Польза SnO2

☀️Оксид олова (SnO2) был наиболее распространённым ETL в планарных перовскитных элементах (PSC) с регулярной архитектурой. Он обладает
📌высокой прозрачностью в видимом диапазоне
📌и эффективным выравниванием энергетических уровней с уровнями перовскитным поглотителем.

👉Для стабильной работы PSC оказалось полезным легирование SnO2. Например, легирование алюминием снижает рекомбинационные потери, возникающие из-за наличия ловушек на поверхности чистого SnO2, и улучшает PCE по сравнению с устройством на основе нелегированных ETL. Кроме того, В частности, PSC со слоями SnO2, легированными иттрием (Y), показали высокую эффективность в сочетании с незначительным гистерезисом, в то время как устройство Недавно в качестве ETL для PSC использовались также некоторые другие оксиды металлов, тройные оксиды металлов и дихалькогениды переходных металлов (TMD), имеющие привлекательную подвижность электронов и энергетические уровни.

💪Точный контроль над фотоэлектрическими свойствами этих ETL, достигнутый путём модификации протоколов их осаждения и зондирования динамики изменения заряда на границе раздела, привёл к улучшению характеристик PSC, а также улучшению их долгосрочной стабильности.
https://tttttt.me/globalenergyprize/3471

Журнал «Энергетическая политика»и Ассоциация «Глобальная энергия» проведут 11 октября панельную сессию «Практика открытий. Новые технологии, изменившие взгляд на отрасли ТЭК».

Панельная сессия пройдет на конференции "Территория энергетического диалога" в рамках нулевого дня "Российской энергетической недели".

Сессия посвящена практическому применению новых научных разработок, перевернувших подходы к традиционным энергетическим отраслям. Ключевыми темами станут развитие гидроинженерии, разработка технологий углехимии, применение методов цифровых двойников в промышленных производствах, новые методы использования возобновляемых источников энергии и практика внедрения водородных технологий.

В панельной сессии примут участие: Валерий Бессель, к.т.н., профессор РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, исполнительный вице-президент «НьюТек Сервисез»,
Зинфер Исмагилов, д.х.н., профессор, член-корреспондент, академик РАН, директор Института углехимии и химического материаловедения Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН,
Люк Чика Эми, профессор строительной инженерии и декан инженерного факультета Университета им. Чуквуэмека Одумегву-Оджукву (Нигерия),
Константин Суслов, заведующий кафедрой Иркутского национального исследовательского технического университета,
Крылов Андрей, директор центра цифровых технологий АО «Моделирование и цифровые двойники»
Александр Цыплаков, ведущий инженер ОИВТ РАН
 
Модератор: Анна Горшкова, главный редактор журнала «Энергетическая политика».
 
Площадкой проведения Конференции станет отель Radisson Blu Olympiyskiy Hotel. Организаторами Конференции выступают: ФГБУ «РЭА» Минэнерго России и Фонд «Росконгресс» при поддержке Министерства энергетики Российской Федерации.
 
Информационные партнёры:
Журнал «Нефть и капитал», Energy Today

Эволюция выходной мощности блоков УРГ после каждой итерации

👆На рисунке показано производство установки распределённой генерации (УРГ) после каждой итерации. Смарт-контракт, наряду с ролью аутентификатора, играет роль агрегатора данных. Он также способен выполнять простые вычисления. После выполнения кода смарт-контракта результаты глобальных значений становятся общедоступными для каждого подразделения УРГ. Блокчейн и развёрнутое приложение DApp обеспечивают децентрализованную платформу, надёжно координирующую и обеспечивающую экономичную работу подразделений УРГ. Кроме того, результаты оптимизации могут быть сохранены в смарт-контракте, обеспечивая прозрачность.

👉В качестве варианта разработки протокола узлы должны конкурировать за запись своих значений в блокчейн, поскольку последний узел будет платить значительно большую комиссию. Это побуждает узлы следовать протоколу.
https://tttttt.me/globalenergyprize/3472

(a) Структура mmen-Mg2(dobpdc) (mmen = N,N′-диметилэтилендиамин; dobpdc4– = 4,4′-диоксидо-3,3′-бифенилдикарбоксилат), созданная из монокристаллической структуры его цинкового аналога, подчеркивающая предполагаемый механизм связывания CO2 концевым амином mmen.
(b) Описание механизма адсорбции CO2 в четырех соседних центрах М-mmen бесконечной одномерной цепочки таких центров в химическом соединении mmen-M2(dobpdc), созданном из монокристаллической структуры.

