Архив автора admin

Не успели на московских дорогах освоиться электробусы, как столичные власти заговорили о водоробусах. Между тем федеральное правительство этой весной начало обсуждать стратегию развития электрического и водородного транспорта с многообещающим бюджетом в 777 млрд рублей. Действительно ли Россия готова к водородному транспорту (а водородный транспорт — к России) и какие технические и экономические препятствия придется преодолеть на пути к безуглеродному будущему транспорта? Показываем на примере городского транспорта.

В сентябре Правительство Москвы, «КАМАЗ» и «Роснано» договорились разработать и испытать первый российский водородный автобус. Власти столицы собираются опробовать опытную модель уже в течение года. Ранее, в 2019 году, по Петербургу прокатился первый трамвай на водороде. И это при том, что электробусы (автобусы на батареях) полностью заменили троллейбусы в Москве всего год назад. Не рановато ли российские власти организуют водородную революцию на транспорте?

К примеру, в амбициозной «зеленой» Европе к 2020 году в строй ввели всего 150 водоробусов (всего в мире их около 400), а к 2025 планируют вывести на дороги еще 1 200 машин на водородных топливных элементах. Это не поражающие воображение цифры даже в сравнении с московским нашествием электробусов, которых сейчас насчитывается 800, а к 2024 году станет 2 200. В общем водородный транспорт только начинает развиваться даже там, где уже через десять лет экономику планируют перевести на безуглеродные рельсы.

Тем не менее не стоит говорить о фальстарте — водородный транспорт очень скоро может стать более привлекательным не только по сравнению с традиционным дизельным, но и электрическим на батареях. Но вот с какими задачами нам придется столкнуться на путях водородной революции.

Цена. Пока что водородный транспорт дорогой. Так, в США закупочная цена водоробуса составляет 1,1 млн евро (что, впрочем, на 49% меньше, чем в 2010 году), но в течение следующих 5 лет она должна сократиться до 735 тыс. евро, а европейские производители обещают опустить стоимость до 650 тыс. евро. А это уже сопоставимо с закупочными ценами на московские электробусы. В перспективе аналитики ElementEnergy ожидают, что водоробусы сравняются с электробусами как по цене закупки, так и по эксплуатации. Примерно такие же прогнозы встречаются относительно других видов водородного транспорта.

Топливо. Более интригующий (идеологически, экономически и технически) вопрос: чем заправлять водородный транспорт в России? Дело в том, что водоробусам нужен «зеленый» водород с чисто идеологической точки зрения. А идея в том, чтобы сделать транспорт полностью безуглеродным, то есть нужно предотвратить выбросы не только от самих автобусов, но и с производства топлива для них.

В России «зеленый» водород в промышленных масштабах не производят. Напомню, что это водород, добываемый методом электролиза (вспоминаем школьный эксперимент: катод и анод — в воду, включаем электричество, на поверхность воды поднимаются пузыри водорода). Питают электролиз «зеленого» водорода возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — солнце и/или ветер. Но в РФ производят «серый» (путем конверсии природного газа) и «желтый» (на АЭС) водород. Конечно, можно заправлять водородный транспорт и этими «оттенками» H2, но это несколько обессмысливает саму идею перехода на экологически чистые перевозки.

Так вот в России пока нет производственной базы «зеленого» водорода (мало проектов ВИЭ), а его нужно много. В день тот же водоробус «съедает» примерно от 10 кг до 30 кг водорода. В год одной такой машине нужно почти 11 тонн водорода. Сейчас российский парк насчитывает 409 тыс. автобусов. Это значит, что всероссийскому парку водоробусов может понадобиться 4,5 млн тонн водорода в год, что сопоставимо с планируемыми на 2035 год объемами экспорта «зеленого» водорода из России (от 1 млн до 7 млн тонн). И мы говорим только о городском транспорте, а появятся еще и коммерческие грузовые перевозки.

