Русский
English
Рубрика «Международные события, тренды, технологии» (подборка новостей)
Уважаемые коллеги!
Представляем Вашему вниманию очередной выпуск рубрики «Международные события, тренды и технологии». В ней приводятся новости об актуальных мировых событиях, трендах и технологиях в электроэнергетике и смежных областях.
Данная рубрика является открытой. Если у Вас есть интересные материалы – направляйте нам на адрес cigre@cigre.ru cо ссылкой на источник.
Новая мембрана радикально снизит промышленные выбросы CO2
Улавливание углерода — многообещающая технология снижения эмиссии СО2 и предотвращения климатических изменений. Сегодня существует несколько различных вариантов отделения углекислого газа от промышленных источников с использованием глины, ионизированной жидкости, метал-органических каркасных структур и пористых материалов. Ученые США изготовили недорогой материал, объединяющий лучшие качества пористых мембран.
Специалисты из Ок-Риджской национальной лаборатории и Университета Теннеси создали одно из самых простых устройств для улавливания СО2 — полимерную мембрану. Ее можно натянуть на отверстие заводской трубы, и она будет выборочно отделять частицы диоксида углерода от топочного газа, позволяя кислороду и азоту свободно попадать в атмосферу, пишет New Atlas.
Секретный ингредиент новой мембраны — фтор. Этот элемент образует особенно прочные связи с углеродом. Ученые взяли полимер на основе фтора и нагрели его для карбонизации. Так у них получилась пористая структура, которая позволяет увеличить объем уловленного СО2 за счет повышения площади поверхности и стабильности в условиях высоких температур.
Обычно подобные мембраны получаются либо слишком селективными, либо слишком проницаемыми. Однако мембраны на основе фтора обладают хорошим балансом этих двух качеств, нарушая так называемый верхний предел Робсона. Мало какие материалы способны на такое, утверждают ученые.
Вдобавок фтор и прочие материалы, необходимые для изготовления этих мембран, имеются в достатке и стоят дешево, а сам процесс производства довольно прост. В дальнейшем команда планирует еще тщательней исследовать механизм соединения фтора с СО2, чтобы оптимизировать рецепт мембраны.
Наполненные водой окна экономят до 72% энергии на обслуживании зданий
Когда дело касается энергетической эффективности зданий, окна становятся слабым местом — летом они пропускают солнечные лучи и нагревают помещения, зимой через них уходит ценное тепло. Британские инженеры предложили новое решение проблемы — окна, заполненные водой.
У современных окон есть две проблемы — во-первых, большинство выпускает тепло в холода, заставляя расходовать больше энергии на отопление. Во-вторых, через них летом проникают солнечные лучи, и в помещениях становится жарко. Архитектор из Университета Лафборо полагает, что со всем этим могли бы справиться «водяные стекла» (water-filled glass, WFG).
Каждое такое окно состоит из вертикального слоя воды, зажатого между двумя листами стекла. Солнечный свет, проходя сквозь него, нагревает воду, а не помещение за окном. Как только температура воды становится слишком высокой, она выкачивается по трубкам в стене в отдельную цистерну, расположенную где-то в здании. А на ее место закачивается охлажденная вода, пишет New Atlas.
Наоборот, когда снаружи холодает, в окна закачивают более теплую воду, и она согревает комнату.
Хотя в таком проекте предусмотрено использование электричества для запуска насоса, авторы утверждают, что расход энергии все равно значительно меньше, по сравнению с расходами на отопление и охлаждение помещений для поддержания комфортной температуры внутри зимой и летом.
Судя по компьютерному моделированию, здания, оснащенные такими окнами, будут потреблять на 72% меньше энергии, чем обычные здания с двойными стеклопакетами и традиционной системой отопления.
Систему WFG можно использовать и там, где температура зимой опускается ниже нуля — надо только добавить дополнительный слой стекла, заполнив пространство аргоном. Ну, а если и это не поможет, автоматическая программа запустит насосы и выкачает всю воду из окон, пока на улице не станет потеплее.
