Page 1 of 2 12 LastLast
Results 1 to 10 of 17

Thread: Новые технологии в энергетике

  1. #1

    Default Новые технологии в энергетике

    АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: ПОТЕНЦИАЛ И ПРЕДЕЛЫ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

    Лиана ГЕЗАЛЯН
    На протяжении последних месяцев в Фонде возобновляемой энергетики и энергосбережения Армении велись активные работы по разработке “дорожной карты”, нацеленной на развитие сферы. Программа осуществлялась в рамках проекта Всемирного банка по возобновляемой энергетике стоимостью в 18 млн долларов, из которых 15 млн составляют кредитные ресурсы, а оставшаяся часть - грантовые средства.
    В итоге, на днях появился документ, где впервые представлен имеющийся технический потенциал страны в контексте альтернативной энергетики. Кроме того, здесь проведен анализ экономической и финансовой целесообразности тех или иных технологий сферы, для того, чтобы потенциальные инвесторы могли понять, что к чему. Заодно указаны основные приоритеты сферы, которых Армения намерена достичь в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе. В результате реализации программы выработка электроэнергии, основанной на возобновляемых ресурсах, может вырасти в пять раз к 2020 году. Если еще год назад на основе альтернативных источников у нас вырабатывалось 310 ГВт.ч энергии, то уже в 2015 году планируется довести этот показатель до 740 ГВт.ч, а в 2020 году - до 1500 ГВт.ч.
    Чтобы выяснить, к каким конкретно изменениям в сфере приведет появление “дорожной карты”, мы решили побеседовать с главой Фонда возобновляемой энергетики и энергосбережения Армении Тамарой БАБАЯН.
    - Г-жа Бабаян, какие основные цели преследует новый документ?
    - Начнем с того, что “дорожная карта” была давно востребована, поскольку во время разных обсуждений или же на крупных конференциях постоянно возникали спорные вопросы типа, что лучше всего в Армении строить: малые ГЭС или ветряные станции, а, может, лучше акцентировать внимание на солнечных технологиях и т.д. Прежде у нас не было ни одного документа, который направлял бы инвесторов в нужное русло, совмещая в себе все существующие в мире технологии возобновляемой энергетики и распределяя их в том порядке, который приемлем конкретно для нашей страны, исходя из ее приоритетов.
    Поэтому изначально перед нами была поставлена задача - разработать документ, позволяющий выявить технический потенциал развития сферы в Армении, который был бы эффективен и с финансово-экономической точки зрения, чтобы вызвать интерес инвесторов. При этом нужно было указать, в какой период, какой хотим достичь цели, а главное - что для этого надо сделать.
    Исследования проводились сразу в трех направлениях производства электроэнергии на основе возобновляемых источников: малые ГЭС, ветряные станции, солнечные технологии, геотермия, биомасса и т.д. Далее транспортное топливо, в частности, биоэтанол, и, наконец, тепловая энергия, получаемая за счет солнечных водонагревателей, тепловых помп, и др.
    Параллельно были продемонстрированы имеющиеся в Армении ресурсы и их потенциал, к примеру, сколько еще можно построить в Армении малых ГЭС или ветряных станций, которые могут быть прибыльными. Кроме того, рассчитаны объем необходимых для этого инвестиций и окончательный тариф.
    Результаты такого анализа позволяют правительству, потенциальным инвесторам или же международным организациям получить четкое представление о том, что для производства электроэнергии самым реалистичным вариантом в краткосрочной перспективе (до 2013 года) является строительство малых ГЭС и ветряных станций. В среднесрочном разрезе, то есть до 2015 года, актуальными могут стать фотовольтаические солнечные технологии, а уже в долгосрочной перспективе, наряду с имеющимися источниками возобновляемой энергетики, может быть использована также геотермальная энергия.
    - А как насчет тепловой энергии и транспортного топлива?
    - В плане обогрева домов и получения горячей воды рассматривались солнечные водонагреватели, а также тепловые насосы, которые очень распространены во всем мире. Однако последние, из-за своей дороговизны, возможно, попадут в среднесрочный период реализации программы.
    Что касается транспортного топлива, то здесь есть два варианта: электромобили, работающие на основе солнечной энергии или водородной энергии. Это, естественно, вопрос завтрашнего дня, уж точно после 2020 года. Поэтому в среднесрочной перспективе рассматривается возможность производства биоэтанола в Армении, при котором он может быть смешан с бензином до 10%, сократив тем самым на такой же объем импорт бензина в нашу страну. В плане организации производства биоэтанола у нас уже были проведены отдельные исследования, чтобы выяснить, какие необходимы технологии и культуры для получения биоэтанола, а также проведены соответствующие расчеты технических показателей. Так что, вполне реально наладить здесь подобное производство.
