💪 Электроэнергетика, промышленность и жилищный сектор остаются крупнейшими потребителями природного газа: по итогам 2024 г. на их долю будет приходиться в общей сложности 75,8% глобального спроса, согласно прогнозу Rystad Energy.

👉 Доля всех прочих секторов – в том числе транспорта и сферы услуг – по итогам нынешнего года составит 24,2%.

🚗 В 2022 г., под влиянием роста цен, расходы автовладельцев и домохозяйств в США на закупку автомобильного топлива, газа, электрической и тепловой энергии увеличились на 22%, превысив в общей сложности $1,7 трлн.

💸 Однако в реальном выражении расходы все равно были ниже показателей 2008 и 2011 гг., когда цены на мировых рынках находились на многолетних максимумах – как из-за скачка энергоспроса в Восточной Азии, так и восстановительного роста после завершения первого этапа глобального финансового кризиса.

Водород и монооксид углерода могут упростить получение углеродных нанотрубок

🇷🇺 Использование газообразного водорода и монооксида углерода может кратно повысить эффективность производства одностенных углеродных нанотрубок – материала для изготовления солнечных батарей, светодиодов и детекторов токсичных газов. Такой вывод сделали ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех).

🤔 Исходным материалом для производства углеродных нанотрубок является графен – плоская сеть из атомов углерода, имеющая геометрию пчелиных сот. С точки зрения структуры, углеродная нанотрубка представляет собой лист графена, свернутый в бесшовный полый цилиндр. Однослойные и многослойные нанотрубки производятся в виде порошка, волокон и тонких пленок. Они различаются по длине, диаметру и хиральности, то есть степени «смещения» сотового рисунка. Эти параметры влияют на свойства углеродных нанотрубок. Например, от хиральности зависит электропроводность, имеющая особое значение для прозрачных электронных и оптических устройств (лазеров, светодиодов, солнечных элементов).

👉 Основной технологией для производства тонкопленочных одностенных углеродных нанотрубок является химическое осаждение из газовой фазы (CVD) – процесса, который используется для получения высокочистых твердых материалов. Одной из вариаций химического осаждения из газовой фазы является аэрозольный CVD, который позволяет получить нанотрубку в один этап: в высокотемпературный реактор подается поток из газообразного углеродного сырья (углеводородов, монооксида углерода, этанола) и предшественника катализатора, в частности, ферроцена – предшественника наночастиц железа. Под воздействием высокой температуры предшественник катализатора распадается на каталитические наночастицы, в результате чего происходит разложение источника углерода. Углерод осаждается на поверхности частиц, после этого начинают формироваться нанотрубки, которые после фильтрации образуют двумерную сетку – тонкую пленку однослойных углеродных нанотрубок.

👍 Для ускорения роста нанотрубок исследователи, как правило, вводят в CVD-реактор углекислый газ, воду и соединения серы, которые, в том числе, обеспечивают повышение каталитической активности. Ученые Сколтеха попробовали использовать в качестве ускорителя водород. «В предыдущих работах было установлено, что ввод водорода в среду монооксида углерода может запустить дополнительную реакцию, в результате которой параллельно с реакцией Будуара [диспропорционирование монооксида углерода в углекислый газ: CO + CO → C + CO2 — гидрогенизация CO: CO + H2 → C + Н2О] образуется углерод. Мы пришли к выводу, что такое решение может сработать и в нашем случае», – цитирует Сколтех выпускника аспирантуры Илью Новикова.

👍 Авторы обнаружили, что при концентрации водорода в 10% производительность синтеза одностенных углеродных нанотрубок выросла в 15 раз без какого-либо ухудшения их свойств как прозрачного проводника. «Изучив технологии выращивания нанотрубок методами оптической спектроскопии и электронной микроскопии, а также детально исследовав термодинамику процесса, мы пришли к выводу, что такой замечательный результат удалось получить благодаря гидрогенизации монооксида углерода», – приводит Сколтех слова Альберта Насибулина, руководителя Лаборатории наноматериалов.