«Зеленый» водород можно добывать из энергии Солнца. К примеру, в Японии, в Фукусиме, Toshiba построила опытный завод, где солнечные панели питают электролизер мощностью 10 МВт, способный давать в год порядка 900 тонн водорода. Конечно, этого не хватит на всю Россию, но обновить парк сравнительно небольшого города 80 водоробусами вполне можно. Что касается цены, то «серый» и «желтый» водород в России пока дешевле «зеленого». Килограмм водорода из природного газа стоит 1,7 долл., с АЭС — 3-5 долл., а из ВИЭ — 3-7,5 долл. Но в перспективе цена «зеленого» водорода будет снижаться за счет ввода электролизеров гигаваттной мощности и в целом из-за прогресса в ВИЭ.

Научно-технический прогресс и экономика возобновляемых источников энергии постепенно расчистят путь для водоробусов. Но у них остаются конкуренты в лице автобусов на батареях, заряжаемых «от розетки». Казалось бы, зачем нужно усложнять цепочку «Солнце/ветер—энергия—автобус», добавляя в нее водород, если киловатт-час от ВИЭ становится дешевле?

Во-первых, солнечный и ветряной киловатт-часы нестабильны и их количество зависит от погоды и сезона. Поэтому добытую энергию солнца и ветра лучше сразу конвертировать в водород, который уже никуда не денется.

Во-вторых, автобус на водороде эффективнее благодаря быстрой заправке и большему запасу хода. Возьмем для сравнения электробус и водоробус одного производителя Hyundai. Электробус полностью заряжается за 72 минуты и этого хватает на 210 км езды по Сеулу. Водоробус заправляется за 15 минут и этого хватает на 434 километров курсирования по южнокорейской столице.

Впрочем, водородную революцию на общественном транспорте ускорить можно субсидиями. А что с коммерческими перевозками? По прогнозу Международного совета по водородной энергетике, когда средняя стоимость одного килограмма водорода опустится до 4-5 долл., конкурентоспособными относительно дизельного и электротранспорта станут перевозки водородными фурами и междугородними автобусами. Произойти это может уже в перспективе ближайших пяти лет. Анализ грузовых автомобилей на топливных элементах показывает, что в ближайшие десятилетия перевозки на 13-тонных грузовиках с дальностью 500 км, а также на 22,5-тонных грузовиках дальностью до 600 км будут выгоднее, чем на аналогичных авто на батареях, то есть работающих от подзарядки. Легкие коммерческие электромобили (7,5 тонн) на дистанциях до 300 км будут обходиться в эксплуатации примерно так же, как аналоги на топливных элементах.

«Электрогрузовики на батареях менее привлекательны для тяжелых, дальнобойных сегментов, – говорит Владимир Максимов, руководитель департамента развития новых направлений бизнеса «Тошиба Рус» – Это связано с множеством факторов. Прежде всего для того, чтобы питать такие тяжелые машины, к тому же с грузом, нужны батареи с соответствующей мощностью. Цена же батареи возрастает практически пропорционально её размеру и мощности. Помимо этого, в отличие от водородных грузовиков, которые заряжаются примерно так же быстро, как фуры на обычном горючем, электрогрузовик долго простаивает на зарядке. Проекты машин такого рода уже есть. Недавно об успешных испытаниях водородного грузовика объявил Daimler. Предполагается, что их грузовик Mercedes-Benz GenH2 сможет ехать без заправки до 1 тыс. км».

Также в скором времени экономически оправданными могут стать электрички на топливных элементах при условии, что они курсируют на маршрутах с высокой частотой рейсов и до 50 км. Такой транспорт может появиться уже к 2030 году при цене водорода в 4,5 долл. за килограмм.

Кстати, уже активно применяются в Китае грузоподъемники на водороде, и это при том, что в КНР водород стоит относительно дорого — 7-9 долл. за килограмм. Более отдаленная перспектива — городские фургоны, которые совершают короткие поездки (скажем, доставка), а также такси и личные авто. Они станут конкурентоспособными только при цене 1-2 долл. за килограмм, и произойти это может по прогнозу экспертов только в середине 2030-х. До этого времени они скорее всего будут проигрывать электромобилям.

