Параметры циркуляционных систем

В развитие темы

Мазут и биотопливо

📈Важным фактором спроса здесь будет оставаться политика снижения выбросов, благодаря которой потребление биотоплива в период с 2021 по 2030 гг. увеличится на 1,2 млн. б/с. Одним из сегментов спроса станет авиация. Согласно плану Еврокомиссии, доля биотоплива в авиаперевозках к 2025 г. должна будет составлять не менее 2%, а к 2030 г. – не менее 5%.

👉С другой стороны, усилия по снижению углеродного следа приведут к сокращению использования мазута, спрос на который за 2021-2030 гг. снизится на 0,4 млн. б/с. Свою роль сыграет как запрет на высокосернистый мазут в водном транспорте, установленный в 2020 г. Международной морской организацией, так и отказ от этого сырья в электроэнергетике. В США в 2022 г. было закрыто 19 мазутных электростанций общей мощностью 256 мегаватт (МВт), согласно данным Управления энергетической информации Минэнерго США.

В целом, несмотря на изменения в структуре спроса, потребление жидких углеводородов (ЖУВ) в 2020-е годы будет продолжать расти. Энергопереход, ставший серьёзным вызовом для угольной промышленности, пока что в меньшей степени отражается на нефтяной отрасли.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3630

Объединение солнечной и ветровой электростанции

Французский стартап Unéole разработал новую систему производства возобновляемой энергии, объединив ветряные турбины и солнечные панели в одной установке.

Система может быть адаптирована для размещения на городских крышах с высоким потреблением энергии, но с ограниченным пространством для размещения необходимой инфраструктуры.

В конструкции предусмотрена встроенная резервная копия на случай прекращения производства возобновляемой энергии. Система может просто переключиться на другой возобновляемый источник или использовать частичную мощность обоих источников для удовлетворения потребности в энергии.

Unéole стремилась сделать установку по-настоящему экологически чистой. Поэтому вертикальные турбины изготавливаются из алюминия и нержавеющей стали, которые могут быть переработаны после окончания их жизненного цикла.

#ESG #устойчивое_развитие

Где найти дешёвое и экологичное электричество❓

🤔Какие реакции природного фотосинтеза уже сейчас можно успешно использовать или уже используются в системах искусственного фотосинтеза? Преобразование энергии квантов электромагнитного излучения (солнечного света) в энергию электрического тока с помощью преобразователей, в которых в качестве фотосенсибилизатора используются компоненты фотосинтетического аппарата (ФА).

👉Обоснованно предполагается, что такие ячейки будут обладать существенными преимуществами по сравнению с используемыми в настоящее время ячейками на основе кремния. Дешёвое и экологичное электричество, получаемое при эксплуатации таких солнечных ячеек, может напрямую использоваться для хозяйственных нужд или для электрохимического окисления воды с целью промышленного получения Н2. Кроме фермента для восстановления протонов необходим источник высокоэнергетичных электронов. На первом этапе им может быть экзогенный восстановитель, или фотовосстановленный электронами от ФС1 ферредоксин, как это имеет место в природных системах, или же высокоэнергетичные электроны могли бы поставляться от реакционного центра ФС2 (очень перспективно) должным образом сопряжённого с гидрогеназой или её искусственным (более эффективным, более стабильным более неуязвимым для любых внешних воздействий) аналогом.

📚Уже в 80‑х годах прошлого столетия в работе профессора С. И. Аллахвердиева с соавторами было показано, что редокс потенциала восстановленного первичного акцептора электрона ФС2, феофитина вполне достаточно для того, чтобы эффективно восстанавливать эндогенные и экзогенные акцепторы электронов, типичные для ФС1, такие как ферредоксин, HAДФ, метилвиологен и бензилвиологен (Allakhverdiev & Klimov 1992). Более того, авторам удалось показать, что комплексы ФС2, лишённые водоокисляющего кластера, в присутствии экзогенного донора генерируют молекулярный водород за счёт энергии солнечного излучения (Mal’tsev et al., 1988).
https://t.iss.one/globalenergyprize/3622

Новый электролит для водородной энергетики❗️

🇷🇺Учёные Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Института водородной энергетики Уральского федерального университета создали новый электролитный материал для водородной энергетики. Основой для разработки стали слоистые перовскиты, обладающие хорошей проводимостью, благодаря чему их можно использовать в создании систем, преобразующих химическую энергию водорода в электроэнергию.

