Актуальность исследования обусловлена переходом к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышением эффективности добычи углеводородного сырья согласно Указу Президента РФ от 07.07.2011 № 899 (ред. От 16.12.2015) «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации».
В связи с этим, данная статья направлена на раскрытие возможностей использования солнечной энергии для энергообеспечения станций катодной защиты.
Основным подходом к исследованию данной проблемы является солнечных коллекторов.

В статье предложена методология проектирования интеллектуальных систем автономных распределенных гибридных энергетических комплексов (АРГЭК), обеспечивающих минимальный уровень потребления энергии от внешней национальной сети, а также дизельных электростанций, обеспечивающих доставку электроэнергии региональным домохозяйствам и промышленным потребителям. Это будет реализовано за счет эффективного использования в таких системах ADHPC энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, с учетом их как штатного, так и аварийного режимов работы. При этом ADHPC не только поможет разгрузить существующую энергосистему во время пикового спроса, но и позволит значительно повысить эффективность процессов производства энергии из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), включая «зеленый» водород: например, избыточная энергия аккумулируется в период ее избытка и подается обратно потребителям электроэнергии в период дефицита, потери электроэнергии сокращаются, поскольку применяется эффективное управление потоками мощности, циркулирующими в системах АДГЭУ. Методика включает в себя следующие этапы (подзадачи): разработка структуры распределенной гибридной системы генерации и транспортировки электроэнергии от источников к потребителям; разработка системы диагностики отказов энергоблоков и обрывов проводов на участках местных энерготранспортных сетей и управления по результатам диагностики потоков мощности, циркулирующих в системах АДГЭС как в штатном, так и в аварийном режимах. Таким образом обеспечивается баланс энергетических мощностей и минимизация их потерь.

В статье проведён анализ мирового опыта по использованию солнечной энергии в системах анаэробной биоконверсии, определено необходимое тепло- и электроснабжение биогазовой установки, а также состав и расположение солнечных модулей различной конструкции для её энергоснабжения. Рассмотрено различное расположение солнечных модулей фотоэлектрической, тепловой и теплофотоэлектрической конструкции на поверхностях контейнера для расположения в нём биогазовой установки. Предложены различные режимы генерации энергии для энергоснабжения биогазовой установки - для обеспечения режима минимальной энергогенерации при параллельной работе с сетью и режима энергогенерации для суточного энергопотребления с аккумуляторными батареями, а также режим минимальной электрогенерации при параллельной работе с сетью для управления графиком электрогенерации.

В работе исследовано соединение TiH кодами ATAT, USPEX с интерфейсом QE и VASP. Прогнозные оценки выявили ряд стабильных и геометрически оптимизированных гидридов с разным атомным составом: Ti₆H₂, Ti₅H₃, Ti₅H₂, Ti₄H₃, Ti₃H₅ простой триклинной группы и высокосимметричные сплавы TiH₂, Ti₂H₂, Ti₆H₂, Ti₃H₅. Стабильность гидридов оценивалась расчетами из первых принципов и методом выпуклых оболочек. Модельные оценки механических характеристик показали, что гидриды с низкой массовой плотностью относятся к высокопрочным соединениям. Обнаруженные гидриды могут быть включены в эталонную базу соединений TiH. Рассмотрена возможность получения сплавов на основе TiAl с добавками Sc, Y, Dy, Ho «Гидридной технологией». Обнаружено формирование ламельной структуры при введении 2 ат.% Sc, Y в Ti50Al (ат.%). При добавлении 2 ат.% Y, Dy, Ho в Ti50Al (ат.%) формируются изотипические соединения Y₆Ti₄Al₄₃, Dy₆Ti₄Al₄₃, Ho₆Ti₄Al₄₃. Приводятся значения микротвердости и электросопротивления.

Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием возможности цифровизации контроля надежности водородных двигателей. Актуальность исследования обусловлена цифровой трансформацией экономики. Цель исследования – разработка программного обеспечения вибродиагностики водородных двигателей для снижения аппаратной сложности его реализации на программируемых логических интегральных схемах. При исследовании использованы методы программного моделирования. Результаты исследования показали и подтвердили возможность снижения погрешности контроля уровней вибраций водородного двигателя рекуррентными методами многополосной разностной цифровой фильтрации. Модельный эксперимент позволил определить условия реализации рекуррентных алгоритмов сравнительной оценки уровней вибраций такого двигателя.