    - Насколько существующее законодательство благоприятно для инвестиций в сферу возобновляемой энергетики?
    - На самом деле законодательное поле систематизировано у нас достаточно хорошо: имеющиеся незначительные пробелы не могут стать особой преградой на пути развития сферы. То, что те или иные технологии не рассматривались в краткосрочной перспективе при разработке “дорожной карты”, а были нацелены на более долгий период, объясняется чисто техническими факторами, а не законодательным несовершенством. Все эти технологии доступны и сегодня, однако при нынешней социально-экономической ситуации внедрять их сейчас нецелесообразно.
    Например, если тариф на электроэнергию, вырабатываемую на малых ГЭС, давно установлен и полностью укладывается в существующий сейчас общий тариф, то стоимость энергии, получаемой за счет солнечных фотовольтаических технологий, будет в разы дороже. Ведь их установка требует серьезных начальных вложений, ачто и приведет к повышению конечного тарифа для потребителя, а далее по цепной реакции - к повсеместному подорожанию.
    Поэтому на сегодня пока нет установленного тарифа на электроэнергию, получаемую за счет солнечных технологий, который бы стимулировал инвесторов. Но, если кто-то хочет иметь подобные технологии, учитывая то, что после стартовых инвестиций дальнейшее получение энергии бесплатное, может спокойно подключиться к общей системе электроснабжения. В этом плане у нас имеется четкое регулирование на основе двусторонних расчетов. Возьмем, к примеру, Армяно-американский центр маммографии, крыша которого сплошь построена из фотовольтаических элементов. Весь день там вырабатывается солнечная энергия, а к вечеру излишки отдаются в общую сеть. В пасмурные или зимние дни, наоборот, они получают из сети. К концу года производится расчет, и выясняется, кто кому в итоге должен.
    - Скажите, пожалуйста, что изменится в отечественной сфере возобновляемой энергетики и энергосбережения после разработки “дорожной карты”?
    - В реальности документ этот не имеет никакой принудительной силы. Никто не говорит, что все надо делать так, как здесь написано. Однако он дает полноценную информацию все участникам, начиная от правительства и инвесторов, заканчивая финансовыми организациями и научным сообществом, об имеющемся у нас потенциале, а главное, до какой точки можно развивать в Армении ту или иную технологию.
    Предположим, некий инвестор решил вложить средства в строительство ветряных станций у нас, думая, что сможет покрыть все территорию страны. Анализируя же представленные в новом документе цифры, он уже сможет понять, что максимальная выработка энергии может составить здесь, скажем, 300 МВт, что не окупит его инвестиции. А, вкладывая те же деньги, к примеру, в солнечную энергию, можно достичь большой эффективности.
    Однако мы не ограничиваемся здесь исключительно производством электроэнергии за счет возобновляемых источников. Энергетическая система рассматривается в комплексе: дается окончательная оценка в контексте возобновляемой энергетики в сфере транспорта, производстве электроэнергии и тепловой энергии. Тем самым, пытаемся дать нашим предпринимателям информацию о новых видах бизнеса, к примеру, организации производства солнечных коллекторов, которое очень легко наладить в Армении, поскольку оно основывается на простых и легко устанавливаемых системах.
    Одним словом, развитие сферы возобновляемой энергетики и энергосбережения способствует не только энергетической независимости страны, но также ее экономическому росту. Ведь при вложении средств сюда открываются колоссальные возможности для экономики вообще и создаются новые рабочие места.
    - Г-жа Бабаян, в сфере малых ГЭС интерес инвесторов достаточно высок, о чем свидетельствует серьезный рост показателей здесь. Как насчет остальных технологий возобновляемой энергетики?
    - Вы знаете, развитие возобновляемой энергетики по всем направлениям не должно быть самоцелью. Еще пару лет назад у нас был очень высок интерес со стороны иностранных инвесторов к солнечным технологиям. Мировой кризис, однако, внес свои коррективы, и ситуация на рынке резко изменилась. Даже в Китае, где эта сфера очень развита, многие ведущие компании отрасли стали просто банкротами. Думать о том, чтобы налаживать с нуля в Армении производство солнечных технологий, было, естественно, несвоевременно, потому что здесь имеются огромные риски.
    Дело в том, что на сегодня внедрение солнечных технологий не так прибыльно у нас, как, скажем, организация того же производства в сфере гидроэнергетики. Поэтому без каких-либо дополнительных стимулирующих механизмов инвестиции здесь попросту нерентабельны. Субсидирование же со стороны государства тоже пока не реально, поскольку это очень дорогое удовольствие. Но, надеемся, что по мере развития солнечных технологий в мире стоимость их начнет снижаться, как это случилось с установками для ветряных станций, которые, чем дальше, тем становятся дешевле.
    - Спасибо большое за интересную беседу.

