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

Основной источник электроэнергии в странах мира.

🟢 — возобновляемый;
🟡 — ядерный;
🔴 — ископаемый.

Слова классика

— Сибирь — самый холодный регион мира, здесь в отличие от любого другого региона больше всего энергии тратится не на генерацию электричества, а на производство тепла. К тому же мы — самый богатый регион по энергоресурсам не только в России, но и в мире: по газу, нефти, древесине, гидроресурсам, углю, геотермальным источникам. Это означает то, что мы не просто должны поставлять первичные энергоресурсы за границу, а должны здесь, на месте производить товар более высокого качества с высокой добавленной стоимостью. Например, электроэнергию либо какой-то конкретный химический продукт.

Сергей Алексеенко
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/sergej-alekseenko-rossiya/

Схема процесса получения водорода путём паровой конверсии метана в режиме химического циклирования

👆Из схемы видно, что в процессе реакции CH4 взаимодействует с решёточным кислородом Ca2Fe2O5 и NiO с образованием H2, CO2, CO и C. В результате образуется смесь СаО и Ni3Fe, окисление которой замыкает цикл.

В развитие темы

Дайджест «Глобальной энергии» за 19 - 23 сентября.

👉Выпуск по ссылке

📌Антон Максимов - о перспективах развития нефтехимической отрасли России
📌Первый жидкосолевой реактор может появится в России в конце 2030 — начале 2040 гг.
📌Водород из сточных вод
📌Учёные нашли новый способ извлечения алюминия и серебра из солнечных панелей
📌Китай ввёл в строй одиннадцатый по счету блок ГЭС Байхэтань
📌Сетка из ветротурбин: разработка для морской энергетики
📌Сто тысяч оборотов в минуту: новый двигатель для электромобилей.

Человека нельзя ничему научить. Можно только помочь ему открыть это в нём самом. (c) Галилео Галилей

(a) Иллюстрация метода непрерывного струйного осаждения.
(b) Иллюстрация метода капельно-импульсного струйного осаждения.
(c) Иллюстрация метода осаждения с использованием трафаретной печати.
(d) Иллюстрация метода глубокой печати.

В развитие темы

Сто тысяч оборотов в минуту

🇦🇺Учёные из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) разработали электродвигатель, который способен совершать до 100 тыс. оборотов в минуту. Новый мотор благодаря высокой удельной мощности может снизить вес электромобилей и увеличить их запас хода.

🚙Инновация относится к категории синхронных двигателей с внутренними постоянными магнитами (IPMSM). Роторы двигателей этого типа оснащены магнитами для создания сильного крутящего момента. Однако из-за наличия в роторе тонких железных перемычек конструкция IPMSM отличает низкой механической прочностью, что ограничивает максимальную скорость мотора. Учёным удалось обойти это ограничение за счёт новой топологии ротора, резко повышающей надёжность и снижающей на 70% количество редкоземельных металлов на единицу произведённой энергии.

👉Новый двигатель был разработан с использованием программы на искусственном интеллекте, которая оценила 90 возможных вариаций. Пиковая удельная мощность выбранной модели составила 7 киловатт (кВт) на килограмм, а её максимальная скорость – 100 тыс. оборотов в минуту, что вдвое превышает прежний рекорд для двигателей IPMSM. Разработка может помочь разрешить одну из дилемм производителей электромобилей: как повысить запас хода, не прибегая к увеличению размера аккумулятора, что чревато утяжелением автомобиля с батарейным питанием. Увеличение скорости электродвигателей позволит снизить вес электромобиля и, тем самым, увеличить его ход.

💪Найденное решение поддаётся масштабированию и оптимизации: например, абсолютную мощность двигателя можно задать на уровне 200 кВт, а скорость – снизить до 18 тыс. оборотов в минуту, что оптимально для электромобилей. По оценке разработчиков, адаптация нового двигателя для серийного производства электромобилей может занять от шести до двенадцати месяцев.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/22/sto-tysyach-oborotov-v-minutu-novyj-dvigatel-dlya-elektromobilej/

Проблемы ископаемых

🤔Помимо ограниченности запасов, другим не менее значимым для выживания человечества недостатком получения энергии из традиционных видов топлива является негативное воздействие его использования на окружающую среду.