🤝 Ученые также исследовали различные температурные режимы синтеза нанотрубок. Выяснилось, что при сравнительно низкой температуре водород обеспечивает значительное повышение каталитической активности, увеличивая количество трубок на выходе. В свою очередь, при высокой температуре водород ускоряет рост нанотрубок, позволяя получать длинные нанотрубки с высокой проводимостью пленки.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/30/vodorod-i-monooksid-ugleroda-mogut-uprostit-poluchenie-uglerodnyh-nanotrubok-issledovanie/

Кольская сверхглубокая и другие самые длинные скважины России

В 1990 году советские инженеры закончили бурение самой длинной и самой глубокой скважины в мире — Кольской. С тех пор за ней сохранилось лишь одно звание — сверхглубокой, ведь благодаря развитию энергетики подземные скважины стали значительно длиннее.

🚙 Для рынка электромобилей характерна выраженная сезонность: минимум продаж, как правило, приходится на первые месяцы года, а максимум – на последние.

🇨🇳 Это хорошо заметно по динамике продаж электромобилей в Китае в 2019-2024 гг. (на графике): несмотря на разницу в объемах продаж (в том числе на экспорт), их максимальный внутригодовой уровень всякий раз фиксировался в декабре.

👉 Одной из причин является удешевление действующей линейки электромобилей, которое можно проследить даже на полугодовой «дистанции»: например, в США средний чек на покупку электромобиля снизился почти на 2% в период января по июнь 2024 г. (с $57 405 до $56 371 транзакцию).

Визуализация электрического триинга материалов с функцией индикации

📌 a - чистый PDMS в качестве контрольного образца.
📌 b - PDMS/1.
📌 c - спектр ЭПР до и после электрического триинга.
📌 d - РЭМ-ЭРС анализ триинга в PDMS/1.
📌 e и f - элементный анализ деградированной в результате триинга области в образце с индикацией.
📌 g и h - анализ цветовой разницы окрашенных областей.
📌 i и j - количественная корреляция между током частичного разряда/утечки и средней цветовой разницей.

👉 В развитие темы

Окончание следует

Приглашаем на вебинар, посвященный Премии-2024

📍 5 сентября, в 11.30 (мск) приглашаем принять участие в вебинаре, посвященном X Международной премии «Малая энергетика – большие достижения».

❓ Какие цели ставит Премия этого года? Какие компании приглашаются к участию? Что в целом происходит в отрасли малой энергетики в России? И какие передовые проекты реализуются в стране и за рубежом?

Об этом и многом другом расскажут организаторы и члены Международного экспертного совета Премии:

🔺 Максим Загорнов, президент Ассоциации малой энергетики, председатель подкомитета по малой генерации «Деловой России»;

🔺 Сергей Алексеенко, научный руководитель Института теплофизики СО РАН, лауреат премии «Глобальная энергия», профессор, доктор физико-математических наук;

🔺 Самуэль Мао, директор Научно-исследовательского института устойчивой энергетики ASPIRE, сопредседатель Климатической сети университетов ОАЭ, профессор практики Университета Халифа (ОАЭ 🇦🇪);

🔺 Павел Илюшин, руководитель Центра «Интеллектуальные электроэнергетические системы и распределенная энергетика» ФГБУН «Институт энергетических исследований РАН», доктор технических наук;

🔺 Борис Марцинкевич, главный редактор аналитического онлайн-издания «Геоэнергетика ИНФО».

❗️ Мероприятие пройдет на платформе Яндекс.Телемост

🗓 5 сентября
⏰ 11:30 – 12:30 (мск)
🔗 Ссылка на подключение: https://telemost.yandex.ru/j/27526129851522

#Премия2024

🌏 Большинство строящихся в мире газовых турбин приходится на производственные мощности, расположенные в странах Азии. В первую тройку регионов также входят Северная Америка и Африка, тогда как Европа занимает лишь четвертое место.