Таким образом, у водородного транспорта, конечно, есть будущее, и оно может настать очень скоро даже в России. Для этого, конечно, нужно активнее внедрять возобновляемые источники энергии, развивать солнечную и ветряную генерацию, а также создавать инфраструктуру для хранения и распределения водорода.

Источник: Сетевое издание «Нескучные технологии»

Команда химиков смогла синтезировать твердые растворы для солнечных батарей на основе висмута. Такое нововведение сделает технологию использования возобновляемой энергии более безопасной для здоровья человека, поскольку батареи не будут содержать свинец. Это открытие принадлежит ученым из ИОНХ имени Н.С. Курнакова РАН, НИУ «Высшая школа экономики», ИНЭОС имени А.Н. Несмеянова РАН и НИЦ «Курчатовский институт». Результаты работы опубликовал New Journal of Chemistry.

Перовскитные солнечные батареи эффективно преобразуют свет в электричество, а их производство проще и дешевле, чем изготовление обычных солнечных панелей. Однако есть одна проблема: наличие свинца в их составе может пагубно сказаться на здоровье человека. В качестве альтернативы опасному элементу химики предложили соединения висмута, которые исследуются российскими и зарубежными учеными на протяжении последних 5 лет.

Специалисты синтезировали новый гибридный галовисмутат и заменили бром на йод. В результате этого они получили непрерывный ряд твердых растворов, структурные и оптические свойства которых плавно изменились. «В полученном соединении существуют два вида атомов галогенов. Часть атомов галогенов связана с атомами висмута, образуя линейные цепочки. Другая часть атомов галогенов расположена вне оси, вдоль которой построены такие цепочки. При замене брома на йод сначала меняются те атомы галогенов, которые находятся в цепочках, и только после их полной замены начинается замещение остальных атомов брома», – комментирует Виталий Котов, доктор химических наук, главный научный сотрудник Лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, декан факультета химии НИУ ВШЭ.

Последовательная замена брома на йод приводит к значительным изменениям в кристаллической структуре. При этом характер перемены спектральных свойств соединений весьма необычен. В зависимости от соотношения брома и йода в молекуле раствор принимает разную окраску: ученые наблюдали оттенки желтого, оранжевого и красного. Для солнечной энергетики важно, какой именно свет поглощает вещество. Если спектр поглощения можно регулировать, как в случае новых галовисмутатов, то это становится инструментом, позволяющим получать светопоглощающее соединение с заданными оптическими свойствами.

Источник: «Научная Россия» – электронное периодическое издание»

Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) разработали программное обеспечение для выбора приемлемого типа микроГЭС для районов, где отсутствует централизованное электроснабжение. На основе гидрологических характеристик мелководных горных потоков программа рассчитывает мощность микроГЭС для энергоснабжения автономных потребителей. Исследование опубликовано в журнале International Journal of Hydrogen Energy.

«До сих пор существуют населенные районы, которые не обеспечены электричеством. Строительство автономных микроГЭС мощностью до 100 кВт — одно из наиболее перспективных направлений для их электрификации. Например, в малых районах Киргизии всегда можно отыскать горный поток, где может быть установлена микроГЭС с минимальным воздействием на окружающую среду. Наша программа позволяет потребителю выбрать наиболее эффективный тип микроГЭС для конкретной местности», — говорит инженер-исследователь кафедры автоматизированных электрических систем УрФУ Муродбек Сафаралиев.

Программное обеспечение решает комплексную задачу. В первую очередь программа определяет количество энергии, которое возможно получить при использовании конкретного водотока. Затем рассчитывает его достаточность для удовлетворения нужд населенного пункта или сельскохозяйственного объекта.

«Алгоритм программы учитывает основные параметры и особенности мелких горных водотоков: объем и уровень воды, уклон, характер русла, скорость потока, а также погодные условия выбранной местности. Программа формирует базы данных о реках и их гидрологических характеристиках, существующих типах микроГЭС. На основе этих данных программа предлагает варианты микроГЭС, соответствующие мощности отдельно выбранных рек», — поясняет профессор кафедры автоматизированных электрических систем УрФУ Сергей Кокин.

