ИТЭР - масштабы и задачи

❗️International Thermonuclear Experimental Reactor – самый крупный научный проект в истории человечества. Причём и по масштабам, и по стоимости, и по значимости ожидаемых результатов.

🌎В его сооружении участвуют 7 сторон­участников проекта, объединяющих 35 стран. А это Европа (27 стран ЕС плюс Швейцария и Великобритания), Индия, Китай, Южная Корея, Россия, США и Япония. В соответствии с соглашением, Европа, на территории которой размещается ИТЭР, вносит вклад в проект в размере 45,46%, а остальные участники, в том числе Россия, – по 9,09%.

⚡️Основная задача ИТЭР заключается в экспериментальной демонстрации «зажигания» и управляемого стационарного «горения» дейтерий – тритиевой (DT) смеси в состоянии плазмы. При этом ожидается, что мощность, выделяемая в результате протекания термоядерных реакций (до 400–500 МВт), превысит вводимую в плазму мощность примерно в 10 раз (такое отношение обычно обозначают буквой Q). Это не означает, что ИТЭР будет работать как генерирующий объект: суммарное потребление энергии «от розетки» в процессе разряда будет около 600 МВт, необходимых для функционирования всех обеспечивающих компонент – магнитной системы, криогеники, устройств дополнительного нагрева плазмы, систем управления, диагностики и пр.

👉ИТЭР – всё ещё экспериментальный реактор, он даже не оборудован системой генерации электроэнергии. Именно в ходе работы ИТЭРа предполагается экспериментально прояснить целый набор физических вопросов, которые не могут быть решены на установках меньшего масштаба, работающих на водороде или дейтерии.

О них - завтра

Доля ветроэнергетики, солнечной энергии и аккумуляторных батарей в новых генерирующих мощностях растет с каждым годом. В 2023 году на эти три технологии приходится 82% новых генерирующих мощностей в США.

Австралия монетизирует водород

🇦🇺Австралийский проект «Цепочки поставок водородной энергии» (Hydrogen Energy Supply Chain, HESC) вступил в коммерческую фазу. Фонд зелёных инноваций правительства Японии предоставит 220 млрд. японских йен ($2,35 млрд.) на закупку сжиженного водорода с предприятия в порту Гастингс, которое является частью проекта HESC. Объём поставок составит 30 тыс. т в год.

👉«Цепочка поставок водорода» будет состоять из нескольких «звеньев»:
1️⃣ Первым этапом станет добыча бурого угля на шахте Loy Yang, расположенной в штате Виктория на юго-востоке Австралии.
2️⃣ Добываемое сырье будет подвергаться измельчению, осушке и газификации: реакция угля с кислородом, происходящая под высоким давлением, будет приводить к образованию синтез-газа, состоящего из монооксида углерода (CO) и водорода (H2). Дальнейшее воздействие водяного пара будет приводить к выделению водорода, а также преобразованию монооксида углерода в CO2.
3️⃣ Газообразный водород будет перевозиться в автомобильных цистернах высокого давления в порт Гастингс, откуда после сжижения при температуре минус 253 градуса Цельсия он будет транспортироваться в порт Кобе на японском острове Хансю. Пилотная транспортировка состоялась в январе 2022 г. с помощью танкера Suiso Frontier грузоподъемностью 75 тыс. т.

💪Участниками проекта HESC являются ряд австралийских и японский компаний, в том числе промышленный концерн Kawasaki Heavy Industries, электроэнергетическая Electric Power Development Co. (J-POWER) и энергораспределительная AGL Energy. Проект после выхода на полную мощность сможет обеспечивать производство 225 тыс. т водорода в год, экономя тем самым 1,8 млн. т углекислого газа в год, что эквивалентно годовым выбросам 350 тыс. автомобилей с бензиновым двигателем.

👍Газификация угля остаётся одним из наиболее распространенных способов получения водорода: по данным МЭА,
✔️в 2021 г. на её долю приходилось 19% глобального производства H2,
✔️тогда как на долю риформинга метана (без использования технологий улавливания, утилизации и хранения CO2) – 62%,
✔️а на долю всех прочих источников – 19%.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/avstraliya-pristupila-k-kommercheskomu-proizvodstvu-vodoroda-na-proekte-hesc/

«Росатом» планирует заняться разработкой электролизёров

🇷🇺Водородное подразделение «Росатома» «Русатом Оверсиз» и поставщик промышленных генераторов водорода «Поликом» создают консорциум по производству российских электролизеров для водородных проектов. Стороны объединят усилия для продвижения этой продукции на внутренние и внешние рынки, а также займутся поставками высокотехнологичного оборудования потребителям в различных секторах экономики.

