​Солнечные батареи будут работать без солнца.

В работе, опубликованной в журнале Microsystems & Nanoengineering, исследователи из Стенфорда представили устройство, способное эффективно собирать и концентрировать свет.

Оно работает с излучением разных частот и собирает не только прямой, но и рассеянный свет, причем с эффективностью 90%. А это значит, что с этой примочкой солнечные батареи будут работать и в пасмурный день.

Оптический прибор — AGILE — это перевернутая пирамида с обрубленным концом. Свет входит в квадратную, мозаичную верхнюю часть под любыми углами и направляется вниз, создавая более яркое пятно на выходе.

Пишут, что новая система пригодится не только в солнечной энергетике, но и для управления светом в твердотельном освещении, лазерных соединителях и оптических сетях связи.

КНР: все шесть блоков крупнейшей АЭС уже в строю

🇨🇳Китайская China General Nuclear Power Corporation завершила испытательную эксплуатацию последнего из шести блоков атомной электростанции Хунъяньхэ, мощность которой достигла рекордного в стране уровня в 6,71 гигаватт (МВт). Проектный объём выработки увеличился до 48 тераватт-часов (ТВт*Ч), что превышает прошлогодний суммарный объём генерации в Новой Зеландии (44 ТВт*Ч).

🗓Хронология АЭС
✔️Первые два блока Хунъяньхэ (мощностью 1 119 мегаватт каждый) были подключены к общей сети в 2013 г.
✔️Третий и четвёртый блоки идентичной мощности были введены в строй в 2015 и 2016 гг. соответственно.
✔️Пятый – в 2021 г.

⚡️Мирного атома много не бывает
Всего в стране к сегодняшнему дню действует 55 атомных энергоблоков суммарной мощностью 52,2 ГВт (13% от общемирового объёма), при этом ещё 16 реакторов на 16,2 ГВт находятся на стадии строительства. Правда, Китай продолжает сталкиваться с рисками энергодефицита. Минувшей осенью на фоне нехватки угля пять блоков АЭС Хунъяньхэ работали на полную мощность, чтобы обеспечить потребителей в провинции Ляонин, где свыше 70% установленной мощности всех станций приходится на угольные генераторы.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/06/30/kitaj-vvel-v-stroj-poslednij-iz-shesti-blokov-krupnejshej-v-strane-aes/

Слова классика

— Желание — не осознанный интерес к науке, конечно, а именно желание — стать учёным, причём почти в конкретном направлении — конструировании роботов, появилось у меня лет в десять-двенадцать. Тогда я, как и многие мои ровесники, гонялся за манга с историями про Астробоя, робота-мальчика... Роботы в этих манга появлялись не каким-то волшебным образом, а создавались учёными, отец объяснил мне, что их можно научиться конструировать. Наверное, благодаря тем детским впечатлениям, я и до сих пор задаюсь вопросами, а что такое мироздание, как зародилась жизнь, и ещё не утратил любопытства.

Сюдзи Накамура
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/sjudzi-nakamura-ssha/

Дайджест «Глобальной энергии» за 27 июня - 1 июля.

👉Выпуск по ссылке
📌Обращение Правина Джайна, номинанта на премию "Глобальная энергия" 2022 года
📌Каушик Раджашекара - о повышении энергоэффективности и сокращении выбросов СO2
📌Российские учёные опробовали способ удешевления ячеек Гретцеля
📌Пять инвестиционных трендов в мировой энергетике
📌Шельф Малайзии может стать хабом для хранения CO2
📌Учёные обнаружили «горячие точки» в Арктике
📌Руанда запустила ГЭС на пути к полной электрификации страны
📌Китай ввёл в строй последний из шести блоков крупнейшей в стране АЭС

Отрицая научные принципы, можно поддерживать любой парадокс. (с) Галилео Галилей

Пять инвесттрендов в энергетике. Номер четвёртый

Полезные ископаемые остаются востребованными в отрасли, разве что смещаются географические акценты.

