Газовые гидраты можно получать из морской воды – исследование

🇷🇺 Ученые из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН создали технологию получения газовых гидратов из морской воды. Разработка может использоваться для опреснения воды и транспортировки природного газа.

💧Одним из методов опреснения воды является шоковая дистилляция: морскую воду доводят до кипения, в результате образуется водяной пар, который затем конденсируется, превращаясь в воду. Шоковая дистилляция недостаточно глубоко очищает воду и требует большого количества энергии, поэтому на крупных промышленных установках используют обратный осмос – метод, основанный на применении мембран, пропускающих чистую воду, задерживая соли и другие примеси. Однако и здесь есть недостаток: в мембранных системах необходимо поддерживать высокое давление, что также сопряжено с высокими энергозатратами.

👉 Альтернативой является опреснение с помощью газовых гидратов. «Для этого в замораживаемую соленую воду вводят гидратообразующий газ, отделяют кристаллы газогидрата от рассола, отмывают их, плавят и получают пресную воду», – комментирует старший научный сотрудник Антон Мелешкин.

🎙 При получении газового гидрата из морской воды ученые использовали процесс кипения газа: в ходе эксперимента газ сжижался на стенках реакторной установки и кипел на подогреваемом дне. Такое решение позволило справиться с несколькими задачами. «Во-первых, поверхность пузырьков постоянно обновляется благодаря кипению и последующей конденсации газа. Во-вторых, в установку вводится большое количество газа, поскольку он находится в сжиженном состоянии. Наконец, при высвобождении газа температура в пузырьке оказывается наименьшей, почти равной температуре насыщения. Наложение этих факторов приводит к тому, что на всплывающих пузырьках и формируются гидраты», – объясняет Мелешкин.

💪 При правильном подборе условий на поверхности воды начинает активно расти газогидратная шапка, после извлечения и отжима которой получается чистая вода. При этом образующиеся газовые гидраты можно также использовать для хранения природного газа: так, в одном объеме газогидрата метана может содержаться до 170 объемов газообразного метана. Вдобавок, температура хранения газогидратных форм (минус 20 градусов Цельсия) существенно выше температуры сжижения природного газа (минус 162 градуса Цельсия). Поэтому газовые гидраты могут оказаться востребованными для транспортировки газа в удаленные северные районы.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/11/08/gazovye-gidraty-mozhno-poluchat-iz-morskoj-vody-issledovanie/

Емкостный электрод с двойным электрическим слоем. Окончание

🤔 Что касается микропор, Гогоци и др. авторы показали, что в органических электролитах емкость аномально возрастает, если размер пор составляет менее 1 нм. Это ставит под сомнение общепринятое предположение о том, что поры, размер которых меньше размера сольватированных ионов, не могут способствовать накоплению заряда. Аномальное увеличение емкости объясняется эффектами частичной десольватации и удержания ионов в субнанометровых порах. Последующие исследования с использованием модели системы на основе оксида графена и регулировки размера пор путем межслойного сжатия позволили дополнительно изучить влияние десольватации ионов в субнанометровых порах на характеристики конденсатора с двойным электрическим слоем. Было обнаружено, что емкость достигает максимума, когда межслойное сжатие приближается к диаметру несольватированного иона, что подтверждает гипотезу о десольватации ионов и аномальном увеличении емкости. Эти исследования позволили лучше понять сложную взаимосвязь между емкостью двойного электрического слоя и структурой пор. Помимо контроля площади поверхности и структуры пор, эффективной оказывается модификация электродов, например, путем введения гетероатомов и функциональных групп. Азот, бор, сера, фосфор, карбоксил и гидроксил регулируют электронную структуру углеродных материалов, вызывают характерную адсорбцию или изменяют смачиваемость электрода, оптимизируя, тем самым, емкость двойного электрического слоя.