👉Авторы исследования использовали слоистые перовскиты с формулой BaLaInO4, где
✔️роль атомов A играли барий (мягкий и вязкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета) и лантан (блестящий редкоземельный металл серебристо-белого цвета),
✔️а роль атома B – индий (колкий и легкоплавкий металл серебристо-белого цвета).
Учёные добавили в BaLaInO4 атомы гадолиния – ещё одного редкоземельного металла, который по своим свойствам близок лантану. Это привело к большему отталкиванию восьмигранников в кристаллической решётке, расширению пространства переноса заряженных частиц и, как следствие, повышению проводимости материалов.

💪Новая модификация улучшила проводимость материала в сухих условиях примерно в 12 раз в сравнении с исходным материалом – такой эффект обеспечивало, в основном, движение ионов кислорода. Эксперимент также проводился во влажной среде при температуре менее 400 градусов Цельсия с использованием ионов водорода в качестве носителей заряда: в этих условиях добавка гадолиния улучшила проводимость в 20 раз.

🎙«Наши результаты свидетельствуют в пользу того, что модифицированный слоистый перовскит может стать основой для устройств водородной энергетики. В настоящий момент мы работаем над созданием материалов, которые могли бы эффективно сочетаться по комплексу физико-химических свойств в твёрдооксидном топливном элементе, а также в дальнейшем планируем их тестирование в составе электрохимического устройства. Это является одной из важнейших задач, стоящих перед нами — осуществить переход от фундаментального материаловедения к дизайну электрохимических устройств, соединив, таким образом, фундаментальную и прикладную науку», – комментирует руководитель проекта Наталия Тарасова, доктор химических наук, профессор Уральского федерального университета и ведущий научный сотрудник Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/11/04/rossijskie-uchenye-sozdali-novyj-elektrolit-dlya-vodorodnoj-energetiki/

Фокус на остатках

☀️Продолжаем разговор о стехиометрии перовскитного материала. В частности, субстехиометрический PbI2 и короткая продолжительность второго этапа обычно приводят к неполному преобразованию с некоторым остатком йодистого свинца в конечном продукте.

👉Поскольку реакция между PbI2 и органической солью начинается с верхней стороны уже сформированной пленки PbI2, короткая продолжительность второго этапа приводит к неполному преобразованию слоя PbI2 в перовскит (особенно если этот слой довольно толстый). При этом остатки PbI2 накапливаются в нижележащем электропроводящем слое, вызывая электронную изоляцию и ухудшая характеристики устройства.

❗️Примечательно, что небольшое количество PbI2 может способствовать сбору и переносу заряда от слоя перовскита к соответствующему электроду как в прямой, так и в инвертированной архитектуре элементов, поскольку он может пассивировать поверхностные дефекты, улучшать перенос электронов и блокировать утечку дырок (в прямой архитектуре устройства), а также улучшать инжекцию дырок и блокировку электронов (в инвертированных структурах). В любом случае, контроль над толщиной остатков на границах раздела крайне важен для эффективной работы устройства.

🇨🇷Коста-Рика - чемпион Латинской Америки по ВИЭ

👆И вот откуда эта небольшая страна берёт энергию. На первых местах - вода, ветер, жар Земли.

В развитие темы

Растворы аминов

🎈К вопросу об улавливании СО2. Непосредственное применение процесса очистки воздуха от CO2 жидкими аминами на скрубберах представляет собой эффективное технологическое решение, но с меньшей скоростью улавливания углекислого газа и поглотительной мощностью из-за обратимого характера реакций в системе «амины-CO2».

💰Недавнее исследование посредством моделирования подобного процесса с применением моноэтаноламина (MEA) показало, что мощность ребойлера составляет 10,7 ГДж/т поглощаемого CO2при энергозатратах 1,4 МВт·ч/т. Необходимая секция промывочной воды для снижения потерь MEA добавила к общей стоимости улавливания 1691 долл. США/т CO2, что можно снизить до 273 долл. США/ т CO2 за счёт использования нелетучего растворителя для удаления упомянутой секции и применения самых низких тарифов на электроэнергию и тепловые ресурсы.