4️⃣Южная Америка – новый драйвер нефтедобычи
Отчёт МЭА зафиксировал ещё один тренд последних лет – сокращение глобальных инвестиций в нефтедобычу:
✔️с $474 млрд. в 2016 г.
✔️до $446 млрд. в 2022 г.
Эта тенденция затронула не только Европу, где капиталовложения за этот период снизились на 34% (до $24 млрд.), но и Африку, где по итогам 2022 г. объём инвестиций будет на 42% уступать уровню 2016 г. ($29 млрд. против $51 млрд.). Однако из этого тренда несколько «выбивается» Южная Америка, где по итогам 2022 г. объём инвестиций останется на уровне 2016 г. ($38 млрд.).

👉Причина тому – бум морских upstream-проектов c использованием судов для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO):
🇬🇾например, Гайана за счёт их применения увеличит к 2024 г. добычу с прошлогодних 120 тыс. баррелей в сутки (б/с) до 480 тыс. б/с;
🇧🇷увеличивать добычу собирается и Бразилия (с нынешних 3 млн. б/с до 5 млн. б/с), однако здесь пик прироста придётся на вторую половину 2020-х гг.
Неслучайно в 2022 г. на эти две страны придётся четыре из одиннадцати заказов на изготовление новых судов FPSO.

Технологические решения с низким уровнем выбросов

🇦🇺В развитие австралийской темы

Аммиак - нюансы подсчёта выбросов

⛴Внимание к аммиаку в качестве судового топлива связано с отсутствием выбросов CO2 при его сжигании в качестве топлива в двигательных установках. Однако важно подчеркнуть необходимость учёта всех выбросов в производственном цикле, используемом для получения аммиака, поскольку в противном случае учёт связанных с ним выбросов CO2 просто перемещается вверх по потоку к точке производства топлива.

👉Итак, газообразный азот для аммиака обычно получают из атмосферы с помощью воздухоразделительной установки (ASU), водородный реагент традиционно получают с использованием обычных ископаемых источников. Около 95% мирового производства аммиака зависит от ископаемого топлива, при этом
✔️72% мирового производства аммиака связано с использованием водорода, полученного из природного газа посредством парового риформинга метана (SMR),
✔️а для 22% мирового производства аммиака используется водород, полученный при газификации угля (основным производителем метана по данной технологии является Китай).

⚪️Водород, полученный при риформинге природного газа, часто называют серым водородом,
⚫️тогда как водород, полученный из угля, называют коричневым или чёрным в зависимости от источника угля.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2924

Как заставить PSC работать❓

☀️И ещё о перовскитных солнечных элементах (PSC) с мезоскопической структурой. Принцип работы этих устройств основан на
✔️поглощении света перовскитным поглотителем,
✔️генерации пар носителей заряда внутри поглощающего слоя,
✔️диссоциации и разделении зарядов
✔️с последующим переносом заряда к соответствующим электродам.

📈Для достижения высокой эффективности перовскитный поглотитель должен обладать оптимальной шириной запрещённой зоны 1,55-1,6 эВ и высоким коэффициентом поглощения (~105 см-1), позволяющими поглощать максимальную часть видимого света. Для того, чтобы большая часть падающего света достигала перовскитного поглотителя, в котором происходит фотогенерация электронно-дырочные пары, прозрачный TCO и нанесённый на него проводящий слой должны иметь пренебрежимо малое поглощение. Эти пары затем диссоциируют в свободные носители заряда.

👉Низкая энергия связи экситонов перовскитных поглотителей (в диапазоне нескольких мэВ) на практике приводит к генерации свободных носителей заряда. Это обеспечивает высокоэффективную работу солнечных элементов, поскольку нет необходимости в приложении внешних сил для разделения фотогенерированных электронно-дырочных пар. На характеристики устройства также влияет эффективный перенос заряда внутри слоёв устройства и его сбор соответствующими электродами. Зарядо-селективные слои, позволяющие собирать на каждом электроде носители заряда только одного типа, используются для воздействия на рекомбинацию на границе раздела, накопление и сбор заряда и, следовательно, на достижения требуемых фотоэлектрических параметров.