Ученые уверены: в России есть все условия и энергетические возможности для развития малой гидроэнергетики. С помощью малых и микроГЭС можно генерировать более 500 млрд кВт в год.

«Количество небольших рек в России достигает более 2,5 млн, — отмечает Муродбек Сафаралиев. — К сожалению, энергия рек задействована только на четверть от возможного, хотя именно с ней связано развитие энергетической отрасли в обозримом будущем. Мы думаем, что в России основной ресурс для развития малых и микроГЭС сосредоточен в районах Дальнего Востока, Архангельске, Мурманске, Калининграде, Карелии, Туве, Якутии и Тюменской области».

Разработанное ПО проверено на практике. Эффективность программы подтверждена. В настоящее время исследователи ведут работы по обновлению базы данных для расчета и подбора гидротурбин для малых ГЭС, мощность которых составляет от 100 до 15 000 кВт.

В исследовании приняли участие сотрудники Уральского федерального, Кыргызского государственного технического и Новосибирского государственного технического университетов.

Справка

Микро- и малые ГЭС играют большую роль в энергоснабжении отдаленных районов. В России микроГЭС мощностью от 10 до 50 кВт используются в Тыве, на Алтае, Карелии, Башкирии и Ленинградской области.

Источник: «Научная Россия» – электронное периодическое издание

Компания Unigreen приступила к строительству крупнейшего в России и Европе завода по выпуску оборудования для солнечной энергетики. Производственный комплекс по ежегодному выпуску кремниевых пластин в объеме 1,3 ГВт и ячеек в объеме 1 ГВт в будет построен в Калининградской области.

Компания Unigreen принадлежит инвестиционному фонду «Реам Менеджмент», который специализируется на вложениях в «зеленые технологии».

Основная доля будущей продукции завода ориентирована на экспортные поставки. Проект уникален тем, что предусматривает полный производственный цикл, охватывающий глубокую переработку основного сырья – кремния и выпуск фотоэлектрических преобразователей для дальнейшей сборки в солнечные модули.

По словам генерального директора «Реам Менеджмент» Михаила Сиволдаева, инвестиции в солнечную энергетику являются важнейшим направлением деятельности фонда, ориентированного на «зеленую экономику».

«Реализация этого масштабного проекта объемом инвестиций 24,7 млрд рублей обеспечит России ведущую роль в глобальной цепочке поставок высокоэффективных ячеек и внесёт существенный вклад в увеличение объема несырьевого экспорта. На базе Unigreen будет реализована модель вертикально-интегрированного холдинга, операционная деятельность которого охватывает производство оборудования и поставку широкого спектра услуг в строительстве и эксплуатации генерирующих мощностей», – отмечает Михаил Сиволдаев.

Реализация проекта позволит создать свыше 1000 новых рабочих мест. Также предприятие займётся подготовкой высококвалифицированных специалистов совместно с Балтийским федеральным университетом (БФУ). Под эти цели на базе БФУ уже создан ресурсный центр и формируется комплексная образовательная программа, ориентированная на магистратуру и бакалавриат.

Выпуск продукции будет осуществляться по гетероструктурной технологии, отнесённой к категории n-типа, главное отличие которой заключается в высокой удельной выработке электроэнергии. Технологическая линия будет адаптирована под работу с кремниевыми пластинами тех размеров, которые сегодня и в ближайшие годы являются наиболее востребованными на внешних рынках солнечной энергетики. После выхода на проектную мощность завод будет самым крупным в Европе.

Источник: АРВЭ

С июня 2021 года компания «АНГСТРЕМ» бесплатно предоставляет в опытную эксплуатацию цифровую электротехническую лабораторию собственного производства. Такая услуга появилась в сфере энергетики впервые. Ранее ни один из российских и иностранных производителей не отдавал выпускаемые ЭТЛ в опытную эксплуатацию ни на платной, ни на бесплатной основе.

Первыми новой возможностью воспользовались специалисты мытищинского филиала АО «Мособлэнерго». На две недели им в пользование была предоставлена цифровая электролаборатория «АНГСТРЕМ-1», на которой они ежедневно выезжали на поиск мест повреждений и испытания подземных высоковольтных кабелей.

