Минутка ликбеза

🤔 Основная проблема современного извлечения водорода связана с высокими требованиями к его качеству. Международный стандарт ISO 14687 устанавливает предельно допустимое содержание воды в водороде для заправочных станций и систем хранения – не более 5 микромолей на моль. Это примерно одна капля воды на целую цистерну водорода. Превышение же предела грозит обледенением клапанов при минусовых температурах, коррозией оборудования и сбоями в работе всей инфраструктуры. Обычное охлаждение и конденсация влаги здесь не помогают, поэтому применяется адсорбция – процесс, при котором молекулы воды удерживаются поверхностью специально подобранного материала, например, цеолита.

👉 Особенность морских платформ заключается в том, что объем производимого водорода напрямую зависит от силы ветра, а она меняется буквально каждую минуту. Из-за этого поток газа на входе в колонну с адсорбентом постоянно колеблется и остается нестабильным. Традиционные методы расчета адсорбционных систем исходят из постоянного, ровного потока, и потому не подходят для работы в таких условиях. Чтобы решить эту задачу, ученые предложили новую модель, учитывающую колебания в режиме реального времени. Она позволяет с высокой точностью определить момент, когда адсорбент полностью насыщается влагой, и колонну необходимо перевести в режим регенерации – либо с помощью нагрева, либо за счет понижения давления.

Диборид марганца может стать новым ракетным топливом

🇺🇸 Ученые из Университета Олбани создали новое химическое соединение, которое может совершить прорыв в области ракетного топлива. Речь о дибориде марганца (MnB₂), который по плотности энергии значительно превосходит привычные твердотопливные материалы. Использование такого топлива позволит уменьшить вес и объем топливных баков в ракетах, освободив драгоценное место для научного оборудования или образцов, доставляемых на Землю.

👉 Интерес к диборидам, особому классу химических соединений, в которых атом металла связан сразу с двумя атомами бора, возник еще в 1960-е гг. Теоретические модели еще тогда предсказывали необычные свойства этих соединений, но практический синтез оставался недостижимым. В случае диборида марганца исследователям предстояло не только получить вещество в чистом виде, но и разобраться, как его нестандартная атомная структура определяет поведение материала. Для этого использовали дуговую плавильную печь: спрессованные порошки марганца и бора сплавляли при температуре около 3000 °C, а затем быстро охлаждали, «фиксируя» атомы в напряженном, асимметричном состоянии словно сжатую пружину.

💻 Чтобы понять особенности нового материала, ученые создали его компьютерную модель. Она показала, что в кристаллической решетке атомы расположены с небольшим перекосом – эффектом, который химики называют «деформацией». Именно эта асимметрия служит источником высокой энергии, запасенной в веществе. В качестве простой аналогии исследователи приводят гимнастический батут: когда на него ставят тяжелый груз, он растягивается и накапливает энергию, которая высвобождается, когда груз убирают. По такому же принципу диборид марганца при воспламенении высвобождает колоссальный запас энергии, заключенный в его асимметричной структуре.

💪 По сравнению с алюминием, который используется в современных твердотопливных ускорителях, диборид марганца продемонстрировал существенно большую энергоемкость – примерно на 20% больше по массе и на 150% по объему. При этом он воспламенялся только при контакте со специальным инициатором. То есть материал стабилен и безопасен.

🤔 Интересно, что изначально исследование не преследовало цель найти новое топливо – ученые пытались получить материал тверже алмаза. Но один из образцов неожиданно повел себя иначе, начав нагреваться и излучать красивый оранжевый цвет. Это случайное наблюдение заставило команду переключиться на изучение энергетических свойств полученного соединения и в итоге привело к открытию его высокой энергоемкости, наглядно показав, как фундаментальные исследования могут обернуться практическими результатами, о которых изначально никто и не думал.

