Повышение эффективности использования солнечной энергии для опреснения соленой и загрязненной воды является актуальной задачей для многих регионов нашей планеты. Большие успехи, достигнутые в этой сфере с использованием методов ультрафильтрации и обратного осмоса, имеют высокую энергоемкость технологий, обеспечение которой с использованием фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии является чрезвычайно дорогостоящим. Создание новых технологий опреснения, требующих малых расходов электрической энергии требует применения других физических механизмов. Перспективным является совместное использование методов термической дистилляции с интенсификацией процессов испарения и конденсации малоэнергоемкими ультразвукомыми диспергаторами и термоэлектрическими холодильниками. В данной работе приведены результаты экспериментального исследования, эффекта улучшения процессов испарения и конденсации внутри одиночного солнечного дистиллятора с помощью ультразвуковых увлажнителей, расположенных в воде бассейна и установки в верхней части солнечного дистиллятора конденсатора паров, охлаждаемого термоэлектрическими элементами Пельтье. Результаты показали, что производительность модифицированного солнечного дистиллятора увеличилась на 124% по сравнению с традиционным солнечным дистиллятором.

Солнечные модули, которые используются на фотоэлектрических станциях, являются первичными источниками энергии, и именно от их эффективной работы зависит выработка электроэнергии станцией. При эксплуатации солнечные модули могут подвергаться различным природным и техногенным воздействиям. В результате чего их эффективность может снижаться, либо они могут выходить из строя. Мировая практика мониторинга состояния источника энергии на солнечной электростанции, основанная на измерениях электрических параметров цепочек-стрингов, состоящих из последовательно соединённых солнечных модулей, не в полной мере отражает изменений их возможных состояний. Информация о работоспособности отдельных модулей практически отсутствует. В связи с этим разработка математических моделей соединений фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), методов детализированного контроля и диагностики технического состояния солнечных модулей с целью своевременного выявления нарушений и последующего повышения эффективности их эксплуатации в условиях неоднородного освещения, являются актуальными задачами, требующими новых решений.

Было получено аналитическое уравнение полной вольт-амперной характеристики фотоэлектрического преобразователя в явном виде с применением W-функции Ламберта для прямой и обратной ветви. Был разработан электронный измерительный блок, позволяющий в автоматическом режиме записывать вольтамперную характеристику преобразователей включая отрицательную ветвь. При последовательном соединении ФЭП в условиях неоднородного освещения их поверхности некоторые наименее освещенные ФЭП перестают работать как источники энергии и становятся «паразитными» нагрузками. Основная масса ФЭП продолжают генерировать энергию и пропускать ток через менее освещённые ФЭП, вызывая высокие потери энергии в виде рассеивания тепла, что может привести к образованию локальных точек перегрева и термическому повреждению ФЭП. Показано существенное влияние обратной ветви вольт-амперной характеристики фотоэлектрического преобразователя на вырабатываемую мощность. Предложен способ составления солнечных модулей из фотоэлектрических преобразователей в условиях их эксплуатации при неоднородном освещении, техническим результатом является повышение эффективности (КПД) и надёжности работы электростанции за счет снижения частоты замены выходящих из строя солнечных модулей по причине образования локальных точек перегрева. Также разработан блок диагностики для солнечного модуля, позволяющий в автоматическом режиме отслеживать состояние работоспособности каждого модуля и своевременно оповещать о необходимости обслуживания, ремонта или замены солнечных модулей на территории солнечной фотоэлектрической электростанции.

Биоконверсия сырья обыкновенного тростника в сбраживаемые сахара для производства биоэтанола является актуальной и динамично развивающейся областью научных исследований. Целью данной работы было изучение двух типов: физико-химической предварительной обработки щёлочью и кислотой обыкновенного тростника. Предварительная обработка с кислотой обнаружила превосходство над щелочной обработкой по отношению к скорости ферментативного гидролиза и, как следствие, увеличению производительности этанола. В среде предварительной обработки с 6% кислотой в автоклаве показало высокое содержание общего редуцирующего сахара (25,4 г/л). Ферментация гидролизатов тростника с Saccharomyces cerevisiae способствующая выходу продукта в количестве 16,5 г/л этанола. Результаты проведённых исследований показывают, что используемая биомасса крайне актуальна для производства этанола. В этой связи, обыкновенный тростник может быть использован для производства биоэтанола, и становится потенциальным кандидатом для будущего производства по результатам проведённых исследований.

