Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 7-9 (2019)
Скачать выпуск PDF

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 5. Энергия биомассы

12-31 64
Аннотация

Биотопливо является многообещающей альтернативой исчерпаемым и экологически небезопасным ископаемым видам топлива. Водорослевая биомасса является привлекательным сырьем для производства биотоплива. Для выращивания водорослей не нужны пахотные земли как для сельскохозяйственных продовольственных культур для производства биотоплива, а также не требуются сложные методы обработки, необходимые для получения конечного продукта из биомассы, обогащенной лигноцеллюлозой. Многие микроводоросли являются миксотрофами, поэтому их можно использовать одновременно и как источник энергии, и как очиститель сточных вод. Одним из основных этапов производства водорослевого биотоплива является выращивание биомассы. Для этой цели используются фотобиореакторы и системы на открытом воздухе. Первые позволяют тщательно контролировать выращивание, последние дешевле и проще. Процессы обработки биомассы можно разделить на термохимические, химические, биохимические ,Ю', методы и прямое сжигание. Для производства биодизеля биомасса, обогащенная триглицеридами, подвергается переэтерификации. Для производства биоспиртов биомасса подвергается ферментации. Существуют три метода производства биоводорода в клетках микроводорослей: прямой биофотолиз, непрямой биофотолиз, ферментация.

IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика

32-42 38
Аннотация

В этой статье предлагается программа использования энергии электролитического водорода для штата Сеара в Бразилии. Водород будет производиться с помощью панелей фотоэлектрических элементов и ветряных турбин. Генерируемый водород будет служить энергоносителем и применяться во всех областях, где сегодня используется ископаемое топливо. Были предусмотрены сценарии быстрого и медленного введения водорода и без введения водорода. Результаты показывают, что введение водорода, получаемого из возобновляемых источников энергии, увеличит потребление энергии и валовой внутренний продукт на душу населения в штате Сеара. В то же время это снизит уровень загрязнения, возникающего в результате сжигания ископаемого топлива, и, следовательно, повысит качество жизни населения такого федерального штата Бразилии.

43-61 66
Аннотация

Рассмотрены социальные и экологические аспекты, климатические и гляциологические особенности освоения Арктики в части энергоснабжения. Показаны наиболее целесообразные способы комплексного освоения Арктики. На примере крупных и уникальных стационарных проектов отмечен ряд недостатков: высокая стоимость, долгострой, неполная автономность, недостаточное решение проблем экологии и переработки отходов. Неполная автономность обусловлена необходимостью подвоза материалов, продуктов, сменных экипажей и персонала, а также недостаточной логистикой и трудностями транспортировки на материке в условиях лета и по морю в условиях зимы. Проблемы экологии и переработки отходов связаны с применением традиционных способов сжигания твердого и жидкого топлива с использованием угля или мазута. Переход на сжиженный природный газ (СПГ) для электродвижения и энергоснабжения заметно улучшит экологическую обстановку. Исследования, выполненные на математической модели многофункционального энергетического комплекса, показали возможность бесперебойного энергоснабжения локальной нагрузки как от централизованной сети, так и от дизель-генератора (ДГ) и накопителя электроэнергии, причем ДГ используется с целью экономии топлива в качестве резервного источника. Предлагаемые технологии электрогенерации на основе водорода или атомных станций малой мощности (АСММ) позволяют наряду с улучшением экологической обстановки повысить энергоэффективность установки непосредственного преобразования топлива и обеспечить комплексную переработку отходов. Малочисленность населения Арктики, его мобильность при вахтовом методе требуют комплексной разработки мобильных систем энерго- и жизнеобеспечения малой мощности до 30 МВт с помощью СПГ или АСММ, дополненных ВИЭ. Если установка на водороде является одновременно источником и накопителем электроэнергии, то применение АСММ и особенно ВИЭ требует наличия накопителей электроэнергии. Указанные накопители водородного или электрохимического цикла являются наиболее прогрессирующими в мировой энергетике, и их применимость существенно зависит от развития обслуживающей инфраструктуры. Отмечено, что типизация и тиражирование источников электроснабжения позволят решить проблему освоения удаленных и изолированных регионов Арктики путем комплексного использования инновационных технологий генерации, накопления, передачи и распределения электроэнергии, обеспечения жизнедеятельности, утилизации и переработки отходов, сохранения благоприятной экологической обстановки с использованием водородной энергетики и цифровых систем управления и мониторинга.

62-72 56
Аннотация

Исследован процесс окислительного низкотемпературного водно-парового реформинга этанола в проточном трубчатом кварцевом реакторе при атмосферном давлении в интервале температур 300-450 °С для получения водорода с минимальным содержанием монооксида углерода на ранее разработанном катализаторе Ni/ZnO (20 мас.% никеля). Катализатор готовили пропиткой промышленного порошка оксида цинка нитратом никеля с последующим прокаливанием и восстановлением оксида никеля. Использовались водно-этанольные смеси с молярным отношением «этанол - вода» от 1:2 до 1:13. Поток жидкой смеси составлял 0,45-1,55 г/час. Вместе со смесью в реакционную зону подавался воздух с таким расчетом, чтобы молярное отношение «кислород - этанол» изменялось в интервале 0,5-1,2. Анализ газовой фазы осуществлялся на газовом хроматографе «Цвет-500». В качестве детектора применялся катарометр.

