Слова классика

- Язык эксперимента более авторитетен, чем любые рассуждения: факты могут разрушить нашу связь, а не наоборот.

Алессандро Вольта

Российские ученые получили новые катализаторы для переработки бионефти

👍 Предварительная обработка галлуазита – глинистого слоистого минерала – поверхностно-активными веществами повышает активность и стабильность катализаторов, которые используются для получения из бионефти ценных компонентов моторных топлив. Такой вывод сделали ученые из Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Ростокского университета (Германия).

👉 Одним из источников бионефти является переработка лигноцеллюлозной биомассы — растительного вещества из отходов деревообрабатывающей промышленности, которое в течение одной-двух секунд нагревается до 500-700 градусов Цельсия. Получаемый на выходе жидкий продукт выделяет мало тепла при сгорании и при этом отличается от ископаемой нефти повышенной вязкостью, кислотностью и склонностью к расслаиванию, в том числе из-за высокого содержания кислорода. Чтобы устранить эти недостатки, химики удаляют из бионефти кислород с помощью катализаторов на основе металлов (никеля, платины, рутения, палладия). Однако этот процесс осложняется быстрым падением активности катализаторов из-за высокого содержания воды, органических кислот и фенольных соединений в бионефти.

💪 Решить эту проблему удалось ученым из Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Ростокского университета. Авторы синтезировали никелевые и платиновые катализаторы, нанесенные на нанотрубки галлуазита. Его поверхность модифицировали поверхностно-активными веществами, чтобы повысить гидрофобность — стремление галлуазита избежать контакта с водой. Это позволило наносить наночастицы никеля и платины во внутреннюю полость нанотрубок, где металлы защищены от воздействия воды и фенольных соединений.

🌡 Ученые изучили активность полученных катализаторов в автоклаве, где температура поддерживалась на уровне 120–180 градусов Цельсия, а давление водорода превышало атмосферное в 30 раз. В качестве модельного сырья, имитирующего состав реальной бионефти, использовались смеси фенола, анизола или гваякола с водой. Анализ продуктов реакции проводился спустя три часа после начала эксперимента.

🤔 Оказалось, что катализаторы, синтезированные на основе чистого галлуазита, отличаются низкой стабильностью и активностью при удалении кислорода из бионефти: степень превращения сырья не превышала 35%, в том числе из-за отравляющего действия воды и фенола. В случае катализаторов на основе модифицированного галлуазита степень превращения сырья увеличивалась до 76%, тогда как содержание кислорода снижалось с 15% до 5% (от массы). При этом новый катализатор долго сохранял стабильность.

🎙 «Таким образом, исследование открывает путь к получению эффективных катализаторов из отечественного сырья, поскольку месторождения галлуазита имеются на территории России: на Урале, в Оренбургской и Тульской областях. В дальнейшем мы планируем изучать активность биметаллических (содержащих одновременно два металла) катализаторов на основе гидрофобизированных нанотрубок галлуазита», – комментирует Владимир Климовский, один из авторов исследования, инженер кафедры физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/rossijskie-uchenye-poluchili-novye-katalizatory-dlja-pererabotki-bionefti/

Новая математическая модель упростит производство ванадиевых батарей

🇷🇺 Ученые из Сколковского института науки и технологий разработали модель, которая может упростить разработку, производство и эксплуатацию ванадиевых проточных батарей, являющихся одной из альтернатив литий-ионным накопителям.

🎙 Как и в случае литий-ионных аккумуляторов, основными составляющими проточных батареей являются два электрода и электролит, то есть среда, обеспечивающая перенос ионов. Однако при этом химическая реакция происходит не на электродах, а в жидком электролите. «В практическом смысле отличие в том, что проточные накопители гораздо более тяжёлые и громоздкие, чем привычные аккумуляторы, поэтому для портативных устройств они не подходят. Зато выигрывают в ёмкости, долговечности и эксплуатационной гибкости — всё это ценно для накопления в масштабе энергосети. Кроме того, ванадиевые накопители быстро перезаряжаются, не пожароопасны и не зависят от импортного сырья. А сам ванадий ещё и легко перерабатывается», – комментирует старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Михаил Пугач.

💪 В отличие от литий-ионных накопителей, ванадиевые аккумуляторы могут сохранять почти неизменную емкость по прошествии большого количества циклов заряда-разряда, но лишь при отсутствии ошибок в разработке и эксплуатации. Избежать этих ошибок можно с помощью математической модели, разработанной учеными Сколтеха. Модель может помочь изготовителю аккумулятора подобрать оптимальные материалы, которые повысят его надежность и замедлят деградацию емкости. В свою очередь, компании, обслуживающей накопитель, модель может помочь с исправлением баланса состава электролита, который со временем нарушается.