🎙«Водородная энергетика является одним из приоритетных направлений развития российской промышленности. Сегодня перед «Росатомом» и другими крупными отечественными компаниями стоит задача создания и коммерциализации решений в этой области. Первое и основополагающее звено в цепочке поставок водорода — это, конечно же, его производство, и я убежден, что наше сотрудничество с компанией «Поликом» будет способствовать внедрению на рынок передового оборудования и повышению его конкурентоспособности», — комментирует президента РАОС Евгений Пакерманов.

🎙«Очень важно, что «Росатом» поддерживает направление водородных технологий. Тем более, что наши генераторы водорода могут использоваться не только в водородной энергетике, но и для активно развивающихся сейчас традиционных отраслей промышленности. В частности, наши установки необходимы для микроэлектроники, металлургии, тепловой энергетики и других направлений, важных для технологического суверенитета нашей страны», — подчеркнул гендиректор «Поликома» Евгений Волков.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/rosatom-planiruet-zanyatsya-razrabotkoj-otechestvennyh-elektrolizerov/

Инновация для большой глубины

🇪🇸Испанская X1 Wind объявила о первой подаче электроэнергии с прототипа плавучей ветряной турбины PLOCAN, установленной у побережья Канарских островов на глубине 50 метров. Электричество поступает в «умную» микросеть с помощью подводного кабеля протяжённостью 1,4 километра, который подключён к трансформатору с напряжением 20 киловольт (кВ).

💪Платформа представляет собой четырёхстороннюю наклонную пирамиду, у которой нижняя сторона играет роль треугольного основания, где лишь один из «углов» скреплён с морским дном, а две другие стороны «треугольника» могут изменять положение по мере движения морских волн. Углы основания служат точками опоры для крепления ветрогенератора, которыми являются верхние стороны наклонной пирамиды. На её вершине находятся лопасти, вращающиеся по направлению ветра. Такая конструкция обеспечивает устойчивость, которой в морских условиях лишены стандартные ветровые турбины со смещенным вверх центром тяжести.

👉Платформа PLOCAN была установлена в открытом море в ноябре 2022 г. Специалисты X1 Wind в течение четырёх месяцев проверяли её гидродинамические характеристики, а также устойчивость к условиям сильного шторма, чтобы затем приступить к выработке электроэнергии. Испытания должны подготовить X1 Wind к производству полноценного коммерческого аналога, который по масштабу будет втрое превосходить прототип.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/vetrogenerator-kak-naklonnaya-piramida-innovaciya-dlya-bolshoj-glubiny/

🌎 Генсек Латиноамериканской энергетической организации (OLADE) Альфонсо Бланко ответил «Глобальной энергии» на несколько вопросов. Например, этих:

👉 Почему гидроэлектростанции доминируют в энергобалансе Латинской Америки❓
👉 Почему на солнечном континенте так мало солнечных электростанций❓
👉 Какие виды возобновляемой генерации будут развиваться в регионе быстрее всего❓
👉 Как в Латинской Америке обстоят дела с литием - необходимым материалом в деле хранения энергии❓
👉 Есть ли перспективы у «литиевого ОПЕК»❓

📺Смотрите видео https://www.youtube.com/watch?v=C2vMEgWMRhc

Разработан новый вид пьезоэлектрических генераторов

🇷🇺Учёные из Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (ЮФУ) создали пьезоэлектрические генераторы на основе легированных азотом углеродных нанотрубок, преобразующих вибрации городского шума, движения и разговоров человека в электрическую энергию.

👍Такие генераторы в будущем могут стать источником автономного снабжения для персональной техники, в том числе часов, наушников и телефонов. Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндрическую структуру диаметром до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, которые состоят из свернутых в трубку графеновых плоскостей. Исследования в сфере углеродных нанотрубок сегодня переживают новый бум благодаря использованию так называемых «несовершенных» углеродных нанотрубок, в состав которых добавлены (легированы) гетероатомы азота, кислорода и бора (гетероатомом называют любой атом соединения, который не является атомом углерода и водорода). Учёные уже изучают возможность применения таких трубок для преобразования энергии в электрохимических конденсаторах, топливных элементах и литий-ионных аккумуляторах.

🎙Другой сферой является пьезоэлектрические наногенераторы, которые способны накапливать энергию при колебаниях в физической среде. «Идея по разработке наногенераторов на основе преобразования механической энергии окружающей среды в электрическую энергию с помощью пьезоэлектрического эффекта в наноразмерных структурах была заложена в 2006 г. И с тех пор идёт поиск подходящего материала для её реализации. Классические пьезокерамические структуры не подходят, так как являются хрупкими и, как правило, токсичными из-за наличия свинца в составе, а пьезоэлектрические полупроводниковые наноструктуры (оксид цинка, нитрид галлия) обладают недостаточно высоким значением пьезоэлектрического модуля для эффективного преобразования энергии», – комментирует руководитель проекта, кандидат технических наук Марина Ильина.

