В настоящей работе представлены краткие сведения о потенциале солнечной энергетики Узбекистана, проведён краткий обзор устройств, которые различным способом позволяют очищать оптическую поверхность фотоэлектрических батарей от пыли. В нынешних природно-климатических условиях во многих странах мира среднегодовая концентрация мелкодисперсных частиц кратно превышает норму, которая, в свою очередь, оказывает негативное воздействие на эффективность и производительность солнечных модулей солнечных фотоэлектрических станций, именно в этом контексте возникает необходимость разработать, создать и применить устройство для их очистки. Поэтому автором разработано, создано и применено устройство рациональной конструкции, которая очищает оптическую поверхность фотоэлектрической батареи от пыли. Для повышения уровня оперативности, а также для удобства эксплуатации, разработана мехатронная система и её принципиальная схема. 29 сентября 2023 года на лабораторном полигоне Ташкентского государственного технического университета были проведены экспериментальные исследования по эффективности работы фотоэлектрической батареи, оснащенной разработанным устройством. В ходе чего выяснилось, что все электрические параметры очищенной фотоэлектрической батареи были значительно выше, чем параметры неочищенной батареи. Например, в 12:08 часов, когда солнечная радиация Е достигла 584 Вт/м2, ток короткого замыкания, выходная мощность и коэффициент полезного действия очищенной панели составили 6,17 А, 151 Вт и 10,34% соответственно, что по сравнению с параметрами неочищенной батареи на 7,30%, 10,21% и 10,23% больше. Поэтому устройство может быть успешно применено для солнечных модулей солнечных фотоэлектрических станций или для фотоэлектрических батарей, которые устанавливаются на крышах различных зданий и домов населения.

В данной статье представлены результаты исследований физических свойств гидрогенизированных аморфных тонких пленок сплавов α-Si1-xGex:H и α-Si1-xCx:H, полученных плазма-химическим осаждением. Определены оптические константы (n, n1, α, R, d) и ширина запрещенной зоны исследуемых пленок (E0 = 1,05 ÷ 3,00 эВ). На основании исследования оптических свойств различных режимов осаждения (Тпод, d, H2), температура подложки, толщина пленок и уровень гидрогенизации сплавов характеризуются различными структурными фазами. С изменением технологических параметров получаются также различные структурные и полимерные фазы кристаллитов: нанотрубки, нанопроволока, наночастицы, квантовые ямы, квантовые точки, графены, графиты, графины, фуллерены, алмазные частицы, кластеры и др.

Структура осажденных пленок нк-Si:Н является смешанной-двухфазной и состоит из нанокристаллитов нк-Si:Н, «распределенных» в аморфной сетке. Отжиг кристаллических пленок при температуре 700 оС увеличивает размер кристаллитов до 50 ÷ 100 Ао в диаметре, а проводимость изменяется слабо. Также при введении водорода в аморфную пленку кремния при низких температурах (Тs ≤ 100 оC) с более высоким содержанием водорода (≈ 30 атм. % и более), материал содержит избыток группы SiH3, а также несколько больше водорода в полимерном виде (SiH2)n. Концентрация углерода и водорода в пленках α-Si1-xCx:Н зависит от условий осаждения и исходной газовой смеси SiH4, CH4, H2. В зависимости от выбора режимов с повышением концентрации водорода H2 и CH4 пленки осаждаются в полимерном виде.

С каждым годом происходит уверенное развитие солнечной электроэнергетики, поддерживаемое различными странами всего Мира. В данной связи стоит задача снижения стоимости производства фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и повышение их эффективности. На этом фоне все больше отходят от традиционных кремниевых технологий в поисках решения данной задачи. Одним из перспективных направлений для дальнейшего развития являются ФЭП на основе квантовых точек из-за их уникальных свойств, стабильности при эксплуатации и возможности их экологически чистого производства. Целью работы является исследование текущего состояния развития фотоэлектрических преобразователей на основе квантовых точек. Областью исследования является солнечная электроэнергетика. Для решения поставленной задачи были систематизированы различные материалы отечественных и зарубежных научных публикаций касательно тематики солнечной энергетики. Рассмотрены ФЭП на основе квантовых точек, методы их получения, а также дан прогноз для их дальнейшего перспективного использования в солнечной энергетике.