🚙Конфигурация трансмиссии электрокара на основе источника питания

(a) один батарейный источник;
(b) два батарейных источника;
(c) пассивная батарея и активный конденсатор;
(d) пассивная батарея и пассивный конденсатор;
(e) активная батарея и пассивный конденсатор;
(f) активная батарея и активный конденсатор.

В развитие темы

Пять инвесттрендов в энергетике. Номер пятый

Одно из самых заслуженных полезных ископаемых по-прежнему в деле и пока не собирается сдавать позиции. По крайней мере, в крупнейшей части света:

5️⃣Азия верна углю
Региональная дифференциация характерна и для инвестиций в угледобычу:
📌в Северной Америке в период с 2016 по 2022 г. они снизились в пять раз (с $5 млрд. до $1 млрд.),
📌а в Европе – вдвое (с $2 млрд. до $1 млрд.),
📌тогда как в Азиатско-Тихоокеанском регионе (АТР) их прирост составил 44% (с $72 млрд до $103 млрд).
Ключевой фактор – востребованность угля в региональной электроэнергетике. По оценке BP, доля угольных станций в структуре выработки электроэнергии в АТР составляла 57%, в то время как в Северной Америке – 19%, а в Европе – 16%. При этом в ближайшие годы уголь вряд ли всерьёз уступит свои позиции в регионе, с учётом того, что на долю Китая и Индии к началу 2022 г. приходилось 70% мировых угольных мощностей, находящихся на стадии строительства (124 ГВт из 176 ГВт, согласно Global Energy Monitor).

💰В целом, отчёт МЭА ещё раз подтвердил тенденцию последних лет, в рамках которой рост инвестиций в «чистую» и «новую» энергетику сопряжён с увеличением капиталовложений в ископаемые отрасли со стороны развивающихся стран, поскольку им важен доступ к дешёвой энергии для обеспечения экономического роста.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2938

🔜Через неделю, 12 июля, в ханты-мансийском Музее геологии, нефти и газа пройдёт церемония объявления имён лауреатов премии «Глобальная энергия»-2022. Продолжаем знакомство с номинантами:

🎥Рон Шу-Йен Хуэй - профессор Няньянского технологического университета. Уже 35 лёт учёный занимается вопросами энергосбережения и повышения энергоэффективности. За это время исследователь передал промышленности более 120 разработок, половина из которых связана с беспроводной передачей энергии. Рон Хуэй рассказывает о том,

✔️зачем нужна общая зарядная платформа❓
✔️как лучше подходить к организации беспроводной зарядки❓
✔️каковы перспективы рынка беспроводной передачи энергии❓
✔️где пригодится метод отслеживания максимальной энергоэффеективности❓
✔️и не только об этом.

ГЭС как средство от энергодефицита

🌊Гидроэлектростанции являются ключевым источником электроэнергии в Руанде. В 2020 г.
✔️на долю ГЭС приходилось 54% выработки,
✔️тогда как на долю солнечных панелей – 6%,
✔️а ископаемых источников – 40%.
Установленная мощность ГЭС в стране в период с 2013 по 2021 гг. выросла с 60 до 120 мегаватт (МВт), а фотоэлектрических генераторов – с 1 до 38 МВт, следует из данных IRENA. Мощность станций на ископаемом топливе (в том числе на торфе, метане и дизельном топливе) в прошлом году составила 144 МВт.

🌍Руанда – не единственная страна Африки, стремящаяся решить проблему энергодефицита за счёт развития гидроэнергетики. Установленная мощность ГЭС в регионе в период с 2013 по 2021 гг. увеличилась на 9 гигаватт (ГВт), что выше аналогичного показателя для ветроустановок (5,6 ГВт), и ниже, чем для солнечных панелей (10,7 ГВт). При этом Африка наращивает инвестиции в строительство возобновляемых генерирующих мощностей:
💰если в 2019 г. их объём составил $9 млрд.,
💰то в 2020 г. он увеличился до $11 млрд,
💰а в 2021 г. - до $13 млрд.
💰По итогам же 2022 г. показатель достигнет $15 млрд., согласно оценке МЭА.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2931

Коллеги показали, сколько электроэнергии приходится на одного человека в разных странах мира.

