Наука энергетика: Научно-технологические прогнозы развития энергетики России

Содержание

Научно-технологические прогнозы развития энергетики России — Общество

Рассмотрены базовые условия научно-технологического прогресса в энергетике, ожидаемые его прорывные направления, содержание процесса и способы выбора приоритетов НТП, а также возможные результаты инновационного развития энергетики в ближайшее двадцатилетие с перспективой до 2050 года.

Ускоряющаяся глобализация экономики и общества настоятельно требует изучения возможностей и стратегических приоритетов инновационного развития антропогенной энергетики — охватывающего всю населённую территорию планеты механизма преобразования энергии, созданного человеком для своей жизнедеятельности. Сегодня антропогенная энергетика в 15 раз превышает совокупную энергию живущих на Земле людей и в 60 раз – их мощность; уже заметна в биосфере планеты, достигая 5% энергии процессов фотосинтеза, обеспечивающих жизнь на Земле; пока неразличима на космическом уровне, составляя менее двух десятитысячных поступающей на Землю энергии Солнца.

В [1] на основе анализа современных тенденций и прогнозов развития антропогенной энергетики и конъюнктуры мировых рынков топлива были рассмотрены предпочтительные сценарии развития топливно-энергетического комплекса мира и России на период до 2030 года. В рамках этих прогнозов здесь показаны мировые тенденции технологического прогресса в энергетике, их обусловленность достижениями других областей знаний и особенности проявления в энергетике России. При этом горизонт прогнозирования расширен до 2050 года, видение которого требуется в энергетике (как одной из самых инерционных сфер человеческой деятельности) для своевременной подготовки фундаментального научного задела по всему фронту наращивания знаний.

Инновации в энергетике имеют ярко выраженный интернациональный характер и глобальные тренды. Рассмотрим их на основе последнего технологического прогноза Международного энергетического агентства (МЭА) (Центр прогнозирования развития мировой энергетики и обеспечения энергетической безопасности 29 развитых стран Организации экономического сотрудничества и развития — OЭCР) [2], а затем обсудим особенности инновационного развития энергетики России, задачи их учёта и способы отображения в энергетической политике страны. Научно-технологический прогресс в энергетике ассимилирует достижения и является одним из важнейших каналов практической реализации результатов практически всех наук, которые и создают базовые условия (предпосылки) для инновационного развития энергетической основы человечества.

На рис. 1 многообразие областей человеческих знаний условно представлено принятым в РАН составом отделений наук. Результаты одних наук (прежде всего об экономике и экосфере) влияют на требования общества к развитию энергетики, другие (геология, биология, физика) определяют доступные энер-горесурсы, третьи (физика, химия, механика) создают предпосылки для энергетических инноваций, четвёртые (математика, информационные технологии, процессы управления) обеспечивают управляемость создаваемых энергетических технологий и энергосистем. Пройдём коротко по этому кругу.
Требование роста благосостояния общества во многом определяет динамику энергетики. Как показано на рис. 2, в базовом сценарии МЭА [2] спрос на энергию увеличится с 2005 г. более чем в полтора раза к 2030 г. и почти удвоится к 2050 г. И хотя мировой финансово-экономический кризис явно понизит эти прогнозы, такой тренд роста энергопотребления является заведомо тупиковым.

Действительно, за первые три четверти ХХ века среднее по миру потребление энергии на душу населения увеличилось в 2,5 раза, а после нефтяного кризиса конца 1970-ых годов возникла обнадёживающая тенденция стабилизации душевого потребления [3, 4]. Но буквально за последние годы душевое энергопотребление по миру в целом опять быстро выросло и восходящая тенденция продолжается в базовом прогнозе МЭА (см. вставку на рис. 2). Сохранение душевого потребления на среднем уровне конца ХХ века (гипотетический сценарий рис. 2) уменьшило бы прирост спроса на энергию втрое, что, наверное, утопично. Но представляется достаточно реалистичным (с учётом необходимого повышения благосостояния и энергообеспеченности населения развивающихся стран) показанный на рис. 2 целевой сценарий с двойным замедлением роста душевого энергопотребления. Это потребует снижения потребительских устремлений так называемого «золотого миллиарда» в развитых странах и замедления их роста в развивающихся странах.
От общественных наук хотелось бы получить экономические и социальные меры ухода от потребительской парадигмы развития общества, но без существенной потери напряженности и продуктивности деятельности людей, которые сегодня всемерно поощряются в развитых странах доступностью потребительских кредитов и наказываются жёсткими мерами по их возвращению. Из рис. 2 видно, что это позволило бы замедлить рост энергопотребления примерно в полтора раза, облегчая нагрузку на энергетику и окружающую среду.
Требование экологической безопасности человечества на планете определяет не только динамику, но и структуру энергетики. Как показано на построенном по данным [2] рис. 3, в базовом сценарии МЭА порождаемая энергетикой эмиссия парниковых газов вырастет с 28 млрд. тонн СО2 в 2005 г. до 62 млрд. тонн в 2050 г. (что повысит температуры Земли на 6°С от сегодняшнего уровня) и на развитие мировой энергетики потребуется 65 трлн. долларов. Для уменьшения эмиссии в 2050 году более чем вдвое с возвращением к уровню 2005 г. (зелёная линия на вставке рис. 3) потребуется дополнительно 17 трлн. долларов капиталовложений, а для её сокращения ещё наполовину (до 14 млрд. тонн СО2, что по существующим оценкам обеспечит стабилизацию климата планеты) нужны почти вдвое большие капиталовложения.

Очень важно, чтобы науки о Земле в части климатологии и экосферы определились с реальностью угрозы климату от эмиссии парниковых газов и при необходимости выработали эффективные противодействия, включая научные основы и методы геоинженерии. В противном случае сохранение климата путём снижения эмиссии парниковых газов почти удвоит капиталовложения в энергетику – с 65 до 115 трлн. долларов.
Энергоресурсы: количество и качество. Человечество обеспечено технологически доступными ресурсами энергии на века и Россия – тем более. Как показано на рис. 4 (и хорошо согласуется с данными [1] табл. 1), современный ежегодный расход природных энергоресурсов человечеством составляет 5 десятитысячных от ресурсов органического топлива (нефти, газа и угля, вместе взятых) или 3 десятитысячных от ресурсов урана. Однако эти исчерпаемые энергоресурсы в сумме не составляют и пятой части годового потока солнечной энергии на Землю, который порождает энергию ветра, гидроэнергию и энергию фотосинтеза. А ведь имеется ещё и огромная геотермальная энергия Земли, крупномасштабное освоение которой только начинается.

Раньше или позже технологический прогресс в энергетике сделает эти ресурсы доступными, а пока реальная проблема состоит в исчерпании экономически приемлемых запасов нефти и газа. За 150 лет статистических наблюдений из недр извлечено 33% экономически доступной части разведанных запасов нефти, 14% газа и 9% урана, но только 4% углей. Доступность эффективных ресурсов углеводородов действительно станет определять развитие антропогенной энергетики в ближайшие десятилетия..
От наук о Земле в части геологии нужны новые методы разведки и освоения месторождений углеводородов на суше и шельфе (включая подлёдную добычу), которые позволили бы за 20 лет увеличить их экономически приемлемые запасы в 1,7 раза к 2030 году и втрое к 2050 году. Без этого рост добычи нефти остановится и перейдёт в падение через 10–15 лет и газа через 20–25 лет, что резко повысит требования к технологической перестройке энергетики и вероятно замедлит развитие мировой экономики.
Хорошие перспективы имеет использование геотермальной энергии. Особую проблему составляет создание методов промышленного освоения газогидратов, ресурсы которых в зонах вечной мерзлоты и на морском глубоководье на порядок больше ресурсов природного газа.
Биологические науки могут в предстоящий период также способствовать расширению ресурсной базы энергетики созданием способов получения дешёвой биомассы.
Новые энергетические технологии на период до 2050 года подробно описаны и систематизированы в [2] по результатам двухлетних исследований почти 2000 специалистов из стран OECD (других не приглашали). По целям, масштабу и методологии они близки к энергетическому разделу разработанной в 1980-ые годы под руководством сначала академика В.А. Котельникова и затем академика А. И. Анчишкина «Комплексной программы научно-технического прогресса СССР». Эти исследования конечно же нужно возобновить в России на новом уровне знаний и методологии.
Приоритетными МЭА назвало 8 классов ключевых технологий производства энергии в составе более 120 новых технологий и 9 классов (почти 170 новых технологий) использования энергии. Для каждого класса технологий подготовлены достаточно подробные «дорожные карты» их включения в инновационную энергетику со сроками и объёмами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), размерами использования и требуемыми на это капиталовложениями.
В табл. 1 приведен состав выделенных классов ключевых технологий и необходимые для их реализации затраты только на исследования и разработки. Для возвращения в период до 2050 г. эмиссии парниковых газов к уровню 2005 г. потребуется от 4,5 до 5,5 трлн. долл., причём главным образом на технологии производства электроэнергетики. Сокращение же эмиссии ещё вдвое для стабилизации климата планеты утроит эти затраты, что в основном связано с транспортными технологиями.

Таким образом, «парниковая угроза» сулит мировому научному сообществу 15 трлн. долларов, что почти вдвое больше затрат на исследования и разработки в военных целях (в случае сохранения их текущих годовых объёмов). Не удивительно, такие приманки встречают горячий отклик в определённых кругах.
В прогнозе МЭА сделан вывод, что технологии, уже доведенные до стадии опытно-промышленной проверки, способны решить стоящие перед энергетикой задачи как минимум до 2030 года. Казалось бы, проблема инновационного развития энергетики на данном этапе решена.
Но следует подчеркнуть, что этот технологический пакет МЭА целиком ориентирован на конъюнктуру западных энергетических рынков, причём две трети этих технологий (по стоимости) направлены на агрессивное снижение эмиссии парниковых газов. Как будет показано ниже, приоритеты и, главное, технико-экономические характеристики этих технологий в значительной мере нерациональны для энергетики России.
В этой связи необходимо хотя бы кратко рассмотреть критерии и методы определения приоритетных направлений научно-технологического прогресса в энергетике.
Энергетика представляет собой ярко выраженную междисциплинарную науку. Она формирует новые знания о методах преобразования энергии, создаёт средства таких преобразования интеграцией достижений практически всех других областей знаний, исследует закономерности развития антропогенной энергетики в целом.
Объектами и результатами энергетических исследований являются:
1) Нарастающий поток возможных энергетических технологий. Они создаются на базе фундаментальных заделов физики, химии, а теперь и биологии такими физико-техническими дисциплинами, как электрофизика и электротехника, теплофизика и теплотехника, гидравлика и гидротехника, атомная физика и техника. В этом существо исследований и основа технологического прогресса в энергетике и по грубым оценкам на них приходится до 70% научных усилий в этой области.
Назовём отнюдь не полный состав многообещающих технологических возможно-стей. Из области физики это: фотоэлементы третьего поколения с к.п.д. до 40–60%, кото-рые обеспечат широкое использование солнечной энергии; суперконденсаторы высокой ёмкости и освоение сверхпроводимости обещают революцию в накоплении и передаче электроэнергии с массовой электрификацией транспорта и заменой нефтетоплива; быстрые реакторы с замкнутым топливным циклом сделают атомную энергетику воспроизводимой по ядерному горючему даже при высоких темпах развития. Опытно-промышленное освоение термоядерной энергии особенно с прямым преобразованием радиационной энергии в электрическую даёт надежду устранить проблему ограниченности энергоресурсов.
На достижениях химии и наук о материалах разрабатываются технологии получения жидкого топлива из газа, угля, сланцев и особенно из биомассы, а также методы и средства прямого преобразование химической энергии в электрическую. Использование электроэнергии, как известно, началось с гальванических элементов, сейчас мощность химических аккумуляторов превышает мощность всех электростанций Земли, а впереди — развитие топливных элементов для транспорта и распределённой энергетики.
Понятно, что материализовать физические явления и химические процессы невозможно без материаловедения и машиностроения.
Достижения биологии и химии дают научную основу для конверсии биомассы разных видов в высококачественное жидкое и газовое топливо с помощью ферментации, для создания новых видов целлюлозосодержащих культур повышенной продуктивности, не конкурирующих с пищевыми культурами, и других технологий биоэнергетики.
2) Из числа возможных технологий энергетическая наука отбирает эффективные энергетические технологии. Это делается по критериям экономической эффективности (вклад общественных наук) и экологической приемлемости (формируется науками о Земле) с учётом всех аспектов надёжности и управляемости технологий
— их обеспечивают достижения математики, информационных технологий и процессов управления. Этому посвящено 10–15% энергетических исследований. Казалось бы, они и определяют приоритеты НТП в энергетике.
Но, во-первых, названные критерии выбора эффективных технологий весьма неоднозначны и очень противоречивы: понятно, чем надёжнее и «экологичнее» технологии, тем они дороже. Во-вторых, энергетические технологии обычно не работают изолированно, а в комплексах или системах, где сумма локальных оптимумов по определению не соответствует глобальному.
3) Поэтому важным направлением энергетической науки является исследование и конструирование энерге-тических систем, на что приходится ещё 10–15% её усилий. Системные исследования в энергетике на базе математического моделирования и ЭВМ широко развернулись с 60-ых годов [5] и советская школа основателя нашего института академика Л.А. Мелентьева (В декабре 2008 года мы отметили столетие его рождения) занимала лидирующие позиции в мире. Но неопределённость будущего так велика, а научно-технологический процесс настолько спонтанен, что и эта методология не обеспечивает достаточно надёжного предвидения инноваций.
4) Поэтому для определения эффективных направлений и приоритетов научно-технологического прогресса ко всему сказанному приходится привлекать исследования тенденций эволюции пространственного и производственной развития энергетики, то есть квинтэссенцию того, «как это было на самом деле» в прошлом. На это направлено до 5% энергетических исследований.
Пространственное развитие энергетики следует тенденции создания межстрановых, трансконтинентальных и глобальных систем. Они имеют мощную физико-техническую основу в виде трубопроводных и электрических сетей и одновременно выступают как всё более сложные производственные системы, а теперь и как энергетические рынки. Сформированную в 1980–90-ые годы глобальную нефтяную систему в ближайшие 10–15 лет дополнит (и интегрируется с ней) глобальная система газоснабжения (на рис. 5 показаны результаты наших исследований [6, 7] возможной конфигурации её ядра — Евразийской газоснабжающей системы в период до 2030 года). Позднее, вероятно после 2030 года для широкого использования космической и термоядерной энергетики потребуется глобальная интеграция региональных электроэнергетических систем.

Эффективная технологическая и производственная структура энергетики гармонизирует все стадии и технологии преобразования энергии от её источников в природной среде (первичная энергия) до использования у потребителей (конечная энергия). На рис. 6 показаны только основные потоки преобразования энергии (и возникающие при этом потери), в действительности они на порядки более многообразны и быстро усложняются во времени.

С середины ХХ века в большинстве индустриальных стран и по миру в целом конечная энергия составляет 37–39% от первичной, что даже меньше коэффициента использования энергии первобытного костра в пещере. Этот парадокс получил объяснение как результат действия разно направленных тенденций, главная из которых
— быстрый рост разнообразия конечного потребления и перестройка его структуры в пользу энергии всё более высокой ценности.
Ценность энергии можно измерить как произведение плотности потока энергии на управляемость
— величину, обратную среднеквадратичному отклонению фактического режима энергетического процесса от целевого. Табл. 2 и рис. 7 из [8] показывают, что за ХХ век ценность используемой человеком энергии увеличилась на 15 порядков — с 105–107 Вт/м² в его начале (упряжка лошадей, водяное колесо, сталеплавильная печь) до 1020–1024 Вт/м² в конце века (ядерная бомба, лазер, транзистор в интегральной схеме).

Между тем, чем выше ценность энергии, тем ниже КПД её получения. Знание этих тенденций позволяет ставить целью достижение к середине века не менее 50% для основного индикатора НТП в энергетике – общего коэффициента использования энергии – и соответственно строить технологическую политику и средства достижения этой цели. Но для этого нужно видеть возможные направления изменения структуры конечного энергопотребления.
На рис. 8 показано, что при прогнозируемом МЭА двойном росте мировой энергетики с 2005 по 2050 годы доля электроэнергии в обеспечении конечной энергии увеличится по сложившимся тенденциям с 25 до 33% при уменьшении доли прямого сжигания топлива (в сумме печного и моторного) с 69 до 63% и тепла (пар, горячая вода) с 6 до 4%.