  2. #2

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Представлен мобильный завод по производству топливного аммиака

    Оборудование производительностью 4–40 тыс. литров в день можно устанавливать на заправочной станции и использовать в том случае, если аммиак всё-таки придёт на смену бензину.
    Аммиак — топливо будущего? (Фото Scott T. Smith / Corbis.)

    Энтузиасты применения аммиака в качестве автомобильного горючего называют этот газ «другим водородом», намекая на его экологичность. Действительно, при сгорании аммиака образуются только азот и водяной пар, к тому же его гораздо легче хранить, чем водород. Ещё одним преимуществом использования аммиака является относительная простота переоборудования обычного двигателя внутреннего сгорания.
    Среди недостатков — токсичность вещества, его медленное сгорание (а отсюда более низкая мощность двигателя по сравнению с бензиновым) и отсутствие заправочной инфраструктуры. Если скорость сгорания можно повысить (например, за счёт смешивания с бензином и добавления специальных присадок), то быстро создать инфраструктуру должна помочь система, разрабатываемая американской компанией SilverEagles Energy и Техасским технологическим университетом.
    Технология является модификацией промышленного процесса производства аммиака из водорода, получаемого путём электролиза воды, и атмосферного азота. Исходные газы сжимаются и нагреваются до 400 ˚С, после чего смесь поступает в камеру, где к ней добавляется катализатор — оксид железа. В следующей камере смесь подвергается декомпрессии и охлаждению до комнатной температуры, а потом и до уровня конденсации аммиака. Затем происходит сбор жидкого аммиака.
    Всё производственное оборудование умещается в стандартном грузовом контейнере, что облегчает его транспортировку. Оно способно ежедневно генерировать от 4 до 40 тыс. литров аммиака по цене всего $0,2 за литр, утверждают конструкторы.
    Главные разработчики Джон Флеминг и Тим Максвелл также усовершенствовали установку для электролиза воды, чтобы получать водород по цене вдвое ниже обычной. Теперь они конструируют автодвигатель, который будет работать на чистом аммиаке. Сейчас можно использовать гибридный вариант мотора, изначально предназначенный для комбинации бензина и этанола, и доля аммиака в смеси с бензином может достигать 85%.
    Подготовлено по материалам NewScientist.

  3. #3

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Топливо будущего будут получать из микроволновых печей

    Только половина массы плода апельсина используется при производстве сока - остальное идет в отход.

    Британские ученые разработали новый метод микроволновой обработки биологических отходов с целью получения ценных химических веществ и биотоплива.

    Этот метод сможет применяться как в промышленных, так и в бытовых условиях. С его помощью можно будет существенно сократить отходы в пищевой и химической промышленности.

    На Фестивале британской науки, проходящем в Брэдфорде, профессор Джеймс Кларк из университета Йорка представил новую технологию.
    Пищевая промышленность производит в глобальном масштабе миллионы тонн органических отходов. Другим источником таких отходов является сельское хозяйство. Миллиарды потребителей также генерируют горы органических отходов.
    Например, при выращивании тропического плода кассавы или маниоки в Африке ежегодно остаются неиспользованными 228 млн тонн крахмала, а шелуха от кофейных зерен, выращиваемых в Эфиопии, составляет отходы в 3 млн тонн в год.
    При производстве апельсинового сока в Бразилии используется половина плодов, а остальное уходит в отбросы. Только кожура от апельсинов дает восемь миллионов тонн отходов в год.
    Проект OPEC (Orange Peel Exploitation Company - компания по использованию апельсиновой кожуры) ставит целью применение технологии, разработанной учеными Йоркского университета, для получения биотоплива и ценных химических веществ из кожуры бразильских апельсинов.
    "Кожура измельчается, помещается в микроволновое поле, как это делается в домашних микроволновых печах, только на гораздо более мощном уровне. Микроволновое излучение разрушает целлюлозу, высвобождая при этом множество химических веществ", - заявил профессор Кларк.

    Этанол из кожуры апельсинов

    Одно из них, лимонин, является ценным сырьем в парфюмерной промышленности. Кроме того, побочные продукты такой микроволновой обработки могут использоваться в производстве технических спиртов и биотоплива.
    Особенно эффективным этот метод оказался при обработке отходов целлюлозно-бумажной промышленности, смешанных с бытовыми отбросами.
    Исследователи считают, что существующие технологии могут с успехом применяться для промышленной обработки многих категорий органических отходов уже в ближайшем будущем.
    Они собираются до конца года запустить в Йорке демонстрационную установку с производительностью 10 кг отходов в час.
    По оценке ученых, подобная установка стоимостью 1 млн фунтов сможет перерабатывать около шести тонн отходов в час.
    Эта технология позволяет создавать подобные устройства в разных вариантах и размерах, причем они могут быть и портативными.