👉 Косвенно это свидетельствует о перспективах потребления газа в электроэнергетике: основной прирост спроса в ближайшие годы будет сосредоточен в странах Южной и Восточной Азии, где газ является альтернативой углю, который по-прежнему доминирует в региональной структуре электрогенерации.

Китай к 2040 году может утроить установленную мощность АЭС

🇨🇳 Установленная мощность атомных электростанций (АЭС) в Китае может увеличиться втрое в период до 2040 г., следует из данных Global Energy Monitor. Если к сегодняшнему дню в стране действует 56 энергоблоков общей «чистой» мощностью 54,2 гигаватта (ГВт), то в ближайшие полтора десятилетия может быть введено в строй еще 119 ГВт за счет строящихся и запланированных реакторов (в том числе проектов на предынвестиционной стадии).

🇨🇳 Китай к августу 2024 г. занимал третье место по установленной мощности АЭС, уступая по этому показателю только США и Франции (54,2 ГВт против 61,4 ГВт и 97 ГВт соответственно, согласно данным МАГАТЭ). Однако при этом роль атомной энергетики в трех странах существенно различается. Так, во Франции в 2023 г. АЭС являлись ключевым источником электроснабжения, обеспечивая 65% общенациональной выработки. Энергосистема Франции сильно зависит от ситуации с ремонтами на АЭС. Например, в 2022 г. страна впервые за несколько десятилетий стала нетто-импортером электроэнергии из-за внеплановых ремонтов на энергоблоках.

👉 В свою очередь, в США АЭС являются крупнейшим источником низкоуглеродной энергии: доля атомных реакторов в структуре выработки электроэнергии в 2023 г. составила 18%, тогда как доля гидроэлектростанций – 6%, а общая доля ветровых и солнечных генераторов – 16%. Однако при этом в последние десятилетия темпы ввода новых реакторов существенно замедлились. После 2000 г. в США было введено в эксплуатацию лишь три реактора: второй энергоблок АЭС «Уоттс-Бар» на 1,2 ГВт в штате Теннеси, а также третий и четвертый энергоблоки АЭС «Вогтль» общей мощностью 2,2 ГВт в штате Джорджия. Новые проекты в атомной энергетике США реализуются, в основном, «с прицелом» на новые технологии. Например, компания TerraPower планирует построить в штате Вайоминг реактор мощностью 345 мегаватт (МВт), в котором в качестве теплоносителя вместо воды будет использоваться жидкометаллический натрий. Такое решение позволит увеличивать мощность реактора до 500 МВт в часы пиковой нагрузки.

⚛️ Доля АЭС в структуре выработки электроэнергии в Китае в 2023 г. составила 5%. Большинство действующих атомных реакторов используется в прибрежных урбанизированных районах на юге и востоке страны. Среди прочего сказывается запрет на строительство АЭС в удаленных от побережья районах, который был установлен после аварии на японской АЭС «Фукусима-1» – регуляторы сочли его целесообразным из-за необходимости доступа к воде на случай возможных ЧП на атомных реакторах. Строящиеся реакторы также расположены в прибрежных районах КНР: ввод 27 энергоблоков общей мощностью 28,5 ГВт позволит Китаю выйти на второе общемировое место по установленной мощности АЭС.

❗️ Однако при этом на реализацию запланированных, но еще не находящихся в инвестиционной стадии проектов будет влиять распространение технологий хранения энергии. По данным Energy Institute, установленная мощность накопителей в электроэнергетике КНР в 2023 г. увеличилась втрое, достигнув 27,1 ГВт (против 7,8 ГВт в 2022 г.). Дальнейшее внедрение накопителей позволит хеджировать риски энергоснабжения в часы безветренной и пасмурной погоды без использования любых других низкоуглеродных источников энергии.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/30/kitaj-k-2040-godu-mozhet-utroit-ustanovlennuju-moshhnost-ajes/

💪 Мощность заводов по производству сжиженного природного газа (СПГ) в Северной Америке увеличится более чем вдвое к 2028 году – с нынешних 320 млн до 680 млн куб. м в сутки, согласно пронозу Управления энергетической информации (EIA).