👍 Перспективы применения диборида марганца не ограничиваются ракетными двигателями. Ученые видят потенциал и в других областях, например, в создании более эффективных катализаторов в автомобильных нейтрализаторах и для ускорения процессов разложения пластика.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

Разумный планетарный предел для геологического хранения углерода

Рисунок. Потери потенциала хранения углерода с учетом разных факторов риска

Под таким заголовком вышла статья Matthew J. Gidden, Siddharth Joshi, John J. Armitage, Alina-Berenice Christ. Miranda Boettcher, Elina Brutschin, Alexandre C. Köberle, Keywan Riahi, Hans Joachim Schellnhuber, Carl-Friedrich Schleussner & Joeri Rogelj в журнале Nature.

Геологическое хранение углерода является ключевой стратегией сокращения выбросов от сжигания ископаемого топлива и долговременного удаления углекислого газа (CO2) из aтмосферы. Однако, потенциал хранения не безграничен. В данной работе мы устанавливаем разумный планетарный предел около 1460 (1290–2710) Гт хранения CO2 посредством основанного на оценке рисков, пространственно-явного анализа хранения углерода в осадочных бассейнах. Мы показываем, что только строгое сокращение валовых выбросов в ближайшей перспективе может снизить риск превышения этого предела до 2200 года. Полное использование геологического хранения для удаления углерода ограничивает возможное снижение глобальной температуры до 0,7 °C (0,35–1,2 °C, включая оценку хранения и неопределенность реагирования на изменение климата). Страны, наиболее устойчивые к нашей оценке риска, являются в настоящее время крупными добытчиками ископаемых ресурсов. Отношение к хранению углерода как к ограниченному межпоколенческому ресурсу имеет глубокие последствия для национальных стратегий смягчения последствий и политики и требует принятия четких решений о приоритетах использования хранилища.

Признание того, что геологическое хранение углерода может быть ограниченным ресурсом, требует тщательного рассмотрения со стороны национальных государств при разработке внутренних планов энергетического перехода и борьбы с изменением климата. Учитывая тысячелетние временные масштабы, в течение которых хранение углерода необходимо для противодействия воздействию выбросов CO2 на изменение климата, решения, принимаемые сегодня по управлению выбросами углерода, будут влиять на население более чем на десять поколений в будущем. Это поднимает вопрос о том, какие страны, отрасли и поколения должны иметь право использовать имеющиеся геологические ресурсы хранения. Исходя из нашего анализа, существует неравномерное воздействие на геологические запасы углерода в странах по измерениям как возможностей смягчения последствий, так и исторической ответственности за выбросы. Некоторые страны с высоким валовым внутренним продуктом и высоким уровнем выбросов, такие как Россия, США и Канада, имеют больше возможностей для внедрения решений по геологическому хранению, в то время как другие страны с относительно высоким уровнем выбросов, например, страны Европейского региона, значительно сократили потенциал хранения. В то же время некоторые развивающиеся страны с высоким потенциалом хранения, такие как Индонезия и Бразилия, а также некоторые страны Африки, исторически вносили незначительный вклад в глобальные выбросы и, следовательно, могут иметь слабые внутренние стимулы к эксплуатации своих ресурсов хранения, если только поглощения не будут проданы. Наши результаты указывают на то, что в будущем, когда имеющиеся ресурсы хранения будут использоваться в значительной степени, может произойти крупномасштабная передача уловленного углерода, что приведет к более высоким рискам утечки во время транспортировки, будь то морским путем или по трубопроводам, и поднимая вопрос о справедливости распределения и равенстве. Мы также обнаружили, что нефтедобывающие страны Аравийского полуострова, обладающие ноу-хау в области хранения углерода, также располагают резервами, которые в значительной степени соответствуют нашему анализу предотвращения рисков. К другим странам, с долгой историей активной внутренней нефтегазовой промышленности и относительно большим потенциалом хранения, относятся США, Австралия и Канада.