👉Специалисты Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ провели серию экспериментов, которые показали, что легирование нанотрубки азотом приводит к увеличению пьезоэлектрического модуля, т.е. отношения полученного электрического тока к приложенному давлению. Другим результатом стало выяснение зависимости пьезоэлектрических свойств углеродных нанотрубок, легированных азотом (N-УНТ), от соотношения их длины и диаметра. Наиболее оптимальным стало 30-кратное соотношение, позволяющее обеспечить высокий пьезоэлектрический эффект и при этом сохранить высокую чувствительность N-УНТ к внешним механическим воздействиям.

❗️«Результаты данного исследования показывают, что легированные азотом углеродные нанотрубки являются превосходным кандидатом для разработки высокоэффективных наногенераторов благодаря сочетанию высоких механических и пьезоэлектрических свойств», – констатирует Марина Ильина.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/rossijskie-uchenye-razrabotali-novyj-vid-pezoelektricheskih-generatorov/

ИТЭР: ждите ответа

🤔Итак, какие же именно вопросы призван прояснить International Thermonuclear Experimental Reactor? Их список обширен, вот лишь некоторые.

✔️самонагрев и устойчивость горения термоядерной плазмы;
✔️эффекты, связанные с высокоэнергичными частицами плазмы (речь идёт, в первую очередь, об удержании альфа-­частиц, которые не только греют плазму, но и возбуждают целый спектр разнообразных колебаний и волн, в том числе неустойчивых);
✔️углубление понимания физики удержания и процессов переноса;
✔️физические пределы по плотности и давлению плазмы;
✔️эффективность ввода топлива;
✔️устойчивость магнитогидродинамических идеальных и резистивных мод колебаний плазмы (включая так называемые тиринг-моды, разрывающие токовые слои);
✔️возникновение и подавление мод, связанных с наличием резистивной стенки токамака (эти моды, так же, как и тиринг-моды, способны ограничить допустимое давление плазмы);
✔️возникновение и подавление мод, локализованных на периферии плазмы (как оказалось, эти моды в значительной степени ограничивают длительность разряда и – эффективно – уровень энергосодержания);
✔️обеспечение вывода потоков энергии и частиц;
✔️проблема срыва тока и уменьшения негативных последствий срыва;
✔️обеспечение стационарного рабочего режима;
✔️обеспечение адекватной диагностики в условиях высоких нагрузок (как радиационных, так и с учётом потоков частиц, в том числе нейтронов);
✔️работа дивертора, проблема откачки золы – накапливающихся продуктов реакций;
✔️подбор и испытания стойких материалов для энергонагруженных конструкционных деталей, подвергающихся воздействию плазменных и радиационных потоков, в том числе элементов вакуумной камеры и дивертора;
✔️физика элементов бланкета.

👉Все эти вопросы требуют экспериментальной проверки на установке масштаба ИТЭР. Без такой проверки экстраполяция имеющихся достижений и результатов в область реакторных параметров будет необоснованной. Помимо научных задач общепризнанно, что именно отработка многочисленных технологических систем и обеспечение их взаимного функционирования делает ИТЭР необходимым и весьма значительным шагом на пути к промышленной термоядерной энергетике.

Самые интересные новости телеграм-каналов. Выбор «Глобальной энергии»

Традиционная энергетика
📌 Сырьевая игла: Африка и Ближний Восток наращивают импорт российских нефтепродуктов
📌 Нефть и Капитал: Китай нарастил импорт угля на 70% за два месяца 2023
📌 ИнфоТЭК: Shell нашла более 1 млрд баррелей извлекаемой нефти в Намибии

Нетрадиционная энергетика
📌 Ветроэнергетика: К 2050 году морская ветроэнергетика будет составлять 80% морской инфраструктуры
📌 Экология | Энергетика | ESG: Индия обнаружила 5,5% мировых запасов лития
📌 ИРТТЭК: Почему переход на электромобили не решит проблему выбросов?