👉Энергетика и затраты сопоставимы с теми же показателями для гидроксидных процессов, а максимальный потенциал заключается в оптимизации контакта в системе «сорбент-воздух» и надлежащих операций с функциональными жидкостями.

Высокая планка риформинга

👍Наряду с оптимальным энергобалансом данная реакция характеризуется достаточно высоким выходом H2. А также, благодаря присутствию кислорода в реакционной смеси, устойчивостью к образованию углеродистых отложений.

👉Для этого процесса метановоздушная смесь дегазационной системы шахты не требует специальной подготовки, необходимо лишь дозирование паров воды. Компанией Topsoe предлагается технология SynCOR™ в основе которой лежит автотермический риформинг. Установки SynCOR™, по сравнению с установками парового риформинга, более компактны и работают при соотношении пар/углерод = 0.6, что снижает стоимость капитальных затрат и эксплуатационные расходы. Для достижения высоких показателей процесса автотермического риформинга метана по выходу водорода или объёмной концентрации водорода в водородсодержащем газе, разрабатываются эффективные катализаторы.

👍В новом технологическом процессе автотермического риформинга, сопряжённого с сорбцией, SE-ATR (sorption-enhanced autothermal reforming) сначала происходит концентрирование метана из газового потока дренажной системы угольной шахты, а затем его автотермический риформинг с улавливанием СО2. Экспериментальные результаты процесса обогащения показали, что одностадийный процесс адсорбции на углеродсодержащих сорбентах позволяет концентрировать дренажный газ с 4.5% до 31.7% и с 20.3% метана до 79.3%, соответственно. В результате автотермического риформинга смеси 30% CH4/воздух в присутствии никелевого катализатора получена газовая смесь с концентрацией H2 ~45–47% (на сухой газ).

Влияние синтеза на PSC

☀️Границы зёрен пленки перовскита также являются субстехиометрическими по сравнению с его основным объёмом. Это связано с наличием свободных связей и свободной поверхности.

👉Такое отклонение от стехиометрии приводит к образованию дефектных состояний, негативно влияющих на работу устройства. Более того, границы зёрен являются потенциальными путями для миграции ионов в перовскитной матрице. такое свойство обычно считается основным источником гистерезиса и нестабильности перовскитной оптоэлектроники.

🤔В целом, процедура синтеза сильно влияет на
📌стехиометрию,
📌формирование плёнки
📌и оптоэлектронные свойства полученного перовскитного слоя,
что оказывает большое влияние на изготовленные PSC.

Страны по количеству электромобилей по сравнению с остальными видами легкового транспорта.

Источник: Hevcars

👉 Map Mind

В поисках элемента

❗️Основная проблема здесь - в получении неограниченного количества дешёвых протонов от воды. Данную задачу сейчас всесторонне и успешно решают в ЛУФБС ИФР РАН – это поиск, разработка, синтез, исследование и внедрение в данный процесс эффективного, дешёвого экологически безопасного, стабильного, создаваемого на основе широко распространённого в земной коре металла.

👉Этот элемент необходимо легко и безопасно для окружающей среды добывать и утилизировать по окончании срока использования. Он же должен являться катализатором реакции окисления воды (на первом этапе пусть электрохимического), имитирующим природный Mn-содержащий кластер кислород-­выделяющего комплекса ФС2.

Гибрид солнца и ветра

🇫🇷Французская компания Unéole создала комбинированный ветро-солнечный генератор, который пригоден для монтажа на плоских крышах площадью не менее чем 150 квадратных метров. Энергоустановка состоит из вертикальных турбин высотой 2,7 метра, покрытых фотоэлектрическими панелями, что увеличивает её производительность на 40% в сравнении с обычными солнечными батареями.