В данной работе рассмотрены вопросы производства и применения альтернативных видов топлива, а именно биоэтанола, проблемы и пути их решения. Стоить отметить, что использование новейших технологий для увеличения эффективности получения этилового спирта предоставляет нам достаточно перспективные методы для обширного использования биоэтанола и увеличения его конкурентной способности на мировом и спотовом рынке топлива. В данной статье исследованы исключительно методы получения (производства) биоэтанола из возобновляемых источников.

Энергоструктура большинства стран изменилась в соответствии с тенденцией «озеленения» энергетики в мире. В основном, страны поддерживают диверсификацию источников энергии для обеспечения национальных интересов и энергобезопасности. Адекватное и надёжное энергоснабжение, особенно электроснабжение, необходимо не только для экономического развития, но и для социально-политической стабильности страны.

В этой работе представлена общая картина мировой и атомной энергетики, в том числе обзор электроэнергетики Вьетнама. Результаты анализа показывают, что даже при относительно скромном потреблении энергии, Вьетнам столкнулся с нехваткой источников энергии, поэтому усиление развития электроэнергетики Вьетнама является насущной необходимостью для обеспечения социально-экономического развития в период ускоряющейся индустриализации и модернизации страны.

Описаны текущее состояние энергетики мира и тенденции ее развития; ускоряющийся процесс перехода от традиционных источников энергии к возобновляемым и его последствия; особенно локальные энергокризисы в Европе, Азии, США из-за слишком быстрого перехода в относительно суровых климатических условиях, а также обострение проблемы энергоснабжения в глобальном масштабе из-за масштабных санкций по отношению к России. Результаты проведённого анализа показывают, что в долгосрочной перспективе атомная энергия является лучшим решением проблемы надёжного энергоснабжения не только в Европе, но и во всем в мире.

Проанализированы необходимые условия для развитию атомной энергетики во Вьетнаме, в том числе наличие правовых основ и проведённая подготовка Вьетнама с начала реализации политики развития атомной энергетики (1996 г.) до момента принятия решения о прекращении строительства первой АЭС (2016 г.), в частности подготовка площадки для строительство АЭС в провинции Ниньтхуан, наличие уранового потенциала, имеющиеся инвестиции и финансы, а также подготовка персонала.

Сформулированы рекомендации для создания базы будущего развития атомной программы Вьетнама.

Решение проблемы экологически безопасного обращения с РАО наряду с обеспечением безопасной эксплуатации АЭС является основным условием приемлемости атомной энергетики, как надежного источника электроэнергии. Актуализирована проблема обращения с жидкими радиоактивными отходами. Обоснован выбор ионоселективной очистки, как оптимального варианта отверждения жидких радиоактивных отходов для окончательной изоляции кондиционированных РАО. Высокая эффективность неорганических сорбентов нового поколения повышает эффективность установок ионоселективной сорбции при условии решения задачи безопасного хранения отработанного сорбента средней и высокой активности в местах переработки, транспортировки и захоронения. В связи с этим, важным условием реализации данной технологии является оптимизация радиационной защиты контейнера с радиоактивными отходами. Конкретизирована задача по минимизации мощности эквивалентной дозы, создаваемой защитным контейнером с размещёнными в нем радиоактивными отходами (РАО). Описана модель защитного контейнера, использованная при моделировании радиационных параметров с использованием метода Монте-Карло. Выбраны защитные материалы для изготовления внутренней капсулы и защитного контейнера, а также материалы наполнителя, расположенного между капсулой и стенками контейнера. Для прогнозирования поглощённой энергии и мощности эквивалентной дозы в шести детекторах, расположенных на расстоянии 1 м от каждой из плоскостей контейнера, выполнено моделирование методом Монте-Карло. Представлены результаты оценки влияния материала капсулы с радиоактивными отходами и толщины ее стенки, вида наполнителя и его толщины на радиационнозащитные характеристики контейнера. В качестве размещаемых в контейнере РАО выбраны изотопы Cs-137 и Co-60 с заданной удельной активностью. По результатам моделирования получены зависимости поглощённой энергии, мощности эквивалентной дозы от материала и толщины капсулы с РАО, вида и толщины наполнителя, выполняющего роль дополнительного экранирования.