  4. #4

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    В Аризоне построят электростанцию, создающую искусственный ветер для генерации электричества

    29 мая 2012 года, 14:41 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость
    Американская компания Clean Wind Energy арендовала землю в Аризоне и утрясает с местными властями строительство башни в 1 200 метров высотой — самого высокого здания в мире.
    Там не будет офисов или квартир. Это электростанция полуторагигаваттной мощности. К тому же работающая на совершенно новом принципе.
    В формуле мощности ветрогенератора скорость ветра стоит в кубе: это означает, что при 11 м/с и 22 м/с энергия, вырабатываемая ветром, различается в восемь раз. Одно плохо: в жизни задолго до 22 м/с ветрогенератор отключится, поскольку рассчитан на «обычные» ветры, иначе его конструкция будет дорогой и тяжёлой.
    Выход? Создать искусственный ветер.
    Для эффективного функционирования башне нужен сухой горячий воздух, лучше всего пустынный. Зато на выходе будет электричество и прохладный ветерок внизу. (Здесь и ниже иллюстрации Clean Wind Energy.)

    Идея была выдвинута в середине 1960-х годов Филипом Карлсоном из Lockheed. Всё просто: в пустыне строится колоссальная открытая сверху башня высотой более километра, в верхней части которой морская вода распыляется в искусственный туман. Насыщенный водой пустынный воздух охлаждается (испаряя капли морской воды) и, соответственно, опускается вниз, достигая скоростей в 22 м/с.
    Внизу находятся прочные лопасти конструктивно усиленных ветровых турбин, готовых работать с ветром таких скоростей. Дополнительно ветер нагнетается вниз башни по периферийным каналам в её стенах ветроуловителями — особой формы раструбами на внешних бортах сооружения. Миновав турбины, холодный воздух возвращается в окружающую среду. В конце находится система по захвату неиспарившихся капель. Капли собираются в отстойниках и направляются обратно в море. Конструкция башни в основе своей стальная, со специальным покрытием изнутри, предотвращающим коррозию.
    На внешней оболочке расположены ячейки ветроуловителей, направляющих естественный ветер (усиливая его при этом) на турбины внизу башни.

    В США идея не прижилась, а в 1989-м её вторая жизнь началась в Израильском технологическом институте (Технион), где было проведено моделирование системы и выяснилось, что ветер достигнет высоких скоростей лишь при высоте башни в 1 200 м и диаметре 400 м.
    Строительство в толще горы себя не оправдает: конструкция должна быть стальной. При этом КПД системы, по всем расчётам, будет равен 45%; 33% уйдёт на доставку и подъём воды на километровую высоту; 22% «съест» трение. И всё равно энергобашня будет значительно эффективнее современной эоловой энергетики, не говоря уже о солнечной. Мощность этой циклопической башни ветров будет составлять около 2 500 МВт, из которых на нетто-генерацию придётся более 1 100 МВт.
    КИУМ, согласно моделям Техниона, для засушливой местности будет равен 60%, что означает годовую выработку около 5,5 млрд кВт•ч. Вместе с зоной отчуждения потребуется менее половины квадратного километра — несравнимо меньше, чем у ветровой или солнечной станции сходной мощности.

    Clean Wind Energy, используя технионовское моделирование, сумела убедить власти Сан-Луиса (Аризона) выделить ей в черте города (!) место под две (!!) башни при условии использования при их строительстве местной рабочей силы. Теперь вопрос лишь в том, сумеет ли компания, основанная в 2010 году, найти деньги: по оценкам, стоимость возведения такой электростанции равна $2 300 за киловатт установленной мощности, то есть всего более $2,5 млрд. В любое другое время мы сказали бы, что такие средства на столь безумный проект не найти. И в самом деле: самое высокое здание, построенное человеком, достигает всего 828 м, и ему, разумеется, далеко до 400 м в диаметре. Однако менее масштабный проект будет неэффективен: ветер просто не разгонится до нужных (для рентабельности) скоростей...
    Но сейчас не «любое другое время». История со сланцевым газом показала, что США основательно устремились к «энергетической независимости» и оттого готовы к авантюрам (в том числе в хорошем смысле) в государственном масштабе. В общем, кто знает — может, мы ещё увидим этот проект в действии. Особенно с учётом того, что расчётная себестоимость киловатта по такой технологии должна быть 4 цента, а электричество на юго-западе США стоит 11 центов.
    Подготовлено по материалам Clean Wind Energy.