От этой традиционной траектории в соответствии с «водородной инициативой Буша» США, Евросоюз, Япония намечают уйти на сценарий водородной энергетики. Даже по оптимистическим оценкам водород обеспечит не более 10% конечного потребления, что потребует создания инфраструктуры по производству, транспортировке, хранению и распределению (до автозаправок) до 3 трлн. кубометров этого сверхлетучего и взрывоопасного газа (для сравнения ныне в мире добывается почти в полтора раза меньше природного газа). Это почти не изменит доли электроэнергии в конечном энергопотреблении, а долю топлива (в основном жидкого) уменьшит до 55% и тепла до 3%. Но даже при широком замещении нынешнего электролиза воды термохимическими технологиями получения водорода его использование потребует большого расхода электроэнергии. Между тем, нефтетопливо он будет замещать на топливных элементах с получением опять же электроэнергии – автомобиль на водороде это по сути электромобиль. В итоге получим как бы особый накопитель электроэнергии, но с КПД цикла менее 20%.
Альтернативой служит сценарий электрического мира, когда более половины конечного потребления обеспечит электроэнергия. На качественно новых аккумуляторах она уменьшит прямое сжигание топлива до 47%, прежде всего, на транспорте и в распределённой энергетике, а при освоении сверхпроводимости облегчит к тому же использование возобновляемой энергии, особенно солнечной и приливной.
Это одна из важнейших развилок инноваций в энергетике. От того, кто выиграет гонку идей и технологий в области эффективного аккумулирования электроэнергии, сильно зависит востребованность других направлений НТП и вообще конфигурация энергетики будущего. В прогнозах МЭА ясность по этой проблеме пока отсутствует.
Перейдём к энергетике России, которая имеет важные особенности. Прежде всего, это высокая обеспеченность сравнительно дешёвыми энергоресурсами – мы располагаем 15% мировых разведанных запасов при менее 3% населения. Это важная особенность всех энергоэкспортирующих стран.
А теперь о специфических особенностях. Прежде всего, Россия самая холодная и протяжённая (11 часовых поясов) страна с очень низкой плотностью населения и энергетической инфраструктуры – соответственно в 4 и 7 раз меньше, чем в США. Далее, энергетическая эффективность российской экономики в 5 раз хуже среднемировой, а нагрузка энергетики на экономику в 4 раза выше: капвложения в нашу энергетику составляют 6% от ВВП при 1,5% по миру в целом. Наконец, Россия по меньшей мере нейтральна к потеплению климата, а возможно и выигрывает от этого.
Влияние этих особенностей на приоритеты НТП проиллюстрируем на примере энергоснабжения условного посёлка из 100 домов (или сельхозфермы, рыбозавода и тому подобное) в Германии (номер 1), на юге (2) и в центре (3) России. Для этого на рис. 9 показаны затраты на получение на эти цели энергии от энергосистемы, за счёт использования биомассы, ветра и солнца.

В Германии затраты на биоэнергетику уже стали меньше, а затраты на ветровую энергетику практически сравнялись с затратами на энергию от энергосистемы (если в ней учесть плату за выбросы парниковых газов), хотя солнечная энергетика и там требует пока 100-процентных дотаций. На юге России энергоклиматические характеристики практически идентичны германским и все возобновляемые энергоресурсы стоят почти столько же. Но энергия от энергосистемы из-за дешёвого топлива даже с учётом втрое больших затрат на её доставку стоит в полтора раза меньше. Это откладывает применение новых источников, пока цены топлива не достигнут современных европейских. В центральной же России сдвижка во времени будет ещё больше: из-за худших климатических условий возобновляемые энергоресурсы здесь на 20–40% дороже, чем на юге.
Названные особенности энергетики меняют приоритеты НТП. Для России это прежде всего энергосбережение и технологический пакет МЭА в этой части для нас вполне интересен. Далее, при относительно дешёвом топливе нам нужны менее капиталоёмкие технологии даже с несколько худшими КПД. Особенно важны для нас технологии дальнего транспорта энергии и распределённая (децентрализованная) энергетика. Кроме того, в своей технологической политике России целесообразно проявлять умеренность в сдерживании эмиссии парниковых газов.
До сих пор речь шла о направлениях НТП в энергетике. Но ещё важнее масштабы его применения, которые определяются прогнозом развития энергетики. В этом отношении в последние полтора года сделан хороший задел при разработке Энергетической Стратегии России на период до 2030 года. Развернувшийся мировой кризис заставил существенно скорректировать приведенные в [1, 9] её основные сценарии и теперь согласно расчётам нашего института ожидается рост относительно 2005 года:
— потребления энергии в зависимости от сценария на 37–55% к 2030 г. и в 1,6–2 раза к 2050 г. (рис. 10),
— производства энергоресурсов соответственно на 25–35% и 33–50% при существенном замещении нефти и газа атомной энергией, возобновляемыми ресурсами и углем (рис. 11),
— экспорта топлива на 18–20% в период до 2020 года с последующим снижением к 2050 г. до 85–98% от величины экспорта в 2005 г. (рис. 12).

Перед нашей энергетической наукой стоит задача определить с учётом мировых тенденций свои приоритеты НТП и создать технологии с параметрами, отвечающими российским условиям. Соответствующие работы уже ведутся, но главное ещё предстоит сделать. Важно определить и закрепить документами Энергетической стратегии состав, параметры, сроки и размеры применения приоритетных энергетических технологий с необходимым их финансированием.

Литература
Макаров А.А. Перспективы развития энергетики России // Вестник РАН. 2009 №3.
Energy Technology Perspectives. Scenarios & Strategies to 2050. International Energy Agency. Paris. 2008.
Energy Balances of Non-OECD Countries 2004–2005. International Energy Agency. Paris. 2006.
Макаров А. А., Фортов В.Е. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестник РАН. 2004 № 3.
Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1983
Митрова Т.А. Появится ли евразийский газовый рынок? // Нефть России. 2008 №2.
Макаров А.А. Энергетика будущего: экономические проблемы // Научные труды Между-народного союза экономистов. М.-С.П.: том 94 (23) 2008.
Макаров А.А. Мировая энергетика и Евразийское энергетическое пространство. М.: Энергоатомиздат, 1998.
Макаров А.А. Возможности сдерживания эмиссии парниковых газов в энергетике России. // Академия энергетики. 2008 № 5.

Энергетика: наука — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU

Энергетика: наука — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU — информационный портал энергетика

Новые подходы к управленческому учёту в электроэнергетике: показатели неготовности энергоблоков
В современных условиях исторически сложившаяся система технико-экономических показателей электрогенерации не вполне соответствует требованиям стратегического управления крупной компанией.
Белые сертификаты: международный опыт применения и перспективы их использования в России
Организация объединенных наций по промышленному развитию (ЮНИДО) уделяет большое внимание вопросам ресурсосбережения в промышленности и новым механизмам стимулирования эффективного использования ресурсов, прежде всего энергетических.
Мониторинг безопасности гидротехнических сооружений в электроэнергетике
В настоящее время общее количество поднадзорных Ростехнадзору комплексов гидротехнических сооружений (далее ГТС) в России составляет более 37 000 объектов.
Территории опережающего развития как точки роста в сфере интеллектуальной энергетики
В настоящее время в России формируется практика создания территорий опережающего развития. Создаются такие инновационные центры, как «Сколково» в Подмосковье, «Иннополис» в Татарстане, кампус Дальневосточного федерального университета на острове Русский во Владивостоке.
Методология прогнозирования рыночного спроса на электрооборудование сетей электроснабжения на базе ценологической парадигмы
Разрушенная в конце ХХ века плановая экономика СССР превратилась сегодня (по крайней мере, в рамках России) в эклектическое смешение планового и рыночного способов ведения хозяйственной деятельности.
Автомобилизация: от «Руссо-Балта» до «Ё-мобиля»
Кроме добывающей промышленности, земледелия и обрабатывающей промышленности, существует еще четвертая сфера материального производства, которая в своем развитии проходит различные ступени производства: ремесленную, мануфактурную и машинную. Это – транспортная промышленность, все равно, перевозит ли она людей или товары.

Карл Маркс
Перспективы использования дистанционного обучения для подготовки кадров в сфере энергетики
В настоящее время консервативный подход к обучению претерпевает изменения, связанные с расширением форм и методов обучения, а также изменением образовательных стандартов, рабочих программ переподготовки специалистов и уменьшением сроков их информационного обновления.
Природный газ как топливо для автомобиля: мифы и реальность
Три вещи делают страну великой и благоденствующей: плодоносная почва, деятельная промышленность и легкость передвижения людей и товаров.
Френсис Бэкон (1561–1626)
Сланцевая революция: сенсационный прорыв или закономерный итог?
«Сланцевая революция» – миф или реальность? Сможет ли сланцевый газ вытащить мировую экономику из кризиса, заменить российский газ Украине и ЕС?
Природный газ как моторное топливо для автомобильных двигателей внутреннего сгорания
В начале ХХ века журнал «Автомобилист» (№ 4 за 1910 год) сообщил: «Имея в виду высокую стоимость бензина и постоянную тенденцию к дальнейшему повышению цен на него, нельзя не приветствовать появление на автомобильном рынке приборов и устройств, преследующих цели экономии бензина, сокращение расхода этого дорогого топлива автомобильных моторов».
Думы об энергетике
Не рассуждай, не хлопочи –

Безумство ищет – глупость судит…

Ф. И. Тютчев
Организация собственной генерации для многих предприятий России и других стран – не только эффективный, но подчас и жизненно необходимый способ обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии и удовлетворения растущих потребностей в новых мощностях.
Перспективы индустрии биотоплива в России
Почему проблемы, связанные с биотопливом, вызывают интерес?

Ведь с точки зрения цифр биотопливо занимает весьма незначительную долю в мировом энергетическом балансе и, кроме того, даже не является лидером рынка возобновляемых источников энергии, уступая ветроэнергетике.
Производительность труда как критерий уровня экономического развития государства
Сегодня, как известно, валовый внутренний продукт (ВВП) России формируется в основном за счет налогов нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также торговли, сферы обслуживания и услуг. К сожалению, остальные отрасли народного хозяйства нашей страны являются убыточными, поскольку близки к разрушению или находятся в полном упадке.
Термоядерная энергетика России: сегодня – научные проекты, а завтра – базовая энергетика страны?
Редакция «ЭПР» обратилась к доктору физико-математических наук, главному научному сотруднику Физического института им. П. Н. Лебедева РАН Елене Корешевой и руководителю дирекции научно-технической деятельности ООО «Центр энергоэффективности Интер РАО ЕЭС», ассистенту кафедры электроэнергетических систем Московского энергетического института Владимиру Николаеву, чтобы они высказали свою квалифицированную точку зрения на теоретические и практические возможности термоядерной энергетики.
Перспективы развития термоядерной энергетики и энергетических станций на основе инерциального термоядерного синтеза
Исследования и прогнозы в области развития отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК), проведенные отечественными и зарубежными специалистами, показывают неуклонный рост производства и потребления как первичных энергетических ресурсов (ПЭР), так и производимой из них электрической и тепловой энергии.
Россия и Ближний Восток: энергетическое сотрудничество
Начало в № 17 (229):
Россия и Ближний Восток: энергетическое сотрудничество
В регионе, обозначаемом в литературе как MENA (от английского Middle East & North Africa – Ближний Восток и Северная Африка) сосредоточены крупнейшие в мире доказанные запасы жидких и газообразных углеводородов, которые в 2012 году составили по нефти 111 миллиардов тонн (52 процента мировых залежей, период добычи – около шестидесяти лет), по газу – 88,5 триллиона кубометров (47 процентов, четырнадцать-восемьдесят лет в зависимости от страны) (BP Statistical Review of World Energy, June 2013).
Три причины высокой энергоемкости российского ВВП
Проезжая по нашей столице, каждый мог обратить внимание, насколько сильно парят московские ТЭЦ. Так, от каждой градирни ТЭЦ средней производительности сбрасывается в атмосферу порядка 200‑400 Гкал-ч, что равно теплу примерно двух-пяти котельных большой производительности.
О развитии сфер энергоэффективности и ВИЭ в странах СНГ
Начало в номере 11 (223)
О развитии сфер энергоэффективности и ВИЭ в странах СНГ
В современную эпоху инноваций индустриальная система формата XIX – ХХ веков начинает замещаться новыми принципами социально-технологической организации общества.

Статьи
1 — 20 из 69

Начало | Пред. |

4
|
След. |
Конец

| Все

Архив: Отраслевое тарифное соглашение от 2019 года

№ 17-18 (445-446) сентябрь 2022 года — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU

№ 17-18 (445-446) сентябрь 2022 года — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU — информационный портал энергетика