В работе представлены результаты исследования численного моделирования процесса газификации в газогенераторе с нисходящим потоком для получения синтез - газа с высоким содержанием водорода. Впервые исследована возможность применения эффлюента темновой ферментации в качестве сырья для термохимической конверсии с использованием в качестве окислителя - воздуха в соотношениях окислитель/топливо 0,45, 0,55 и 0,65. Моделирование процесса газификации осуществлялось в программном комплексе Comsol Multiphysics. В результате численных исследований были получены значения концентраций основных компонентов синтез - газа. Выход синтез - газа при воздушной газификации составил 1,8 м³/кг сухого вещества. При этом теплота сгорания генерируемого газа варьируется от 3,1 до 3,9 МДж/м³ при молярном отношении водорода к углекислому газу, находящемся в диапазоне от 3,1 до 3,9. Максимальный удельный вес водорода в составе синтез - газа, равный 26,94 %, достигается при соотношении окислитель/топливо, равном 0,45. Эффективность получения водорода варьируется в диапазоне от 23,8 до 27,3 %. Тепловая мощность, которую можно получить из синтез – газа, соответствует 47 – 59 кВт. Эффективность преобразования углерода составляет 23,6 – 28,8 %. На основании конструкционного расчета были получены основные геометрические параметры газогенератора с нисходящим потоком. Газогенератор предназначен для получения синтез - газов из эффлюентов анаэробной ферментации. Получение требуемых значений концентраций необходимых компонентов газа будет осуществляться путем варьирования расхода газифицирующего агента, а также комбинирования соотношений окислитель/топливо. Данное исследование позволит расширить знания в области комплексных технологий получения водорода из органических отходов, сочетающих биологические и термохимические методы.

Широкое распространение в нашей стране дизель-электрических генераторов, обусловлено необходимостью резервирования ответственных потребителей энергии и частных домовладений, в случаях потери централизованного энергоснабжения.   Большая территория страны, освоение дальневосточных и арктических территорий также приводит к необходимости использования дизель-электрических генераторов и организации  поставок больших объёмов дизельного топлива в эти удаленные регионы. В отличие от стационарных ТЭС такие автономные электростанции практически не имеют систем очистки продуктов сгорания, имеют низкие КПД, высокие удельные расходы топлива, высокую себестоимость производства энергии, имеют ограниченный моторный ресурс и нуждаются в постоянном техническом обслуживании.

В тоже время, современный уровень развития прямых методов преобразования химической энергии топлива в электрический ток на  основе электрохимических генераторов, позволяет создать автономную электростанцию, работающую на традиционных видах топлива, лишённую указанных недостатков. В данной статье рассмотрена инновационная технология комбинированного производства электрической и тепловой энергии с использованием предварительной конверсии дизельного топлива в синтез газ, с последующей подачей его на высокотемпературный электрохимический генератор.     Разработана    схема  полного технологического цикла установки - включая воздушную конверсию    дизельного топлива в синтез газ и дальнейшего использования его в ТОТЭ и котле - утилизаторе.

Методами  физико-химического моделирование и составления энергетических балансов горелки, батареи ЭХГ и котла - утилизатора определены  основные энергетические характеристики установки: электрический  КПД батареи ТОТЭ, химический КПД горелки, температура в аноде ТОТЭ, ЭДС планарного элемента, доля водорода, окисленного в аноде ТОТЭ, удельные расходы дизельного топлива на производство электрической и тепловой энергии.