Проанализированы комплексные исследования по очистке поверхности фотоэлектрических батарей (ФЭБ) от снежного и ледяного покрова, а также изучено влияние заснеженности на основные рабочие параметры ФЭБ. Предложен метод очистки поверхности ФЭБ от снега с помощью энергосберегающего нагревательного элемента (инфракрасного пленочного материала). Разработана фотоэлектрическая установка, которая оснащена инфракрасным пленочным электронагревателем на карбоновой основе.

15 января 2023 года были проведены экспериментальные исследования по очистке снега с поверхности одной ФЭБ и одного ряда фотоэлектрической станции (ФЭС) мощностью 10 кВт на основе поликристаллического кремния, покрытой снегом толщиной 12 см. Из анализа экспериментальных результатов следует, что выработка электроэнергии ФЭС, покрытой снегом, уменьшалась на 80-90% в сравнении с результатами измерений при полуясной погоде зимнего периода. В результате применения инфракрасного пленочного электронагревателя коэффициент полезного действия (к.п.д.) данной ФЭБ восстановлен. Многочисленные эксперименты показывают, что для очистки фронтальной поверхности ФЭС (40 шт. ФЭБ) общей мощностью 10 кВт инфракрасный пленочный электронагреватель потреблял всего 1,7 кВт·час электроэнергии.

Эксперименты продолжались для изучения влияния очистки поверхности ФЭБ мощностью 290 Вт покрытой снегом толщиной 50 мм на к.п.д. ФЭБ в течение двух дней 25-26.01.2024 г. Следует отметить, что к. п. д. ФЭБ при заснеженности и облачности уменьшался до значений 1,5-2%. Это объясняется зависимостью толщины снежного покрова на фронтальной поверхности ФЭБ от величины плотности потока солнечного излучения в зимнее время. После активной очистки фронтальной поверхности ФЭБ от снежного покрова с помощью устройства, к.п.д. обоих ФЭБ уравнивались в течение 25 минут.

В данной статье проанализированы возможности использования возобновляемых источников энергии для увеличения производства электроэнергии на территориях малых ГЭС. Развитие обрабатывающей промышленности для экономического развития стран, увеличение численности населения и другие причины приведут к увеличению спроса на электрическую энергию. Расширение масштабов производства энергии и, как следствие – выброс различных вредных газов в окружающую среду. Кроме того, изменение климата влияет на проблемы с водоснабжением на гидроэлектростанциях. Рассмотрен один из вариантов снижения потребления газа: использование малоотходных возобновляемых источников энергии для транспортировки энергии. Также проанализированы возможности повышения энергоэффективности на территориях электростанций для снижения потерь при передаче энергии. Исследования проводились в Наманганской области и получены положительные результаты.

Потенциальным сырьем для получения водорода (основного носителя для накопления, хранения и транспортировки энергии) является метан из биогаза. Продемонстрирован подход к получению в мезофильных условиях биогаза с высоким содержанием метана (69-72%) из отходов коммерческих сухих и влажных кормов для собак и кошек. За 27-28 суток в анаэробных условиях степень биотрансформации отходов составила 60-88%. В результате минерализации обводненных органических отходов содержание аммонийного азота и фосфора в виде фосфатов составило 676-887 мг NH4 +/л и 77-160 мг РО4 3-/л, соответственно. В анаэробно обработанном стоке наблюдалось накопление сульфид-ионов до 22 мг/л. Полученные по завершению биотрансформации отходов кормов для домашних животных твердый осадок и анаэробно обработанный эффлюент (жидкая фракция) являются потенциальным органическим удобрением для нужд сельского хозяйства, а метан из биогаза – сырье для получения водорода и чистого углерода для нужд наноиндустрии.