Газета

Выпуск
№ 3 (7) март 2001 года№ 4 (8) апрель 2001 года№ 5 (9) май 2001 года№ 6 (10) июнь 2001 года№ 7 (11) июль 2001 года№ 8 (12) август 2001 года№ 9 (13) сентябрь 2001 года№ 10 (14) октябрь 2001 года№ 11 (15) ноябрь 2001 года№ 12 (16) декабрь 2001 года№ 1 (17) январь 2002 года№ 2 (18) февраль 2002 года№ 3 (19) март 2002 года№ 4 (20) апрель 2002 года№ 5 (21) май 2002 года№ 6 (22) июнь 2002 года№ 7 (23) июль 2002 года№ 8 (24) август 2002 года№ 9 (25) сентябрь 2002 года№ 10 (26) октябрь 2002 года№ 11 (27) ноябрь 2002 года№ 12 (28) декабрь 2002 года№ 1 (29) январь 2003 года№ 2 (30) февраль 2003 года№ 3 (31) март 2003 года№ 4 (32) апрель 2003 года№ 5 (33) май 2003 года№ 6 (34) июнь 2003 года№ 7 (35) июль 2003 года№ 8 (36) август 2003 года№ 9 (37) сентябрь 2003 года№ 10 (38) октябрь 2003 года№ 11 (39) ноябрь 2003 года№ 12 (40) декабрь 2003 года№ 1 (41) январь 2004 года№ 2 (42) февраль 2004 года№ 3 (43) март 2004 года№ 4 (44) апрель 2004 года№ 5 (45) май 2004 года№ 6 (46) июнь 2004 года№ 7 (47) июль 2004 года№ 8 (48) август 2004 года№ 9 (49) сентябрь 2004 года№ 10 (50) октябрь 2004 года№ 11 (51) ноябрь 2004 года№ 2 (6) февраль 2001 года№ 1 (5) январь 2001 года№ 12 (4) декабрь 2000 года№ 11 (3) ноябрь 2000 года№ 10 (2) октябрь 2000 года№ 9 (1) сентябрь 2000 года№ 12 (52) декабрь 2004 года№ 1 (53) январь 2005 года№ 2 (54) февраль 2005 года№ 3 (55) март 2005 года№ 4 (56) апрель 2005 года№ 5 (57) май 2005 года№ 6 (58) июнь 2005 года№ 7 (59) июль 2005 года№ 8 (60) август 2005 года№ 9 (61) сентябрь 2005 года№ 10 (62) октябрь 2005 года№ 11 (63) ноябрь 2005 года№ 12 (64) декабрь 2005 года№ 1 (65) январь 2006 года№ 2 (66) февраль 2006 года№ 3 (67) март 2006 года№ 4 (68) апрель 2006 года№ 5 (69) май 2006 года№ 6 (70) июнь 2006 года№ 7 (71) июль 2006 года№ 8 (72) август 2006 года№ 9 (73) сентябрь 2006 года№ 10 (74) октябрь 2006 года№ 11 (75) ноябрь 2006 года№ 12 (76) декабрь 2006 года№ 1 (77) январь 2007 года№ 2 (78) февраль 2007 года№ 3 (79) март 2007 года№ 4 (80) апрель 2007 года№ 5 (81) май 2007 года№ 6 (82) июнь 2007 года№ 7 (83) июль 2007 года№ 8 (84) август 2007 года№ 9 (85) сентябрь 2007 года№ 10 (86) сентябрь 2007 года№ 11 (87) октябрь 2007 года№ 12 (88) октябрь 2007 года№ 13 (89) ноябрь 2007 года№ 14 (90) ноябрь 2007 года№ 15 (91) декабрь 2007 года№ 16 (92) декабрь 2007 года№ 01-02 (93-94) январь 2008 года№ 03 (95) февраль 2008 года№ 04 (96) февраль 2008 года№ 05 (97) март 2008 года№ 06 (98) март 2008 года№ 07 (99) апрель 2008 года№ 08 (100) апрель 2008 года№ 09 (101) май 2008 года№ 10 (102) май 2008 года№ 11 (103) июнь 2008 года№ 12 (104) июнь 2008 года№ 13 (105) июль 2008 года№ 14 (106) июль 2008 года№ 15-16 (107-108) август 2008 года№ 17 (109) сентябрь 2008 года№ 18 (110) сентябрь 2008 года№ 19 (111) октябрь 2008 года№ 20 (112) октябрь 2008 года№ 21 (113) ноябрь 2008 года№ 22 (114) ноябрь 2008 года№ 23-24 (115-116) декабрь 2008 года№ 01-02 (117-118) январь 2009 года№ 03 (119) февраль 2009 года№ 04 (120) февраль 2009 года№ 05 (121) март 2009 года№ 06 (122) март 2009 года№ 07 (123) апрель 2009 года№ 08 (124) апрель 2009 года№ 09 (125) май 2009 года№ 10 (126) май 2009 года№ 11 (127) июнь 2009 года№ 12 (128) июнь 2009 года№ 13 (129) июль 2009 года№ 14 (130) июль 2009 года№ 15-16 (131-132) август 2009 года№ 17 (133) сентябрь 2009 года№ 18 (134) сентябрь 2009 года№ 19 (135) октябрь 2009 года№ 20 (136) октябрь 2009 года№ 21 (137) ноябрь 2009 года№ 22 (138) ноябрь 2009 года№ 23-24 (139-140) декабрь 2009 года№ 01-02 (141-142) январь 2010 года№ 03 (143) февраль 2010 года№ 04 (144) февраль 2010 года№ 05 (145) март 2010 года№ 06 (146) март 2010 года№ 07 (147) апрель 2010 года№ 08 (148) апрель 2010 года№ 09 (149) май 2010 года№ 10 (150) май 2010 года№ 11 (151) июнь 2010 года№ 12 (152) июнь 2010 года№ 13-14 (153-154) июль 2010 года№ 15-16 (155-156) август 2010 года№ 17 (157) сентябрь 2010 года№ 18 (158) сентябрь 2010 года№ 19 (159) октябрь 2010 года№ 20 (160) октябрь 2010 года№ 21 (161) ноябрь 2010 года№ 22 (162) ноябрь 2010 года№ 23-24 (163-164) декабрь 2010 года№ 01-02 (165-166) январь 2011 года№ 03 (167) февраль 2011 года№ 04 (168) февраль 2011 года№ 05 (169) март 2011 года№ 06 (170) март 2011 года№ 07 (171) апрель 2011 года№ 08 (172) апрель 2011 года№ 09 (173) май 2011 года№ 10 (174) май 2011 года№ 11 (175) июнь 2011 года№ 12 (176) июнь 2011 года№ 13-14 (177-178) июль 2011 года№ 15-16 (179-180) август 2011 года№ 17 (181) сентябрь 2011 года№ 18 (182) сентябрь 2011 года№ 19 (183) октябрь 2011 года№ 20 (184) октябрь 2011 года№ 21 (185) ноябрь 2011 года№ 22 (186) ноябрь 2011 года№ 23-24 (187-188) декабрь 2011 года№ 01-02 (189-190) январь 2012 года№ 03 (191) февраль 2012 года№ 04 (192) февраль 2012 года№ 05 (193) март 2012 года№ 06 (194) март 2012 года№ 07 (195) апрель 2012 года№ 08 (196) апрель 2012 года№ 09 (197) май 2012 года№ 10 (198) май 2012 года№ 11 (199) июнь 2012 года№ 12 (200) июнь 2012 года№ 13-14 (201-202) июль 2012 года№ 15-16 (203-204) август 2012 года№ 17 (205) сентябрь 2012 года№ 18 (206) сентябрь 2012 года№ 19 (207) октябрь 2012 года№ 20 (208) октябрь 2012 года№ 21 (209) ноябрь 2012 года№ 22 (210) ноябрь 2012 года№ 23-24 (211-212) декабрь 2012 года№ 01-02 (213-214) январь 2013 года№ 03 (215) февраль 2013 года№ 04 (216) февраль 2013 года№ 05 (217) март 2013 года№ 06 (218) март 2013 года№ 07 (219) апрель 2013 года№ 08 (220) апрель 2013 года№ 09 (221) май 2013 года№ 10 (222) май 2013 года№ 11 (223) июнь 2013 года№ 12 (224) июнь 2013 года№ 13-14 (225-226) июль 2013 года№ 15-16 (227-228) август 2013 года№ 17 (229) сентябрь 2013 года№ 18 (230) сентябрь 2013 года№ 19 (231) октябрь 2013 года№ 20 (232) октябрь 2013 года№ 21 (233) ноябрь 2013 года№ 22 (234) ноябрь 2013 года№ 23-24 (235-236) декабрь 2013 года№ 01-02 (237-238) январь 2014 года№ 03 (239) февраль 2014 года№ 04 (240) февраль 2014 года№ 05 (241) март 2014 года№ 06 (242) март 2014 года№ 07 (243) апрель 2014 года№ 08 (244) апрель 2014 года№ 09 (245) май 2014 года№ 10 (246) май 2014 года№ 11 (247) июнь 2014 года№ 12 (248) июнь 2014 года№ 13-14 (249-250) июль 2014 года№ 15-16 (251-252) август 2014 года№ 17 (253) сентябрь 2014 года№ 18 (254) сентябрь 2014 года№ 19 (255) октябрь 2014 года№ 20 (256) октябрь 2014 года№ 21 (257) ноябрь 2014 года№ 22 (258) ноябрь 2014 года№ 23-24 (259-260) декабрь 2014 года№ 01-02 (261-262) январь 2015 года№ 03 (263) февраль 2015 года№ 04 (264) февраль 2015 года№ 05 (265) март 2015 года№ 06 (266) март 2015 года№ 07 (267) апрель 2015 года№ 08 (268) апрель 2015 года№ 09 (269) май 2015 года№ 10 (270) май 2015 года№ 11 (271) июнь 2015 года№ 12 (272) июнь 2015 года№ 13-14 (273-274) июль 2015 года№ 15-16 (275-276) август 2015 года№ 17 (277) сентябрь 2015 года№ 18 (278) сентябрь 2015 года№ 19 (279) октябрь 2015 года№ 20 (280) октябрь 2015 года№ 21 (281) ноябрь 2015 года№ 22 (282) ноябрь 2015 года№ 23-24 (283-284) декабрь 2015 года№ 01-02 (285-286) январь 2016 года№ 03-04 (287-288) февраль 2016 года№ 05 (289) март 2016 года№ 06 (290) март 2016 года№ 07 (291) апрель 2016 года№ 08 (292) апрель 2016 года№ 09 (293) май 2016 года№ 10 (294) май 2016 года№ 11-12 (295-296) июнь 2016 года№ 13-14 (297-298) июль 2016 года№ 15-16 (299-300) август 2016 года№ 17 (301) сентябрь 2016 года№ 18 (302) сентябрь 2016 года№ 19 (303) октябрь 2016 года№ 20 (304) октябрь 2016 года№ 21 (305) ноябрь 2016 года№ 22 (306) ноябрь 2016 года№ 23-24 (307-308) декабрь 2016 года№ 01-02 (309-310) январь 2017 года№ 03-04 (311-312) февраль 2017 года№ 05 (313) март 2017 года№ 06 (314) март 2017 года№ 7 (315) апрель 2017 года№ 8 (316) апрель 2017 года№ 09 (317) май 2017 года№ 10 (318) май 2017 года№ 11-12 (319-320) июнь 2017 года№ 13-14 (321-322) июль 2017 года№ 15-16 (323-324) август 2017 года№ 17 (325) сентябрь 2017 года№ 18 (326) сентябрь 2017 года№ 19 (327) октябрь 2017 года№ 20 (328) октябрь 2017 года№ 21 (329) ноябрь 2017 года№ 22 (330) ноябрь 2017 года№ 23-24 (331-332) декабрь 2017 года№ 01-02 (333-334) январь 2018 года№ 03-04 (335-336) февраль 2018 года№ 05 (337) март 2018 года№ 06 (338) март 2018 года№ 07 (339) апрель 2018 года№ 08 (340) апрель 2018 года№ 09 (341) май 2018 года№ 10 (342) май 2018 года№ 11-12 (343-344) июнь 2018 года№ 13-14 (345-346) июль 2018 года№ 15-16 (347-348) август 2018 года№ 17 (349) сентябрь 2018 года№ 18 (350) сентябрь 2018 года№ 19 (351) октябрь 2018 года№ 20 (352) октябрь 2018 года№ 21 (353) ноябрь 2018 года№ 22 (354) ноябрь 2018 года№ 23-24 (355-356) декабрь 2018 года№ 01-02 (357-358) январь 2019 года№ 03-04 (359-360) февраль 2019 года№ 05 (361) март 2019 года№ 06 (362) март 2019 года№ 07 (363) апрель 2019 года№ 08 (364) апрель 2019 года № 09 (365) май 2019 года№ 10 (366) май 2019 года№ 11-12 (367-368) июнь 2019 года№ 13-14 (369-370) июль 2019 года № 15-16 (371-372) август 2019 года№ 17 (373) сентябрь 2019 года№ 18 (374) сентябрь 2019 года№ 19 (375) октябрь 2019 года№ 20 (376) октябрь 2019 года№ 21 (377) ноябрь 2019 года№ 22 (378) ноябрь 2019 года№ 23-24 (379-380) декабрь 2019 года № 01-02 (381-382) январь 2020 года№ 03-04 (383-384) февраль 2020 года№ 05 (385) март 2020 года№ 06 (386) март 2020 года№ 07 (387) апрель 2020 года№ 08 (388) апрель 2020 года№ 09-10 (389-390) май 2020 года№ 11-12 (391-392) июнь 2020 года№ 13-14 (393-394) июль 2020 года№ 15-16 (395-396) август 2020 года№ 17 (397) сентябрь 2020 года№ 18 (398) сентябрь 2020 года№ 19 (399) октябрь 2020 года№ 20 (400) октябрь 2020 года№ 21 (401) ноябрь 2020 года№ 22 (402) ноябрь 2020 года№ 23 (403) ноябрь 2020 года№ 24 (404) декабрь 2020 года№ 1-2 (405-406) январь 2021 года№ 3-4 (407-408) февраль 2021 года№ 5-6 (409-410) март 2021 года№ 7 (411) апрель 2021 года№ 8 (412) апрель 2021 года№ 9-10 (413-414) май 2021 года№ 11-12 (415-416) июнь 2021 года№ 13-14 (417-418) июль 2021 года№ 15-16 (419-420) август 2021 года№ 17-18 (421-422) сентябрь 2021 года№ 19 (423) октябрь 2021 года№ 20 (424) октябрь 2021 года№ 21-22 (425-426) ноябрь 2021 года№ 23-24 (427-428) декабрь 2021 года№ 01-02 (429-430) январь 2022 года№ 03-04 (431-432) февраль 2022 года№ 05-06 (433-434) март 2022 года№ 07 (435) апрель 2022 года№ 08 (436) апрель 2022 года№ 09-10 (437-438) май 2022 года№ 11-12 (439-440) июнь 2022 года№ 13-14 (441-442) июль 2022 года№ 15-16 (443-444) август 2022 года№ 17-18 (445-446) сентябрь 2022 года

Тема номера

Топливо для энергетики

Содержание номера

Власть
Планирование по новым правилам
Энергетика: новости
Изменение климата остается на повестке
Выход из кризиса через устранение его причин
Работа РЗА: итоги полугодия
В ожидании электрокаров
Упрощенное декларирование продлили на год
В целях безопасности КИИ
Быстрая зарядка для Самары
Домик для индюшат электрифицировали
Модернизирована ЛЭП, питающая природный парк Ергаки в Красноярском крае.
Третья солнечная электростанция
Тема номера
Газомоторное топливо: заправочная политика
Идеальный шторм СПГ не страшен
Водород «внутреннего сгорания»: какие перспективные проекты с новым видом топлива будут реализованы в России
Производство для энергетики
Перспективы и приоритеты развития распределенной генерации удаленных и изолированных территорий
Оборудование для первой египетской АЭС
Группа СВЭЛ начала выпускать высоковольтные разъединители 110 кВ с облегченным монтажом
СГК внедряет систему предиктивной аналитики
Центр для будущих энергомашиностроителей
Прогрессивное решение для «Умных Сетей» — кабель с оптическим модулем
Финансы
Энергетический уголь: ценовое бремя
Энергетика: тенденции и перспективы
Кто в лес, кто по дрова…
Близкое развитие Дальнего Востока
Энергетика: законы
Биткойн пошаговой доступности
Энергетика: социальное партнерство
Выгодные инвестиции: как ТЭК развивает отечественный спорт
Энергетика: особый взгляд
Бизнес бумажной реальности
Выставки и конференции
Актуальные вопросы ТЭКа обсудят на TNF 2022
Мировая энергетика
Главный импортер нефти сокращает поставки
Новые меры безопасности для шахтеров
Ford адаптируется к солнцу
Башня — преобразователь реактивного топлива

Энергетика России: когда наступит завтра?

20 и 21 декабря минувшего года состоялась научная сессия общего собрания Российской академии наук «Энергетика России: проблемы и перспективы». Речь на сессии шла о вещах чрезвычайно серьезных, по сути — о судьбе нашего государства в самом ближайшем будущем.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Немногие страны в мире обладают таким огромным потенциалом природных ресурсов, как Россия. На карте РФ заштрихованы нефтегазоносные районы, занимающие бо’льшую часть ее территории и материкового шельфа.

Структура потребления энергоресурсов.

Структура энергопотребления в Японии и во Франции.

Соотношения удельного потребления энергии и удельного ВВП некоторых стран.

Мировые запасы и производство урана. В структуре мировых запасов (верхняя диаграмма) и мирового производства урана Россия сегодня занимает довольно скромные позиции.

Все известные на сегодняшний день источники энергии.

Нефтеотдача месторождений России и США. Нефтеотдача месторождений России, начала снижаться еще в 60-х годах прошедшего столетия и продолжает падать в настоящее время, в то время как в США она заметно растет.

‹

›

Открыть в полном размере

О том, что такое энергия, точнее, ее нехватка, не нужно рассказывать жителям Сибири, Дальнего Востока и Сахалина, чьи города и поселки на протяжении зим последнего десятилетия не раз находились на грани полного вымерзания. А после аномальных январских морозов, ударивших одновременно практически по всей территории России, полагаю, стало очевидно даже самым легкомысленным: мы существуем до тех пор, пока у нас есть энергия.

На первый взгляд дела в этом отношении у нас обстоят неплохо. Россия обладает огромными запасами углеводородов. На каждого ее жителя приходится в 10 раз больше энергоресурсов, чем в среднем в мире. И то, что в силу климатических условий ровно половину производимой энергии мы вынуждены тратить просто на обогрев, никак не сказывается на сложившемся образе жизни. К началу 90-х годов мы к этому привыкли настолько, что почти не задумывались, чем обеспечивалось такое положение.

Академики В. Е. Фортов и О. Н. Фаворский в своем совместном докладе напомнили о том, как и за счет чего оно было достигнуто :

…Энергетика всегда была в центре внимания государства, развиваясь опережающими темпами и получая масштабные инвестиции. Этому способствовали стратегические государственные решения о развитии отрасли, начиная от знаменитого плана ГОЭЛРО до создания крупнейшей энергетической системы. При этом были созданы передовая энергетическая наука и техника, мощное энергетическое машиностроение, завоевавшие самые передовые позиции в мире:

— первые в мире парогазовые установки на сверх- и суперкритические параметры;

— линии электропередач на сверхвысокие напряжения;

— электрогенераторы рекордной гигаваттной мощности;

— первые атомные станции.

