КНР - экспансия мирного атома

🇨🇳Четыре из заявленных энергоблоков стали не первыми ядерными реакторами, анонсированными в КНР в 2022 г. Государственный совет Китая в апреле одобрил строительство новых реакторов
✔️на АЭС Саньмэнь (энергоблоки №3 и №4) в провинции Чжэцзян
✔️и АЭС Хайян (энергоблоки №3 и №4) в провинции Шаньдун на востоке страны,
✔️а также на АЭС Люфен (энергоблоки №5 и №6) в провинции Гуандун на юго-востоке КНР.
При этом в нынешнем году в Китае были введены в строй два новых реактора:
📍в январе был подключён к сети шестой блок АЭС Фуцин мощностью 1 075 МВт в провинции Фуцзянь,
📍а в мае – шестой блок АЭС Хунъяньхэ (1 061 МВт) в провинции Ляонин.

🥉Китай занимает третье место в мире по количеству (55) и установленной мощности (52,2 ГВт) атомных реакторов. Страна к сентябрю 2022 г. уступала по этим показателям только
🥇США (92 реактора на 94,7 ГВт)
🥈и Франции (56 реакторов на 61,4 ГВт).

Защита от паразитных электромагнитных полей

🚙Беспроводная передача энергии (БПЭ) создаёт электромагнитные поля на относительно высоких частотах. Например, 85 кГц, в соответствии со стандартом SAE J2954.

🙀Эти поля могут представлять угрозу для человека, животных, электроники и даже пассажиров на борту заряжаемого автомобиля. Так, при зарядке на 85 кГц транспортного средства с пассажирами, стандарт SAE J2954 требует, чтобы величина плотности потока была ниже 28 мкТл.

👉Для ограничения значения поля были предложены пассивные и активные методы защиты. В частности, для этой цели очень часто используются медные или алюминиевые пластины, но они могут повлиять на эффективность БПЭ.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3370

Водород и метан - не пара❓

🤔В продолжение дискуссии о роли Н2 в энергетике. Ещё один довод не в его пользу: смешение водорода с метаном в трубопроводах приведёт к резкому падению давления и новым энергозатратам.

🎙«С любым добавлением водорода и созданием метан-водородной смеси, у нас сокращаются выбросы СО2, но при этом сразу же начинает падать и сама плотность смеси, а значит энергетическая ценность тоже падает. У водорода при сжижении плотность 16 кг на кубометр, а у метана — 142-145 кг на кубометр. Любое добавление водорода приводит к снижению энергетической смеси», – комментирует профессор РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Валерий Бессель.

👉«Так что углеводородное топливо, в первую очередь, природный газ, будет продолжать использоваться как самый энергетически чистый и энергоэффективный источник», – резюмирует учёный.

Структура Земли и схема конвективных движений

В развитие темы

Методы печати

☀️Изготовление перовскитных пленок большой площади может быть осуществлено путём использования подходящих методов печати. Обычно применяются два процесса печати:
📌непрерывная струйная печать,
📌капельно-импульсная струйная печать.

1️⃣При непрерывной струйной печати печатные перовскитные плёнки формируются из находящегося под давлением непрерывного потока, выбрасываемого из сопла, помещённого в потенциальное поле. Выходя из сопла, пар превращается в капли, которые под действием силы тяжести движутся к подложке. Падая, капли проходят через электроды, которые заряжают каждую из них. После этого капли проходят через две отклоняющие пластины, корректирующие траекторию большинства капель, и в итоге попадают на подложку.

👉Для создания небольших колебаний давления в жидкости и синхронизации формирования капель используется также пьезоэлектрический преобразователь (PZT). Наиболее важным преимуществом непрерывной струйной печати является отсутствие физического контакта с подложкой. Это очень важно, поскольку можно печатать на изогнутых и шероховатых поверхностях, а также поверхностях, чувствительных к давлению. Одним из важных недостатков этого метода является то, что значительное количество чернил уходит в отходы. Однако эти неиспользованные капли могут быть собраны в желобе и переработаны для получения материала для струйной печати.