По заверению инженеров, в таких окнах не будут размножаться водоросли и микроорганизмы, не потребуются жалюзи, кроме того, они отлично блокируют звуки.
Двухсторонние солнечные панели оказались на 35% эффективнее
Двусторонние солнечные панели вместе с одноосной технологией ориентации устройства по отношению к солнцу — самые эффективные на сегодня, подсчитали исследователи. Такие панели вырабатывают в среднем на 35% больше энергии, чем неподвижные однопанельные системы, снижая себестоимость электроэнергии на 16%.
Ученые стремятся увеличить КПД фотоэлементов, но добиться повышения производительности можно и другими путями. К примеру, двусторонние солнечные панели производят больше энергии на единицу площади, чем стандартные, и могут работать в тех же условиях, в том числе, на крыше зданий. Вместе с технологией ориентации, позволяющей панелям следовать за солнцем на протяжении дня, может значительно улучшить эффективность даже без повышения КПД фотоэлементов, пишет Science Daily.
Для того чтобы установить экономическую выгоду от такой системы, сингапурские исследователи измерили дневную порцию солнечных лучей, достигающих поверхности Земли каждый день. Они сопоставили эти данные с положением Солнца и высчитали среднюю себестоимость генерации электроэнергии на протяжении всего срока службы солнечной панели. Затем они сравнили эти цифры с экспериментальными данными, предоставленными тремя институтами, и добавили влияние погодных условий, чтобы получить глобальную картину.
Модель подсказала, что двусторонние солнечные панели в сочетании с одноосной технологией ориентации — самая экономически выгодная конфигурация в большинстве регионов планеты, хотя двуосные системы, которые точнее следуют за солнцем, но стоят дороже, предпочтительнее для приполярных широт.
Анализ учитывал фотоэлементы на основе кремния, но в дальнейшем ученые планируют оценить потенциал более дорогих и современных материалов — двойных или тандемных солнечных ячеек.
Эффективность генерации энергии из капель дождя удалось поднять до 12%
Группа ученых из Нидерландов и Китая разработала электрический генератор, вырабатывающий электричество из падающих капель и других источников механической энергии. Разработчики добились существенного прогресса — КПД устройства составил почти 12%, а его эффективность не ухудшилась после 100 дней работы.
Загрязнение атмосферы и отказ от ископаемого топлива заставляет ученых искать новые источники возобновляемой энергии. Падающая в виде капель дождя вода может стать одним из них, однако прошлые попытки создания генератора наталкивались либо на проблему низкой производительности или безопасности, либо требовали внешнего источника энергии.
Новый электрический генератор можно представить в виде постоянно заряженного конденсатора или электрета, пишет Phys.org. Инженеры из Университета Твенте и Южно-китайского педагогического университета направили заряды в изолирующий слой конденсатора, применив новый метод на основе электросмачивания — модификации способности жидкостей вступать в контакт с твердой поверхностью под действием электрического тока. Электрический ток генерируется от воздействия капли, когда перераспределяются индуцированные противодействующие заряды на конденсаторе.
Величина этого тока зависит от числа инжектированных зарядов. Используя композитные материалы высокой прочности, разработчики смогли значительно повысить этот показатель. Они сумели преобразовать 11,8% механической энергии падающих капель в электрическую.
Это серьезный прогресс в КПД по сравнению с аналогичными устройствами. Более того, эффективность не снизилась после 100 дней работы.
Технология не ограничивается получением электричества только из капель. Авторы предлагают и другие варианты применения: например, в носимой электронике, приливной энергетике или для питания датчиков.
Новым источником чистой энергии станет влажный воздух
Израильские ученые смогли в ходе лабораторных экспериментов сгенерировать напряжение при помощи исключительно воды и металла. Это открывает принципиальную возможность генерации стабильного электричества одним только влажным воздухом. Заряжать при помощи влаги, висящей в воздухе, аккумуляторы электрокаров даже в отдаленной перспективе вряд ли получится, а вот небольшие бытовые приборы или пальчиковые аккумуляторы для начала — вполне.