Особое место здесь занимает Единая энергетическая система страны, до сих пор самая протяженная в мире (2,5 млн км) и позволяющая, следуя за движением Солнца, передавать до 8 ГВт электроэнергии. При этом она проектировалась и строилась с пятикратным запасом, который очень пригодился в годы перестройки…

Последняя фраза весьма символична. Сегодня очевидно, что происшедшие со страной за последние 15 лет изменения по характеру и, самое главное, своим последствиям нельзя характеризовать иначе, как катастрофические. Вообще, слова «катастрофический» и «катастрофа» в качестве определения нынешней ситуации звучали на сессии достаточно часто, в том числе и из уст главы РАО ЕЭС А. Б. Чубайса, к выступлению которого мы будем возвращаться еще не раз. Основа страны — энергетика, фундамент не только развития, но и самого существования общества — неумолимо разрушалась. Совершенно естественный вопрос: «Что будет завтра?» — не через тридцать или пятьдесят лет, а именно завтра! — начиная с 90-х годов был вычеркнут из повестки дня сменяющих друг друга составов правительства. Не получая инвестиций на развитие, энергетика, по сути, дотировала экономику страны, неся огромные потери.

Завтра уже наступило. Ввод новых энергетических мощностей сократился в 10 раз (с 6-12 ГВт в год до 0,4-0,6 ГВт), а износ оборудования достиг угрожающих размеров. 50% генерирующих и электропередающих мощностей и до 60% теплосетей страны выработали свой парковый ресурс и требуют замены, а 10-20% находятся в аварийном состоянии.

По словам А. Б. Чубайса, прогнозы энергопотребления в нашей стране и вся разработка энергостратегии оказались ошибочными: в 2000-2005 годах был запланирован прирост 46-50 млрд кВт·ч, а фактически он составил 73 млрд кВт·ч. «Эти цифры крайне тревожны, предположения оказались превзойденными почти в два раза — не на проценты, а в разы».

Сегодня энергетический комплекс нуждается уже не в реформировании и модернизации, а в восстановлении, словно после затяжной и разрушительной войны.

Даже на общем невеселом фоне неожиданно драматично прозвучало выступление члена-корреспондента РАН И. В. Грехова (Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН).

Добытую электроэнергию нужно преобразовать и передать потребителю, желательно с минимальными потерями. В США, Японии и Европе более 60% вырабатываемой электроэнергии проходит через полупроводниковые преобразователи. В России сейчас через такие преобразователи проходит только около 30% энергии. Несложные подсчеты показывают, что повышение этой цифры до мирового уровня позволит экономить около 15% энергии — столько, сколько сегодня суммарно вырабатывают атомные станции или гидроэнергетика.

Основными активными элементами преобразователя являются силовые полупроводниковые приборы, а основным полупроводниковым материалом в течение уже почти полувека служит монокристаллический кремний. Однако уже достаточно давно стало ясно, что карбид кремния (SiC) по своим физическим свойствам является гораздо более перспективным материалом. Он имеет на порядок большую напряженность поля лавинного пробоя, втрое большую теплопроводность и вдвое — насыщенную скорость (скорость дрейфа) электронов. Рабочая температура у него примерно втрое выше, на два порядка выше радиационная стойкость. Такое сочетание параметров позволяет резко улучшить характеристики практически всех приборов силовой электроники и преобразователей на их основе. Предполагалось, что к 2015 году подавляющая часть военной и общепромышленной силовой электроники перейдет на карбид кремния.

В 80-х годах СССР не просто лидировал в области SiC-технологий. Наша страна была фактически монополистом в этой сфере. Но в 1991 году грянул гром экономических перемен. Финансирование работ полностью прекратилось. Наши ученые в поисках заработка уехали за рубеж, а вместе с ними и их идеи. В основном — в США, где их с удовольствием приняли и при широкой государственной поддержке начали очень быстро развивать SiC-технологии, что продолжается сейчас с нарастающим темпом. Отставание России в этой области реально грозит стать безнадежным…

1
2
3
4
Следующая страница

Наука и зеленая энергетика – Наука – Коммерсантъ

Ядерная и водородная энергетика, мониторинг эмиссии углерода и методы его переработки, электромобили, создание экологичных технологий в нефтегазовой инфраструктуре — все эти направления активно развиваются в российских университетах для более быстрого перехода нашей страны к зеленой экономике. «Ъ-Наука» побеседовал с представителями вузов о том, как российские ученые помогают планете.

Фото: Эмин Джафаров, Коммерсантъ

Денис Козулин, директор Института химии и экологии Вятского государственного университета, руководитель стратегического проекта «Среда обитания» программы «Приоритет 2030»:

— Наибольшие успехи нами уже достигнуты в разработке стеклогерметиков — материалов для герметичного соединения твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) в батарее, которые используются для получения электроэнергии. Во-первых, нами получены новые стеклообразные материалы для герметизации, по ряду своих характеристик превосходящие серийные образцы продукции, которая производится в Германии, США, Японии и других странах, лидирующих на рынке электрохимических генераторов энергии. Во-вторых, нам удалось продумать и реализовать в лабораторных условиях полный цикл изготовления изделий, позволяющий в дальнейшем проводить сборку батарей ТОТЭ уже в промышленных масштабах с максимальной скоростью и надежностью. Цикл включает получение стекол, изготовление стеклополимерных композиций и формование готовых деталей с использованием различных методов, в том числе 3D-печати.

Сейчас максимальные усилия мы сосредоточили на создании технологии изготовления токовых коллекторов (интерконнекторов) ТОТЭ, обеспечивающих максимально эффективный токосъем. Для решения этой задачи мы ориентируемся на отечественные материалы, в том числе серийные марки стали: при использовании правильных подходов к организации защитных покрытий они вполне могут стать основой получения изделий с требуемыми характеристиками.

Данис Нургалиев, проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользованию и наук о Земле Казанского федерального университета:

— Сегодня в КФУ ведутся работы сразу в нескольких направлениях. Например, уже создан прототип биотехнологической (с использованием зеленых микроводорослей) системы улавливания углекислого газа из промышленных выбросов. Выявлены виды микроводорослей, обладающие наибольшей эффективностью улавливания, а также продуцирующие наибольшее количество биомассы, белков и липидов. Также мы создали инновационные 2D-наноматериалы, которые продемонстрировали электрокаталитическую активность в процессах расщепления воды и восстановления углекислого газа.

В сфере создания приборов для мониторинга парниковых газов выявлены широкие перспективы фторидных разупорядоченных кристаллов, а также керамических материалов на основе иттрий-скандиевого граната. Совместно с МГУ имени Ломоносова создан лабораторный образец на кристалле LiYF4:Er, генерирующий лазерное излучение с перестройкой длины волны. По мнению экспертов Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ, реализация целевой модели будет способствовать созданию новых высокотехнологичных зеленых бизнесов в области хранения углерода экосистемами.

В сфере нефтедобычи мы постоянно ищем новые способы снижения нагрузки на экологию. В результате лабораторных исследований уже показала высокий потенциал новая более экологичная технология совместной закачки пара и СО2 при разработке залежей сверхвязкой нефти методом парогравитационного дренирования, созданная совместно с компанией ПАО «Татнефть».

Также для уменьшения углеродного следа при добыче и переработке высоковязкой нефти разрабатывается технология каталитической утилизации СО2, что позволяет существенно снизить температурный порог реакции разрушения смол и асфальтенов и повышает рентабельность процесса.

Наши ученые высоко оценили потенциал применения технологии внутрипластового горения нефти для месторождения тяжелой нефти с попутным получением водорода и получили оптимальные условия генерации водорода.

Все работы ведутся в рамках стратегического проекта КФУ «Российский энергетический переход: баланс природного потенциала и глобальных трендов», поддержанного грантом программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Олег Баулин, ректор Уфимского государственного нефтяного технического университета:

— Наш стратегический проект «Создание технологий углеродных материалов и водорода» имеет ценность для решения одной из задач по импортонезависимости. Учеными УГНТУ уже были проанализированы тяжелые нефтяные остатки двух крупных нефтеперерабатывающих комплексов и предложены технологии по их квалифицированной переработке. В рамках развития научной школы по данному направлению в Уфе был открыт Центр водородно-углеродных технологий. Здесь планируется как развитие имеющихся научных компетенций, так и подготовка кадров для промышленных партнеров.

Еще одна актуальная задача из сферы зеленой энергетики — развитие станций быстрой зарядки. Электромобильная промышленность сегодня активно развивается. Российский парк электрокаров также растет. А вот зарядных станций мало, и почти все они медленно заряжают авто — четыре-шесть часов. Это одна из причин того, что люди не могут отказаться от классических двигателей внутреннего сгорания. Но ХХI век — век декарбонизации, и нам придется решать проблему выбросов углекислого газа и углеводородов в окружающую среду, в том числе это касается и выхлопов автомобилей. Поэтому сотрудники нашего вуза разработали устройство на основе многофункционально интегрированного электромагнитного компонента (МИЭК), которое позволит усовершенствовать существующие системы быстрой зарядки электромобилей, что обеспечит их повышенную надежность и безопасность при эксплуатации. Интеграция емкостных и индуктивных элементов в едином компоненте позволяет повысить надежность устройства, собранного на основе МИЭК, и снизить его массогабаритные показатели.

Дмитрий Чуркин, доктор физико-математических наук, проректор по научно-исследовательской деятельности Новосибирского государственного университета:

— Климатический центр НГУ активно разрабатывает стратегии управления углеродным балансом территорий. Первым шагом этого является точное понимание текущего состояния. Совместно с администрацией Новосибирской области наши ученые рассчитали углеродный баланс области и выявили сектора промышленности, дающие основной вклад в эмиссию.

Следующим шагом является разработка технологий по уменьшению эмиссии и увеличению поглощения парниковых газов. Мероприятия по снижению эмиссии связаны с переходом на новые менее энергоемкие производственные технологии и перестройку на мощности с уменьшенным углеродным следом.

Увеличить поглощение парниковых газов возможно в природных управляемых экосистемах (леса, болота и т. д.). На основе детального изучения состава экосистем, в том числе с помощью БПЛА, нами сейчас строится цифровая карта управляемой территории, чтобы более точно рассчитать секвестрационный потенциал региона.

Николай Рогалев, ректор НИУ МЭИ:

— Разработки ученых университета уже давно активно используются при внедрении энергосберегающих технологий в инфраструктуру мегаполисов. В рамках программы «Приоритет 2030» в НИУ МЭИ реализуется стратегический проект «Климатическая трансформация энергетической отрасли», направленный на формирование стратегии развития зеленой энергетики. Модель электропотребления зданий, разработанная нашими учеными в 2022 году, используется для построения интеллектуальных систем электроснабжения в городах и внедрения концепции «умного» дома, что создает условия для эффективного управления потреблением энергоресурсов в мегаполисах. Сотрудниками НИУ МЭИ также создана программа, которая позволяет определять технико-экономическую целесообразность внедрения различных вариантов модернизации системы теплоснабжения объекта.

Подготовила Мария Грибова

ЦКП «НОЦ» Энергетика»