Показана довольно высокая эффективность катализатора Ni/ZnO при получении водорода в процессе окислительного водно-парового реформинга этанола при относительно низких температурах. Основными продуктами реформинга этанола являлись водород, метан и двуокись углерода. Конверсия этанола происходила уже при 300 °С, а при 450 °С протекала практически полностью (99 %). Содержание водорода в продуктах реформинга во всех исследованных случаях находилось в интервале 45-60 об.%, выход водорода составлял при температуре 450 °С 1,6 моля на 1 моль этанола. При этом наблюдалось более высокое содержание двуокиси углерода, достигающее 45 об.%, и более низкое содержание метана, в 4-10 раз меньше водорода, в отличие от водно-парового реформинга этанола, где содержание двуокиси углерода составляло 15-20 об.%, а метана - всего в 2-2,5 раза меньше водорода.

Во всей исследованной области температур при малом времени контакта (0,5-0,6 сек) реакционной смеси с катализатором и при повышенном молярном отношении «кислород - этанол» в газовой фазе практически полностью отсутствовал монооксид углерода, что позволяет использовать полученную богатую водородом смесь для питания топливных элементов на протонообменных мембранах.

VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 17. Энергетика и экология

73-84 54
Аннотация

Представлены расчетные исследования равновесной эмиссии окислов азота на выхлопе карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Температура процесса окисления топлив составляет 1 400 °С, давление для карбюраторных и дизельных двигателей - 60 атм и 80 атм соответственно. Исследования проведены для природных и искусственных видов топлива: водорода, этанола, метанола, бензина, дизельного топлива и метана, - при коэффициенте избытка воздуха, соответствующем температуре окисления топлив 1 400 °С. Применялась методика расчета равновесного состава, основанная на константе равновесия и уравнениях сохранения массы. Показано, что с ростом давления от 1 атм до 60 атм для карбюраторных двигателей и до 80 атм для дизельных двигателей реакция образования диоксида азота смещается в сторону увеличения NO2. На образование NO увеличение давления не влияет в силу того, что реакция проходит без изменения объема. Определено, что основным загрязняющим компонентом атмосферы является NO. Однако целесообразно шире использовать топлива, характеризующиеся наименьшим выходом диоксида азота (метан и метанол), поскольку наиболее опасной для человека является двуокись азота (NO2), относящаяся к химическим веществам 2-го класса опасности. Установлено, что снижение температуры окисления с использованием водорода в качестве топлива для электрохимических генераторов тока позволит снизить эмиссию окислов азота более чем на порядок по сравнению с лучшими результатами для ДВС.

 
84 27
Аннотация

22-25 октября 2019 года

Кафедра электромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках Российского энергетического форума проводит с 22 по 25 октября 2019 года Международную научную конференцию по электротехническим комплексам и системам
85-96 47
Аннотация

Использование экологически чистой солнечной тепловой энергии сталкивается с рядом трудностей при практической реализации энергосистем обитаемой лунной базы ввиду необходимости ее аккумулирования и хранения в течение лунной ночи. В статье рассматривается гелиосистема горячего водоснабжения для нужд системы обеспечения жизнедеятельности лунных баз, расположенных в пиках вечного света на Северном и Южном полюсах Луны. Данная система способна поддерживать требуемый уровень температуры воды в течение лунного года с учетом солнечных затмений на Луне. Гелиосистема включает в себя коллектор солнечной энергии в форме кольцевого цилиндра с осью, перпендикулярной поверхности Луны, с водородным теплоносителем и аккумулятором теплоты сезонного типа в форме кубического резервуара, расположенного под поверхностью Луны и заполненного дробленым реголитом. Данный аккумулятор обеспечивает поддержание температуры горячей воды в периоды отсутствия солнечного света. Проведен отбор проектных параметров и анализ работоспособности гелиосистемы на основе разработанной математической модели и компьютерного моделирования динамических режимов функционирования гелиосистемы, располагаемой на склоне кратера Пири на Северном полюсе и на склонах кратеров Шеклтон, Де Герлах и горе Малаперт на Южном полюсе Луны. Показано, что для Северного полюса температура воды на лунной базе достигает требуемого уровня в конце первой лунации и практически не изменяется в период солнечного затмения благодаря наличию в гелиосистеме аккумулятора теплоты. При расположении гелиосистемы в любом пике вечного света на Южном полюсе время выхода системы на требуемый тепловой режим не превышает 4 лунации, при этом требуемый уровень горячей воды обеспечивается в течение всего года. Отмечено, что из-за наличия интервалов темноты в южных пиках вечного света требуются значительно большие площади миделя солнечного коллектора и в два раза большие размеры теплового аккумулятора по сравнению с Северным полюсом.