2️⃣При капельно-импульсной печати головка принтера может перемещаться и выбрасывать капли в нужное место или может перемещается подложка. Для выброса капель на PZT сопла подаётся импульсный сигнал, обеспечивающий выталкивание чернил наружу. Т.е. под воздействием импульсного тока происходит циклическая деформация пьезоэлектрического преобразователя, что приводит к падению капель из сопла.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3371

💪Обработка оксидных материалов в реакторе парами воды позволяет получить дополнительные порции водорода за счёт конверсии углеродистых отложений. Сообщается о высокой селективности образования водорода (93%) при конверсии метана 96%.

👉Применение бифункциональных материалов со структурой ядро-оболочка, сочетающих в себе свойства адсорбента и катализатора, в процессе парового риформинга метана позволяет увеличить выход водорода и снизить углеродный след производства. Разработан материал CaO-Ca9Al6O18@Ca5Al6O14/Ni с содержанием CaO 13 мас. % и соотношением ядро (CaO-Ca9Al6O18)/оболочка (Ni/Ca5Al6O14) равном 0.2, демонстрирующий 100% сорбцию СО2 в течение 60 циклов реакции-регенерации.

В развитие темы

«Интеллектуальные» протоколы зарядки

🚙Зарядка электромобилей может осуществляться с применением различных простых протоколов наподобие обслуживания в порядке живой очереди. Однако же данный тип протокола не учитывает факторы, связанные с потребителями (временные рамки, уровень заряда, цена и т.д.) или с электрической сетью. Следовательно, этот простой протокол зарядки может привести к неудовлетворённости клиентов, либо к перегрузке сети, либо к тому и другому.

🤔Другие протоколы зарядки в основном ориентированы на получение максимальной прибыли владельцем зарядной станции при соблюдении ограничений энергосистемы, не будучи при этом ориентированными на удовлетворение потребностей клиента. Требуется разработка интеллектуальных протоколов зарядки, где учитывались бы
📍как требования клиентов,
📍так и нужды владельцев зарядных станций,
📍а также ограничения сети.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3385

Ковалентные органические каркасные структуры (COF)

👉Поговорили о MOF, поговорим и о COF. COF представляют собой пористые, кристаллические, двух- или трёхмерные пространственно-протяженные структуры, построенные посредством сопряжения органических структурных единиц с помощью ковалентных связей.

👍COF в основном состоят из ароматических цепей, являющихся относительно неполярными, как у углеродных поверхностей, но с более высокой однородностью пор в результате кристаллизации. Тем не менее, COF обладают большим потенциалом функционализации посредством реакций ковалентной органической химии, дающим возможность специфически настроить среду пор, и что ещё более важно, внедрить химически активные структурные компоненты для хемосорбции CO2, сохраняя при этом надёжную химическую устойчивость COF.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3369

В чём сила, ТЭНГ❓

❗️Движущей силой для трибоэлектрического наногенератора (ТЭНГ) является ток смещения Максвелла. Он вызывается изменением во времени электрического поля в условиях поляризации среды. Однако для выработки энергии поляризация должна быть обусловлена, в том числе, возникновением механических напряжений/деформации вследствие пьезоэлектрического эффекта и/или трибоэлектрического эффекта.

👉Пьезоэлектрический эффект связан с поляризацией кристаллической решётки пьезоэлектрических материалов при возникновении в них механических напряжений, в результате чего анионы и катионы в кристалле поляризуются и распределяются, соответственно, на двух концах кристалла вдоль направления поляризации. Трибоэлектрический эффект связан с электростатическими зарядами, возникающими на поверхности сред после их физического контакта. Такие заряды обычно создаются в результате движения сред.

👍В случае с ТЭНГ трибоэлектрические заряды образуются на поверхностях просто в результате контактной электризации при взаимодействии двух различных материалов.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3364

​Наиболее перспективным видом энергетики является солнечная, поскольку ее можно получить не только путем прямого преобразования энергии света в фотоэлементах, но и путем запуска с помощью энергии света биохимических реакций природного и искусственного фотосинтеза.

Последний позволяет получить неограниченное количество молекулярного водорода.

