💪 В 2023 году в мире в целом было одобрено строительство свыше 50 гигаватт (ГВт) мощности угольных электростанций, что стало рекордом по объему одобренных проектов в угольной генерации с 2015 года.

👉 Большая часть проектов относится к сверх- и ультрасверхкритическим технологиям сжигания угля, обеспечивающим экономию твердого топлива и минимизацию выбросов в атмосферу.

Водород для двигателей

💰 В автомобильной промышленности наблюдается тенденция к росту инвестиций в технологию водородных топливных элементов. К их преимуществам можно отнести быструю заправку и большую дальность хода, что особенно выгодно для большегрузных автомобилей, таких как грузовики и автобусы.

В силовых установках водород может использоваться двумя способами:
1️⃣ в качестве топлива для топливного элемента, вырабатывающего необходимую электроэнергию для ходовых двигателей,
2️⃣ в качестве топлива для водородного двигателя, предназначенного для замены двигателей внутреннего сгорания (таких, как бензиновые), дизельных или реактивных двигателей.
Сегодня о первых.

Топливные элементы
👉 Топливные элементы обычно имеют более высокий КПД по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. В зависимости от типа топливного элемента, их КПД может составлять от 40 до 50%. Как правило, для двигателей используются топливные элементы с протонообменной мембраной (ПЭМ), работающие при температуре от 80°C до 100°C. Они используют электрохимическую реакцию преобразуя водород и кислород, поступающие на анод и катод элемента, электрического напряжения, применяемого для питания силовых установок. Побочными продуктами их работы являются только водяной пар и тепло, что делает их высокоэффективными и экологически чистыми. ПЭМ-топливный элемент нуждается в драгоценных металлах, таких как платина, в качестве катализатора, что делает его дорогим.

🤔 Однако в настоящее время ведутся исследования, направленные на уменьшение количества платины, используемой в качестве катализатора. Одна из проблем ПЭМ заключается в том, что концентрация СО в топливе должна быть снижена до менее чем 10 ppm, поскольку даже небольшое количество СО в водороде приводит к ухудшению работы элемента.

🚗 В автомобильной промышленности наблюдается тенденция к росту разработок автомобилей на топливных элементах. К их преимуществам относятся быстрая заправка, прямое преобразование энергии, отсутствие выбросов и большая дальность хода, что особенно выгодно для большегрузных автомобилей, таких как грузовики, автобусы, карьерные машины и т. д. КПД топливного элемента существенно не меняется при его работе с частичной нагрузкой. При сопоставимых условиях дорожной нагрузки, особенно при частичной нагрузке, КПД топливного элемента значительно превышает КПД двигателя внутреннего сгорания. Система на топливных элементах, предназначенная для использования в автомобильных двигателях, должна иметь вес, объем, плотность мощности, пусковой режим и переходные характеристики, аналогичные электромобилям или современным автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. ПЭМ-топливные элементы приобретают все большее значение для автомобильных систем благодаря их низкой рабочей температуре, более высокой плотности мощности, удельной мощности, долговечности, КПД, относительно высокому сроку службы и способности быстро адаптироваться к изменениям потребности в электроэнергии. ПЭМ-топливный элемент легко запускается и может работать при относительно низких температурах, ниже 100°C.

🤷 Несмотря на большие перспективы технологии топливных элементов, автомобили на их основе по-прежнему остаются демонстрационными или находятся на стадии ограниченного производства. Это объясняется проблемами, связанными со стоимостью, производством, надежностью технологии, производством водорода и наличием водородной инфраструктурой.

🚛 Кроме того, КПД автомобиля, работающего от аккумулятора, намного выше, чем у автомобиля на топливных элементах. Таким образом, наблюдается, в основном, тенденция на коммерциализацию пассажирских транспортных средств, работающих на аккумуляторах, а не на топливных элементах. Однако для более крупных транспортных средств, таких как автобусы, грузовики, горнодобывающая техника и т.д., топливные элементы могут стать правильным выбором. Это связано с большим весом аккумуляторов в таких транспортных средствах, а также временем, требующимся для их зарядки.

https://www.tg-me.com/globalenergyprize/7458

💰 Если в 2020 году глобальные инвестиции в производство и ввод накопителей энергии составляли менее $10 млрд, то в 2023 году их объем достиг $40 млрд, из них свыше половины приходилось на поставки для частных домохозяйств и операторов микросетей, которые закупают накопители в качестве дополнения к автономным солнечным панелям.