🫣Сжигание углеводородного топлива сопровождается
📌значительным увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере планеты;
📌вредными выбросами в атмосферу Земли, связанными не только с эмиссией двуокиси углерода, но и других парниковых газов;
📌глобальным потеплением;
📌подкислением океана;
❗️и в конечном итоге не просто существенным изменением климата, а причиной настоящей экологической катастрофы, выражающейся в многочисленных негативных проявлениях, оказываемых на природу и человека.

☢️Раньше крайне перспективной представлялась атомная энергия. Но после произошедших катастроф на атомных электростанциях данный вид энергии стал напрямую ассоциироваться с экологической катастрофой. Тем более - до сих пор не созданы эффективные технологии переработки и захоронения радиоактивных веществ.

👉В целом, современные промышленные предприятия энергетики ежегодно выбрасывают на поверхность Земли около 1 млрд. тонн отходов. Неравномерное распределение энергетических ресурсов (представленных традиционными видами топлива) приводит и к политической напряжённости.

КНР и ГЭС

🇨🇳Китай является общемировым лидером по строительству гидроэлектростанций. По данным Ember, на долю КНР в 2021 г. пришлось 80% глобального прироста мощности гидроэлектростанций (14,6 ГВт из 18,3 ГВт). И это при том, что в структуре ввода ветровых и солнечных генераторов эта доля составила 50% (46,9 ГВт из 93,4 ГВт) и 40% (53 ГВт из 133,5 ГВт) соответственно.

🌍При этом Китай участвует в строительстве ГЭС в развивающихся странах Африки. Например, Китайская национальная корпорация электроинжиниринга (CNEEC) взяла на себя 75% расходов на сооружение нигерийской ГЭС «Зунгеру» (700 МВт), первый блок которой был введен в строй весной 2022 г. Проект после выхода на полную мощность будет обеспечивать 10% энергоспроса Нигерии.

Как использовать ветер с моря❓

💨Инновация Wind Catching Systems в случае успешного прохождения пути от прототипа до коммерческого аналога пополнит ряд технологий, призванных сделать возможным использование ветрогенераторов в открытом море.

👉Ранее своё решение этой задачи предложила компания World Wide Wind, разработавшая ветротурбину с вертикальной осью, у которой верхняя турбина подсоединена к ротору, расположенному в основании ветроустановки, а нижняя – к статору ветрогенератора. Такая конструкция обеспечивает низкий центр тяжести и, как следствие, возможность удерживаться на плаву при наклоне в 60 градусов. Альтернативное решение предложила и компания T-Omega, создавшая прототип ветроустановки, напоминающей пирамиду, которая удерживается на поверхности воды благодаря квадратной форме основания.

🤔Морские ветрогенераторы пока что распространены в значительно меньшей степени, чем прибрежные: глобальная мощность действующих установок первого типа по итогам 2021 г. достигла 56 гигаватт (ГВт), тогда как второго – 524 МВт, согласно данным IRENA.

Хемосорбенты. №2

2️⃣Жидкие амины. Наиболее распространенные промышленные процессы улавливания CO2 включают использование водных растворов аминов (таких как 20–30%-ные, по весу, растворы моноэтаноламина) в качестве жидких абсорбентов для извлечения CO2 из газовых смесей. Химия таких процессов в основном подразумевает реакции образования карбамата и бикарбоната (обе упомянутые реакции обратимы при нагреве).

👉Альтернативные абсорбенты включают неводные амины с низким давлением насыщенного пара, такие как аминосиликоны, который эффективно снижают энергопотребление за счёт уменьшения кажущейся удельной теплоёмкости. Но при этом регенерация осуществляется при температуре выше 120°C, что опять же требует значи тельных энергозатрат. Кроме того, это вызывает волатилизацию и деградацию аминов в долгосрочных масштабах. Применение ионных разновидностей аминов, таких как соли аминокислот, позволяет эффективно бороться с волатилизацией, но их окислительная деградация все ещё остаётся не решённой проблемой.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3399