Аммиак - оттенки водорода

👉Производство аммиака с низким и даже нулевым углеродным следом может быть достигнуто за счёт перехода на использование низкоуглеродных и возобновляемых источников энергии. Они потребуются для разделения, нагрева, фильтрации и очистки воздуха, а также использования
📌голубого водорода (т.е. серого, коричневого или чёрного водорода в сочетании с CCUS - технологиями улавливания, использования и хранения углерода),
📌зелёного водорода (получаемого, например, путём электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии),
📌бирюзового водорода (получаемого, например, при расщеплении метана посредством пиролиза)
📌или розового водорода (например, с применением электролиза воды с использованием атомной энергии).

❗️Низкоуглеродный водород, к которому относится водород с нулевым углеродным следом, может также производиться
✔️из органической фракции твёрдых бытовых отходов (OF-MSW),
✔️на очистных сооружениях (WWTP),
✔️с помощью биоэлектрохимических систем, таких как как микробные топливные элементы (MFC).
Однако в настоящее время такие способы биологического синтеза аммиака не относятся к основным технологиям, применяемым в промышленном производство аммиака.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2940

АЭС: эпоха возрождения❓

🇨🇳Инвестиции Китая в развитие атомной энергетики в период с 2015 по 2022 гг. выросли с $10 млрд. до $13 млрд. в год. Однако доля КНР в общемировых капиталовложениях в отрасль снизилась за тот же период с 33% до 26%. Причина тому – ренессанс атомной энергетики в странах Европы, доля которых в глобальных инвестициях в строительство АЭС выросла с 25% до 31% (c $7 млрд. до $15 млрд.).

👉Спрос на низкоуглеродную генерацию стимулирует не только ввод новых блоков уже действующих крупных станций (таких как третий блок АЭС «Олкилуото», подключённый к обшей сети в марте 2022 г.). Также он привлекает предметное внимание к проектам малых модульных реакторов (ММР). Так, Румыния к концу 2020-х гг. может ввести шесть ММР общей мощностью 462 МВт, разработанных американской NuScale Power.
https://t.iss.one/globalenergyprize/2935

Электромобильная утопия

Норвегия – мировой лидер по доле электрмобилизации. Сегодня 9 из 10 регистрируемых машин в стране – это электрокары. Вот оно наступившее «зеленое» будущее планеты!
Однако если посмотреть на баланс потребления топлива, электротранспорт мало влияет на конечный спрос на бензин и дизель. Действительно действенные меры – это рост КПД ДВС и использование биодизеля.
Однако и эти два направления, скорее игры со статистикой, нежели действительно борьба за экологию. Во многом, рост КПД ДВС в последние годы происходит за счет сокращения ресурса. То есть автомобили потребляют меньше топлива, но и служат меньше. Замена отслужившей машины – новое потребление ресурсов, только другого вида: железа, меди, алюминия.
Говоря о биодизеле – его производят из растительного сырья, в себестоимости которого до 50% - это опять же различные виды ископаемого топлива. Поэтому, проблема истощения ресурсов на планете не решается так просто, а «позеленение» потребления - больше дань моде, нежели действенная мера.

🇦🇺🇯🇵Пилотный проект цепочки поставок водородной энергии между Австралией и Японией: водород из бурого угля

В развитие темы

Ячейка Гретцеля - вопрос окраса

☀️Ячейка Гретцеля, являющаяся альтернативой кремниевым батареям, состоит из пяти основных элементов:
1️⃣стеклянного анода, покрытого прозрачным и проводящим слоем оксида олова;
2️⃣мезопористого слоя из диоксида титана, нанесённого на анод, который генерирует электроны от взаимодействия со светом;
3️⃣слоя красителя, поглощаемого анодом, что придаёт последнему фоточувствительность (это и есть процесс сенсибилизации);
4️⃣электролита, проводящего электрический ток и содержащего редокс-медиатор для восстановления красителя;
5️⃣и, наконец, катода из слоя платины, нанесённого на стекло для сбора электронов.