В развитие темы

CO2 на службе «чистой» энергии

🇩🇰Датская Ørsted, один из крупнейших в мире операторов прибрежных ветрогенераторов, подписала меморандум с итальянской Energy Dome о строительстве систем хранения энергии общей ёмкостью 200 мегаватт-часов (МВт*Ч). Основу проекта составит разработка Energy Dome, позволяющая использовать углекислый газ для хранения энергии.

💰Технология, запатентованная Energy Dome, является альтернативой накоплению энергии в виде сжатого воздуха (Compressed Air Energy Storage – CAES). Поскольку плотность воздуха очень мала, единственным экономичным способом CAES является использование подземных резервуаров, которые обустраиваются на месте опустошённых залежей соли (что ограничивает географию подобных проектов). Решить эту проблему можно за счёт сжижения воздуха (Liquid Air Energy Storage – LAES), что позволяет добиться высокой плотности энергии, но при этом сопряжено с необходимостью использования криогенных температур (минус 190 градусов Цельсия) и чревато высокими финансовыми издержками.

👉Специалисты Energy Dome предлагают выйти из этой дихотомии с помощью CO2, который достигает высокой плотности при сжатии в температурных условиях окружающей среды. Углекислый газ при зарядке батареи будет извлекаться из газгольдера и подвергаться сжатию, чтобы затем храниться под давлением в 70 бар (что в 70 раз выше атмосферного давления), находясь в сверхкритическом состоянии (при котором вещество остаётся газообразным, но имеет ту же плотность, что и у жидкости). Разрядка батареи будет происходить в результате снижения давления: высвобождающийся CO2 будет приводить в действие электрическую турбину, а затем направляться в газгольдер, откуда его можно будет извлекать для нового цикла зарядки.

🎙«Мы считаем решение на основе CO2 действительно многообещающей альтернативой для длительного хранения энергии. Эта технология потенциально в состоянии помочь снизить углеродный след в электросетевом комплексе, сделав управляемыми возобновляемые источники энергии», – говорит Киран Уайт, вице-президент Ørsted по наземным проектам в Европе.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/06/uglekislyj-gaz-na-sluzhbe-chistoj-energii-zaryadka-batarej-s-ispolzovaniem-co2/

Кран для замены морских ветрогенераторов

🇳🇴Норвежская Fred. Olsen 1848, специализирующаяся на производстве оборудования для возобновляемой энергетики, спроектировала кран, который позволит менять лопасти морских ветрогенераторов, не прибегая к их транспортировке на берег. Инновация в случае успешной коммерциализации даст возможность резко сократить расходы на обслуживание ветроустановок, работающих в открытом море.

⏱Технология призвана сократить время простоя, с которым сопряжена замена редуктора, генератора и лопастей прибрежных ветрогенераторов. Обычно для этой цели используется демонтаж надводных конструкций ветроустановок с последующей транспортировкой на берег, где осуществляется сборка запасных частей. Специалисты Fred. Olsen 1848 предложили в ответ набор технических решений для плавучего обслуживания ветроустановок (Floating Maintenance Solution): его ключевым элементом является судно снабжения, на борту которого находится 150-тонный телескопический кран со складной поворотной стрелой.

👉Кран при осуществлении ремонтных работ будет устанавливаться на колонне плавучего фундамента, а затем в режиме дистанционного управления демонтировать отработанные лопасти и устанавливать новые. Инновация рассчитана на ветроустановки мощностью до 15 мегаватт (МВт) и высотой до 150 метров.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/06/remont-nad-vodoj-kran-dlya-zameny-morskih-vetrogeneratorov/

Земля, вода и экология

👉В последнее время в определённых районах планеты достаточно интенсивно стала развиваться геотермальная энергетика. Для производства геотермальной энергии используется подземное тепло. Геотермальная энергия с минимальным воздействием на окружающую среду может быть использована только в районах, где на поверхности или достаточно близко к поверхности имеются большие геотермальные источники. В России это парогидротермальные месторождения, расположенные на Сахалине и Курилах.