Выполнен анализ технологий с улавливанием и захоронением CO₂ в результате процессов, в которых биомасса преобразуется в энергию или используется для производства материалов (BECCS). Показано, что они будут широко использоваться после 2030 года. Рассмотрены вопросы сжигания биомассы в циркулирующем кипящем слое (ЦКС), включая сжигание в среде кислорода с рециркуляцией СО₂, которое может обеспечить углеродную нейтральность. Рассмотрены вопросы получения водорода различными способами, дано их сравнение по стоимости и углеродному следу. Отмечено, что производство «зеленого» водорода электролизом от энергии ветра и солнца вряд ли оправдано в условиях России. Поэтому интерес представляет исследование возможности использования электроэнергии от паросилового цикла при сжигании биомассы, как возобновляемого источника энергии. Выполнены расчеты по собственным методикам и приведены результаты расчетов установки с получением водорода при использовании котла с ЦКС паропроизводительностью 100 т/ч. Рассмотрены два варианта биомассы – щепа и пеллеты. Котел рассчитывался для воздушного сжигания, кислородного сжигания с рециркуляцией СО₂ и вариантов с добавкой кислорода от электролизера при 50 % и 100 % подачи выработанной электроэнергии. Определены показатели котла и расходы водорода и кислорода в этих вариантах. Выполнена оценка приведенной стоимости водорода в течении жизненного цикла (LCOH), которая показала, что предложенная углеродно-нейтральная установка дает значение приведенных затрат на нижней границе существующих установок с электролизом из возобновляемых источников. Расчеты показали, что при переходе к полному кислородному сжиганию при плате за выбросы 30 дол/т СО₂ LCOH будет порядка 2 дол/кг водорода. Такой проект BECCS будет достаточно перспективным. Показано, что косвенный углеродный след для предложенной установки равен 0,38 – 0,95 кг/кг и безусловно соответствует требования по низкоуглеродному водороду (углеродный след менее 4,4 кг/кг).

Статья посвящена созданию экспериментального образца гибридного энергетического комплекса (ГЭК) на основе топливного элемента с протонообменной мембраной и литий-железо-фосфатных аккумуляторных батарей мощностью 3 кВт для питания удаленных потребителей железнодорожной отрасли. Целью работы является разработка системы управления, обеспечивающей высокую эффективность работы ГЭК и снижение расхода водорода. Представлена структура экспериментального образца ГЭК, приведено описание его основных блоков и их характеристик. Для определения оптимальных настроек системы управления проведены экспериментальные исследования используемого в составе ГЭК топливного элемента. Используя положения теории конечного автомата, выделены характерные режимы работы ГЭК, отличающиеся стратегией распределения мощности между источниками комплекса. Представлены результаты исследований экспериментального образца ГЭК в различных режимах работы, которые подтвердили работоспособность устройства, высокое качество выдаваемой электрической энергии, правильность алгоритма управления и выбора настроек системы управления.

Развитие крупных энергетических систем на основе возобновляемых источников энергии сопровождается ростом вводимых мощностей крупных сетевых накопителей. С учетом вектора на декарбонизацию и маневренность использование водорода в качестве топлива в цикле диабатической воздухо-аккумулирующей электростанции является перспективным научно-техническим направлением. Задача комплексной оптимизации структуры и параметров ВАЭС для различных регионов Российской Федерации должна решаться с учетом следующих факторов: внешние (требуемый регулировочный диапазон в энергосистеме; сложившиеся экономические показатели работы ОРЭМ; инфраструктурные и экологические ограничения для работы диабатических ВАЭС на природном газе), внутренние (капитальные затраты на серийно выпускаемое российское оборудование, физические ограничения по местам установки и объему накопителей воздуха). В то же время технический потенциал ВАЭС в отличие от многих других накопителей не ограничивается выработкой только электрической энергии, т.к. в силу физических особенностей процессов сжатия и расширения возникает возможность создания когенерационной или тригенерационной установки с получением как тепла, так и холода. Проблематика прогнозирования дефицита электроэнергии и маневренных мощностей в регионах страны должна рассматриваться в контексте нескольких уязвимых мест: ограничение по перетокам между энергосистемами, отсутствие требуемого количества маневренных мощностей для обеспечения регулировочного диапазона (избыток базовой генерации на АЭС и ТЭЦ), вывод из эксплуатации физически устаревшего генерирующего оборудования, невозможность своевременного квалифицированного ремонта и замены зарубежного генерирующего оборудования большой мощности, активное внедрение возобновляемых источников энергии. Исходя из анализа уязвимых мест ОЭС России установлено, что наибольший потенциал для развития маневренной генерации и крупных накопителей имеется в ОЭС Центра и ОЭС Юга. Ключевыми управляющими воздействиями, которые определяют конфигурацию ВАЭС с точки зрения капитальных и эксплуатационных затрат являются: маржинальная прибыль энергоузла ТЭЦ-ВАЭС и ГРЭС-ВАЭС в летном и зимнем режимах, энергетическая эффективность тепловой схемы ВАЭС (загрузка компрессоров и турбин в области высокого КПД, применение регенерации тепловой энергии и пр.), а также доступность типового оборудования российского производства. Только сбалансированное сочетание всех трех управляющих воздействий способно повысить привлекательность как крупных накопителей энергии в целом, так и ВАЭС, в частности, для ведения электрических режимов Объединенной Энергосистемы. Для условий ОЭС Юга и ОЭС Центра с учетом доступности природного газа и типовых значений установленной мощности энергоблоков является целесообразным внедрение диабатической ВАЭС с электрической мощности при разгрузке 100 – 200 МВт для ведения пиковых режимов общей продолжительностью 3 – 6 часов в сутки. В данной работе анализируются ключевые показатели работы воздухо-аккумулирующей электростанции при наличии и отсутствии регенерации тепловой энергии внутри цикла. Дополнительно проведена оценка перспектив применения метано-водородной смеси в газовых турбинах. В заключение работы приводится расчет процесса плазменного пиролиза метана как одного из возможных способов производства водорода для применения в энергетических целях.