Слова классика

— Единственный человек, который не делает ошибок, — это тот человек, который ничего не делает.

Теодор Рузвельт

Самые интересные новости телеграм-каналов. Выбор «Глобальной энергии»

Традиционная энергетика
Сырьевая игла: США возвращаются к углю
Энергополе: Вице-премьер Александр Новак пообещал наращивание мощностей по нефтепереработке
ЦДУ ТЭК - аналитика: На шельфе Кипра обнаружены запасы газа

Нетрадиционная энергетика
Росатом: «Росатом» запустил инновационную установку остекловывания радиоактивных отходов
Высокое напряжение: Вторая АЭС в Казахстане будет построена на юге страны
Neftegaz.RU: ВИЭ в ЕС впервые обеспечили более половины всей выработки электроэнергии

Новые способы применения энергии
ЭнергетикУм: В Европе набирает популярность новое направление — агровольтаика
Энергия Китая 中国能源: Первая в мире водородно-аммиачная двухтопливная газотурбинная установка сошла с производственной линии в индустриальном парке Юанбаошань
Геоэнергетика ИНФО: Литиевые батареи получили возможность регенерации

Новость «Глобальной энергии»
Президент Ассоциации «Глобальная энергия» Сергей Брилёв удостоен звания Почётного доктора СПбПУ

Водород в приоритете

🇩🇪 Правительство Германии одобрило законопроект об ускорении использования водорода. Данный документ направлен на развитие водородной инфраструктуры в стране и создание всей цепочки рынка водорода — от внутреннего производства и импорта до хранения и транспортировки по трубопроводам.

✍️ Согласно законопроекту, проекты в области водородной инфраструктуры получат юридический приоритет в процессах планирования и утверждения и будут классифицироваться как имеющие «первостепенный общественный интерес».

🎙 «Законопроектом вводится цифровизация услуг, что упростит и ускорит выдачу разрешений на производство водорода, снизит бюрократические препоны», — считает министр экономики Германии Катерина Райхе.

👉 Также будет оптимизирована добыча природного водорода. Согласно оценкам министерства экономики и защиты климата Германии, спрос на водород в стране к 2030 г. достигнет 95-130 ТВт ч., из них около 50-70% (45-90 ТВт-ч) придется импортировать. К 2045 г. спрос на него вырастет уже до 360 до 500 ТВт ч, а на его производные – до 200 ТВт-ч.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

Вложения в энергию солнца выросли за десятилетие в три раза. Сегодня это самая инвестиционно-привлекательная отрасль из всех электроэнергетических. Без малого каждый третий доллар, идущий в электрические инвестиции, направляется в СЭС.

Второе направление по скорости прироста инвестиций — ветер, но здесь масштабы заметно скромнее: почти в два раза меньше, чем в СЭС, а скорость прироста сопоставима с вложениями в атомную энергетику, переживающую ренессанс. Хотя, с чего бы? атом — это очень дорого, долго и опасно, не то что солнце и ветер!

Массовое строительство СЭС и ВЭС вынуждает энергетиков тратить огромные ресурсы на сети: развитие, усиление, цифровизацию и регулирование, а ещё и на системы хранения. Но самое интересное: при расчётах средней себестоимости производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции (LCOE) расходы на «обвес» в виде сетей и аккумуляторов обычно не учитываются. Они живут в своей экономике. Однако конечному потребителю в Германии или Испании от этого не легче: стоимость электроэнергии в этих странах зашкаливает.

Закономерно, что на фоне бума инвестиций в ВИЭ вложения в газ и уголь стагнируют в течение последних десяти лет. О резервировании, в широком понимании, думать не принято.

Впрочем, в странах с крупными энергосистемами (Индии, Китае, США) отношение к СЭС и тем более ВЭС среди местных энергетиков острожное. ВИЭ там скорее дополнение, способ сэкономить ресурсы, к энергосистеме базирующейся на сжигании угля и газа.