🇳🇴 Норвежская нефтяная платформа «Тролль А» (Troll A), построенная в 1995 году. Её высота 472 метра, вес вместе с балластом 1,2 млн тонн. Крупнейший объект, когда-либо транспортировавшийся человеком.

🛢 В Индии в период с 2000 по 2023 гг. было разведано 2 млрд баррелей запасов нефти, тогда как в Анголе, Норвегии и Гайане – в общей сложности 10 млрд баррелей нефти, а в Бразилии – 40 млрд баррелей.

👉 Это во многом объясняет высокую зависимость Индии от импорта нефти.

🇮🇳 Если в 2012 году объем производства нефтепродуктов в Индии составлял чуть менее 5 млн баррелей в сутки (б/с), то в 2022-м – почти 6 млн б/с.

👉 Основу выпуска составляют легкие и средние дистилляты: к первым относятся автомобильный бензин и нафта (сырье для нефтехимии), а ко вторым – авиакеросин, дизельное топливо и морской газойль.

Микроэлектронные технологии помогли снизить энергопотребление датчиков водорода

🇷🇺 Ученые химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова увеличили энергоэффективность датчиков обнаружения водорода.

🤔 Одним из наиболее распространенных способов детекции газообразного водорода является использование сенсоров термокаталитического типа, которые применяются на протяжении нескольких десятилетий. Принцип действия таких сенсоров достаточно прост: активный элемент датчика разогревается до 400 градусов Цельсия, в результате чего начинается реакция беспламенного окисления горючего газа на катализаторе. Термокаталитические датчики отличаются высокой энергоемкостью, из-за чего их снабжение осуществляется за счет общей электросети, тогда как автономное питание от аккумулятора сильно затруднено.

👍 Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова попытались снизить энергопотребление за счет методов фотолитографии и магнетронного напыления, которые используются в микроэлектронике. Они позволяют создавать не объемные, а планарные (плоские) структуры, которые востребованы в интегральных микросхемах и полупроводниках. Это позволило уменьшить размер активной зоны устройства до 150х150 микрон в латеральных направлениях и до 30 микрон в толщину, что в 3-4 раза меньше, чем в датчиках, которые используются сегодня. Благодаря тому, что уменьшенный элемент нагревается быстрее обычных датчиков, электропотребление газового сенсора снизилось в 50 раз, а для его питания стало можно использовать импульсный режим, который широко распространен в накопителях энергии.

🎙 «В производстве используемых сегодня сенсоров велика доля ручного труда. Многие этапы создания объемных структур сложно поддаются автоматизации. Мы же используем весь инструментарий микроэлектронной промышленности, который потенциально позволяет масштабировать производство. Планарные технологии позволяют на одной пластине получить сотни чипов и в автоматическом режиме провести над ними все необходимые операции», – комментирует кандидат химических наук, один из авторов исследования Кирилл Напольский.

💪 Новый сенсор может быть востребован не только на энергетических предприятиях, но и в быту, в том числе для определения концентрации метана. Однако для массового внедрения датчика ученым предстоит обеспечить его долговременную стабильность.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/02/mikrojelektronnye-tehnologii-pomogli-snizit-jenergopotreblenie-datchikov-vodoroda/

Цилиндрические паруса сократят расход топлива на грузовых судах до 90%

🚢 Они работают на основе роторов Флеттнера, разработанных в 1920-х годах, но с принципиальной особенностью, в цилиндрах CoFlow Jet нет вращающихся частей.

CoFlow Jet — это технология активного управления потоком для создания сверхвысокого коэффициента подъемной силы.
Цилиндрические паруса втягивают небольшое количество воздуха через впускное отверстие, сжимая его с помощью крыльчатки и выбрасывают через выпускное отверстие 💨 Это создает дисбаланс давления и значительную тягу, которая простирается по всей длине цилиндров.