Хотя двухстадийное анаэробное сбраживание (ДАС) не является новым процессом, информация о стабильности процесса, микробном сообществе и эффективных условиях эксплуатации ограничена и часто противоречива. В данной работе изучено влияние различных материалов-носителей (пенополиуретан, углеродный войлок, кольца Рашига и комбинация углеродного войлока и колец Рашига) на эффективность термофильного ДАС сточных вод молочных производств. Скорость загрузки органических веществ (OLR) в ацидогенном реакторе (RH) постепенно повышали с 13,74 до 32,56 г ХПК/(л∙сут) и с 0,64 до 11,46 г ХПК/(л∙сут) в метаногенных реакторах путем соответствующего снижения время гидравлического удерживания (HRT). Самая высокая скорость производства водорода 1280,3 мл/(л·сут) и выход водорода 93,2 мл/г ХПК были достигнуты при OLR 13,74 г ХПК/ (л·сут), но производство водорода прекращалось при более высоком OLR. Основными растворимыми метаболитами в RH были бутират и лактат, а в микробном сообществе доминировали Streptococcus, Thermoanaerobac- terium, Veillonellales-Selenomonadales и Pseudomonas. Наибольшая скорость образования метана (2674 мл/(л·сут) при HRT 0,5 сут) наблюдалась в реакторе с пенополиуретаном, а самый высокий выход метана (305,5 мл/г ХПК при HRT 1,5 сут) был получен в реактор, содержащий углеродный войлок. Spirochaetaceae, Desulfomicrobium, Anaerolineaceae, Candidatus Caldatribacterium и Cloacimonadaceae W5 были связаны с этими материалами и объясняли самые высокие метаногенные свойства.

Эта работа направлена на комплексное решение проблемы надежной и безопасной эксплуатации транспортной энергетической системы с высокой концентрацией энергии на основе универсального энергоносителя – криогенного жидкого водорода.

В статье рассматривается возможность использования различных методов и методик для оценки надежности машин и оборудования, эксплуатируемых в аварийных ситуациях и экстремальных условиях. Проанализированы полученные результаты.

В настоящее время в нефтегазовом комплексе уделяется большое внимание развитию водородных технологий, а также водородной энергетики в связи с актуальностью Климатической повестки дня. В этой связи наибольший интерес представляют объекты водородной энергетики: криогенные резервуары водорода, криогенные водородопроводы, криогенные кислородные резервуары и криогенные кислородопроводы, а также криогенные резервуары и трубопроводы для хранения технологического азота. Важную роль для глобального энергообмена играют танкеры LH2 для транспортировки криогенного водорода. Так, Австралия и Япония построили первый танкер LH2 для транспортировки водорода из Австралии в Японию. Кроме того, ожидается строительство еще 85 танкеров LH2.

После транспортировки криогенный водород хранится в криогенных водородных хранилищах, обычно также представляющих собой криогенные водородные баки с обвязкой в виде криогенных трубопроводов, а также криогенные азотные баки для хранения технологического азотного газа. Далее водород используется в автомобильном транспорте, авиации, судоходном флоте, промышленности и энергетике. Основные элементы мобильных, стационарных и бортовых систем хранения водорода претерпевают критические нагрузки и находятся в зоне повышенного изучения и внимания.

В связи с этим нами рассмотрены функции изменения основных эксплуатационных характеристик, сделаны предложения о возможности прогнозирования развития накопленных неисправностей и предложения по обеспечению безопасности и продлению срока службы объектов с учетом определения локальных и комплексных повреждений криогенных резервуаров и трубопроводов

В статье рассмотрены существующие подходы к сертификации низкоуглеродного водорода и предложены рекомендации по их совершенствованию на основе оценки углеродного следа по всему жизненному циклу. Представлена комплексная оценка углеродного следа водорода, получаемого из воды и метана при паровом риформинге. По результатам оценки сделан вывод о том, что примерно 50% водорода производится из воды, соответствует показателям низкоуглеродного водорода (уровень выбросов в диапазоне 4,2-4,5 кг CO2экв/кг H2) и может рассматриваться при сертификации, как возобновляемый водород. Результаты оценки углеродного следа водорода из сероводорода демонстрируют, что для сероводородной конверсии метана и термического разложения сероводорода, выбросы диоксида углерода составят порядка 1,842 и 2,244 кг CO2/кг H2, соответственно. С учетом сопутствующих выбросов при добыче природного газа суммарные выбросы парниковых газов для рассматриваемых процессов составляют 4,649 и 6,129 кг CO2экв/кг H2, соответственно при использовании сетевой электроэнергии. При использовании электричества от гидроэнергетики, суммарные выбросы парниковых газов при производстве водорода путем сероводородной конверсии метана и термического разложения сероводорода составят 2,33 и 2,78 кг CO2/кг H2 соответственно, а для щелочного электролизера они около 2,60 кг CO2/кг H2. Таким образом, при использовании низкоуглеродных источников электроэнергии для обеспечения работоспособности процессов технологии получения водорода из сероводорода демонстрируют сравнительные показатели с процессами электролиза воды, а в некоторых случаях демонстрируют даже более низкие выбросы.

