положение первичной обмотки, вторичной обмотки или иногда самого автомобиля.
С точки зрения защищённости от паразитных электромагнитных полей, круглые и прямоугольные катушки работают лучше, в то время как в отношении допуска смещения катушки лучшие характеристики показывают DD и DDQ.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3355

Перовскит - игры с температурой

☀️Одним из наиболее эффективных способов формирования более совершенных кристаллов является регулировка температуры. Для гибридных перовскитов было предложено несколько технологий синтеза - от двухстадийных процессов до прямой кристаллизации.

👍Достоинством перовскитов является то, что их осаждение из своих прекурсоров с получением тонкой пленки может быть выполнено с помощью основанных на растворах процессах, но при этом довольно трудно осуществлять контроль над формированием центров кристаллизациии и самой кристаллизацией плёнки, подготовленной из насыщенного раствора, путем испарения растворителя.

👉На процедуру кристаллизации влияет ряд параметров, таких как насыщение атмосферы кислородом и влажность, что может привести к изменению размеров кристаллов и химического состава поверхности. Химические и физические свойства можно регулировать на атомном уровне с помощью реактивов и термического отжига. Наиболее популярной процедурой для инициирования кристаллизации перовскитной плёнки является термический отжиг при 100°C в течение 10 мин.

❗️Было показано, что процесс микроволнового облучения может привести к более быстрой и менее энергозатратной кристаллизации перовскитного материала. Однако длительное воздействие микроволнового облучения приводит к противоположному результату.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3361

Электрокар на солнечных батареях

🇳🇱Стартап Lightyear привлек 81 млн. евро для разработки электромобиля Lightyear 2, который будет питаться от солнечных батарей. Проект станет обновлённой версией электромобиля Lightyear 0, серийное производство которого должно начаться осенью нынешнего года.

☀️Главной особенностью Lightyear 0 является использование солнечных панелей общей площадью 5 кв. м, встроенных в крышу. Электромобиль, оснащённый аккумуляторными батареями, может заряжаться как от энергии солнца, так и от обычной розетки: ночной подзарядки достаточно для прохождения 300 км. Запас хода по шоссе при скорости 110 км/ч составляет 560 км (при условии полной подзарядки). При этом Lightyear 0 может развивать максимальную скорость в 160 км/ч, разгоняясь до 100 км/ч за 10 секунд. Благодаря сравнительно высокому дорожному просвету (183 мм) авто можно использовать не только в городе, но и для поездок в сельской местности.

💰Несмотря на достаточно высокую стоимость Lightyear 0 (250 тыс. евро), компания успела продать 150 авто ещё до их схода с конвейера. Покупателей привлекает меньшая зависимость от электрозаправок, нежели при использовании обычного электромобиля. Воспользоваться этим преимуществом смогут и покупатели Lightyear 2, цена которого должна будет составить «всего» 30 тыс. евро. Компания уже получила предзаказы на поставку 10 тыс. этих авто для каршеринговых и лизинговых платформ MyWheels и LeasePlan.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/15/elektrokar-na-solnechnyh-batareyah/

КНР - четыре новых атомных реактора

🇨🇳Государственный совет Китая 14 сентября одобрил строительство четырёх новых атомных энергоблоков: ✔️два из них будут введены в строй в рамках первого этапа сооружения АЭС Ляньцзян в провинции Гуандун на юге страны,
✔️а остальные два станут частью второй фазы возведения АЭС Чжанчжоу в провинции Фуцзянь на юго-востоке КНР.

👉Оба проекта будут оснащены водо-водяными ядерными реакторами, которые используют обычную воду в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя. АЭС Ляньцзян будет использовать реакторы CAP 1000, которые являются аналогами американского двухконтурного реактора AP 1000, рассчитанного на 60 лет эксплуатации. В свою очередь, технологической основной для второй фазы АЭС Чжанчжоу станут реакторы «Хуалун-1», которые уже нашли применение за пределами КНР. Реакторы этого типа установлены на втором и третьем энергоблоках пакистанской АЭС «Карачи», которые были введены в строй в 2021-2022 гг.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/15/kitaj-odobril-stroitelstvo-chetyreh-novyh-atomnyh-reaktorov/

Альтернатива шельфу

🇺🇸Стартап T-Omega создал прототип ветротурбины, которая может вырабатывать электроэнергию не только в прибрежной зоне, но и в открытом море. Экспериментальная установка двухметровой высоты мощностью 10 мегаватт (МВт) и масштабом 1:60 в соотношении с будущим коммерческим аналогом прошла успешные испытания на устойчивость в волновом резервуаре в Университете Глазго.