Изобретатели утверждают, что они могут обеспечить сокращение расхода топлива до 50% на больших грузовых судах и 90% на малых.

#парус #топливо #судостроение #технологии

🇮🇳 В Индии на долю сельской местности приходится свыше 60% населения, из-за чего переход к «чистым» технологиям приготовления пищи сводится, в основном, к отказу от сжигания биомассы и началу использования газовых баллонов, которые заправляются сжиженными углеводородными газами (СУГ), в том числе пропаном и бутаном.

📈 Во многом поэтому импорт СУГ в Индии в период с 2016 по 2023 гг. увеличился вдвое – с 300 тыс. до более чем 600 тыс. баррелей в сутки.

Водородные двигатели

👍 Водородные двигатели внутреннего сгорания сжигают водород в процессе, аналогичном используемому традиционным ДВС, производя механическую энергию для приведения автомобиля в движение. Водородные двигатели не так распространены, как топливные элементы или ДВС, работающие на ископаемом топливе. КПД у водородных двигателей внутреннего сгорания аналогичный или несколько выше, чем у традиционных бензиновых двигателей, т.е. примерно от 25 до 30%. В настоящее время ведутся масштабные исследования по повышению КПД, снижению выбросов и улучшению эксплуатационных характеристик водородных двигателей. Несколько компаний работают над адаптацией существующих ДВС для работы на водороде, в частности, путем некоторой конструкционной модификации двигателя.

👉 В водородных двигателях для воспламенения водорода используется высокая степень сжатия, в отличие от бензиновых двигателей, в которых применяются свечи зажигания. Как и дизельные двигатели, в водородных двигателях зажигание может осуществляться только за счет сжатия, поскольку водород обладает высокой энергией воспламенения. Побочными продуктами водородных двигателей являются, в основном, водяной пар и тепло, при этом CO2 и другие парниковые газы не образуются. Однако водородные двигатели генерируют NOx, образующийся при нагревании воздуха до высоких температур. Выброс NOx необходимо контролировать с помощью систем очистки выхлопных газов. Выбор между этими технологиями часто зависит от конкретного применения и имеющихся требований. Топливные элементы, как правило, более эффективные и при их использовании образуется меньше выбросов, но они могут быть дороже и требуют более развитой инфраструктуры, в то время как водородные двигатели могут быть легче адаптированы к существующим системам, но могут иметь более низкий КПД и приводить к некоторому выбросу NOx.

❗️ Хотя водородные двигатели могут оказаться неподходящим решением для пассажирских автомобилей, они могут сыграть важную роль в замене дизельных двигателей в тяжелых транспортных средствах, к которым относятся миллионы грузовиков, автобусов (включая междугородние), а также другие тяжелые транспортные средства, используемые в сельском хозяйстве, строительстве, горнодобывающей промышленности, цементной промышленности и т.д. Такие компании, как KEYOU, разрабатывают решение для модификации обычных дизельных двигателей с целью получения гораздо более чистых водородных двигателей. Такой модифицированный двигатель с шестью цилиндрами используется в 18-тонном грузовике Mercedes-Benz Special, имеет расход топлива 7,5 кг H2/100 км, которое подается через систему распределенного впрыска, разработанную специально для использования водорода. Сообщается, что благодаря эффективному сжиганию обедненной смеси уровень NOx значительно ниже допустимого, а переоборудованный двигатель соответствует стандартам Euro VI и новым требованиям ЕС по выбросам CO2. Компания Cummins также работает над водородными ДВС для большегрузных автомобилей. Водородный двигатель X15H производства Cummins, предназначенный для тяжелых грузовиков массой до 44 тонн, обеспечивает пиковый крутящий момент 2 600 Н*м.