🤷🏻‍♂️Недостатком геотермальной энергетики является отсутствие парогидротермальных месторождений в большинстве регионов планеты. Необходимость глубокого бурения земной коры в других местах Земли для получения доступа к геотермальной энергии ставит под сомнение
✔️как экономическую целесообразность этого вида энергии,
✔️так и отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду.

🌊А вот гидроэнергетика, преобразующая энергию масс воды, накопленных в результате перекрытия рек плотиной, или энергию приливных волн в электрическую энергию, отрицательно влияет на экологию водных биоресурсов.
https://tttttt.me/globalenergyprize/3469

Первая геотермальная станция

♨️Принц Пьеро Джинори Конти установил первую геотермальную электростанцию в 1904 году на месторождении сухого пара Лардерелло в Тоскане (Италия).

В развитие темы

Евроинтерес К АЭС

🇬🇧Среди стран Западной Европы одним из лидеров по приросту атомных генерирующих мощностей может стать Великобритания. Там Rolls Royce создала «дочку» для коммерциализации малых модульных реакторов. Они будут проходить сборку на заводе-изготовителе и доставляться к месту эксплуатации уже в готовом виде.

💰Проект, который будет реализован совместно с инвестиционной BNF Resources и электроэнергетической Exelon Generation, должен позволить снизить высокие инфраструктурные расходы. Расчётные затраты на строительство атомных электростанций в ЕС в 2020 г. составляли $6 600 на киловатт мощности, кратно превышая аналогичный показатель для газовых ($1 000 на кВт) и угольных станций ($2 000 на кВт), согласно оценке МЭА.

Слова классика

- У водородной энергетики и экономики в конечном итоге, я думаю, лет так через двадцать, громадное будущее. И уже элементы этого будущего наметились: бегают разные водородные автомобили, разрабатываются и испытываются технологии различных топливных элементов. Конечно, всё будет двигаться в этом направлении. Смотрите, жгли древесину как топливо, водорода там совсем немного, стали жечь уголь - водорода в нём побольше, стали жечь газ - в метане ещё больше доля водорода.

Владимир Накоряков
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/vladimir-nakoryakov-rus/

Электрокары, способные проехать максимальное расстояние на одной зарядке

В развитие темы

Выгода энергоблокчейна

💡Эффективное управление огромным количеством распределённых энергетических ресурсов — задача огромной сложности. Поэтому применение более децентрализованных или распределённых технологий управления становится особенно привлекательным.

❗️Удачным решением может стать децентрализация работы энергосистемы, поскольку она повышает устойчивость к кибератакам и сопротивляемость сбоям оборудования или связи, вместе с этим являясь эффективным инструментом перехода к полностью оцифрованной и устойчивой энергосистеме. Микросеть, как базовая техническая инфраструктура местных энергетических сообществ, является одним из основных строительных блоков для будущих децентрализованных энергетических систем.

👍В частности, работа местных энергетических рынков повышает эффективность функционирования всей энергосистемы и позволяет активным потребителям играть центральную роль в переходе к устойчивым энергетическим системам.
https://tttttt.me/globalenergyprize/3483

Достоинства парциального окисления

💪В результате парциального окисления метана, как и в случае его парового риформинга, помимо водорода, образуются оксиды углерода и вода. При использовании метановоздушной смеси (СММ) в качестве исходного углеводородного сырья, в отличие от использования природного газа, не требуется блок разделения воздуха с целью получения кислорода для реакции.

👉Конвертированный газ после реакции охлаждается с образованием пара высокого давления, CO2 удаляется в установке аминовой очистки. Для выделения водорода используются мембраные, адсорбционные или криотехнологии. Процесс парциального окисления может проводиться без катализатора. В этом случае температура процесса составляет более 10000С.

❗️Предложена технология некаталитического «матричного» риформинга углеводородных газов, включая метан, в синтез-газ и водород. Проведение реакции превращения CMM в горелке с пористым наполнителем обеспечивает одновременное производство тепла и водорода, который может использоваться в качестве основного сырья для твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ).

👍Оптимизация дизайна двухслойных «матричных» горелок позволила путём парциального риформинга CMM получить газ с максимальной концентрацией по водороду – 12.3%. Показано, что на эффективность процесса оказывают влияние
✔️геометрия пористых наполнителей,
✔️скорость потока
✔️и температура предварительного нагрева реакционной смеси.
КПД устройства составляет ~50%.