Показано, что удельный расход дизтоплива на производство электрической энергии  114 гр/кВт∙ч (162 гр.у.т./кВт∙ч), а тепловой 31,7 кг/ГДж (45,1 кг у.т./ ГДж, 189 кг у.т./ Гкал).  Удельные расходы топлива соответствуют хорошей ТЭЦ и более чем в 3 раза ниже современных дизель-электрических станций равной мощности.

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Из-за экологических проблем поиск устойчивых альтернатив топлива стал обязательным, имея в качестве наиболее перспективной альтернативы использование биомассы в качестве источника энергии, а также для снижения выбросов CO₂ выбросы. Биоэтанол является основным видом биотоплива, который можно производить из лигноцеллюлозных материалов. Его производство обычно включает гидролиз-ферментацию, состоящую из трех основных этапов: предварительная обработка для получения ферментируемых сахаров, ферментация для получения биоэтанола и процесс разделения для получения высококонцентрированного биоэтанола. Одним из них является отношение стоимости к целевому объёму производства, за счет операций предварительной обработки.

В настоящее время в Российской Федерации и в других странах мира разрабатываются проекты крупных приливных электростанций гигаваттного класса. Такие электростанции предназначены для работы в энергосистеме совместно с тепловыми и атомными электростанциями. В случае отсутствия в зоне сооружения приливной электростанции предполагается сооружение комплексов, основанных на использовании периодически изменяющейся мощности генерации, например для производства водорода. В тоже время в зонах интенсивного приливного движения вод часто располагаются относительно небольшие потребители энергии-рыболовецкие артели, метеорологические и пограничные посты и пр. В данной работе рассматриваются конструкции бесплотинных приливных ГЭС, так как плотина является самым дорогостоящим сооружением энергоузла  и ее возведение экономически невыгодно для индивидуального пользования или для малых поселений, потребляющих электрическую мощность в несколько десятков киловатт. Изложен принцип действия бесплотинных приливных ГЭС. Сделаны выводы о преимуществах использования установки данного типа в диапазоне мощностей от 10 до 100 кВт.

В статье представлены материалы научно-исследовательской работы связанной с нестандартным методическим подходом к оценке вклада загрязнения от автотранспорта, ставшей возможной в связи с разразившейся на планете пандемией и ограничительными мерами по COVID-19. Был рассмотрен новый взгляд к оценке загрязняющих веществ от автомобильных выбросов, попадающих из атмосферы в поверхностные водоёмы, основанный на сравнении данных мониторинга за период: 2019 – 2020 г. В работе отражены результаты анализа   динамики   состояния   воздуха    и   воды    в   р.    Урал,   а   также   её    правостороннего притока - р. Сакмара в районе города Оренбург в период 2019-2020 гг. Оценено влияние ограничительных мер по COVID-19 на степень загрязнения воздуха в городе Оренбург и воды в реках Урал и Сакмара. Исследования показали, что в 2020 году, по сравнению с предыдущим, интенсивность движения автомобилей снизилось на 20 %, а в период локдауна (апрель – май) на 60 %, что привело к сокращению в воздухе содержания таких загрязняющих веществ как: оксид углерода, диоксид серы, оксид азота и диоксид азота, а в речной воде обеих рек: взвешенных веществ; железа общего; азота нитритного и нитратного. Сопоставление полученных данных позволило применить новый подход к оценке удельного вклада одного условного автомобиля в загрязнение рек Урал и Сакмара. Этот вклад, заключающийся, в недостаточном поступлении абсолютных величин загрязняющих веществ в воду рек, обусловленный условным простоем 1 автомобиля в 2020 году из-за ограничений по COVID 19, составил по рекам Урал и Сакмара, в частности, по взвешенным веществам 175,0 и 696,5 кг/год, соответственно; по железу общему – 0,545 и 0,727 кг/год; по сумме нитритного и нитратного азота – 0,657 и 0,923 кг/ год. Отмечается, что это оценочные расчёты, которые демонстрируют, как можно использовать уникальные данные, сложившиеся в результате объявления ограничительных мер по пандемии, для оценки труднодиагностируемых диффузных стоков.