Команда специалистов из Университета Тель-Авива исследовала естественный феномен возникновения электричества во время грозы. Предшествующие исследования показали, что частицы воды в воздухе способны заряжать металлические поверхности силой трения. И что некоторые виды металлов способны генерировать электрические заряды в ответ на влажность воздуха, рассказывает New Atlas.
Эксперименты были разработаны таким образом, чтобы установить, как между двумя металлами, один из которых заземлен, возникает напряжение, когда на них воздействует высокая влажность. При сухом воздухе напряжения не возникает. Оно появляется, как только уровень влажности достигает 60%, и исчезает, как только влажность начинает падать. Тех же результатов удалось добиться под открытым небом, в естественных условиях.
«Мы попытались воспроизвести электричество в лаборатории и обнаружили, что различные изолированные металлические поверхности могут накапливать разное количество заряда из водяного пара в атмосфере, но только если относительная влажность воздуха выше 60%, — пояснил профессор Колин Прайс. — Летом в Израиле это происходит почти каждый день, и каждый день — в тропических странах».
Исследования показали, что влажный воздух может стать источником напряжения примерно в один вольт, что, по их словам, не так уж далеко от практического применения. Например, они предлагают заряжать так небольшие аккумуляторы, вроде батареек АА. Технология может оказаться полезной для развивающихся стран, где не везде есть доступ к электричеству, а влажность постоянно держится на высоком уровне.
Беспилотный экраноплан на солнечной энергии испытают летом на Неве
В России экранопланы — летательные аппараты на динамической воздушной подушке — разрабатывались с середины прошлого века. Изначально они предназначались для военных целей — переброски десанта или нанесения ракетных ударов. В постсоветское время разрабатывались проекты грузовых экранопланов. Инженеры Политеха продолжили эту традицию — они создали беспилотный экраноплан, развивающий скорость до 170 км/ч и способный перевозить до 100 кг груза. Смешанная система питания позволяет ему неделями не возвращаться на базу для зарядки.
В основе конструкции экранопланов лежит использование эффекта аэродинамического экрана. Они могут подниматься в воздух на относительно небольшую высоту и могут быстро — со скоростью 200-600 км/час — перемещаться над водой или сушей, объединяя лучше качества судна и самолета.
Разработанный специалистами петербургского Политеха (СПбПУ) под руководством Алексея Майстро экраноплан «Шторм-600» — это автономный аппарат с интеллектуальной системой управления, GPS-навигацией, радаром и лидаром для предотвращения столкновений. В длину он достигает 6 метров, в ширину — 2,5 м, грузоподъемность — 100 кг.
Энергию для его электромоторов поставляют солнечные панели мощностью 2,4 кВт, размещенные на верхней стороне крыла. Он оснащен аккумуляторами, водородной ячейкой и гибридной ДВС-электрической установкой. Это позволяют аппарату длительное время оставаться в воздухе или плыть в режиме катамарана, не прерывая работу и не возвращаясь на базу для заправки, сообщает New Atlas.
«Однажды лодка плавала без остановки в течение шести дней. Она прошла бы и больше, но мы прервали тестирование, у нас не было задачи установить рекорд», — рассказал Майстро.
К преимуществам изобретения относится и его скорость. Сейчас возможности экраноплана позволяют ему разгоняться до 170 км/час, но разработчики надеются увеличить этот показатель до 300 км/ч. К тому же, экраноплану не нужна посадочная полоса.
В ближайшие недели «Шторм-600» испытают на Неве. А в дальнейшем его планируют использовать для доставки грузов, патрулирования и съемки местности — благодаря модульной конструкции можно будет установить различное оборудование или разместить на борту небольшой воздушный или подводный дрон, пишет сайт Политеха.