👉 В основе модели лежит подробное описание физических процессов в устройстве. Это позволяет достичь высокой точности предсказаний на основе лишь небольшого набора данных. «Физическая модель основана на модели, которую мы с коллегами опубликовали ранее по результатам моего диссертационного исследования в Сколтехе. В прежней модели нужна была детальная информация о свойствах мембраны, а новой этого не нужно, потому что мы встроили дополнительные коэффициенты, которые позволяют подстраивать модель под текущее состояние мембраны», – отмечает Пугач.

👍 Результаты исследования могут найти применение при эксплуатации ванадиевых аккумуляторов, которые используются не только для балансировки ВИЭ, но и в качестве резервного источника питания дата-центров.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/novaja-matematicheskaja-model-uprostit-proizvodstvo-vanadievyh-batarej/

Ряд стран ОЭСР не планируют отказываться от угля

▪️ Выработка электроэнергии из угля в странах ОЭСР снизилась на 52% в период с 2007 по 2023 гг., следует из данных Ember. В абсолютном выражении выработка электричества угольной генерацией сократилась на 1990 тераватт-часов (ТВт*Ч) в год, что более чем вдвое превышает годовой объем электропотребления в Африке. Ключевую роль сыграл переход с угля на газ в электроэнергетике США, а также масштабный ввод ВИЭ в Европе. Однако ряд стран пока не планируют отказываться от угля, в их числе – Австралия, Колумбия, Турция, Южная Корея и Япония.

🙅 Сразу семь стран ОЭСР полностью отказались от использования угля в электроэнергетике: в 2016 г. на этот шаг пошла Бельгия, в 2020 г. – Швеция и Австрия, в 2021 г. – Португалия, в 2023 г. – Норвегия, в 2024 г. – Словакия и Великобритания. В 2025 г. вывести из эксплуатации все угольные ТЭС планируют Израиль, Ирландия, Испания и Италия, в период до 2030 г. – Франция, Греция, Дания, Нидерланды, Финляндия, Венгрия, Канада, Чили и Новая Зеландия, а до 2035 г. – Чехия, Словения и США. Наконец, в Германии отказ от угольной генерации намечен на 2038 г., в Польше – на 2049 г., а в Южной Корее – на 2050 г.

🤔 Конкретизированных планов по отказу от угля пока что нет у Австралии и Турции, где по итогам 2023 г. доля угольной генерации составила 46% и 37% соответственно, а также у Японии (32%), Колумбии (10%) и Мексики (8%). Например, в Японии сказываются последствия аварии на АЭС «Фукусима-1», из-за которой в стране до сих пор приостановлен 21 атомный реактор, тогда как регулярную выработку электроэнергии осуществляют лишь 12 энергоблоков (в прошлом году на их долю пришлось лишь 8% выработки электроэнергии). Из-за необходимости компенсировать выбытие энергомощностей Япония в последние годы была одной из немногих стран ОЭСР продолжавших осуществлять строительство угольных электростанций: по данным Global Energy Monitor, в стране в период с 2013 по 2023 гг. было введено в строй 13,5 гигаватта (ГВт) угольных ТЭС, т.е. почти четверть от их действующей мощности (54,8 ГВт).

👍 Однако ключевую роль играет высокая доступность, низкая стоимость (в сравнении с другими видами топлива) и удобство применения угля. Именно поэтому приверженность углю сохраняют как страны-производители (Австралия, Колумбия, Турция), так и страны-импортеры (Южная Корея, Мексика). Неслучайно Турция и Южная Корея продолжают вводить в строй новые объекты угольной генерации: к июлю 2024 г. в этих странах на стадии строительства находилось 1,2 ГВт угольных ТЭС.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/rjad-stran-ojesr-ne-planirujut-otkazyvatsja-ot-uglja/

📈 Глобальный спрос на водород в 2023 г. увеличился на 2,5%, достигнув 97 млн т, из них 29% приходилось на Китай, 16% – на Северную. Америку, 14% – на Ближний Восток, а 41% – на все прочие страны и регионы мира.

💪 Помимо НПЗ, где водород используется на установках гидроочистки, к числу крупнейших отраслей-потребителей H2 относится промышленность, транспорт, электроэнергетика и производство синтетических топлив.

👆 Глобальная карта запланированных проектов по производству «голубого» и «зеленого» водорода.