Наименование единицы оборудования	Марка	Фирма-изготовитель	Назначение/Характеристики
Гидродинамический стенд для изучения струйных течений		ИТ СО РАН	Предназначен для изучения гидродинамики и массообмена в ограниченных струйных течениях. Диапазон чисед Рейнольдса – до 100,000, термостабилизация, автоматическое поддержание постоянства расхода. Стенд оснащен методами PIV/LIF, ЛДА
Комплекс установок для изучения пленочных течений		ИТ СО РАН	Стенд содержит несколько рабочих участков для моделирования неизотермических пленок жидкости – как элементов охлаждающего и массообменного оборудования для хим. технологии, микроэлектроники, пищевой промышленности. Оснащен методами: теневым, локальной электропроводности, емкостным, LIF и др.
Микроскоп Carl Zeiss Axio Observer Z1 с системой измерения полей скорости в микроканалах		Carl Zeiss, ИТ СО РАН
Гидродинамический стенд для изучения кавитационных процессов с комплектом измерительного оборудования		ИТ СО РАН	Представляет собой замкнутый гидродинамический контур с обращенным движением рабочей жидкости. Стенд оснащен двумя центробежными насосами Grundfos NВ 150 мощностью 18,5 кВт ультразвуковым расходомером и датчиками давления. Общие габариты кавитационной трубы: длина – 8,3 м, высота – 2,2 м, ширина – 1,1 м. Рабочая часть трубы состоит из теплообменника с постоянной подачей охлаждающей воды, системой регулирования статического давления в контуре трубы, хоннейкомба, конфузора со степенью поджатия 16, и рабочего участка, представляющего собой канал прямоугольного поперечного сечения 80×250 мм длиной 1,3 м с плоскими параллельными боковыми стенками. Боковые стенки рабочего участка снабжены смотровыми окнами, позволяющими вести визуальные наблюдения. Обратный канал состоит из поворотного колена (на 180 градусов), прямого трубопровода диаметром 300 мм, расходомерного участка и трубопровода, обеспечивающего подвод жидкости к насосной группе. Максимальный суммарный расход жидкости по контуру составляет 1100 м3/ч, что соответствует максимальной среднерасходной скорости для рабочего канала с поперечным сечением 80×250 мм – 15,3 м/с
Стенд для моделирования газокапельных струйных течений и испытания форсунок	АС-35	Сигма-Про
Измеритель мгновенных полей скорости (PIV/Stereo PIV)		ПОЛИС	Позволяет измерять мгновенные поля скорости жидкости и газа с разрешением до 170х128 векторов. Максимальная частота измерений — 3Гц. Диапазон измеряемых скоростей – от 0.1 мм/сек до 1500 м/сек.
Газоанализатор Hiden Analytical	QIC-20	Hiden analytical	Масс-спектрометры с динамическим вводом пробы для количественного газового анализа для исследований реакций, промышленных применений, анализа загрязнения окружающей среды, измерения состава газовых смесей. Hiden HPR-20 предназначена для непрерывного измерения газового состава в диапазоне вплоть до атмосферного давления. Отличительные особенности — высокая чувствительность и стабильность вместе с широким динамическим диапазоном. Отбор проб – 1-20см3/мин при давлениях 10мбар – 2 бар. Чувствительность – 5ppb. Стабильность — +-0,5%. Время отклика <0,5 сек.
Ультраскоростная цифровая камера Photron с высокочастотным лазерным источником импульсной подсветки Photonics	Fastcam SA-5, Photonics DM-532-50	Photron, Photonics	Предназначена для регистрации бысропротекающих процессов, в том числе измерения полей скорости с высокой частотой повторения. Частота регистрации 7,5кГц при разрешении 1,2Мпикс
Система измерения полей скорости в объеме потока (Tomo PIV)	ПОЛИС 3D	Сигма-Про	Измерение скорости в объеме потока на основе томографического метода анемометрии по изображениям частиц. Размер измерительной области – не более 100х100х50 мм. Характерная частота измерений – 1 Гц. Разрешение векторного поля – 1 вектор на 1мм3
Оборудование для анализа структуры многофазных потоков методами фазовой и лазерной доплеровской анемометрии (LDA/PDA)	3D PDPA	TSI
Комплект оборудования для измерения полей концентрации в пламенах (LIF)	TDL+ Brilliant, Dicam Pro	Quantel, PCO
Цифровая камера с электронно-оптическим преобразователем второго поколения и пикосекундным затвором	PI-MAX	Princeton Instruments
Система регистрации трехмерных изображений на основе пленоптической камеры	Raytrix	Raytrix
Система высокоскоростного измерения скорости в объеме потока (Time resolved Tomo PIV)	ПОЛИС TR-Tomo	Сигма-Про	Результат измерения – мгновенное поле скорости. Частота измерения – до 20кГц
Масс-спектрометр	EPR-60	HIDEN	Для анализа состава газов, до 1000 а.е.
Вакуумный стенд для получения композитных покрытий и исследования их свойств	«Алдаз»	ИТ СО РАН	Для синтеза углеродных покрытий газоструйным методом. Вакуумная камера, сверхзвуковое сопло, высоковакуумный насос, глубина вакуума в камере 10-4 мм рт. ст., относительное содержание метана в смеси 0,1–2,5 %, расход газа 50–80 см3/мин., давление в форкамере 10–50 мм рт. ст., диаметр сопла 100–500 мкм, температура: форкамеры 1000–15000С, нитей активатора 2000–21000С, поверхности образца 750–9500С.
Стенд для исследования характеристик тлеющих и индукционных разрядов низкого давления		ИТ СО РАН	Для исследования индукционных разрядов низкого давления в различных газах (Ar, h3, N, He, CO2 и т. д.) с получением пленок на различных подложках.
Дилатометр	DIL-402/C	NETZSCH (Германия)	Измерение теплового расширения твердых тел до 1600ºС
Установка для измерения теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости диэлектрических жидкостей	«ТЕПЛО-2»	ИТ СО РАН	Интервал температур: -60…350°С; давления до 100 бар; погрешность – 1,5…2,0%.
Измеритель температуро-проводности	FLA-427	Gebrüder NETZSCH Maschinenfabrik Ges.m.b.H. & Co. KG Германия	Установка для исследования температуропроводности веществ и материалов. Интервал температур — 25…2000°С твердого состояния; интервал температуропроводности: 0,001…10 см2/с; погрешность – 2…5%.
Установка для изготовления оптической нанокерамики из люминесцентных материалов в контролируемой атмосфере	AIP6-30H	American Isostatic Presses Inc.
Установка поликристаллического синтеза функциональных материалов в контролируемой атмосфере и при контролируемой температуре
Установка для синтеза нанопорошков с контролируемым размером частиц от 50нм до 500нм	Parr 4683	Parr Instruments
Высокоточный универсальный отрезной станок для резки кристаллов и керамики	Accutom-5	Struers A/S
Лабораторная дисковая мельница	Pulverisette-13	Fritch GmbH
Комплект оборудования для роста кристаллов низкоградиентным методом с индукцион
Cканирующий зондовый микроскоп	Интегра Прима – HD
Плазмохимическая установка			Предназначена для отработки плазмохимических технологий в газовой фазе. Оснащена мощной безмасляной откачной системой для работ с углеводородами, источниками плазмы, инициируемой в разряде и электронном пучке. Энергия электронов – до 60 кэВ, ток – до 1 А. В комплект входят: Оборудование для подготовки газовых смесей, Оборудование контроля системы водоснабжения, Насос безмасляный большой производительности для больших газовых нагрузок, Пирометр Optris LaserSight, Пушка электронно-лучевая ЭЛА-60В, Система защиты и бесперебойного питания, Система управления и контроля вакуума, Установка высоковакуумная масс-спектрометрическая с системами подачи газов и контроля параметров, безмасляной системой вакуумной откачки.
Хроматомасс-спектрометр	QCMS-QP2010 Plus	Shimadzu Corp Japan.	Для качественного и количественного состава жидких и газовоздушных смесей, а также масс-спектрометрического анализа твёрдых веществ. Позволяет проводить разделение при высоких давлениях (до 970 кПа) и высоких скоростях потока газа-носителя (до 1200 мл/мин), в диапазоне масс 1. 5 – 1090 m/z. Единый ионный источник используется для трёх типов ионизации: электронного удара, положительной и отрицательной химической ионизации. Чувствительность прибора (режим SCAN: 1 пг октафторнафталина (S/N>160)), режим SIM: 100 фг октафторнафталина (S/N>160)). Оснащен системой защиты и бесперебойного питания.
Установка термоэлектрохимического оксидирования	УТЭХО 1	Ником Россия	Установка предназначена для нанесения оксидных покрытий с высокой теплопроводностью и низкой электропроводностью. Включает комплект оборудования для питания и автоматизированного управления процессами ТЭХ-оксидирования.
Микроскоп для лабораторных исследований	SteREO Discovery.V20 с принадлежностями	ZEISS
Оборудование для технологического участка производства высокочистых материалов – модуль синтеза под давлением
Газодинамический стенд «КЛИУС»	MSH-VM3- V1E-7-SV XDS35i YT790Z010 YT820Z020	MSH Techno, Ltd Edwards Ltd ЗАО «Научное оборудование»	В составе: — вакуумный модуль; — измерительный модуль; — модуль откачки; — управляющий модуль; — газоструйный модуль — модуль ионной оптики
Стенд Лэмпус-2	ТМР-303LM MSE — 2000A ПХМ COMPexPro 50	Shimadzu Coherent, Inc.	Предназначен для получения и исследований Ван-дер-Ваальсовых комплексов и супрамолекулярных структур, плазмохимического синтеза различных атомарных и молекулярных структур, а также нанесения тонких пленок на подложки в вакууме. Оснащен высоковольтными источниками питания для электронно-пучковой диагностики, оптико-электронными системами регистрации, времяпролетным (1-5000 а.е.м.) и квадрупольными (1-1000 а.е.м. и 1-300 а.е.м.) масс-спектрометрами молекулярно-пучковой системы, пятью вакуумными камерами с дифференциальными безмасляными вакуумными (турбомолекулярными и криогенными) откачными системами на бустерный, глубокий и сверхглубокий вакуум. Так же в комплект входят: ЗИП (комплект), Источник электронов с плазменным катодом, Комплекс регистрации быстропротекающих плазмохимических процессов, Оборудование контроля системы водоснабжения, Оборудование импульсное газовое, Оборудование систем газоподачи и управления расходами газов, Пирометр Optris MS Plus, Пушка электронно-лучевая ЭЛА-60В, Системы защиты и бесперебойного питания, Система лазерной ионизации для времяпролетного масс-спектрометра, Система управления комплексом экспериментальных вакуумных стендов, Установка высоковакуумная масс-спектрометрическая с системами подачи газов и контроля параметров, безмасляной системой вакуумной откачки.

Методики

Измерение температуропроводности материалов методом лазерной вспышки

Измерения теплопроводности газов и паров методом коаксиальных цилиндров

Измерения теплопроводности, температуропроводности

и теплоемкости диэлектрических жидкостей методом высокочастотных тепловых волн

Гамма метод измерения плотности

Измерение теплового расширения методом кварцевого дилатометра

Измерение плотности газов и паров методом пьезометра постоянного объема

Измерения скорости звука в газах и жидкостях методом ультразвукового интерферометра

Измерение теплоты фазовых превращений и теплоемкости методом дифференциальной сканирующей калориметрии

Измерение двух- и трехкомпонентных векторных полей скорости в потоках жидкости и газа с высоким временным и пространственным разрешением

Измерение двух- и трехкомпонентных векторных полей скорости в потоках жидкости и газа

Анализ чистоты газов и парофазный анализ

Диагностика фронта пламени на основе хемолюминисценции радикала OH

Измерение пространственного распределения температуры и радикалов в реагирующих потоках на основе плоскостной лазерно-индуцированной флуоресценции

Электродиффузионный метод измерения гидродинамических и массообменных характеристик потоков

Измерение полей температуры с помощью инфракрасной цифровой камеры «СВИТ»

Измерение температурных и концентрационных полей в потоках, а также характеристик дисперсной фазы в пузырьковых турбулентных течениях на основе лазерно-индуцированной флуоресценции

Измерение газового состава продуктов горения

Измерение мгновенного поля давления в реагирующем потоке

Время-пролетная диагностика измерения функции распределения скоростей молекул в газовых потоках

Электронно-пучковая флуоресцентная диагностика полей плотности

Электронно-пучковая флуоресцентная диагностика полей концентраций компонентов

Электронно-пучковая флуоресцентная диагностика заселенности внутренних степеней свободы молекул

Импульсная электронно-пучковая флуоресцентная диагностика релаксационных процессов в газовых потоках. Прямое измерение времен жизни возбужденных состояний молекул и молекулярных ионов

Молекулярно-пучковая масс-спектрометрическая диагностика компонентного и фазового состава потоков

Импульсная молекулярно-пучковая масс-спектрометрическая диагностика процессов кластерообразования, в том числе в сложных многокомпонентных потоках

Моделирование потоков высокой плотности с помощью импульсных методов

Измерение полей скоростей и полей температур с помощью лазерно-индуцированной флуоресценции, а также методом спонтанного комбинационного рассеяния

Определение кластерного состава газовых потоков

Регистрация микрорельефа поверхностей, в том числе тонких пленок

Ориентация оптических элементов

Измерение коэффициентов светопропускания прозрачных объектов, в том числе элементов строительных конструкций

Методика масс-спектрометрического измерения состава газов

Панорамный тепловизионный метод диагностики структуры течения в элементах энергетических устройств

WES — Home

Главный редактор: Карло Л. Боттассо

Главные редакторы: Сандрин Обрун, Николаос А. Кутулулис, Пол Флеминг, Атанасиос Колиос, Якоб Манн, Иоахим Пейнке, Джерард Дж.В. ван Бассель и Пол Вирс

eISSN: WES 2366-7451, WESD 2366-7621

Wind Energy Science — международный научный журнал, посвященный публикации и публичному обсуждению исследований, в которых рассматривается междисциплинарная перспектива фундаментальных или новаторских исследований в области ветроэнергетики.

CiteScore5.7

СНиП 1.345

0,909 сингапурских рупий

h5-индекс27

Примите участие в общественной экспертной оценке!

Следите за обсуждениями новых опубликованных рукописей и принимайте участие , комментируя препринты WES! Wind Energy Science имеет инновационный двухэтапный процесс публикации с участием научного дискуссионного форума Wind Energy Science Discussions (WESD), который был разработан для обеспечения максимальной эффективности и прозрачности обеспечения качества научных исследований и содействия научному дискурсу.

26 сентября 2022 г.

Вероятностная временная экстраполяция усталостного повреждения подконструкций морских ветряных турбин на основе измерений деформации

Клеменс Хюблер и Раймунд Рольфес

Wind Energ. наук, 7, 1919–1940, https://doi.org/10.5194/wes-7-1919-2022, https://doi.org/10.5194/wes-7-1919-2022, 2022

Краткое содержание

20 сентября 2022 г.

Целочисленный программный подход поиска соседей для оптимизации компоновки ветряной электростанции

Хуан-Андрес Перес-Руа, Матиас Столпе и Николаос Антонио Кутулулис

Wind Energ. науч. Обсудить., https://doi.org/10.5194/wes-2022-82, https://doi.org/10.5194/wes-2022-82, 2022

Препринт для WES на рассмотрении (обсуждение: открыто, комментариев нет )

Краткое содержание

16 сентября 2022 г.

Статистическая постобработка результатов повторного анализа скорости ветра на узловых высотах с использованием диагностической модели ветра и нейронных сетей

Себастьян Брюн и Ян Д. Келлер

Wind Energ. наук, 7, 1905–1918, https://doi.org/10.5194/wes-7-1905-2022, https://doi.org/10.5194/wes-7-1905-2022, 2022

Краткое содержание

14 сент. 2022

Полностью стохастическая динамическая модель срыва на основе WaveNet

Ян-Филипп Купперс и Тамара Райнике

Wind Energ. наук, 7, 1889–1903, https://doi.org/10.5194/wes-7-1889-2022, https://doi.org/10.5194/wes-7-1889-2022, 2022

Краткое содержание

13 сентября 2022 г.

Анализ чувствительности мезомасштабного моделирования к физическим параметризациям над бельгийским Северным морем с использованием исследований погоды и прогнозирования – перспективные исследования WRF (WRF-ARW)

Адитья Вемури, София Бэкингем, Вим Мантерс, Ян Хельсен и Йерун ван Бек

Энергия ветра. наук, 7, 1869–1888, https://doi.org/10.5194/wes-7-1869-2022, https://doi.org/10.5194/wes-7-1869-2022, 2022

Краткое содержание

Новости

01 сен 2022
Институциональное соглашение между доменными учреждениями ETH и Copernicus Publications

Учреждения домена ETH PSI, Empa, Eawag, WSL и Copernicus Publications подписали соглашение о централизованном урегулировании расходов на обработку статей (APC).

01 сен 2022
Институциональное соглашение между учреждениями домена ETH и Copernicus Publications

01 сен 2022
Институциональное соглашение между Национальным научным фондом Швейцарии, Национальным исследовательским фондом Люксембурга, Лозаннским университетом и издательством Copernicus Publications

. от прямого расчета затрат на обработку статьи (APC).

01 сен 2022
Институциональное соглашение между Национальным научным фондом Швейцарии, Национальным исследовательским фондом Люксембурга, Лозаннским университетом и Copernicus Publications

Отныне рукописи, финансируемые Швейцарским национальным научным фондом (SNSF) или Люксембургским национальным исследовательским фондом (FNR), будут получать прямое урегулирование расходов на обработку статьи (APC).

14 июля 2022 г.
Институциональное соглашение с библиотекой Университета Эксетера

Библиотека Университета Эксетера и Copernicus Publications подписали соглашение о централизованном выставлении счетов за обработку статей (APC), чтобы упростить процедуру публикации для авторов.

14 июля 2022 г.
Институциональное соглашение с библиотекой Университета Эксетера

Архив новостей

Уведомление о текущей ситуации в Украине

Чтобы показать нашу поддержку Украины, все сборы за статьи от авторов (первых или соответствующих авторов), аффилированных с Украинские учреждения автоматически отклоняются, независимо от того, написаны ли эти статьи в соавторстве с учеными, аффилированными с российскими и/или белорусскими учреждениями. Единственным исключением будет случай, если соответствующий автор или первый контакт (партнер по договору Copernicus) из российского и/или белорусского учреждения, в этом случае APC не отменяются.

В соответствии с действующими европейскими ограничениями Copernicus Publications не вступает в деловые отношения и не выставляет APC-счета (плата за обработку статей) на адрес Российские и белорусские учреждения . Это не затрагивает процесс рецензирования и научный обмен нашими журналами, включая размещение препринтов. Однако эти ограничения требуют, чтобы первый контакт (контрагент Copernicus) имел аффилированность и адрес для выставления счетов за пределами России или Беларуси.

СС BY 4.0

Science Matters »6 -е место — Физическая наука — Энергия

6 класс.0022

Разработано совместно с K-12 Alliance/WestEd.

Загрузить Физические науки: Энергия в земных системах Введение и концептуальное описание потока PDF

6 класс

Физические науки: Энергия
Введение и концептуальное описание потока

Введение: Этот раздел 6 класса по физике посвящен энергии в земных системах и соответствует Калифорнийским научным стандартам для 6-го класса по теме энергии в земных системах и стандартам исследований и экспериментов. К концу раздела учащиеся знают, что солнце является основным источником энергии для земных систем. Солнечная энергия достигает Земли в виде излучения в виде видимого света. Конвекционные течения распределяют солнечное тепло в атмосфере и океанах. Тепло передается в твердых телах Земли путем теплопроводности. Энергия может переноситься из одного места в другое тепловым потоком, волнами, включая воду, свет, звук или движущимися объектами. Энергия передается и трансформируется между различными формами энергии. Применения энергии, выполняющей работу, включают опыт работы с ветряными мельницами, водяными колесами, теплом от арахиса, солнечными батареями и воздушными шарами.

Понятия об энергии в системах Земли используются в следующих разделах наук о Земле шестого уровня: тектоника плит, землетрясения и вулканы, выветривание и эрозия. Энергия обеспечивает силу для изменения поверхности Земли посредством выветривания и эрозии. Внутренняя энергия (тепло) обеспечивает силу для перемещения и изменения материалов Земли под поверхностью. Внутренние конвекционные потоки изменяют поверхность Земли посредством землетрясений и вулканов, а также движения тектонических плит.

Раздел физических наук класса 6 по энергии в земных системах представлен учащимся посредством серии исследований с использованием косвенных доказательств (моделей) и прямых доказательств, экспериментов, активного обучения, исследований с использованием различных источников, вопросов и оценки. Оценки включают: до, после и одну формирующую оценку.

Концептуальное описание потока: Концептуальное описание курса 6 класса для физических наук: Энергия в системах Земли основывается на понятиях, представленных на концептуальной блок-схеме, описывая понятия, рассматриваемые в каждом уроке, и связи, соединяющие каждый урок с последующим. Уроки связаны с предыдущим уроком и последующим уроком через концептуальную сюжетную линию, позволяющую развивать понимание учащимися по мере перехода от одной концепции к другой.