👉 Помимо изучения механизма емкости двойного электрического слоя, в некоторых современных исследованиях приоритет отдается конкретным характеристикам. Например, низкая плотность углерода заставляет уделять больше внимания объемной емкости электродов, если речь идет о применении в условиях ограниченного пространства. В связи с этим появились различные методы получения компактной конструкции (например, использование капиллярного испарения, механического уплотнения и т. д.). В последние годы был достигнут значительный прогресс в изучении механизмов действия двойного электрического слоя конденсатора. Хотя емкость накопления заряда электродов с двойным электрическим слоем, оптимизированная с помощью различных стратегий, все еще не достигает уровня аккумуляторов, постоянные усилия исследователей уже привели к появлению многообещающих перспектив практического применения конденсаторов с двойным электрическим слоем.

https://www.tg-me.com/globalenergyprize/8262

🤔 Выбросы CO2 в цепочке производства и экспорта СПГ в полтора раза превышают аналогичный показатель для трубопроводных поставок газа.

👉 Одна из причин – в «многостадийности» экспорта СПГ: перед доставкой конечному потребителю природный газ сжижается, транспортируется на танкерах, а затем регазифицируется на портовых терминалах.

👍 Тогда как цикл трубопроводных поставок состоит всего из двух итераций – добычи сырья и закачки в магистральный газопровод. В некоторых случаях добавляется стадия переработки: после завершения строительства Амурского ГПЗ газ Чаяндинского и Ковыктинского месторождений будет разделяться на метан, этан, пропан и некоторые другие компоненты: метан будет отправляться в Китай, а этан и пропан – использоваться в качестве сырья для газохимии.

🎙 О различии в удельных выбросах между СПГ и трубопроводными поставками газа говорил в интервью для «Глобальной энергии» профессор, директор Проектного центра по энергопереходу Сколтеха Андрей Осипцов.

Аргентина может стать крупнейшим экспортером СПГ в Южной Америке

🇦🇷 Аргентина планирует реализовать три проекта по производству сжиженного природного газа (СПГ) общей мощностью 36,7 млн т в год. Речь идет о заводе Argentina GNL, сырьем для которого станет газ со сланцевой формации Vaca Muerta, проекте TGS Puerto Galván (4 млн т в год) и плавучей установке Golar-Pan American FLNG на 2,5 млн т в год. Ввод новых мощностей позволит Аргентине опередить Тринидад и Тобаго по объемам производства СПГ, где действующие линии позволяют поставлять на мировой рынок не более 12 млн т сжиженного газа в год.

👉 Проект Argentina GNL будет реализовываться аргентинской YPF и малазийской Petronas. В августе 2024 г. стороны выбрали в качестве площадки один из муниципалитетов в провинции Рио-Негро в центральной части Аргентины. Окончательное инвестиционное решение должно быть принято в 2025 г. Помимо трех технологических линий на 30,2 млн т в СПГ в год, проект будет включать строительство трех газопроводов для транспортировки сырья с формации Vaca Muerta, использующейся пока что только для поставок на внутренний рынок. Так, в июле 2023 г. был введен в строй газопровод Néstor Kirchner протяженностью 573 км и мощностью 21 млн куб. м газа в сутки, с помощью которого снабжается Буэнос-Айрес и его окрестности.

👍 Второй из упомянутых проектов – TGS Puerto Galván — на 4 млн т СПГ в год будет реализован в городе Баия-Бланка, расположенном на берегу одноименной бухты Атлантического океана. В свою очередь, локация третьего из проектов (Golar-Pan American FLNG) пока что не определена.

🇧🇷 Одним из основных импортеров СПГ с новых проектов может стать Бразилия, которая за последние несколько лет увеличила мощность терминалов по регазификации СПГ более чем вдвое. По данным Global Energy Monitor, до 2020 г. в Аргентине действовало лишь три «принимающих» терминала – Pecém FSRU, Guanabara Bay FSRU и Bahia FSRU – общей мощностью 17,5 млн т СПГ в год. Однако с тех пор в стране было построено еще пять терминалов: Sergipe FSRU и Porto do Açu FSRU общей мощностью 11,2 млн т СПГ в год, Sepetiba Bay FSRU на 2,7 млн т в год, а также New Fortress Barcarena FSRU и Terminal Gás Sul FSRU на 6 млн т СПГ в год каждый.