💪 Что касается двигательных установок, то в тех случаях, когда важна эффективность и отсутствие вредных выбросов, топливные элементы могут быть предпочтительнее. Однако для тяжелых условий эксплуатации при отсутствии поддержки топливных элементов со стороны инфраструктуры, а также при условии высокой критичности фактора стоимости, водородные двигатели могут стать приемлемым выбором, по крайней мере, в ближайшем будущем. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на водороде, могут использовать существующую инфраструктуру с незначительными изменениями, а это позволяет несколько упростить переход на данные двигатели путем переоборудования работающие на водороде, что занимает гораздо меньше времени и также требует меньше затрат.

https://www.tg-me.com/globalenergyprize/7467

🇮🇩 Увеличив добычу угля на 12,8%, Индонезия по итогам 2023 года стала лидером среди крупных стран-производителей твердого топлива по «процентному» приросту предложения.

📈 Ключевую роль сыграло увеличение экспорта в Китай: прирост поставок угля из Индонезии в КНР в четыре с лишним раза превысил объем «дополнительного» внутреннего спроса.

🇰🇷 Угольная электростанция Taean мощностью 6,45 гигаватта (ГВт) в Южной Корее.

💪 Электростанция, насчитывающая 11 энергоблоков, была крупнейшей в мире угольной ТЭС по состоянию на июль 2023 года, согласно данным Global Energy Monitor.

💰 Глобальные инвестиции в строительство площадок по производству литий-ионных батарей для электромобилей в 2024 г. достигнут $60 млрд, а в 2025 г. их объем превысит $100 млрд, согласно прогнозу Rystad Energy.

👉 Для сравнения: в 2019 г. объем инвестиций составлял менее $20 млрд.

💪 Фотовольтаика становится ключевым драйвером децентрализации энергосистем развитых стран, в том числе США: если в начале 2018 г. установленная мощность солнечных панелей в жилищном секторе Калифорнии составляла чуть более 4 гигаватт (ГВт), то по итогам первого квартала 2024 г. она достигла 12 ГВт.

Новая методика поможет прогнозировать образование гидратов на нефтяных скважинах

🇷🇺 Ученые из Пермского научно-исследовательского политехнического университета создали математическую модель, которая позволяет предсказывать образование гидратов – соединений воды с углеводородами – на нефтяных скважинах. Разработка повысит эффективность добычи сырья с помощью электроцентробежных насосов.

👉 Гидраты – неустойчивые соединения воды с углеводородами, которые могут возникать на скважинах при высоком давлении и низкой температуре. Гидраты закупоривают насосно-компрессорные трубы и оборудование, осложняя тем самым процесс нефтедобычи. Для решения этой проблемы используются ингибиторы – вещества, подавляющие или задерживающие процесс гидратообразования, в качестве которых используются растворители – метанол и гликоли. При этом повысить эффективность использования ингибиторов можно за счет методики, которая бы позволила предсказывать образование гидратов на нефтяных скважинах.

👍 Для разработки такой методики ученые Пермского политеха выбрали месторождение, на котором каждая третья скважина подвержена процессам гидратообразования. Чтобы спрогнозировать интервал отложения гидратов, политехники определили температуру и давление в разных точках по стволу скважины, а затем выявили зависимость возникновения отложений от этих показателей с учетом состава попутного нефтяного газа и пластовой воды. По результатам расчета ученые построили кривые зависимости давления от температуры, позволяющие установить термобарические условия, при которых начинается процесс гидратообразования. Новая методика позволила спрогнозировать глубину отложения на 22 скважинах.

🎙 «В ходе анализа мы выявили параметры, влияющие на интенсивность гидратообразования: высокий газовый фактор, давление на приеме электроцентробежных насосов ниже давления насыщения и высокая обводненность нефти. Предложенная методика расчета позволяет спрогнозировать глубину начала отложения с точностью до 90%», – комментирует доцент кафедры нефтегазовых технологий Александр Лекомцев.

❗️ Авторы исследования установили, что малая концентрация азота и низкая минерализация пластовых вод серьезно увеличивают риск образования гидратов. Этот вывод позволит минимизировать операционные издержки при эксплуатации нефтяных скважин.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/02/novaja-metodika-pomozhet-prognozirovat-obrazovanie-gidratov-na-neftjanyh-skvazhinah/