👉 Три четверти прироста мощностей обеспечат США, а остальную четверть – Канада и Мексика.

Хлорофилл не всегда определяет способность растений поглощать углекислый газ

🇷🇺 Разница в содержании хлорофилла далеко не всегда влияет на способность растений поглощать углекислый газ и выделять кислород. Такой вывод сделали ученые из Южного федерального университета по итогам исследования, проведенного с использованием драцены душистой – вечнозеленого кустарника, который внешне напоминает пальму.

🤔На листьях тропических растений часто можно встретить светло-зеленые полосы или пятна – это зоны, в которых содержание хлорофилла (пигмента, отвечающего за фотосинтез) составляет менее 15% от нормы. Под фотосинтезом принято понимать процесс, при котором растения синтезируют органические вещества, обеспечивая свое питание за счет энергии света. В ходе фотосинтеза растения поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют водород. Долгое время считалось, что из-за низкого содержания хлорофилла фотосинтез должен плохо идти в обесцвеченных частях листьев. Однако недавно проведенные исследования показали, что в ряде случаев разницы в интенсивности поглощения CO2 практически нет.

👉 С чем связано отсутствие такой разницы? Пытаясь ответить на этот вопрос, ученые из Южного федерального университета и Российского научно-исследовательского института комплексного использования и охраны водных ресурсов изучили, как протекает фотосинтез в зеленых и обесцвеченных частях листьев драцены душистой (Dracaena fragrans). Листья этого растения имеют в центре темно-зеленый окрас, а по краям – светло-зеленый. Для эксперимента биологи отрезали кусочки листьев разной расцветки и измерили в них количество хлорофилла. Оказалось, что в светло-зеленых частях хлорофилла в 7,5 раза меньше, чем в темно-зеленых.

👍 Затем исследователи оценили, насколько активно темно-зеленые и светло-зеленые кусочки листьев поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Для этого образцы размещались в проточной камере, через которую пропускался воздух, а на выходе измерялась концентрация углекислого газа чувствительными к нему сенсорами. Выделение кислорода отслеживалось с помощью метода фурье-фотоакустической спектроскопии, который позволяет отслеживать эмиссию O2 при фотосинтезе вне зависимости от поглощения этого газа при фотодыхании.

💪 Эксперименты показали, что темно-зеленые и светло-зеленые части листьев поглощают углекислый газ и выделяют кислород с одинаковой интенсивностью. В этой связи авторы предположили, что в темно-зеленых секторах большое количество пигмента «занято» так называемым аноксигенным фотосинтезом — процессом, в ходе которого не выделяется кислород и не улавливается углекислый газ. Химические реакции аноксигенного фотосинтеза позволяют растениям лишь запасать дополнительную энергию в виде химических связей молекулы АТФ — универсального источника энергии в клетке. Поэтому светло-зеленые части листа, несмотря на потерю большей части пигмента, сохраняют высокий уровень обычного (оксигенного) фотосинтеза, тогда как аноксигенный фотосинтез у них снижен.

🎙 «Ранее ученые задумывались о том, зачем тропическим растениям светло-зеленые полосы и пятна на листьях. Наши наблюдения заставляют поставить вопрос по-другому: зачем нужен избыток пигмента в темно-зеленых областях, если и в светлых частях листа «обычный» фотосинтез идет с высокой эффективностью? Кроме того, полученные результаты дают основания пересмотреть школьные учебники в части определения фотосинтеза», – цитирует Российский научный фонд руководителя исследования, кандидата биологических наук Владимира Лысенко.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/30/hlorofill-ne-vsegda-opredeljaet-sposobnost-rastenij-pogloshhat-uglekislyj-gaz/