  5. #5

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Органические гидрогели не оставляют шанса углеродным электродам в суперконденсаторах

    04 июня 2012 года, 10:03 | Текст: Роман Иванов
    Суперконденсаторы дополняют собой батареи в схемах сохранения и доставки электричества, поскольку способны обеспечить отдачу энергии в виде быстрых импульсов. К примеру, они используются в качестве вспомогательных устройств для разгона экспериментального авто Honda FCX на водородных топливных элементах. С другой стороны, суперконденсаторы содержат меньше энергии в расчёте на единицу объёма (плотность энергии) в сравнении с типичной батареей, то есть и ёмкость такого устройства в значительной степени ограничена.
    Однако замена материала электрода позволяет увеличить ёмкость суперконденсатора — а значит, и плотность запасаемой энергии.
    И Цуй и Чженьань Бао из Стэндфордского университета (США) разработали и синтезировали гидрогель на основе водорастворимого проводящего полимера. При его использовании в качестве электродов суперконденсатора удалось достичь в три раза более высокой ёмкости по сравнению с обычными углеродными суперконденсаторами. Важно и то, что суперконденсаторы на основе нового материала будут дёшевы в производстве и эксплуатации.
    Гидрогель разноцветный (UCSD).

    Типичные суперконденсаторы, состоящие из двух близко расположенных электродов из пористого углерода, способны быстро заряжаться и разряжаться. Отрицательные ионы из электролита концентрируются внутри пор положительного электрода, а положительные находят приют внутри анода. Именно это явление разделения ионов в порах графита и позволяет запасать энергию в качестве разности потенциалов между соседними электродами. Помимо запасания ионов, суперконденсаторы на основе проводящих полимеров обладают дополнительной формой ёмкости, называемой «псевдоёмкостью». Электроны, перешедшие на и с полимерных цепей, приводят к накоплению общего заряда вдоль полимерной матрицы.
    Одним из наиболее популярных проводящих полимеров является полианилин. Именно его полимерные цепи и были взяты за основу калифорнийскими учёными и декорированы ими сахарами природного происхождения, несущими на себе полярные фосфатные остатки. На фотографии, полученной со сканирующего электронного микроскопа, гидрогель на основе такого «водорастворимого» полианилина выглядит как пена, пористая структура которой обеспечивает новый материал с высокой площадью поверхности для удержания ионов и зарядов.
    Для создания самого суперконденсатора на основе подготовленного гидрогеля исследователи покрыли им две углеродные пластины и пропитали получившиеся электроды разбавленным раствором серной кислоты. Затем они установили новые электроды на место старых графитовых и измерили величину заряда, которую способен удерживать получившийся суперконденсатор.
    Несмотря на то что обычные электроды на основе полианилина теряют от 25 до 40 процентов своей ёмкости при зарядке током высокой плотности, новое устройство сохраняло не менее 93% ёмкости при проведении быстрой зарядки током, плотность которого в 10 раз превышала стандартную. Кроме того, новый суперконденсатор сохранял не менее 83% своей начальной ёмкости после 10 тыс. циклов перезарядки током высокой плотности, что как минимум в 10 раз больше, чем для других анилиновых электродов.
    Поскольку новый материал состоит в основном из полианилина, вся структура способна проводить электричество. А синтез самого гидрогеля — чрезвычайно простая процедура, требующая лишь смешения двух растворов, первый из которых содержит анилин и сахарный линкер, а второй — подходящий окислитель, запускающий полимеризацию. После смешения гидрогель готов через три минуты.
    Дополнительные подробности о создании гидрогеля и суперконденсаторов на его основе описаны в статье, появившейся в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences
    Подготовлено по материалам Ars Technica.

  6. #6

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    МГД-генератор скрестили с солнечной энергетикой

    06 июня 2012 года, 15:35 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость
    Разработчики из Политехнического института Ренсселера (США) создали новую систему преобразования солнечной энергии в электричество, основанную на комплексе концентрирующих зеркал, которые нагревают теплоноситель до состояния плазмы, отдающей затем энергию МГД-установке.
    При этом они обещают КПД до 60%.
    Работа магнитогидродинамического генератора (МГД-генератора) основана на электромагнитной индукции, когда в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, возникает ток. Но, в отличие от обычных генераторов, в МГД-генераторе проводником является само рабочее тело, которое при движении поперёк магнитного поля генерирует в обмотке противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных же знаков. В предлагаемой конструкции концентрирующей башни, на которую от отражающих зеркал будет поступать сосредоточенный солнечный свет, нагреваемое рабочее тело должно достигать температур значительно более высоких, чем стандартные для таких электростанций 800 ˚С.
    Чтобы рабочее тело достигло состояния плазмы при меньших температурах, в него планируют добавлять щелочные металлы, которые станут без замены циркулировать в закрытом контуре МГД. И всё равно температура плазмы будет поддерживаться на уровне 2 000 ˚С, что, по обещанию изобретателей, позволит обеспечить КПД в 60%.
    Хотя МГД давно пытаются внедрить в тепловой энергетике, использовать его для получения электричества от Солнца до сих пор ещё никто не пробовал. (Иллюстрация Concentrating Solar Power Utility.)