После того, как учащиеся завершили предварительную оценку, они начинают изучение энергии с Урока 1 «Формы энергии» . «Формы энергии» — это введение во многие формы энергии, которые могут выполнять работу. Материалы энергетической станции изучаются и обсуждаются, чтобы прояснить характеристики каждой формы энергии. Этот урок связан со следующим уроком, в котором энергия подразделяется на потенциальную и кинетическую.

На предыдущем уроке ученики узнали, что существует множество форм энергии. Урок 2 «Потенциальная и кинетическая энергия» продолжает изучение энергии, используя наблюдения, собранные на первом уроке, и определяя характеристики потенциальной энергии (запасенная энергия или способность выполнять работу) и кинетической энергии (энергия движения). Передача и преобразование между формами энергии исследуются в следующем уроке.

Урок 3, «Передача и преобразование энергии», связан с предыдущим уроком, предоставляя приложения, которые передают и преобразуют энергию в другую форму для выполнения задачи. Дизайн Руба Голдберга предлагает учащимся объяснить изменения, которые остаются в одной и той же форме энергии (перенос), и изменения, которые изменяют энергию в другую форму (преобразование). На следующем уроке исследуются объяснения переноса и преобразования солнечной энергии солнцем.

Узнав, что энергия передается и трансформируется на предыдущих уроках, Урок 4 «Поток тепловой энергии в материалах» начинается с исследования, в котором измеряется, как материалы нагреваются с помощью лучистой энергии (света) солнца. Две дополнительные демонстрации дают примеры того, как тепло продолжает течь через другие материалы Земли, такие как воздух и жидкости. В другом исследовании изучается, как разные материалы передают тепло за счет теплопроводности с разной скоростью.

Различия в потоках тепловой энергии в материалах (неравномерный нагрев) вызывают на Земле ветер. Энергию ветра можно использовать для работы. В течение Урок 5 «Энергия ветра» эксперименты с ветряными мельницами превращают энергию ветра в механическую энергию, обеспечивающую силы для вращения ветряных мельниц. На следующем уроке студенты узнают, что энергию силы движущейся воды можно использовать для выполнения работы.

Движущаяся вода обеспечивает силу, приводящую в движение водяное колесо в Уроке 6 «Энергия водяных колес» . Водяное колесо похоже на ветряную мельницу из предыдущего урока, и оба они могут передавать или преобразовывать энергию в другую форму для выполнения работы. Примеры включают обеспечение энергией турбин для выработки электроэнергии или подъема тяжелых предметов. На следующем уроке учащиеся узнают, что энергия из пищи обеспечивает тепло для топлива для людей.

Урок 7, «Энергия арахиса» исследует, как арахис накапливает энергию, которая при сгорании преобразуется в тепловую энергию. Энергия арахиса (продуктов) может быть преобразована в энергию, используемую живыми существами для функционирования и выживания.

Уроки 1-7 развивают концептуальное понимание передачи и преобразования энергии в системах Земли. Формирующее оценивание №1 оценивает понимание учащимися различных способов передачи и преобразования энергии.

В «Формативная оценка № 1» , учащиеся составляют логическую серию переноса и преобразования, используя изображения различных форм энергии. Данные оценки указывают на понимание возможностей переноса и трансформации.

Энергия, которая передается или преобразуется, начинается с источника. Урок 8 «Солнечная энергия» знакомит со сравнением источников энергии для батарей. Солнечные батареи используют солнце в качестве источника энергии. Химические батареи используют химические реакции в качестве источника энергии. Это связано со следующим уроком, посвященным возобновляемым и невозобновляемым источникам энергии.

Урок 9 «Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии» резюмирует, что вся энергия имеет источник. Возобновляемые источники пополняются в течение жизни. Невозобновляемые источники энергии не восполняются в течение жизни. Рассмотрены преимущества и недостатки различных источников.

По завершении восьми уроков учащиеся сдают Post-Assessment , чтобы определить их общее понимание понятий, представленных в модуле.

Загрузить Руководство по планированию PDF

Скачать Energy in Earth Systems Conceptual Flow PDF

Энергетика. Введение в энергию и способы ее использования

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 29 октября 2021 г.

Попробуйте придумать что-нибудь, что не требует энергии, и вы
далеко не уедешь. Даже мысли — даже мысли об энергии!
немного энергии, чтобы это произошло. На самом деле все, что происходит в
мир использует энергию того или иного вида. Но что такое энергия?

Энергия — это немного загадка. Большую часть времени мы не можем видеть это, но
это повсюду вокруг нас. Оборотные автомобильные двигатели сжигают энергию, горячие чашки
кофе удерживает энергию, уличные фонари, которые светят ночью, используют
энергии, спящие собаки тоже потребляют энергию — абсолютно все, что вы
может думать о том, использует энергию тем или иным образом. Энергия — это волшебство.
вещь, которая заставляет другие вещи происходить. Все в мире либо
энергия или материя («вещь» вокруг нас) и даже материя, когда вы действительно
приступайте к делу, это своего рода энергия!

Картина: Сверхновая — это остатки взорвавшейся звезды, и это едва ли не самое впечатляющее высвобождение энергии, которое вы можете получить.
Конкретно этот — гигантский взрыв пыльного газа диаметром 14 световых лет.
(примерно 132 миллиарда километров) и устремляется наружу со скоростью 2000 км в секунду (или 4 миллиона миль в час).
Композитное фото сверхновой звезды Кеплера предоставлено НАСА.

Содержимое

Потенциальная энергия и кинетическая энергия
Прочие виды потенциальной и кинетической энергии
Тепловая энергия
Производство и использование энергии
Электричество — лучший вид энергии?
Энергия будущего
Мир энергии
Краткая история энергетики
Узнать больше

Потенциальная энергия и кинетическая энергия

Хотя в мире существует много видов энергии, все они падают
на две широкие категории: потенциальная энергия
и кинетический
энергия. Когда энергия накапливается и ждет, чтобы что-то сделать, мы
назовите это потенциальной энергией; «потенциал» просто означает, что энергия имеет
способность сделать что-то полезное позже. Когда накопленная энергия используется для выполнения
что-то, мы называем это кинетической энергией; «кинетический» означает движение и, как правило,
когда запасенная энергия расходуется, она заставляет вещи двигаться или происходить.

Легко найти примеры как потенциальной энергии, так и кинетической
энергии в окружающем нас мире. Если вы толкнете валун в гору, вы
найти это реальное усилие, чтобы добраться до вершины. Это потому что
сила тяжести постоянно пытается притянуть вас (и валун)
отступить. В науке мы говорим, что вы должны выполнять работу
против силы тяжести толкнуть валун в гору. Выполнение работы означает
вам нужно использовать энергию: мышцы вашего тела должны преобразовывать сахар
и жир, чтобы получить энергию, необходимую для толкания валуна. Где же
эта энергия идет? Хотя вы расходуете энергию во время лазания, ваше тело и
валун также получает энергию — потенциальную энергию. Когда валун находится на
вершине холма, вы можете отпустить его, чтобы он снова скатился вниз. Может
катиться вниз, потому что он накопил потенциальную энергию. Другими словами, это
имеет потенциал скатиться с холма сам по себе.

Работа: Вы должны «делать работу» против силы тяжести
когда вы толкаете валун в гору и при этом теряете энергию;
валун получает эту «потенциальную» энергию по мере подъема.

Когда валун начинает катиться вниз по склону, его потенциальная энергия
имевшаяся наверху постепенно преобразуется в кинетическую энергию. Когда мы говорим
под кинетической энергией мы обычно подразумеваем
что-то имеет энергию, потому что оно движется. Все, что имеет массу
(содержит некоторую материю, занимающую объем) и движется со скоростью
определенная скорость (или скорость) имеет кинетическую энергию. Чем больше масса чего-то
имеет, и чем быстрее он движется (чем выше скорость), тем кинетичнее
энергия у него есть. Если грузовик и легковой автомобиль едут параллельно друг другу
по трассе с той же скоростью у грузовика больше кинетическая энергия
чем автомобиль, потому что он имеет гораздо большую массу. (Подробнее о
наука о движении.)

Многие вещи, которые мы делаем каждый день, связаны с преобразованием энергии между потенциальной и кинетической.
Поднимитесь на скалу по веревке, и чем выше вы подниметесь, тем больше у вас будет потенциальной энергии.
Если вы спускаетесь вниз, ваша потенциальная энергия преобразуется в кинетическую по мере движения. Посредством
когда вы достигаете дна, кинетическая энергия превращается в тепло (ваше восхождение
оборудование и веревка неожиданно нагреются) и звук (веревка будет издавать шум, когда вы спускаетесь).

Работа: Вы получаете потенциальную энергию каждый раз, когда поднимаетесь по лестнице. Ваши мышцы тянут ваше тело против силы тяжести, выполняя работу. Теоретически потенциальная энергия, которую ваше тело получает во время лазания, точно такая же, как и энергия пищи, которую оно теряет: одна форма энергии просто преобразуется в другую. (На практике вам нужно использовать больше энергии, чем вы думаете, потому что ваше тело тратит впустую довольно много энергии в процессе). ) различными способами, например, соскальзывая с перил или прыгая с пожарного столба! Вы можете проследить каждый бит энергии, которую использует ваше тело, до пищи, которую вы едите, которая поступает от животных и растений и, в конечном счете, от Солнца.

Другие виды потенциальной и кинетической энергии

Фото: Вот это я называю кинетической энергией!
Космический корабль движется со скоростью около 40 000 км/ч (25 000 миль в час или 11 000 м/с).
когда он снова выходит на орбиту Земли.
Если предположить, что он весит около 30 000 кг, то, по моим расчетам, его энергии достаточно для питания
электрический тостер постоянно уже около 30 лет!
Фотография Аполлона-8, сделанная в 1968 году ВВС США с любезного разрешения НАСА на Викискладе.

Вещи могут иметь потенциальную и кинетическую энергию по другим причинам. Здесь
еще несколько примеров. Грозовая туча, проходящая над головой, имеет «
потенциал» для высвобождения электрической энергии в виде огромных разрядов молнии.
другими словами, мы говорим, что он имеет электрический потенциал
энергия. Предполагать
вы хотите пустить стрелу из лука. Когда вы оттягиваете резинку
тетиву, вы должны натянуть ее далеко за ее естественную форму. Как ты
сделать это, вы даете ему то, что известно как эластичный
потенциальная энергия
(иногда его также называют механическим потенциалом
энергия). Когда
вы отпускаете тетиву, она использует накопленную потенциальную энергию для выстрела
стрела по воздуху.

Как существует несколько видов потенциальной энергии, так и
различные виды кинетической энергии. Когда грозовая туча выпускает
электрическая потенциальная энергия в виде молнии, гигантские искры летят с неба
на землю. Вспышка молнии — это огромный электрический разряд.
текущий (поток
электричества), движущегося по воздуху, — другими словами, это то, что мы
может называться «электрической кинетической энергией». Мы также можем думать о
звук, тепло и свет как примеры кинетической энергии, потому что они
связаны с перемещением энергии из одного места в другое.

Фото: Молния — это огромный выброс электрической потенциальной энергии.

Тепловая энергия

Тепло — один из самых известных видов энергии в нашем мире, но
это потенциальная энергия или кинетическая энергия? На самом деле может быть и то, и другое.
Предположим, вы нагреваете железный брусок в огне, так что он раскаляется докрасна. если ты
опустите его в ведро с холодной водой, вы сделаете огромное количество
готовить на пару. Энергия горячего стержня переходит в воду и нагревает ее.
тоже, теряя при этом часть собственной энергии. Это означает, что
Горячий брусок — брусок с тепловой энергией — обладает потенциальной энергией: он имеет
возможность нагреть что-то еще.

Но у горячего стержня есть и кинетическая энергия. Внутри железного прута есть
миллиарды атомов железа удерживаются вместе в жесткой структуре, называемой
кристаллическая решетка. Это немного похоже на лазалку с атомами в конце.
суставы. Хотя атомы в значительной степени закреплены в одном и том же месте, они
постоянно шевелится. Каждый атом имеет немного кинетического
энергия. Чем сильнее вы нагреваете железный прут и чем горячее он становится, тем
более
атомы колеблются — и тем больше у них кинетической энергии. В других
Другими словами, тепло удерживается внутри стержня колеблющимися атомами и их
кинетическая энергия. Идея о том, что тепло вызывается атомами и молекулами
движение называется кинетическим
теория материи.

Горячие объекты любят передавать свою тепловую энергию другим предметам поблизости.
Если вы прикоснетесь к чему-то горячему, часть его тепловой энергии перетечет в вас — и
ты обожжешься.
Это называется теплопроводностью. Но ты
не нужно трогать
что-то, чтобы чувствовать его тепло. Если вы сидите на некотором расстоянии от ревущего
огонь, вы сможете почувствовать его тепловую энергию на своих щеках, даже если
в
пламя на самом деле не касается вас. Это происходит потому, что огонь
проходит
свою энергию через пустое пространство в результате процесса, называемого теплом
излучение.
Излучение — это то, как Солнце передает свою энергию примерно через 150 миллионов километров (93 миллиона миль)
пустого пространства на Землю в путешествии, которое занимает немногим более 8
минут.

Тепловая энергия также движется третьим путем, известным как тепло
конвекция.
Если поставить кастрюлю с супом на плиту и нагреть ее, нагреется
перемещается от плиты к кастрюле за счет проводимости. Суп на дне
сковорода быстро нагревается. Это делает его менее плотным («тоньше»), чем
суп
над ним, поэтому он поднимается вверх. Когда теплый суп поднимается, он толкает
холодный суп наверху в сторону, а холодный суп падает обратно
вниз
занять свое место. Довольно скоро появляется своего рода невидимая петля
образуется внутри супа, при этом тепловая энергия постоянно поднимается вверх
от плиты и циркулируя через жидкость наверху. Этот
процесс также заключается в том, как тепло проходит через воздушный шар, от
горелка внизу, поэтому она планомерно нагревает весь газ внутри.

Подробнее об этой теме можно прочитать в нашей основной статье о тепле.

Производство и использование энергии

Фото: Солнце представляет собой впечатляющее скопление тепловой энергии.
Большая часть нашей энергии поступает прямо или косвенно от Солнца.
Это изображение было получено с помощью телескопа Extreme Ultraviolet Imaging Telescope,
часть Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO), которая является совместным проектом Европейского космического агентства и НАСА.
Изображение предоставлено Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.

Откуда берется энергия? Хорошо, если у вас есть чашка горячего кофе
сидя на вашем столе, тепловая энергия, которую он содержит, исходила от
горячая вода, которую вы использовали для его приготовления. Горячая вода получала энергию от
чайник, который вы поставили на плиту или включили в розетку.
И откуда взялось электричество? Скорее всего, из
электростанция, которая сжигала топливо, такое как газ, уголь или нефть, для высвобождения
заключенная в нем энергия. Но откуда взялась энергия в этом топливе?
изначально?

Вы можете играть в эту энергетическую игру вечно, отслеживая энергию от одного
вещь к другой — вплоть до ее первоначального источника. Где бы вы ни
начните с и куда бы вы ни пошли, вы почти всегда оказываетесь в
то же самое: Солнце. Этот гигантский огненный шар в космосе обеспечивает более 99
процентов энергии, которую мы используем на Земле. Ты можешь подумать
солнечная энергия
футуристично и непрактично, но на самом деле мир был солнечным
работает с момента его создания. Игра в энергетическую игру показывает
кое-что еще: мы никогда не сможем создать энергию или уничтожить
Это. Вместо этого все, что мы можем сделать, это преобразовать его из одной формы в другую. Этот
идея, которая является одним из самых основных законов физики, известна как
сохранение энергии.