Зрелость и поддержка

💡В зависимости от технологической зрелости членов местного энергетического сообщества и сетевой инфраструктуры могут использоваться инструменты реального времени, такие как
📌передовые методы прогнозирования нагрузки и производства,
📌профилирование потребления энергии,
📌стохастическое планирование доступных ресурсов
📌и т.д.,
способные повысить энергоэффективность каждого просьюмера и агрегации в целом.

👉Необходимые инструменты для этой «горизонтальной» торговли энергией и координации в режиме реального времени складываются в локальную торговую платформу. Она обеспечивает необходимый доступ к данным и облегчает координацию одноранговых узлов, устанавливая связь между локальной сетевой инфраструктурой, потребительским энергетическим шлюзом и центральным рынком.

❗️Особое значение для развития и поддержки децентрализованных энергетических рынков имеют инновационные технологии блокчейна и распределённого реестра.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3360

Водород рулит

🚚Одним из наиболее перспективных сегментов применения водорода является автотранспортный комплекс. Актуальность применения водорода на транспорте как альтернативного источника энергии обусловлена стремлением к снижению выбросов СО2 и других вредных веществ в атмосферу.

🚂Для транспорта водород в основном используется в топливных элементах — устройствах, которые эффективно вырабатывают постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путём электрохимической реакции. Автомобили с топливными элементами имеют более высокий КПД по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, 39-43% и 23-27% соответственно. Железнодорожный транспорт, как ожидается, будет следующим сегментом по величине спроса на водород и топливные элементы.

🛳Тем временем «морской транспорт» начал разработку двигателей, работающих на водороде и аммиаке. Так, Международная морская организация (ИМО) стремится сократить углеродоёмкость выбросов от судоходства, по крайней мере, на 40% к 2030 году и на 70% к 2050 году. Годовая потребность в энергии для судоходства составляет около 12 ЭДж (3333 ТВтч). Очевидно, что криогенный водород и аммиак являются двумя наиболее перспективными видами топлива для судоходства, причём принцип «внутреннего сгорания» является основной технологией, доступной в краткосрочной перспективе, но топливные элементы более привлекательны в долгосрочной перспективе.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3365

Карта распределений теплового потока из Земли

Коричневая линия – разломы между тектоническими плитами.

В развитие темы

Достоинства трафарета

☀️Широко используемым методом осаждения перовскитных плёнок является трафаретная печать. При нём для нанесения краски на подложку используется трафарет.

👉Печатные рисунки получаются благодаря наличию открытых участков в трафарете. На непечатаемые участки наносится паста, после чего ракель перемещается по поверхности трафарета, заполняя при этом пастой открытые участки трафарета. Затем паста с открытых участков трафарета выталкивается на подложку. Непечатаемые участки устойчивы к воздействию пасты благодаря блокирующему трафарету. При движении ракеля в конец трафарета, натяжение трафаретной сетки отрывает её от подложки.

💸Метод трафаретной печати используется для больших площадей осаждения (несколько м2), а использование материала при непрерывном процессе достигает 100%. Этот метод также является недорогим, позволяющим изготавливать с небольшими затратами несколько солнечных элементов на подложке, но воспроизводимость для данного процесса низкая, поскольку характеристики изготавливаемых солнечных элементов сильно зависят от свойств краски и силы воздействия ракеля на трафарет.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3388

Энергия по блокчейну

⌨️Как правило, технологии блокчейна относятся к протоколам распределённой компьютерной сети. Последние могут безопасно управлять и поддерживать данные, импортированные и обрабатываемые пользователями, без необходимости централизованного управления.

🤔Всё большую популярность приобретает применение данной технологии для получения криптовалют, но сама технология, в силу различных ограничений, не считается достаточно зрелой, чтобы применяться для крупномасштабной торговли энергией. Однако же она обладает рядом преимуществ, указывающих на большой потенциал развития децентрализованных торговых платформ, и эти преимущества в настоящее время подвергаются изучению.