    Систему рассчитывали для использования не только в гелиотермальных концентрирующих электростанциях, но и с применением обычных видов топлива, в частности биодизеля или авиакеросина JP8. Таким образом, новый МГД-генератор может применяться в качестве автономного источника питания, обеспечивая при этом весьма высокий КПД. Создатели отмечают также возможность его применения в парогазовых установках в качестве системы использования теряемого тепла продуктов сгорания для повышения общего КПД.
    После длительного цикла разработки исследователи подписали на днях соглашение с компаниейConcentrating Solar Power Utility о совместной доводке и испытаниях промышленных прототипов.
    «Из-за более высокой температуры рабочего тела гелио-МГД эффективнее других типов гелиотермальных технологий, работающих при значительно меньших температурах», — подчёркивает Томас П. Кэй, собственник Concentrating Solar Power Utility.
    Реализация первых крупномасштабных экспериментальных установок на новом принципе намечена вторую половину 2013 года.
    Подготовлено по материалам Политехнического института Ренсселера.

  7. #7

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Как сконцентрировать солнечный свет без концентраторов

    20 июня 2012 года, 15:36 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость
    Солнечные батареи, работающие от концентраторов солнечного излучения, уже не новость, однако канадская компания Morgan Solar смогла объединить концентратор с панелью, на которой установлен фотоэлемент, ликвидировав отдельные громоздкие собирающие системы.
    Это радикально снижает объём и вес разработки. А применение фотоэлементного пятна на основе германия и арсенида галлия позволяет добиваться КПД неподвижной панели в 26–30% — при доходящем до 40% КПД самого фотоэлемента.
    Обычные солнечные батареи тонки и почти не занимают места. Гелиотермальные электростанции концентрируют свет параболическим зеркалами, а потому не нуждаются в дорогих фотоэлементах, однако тепловое преобразование требует громоздких турбин и теплоаккумуляторов. Чтобы снизить затраты на фотоэлементы, изобретённый Morgan Solar вариант решения проблемы под названием Sun Simba использует очень маленький галлий-арсенидный фотоэлемент в центре тонкой плоской панели, которая и является концентратором.
    Но может ли плоскость заменить параболические концентраторы?
    И параболические концентраторы, и линзы Френеля требуют разнесения в пространстве концентраторов и фотоэлемента. Morgan Solar впервые удалось совместить их в одной плоской и тонкой панели. (Здесь и ниже иллюстрации Morgan Solar.)

    Всё просто. Каждый элемент Sun Simba — это микролабиринты из полиметилметакрилата (оргстекла), которые направляют свет к расположенному в центре высокоэффективному фотоэлементу размерами 5×5 мм. И никаких линз и зеркал. Свой концентратор компания назвала Light-guide Solar Optic (LOS, светонаправляющая солнечная оптика). По словам разработчиков, вдохновение они почерпнули в оптоволоконных линиях, где без громоздких линз и зеркал свет вполне уверенно передаётся на большие расстояния.
    Каждый концентратор представляет собой плоский шестиугольник. Если свет попадает внутрь, стенки шестиугольника отражают его к центральному фотоэлементу.

    И вот что ещё важно: несмотря на тысячекратную концентрацию солнечного излучения (по сравнению с обычной солнечной постоянной) в системе, никакого перегрева фотоэлемента не возникает. Дело в том, что используемое оргстекло блокирует инфракрасное излучение. То есть нагрев всего, что находится внутри LOS, минимален.
    КПД системы при неподвижном положении панели в среднем за день составляет 26–30% (в зависимости от времени года и угла, под которым находится Солнце). Это всё равно вдвое превосходит практический КПД фотоэлементов на основе кристаллического кремния. И это притом, что стоимость Sun Simba, как заявляет разработчик, «экстремально низка». Действительно, на один элемент, генерирующий 25 Вт, уходит всего 25 мм² германия и арсенида галлия и 0,09 м² обычного оргстекла. Использование дорогих элементов сведено к минимуму, а компактность такая же, как у обычных кремниевых панелей.
    Начало серийного выпуска новой системы намечено на середину 2012 года. Ближайшим перспективным рынком для себя компания видит замену дизельных генераторов в качестве средства энергоснабжения в отдалённых районах, не имеющих связи с крупными энергосистемами.
    Подготовлено по материалам The Engineer.