👉Главной особенностью разработки является необычное расположение несущих конструкций: ветрогенератор имеет не одну, а четыре башни, которые размещены полностью над водой. Две пары «ножек» смонтированы в форме пирамиды, на вершине которой закреплены лопасти. Пирамида удерживается на плаву благодаря квадратной форме основания, а также использованию балласта, который при выводе ветрогенератора в море будет сбрасываться на дно. Ветротурбина будет вращаться вокруг своей оси и, тем самым, будет всегда обращена против ветра, причём без помощи каких-либо датчиков, двигателей и поворотных механизмов.

💪Ключевым преимуществом конструкции является высокая сопротивляемость к штормовой погоде: прототип в ходе испытаний в волновом резервуаре сохранял устойчивость к волнам с эквивалентной полномасштабной высотой от 18 до 30 метров. По оценке Omega-T, конструкция ветрогенератора будет на 20% легче и на 30% дешевле обычных прибрежных ветрогенераторов. Экономия будет достигаться, в том числе, за счет более низких затрат на сталь: если в башнях стандартных «оффшорных» ветрогенераторов толщина стального слоя составляет 3 дюйма (7,6 сантиметра), то у коммерческого аналога установки T-Omega она не будет превышать 0,5 дюйма (1,3 сантиметра).

👍Инновация может дать толчок к развитию морской ветроэнергетики. Общемировая мощность всех типов энергоустановок, работающих в открытом море, к концу 2021 г. составляла 524 мегаватта (МВт), тогда как для прибрежных ветрогенераторов этот показатель достиг 55,7 гигаватт (ГВт), согласно данным IRENA.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/15/alternativa-shelfu-vetroturbina-dlya-otkrytogo-morya/

Как производить водород там, где мало воды❓

🏜Перспективная инновация двух университетов в случае масштабирования поможет расширить географию проектов в области «зелёного» водорода. А они пока что реализуются преимущественно в странах с обилием водных ресурсов.

👉Единственной страной к югу от Сахары, собирающейся стать крупным производителем водорода, является Намибия. Там площадкой для сооружения электролизных мощностей на 3 ГВт должен будет стать Национальный парк Цау-Хаеб, расположенный на побережье Атлантического океана.

Lightyear как тренд

🚙Успешная коммерциализация Lightyear 0 и Lightyear 2 внесёт вклад в бум электромобилей. По данным МЭА, глобальный
✔️парк электрокаров на аккумуляторных батареях в период с 2017 по 2021 гг. увеличился с 1,9 млн. до 11 млн. единиц,
✔️а парк подзаряжаемых «гибридов» – с 1,2 млн. до 5,2 млн. единиц.

👉В целом, лидером отрасли является Китай. На его долю в 2021 г. пришлось 56% парка электрокаров на аккумуляторах и 31% «гибридов».

Нет предела совершенству риформинга

💪Процесс получения водорода методом парового риформинга метана успешно внедрён в производство. Однако, несмотря на это, ведутся дальнейшие работы по оптимизации характеристик катализатора и процесса в целом.

👉К передовым способам улучшения характеристик процесса паровой конверсии метана также можно отнести
📌его сопряжение с адсорбцией СО2,
📌использование микрореакторных установок
📌или технологии химического циклирования с применением сложных оксидных материалов в качестве носителей кислорода вместо молекулярного кислорода из газовой фазы: LaFe1-xCoxO3, Ce-Fe-Zr-O/MgO [83], Fe2O3/Al2O3 c добавками Ce и Ca [84], SrFeO3-δ .
В работе в качестве доступного и эффективного носителя кислорода предложен модифицированный никелем и железом кальцит.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3357

Слова классика

- Нам нужно думать о будущих сценариях, при которых станет сложно использовать углеродные источники топлива. В своё время русские разработчики создали первый в мире космический спутник. И сейчас тоже нужны люди, способные по-новому взглянуть на вещи и создавать новые решения.

Торстейн Инги Сигфуссон
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/torstejn-ingi-sigfusson-is/