💨Ветротурбины выполнены из алюминия и нержавеющей стали, что облегчает их переработку и повторное использование. Каждая из них способна генерировать 1500 киловатт-часов (кВт*Ч) электроэнергии в год, что сопоставимо с годовым энергопотреблением трёх компьютеров, непрерывно работающих от сети. В отличие от большинства современных ветроустановок, имеющих горизонтальную ось, у разработки Unéole ведущий вал вращающейся части генератора расположен вертикально относительно земли: это позволяет улавливать порывистые круговые движения ветра. Достоинством разработки является как отсутствие вибрации и шума, так и сравнительно невысокая удельная стоимость произведенной электроэнергии – от 10 до 14 евроцентов за кВт*Ч, что кратно ниже нынешних цен на электроэнергию во Франции (394 евроцента за кВт*Ч, согласно данным Statista за сентябрь 2022 г.).

💪По оценке Unéole, комбинированная энергоустановка сможет обеспечивать профицит выработки для двухэтажных зданий и практически полное автономное снабжение для трёхэтажных конструкций; при высоте в четыре и более этажа инновационный генератор можно использовать для снижения зависимости от общей сети. Инновация уже была опробована в городе Аррас и коммуне Рубе на севере Франции, а также в Центре развития экопредприятий CD2E – площадке для тестирования технологий в сфере новой энергетики, расположенной в коммуне Лос-ан-Гоэль недалеко от города Кале.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/11/08/gibrid-solnca-i-vetra-kombinirovannaya-ustanovka-dlya-gorodskih-uslovij/

Китай построит комплекс по улавливанию CO2 на 10 млн. т

🇨🇳Китайская Sinopec, китайская сталелитейная компания China Baowu, британская нефтегазовая корпорация Shell и немецкий нефтехимический концерн BASF подписали меморандум о проведении ТЭО проекта по улавливанию, хранению и утилизации углекислого газа (CCUS) мощностью 10 млн. т в год в восточном Китае.

👉Стороны изучат возможность транспортировки углекислого газа с промышленных предприятий в среднем и нижнем течении реки Янцзы на станцию приёма CO2 с последующей отправкой сырья в морские и подземные хранилища с помощью трубопроводов. Мощность проекта в шесть с лишним раз превзойдёт объём улавливания CO2, который Sinopec обеспечила в 2021 г. (1,52 млн. т). Ранее Sinopec уже зарекомендовала себя в качестве лидера по темпам внедрения технологий CCUS в Китае. Компания в 2012 г. впервые в истории КНР начала использовать их при выработке электроэнергии из угля, с 2015 г. стала внедрять данные технологии на объектах собственных дочерних предприятий (Sinopec Nanjing Chemical Industries Co., и Sinopec East China Oil and Gas Company), а в 2022 г. ввела в строй крупнейший в стране CCUS-комплекс Qilu-Shengli, мощность которого (1 млн т в год) сопоставима с высадкой 9 млн деревьев.

💪Проект Sinopec, China Baowu, Shell и BASF станет вторым по величине среди проектов в сфере CCUS, объявленных к сегодняшнему дню по всему миру. Крупнейшим же пока является проект строительства CCUS-хаба в Хьюстоне, который собирается реализовать ExxonMobil совместно с ещё 13 компаниями, в том числе французской Air Liquide и немецкой Linde. Мощность комплекса к 2030 г. должна будет составить 50 млн. т в год, а к 2040 г. – 100 млн. т в год.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/11/08/kitaj-postroit-kompleks-po-ulavlivaniju-co2-moshhnostju-10-mln-t-v-god/

В Дании построят 1 ГВт солнечных электростанций в течение ближайших 5 лет
На минуточку инсоляция в Дании практически равна солнечной выработке в Санкт-Петербурге (950 кВт*ч в год на кВт в Санкт-Петербурге, 1000 - в Копенгагене), а площадь страны – в 2 раза меньше нашей Ленобласти.

Совместное предприятие дочерних компаний немецкого Commerzbank и норвежской Norsk Hydro инвестирует 600 миллионов евро в строительство 1 ГВт солнечной мощности в Дании.