🚙По прогнозам, рынок батарей для электрокаров к 2028 году достигнет $965 млрд. Пока же, если говорить о ведущей десятке производителей, он выглядит так:
🇨🇳6 китайских компаний,
🇰🇷3 южнокорейких,
🇯🇵1 представитель Японии.
👉На иные государства приходится только 8% отрасли.

Некоторые не любят погорячее

♨️В иных сценариях, где было обнаружено, что молекулы CO2 внедряются в координационные связи «металл-амин» с образованием комплексов карбамата металла, теплота адсорбции резко возрастает до 80-110 кДж/моль. Это приводит к высокой связывающей способности материала по отношению к CO2 даже при повышенных температурах, ступенчатой изотерме и отсутствию существенного увеличения поглотительной способности во влажной среде.

👉Точка перегиба изотермы варьируется в зависимости от температуры, что позволяет осуществлять адсорбцию при переменной температуре (TSA) в относительно узком диапазоне. Этот уникальный механизм также имеет свои недостатки, связанные с необходимостью нагрева материала до температуры свыше 140°C для его регенерации, что требует функционирования системы при высоких температурах, вызывающих ускоренные процессы деградации: волатилизацию аминов, гидролиз каркаса и реакции окисления.

🤔Определённый прогресс в данной области был достигнут недавно благодаря добавлению в Mg2(dobpdc) тетраминов с высокими температурами кипения, что уменьшило волатилизацию при сохранении комплексного механизма внедрения CO2. В целом, энергозатраты на поддержание высокой рабочей температуры остаются проблемой, требующей решения.

Индонезия построит ГЭС мощностью 9 ГВт

🇮🇩Индонезийская электроэнергетическая KHE планирует в 2026 г. ввести в строй первую очередь гидроэлектростанции (ГЭС) Kayan Cascade мощностью 900 мегаватт (МВт), которая будет расположена на реке Каян в 1600 км к северо-востоку от столицы Джакарты. Общая мощность ГЭС стоимостью $17,8 млрд. составит 9 гигаватт (ГВт). Комплекс будет сооружён на острове Борнео при участии японской Sumitomo Corporation.

👉Новая ГЭС будет снабжать индустриальный парк в провинции Северный Калимантан, а также новую столицу Индонезии – город Нусантара, который строится на Борнео. Проект станет частью усилий по достижению углеродной нейтральности, которую страна планирует достигнуть к 2060 г. Индонезия занимает четвёртое место среди стран Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) по объ`му парниковых выбросов (713 млн тонн СО2-эквивалента), уступая по этому показателю лишь Китаю (12 040 млн. т), Индии (2 797 млн. т) и Японии (1 082 млн. т). Снизить углеродный след мешает высокая зависимость местной электроэнергетики от ископаемого топлива: доля угля в структуре выработки по итогам 2021 г. достигла в Индонезии 61%, а доля газа – 18% (при доле нефтепродуктов в 2%, а ГЭС и прочих возобновляемых источников – в 9% и 10% соответственно).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/06/indoneziya-postroit-ges-moshhnostju-9-gvt/

«Зелёный» водород по $3 за кило

🇺🇸Компания Verdagy сообщила об успешном завершении тестирования анионообменной мембраны (Anion Exchange Membrane – AEM) площадью 3 200 квадратных сантиметров (кв. см) и мощностью 20 киловатт (кВ), которая осуществляла производство водорода в течение 1000 часов. Испытания подтвердили предварительные расчёты, согласно которым удельная стоимость производства водорода с помощью мембраны AEM составляет $3 на килограмм (кг).

💪Метод, взятый на вооружение Vergady, выступает альтернативой
✔️производству водорода с помощью щелочных электролизёров (Alkaline Water Electrolysis – AWE)
✔️и протонообменных мембран (Proton Exchange Membrane Water Electrolysis – PEM).
Первый способ считается более дешёвым благодаря отсутствию металлов платиновой группы в составе катализаторов, а также более низкой стоимости диафрагменных материалов в сравнении с электролизом на основе PEM. Достоинством второго метода является более эффективное отделение водорода от кислорода и токсичных примесей, содержащихся в воде (хлора и озона). Инновация Verdagy позволяет совместить преимущества этих способов, избежав их недостатков – низкой производственной мощности (как в случае AWE) и использования дорогостоящих платиновых катализаторов (как при производстве водорода на основе PEM).