Энергия, которую мы используем в повседневной жизни, делится на три основных
категории: пища, которую мы едим, чтобы наше тело работало, энергия, которую мы используем
в наших домах и топливо, которое мы заливаем в свои автомобили.
Пища, которую мы едим, поступает из растений и животных, которые наш желудок переваривает, чтобы сделать
сладкое вещество, называемое глюкозой, которое кровь переносит по нашему телу
для питания наших мышц. Все животные в конечном счете получают энергию от
растения, которые сами питаются солнечным светом.
Растения похожи
живые солнечные панели, которые поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в
еда. Энергия, которую мы используем в наших домах, как правило, обеспечивается за счет угля, газа,
и масло. Эти три «ископаемых топлива»
подземные поставки
энергии, созданной миллионы лет назад, которую мы бурим, добываем или
поверхность, чтобы удовлетворить наши энергетические потребности сегодня. Большую часть энергии мы
Использование в наших транспортных средствах также происходит от масла. Проблема с ископаемым топливом
заключается в том, что мы используем их гораздо быстрее, чем создаем.
Другая проблема заключается в том, что при сжигании ископаемого топлива образуется газ, называемый
углекислый газ, который накапливается в атмосфере Земли и вызывает
проблема, известная как глобальное потепление (климат
сдача).

Фото: Растения подобны живым солнечным батареям. Удивительно думать, что природа произвела
что-то, что может автоматически улавливать и хранить солнечную энергию очень эффективным способом — что-то, что
лучшие в мире ученые и инженеры все еще пытаются сделать!

Электричество — лучший вид энергии?

Ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь, чрезвычайно полезны
к экономическому развитию человечества. Уголь питает промышленность
революция 18 и 19го века, в то время как
нефть сделала возможным огромный рост личного транспорта после
изобретение двигателя внутреннего сгорания.
Природный газ, более чистое и эффективное топливо, становится все более важным источником энергии.
власти с середины 20 века. Тем не менее, все эти виды топлива
их недостатки. Уголь грязный и неэффективный. Нефть существует в ограниченном
поставки в такие места, как Ближний Восток, и растущий спрос на них
главный источник мировой напряженности и войн. Газ, хотя легко перейти от
место к месту, может быть опасным, когда он протекает или убегает. Превращение
уголь, газ, нефть и другие виды топлива в электроэнергию — это способ превратить их
намного универсальнее и полезнее.

Электричество – это вид энергии
обычно производится на электростанциях
сжигание топлива. По данным EIA США, чуть более 60 процентов электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, поступает из
сжигание газа (40 процентов), угля (19,3 процента) и нефти (0,4 процента).
Внутри электростанции топливо сжигается в огромной печи, чтобы высвободить содержащуюся в нем энергию в виде тепла.
Тепло используется для кипячения воды и производства пара, который превращает
вращающийся пропеллерный механизм, называемый турбиной.
Турбина подключена к производителю электроэнергии или генератору,
который производит электричество, когда турбина вращает его.

Самое замечательное в электричестве то, что оно универсально. Почти
любое топливо можно превратить в электричество. Как только электричество
был сделан на электростанции, его легко передать из одного места в
другой надземный или подземный вдоль кабелей. Внутри домов,
фабриках и офисах электричество снова превращается в другие виды
энергии с помощью широкого спектра приборов. Если у вас электрическая плита
или тостер, он потребляет электроэнергию, поставляемую электростанцией, и преобразует
обратно в тепловую энергию для приготовления пищи. Огни в вашем доме
преобразовывать электрическую энергию в энергию света (и, если вы не используете
энергосберегающие лампочки,
очень много тепла). Ваш стерео или MP3-плеер превращает электричество
обратно в свет, в то время как ваш мобильный телефон
(мобильный
телефон) использует его для создания радиоволн.

Энергия будущего

Фото: Подобные нефтеперерабатывающие заводы могут закрыться в будущем, поскольку запасы нефти начнут иссякать.
Изображение Дэвида Парсонса предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).

По данным EIA США, потребление энергии в мире, по прогнозам, вырастет на 50 процентов.
(снова вдвое меньше) в период с 2020 по 2050 год.
Около 83 процентов энергии, которую мы используем сегодня на Земле, поступает из
ископаемое топливо,
[1]
но это не может продолжаться намного дольше. Ископаемое топливо будет
рано или поздно заканчиваются и, даже если они длятся дольше, чем ожидалось,
они могут вывести глобальное потепление из-под контроля.

К счастью, поскольку большая часть энергии, которую мы используем, поступает от электричества, у нас есть альтернативы.
Например, мы можем производить электричество из энергии ветра или
солнечные панели.
Мы можем сжигать мусор, чтобы вырабатывать тепло, которое будет приводить в действие энергию.
станции (хотя и с риском загрязнения воздуха). Мы можем выращивать так называемые «энергетические культуры» (биомасса), чтобы сжигать их в наших силах.
станции вместо ископаемого топлива. И мы можем использовать огромные резервы
тепла, заключенного внутри Земли, известного как геотермальная энергия. Вместе,
эти источники энергии известны как возобновляемые источники энергии,
потому что они будут длиться вечно
(или, по крайней мере, до тех пор, пока светит Солнце) без исчерпания.
Запасы возобновляемой энергии на Земле огромны. Океанская волна высотой 3 м (10 футов)
имеет достаточную мощность на метр (3,3 фута) его ширины для питания 1000 лампочек.
[2]
Если бы мы могли охватить хотя бы один процент
Пустыня Сахара с солнечными батареями (площадь немного меньше, чем
Юнайтед
США), мы могли бы производить более чем достаточно электроэнергии для всего нашего
планета.
[3]

Фото: В будущем нам нужно будет лучше использовать возобновляемые источники энергии
источники, такие как внутреннее тепло Земли (геотермальная энергия).
Рисунок Роберта Блэкетта, Геологическая служба штата Юта, любезно предоставлено
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL).

Нам также нужно быть умнее в использовании энергии. Разрабатывая
машины и приборы, выполняющие ту же работу, но потребляющие меньше энергии, мы
может заставить энергию, которую мы имеем, пойти намного дальше. Это называется энергия
эффективность (сбережение энергии) и это как бы совершенно бесплатный способ
делать
сила. Энергетические компании часто считают, что дешевле раздать тысячи
энергосберегающие лампочки, чем строить новые электростанции.

А машины? В будущем большинство наших автомобилей будут
электричеством от бортовых аккумуляторов или аккумулятороподобных устройств, называемых
топливные элементы, которые используют
газообразный водород для выработки электроэнергии и питания электродвигателей.
Электромобили впервые стали популярными в таких местах, как
Калифорнии и теперь, наконец, взлетают по всему миру.
Гибридные автомобили также помогают
масло иди дальше. В отличие от обычного автомобиля, гибридный автомобиль имеет два «двигателя»: один из них,
стандартный бензиновый двигатель, используется для скоростного вождения — вниз по
шоссе, например; другой, компактный электродвигатель, приводит в действие
машина чисто, тихо и экономично в городах.

Сегодня большая часть электроэнергии поступает от удаленных электростанций
передается по кабелю огромной длины. Для перемещения энергии требуется энергия
из одного места в другое. Производство электроэнергии на удаленных электростанциях
и передача его по проводам тратит впустую около двух третей его энергии.
Другими словами, если вы сожжете на электростанции три тонны угля, вы
тратить две тонны на получение энергии из угля, делая
электричество и
передача электроэнергии потребителям. Именно поэтому здания из
будущее
скорее всего, сделают больше из своей местной власти,
например, с солнечными панелями, коммунальными ветряными турбинами,
или тепловые насосы, которые «высасывают» накопленную энергию из земли под нашими ногами.

Каждую секунду Солнце излучает больше энергии, чем все люди энергии
на Земле будет использоваться примерно через три четверти миллиона лет.
[4]
Не вся эта энергия достигает
наша планета, и не все в той форме, которую мы можем захватить. Но если мы думаем
об энергии, которую мы используем, и используем ее более разумно, нет причин, по которым
мы должны когда-нибудь иссякнуть, или почему мы должны портить нашу планету для завтрашнего дня
детей, когда мы производим энергию, которую мы используем сегодня.

Мир энергии

Какие регионы мира потребляют больше всего энергии?

Эта диаграмма показывает, что развитые страны потребляют гораздо больше энергии, чем
развивающиеся страны. С 2009 года Китай в целом использовал больше энергии, чем любая другая страна в мире.
(включая США).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из
Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: первичная энергия (потребление), стр. 11, с данными за 2020 год.
«Европа/Евразия» включает данные BP по Европе и СНГ.

Откуда в мире добывается нефть?

Всего одиннадцать стран производят три четверти мировой нефти
(в порядке производства: США, Саудовская Аравия, Российская Федерация,
Ирак, Канада, Объединенные Арабские Эмираты, Кувейт, Китай, Иран, Бразилия и Нигерия).
Хотя Соединенные Штаты являются одним из крупнейших производителей нефти в мире,
на сегодняшний день это также крупнейший в мире потребитель нефти. Он импортирует больше нефти, чем
любой другой стране — и почти на 50 процентов больше, чем в Китае. Хотя люди предполагают, что большая часть мировой нефти поступает
с Ближнего Востока две трети поставляются другими частями мира.

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из
Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: добыча нефти, стр. 18 (данные за 2020 год)
Статистический обзор мировой энергетики BP за 2018 год: добыча нефти, стр. 14 (данные за 2017 год).

Несмотря на это, Ближний Восток по-прежнему обладает почти половиной мировых доказанных запасов нефти:

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из
Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: нефть (общие доказанные запасы), стр. 16 (данные за 2020 год).

Какие виды топлива обеспечивают мир энергией?

Несмотря на все разговоры о «зеленой энергии», ископаемое топливо по-прежнему поставляет
около 83 процентов всей мировой энергии. Использование угля в настоящее время падает (по сравнению с 30 процентами в 2015 году).
до 27 процентов в 2020 году), в то время как возобновляемые источники энергии растут (по сравнению с 2 процентами в 2015 году и 3 процентами в 2016 году).
до 6 процентов в 2020 году).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных Статистического обзора мировой энергетики BP 2021: потребление по видам топлива, стр. 11, с цифрами за 2020 год.

Сколько энергии мир будет использовать в будущем?

По данным Управления энергетической информации правительства США,
мировое потребление энергии увеличится примерно на три четверти в период с 2000 по 2030 год,
и удвоится в период с 2000 по 2040 год.
Самый большой рост будет в развивающихся странах, таких как Китай и Индия (и других странах за пределами США).
ОЭСР).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных.
по мировому энергопотреблению 1990–2040 гг.,
из Управления энергетической информации США (EIA):
International Energy Outlook 2016. Цифры указаны в квадриллионах БТЕ (британских тепловых единицах).

Дополнительную статистику по энергетике смотрите здесь…

BP: Статистический обзор мировой энергетики: Ежегодный обзор использования энергии в мире. (Также доступно в виде загружаемого PDF-файла.)
Управление энергетической информации: огромная коллекция фактов и цифр
от Министерства энергетики США.

Краткая история энергетики

~1–2 миллиона лет назад: получение энергии с помощью огня было изобретено в Месопотамии (регион Ближнего Востока, ныне оккупированный Ираком и Сирией). Огонь высвобождает энергию, заключенную в таких видах топлива, как древесина, уголь, газ и нефть.
~3500 г. до н.э.: Колесо изобретено в Месопотамии (регион Ближнего Востока, ныне оккупированный Ираком и Сирией). Колеса — это «простые машины», которые увеличивают силу или скорость, помогая людям более эффективно использовать энергию.
~ 600 г. до н.э.: Древнегреческий философ Фалес (ок. 624–546 до н.э.) открывает статическое электричество.
~400 г. до н.э.: Древние греки изобретают зубчатые колеса. Шестерня — это пара колес с зубьями по краю, которые зацепляются друг с другом, чтобы увеличить силу или скорость машины, помогая ей более эффективно использовать энергию.
~27 г. до н.э.: Водяные колеса были разработаны в Древнем Риме инженером по имени Витрувий. Они являются ранним примером турбин: машин, использующих кинетическую энергию движущейся воды или воздуха.
1712: Английский инженер Томас Ньюкомен (1663/4–1729) изготовил первую практическую паровую машину в Дадли, Англия. Джеймс Уатт (1736–1819) позже сделал его намного более эффективным. Паровые двигатели значительно увеличивают спрос на уголь.
1800: Итальянский физик Алессандро Вольта (1745–1827) разрабатывает первую аккумуляторную батарею, которая называется Вольтов столб. Его работа во многом обязана исследованиям другого итальянского ученого, Луиджи Гальвани (1737–179 гг.).8), который показывает, что электричество может заставить лягушку шевелиться.
1840-е годы: Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) показывает, что энергию нельзя создать или уничтожить, и эта идея стала известна как сохранение энергии.
1860-е годы: первые бензиновые двигатели разработаны французскими инженерами Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром (1822–1900) и Альфонсом Бо де Роша (1815–1893), а также немецким инженером Николаусом Августом Отто (1832–1891). Бензиновые двигатели создают огромный спрос на нефть в 20 веке.
1881: Жак д’Арсонваль (1851–1940), французский физик, описывает, как можно извлекать тепловую энергию из океанов.
1882: Известный американский изобретатель Томас Эдисон (1847–1931) открывает первую в мире крупную электростанцию на Перл-стрит в Нью-Йорке.
1884: Британский инженер Чарльз Парсонс (1854–1931) разрабатывает паровую турбину, машину для преобразования энергии пара в электричество.
1890-е годы: немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1819 гг.).13) разрабатывает дизельный двигатель.
1956: Открытие первой в мире атомной электростанции в Колдер-Хилл в Камбрии, Англия. Позже он был переименован в Виндскейл, а затем в Селлафилд.
1969: Первая в мире солнечная электростанция (солнечная печь, используемая для научных исследований) открывается на улице Фон-Ромё-Одейо-Виа во Франции.
1982: Открытие крупнейшей в мире гидроэлектростанции в Итайпу на границе Бразилии и Парагвая.
2012: Завершено строительство крупнейшей в мире гидроэлектростанции на реке Янцзы в Китае. (Работы начаты в 1994.)
2015: Lockheed Martin открывает крупномасштабную электростанцию OTEC на Гавайях, которая может успешно извлекать тепловую энергию из океанов.

Узнайте больше

На этом веб-сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте, посвященные похожим темам:

Изменение климата и глобальное потепление
Двигатели
Закон сохранения энергии
Электростанции
Возобновляемая энергия
Энергетика (полный список всех наших статей, связанных с энергетикой)

На других веб-сайтах

Энергия: наш гигантский скачок Биб ван дер Зее, The Guardian. Мы используем примерно в 100 раз больше энергии на человека, чем наши предки-охотники-собиратели. Куда все это идет и как мы можем поддерживать такой темп роста? Исследуйте сами с помощью этой интерактивной статьи.
Центр альтернативных технологий, Уэльс, Великобритания: отличное введение в возобновляемые источники энергии
Энергия: подпитка будущего: увлекательная интерактивная выставка из Музея науки Великобритании в Лондоне. [Архивировано через Wayback Machine.]
Управление энергетической информации: огромная коллекция фактов и цифр
от Министерства энергетики США, включая «Сегодня в энергетике», увлекательный блог с выпусками новостей на актуальные темы в области энергетики и замечательную детскую страницу.

Книги

Для младших читателей

Энергия очевидцев, Дэн Грин/Джек Чаллонер.
Дорлинг Киндерсли, 2016 г.: охватывает основные концепции энергии и историю использования энергии человеком.
Энергия Криса Вудфорда.
Дорлинг Киндерсли, 2007 г.: Мое красочное знакомство с энергией примерно для 9 лет.–12. Охватывает широкие концепции энергии и электричества.
Сила и энергия Криса Вудфорда.
Facts on File, 2004. Еще одна моя книга. В нем рассказывается об истории наших усилий по использованию энергии.

Для читателей старшего возраста

BP Statistical Review of World Energy: эта ежегодно обновляемая онлайн-книга содержит массу фактов и цифр о текущем глобальном использовании энергии и тенденциях. Веб-сайт также архивирует исторические данные из Обзора, начиная с 1951 года.
Устойчивая энергетика без горячего воздуха, Дэвид Маккей. UIT Press, 2009. Как мы можем обеспечить производство достаточного количества энергии для удовлетворения наших потребностей, не угрожая жизни на планете?
Энергия: руководство для начинающих, Вацлав Смил. One World, 2017. Очень понятное и доступное руководство по производству и использованию энергии.
Физика для будущих президентов Ричарда Мюллера. В.В. Norton, 2008. Как мы можем удовлетворить наши будущие потребности в энергии, не вызывая опасного изменения климата? Часть 2 рассматривает энергию. Есть также увлекательные научные главы о терроризме, изменении климата и других насущных мировых проблемах.