После окончания опытной эксплуатации начальник СИиЗП Евгений Лобко отметил: «В ходе производства работ данный автомобиль показал себя с положительной стороны. Плюсом является современный прожиг (прожигающая установка совместно с испытательной), позволяющий проводить работы по прожиганию кабельных линий, у которых пробой изоляции начинается более чем с 5 кВ. Понравился метод токовой волны, позволяющий определить расстояние до места повреждения. Удобно наличие в испытательном отсеке модуля низковольтных измерений, который позволяет производить комплексные испытания силовых трансформаторов».

Бесплатная опытная эксплуатация электролабораторий очень актуальна. Компания «АНГСТРЕМ» планирует активно сотрудничать с энергетическими предприятиями в этом направлении.

Источник: Сетевое издание «Elec.ru»

Министр Денис Мантуров поддержал предложение ГК «Хевел» по созданию в Чувашии первого в России производства поликристаллического кремния для солнечных панелей.

Министр сделал такое заявление во время посещения завода солнечных ячеек и модулей ГК «Хевел» в Новочебоксарске. Предприятие является первым и единственным в России и Европе производством полного цикла мощностью 350 МВт в год. В изготовлении ячеек используется уникальная технология создания гетероструктурных солнечных элементов на кристаллическом кремнии, разработанная собственным научно-техническим центром ГК «Хевел». КПД преобразователей составляет около 23,5%, и это один из лучших показателей в мире. Продукция завода пользуется спросом за рубежом – в Венгрии, Германии, Польше, Швейцарии.

Генеральный директор ГК «Хевел» Игорь Шахрай и директор предприятия Александр Дубровский продемонстрировали гостям основные этапы производства, представили образцы продукции, а также отметили необходимость создания в России завершенного цикла технологических переделов, необходимых для производства солнечных модулей – в том числе выпуска поликристаллического кремния.

«Мы с вами не должны останавливаться на достигнутых успехах в социальных сферах и развитии инфраструктуры. Мы сегодня подробно обсуждали вопрос по созданию еще одного производства по обеспечению проекта «Хевел» сырьем для того, чтобы производить чистый кремний для солнечных батарей. Я думаю, что будет очень правильно организовать это производство здесь же в Чувашской Республике», – сказал Денис Мантуров.

Запуск производства поликристаллического кремния позволит довести уровень локализации выпуска российских фотоэлектрических ячеек и модулей до 100%, снимет зависимость от зарубежных поставщиков, и, в итоге, повысит привлекательность российского оборудования на мировых рынках.

«Создание отечественной индустрии энергомашиностроения для возобновляемой энергетики является одной из основных целей программы поддержки ВИЭ в России. В программе ДПМ ВИЭ 2.0 обозначены серьезные требования по локализации производства компонентов для «зеленой» энергетики. Речь идет о создании компетенций в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов генерации и технологических элементов, о трансфере инновационных наукоемких технологий и решений. В сфере высокотехнологичного генерирующего и вспомогательного оборудования для ВИЭ-энергетики формируется полноценная индустрия экономики будущего, и создание каждого нового завода позволяет сделать важный шаг в этом направлении», – подчеркивает директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики Алексей Жихарев.

В 2020 году промышленный кластер в секторе ВИЭ вышел на проектную мощность: производственный потенциал превысил 1,5 ГВт в год. Появление полноценного кластера энергетического машиностроения в отрасли ВИЭ является результатом политики государственного стимулирования отрасли, заложенной в 2013 году. В настоящее время реализованы успешные проекты, направленные на создание производства наукоёмкого энергетического оборудования, функционируют и развиваются предприятия по изготовлению высокотехнологичных компонентов оборудования для генерирующих объектов солнечной, ветровой энергетики и малых гидроэлектростанций. Учитывая постоянно растущий мировой спрос на решения для генерации ВИЭ, производственный кластер имеет все шансы сыграть важную роль в переформатировании российского экспорта за счёт увеличения в нём доли инновационного оборудования с большой добавленной стоимостью.

Источник: АРВЭ