👉Специалисты Verdagy будут использовать анионообменные мембраны для коммерческого производства водорода со скоростью 3 кг в час на площадке, введенной в строй в округе Монтерей штате Калифорния в августе 2022 г. Проект должен будет способствовать масштабированию новых технологий для получения водорода. Согласно МЭА, в 2020 г. общемировая мощность действующих электролизёров достигла 286 мегаватт (МВт): из них 176 МВт приходилось на щелочные электролизёры, 89 МВт – на протонообменные мембраны и лишь 21 МВт – на все прочие типы установок. Инициатива также будет содействовать удешевлению производства «зелёного» водорода, который пока что уступает в конкуренции издержек «серому» водороду, удельная стоимость получения которого составляет от $1,5 до $1,8 на кг (против $3,3-$6,5 на кг при электролизе воды с использованием возобновляемых источников энергии, по оценке Оксфордского института энергетических исследований).
https://globalenergyprize.org/ru/2022/10/06/zelenyj-vodorod-po-3-za-kilogramm/

Материалы с дырочной проводимостью

☀️Материалы с дырочной проводимостью также незаменимы для достижения высоких фотоэлектрических характеристик и стабильности, поскольку они способствуют извлечению дырок и одновременно блокирует фотогенерированные электроны, не позволяя им достигать катода.

👉В качестве HTL в PSC было применено большое количество различных органических и неорганических материалов. Среди них наиболее часто используется Spiro-OMeTAD (2,20,7,70-тетракис-(N,N-ди-4-метоксифениламино)-9,9-спиробифлуорен). Он обеспечивает быстрый перенос дырок при условии достаточного легирования с целью увеличения его низкой проводимости. Этого можно достичь с помощью добавок примесей в чистый раствор, наиболее распространенными из которых являются TBP (4-терт-бутилпиридин) и Li-TFSI (литий бис(трифторметилсульфонил)).

💪При этом производные спиро-акридина-флуорена и метоксил (-OMe) замещённых (в пара-, мета- и орто-позициях) Spiro-OMeTAD продемонстрировали высокую эффективность устройств без необходимости дополнительного легирования. Более того, материалы на основе тиофена доказали эффективность HTL благодаря их способности к извлечению заряда, что было подтверждено измерениями стационарной и разрешённой во времени фотолюминесценции. Кроме того, органические соединения с использованием сопряжённых фрагментов тиено[3,2-b]тиофена или π-сопряжённых тиофеновых фрагментов позволили получить PSC с характеристиками, которые даже выше, чем у эталонного устройства на основе Spiro-MeOTAD.
https://tttttt.me/globalenergyprize/3481

Количественная оценка трибоэлектрических рядов для более чем 50 различных полимерных материалов, которые могут быть использованы для ТЭНГ

Трибоэлектризация — это универсальный эффект, который возникает в любом месте и в любое время для всех материалов, находящихся в твёрдом, жидком или газообразном состоянии. Поэтому выбор материалов для ТЭНГ достаточно широк. В таблице приведены значения ПТЭЗ для более чем 50 органических материалов, все из которых могут быть использованы для изготовления ТЭНГ.

В развитие темы

Как удешевить ветер❓

💸Разработка Fred. Olsen 1848 в случае прохождения пути от прототипа до коммерческого аналога даст возможность снизить операционные издержки в морской ветроэнергетике. Например, в США в 2020 г. удельные расходы на ремонт и обслуживание прибрежных ветрогенераторов в три с половиной раза превышали аналогичный показатель для наземных станций ($35 против $10 на мегаватт-час выработки, согласно оценке МЭА).

💰Другая слабость морских ветрогенераторов – высокие капитальные издержки – также не остаётся без внимания компаний-производителей оборудования для ВИЭ. Например, Wind Catching Systems спроектировала ветрокомплекс, которая внешне напоминает сетку, состоящую из 126 малых турбин. Благодаря большому суммарному охвату лопастей пять подобных установок смогут генерировать тот же объём электроэнергии, что 25 прибрежных ветрогенераторов общей мощностью 375 МВт.