💪 Импорт СПГ обеспечит загрузку новых и строящихся газовых электростанций в Бразилии. В 2020-2021 гг. в стране были введены в строй электростанции Porto de Sergipe и GNA I общей мощностью 2,9 ГВт, а в 2025 г. к общей сети должны быть подключены ТЭС Novo Tempo Barcarena и GNA II на 2,2 ГВт и 1,7 ГВт мощности соответственно.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/11/08/argentina-mozhet-stat-krupnejshim-jeksporterom-spg-v-juzhnoj-amerike/

Слова классика

— Углеводородная энергетика — это не более чем «запасённая» энергия термоядерного реактора с гравитационным удержанием нашего Солнца. Может случиться так, что термояд сменит углеводородную энергетику ещё до исчерпания углеводородных ресурсов. Ведь каменный век кончился много раньше, чем иссякли камни на Земле.

Владимир Фортов
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/vladimir-fortov-rus/

Новые типы аккумуляторов к 2030 году займут почти 15% мирового рынка электромобилей

💸 Удельная стоимость батарей для электромобилей снизилась на 65% в период с 2015 по 2023 гг., с $398 до $139 на киловатт-час емкости, следует из данных Международного энергетического агентства (МЭА). В ближайшие годы большое влияние на доступность электромобилей будут оказывать инновации в производстве литий-ионных батарей их альтернатив – натрий-ионных и литий-серных аккумуляторов.

🔋 Наиболее распространенными являются высоконикелевые (по материалу катода) аккумуляторы, на долю которых в 2023 г. приходилось 54% глобального рынка электромобилей. По данным МЭА, еще 40% спроса обеспечивали литий-железофосфатные (LFP) аккумуляторы, а 6% – низконикелевые. Конкуренцию им могут составить литий-марганцево-железо-фосфатные аккумуляторы (LMFP), отличающиеся более высокой плотностью энергии (на 10-20%), а также литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (NMC), позволяющие уменьшать количество дорогостоящего кобальта в составе катода. Рост эффективности будет связан и с применением кремния и металлического лития в качестве материалов анода – емкость этих материалов в десять с лишним раз выше, чем у применяемого сегодня графита.

👍 Еще одно направление новаций – внедрение аккумуляторов с твердотельным электролитом, которые устраняют риск утечек и возгораний и обеспечивают возможность использования в широком диапазоне температур (от минус 50 до плюс 120 градусов Цельсия). Твердотельные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии и могут работать на протяжении большого количества циклов «заряда-разряда». Правда, твердотельные аккумуляторы подвержены образованию дендритов, которые могут вызывать короткие замыкания. Наряду с дороговизной материалов, это сдерживает их промышленное внедрение.

👉 Свою нишу на рынке могут занять и натрий-ионные батареи, которые могут выдерживать до 6000 циклов «заряда-разряда» (против 3000 у литий-ионных аккумуляторов). Если литий-ионные аккумуляторы производятся на основе меди, то в натрий-ионных используется более доступный алюминий. К достоинствам натрий-ионных батарей также относится возможность быстрой зарядки и меньшая подверженность возгоранию. Свои преимущества есть и у литий-серных аккумуляторов: в частности, это отсутствие кобальта в составе катода, а также более высокая энергетическая плотность (250-500 Вт*ч/кг), чем у литий-ионных аккумуляторов (150-260 Вт*ч/кг).

💪 Согласно прогнозу McKinsey, к 2030 г. на долю натри-ионных, литий-серных и твердотельных литий-ионных аккумуляторов будет приходиться в общей сложности 13% рынка электромобилей. Однако доминирующее положение будут занимать высоко-никелевые и литий-железофосфатные литий-ионные аккумуляторы (87%).

https://globalenergyprize.org/ru/2024/11/08/novye-tipy-akkumuljatorov-k-2030-godu-zajmut-pochti-15-mirovogo-rynka-jelektromobilej/

🇸🇦 Саудовская Аравия – одна из немногих стран мира, где в электроэнергетике используется не только мазут, но и не переработанная нефть.

🔥 Объем сжигания нефти на электростанциях страны в 2023 г. достиг 472 тыс. баррелей в сутки (б/с).

👉 Для сравнения: по данным Energy Institute, объем переработки нефти в Ираке в 2023 г. достиг 449 тыс. б/с, а в Катаре и Омане – 409 тыс. б/с и 322 тыс. б/с соответственно.