Дополнительно рассмотрено и проанализировано воздействие утечек водорода на парниковый эффект, что позволяет сделать вывод о том, что водород является косвенным парниковым газом.

В статье рассмотрены перспективы создания автономных гибридных электростанций с использованием возобновляемых источников энергии и водорода в качестве систем хранения энергии, а также аккумуляторных батарей для системы электроснабжения железных дорог. Проведен сравнительный анализ различных систем хранения энергии. Создана имитационная модель, учитывающая характеристики поездов электроподвижного состава, модель контактной сети межстанционной зоны железнодорожного перегона и модель системы накопления энергии. Управление потоком электроэнергии в автономной гибридной электростанции требует учета прогнозов потребления и выработки электроэнергии, а также уровня заряда накопителя энергии. Для решения задачи синтеза алгоритма управления предлагается использование матричного Q-обучения. Новизна исследования заключается в предложенном подходе применения Q-обучения к рассматриваемой задаче на основе дискретизации входных и выходных параметров модели и верификации подхода на имитационной модели, построенной для реального участка железной дороги между Яей и станцией Ижморская (Кемеровская область РФ). Показано, что использование предложенной системы позволяет выровнять напряжение в сети между тяговыми подстанциями и обеспечить значительное увеличение пропускной способности участка железной дороги, а предложенный метод матричного Q-обучения позволяет синтезировать эффективный алгоритм управления системой накопления энергии в составе автономной гибридной электростанции.

В транспортном секторе традиционные автомобили, работающие на ископаемом топливе, постепенно заменяются электрическими и водородными транспортными средствами. Даже несмотря на все признанные преимущества и последние достижения в области энергоэффективности, снижения шума и снижения воздействия на окружающую среду, рынок электрической и водородной мобильности все еще не на должном уровне. Размещение зарядных станций для электромобилей в мегаполисах считается одним из наиболее серьезных препятствий, мешающих более широкому использованию электромобилей и водородных транспортных средств. В данной статье предлагается эффективный подход, направленный на поиск оптимальных мест для зарядных станций электромобилей (EV) в городских районах. В предлагаемом подходе используется алгоритм оптимизации роя частиц. В этой работе были приняты во внимание различные параметры, такие как горизонтальное расстояние, которое электромобили преодолевают, чтобы добраться до зарядных станций (CS) и положительный наклон, с которым электромобили сталкиваются, чтобы добраться до зарядных станций. Задача оптимизации формулируется как смешанно-целочисленная задача. Целевая функция работает над минимизацией энергопотребления электромобилей для достижения ЦС в исследуемой области. Ограничения различий включены в предлагаемый подход, чтобы повысить точность и эффективность предлагаемого подхода. Предложенный подход применяется к реальным наборам данных и экспериментально проверяется путем сравнения с генетическим алгоритмом и жадным подходом. Результаты показывают, что предложенный подход экономит энергию примерно на 22% и 43% по сравнению с генетическим алгоритмом и жадным методом соответственно.

Технология топливных элементов становится многообещающим экологическим решением, предлагающим смягчение последствий глобального потепления, загрязнения воздуха и энергетических кризисов. Этот экологически чистый подход становится свидетелем всплеска внедрения в автомобильный сектор: автобусы, автомобили, скутеры, вилочные погрузчики и т. д. на топливных элементах становятся все более распространенными. Автомобильная промышленность быстро развивает технологию топливных элементов, приближаясь к коммерциализации автомобилей на их основе. По мере преодоления различных технических препятствий и снижения затрат автомобили на топливных элементах могут стать конкурентоспособной силой на автомобильном рынке, представляя собой превосходное решение для экологической устойчивости и энергоэффективности. В этом обзорном документе рассматриваются основы топливных элементов, их характеристики и применение в автомобильной сфере, а также исследуются их перспективы по сравнению с традиционными технологиями. Кроме того, он проливает свет на существующие исследования и промышленные разработки в области технологий водорода и топливных элементов. Кроме того, дается всестороннее сравнение различных автомобилей на топливных элементах, которые уже поступили в продажу, что позволяет читателям понять текущую ситуацию на рынке. В обзоре также анализируются преимущества и проблемы, связанные с технологией топливных элементов, предлагается представление о будущей траектории ее развития. Благодаря этому всестороннему исследованию, читатели смогут получить более глубокое понимание технологии топливных элементов и ее потенциала в революционном преобразовании автомобильной промышленности.