Новые способы применения энергии
📌 Высокое напряжение: Шлаки ТЭС трансформируют в бетон
📌 Первый элемент: Австралийские ученые открыли фермент Huc, который может превращать атмосферный водород в электрический ток
📌 NEV News: В США разработан алгоритм, сокращающий время зарядки аккумулятора с 30 до 10 минут

Новость «Глобальной энергии»
📌 Российские учёные разработали новый вид пьезоэлектрических генераторов

Слова классика

- Атомная энергетика требует демократизации. Она должна быть более демократичной. Атомная энергетика, как правило, настолько связана с сомнительным оружием, но лишь немногие страны могут реально это активировать. Большинство потребностей существует сегодня в развивающихся странах. Поэтому что мы делаем все для того, чтобы убедить людей в том, что атомная энергетика является альтернативным источником энергии.

Карло Руббиа
https://globalenergyprize.org/ru/2020/09/08/karlo-rubbia-italiya/

В Боливии 🇧🇴 на высоте 4000 метров над уровнем моря запустили новую очередь самого высокогорного в мире Центра ядерных исследований. Проект строит «Росатом». О том, почему такой центр строится именно в Боливии и в чем его уникальность, - в сюжете Сергея Брилёва⬇️

Хорошая (и такая долгожданная!) новость из Боливии

Танзания определилась с СПГ-проектом

🇹🇿Министерство энергетики Танзании объявило о завершении переговоров с Equinor и Shell о строительстве первого в стране завода по производству сжиженного природного газа (СПГ) стоимостью $30 млрд. Стороны определились с ресурсной базой проекта:
✔️ими станут блоки 1 и 4 шельфа Танзании (с общими запасами газа в 448 млрд куб. м), оператором которых является Shell,
✔️а также блок 2 на 560 млрд куб. м, разработкой которого занимаются Equinor (в качестве оператора) и ExxonMobil.

👉Стороны заключили предварительное соглашение в июне 2022 г. Министерство энергетики Танзании рассчитывает, что окончательное инвестиционное решение по проекту будет принято в 2025 г. Помимо Shell, Equinor и ExxonMobil, участвовать в сооружении производственных очередей также будут британская Ophir Energy и сингапурская Pavilion Energy. Площадка по сжижению природного газа будет расположена в области Линди на юго-востоке страны.

👍Танзания в случае успешной реализации проекта станет седьмым по счёту экспортером СПГ среди всех стран Африки. По данным Global Energy Monitor, к июлю 2022 г. в регионе действовала 31 очередь по производству СПГ общей мощностью 75,8 млн т в год. Региональным лидером отрасли был Алжир, где действовало 15 очередей на 29,3 млн т в год; остальные производственные мощности были расположены в Нигерии (7 очередей на 23 млн т в год), Египте (3 очереди на 12,2 млн т в год), Камеруне (4 очереди на 2,4 млн т в год), Анголе (1 очередь на 5,2 млн т в год) и Экваториальной Гвинее (1 очередь на 3,7 млн т в год).

❗️Строительство производственных линий также позволит частично «остудить» гонку цен между Азией и Европой, возникшей на фоне торможения ввода новых мощностей. Если в 2018 г. по всему миру было введено в эксплуатацию 13 очередей по производству СПГ общей мощностью 45,6 млн т в год, а в 2019 г. – 10 очередей на 16,7 млн т в год, то в 2020 г. – 7 очередей на 5,8 млн т в год, а в 2021 г. – 5 очередей на 11,9 млн т в год. При этом спрос на мировом рынке в ближайшие годы будет продолжать расти, в том числе благодаря увеличению использования газа в электроэнергетике. К июлю 2022 г. в мире в целом на стадии строительства находилась 281 газовая электростанция общей мощностью 168,7 гигаватта (ГВт), что превышает общую мощность газовых ТЭС в странах Европы, не входящих в состав ЕС (254 электростанции на 146,8 ГВт).
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/tanzaniya-opredelilas-s-resursnoj-bazoj-pervogo-v-strane-spg-proekta/

Европейский энергетический кризис привел к ренессансу угольной генерации. В частности Китай усвоил урок и сделал выводы – невозможно построить конкурентоспособную экономику без ископаемых источников энергии основываясь только на ВИЭ.
После недолгой паузы, КНР вернулась к комсомольским темпам строительства угольной генерации. В 2022 году Китай ввел в эксплуатацию 50ГВт новых угольных ТЭС- это максимум для страны за последние 7 лет. В этом году согласно планам компартии в стране будет введено 106 ГВт новых угольных ТЭС. То есть каждую неделю КНР будет запускать около 2 ГВт новехоньких угольных ТЭС. Для понимания масштабов: за весь прошлый год в России было введено 1,6 ГВт мощностей.
Такие мощности - это новый дополнительный спрос на уголь, и новый пик потребления угля вновь смещающийся на годы вправо.