💪 В электроэнергетике Саудовской Аравии доминируют углеводороды: в 2023 г. 62% выработки обеспечил природный газ, 37% - нефть и нефтепродукты, тогда как на долю ВИЭ пришелся лишь 1%.

👉 По данным Управления энергетической информации (EIA), к концу 2023 г. в стране действовало всего 5 солнечных и ветроэлектростанций общей мощностью 2,8 ГВт. Однако на стадии планирования находилось еще 25 объектов на 21,4 ГВт, поэтому доля ВИЭ в ближайшие годы будет расти.

Вопрос: Что такое колтюбинг?

Ответ: Это длинномерная безмуфтовая гибкая труба, используемая для широкого спектра задач, включая очистку скважин, кислотную стимуляцию, гидроразрыв пласта, цементирование, каротаж, установку или извлечение пробок, а также предотвращение прихвата труб.

Благодаря своей гибкости такие трубы способны предоставить доступ даже в боковые и горизонтальные стволы. Кроме того, колтюбинг мобилен и не требует производить операции по сборке/разборке бурильной колонны.

#нефть #газ #колтюбинг #энергетика

Классическая модель двойного электрического слоя, состоящая из слоя Гельмгольца и диффузного слоя

👉 В развитие темы

Индия установила новый рекорд по вводу солнечных панелей

🇮🇳 Ввод солнечных панелей в Индии по итогам первых девяти месяцев 2024 г. достиг 17,4 гигаватта (ГВт), превзойдя двенадцатимесячный показатель прошлого года. Три четверти ввода мощности (13,2 ГВт) обеспечили крупные солнечные электростанции, остальная четверть пришлась на надомные панели (3,2 ГВт) и системы распределенной генерации (1 ГВт). В число лидеров по темпам развития солнечной генерации вошел штат Раджастхан на северо-западе Индии, а также Гуджарат и Тамил-Наду, расположенные на западном и южном побережьях страны.

💪 Ключевым источником электроэнергии для Индии остаются угольные ТЭС: в прошлом году на их долю приходилось 75% общенациональной выработки, тогда как на долю солнечных панелей – лишь 6%. Однако у Индии достаточно амбициозные планы по развитию возобновляемой энергетики. Индийские регуляторы планируют к 2030 г. увеличить установленную мощность ВИЭ с прошлогодних 176 ГВт до 500 ГВт. В планах – также частичное дерегулирование атомной энергетики. В прошлом году профильная комиссия Правительства Индии рекомендовала разрешить иностранным компаниям участвовать в строительстве АЭС не только в качестве поставщиков технологий, но и акционеров, имеющих право на прибыль.

🌊 Важной составляющей энергобаланса будут оставаться ГЭС, в том числе гидроаккумулирующие электростанции, позволяющие утилизировать избытки электроэнергии с помощью перекачки воды из нижнего в верхний резервуар, откуда вода сбрасывается в часы высокого спроса. Так, индийская Torrent Power в прошлом году подписала соглашение о строительстве трех ГАЭС на 5,7 ГВт в штате Махараштра в центральной части страны. Проект будет способствовать снижению выбросов в индийской электроэнергетике, которая отличается высокой углеродоемкостью.

👉 По данным Ember, Индия является аутсайдером среди крупнейших стран БРИКС по объему эмиссии парниковых газов в пересчете на мегаватт-час (МВт*Ч) выработки электроэнергии. Если в Бразилии в 2023 г. на 1 МВт*ч выработки приходилось в среднем 96 кг CO2-экваивалента парниковых газов, а в России – 445 кг на МВт*ч, то в Индии – 713 кг на МВт*ч.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/11/08/indija-ustanovila-novyj-rekord-po-vvodu-solnechnyh-panelej/

💪 В 2022 году 43% глобального спроса на водород обеспечила нефтепереработка: H2 используется в процессах гидроочистки и гидрокрекинга.

✔️33% потребления водорода приходилось на производство аммиака;

✔️17% – на выпуск метанола;

✔️5% – на выплавку стали;

✔️2% – на все прочие отрасли.

👉 Инфографика – из отчета Международного агентства по ВИЭ (IRENA).