👉В их числе –
📌децентрализованный характер технологии,
📌возможность упрощенной разработки протоколов экономических расчётов и автоматизации (без привлечения третьих лиц),
📌повышенная кибербезопасность.
Для некоторых технологий блокчейна существует и возможность сохранения конфиденциальности пользовательских данных.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3394

Хемосорбенты. №1

1️⃣Неорганические основания. Некоторые реакции между CO2 и сильными неорганическими основаниями, такими как гидроксиды, оксиды и карбонаты, протекают легко даже при низких концентрациях углекислого газа, поэтому они используются для разработки химических циклических реакционных систем, в которых гидроксидные, оксидные или карбонатные реагенты взаимодействуют с CO2 топочных/выхлопных газов в низкотемпературных реакторах (таких как аппараты с псевдоожиженным слоем), а продукты реакции (карбонат или бикарбонат) затем отводятся в высокотемпературные реакторы (такие как установки кальцинации) для регенерации реагента и аккумулирования CO2.

♨️Стадия регенерации энергозатратна, поскольку требует нагрева веществ до 400-1000°C, а процесс соответствующих манипуляций с твёрдотельными составляющими в многокомпонентной системе неизбежно требует больших затрат на техническое обслуживание.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3391

Стратегия «интеллектуальной зарядки»
С учётом виртуальной системы зарядки

🚙Зарядка электромобилей считается одной из основных проблем, с которыми сталкиваются водители электрокаров. Построение маршрута электромобиля обычно осуществляется централизованно с учётом наличия зарядной станции/оператора. Назрела необходимость в более разумной стратегии зарядки, когда водителя электромобиля направляют на оптимальную для него зарядную станцию.

👉Для реализации стратегии «интеллектуальной зарядки» различные зарядные станции должны взаимодействовать через виртуальную систему зарядки (ВСЗ), для обеспечения эффективного обслуживания всех запросов на зарядку электромобилей. Требования водителей удовлетворяются с помощью нового критерия оценки, где зарядные станции ранжируются самим водителем электромобиля. Затем водитель электромобиля самостоятельно выбирает зарядную станцию в соответствии со своими приоритетами. Данные, необходимые для вынесения оценки, вычисляются в два этапа: автономный (на день вперёд) и онлайн-этап.

⏱Предполагаемое время ожидания в очереди на каждой зарядной станции вычисляется на ВСЗ в ходе автономной стадии на основе прогнозируемых прибытий. Интеграция между оффлайновым и онлайновым этапами направлена на сокращение
✔️потока данных,
✔️расчётных данных
✔️и, наконец, пропускной способности связи во время онлайн-этапа.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3390

Водород из сточных вод

🇷🇺Учёные из Федерального исследовательского центра (ФИЦ) Биотехнологии РАН изучили бактерии, найденные в реакторе для очистки сточных городских вод. Микроорганизмы оказались представителями нового штамма бактерий Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum – SP-H2. Ключевыми их свойствами являются высокая адаптация к жизни в кислой среде и способность перерабатывать органические отходы, богатые простыми сахарами, выделяя водород.

👉Открытие стало результатом использования генетических методов, которые сделали возможным изучение микроорганизмов, с трудом поддающихся выращиванию в лабораторных условиях. Специалисты ФИЦ Биотехнологии РАН при изучении бактерии проанализировали 16S рРНК – один из основных видов рибосомных рибонуклеиновых кислот, которые наряду с ДНК и белками являются основными макромолекулами всех живых клеток. Помимо определения типа бактерии (новый штамм уже упомянутого Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum), анализ позволил выяснить, что это теплолюбивый организм, который активно размножается при температуре 55-60 градусов Цельсия в слабощелочной среде с уровнем pH 7,5 (для сравнения, pH водопроводной воды составляет 7,0).

👍Эксперименты также показали, что исходными веществами бактерии являются сахара: гексозы, состоящие из шестичленных углеродных «колечек» (глюкоза, галактоза, лактоза, мальтоза, манноза, рафиноза, сахароза, фруктоза, целлобиоза), и пентозы на основе колец из пяти атомов углерода (арабиноза и ксилоза). При этом наибольший выход водорода обеспечивает мальтоза, а чуть меньший – лактоза и целлобиоза. Среди опытных образцов стоков промышленных предприятий, использованных в ходе исследования, наиболее благоприятной для бактерии средой оказалась творожная сыворотка и отходы кондитерского производства.