👉Роль сенсибилизатора, как правило, выполняют красители на основе соединений рутения – переходного металла серебристо-белого цвета, который относится к платиновой группе. Однако применение таких красителей делает фактически невозможным коммерческое внедрение ячеек из-за высокой стоимости рутения. Поэтому в качестве альтернативы могут использоваться более дешёвые безметалльные красители, чьи молекулы состоят из фрагментов с избыточной (донорный фрагмент – D) и недостаточной (акцепторный фрагмент – A) электронной плотностью, которых связывает π-электронный мост. Именно такой краситель, с характерной для него D-π-A-архитектурой, опробовали учёные НИУ МИЭТ и институтов РАН.

В Китае построен испытательный комплекс для тестирования беспроводной передачи электроэнергии

Государственный исследовательский университет электронных наук и технологий в китайском г. Сиане ввел в эксплуатацию наземный испытательный комплекс Orb-Shape Membrane Energy Gathering Array (OMEGA), предназначенный для исследования технологий беспроводной передачи энергии, включая энергию, выработанную космическими солнечными установками, размещенными на геостационарной орбите Земли, сообщается на сайте университета Xidian University.

Принцип работы солнечной установки в Сиане состоит в следующем:

1) посредством системы зеркал, ориентирующихся по солнцу и расположенных на высоте 75 м, улавливаемый солнечный свет передается на концентратор, оборудованный фотоэлектрической матрицей;

2) полученная солнечная энергия преобразуется в электроэнергию постоянного тока;

3) при помощи генераторов сверхвысокочастотного излучения и передающей СВЧ антенны с излучателем электроэнергия, преобразованная в СВЧ-излучение частотой 5,8 ГГц, передается по воздуху на принимающую СВЧ-антенну для последующего преобразования в электроэнергию постоянного тока для питания нагрузки.

На сегодняшний день комплекс OMEGA способен передавать энергию на расстояние равное 55 м.

На испытательном комплексе OMEGA планируется провести апробацию технологий эффективного сбора и преобразования солнечной энергии в СВЧ излучение, включая углубленное тестирование средств приёма, передачи и обратного преобразования солнечной энергии.

Параллельно с этим специалисты университета намерены изучить вопросы оптимизации формы волны электромагнитного излучения и методы управления передачей солнечной энергии.

Самолёт на топливных элементах

🇦🇺Австралийский авиаперевозчик Skytrans и стартап Stralis Aircraft объявили о намерении к 2026 г. запустить в небо самолёт на водородных топливных элементах. Компании планируют переоборудовать 19-местный лайнер Beechcraft 1900D, осуществляющий перевозки в штате Квинсленд на северо-востоке Австралии, заменив турбовентиляторный двигатель и керосиновую топливную систему новой водородно-электрической силовой установкой и резервуаром для хранения жидкого водорода.

🛩Skytrans и Stralis Aircraft собираются также обновить салон и пилотажно-навигационные системы, установленные на борту судна. Обновлённый лайнер сможет
📌развивать скорость до 500 км/ч,
📌брать на борт 15 пассажиров
📌и совершать перелёты на расстояние до 800 км.
Силовая установка будет состоять из двух агрегатов мощностью 955 киловатт (КВт) каждый. Подспорьем для проекта может стать превращение Квинсленда в крупнейший в Австралии хаб по производству водорода. Так, местный производитель чистой энергии Stanwell Corporation в партнерстве с японской Iwatani Corporation и ещё пятью компаниями собираются в 2026 г. приступить к вводу электролизных мощностей, объём которых к 2031 г. достигнет 3 гигаватт (что в 15 раз превышает их глобальный прошлогодний уровень).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/07/05/samolet-na-toplivnyh-elementah/