👉 Треугольниками отмечены проекты по паровому риформингу метана, которые будут использоваться с использованием технологий улавливания, хранения и утилизации CO2 (ССUS), а квадратиками – проекты по электролизу воды, которые:

✔️Были заявлены недавно (красный цвет);
✔️Находятся на стадии ТЭО (желтый цвет) или строительства мощностей (голубой цвет);
✔️Уже осуществляют производство водорода.

👍 Крупные проекты по производству «зеленого» водорода запланированы не только в таких традиционных для низкоуглеродной энергетики центрах развития, как Китай, США и Европа, но и в прибрежных регионах Африки, где высокое количество ясных дней сочетается с близостью к портовой инфраструктуре, важной для экспортных поставок.

👆 Газ и уголь остаются важнейшими балансирующими источниками электроэнергии в США.

👉 Во время шторма Heather, пришедшегося на середину января 2024 г., общая выработка электроэнергии в США выросла на 2 тераватт-часа в сутки, что сопоставимо с годовым объемом электропотребления в Люксембурге. Почти весь прирост пришелся на газовые и угольные ТЭС.

Сертифицированные значения кпд лучших исследовательских образцов ОСБ

👉 В развитие темы

🚙 Транспорт на электрической «тяге» будет оставаться ключевым драйвером литиевого спроса: если в 2022 г. на долю электромобилей приходилось 62% глобального потребления лития, то в 2030 г. эта доля достигнет 82%, согласно данным Международного агентства по ВИЭ (IRENA).

Китай наращивает сланцевую добычу природного газа

🇨🇳 Добыча природного газа из сланцевых пород в Китае в период с 2013 по 2023 гг. выросла с 20 млн куб. м в 2013 г. до 25,7 млрд куб. м в 2023 г., следует из подсчетов Управления энергетической информации (EIA) на основе данных Sinopec и S&P Global Commodity Insights. Доля сланцевой добычи в структуре предложения природного газа в КНР по итогам прошлого года достигла 11%.

💪 Основным регионом сланцевой газодобычи является нефтегазоносный бассейн Сычуань, расположенный в одноименной провинции в центральной части КНР. Освоение этого бассейна было одним из драйверов развития китайской газовой отрасли. По данным Energy Institute, добыча газа в КНР в период с 2013 по 2023 гг. увеличилась более чем на 90%, а в абсолютном выражении – на 112 млрд куб. м в год, что сопоставимо с годовым потреблением газа в Канаде.

📈 Правда, темпы прироста импорта газа в КНР были еще более высокими. Так, импорт сжиженного природного газа (СПГ) в период с 2013 по 2023 гг. увеличился на 72,7 млрд куб. м в год, а поставки трубопроводного газа – на 35 млрд куб. м в год. Доля СПГ в структуре импорта газа в КНР по итогам прошлого года составила 39% (61,3 млрд куб. м), а доля трубопроводных поставок – 61% (97,8 млрд куб. м). Опережающий рост импорта был связан со стремительным ростом спроса в электроэнергетике и жилищном секторе. По данным Global Energy Monitor, в Китае в 2013-2023 гг. было введено в строй 96 гигаватт (ГВт) мощности газовых ТЭС, в результате выработка электроэнергии из газа в КНР в этот период росла в среднем на 9,9% в год.

👉 Потребление газа в жилищном секторе и сфере услуг увеличилось в два с половиной раза в период с 2014 по 2023 гг. – с 37 млрд куб. м в год до 95 млрд куб. м в год (значения округлены), согласно данным EIA. Рост спроса был связан, в том числе, с урбанизацией: если в 2014 г. на долю городов приходилось 54% населения КНР, то в 2023 г. – 65%. В последние годы одним из факторов роста спроса стало производство азотных удобрений, сырьем для которых является газ: в период с 2018 по 2022 гг. их выпуск в КНР увеличился на 11% (до 38,2 млн т, согласно данным Statista).

👍 В ближайшей перспективе на динамику импорта и потребления газа в КНР будет влиять рост поставок по газопроводу «Сила Сибири», объем которых должен будет достигнуть 38 млрд куб. м в год (против 21,3 млрд куб. м в 2023 г., согласно данным Energy Institute). Важным фактором будет и развитие газовой генерации: по данным Global Energy Monitor, к августу 2024 г. в КНР шло строительство 48 ГВт мощности газовых ТЭС (в дополнение к 139 ГВт действующих электростанций). В свою очередь, сдерживающую роль для спроса будет играть строительство ветровых и солнечных генераторов, по вводу которых Китай является безоговорочным лидером.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/kitaj-narashhivaet-slancevuju-dobychu-prirodnogo-gaza/