  8. #8

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Улучшенные микробные топливные элементы позволят вырабатывать энергию из сточных вод

    Автор: Андрей Васильков
    Опубликовано 15.08.2012 в блоге автора (rss)
    Команда инженеров из Университета штата Орегон разработала новую технологию, улучшающую производительность микробных топливных элементов (microbial fuel cells, MFCs). Она в разы превосходит по энергетической эффективности другие аналогичные разработки и позволяет не только автономно питать очистные сооружения, но даже отдавать часть энергии другим потребителям.
    В настоящее время на очистку сточных вод в разных странах тратится до 3% всей вырабатываемой электроэнергии. Усугубляет ситуацию малая распространённость централизованной системы отведения и очистки, а также обилие частных хозяйств. Предложенная методика может в корне изменить технологию обработки сточных вод во всём мире, которая принципиально не менялась уже на протяжении веков.
    Общий принцип микробного топливного элемента (МТЭ), объём которого может варьироваться от десятков до тысяч литров, основан на метаболизме загрязнителей микроорганизмами и получении в результате этого процесса электроэнергии. При окислении органических веществ бактериями, находящимися в анодной камере, электроны передаются на анод. Протоны проходят через полупроницаемую мембрану к катоду. Образуется разность потенциалов и возникает электрический ток.
    Общий принцип работы микробного топливного элемента
    МТЭ в качестве субстрата могут использовать практически любой тип органических веществ. Помимо сточных вод их источником могут быть отходы животноводства, виноделия, пивоварения, etc. Среди первых заказчиков установок ожидают увидеть заводы пищевой промышленности.
    Основная проблема заключается в том, что существующие штаммы бактерий требуют относительно большого времени для обработки сточных вод и извлечения из них энергии. Каждая новая порция стоков, поступившая до завершения очистки предыдущей, снижает эффективность всей системы. Благодаря усилиям генетиков планируется повысить скорость биохимических процессов новых штаммов на треть.
    Хун Лю (Hong Liu) работает над повышением эффективности микробных топливных элементов (фото Университета штата Орегон)
    Новые микробные топливные элементы отличаются от своих прототипов некоторыми деталями реализации. Уменьшено расстояние между электродами, использован другой материал ионноселективной мембраны и созданы более производительные штаммы бактерий. В результате этих модификаций мощность обновлённой установки превысила два киловатта на кубический метр сточных вод.
    Дальнейшие разработки также направлены на повышение производительности, унификацию и удешевление используемых материалов.

  9. #9

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Спиральность магнитного поля в плазме может стать ключом к дешёвой термоядерной энергии

    12 октября 2012 года, 19:24 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость
    Как отмечает Томас Джарбо из Вашингтонского университета (США), принцип, на котором основаны токамаки и строящийся во Франции ITER, работает: токамаки и в самом деле могут заставлять атомы сливаться, выделяя при этом энергию. «Да, метод работает, — поясняет учёный, — но он очень неэффективен. По сути, это создаёт большую проблему с магнитным удержанием [плазмы]».
    Нельзя сказать, чтобы об этом не говорили: современный управляемый термоядерный синтез похож на забивание гвоздей микроскопом. Все были бы рады вгонять их молотками, но таких молотков пока не изобрели, поэтому энергии на поддержание управляемого синтеза расходуется больше, чем удаётся получить.
    Экспериментальная установка Вашингтонского университета. Она действительно невелика; обычно устройства удержания плазмы не столь компактны. (Здесь и ниже иллюстрации T. Jarboe / Univ. of Washington.)

    Вот уже два десятилетия г-н Джарбо работает над альтернативной концепцией удержания плазмы при термоядерном синтезе — спиральном впрыскивании. Подход основан на спиральности магнитного поля в плазме, находящейся внутри устройства впрыска (например, типа сферомака). Спирали в плазме создают асимметричные токи, генерирующие нужные электрические и магнитные поля, кои, с одной стороны, нагревают, а с другой — удерживают (без внешнего магнитного поля) содержимое спиральных рукавов. Проблема в том, что это, хотя и требует меньше энергии, создаёт нестабильность в удержании плазмы: заключённая в магнитную «бутылку» с нестабильными «стенками», из-за случайных колебаний она может перестать удерживаться, прервав реакцию слияния ядер.
    В отличие от традиционного для сферомаков подхода, новый метод, реализуемый группой Томаса Джарбо, использует асимметричное поле, так что плазма не должна быть нестабильной, чтобы создавать ток. «Мы показали, что в состоянии поддерживать стабильное равновесие и контролировать плазму, а это значит, что "бутылка" [магнитного поля] может удерживать больше плазмы», — комментирует последние успехи г-н Джарбо.
    Удержание плазмы осуществляется посредством внутренних магнитных спиралевидных структур, образующихся в самой плазме.