Каталожные номера

↑ Статистический обзор мировой энергетики BP, 2021 г., стр. 11. Сложение цифр по нефти, природному газу и углю дает примерно 83 процента.

↑ Это очень грубый, оборотная сторона конверта
«предположение», основанное на статье, которую я написал о науке о серфинге и
«Энергия волн», в которой я подсчитал, что небольшая волна имеет около 50
килоджоулей энергии на метр его ширины. Если это сломается за 1 секунду, и мы захватим всю энергию в этом
время, мы собирали 50 килоджоулей. Типичная энергосберегающая лампа потребляет около 10 ватт (10 джоулей в секунду), поэтому мы могли бы включить 5000 таких ламп за 1 секунду. Конечно, нам нужно, чтобы такие волны разбивались каждую секунду, чтобы продолжать делать это, что невозможно. Но если бы мы получали волну каждые пять секунд (тоже довольно долго), мы могли бы справиться
1000 ламп.

↑ Вы увидите, что этот номер (или аналогичный) появляется в
СМИ все время. Как правило, приведенная цифра колеблется в пределах 1–4 процентов в зависимости от используемых допущений.
См. например
Worldwatch: State of the World 2009, стр. 135 (4 процента),
Скептический эколог Бьорна Ломберга, стр. 159 (2,6 процента),
и Герхард Книс, который после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году рассчитал цифру примерно в 1 процент (хотя я не могу найти его точные предположения и работу).

↑ Если мы возьмем полную мощность Солнца как 4 × 10 ²⁶ ватт, вот сколько джоулей мы получим за одну секунду.
Согласно Статистическому обзору мировой энергетики BP 2021, наше потребление первичной энергии в настоящее время составляет
около 500–600 эксаджоулей в год (550 × 10 ¹⁸ джоулей), что дает около 700 000 лет.

Энергия | Подкомитеты | Комитет Палаты представителей по науке, космосу и технологиям

Дом
Подкомитеты
Энергетика

Подкомитет Юрисдикция

Подкомитет по энергетике обладает юрисдикцией в отношении следующих вопросов:

Все вопросы, касающиеся исследований, разработок и демонстрационных проектов в области энергетики; коммерческое применение энергетических технологий; Исследования, разработки и демонстрационные программы Министерства энергетики; Лаборатории Министерства энергетики; Департамент энергетической научной деятельности; международные исследования, разработки и демонстрационные проекты Министерства энергетики; деятельность по энергоснабжению; ядерная, солнечная и возобновляемая энергия и другие передовые энергетические технологии; поставка и обогащение урана и управление отходами Министерства энергетики; Департамент энергетики исследований, разработок и демонстраций управления окружающей средой; исследования и разработки в области ископаемой энергии; технология чистого угля; исследования и разработки в области энергосбережения, включая характеристики зданий, альтернативные виды топлива, распределенные энергосистемы и усовершенствования промышленных процессов; трубопроводные исследования, разработки и демонстрационные проекты; энергетические стандарты; другие соответствующие вопросы, переданные Председателем; и соответствующий надзор.

ЧЛЕНСТВО

Джамаал Боуман,
D — Нью-Йорк

Рэнди Вебер,
Р — Техас

Сюзанна Бонамичи, Орегон
Хейли Стивенс, Мичиган
Мелани Стэнсбери, Нью-Мексико
Джерри МакНерни, Калифорния
Дональд Норкросс, Нью-Джерси
Шон Кастен, Иллинойс
Конор Лэмб, Пенсильвания
Дебора Росс, Северная Каролина

Джим Бэрд,
Индиана
Майк Гарсия,
Калифорния
Майкл Вальц,
Флорида
Карлос Хименес,
Флорида
Питер Мейер,
Мичиган
Джей Обернолте,
Калифорния

ПОСЛЕДНЯЯ АКТИВНОСТЬ

15 августа 2022 г. | Слушание

21 член Палаты представителей по науке призывает к устойчивому бюджету Управления науки Министерства энергетики США

13 июля 2022 г. | Слушание

Очистка ядерных отходов: возможности исследований и разработок для Управления по охране окружающей среды Министерства энергетики

22 июня 2022 г. | Слушание

Исследование природы материи, энергии, пространства и времени

15 августа 2022 г.
21 член Палаты представителей по науке требует солидного бюджета Управления науки Министерства энергетики США
13 июля 2022 г.
Очистка ядерных отходов: возможности исследований и разработок для Управления экологического менеджмента Министерства энергетики
22 июня 2022 г.
Исследование природы материи, энергии, пространства и времени
27 апреля 2022 г.
Потребности в инфраструктуре научных и энергетических исследований Министерства энергетики США
16 марта 2022 г.
Биоэнергетические исследования и разработки для топлива и химикатов завтрашнего дня
16 марта 2022 г.
Представитель Casten Вступительное заявление на слушаниях о будущем исследований и разработок в области биоэнергетики
16 марта 2022 г.
Председатель Джонсон Вступительное заявление на слушаниях о будущем исследований и разработок в области биоэнергетики

Достижения энергетических материалов | Журнал Science Partner

Слоистые двойные гидроксиды для реакции выделения кислорода в направлении эффективного производства водорода

Синь Ван | Инцзе Сун | … | Mingfei Shao

Электрохимическое расщепление воды является одним из эффективных способов получения особо чистого водорода. Однако, как одна из двух половинных реакций, реакция выделения кислорода (OER) имеет высокий перенапряжение, что приводит к низкой эффективности использования энергии. Поэтому было разработано множество электрокатализаторов для снижения энергетического барьера OER. Среди них слоистые двойные гидроксиды (СДГ) являются отличными электрокатализаторами OER с гибким составом и структурой, которые широко исследовались в последнее десятилетие. Недавние исследования были сосредоточены на идентификации активных центров для СДГ во время процесса OER, пытаясь выявить четкий механизм реакции для разработки более эффективных электрокатализаторов СДГ. Следовательно, в этом обзоре делается попытка обсудить достижения в идентификации активных центров электрокатализаторов OER на основе СДГ для эффективного производства водорода. Сначала мы вводим влияние структуры, состава и дефектов на характеристики OER LDH. Кроме того, основное внимание уделяется активным центрам и механизмам при ОЭР, особенно координационным структурам и каталитическим механизмам активных центров. В конце этого обзора мы обозначили существующие проблемы и недостатки в этой области и предложили соответствующие решения с целью дальнейшего продвижения разработки выдающихся электрокатализаторов OER для эффективного производства водорода.

Магниево-литиевые гибридные батареи на основе SnS ₂ -MoS ₂ с обратимыми реакциями превращения

Синь Фан | Майк Тебеетекерва | . .. | Xiu Song Zhao

Гибридные магниево-литиевые батареи (MLHB) с напылением без дендритов, анодом из магния и катодом из лития являются многообещающей альтернативой литий-ионным батареям для крупномасштабного хранения энергии. Однако их ограниченная плотность энергии ограничивает их практическую реализацию. Для улучшения этого, помимо обычно предлагаемых интеркаляционных соединений, используют катоды конверсионного типа большой емкости на основе гетероструктур сульфид олова-дисульфид молибдена (SnS ₂ -MoS ₂ ). Индивидуальный SnS ₂ уже является многообещающим высокоемким электродным материалом для мультивалентных батарей и подвергается конверсионным реакциям в процессе накопления ионов. Введение S-дефицитного MoS ₂ повышает обратимость SnS ₂ в реакции превращения за счет сильного полисульфидного закрепления и каталитического эффекта. Наши результаты показывают, что электрод SnS ₂ -MoS ₂ обеспечивает высокую зарядную емкость ~600 мАч г ^-1 при 50 мА g ^-1 и отличной пропускной способности 240 мАч g ^-1 при 1000 мАч g ^-1 с незначительной скоростью снижения емкости 0,063% за цикл в течение 1000 циклов. Результаты указывают на новое направление в разработке 2D-гетероструктур в качестве катодов большой емкости помимо катодов интеркаляционного типа для поливалентных ионных батарей.

Выявление влияния типов катионов на электрохромные свойства нанокристаллов диоксида титана

И Лян | Шэн Цао | … | Bingsuo Zou

Электрохромные (EC) устройства считаются многообещающими кандидатами на роль энергосберегающих интеллектуальных окон, дисплеев следующего поколения и носимой электроники. Одновалентные ионы, такие как электролиты на основе H ⁺ — и Li ⁺, являются эталонными ионами внедрения для устройств EC, но имеют серьезные ограничения, такие как высокая стоимость, нестабильность и сложность в обращении. Поиск многовалентных электролитов является эффективным альтернативным способом изготовления высокоэффективных устройств ЭК; к сожалению, соответствующие отчеты в настоящее время ограничиваются материалами EC на основе оксида вольфрама. Здесь мы впервые исследуем свойства ЭК, определяемые катионами различной валентности (т. е. Li ⁺ , Zn ²⁺ и Al ³⁺ ) в системе диоксида титана. Установлено, что начальные диапазоны оптической модуляции пленок нанокристаллов (НК) TiO ₂ в электролитах Li ⁺, Zn ²⁺ и Al ³⁺ составляют 76,8, 77,4 и 77,3 % соответственно. . После 250 циклов оптический контраст этих пленок в электролите Zn ²⁺ снизился всего на 2,3 %, что значительно ниже, чем в эталонном электролите Li ⁺ 10,1 % и Al ³⁺ электролит 59,1%. Расчет методом функционала плотности показывает, что потенциальные барьеры Li ⁺ , Zn ²⁺ и Al ³⁺ в TiO ₂ составляют 0,59, 0,55 и 0,74 эВ соответственно, что делает TiO _{2 NCs показывают хорошие свойства EC в электролитах Zn ²⁺. В этой работе раскрывается влияние катионов различной валентности на электрохромные свойства НК диоксида титана, что может указать новые направления для разработки превосходных устройств ЭК с долговременной стабильностью и долговечностью.}

Последние разработки интегрированных систем микросуперконденсаторов

Чанг Гао | Юян Гу | … | Liangti Qu

Развитие носимой и портативной электроники способствует миниатюризации накопителей энергии. Микросуперконденсатор (MSC), отличающийся высокой скоростью зарядки и разрядки, длительным сроком службы и высокой удельной мощностью, отличается от миниатюрных накопителей энергии, в частности, своим небольшим размером и регулируемой структурой, которая легко обрабатывается для интеграции с другой встроенной электроникой. В этом обзоре мы систематически анализировали интеграцию MSC с другой электроникой с точки зрения структуры и функций. Вначале мы кратко представили типичные МСК с уникальными свойствами. Впоследствии были выделены приложения и интеграции MSC с энергопотребляющей или генерирующей электроникой. Кроме того, были также изображены совместимые материалы и спроектированная структура устройства «все в одном». Наконец, были выдвинуты проблемы и будущее развитие систем, интегрированных с MSC.

Уравновешивание разницы уровней энергии для эффективных перовскитных солнечных элементов n-i-p с медным электродом

Цзыци Сюй | Нэнсю Ли | … | Huanping Zhou

Разработка недорогого и стабильного металлического электрода имеет решающее значение для массового производства перовскитных солнечных элементов (PSC). Как широко распространенный в земле элемент, Cu становится альтернативным кандидатом для замены электродов из благородных металлов, таких как Au и Ag, благодаря своим сравнимым физико-химическим свойствам при одновременно хорошей стабильности и низкой стоимости. Однако нежелательное выравнивание полос, связанное с архитектурой устройства, препятствует исследованию эффективных n-i-p PSC на основе меди. Здесь мы продемонстрировали возможность настройки уровня Ферми () дырочного транспортного слоя (HTL) для уменьшения разницы энергетических уровней (барьер Шоттки) между HTL и Cu. Кроме того, мы определили, что баланс разницы уровней энергии между HTL и соседними слоями (включая перовскит и Cu) имеет решающее значение для эффективной транспортировки носителей и улучшения фотоэлектрических характеристик в PSC. В оптимизированных условиях мы достигаем эффективности преобразования энергии устройства (PCE) 20,10%, что является самым высоким показателем для планарных n-i-p PSC с медным электродом. Между тем, PSC на основе Cu могут поддерживать 92% от их начальной эффективности после 1000 ч хранения, что сравнимо с устройствами на основе Au. Настоящая работа не только расширяет понимание выравнивания полос соседних полупроводниковых функциональных слоев в архитектуре устройства для улучшения результирующих характеристик, но также предлагает большой потенциал медного электрода для применения в сообществе PSC.

Проблемы со стабильностью на воздухе/воде и решения для литиевых батарей

Мин Ян | Лицюань Чен | … | Фан Ву

Недавно литий-ионные батареи (LIB) столкнулись с узкими местами с точки зрения плотности энергии/мощности и проблемами безопасности, вызванными горючими электролитами. В связи с этим полностью твердотельные аккумуляторы (АСБ) могут стать одним из наиболее перспективных решений. Однако многие ключевые материалы аккумуляторов (такие как твердые электролиты (ТЭ), катоды и аноды) нестабильны по отношению к воздуху/воде, что сильно ограничивает их производство, хранение, транспортировку, практическое применение и разработку ASSB. Здесь рассматривается состояние исследований стабильности СЭ, катодов и анодов в воздухе/воде. Подробно раскрыты механизмы их воздушно-водной нестабильности. Также предлагаются соответствующие методы модификации, с акцентом на стратегии построения воздухо-водостойких защитных слоев, включая покрытия ex situ и реакции in situ. Кроме того, соответственно обсуждается применение воздухо-водостойких защитных слоев в АСБ. Наконец, что не менее важно, анализируются преимущества и недостатки различных стратегий построения защитного слоя, в которых рассматривается их применение в практическом производстве.

Основы энергетики | Энергетическая инициатива Массачусетского технологического института

Альфредо Александр-Кац

Профессор

Кафедра материаловедения и инженерии

Роберт С.

Научно-технологические прогнозы развития энергетики России — Общество

Энергетика: наука — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU

№ 17-18 (445-446) сентябрь 2022 года — Энергетика и промышленность России — WWW.EPRUSSIA.RU

Энергетика России: когда наступит завтра?

Наука и зеленая энергетика – Наука – Коммерсантъ

ЦКП «НОЦ» Энергетика»

WES — Home

Science Matters »6 -е место — Физическая наука — Энергия

Энергетика. Введение в энергию и способы ее использования

Содержимое

Потенциальная энергия и кинетическая энергия

Другие виды потенциальной и кинетической энергии

Тепловая энергия

Производство и использование энергии

Электричество — лучший вид энергии?

Энергия будущего

Мир энергии

Какие регионы мира потребляют больше всего энергии?

Откуда в мире добывается нефть?

Какие виды топлива обеспечивают мир энергией?

Сколько энергии мир будет использовать в будущем?

Дополнительную статистику по энергетике смотрите здесь…

Краткая история энергетики

Узнайте больше

На этом веб-сайте

На других веб-сайтах

Книги

Для младших читателей

Для читателей старшего возраста

Каталожные номера

Энергия | Подкомитеты | Комитет Палаты представителей по науке, космосу и технологиям

Подкомитет Юрисдикция

ЧЛЕНСТВО

ПОСЛЕДНЯЯ АКТИВНОСТЬ

21 член Палаты представителей по науке призывает к устойчивому бюджету Управления науки Министерства энергетики США

Очистка ядерных отходов: возможности исследований и разработок для Управления по охране окружающей среды Министерства энергетики

Исследование природы материи, энергии, пространства и времени

21 член Палаты представителей по науке требует солидного бюджета Управления науки Министерства энергетики США

Очистка ядерных отходов: возможности исследований и разработок для Управления экологического менеджмента Министерства энергетики

Исследование природы материи, энергии, пространства и времени

Потребности в инфраструктуре научных и энергетических исследований Министерства энергетики США

Биоэнергетические исследования и разработки для топлива и химикатов завтрашнего дня

Представитель Casten Вступительное заявление на слушаниях о будущем исследований и разработок в области биоэнергетики

Председатель Джонсон Вступительное заявление на слушаниях о будущем исследований и разработок в области биоэнергетики

Достижения энергетических материалов | Журнал Science Partner

Основы энергетики | Энергетическая инициатива Массачусетского технологического института