График: ввод генерирующих мощностей в мире

Год назад российские власти занялись развитием инфраструктуры для электромобилей. С тех пор число быстрых электрозарядных станций (ЭЗС) в стране выросло на треть. Но инвесторы в зарядную инфраструктуру жалуются на высокую стоимость присоединения к электросетям и подчеркивают, что теперь развитие рынка тормозит не отсутствие зарядок, а слишком маленький парк самих по себе электромобилей.

Куда смотрит энергетика Эфиопии❓

🇪🇹Будущее энергетического комплекса Эфиопии связано, в первую очередь, с развитием возобновляемых источников энергии. Об этом в интервью ассоциации «Глобальная энергия» заявил президент Эфиопского общества ядерных наук Эмешау Дамтью.

🎙«Необходимо развивать все виды энергии, но основное внимание мы должны уделять возобновляемым источникам энергии – этого требуют задачи сохранения чистоты окружающей среды. Одновременно с этим нам требуются огромные объёмы энергии, чтобы обеспечить ею большое количество людей в отдалённых районах и не допускать перебоев с электричеством в городах. Поэтому, мы должны развивать все виды энергии в рамках краткосрочного плана. В долгосрочной же перспективе правительство планирует использовать, главным образом, возобновляемые источники энергии», — отметил он.

👉По словам учёного, на текущий момент 90% вырабатываемой в Эфиопии электроэнергии приходиться на гидроэнергетику, ещё 8% на ветроэнергетику и 2% – на тепловую энергетику. Кроме того, страна приступила к строительству атомной электростанции на базе национального университетского Центра передового опыта. «Я уверен, что в будущем мы получим хороший источник энергии на основе ядерных технологий, а также других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и прочие. Я уверен, что в будущем возобновляемая энергия будет более эффективной, чем традиционная», — отметил Дамтью.
https://globalenergyprize.org/ru/2023/03/09/budushhee-energetiki-efiopii-za-vie-i-atomom/

Дайджест «Глобальной энергии» за 6 - 11 марта.

👉 Выпуск по ссылке

📌 Альфонсо Бланко – о развитии возобновляемой энергетики в Латинской Америке
📌 Будущее энергетики Эфиопии за ВИЭ и атомом
📌 Российские учёные разработали новый вид пьезоэлектрических генераторов
📌 «Росатом» планирует заняться разработкой отечественных электролизеров
📌 Китай резко нарастил темпы одобрения проектов новых угольных ТЭС
📌 Индия построит крупнейшую в стране ГЭС на границе с Китаем
📌 Ветрогенератор как наклонная пирамида: инновация для большой глубины.

Использование СО2 как альтернатива хранению

👉Ряд промышленных технологий уже сегодня использует углекислый газ. Это отмечал лауреат премии «Глобальная энергия» Зинфер Исмагилов в интервью изданию «Вести в электроэнергетике». Речь, в частности, шла о производстве мочевины, метанола, полимеров, моторных топлив и т.д.

🎙По мнению учёного, использование CO2 в производстве новых продуктов может стать альтернативой его закачки в нефтяные пласты для повышения нефтеотдачи. «Чтобы закачать углекислый газ в пласт, нужно давление. Для получения давления нужно сжечь метан или другое топливо. А при сжигании метана выделяется СО2. Вот такой круговорот. Кроме того, нужно считать, сколько углекислого газа и куда можно закачать. Ведь тех ёмкостей, откуда были добыты нефть и природный газ, для закачки СО2 не хватит. Поэтому очень важно переходить на новые принципы работы с углекислым газом», – пояснял он.

🏆Кстати, Зинфер Исмагилов – лауреат премии «Глобальная энергия» 2021 г. А новый номинационный цикл премии стартовал 1 января и продлится до 20 апреля 2023 г. Заявки принимаются в трёх номинациях –
📌«Традиционная энергетика»,
📌«Нетрадиционная энергетика»,
📌«Новые способы применения энергии».
Выдвинуть кандидата можно на сайте ассоциации «Глобальная энергия».

Динамика интереса Азии к разным энергоносителям

👉Уголь по-прежнему в тренде и является доминирующим в энергетике множества стран от Турции и Казахстана до Индии, Китая, Малайзии, Индонезии. А вот ВИЭ развиваются не столь стремительно, как могло бы быть. Хотя, например, ГЭС играют заметную роль в Грузии, Афганистане, Киргизии, Таджикистане, Непале, Бутане, Мьянме, Лаосе, КНДР.

Источник

С 1900 по 2021 год потребление энергии выросло драматически. Также возрос и ассортимент энергоносителей: от угля и биомассы до нефти, газа и ВИЭ. При этом полезные испопаемые продолжают играть значительную роль в обеспечении человечества электричеством.