Диэлектрики с функцией индикации. Окончание

👉 Процесс электрической деградации полимеров очень сложен. Важность данной работы заключается в определении химической структуры индикатора после стимулированного изменения цвета и последующем подтверждении механизма самовосстановления. Исследовательская группа использовала жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (ЖХ-МС) для обнаружения основного окрашенного продукта 1', получаемого из сырого продукта индикатора спирооксазина (1), индуцированного одним типом кислородного радикала, и продукта электрической деградации полимера полидиметилсилоксана/спирооксазина (PDMS/1) (фрагменты 5b и 6i), обладающего свойствами самостоятельной индикацией. Затем продукт 1' был отделен с помощью препаративной ЖХ и проанализирован методом ядерного магнитного резонанса, в результате чего было установлено, что это структура индолинонафтоксазола (фрагмент 5d). Далее, используя спектроскопию электронного парамагнитного резонанса (ЭПР, фрагмент 6h) и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию (ЭРС, фрагменты c и d) в сочетании с контрольными экспериментами, был подтвержден механизм самостоятельной индикации структурных изменений индикаторов, индуцированных свободными радикалами, образующимися при электрической деградации.

👍 Для определения связи между изменением цвета и степенью деградации, исследовательская группа провела количественную оценку цветовой разницы до и после изменения цвета по формуле оценки цветовой разницы CIEDE2000, рекомендованной Международной комиссией по освещению (CIE), определила степень структурной деградации материала по инфракрасному спектру и оценила ухудшение эксплуатационных характеристик материала по току утечки и частичному разряду, подтвердив, таким образом, статистическую корреляцию между изменением цвета и степенью структурной деградации, а также количественную корреляцию между изменением цвета и ухудшением эксплуатационных характеристик (этот и этот рисунки). Вышеописанный метод индикации подходит для различных форм электрической деградации и может быть использован для индикации не только поверхностной электрической деградации, вызванной коронным разрядом или поверхностным пробоем, но и микроскопического электрического триинга внутри диэлектрика (этот рисунок). Кроме того, было доказано, что этот метод подходит для различных полимерных матриц, включая аморфные полимеры (такие как PDMS) и полукристаллические полимеры (такие как полипропилен) с различным расположением молекул, термореактивные полимеры (такие как эпоксидная смола) и термопластичные полимеры (такие как поликарбонат) с различной структурой молекулярной цепи, а также различные полимеры с различной температурой стеклования.

Ученые нашли способ повысить эффективность переработки пластика почти до бесконечности

Метод разрушения химических связей в длинных полимерных цепях пластика, превращая их в более мелкие молекулы, предложили исследователи из ETH Zurich. Эти молекулы могут служить базовыми ингредиентами для новых продуктов, включая реактивное топливо или новый пластик, сохраняя при этом исходное качество материала, сообщает Nature Chemical Engineering.

Ключ к успеху — в правильном перемешивании. Оказалось, что реакция происходит в миллиметровом слое на границе водород-расплав. Эффективность катализатора зависит от того, насколько хорошо частицы попадают в эту зону. Исследователи вывели формулу для расчета оптимальных параметров перемешивания. Она учитывает тип мешалки, скорость вращения и свойства пластика.

Применение этого метода позволило увеличить эффективность катализатора на 85% и улучшить селективность на 40%. Результаты исследования помогут стандартизировать оценку катализаторов и ускорить разработку новых технологий переработки пластика.

Если метод станет коммерчески жизнеспособным, он может решить целый ряд экологических проблем, связанных с производством и утилизацией пластика.

Шахта и пар: один из самых необычных способов добычи нефти

«И по ней плывут играющие радужными цветами тонкие пленки нефти» — так пейзажист Борис Безсонов описывал реку Ярегу в книге об экспедиции по Вологодской губернии в 1907–1908 годах. Нефть на Яреге оказалась слишком густой, чтобы подниматься по скважине. Тогда геолог Николай Тихонов предложил добраться до ценных пластов через шахты. Сегодня Ярегское месторождение — единственное в России, где нефть до сих пор добывают шахтным способом.