По данным GreenGo Energy, общее производство энергии в рамках целевого портфеля проектов соответствует примерно 4% годового потребления электроэнергии в Дании, или объёмам потребления 300 000 датских домохозяйств.
В соответствии с партнерским соглашением, которое охватывает инвестиции в течение следующих трех-пяти лет, Commerz Real и Hydro Rein приобретут проекты у GreenGo Energy и обеспечат финансирование от проектирования и строительства до ввода в эксплуатацию.
СП уже купило два проекта солнечных электростанций общей мощностью 362 МВт, их пуск запланирован на 2026 год.

Правительство Дании нацелено на переход 100% ВИЭ для потребления электроэнергии в стране к 2027 году, а к 2030 году мощность солнечной энергии составит 20 ГВт.

Гибкость перовскитов

👍В чём же так хорош слоистый перовскит? В отличиях от классического перовскита (с формулой CaTiO3). Последний имеет нарушенную кубическую структуру и состоит из атомов трёх типов:
✔️А (атома кальция),
✔️B (атома титана),
✔️X (трёх атомов кислорода).

👉Атом A расположен в центре псевдокубических структур, атом B – в угловых узлах псевдокуба, а три атома X образуют вокруг B шестигранники, вокруг которых находятся по шесть атомов кислорода. Несмотря на неизменность структуры, в которой А является большим катионом (положительно заряженным ионом), B – катионом меньшего размера, а X – анионом (отрицательно заряженным ионом), роль двух первых атомов могут играть не только кальций и титан, но и схожие по своим свойствам минералы – например, церий (мягкий редкоземельный металл серебристого цвета) и ниобий (блестящий переходный металл серебристо-серого цвета).

💪Слоистые перовскиты имеют нескольку иную структуру: в них используются четыре атома X, а также два атома А, роль которых играют два разных минерала. При этом если в классических перовскитах восьмигранники соединены друг с другом вершинами, то в слоистых перовскитах восьмигранники связаны в слои, которые отделены друг от друга слоями с кубической структурой каменной соли. Такая структура обеспечивает большую гибкость и дополнительные возможности для её усовершенствования.

Схема утилизации СММ путём АТР, сопряжённого с предварительным концентрированием метана и in situ утилизацией СО2

В развитие темы

Амины/полиамины на основе твёрдотельных носителей

🧽Пористые амины в составе твёрдотельных носителей относятся к наиболее детально изученному классу DAC-сорбентов. Для функционализации поверхности пор аминогруппами используются три различных стратегии – для производства трёх соответствующих классов аминовых сорбентов на твёрдотельных носителях.

1️⃣КЛАСС 1 состоит из физически импрегнированных в поры мезо- или микропористых субстратов (таких как мезопористый кремнезём, пирогенный кремнезём и смолы) полиаминов (таких как полиэтиленимин, PEI). Полиамины могут заполнять субстраты в больших количествах, часто показатель насыщения ими превышает 10 ммоль аминов/г сорбента, а в некоторых случаях они составляют более 60% веса функционального материала.

💪Морфология полиаминов на поверхности пор также влияет на эффективность улавливания CO2, влияя на кинетику процессов. При меньшей загрузке ими сорбента амины могут формировать тонкий слой за счёт мощных межмолекулярных сил (например, водородных связей) взаимодействия с поверхностью пор, а при повышенной загрузке ими сорбента амины образуют конгломераты, значительно затрудняющие диффузию CO2 сквозь объёмы вязких полиаминов, затрагивая кажущуюся эффективность аминов (определяемую как молярное соотношение между адсорбированным CO2 и общим количеством аминогрупп в сорбенте), а, следовательно, и эффективность функционирования сорбента. При контакте с воздухом амины химически улавливают CO2 посредством вышеупомянутых химических процессов в системе «амины-CO2», демонстрируя повышенное поглощение углекислого газа во влажной среде.

👉Внедрение других функциональных групп посредством пропитывания субстрата смесью полимеров, таких как полиэтиленгликоль (PEG) с PEI, помогает модулировать полиаминовые слои и, таким образом, поглощение ими CO2. Тем не менее, подобно другим физически импрегнируемым материалам, тело полиаминов не имеет прочных связей, из-за чего в долгосрочной перспективе наблюдается потеря аминов или аддитивных полимеров субстратом.

Продолжение следует

https://t.iss.one/globalenergyprize/3642