    Исследователи использовали то, что они называют наложенным динамо-токовым приводом. Устройство имеет две катушки для переменного генерирования тока на каждой из сторон центрального ядра аппарата. Постоянное применение изменяющегося направления возникновения тока снимает проблему поддержания стабильности. Но полному использованию потенциала нового метода удержания плазмы препятствует то, что установка, созданная в Вашингтонском университете, попросту мала, поэтому часть плазмы вынуждена выбрасываться в виде газа. Для демонстрации энергоэффективности метода это годится, а чтобы поддерживать сколько-нибудь масштабный термоядерный синтез, в ближайшем будущем физики скомбинируют устройство с более крупным реактором.
    Соответствующее исследование было представлено на 24-й ежегодной Конференции по термоядерной энергии, проводившейся Международной ассоциацией атомной энергии 8–11 октября в Сан-Диего (США).
    Подготовлено по материалам Вашингтонского университета.

  10. #10

    Default Re: Новые технологии в энергетике

    Перевернёт ли ветряк без лопастей мировую «зелёную» энергетику?

    07 ноября 2012 года, 17:57 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость
    Разработчики из тунисской Saphon Energy резонно говорят о том, что среди всех альтернативных источников электроэнергии (не имеющих в названии слова «гидро») самыми дешёвыми и перспективными пока остаются ветрогенераторы. Но список их недостатков не менее внушителен, чем перечень достоинств. Они шумят и убивают миллионы птиц. По мере роста количества ветротурбин этот «ужас» будет только усугубляться. А КПД (и это главное) их ограничен, причём на практике он не превышает 30–35%, даже несмотря на теоретический предел Беца в 59%, до которого нынешним ветрякам примерно как человечеству до исчерпания запасов термоядерного топлива.


    Устройство прототипа просто: тарелка с растянутой на каркасе тканью и труба с маслом сзади, уходящая к установленному на земле напорному гидроаккумулятору. (Здесь и далее иллюстрации Saphon Energy.)



    И знаете, в чём причина всех бед? Тунисцы считают, что виноваты лопасти — технология, которой по меньшей мере 400 лет. Они полагают, что стоит заменить их другим видом движущихся частей, и всё волшебным образом преобразится. Говорят, именно это им и удалось.

    Главной идеей стал парусный ветроприёмник, который под действием потока воздуха невращательно колеблется назад-вперёд, как полотнище на ветру. Кроме того, закреплённое полотно может и вращаться, вправо или влево. Амплитуда таких колебаний в устройстве, которое тунисские инженеры называют The Saphonian, невелика: полотнище со всех сторон кольца фиксировано. Сами колебания, однако, остаются значительными — из-за большой площади поверхности. Именно колебания движут находящиеся за тарелкой ветроприёмника поршни гидравлической системы. Попросту говоря, они давят на жидкость (масло) в закрытой трубе и тем создают давление, которое может использоваться для выработки энергии. А если эта энергия в данный момент не нужна, запасают её на будущее, повышая давление в накопительной системе.

    В основном энергия получается за счёт прямого и обратного хода поршней.



    Наконец, самое интригующее. Как утверждают разработчики, полевые испытания прототипа показали эффективность, на 100–130% превосходящую нынешние ветряки. До 60–70%! Иными словами, КПД больше, чем позволяет предел Беца, который лопастным генераторам в принципе не превзойти. При этом прототип на 45% дешевле обычного ветряка той же установленной мощности. В общем-то, насколько можно понять, это небольшой разрыв — ведь лопасти и турбина, фактически отсутствующие в новой конструкции, — самые дорогие части стандартного ветряка. Отсутствие шума почти полное, а вероятность убийства такой конструкцией птицы стремится к нулю. При слишком сильном ветре рабочая плоскость просто поворачивается к потоку боком, что гарантирует её выживание даже в ураган.



    Увы, иные подробности испытаний двух имеющихся прототипов (третий строится) пока не приводятся, хотя, конечно, столь экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств. Насколько можно понять, тунисцы, планирующие привлечь к запуску ветряков иностранных инвесторов, просто не хотят лишиться приоритета. Впрочем, учитывая, что они уже получили патент на своё изобретение, это им вряд ли грозит.

    Подготовлено по материалам Saphon Energy.


Page 1 of 2 12 LastLast

Tags for this Thread

Bookmarks

Posting Permissions

  • You may not post new threads
  • You may not post replies
  • You may not post attachments
  • You may not edit your posts
  •  
PanArmenian.Net