XV. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 35. Энергосберегающие технологии, системы, материалы и приборы

97-105 45
Аннотация

В статье рассмотрены вопросы исследования и разработки электрохимических накопителей энергии наборных суперконденсаторов нового поколения с повышенными энергетическими характеристиками. На базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований в ОИВТ РАН в течение последних десяти лет были разработаны опытные образцы наборных суперконденсаторов, главные особенности которых заключаются в использовании нетоксичного органического электролита на основе ионной жидкости и новой технологии изготовления электродов суперконденсатора на основе двусторонней композитной углеродной ленты.

По новой технологии изготовлены: суперконденсатор 41СК, состоящий из 40 двухсторонних и двух односторонних электродов с номинальным 90,2 В и максимальным 102,5 В напряжением; суперконденсатор 2х50СК, состоящий из двух параллельно соединенных пакетов по 50 элементарных суперконденсаторов (в каждом пакете 49 двухсторонних и два односторонних электрода) с номинальным 110 В и максимальным 125 В напряжением. Экспериментальные исследования опытных образцов показали, что вольтамперограммы имеют типичную прямоугольную форму с четко выраженной двойнослойной областью, что свидетельствует о равномерном распределении заряда и отсутствии вклада псевдоемкостных процессов в исследуемом интервале напряжений; заряд/разрядные зависимости имеют выраженную пилообразную форму, что свидетельствует о равномерных зарядке и разрядке двойного электрического слоя.

Сравнение характеристик серийных образцов наборных суперконденсаторов с водным электролитом и макетных образцов наборных суперконденсаторов с органическим электролитом на основе ионной жидкости 1Ме3ВuImBF4 показало, что удельная энергия новых наборных суперконденсаторов более чем в 10 раз выше по сравнению с наборными суперконденсаторами с водным электролитом; удельная мощность новых наборных суперконденсаторов в 2-3 раза выше, чем у наборных суперконденсатора с водным электролитом.

106-115 45
Аннотация

Рассмотрены вопросы исследования и разработки накопителей электрической энергии на основе гибридных технологий. Проведенные исследования и анализ потребных условий применения систем накопления энергии показали, что их основные технические характеристики - запасенная энергия, отдаваемая мощность и время разряда, - не могут быть реализованы в хотя и масштабируемых, но идентичных технических устройствах. Для решения этой проблемы применяются гибридные технологии и дифференциация систем накопления энергии по условиям применения. В частности, для обеспечения качества электроснабжения практически всех конечных потребителей промышленного и частного сектора предложено использовать гибридные системы накопления на основе аккумуляторов и суперконденсаторов. Гибридные системы накопления электроэнергии такого типа имеют идентичные технические решения с рабочим напряжением 380 вольт и номинальной мощностью в зависимости от мощности используемых накопительных элементов.

Показано, что обеспечение качества электроснабжения потребителей электроэнергии нефтехимических производств, подверженных аварийным отключениям и существенным нарушениям нормативных требований по качеству электроснабжения вследствие некорректной работы питающих электрических сетей и другого высоковольтного оборудования, возможно при помощи гибридных систем накопления энергии киловольтного и мегаваттного диапазонов на основе батарей суперконденсаторов и статических компенсаторов реактивной мощности, которые позволяют поддерживать требуемый уровень и качество напряжения, повышать пропускную способность линий электропередач.

XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ. 41. Информация

 
117 23
Аннотация

Цель конференции - предоставить возможность обмена опытом и информацией по вопросам, связанным с безопасностью эксплуатации АЭС с ВВЭР. Дать возможность специалистам, занятым в атомной энергетике, представить результаты своих расчетно-теоретических, конструкторских и экспериментальных работ, направленных на повышение безопасности, модернизацию АЭС и продление эксплуатационного срока службы АЭС.

Место проведения конференции - АО ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, Московская область

 
127 8
Аннотация

Фонд развития ветроэнергетики (совместное предприятие, созданное на паритетной основе ПАО «Фортум» и АО «РОСНАНО») и правительство Саратовской области подписали юридически необязывающее соглашение о сотрудничестве, которым предусмотрено строительство в 2019–2023 гг. на территории региона ветряных электростанций совокупной мощностью до 300 МВт.

 
128 8
Аннотация

На X Международном форуме «Экология» Минздрав России расскажет о воздействии окружающей среды на здоровье городского населения.

 
128-130 29
Аннотация

В рамках Всероссийской конференции по развитию особо охраняемых природных территорий в г. Сочи состоялся ряд стратегических сессий для сотрудников заповедной системы.

 
130 23
Аннотация

В рамках Всероссийской конференции по развитию особо охраняемых природных территорий в г. Сочи состоялся ряд стратегических сессий для сотрудников заповедной системы.

 
131 6
Аннотация

Столяревский А.Я. - д-р техн. наук, директор Центра «КОРТЭС», зам. главного редактора Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE)

SPIN-код: 6991-1898



ISSN 1608-8298 (Print)