🎙«Наши данные показывают, что Thermoanaerobacterim thermosacharolitycum SP-H2 можно считать перспективным штаммом для получения водорода из сточных вод, которому не мешают другие микроорганизмы, живущие в них. Найдя способ увеличить выход конечного продукта, можно научиться производить водородное топливо при помощи биотехнологий в промышленных масштабах», – резюмирует один из участников исследования, кандидат биологических наук Юрий Литти.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/vodorod-iz-stochnyh-vod/

Новый способ извлечения алюминия и серебра из солнечных панелей

🇬🇧Учёные из Университета Лестера разработали новый способ извлечения серебра и алюминия из отработанных фотоэлектрических панелей. Инновация стала результатом лабораторного эксперимента с солнечной панелью размером 12x15 сантиметров и весом 2 грамма, состоявшей из кремниевой пластины толщиной 100 микрометров, которая с одной стороны была покрыта слоем нитрида кремния, а с другой – слоем алюминия. При этом обе стороны были снабжены серебряными электродами (проводниками, по которым электрический ток покидает солнечную ячейку).

👉Лабораторный образец в ходе эксперимента был
1️⃣сначала размещён в растворе хлорида алюминия, где алюминиевый электрод был удалён из кремниевой пластины с использованием ультразвука;
2️⃣затем солнечная панель была помещена в раствор хлорида кальция, на дне которого при взаимодействии с окислителем (хлоридом железа) началось осаждение хлорида серебра. Последний может быть преобразован в металлическое серебро на следующем этапе.
Процесс не наносит ущерба кремниевой пластине и антибликовому покрытию, благодаря чему возможно их повторное применение.

💪Участники эксперимента в дальнейшем планируют расширить использование новой технологии, чтобы с её помощью извлекать медь, висмут (металл серебристого цвета с розоватым оттенком) и теллур (редкий полуметалл серебристо-белого цвета) из термоэлектрических материалов, которые применяются в перовскитных солнечных элементах. Другим направлением исследований должно будет стать извлечение никеля и золота из печатных плат, а также редкоземельных металлов (неодим, диспрозий) из отходов магнитов.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/uchenye-nashli-novyj-sposob-izvlecheniya-aljuminiya-i-serebra-iz-solnechnyh-panelej/

Когда в России появится жидкосолевой реактор❓

🤔Одной из главных нерешенных проблем современной атомной промышленности является утилизация ядерных отходов. Одним из вариантов существенного снижения выработки таких отходов может стать строительство и эксплуатация жидкосолевых реакторов для дожигания минорных актинидов. В России первый такой реактор может быть построен в конце 2030ых- начале 2040-ых годов. Так считает зам гендиректора АО «Наука и Инновации» корпорации «Росатом» Алексей Дуб.

👉Минорные актиниды — это трансурановые элементы (кроме плутония), образующиеся при работе ядерного реактора. Несмотря на то, что общий объем их выработки небольшой, многие минорные актиниды являются альфа-излучателями с очень большим временем полураспада (сотни, тысячи и даже миллионы лет), что делает их одним из самых опасных компонентов отработанного ядерного топлива в долгосрочной перспективе.

🎙«На сегодня захоронение ядерных отходов не является наилучшей или дешёвой технологией. Поэтому идея такого реактора в том, что за счет расплавленных солей мы можем частично растворить отходы, то есть за счет добавления туда топливных компонентов, например плутония или за счет распада и трансмутации минорных актинидов поддержать нейтронную реакцию. За счёт этого в течение определённого, но не очень быстрого времени, там поддерживается управляемая скорость трансмутации минорных актинидов. И в конечном итоге, мы будем иметь существенное снижение высокоактивных отходов», — комментирует Алексей Дуб.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/09/21/pervyj-zhidkosolevoj-reaktor-mozhet-poyavitsya-v-rossii-v-konce-2030-nachale-2040h-gg/