В статье представлен обзор исследований агривольтаических систем на основе различных типов фотоэлектрических модулей, которые имеют значительный потенциал для производства и использования зелёного водорода. Рассмотрены предпосылки для активного и эффективного внедрения агривольтаики и зелёного водорода в современном мире, описаны успешные примеры использования фотоэлектрических преобразователей в сельском хозяйстве и производстве зелёного водорода, представлена классификация агривольтаических систем. Показаны основные достоинства и недостатки использования фотоэлектрических модулей в сельском хозяйстве на примерах открытых, тепличных и закрытых агривольтаических систем. Представлены современные сельскохозяйственные машины и автономные роботы, которые применяются в агривольтаических системах, а также обоснована целесообразность использования зелёного водорода в таких устройствах.

В работе рассматривается теплообмен при сверхкритических давлениях н-гептана в различных положениях трубы. Приведены сравнения данных, полученных в опытах с расчетными. Выявлено, что несколько значительные расхождения между экспериментальными и расчетными значениями критерия Нуссельта наблюдаются в области вторично улучшенного режима теплоотдачи, где с незначительным увеличением плотности теплового потока в результате влияния совокупных действий различных факторов происходит снижение температуры стенки порядка 150 °С и более. При этом расчетные значения критерия Нуссельта в ряде случаев получаются примерно на 25% меньше, чем экспериментальные.

В результате анализа экспериментальных данных установлено, что независимо от направления течения жидкости и положения трубы в условиях tc ≈ tm и tc ˃ tm, температура охлаждаемой поверхности по длине трубы распределяется нелинейно – в средней части ее x/d ≈ 60 наблюдаются резко выраженные максимумы температуры стенки.

Задачей работы являлось определить максимально возможную эффективность тепловых гибридных солнечных коллекторов при использовании их на юге Сибири. Для этого рассчитаны узловые точки и КПД органического цикла Ренкина при температурах фотоэлектрической панели, равных 25 °С, 50 °С, 75 °С и 100 °С, построены графики зависимости КПД фотоэлектрической панели, КПД органического цикла Ренкина и КПД теплового гибридного солнечного коллектора от температуры фотоэлектрической панели. КПД органического цикла Ренкина при температурах фотоэлектрической панели, равных 25 °С, 50 °С, 75 °С и 100 °С, равен 5,3%, 11,5%, 16,8% и 21,3% соответственно. КПД фотоэлектрической панели при ее температурах, равных 25 °С, 50 °С, 75 °С и 100 °С, составляет 17%, 14,9%, 12,8% и 10,6% соответственно. КПД теплового гибридного солнечного коллектора при температурах фотоэлектрической панели, равных 25 °С, 50 °С, 75 °С и 100 °С, равен 22,3%, 26,4%, 29,6% и 31,9% соответственно. В статье обоснован выбор аммиака (R717) в качестве низкокипящего рабочего тела в органическом цикле Ренкина. Показано, что максимально возможный КПД теплового гибридного солнечного коллектора, равный 31,9% достигается при температуре фотоэлектрической панели, равной 100 °С. По результатам работы пришли к выводу, что максимально возможное количество энергии, которое можно получить за год в Новосибирске от 1 м² следящего за солнцем теплового гибридного солнечного коллектора, составляет 856,5 кВт·ч; максимально возможное количество энергии, которое можно получить за год в Новосибирске от 1 м² стационарного теплового гибридного солнечного коллектора, составляет 585,4 кВт·ч.

В работе исследованы различные параметры пленок аморфного и нанокристаллического сплава кремния – углерода (а-нк-Si_1-xC_x:H (x = 0-1)), легированного фосфором (PH₃) и бором (B₂H₆). Изучены свойства этих пленок, полученных на различных подложках из кварца, стекла и кремния с покрытием Fe, Al, Pd, Ni, Ti, Ag. С помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) изучена морфология полученных нанотрубок. Также изучены структурные свойства пленок с помощью инфракрасной спектроскопии и дифракции рентгенлучей. Созданы каскадные солнечные элементы площадью S = 1,0 см² и обладающие коэффициентом полезного действия 14,09%.

Произведен синтез металлооксидной пленки ZnO на поверхности кремния марки КДБ-20. Определено, что кристаллографическое направление использованного кремния имеет ориентацию (100). Методом спрей-пиролиза золь-гель технологии определены оптимальные условия получения тонких пленок ZnO. Установлено, что металлооксидные пленки ZnO имеют гексагональную сингонию и вюрцитную кристаллическую структуру с параметрами: а = 0,4989 нм и c = 0,8342 нм, с размерами нанокристаллитов 67 нм. Исследование вольтамперных характеристик (ВАХ) гетероструктур n-ZnO/p-Si при освещенности Е = 0 Лк и Е = 1000 Лк и определены, что

прямая ветвь ВАХ имеет интервал экспоненциальный зависимости тока от напряжения V ≈V₀ e^Jad . Изучено влияние концентрации глубоких примесей на экспоненциальной участок вольт-амперной характеристики. Полученные результаты трактованы в рамках теории эффекта инжекционного обеднения носителей p-n перехода. Фотолюминесцентный спектр гетероперехода n-ZnO/p-Si имеет максимум при λ_max = 377 нм и охватывает широкую полосу в оптическом диапазоне. Это дает возможность определения наиболее оптимального режима выращивания упорядоченной структуры пленки ZnO на поверхности кремния, что обеспечивает выращивания практически без дефектной структуры. Экспериментально синтезированные гетероструктуры можно использовать в солнечной энергетике и оптоэлектронике в качестве фотоприемников. Указаны новые возможности применения металлооксидной пленки n-ZnO в фотоэлектрических преобразователях. Технология получения пленки является экологически чистой, доступной и экономически рентабельной, а также представляется перспективной для применения ее в детектировании видимого и ультрафиолетового света.

В современных условиях повышения требований к энергоэффективности и экологической устойчивости энергетических систем особое внимание уделяется интеграции возобновляемых источников энергии. В данной статье исследуется оптимизация работы гидроэлектростанций (ГЭС) и водохранилищ с использованием энергии ветра на примере Чортокского района Наманганской области. Рассматриваются методы повышения стабильности энергопоставок за счет комбинированного использования водных и ветровых ресурсов, а также компенсации колебаний в генерации электроэнергии.

Исследование показало, что одной из ключевых проблем эксплуатации ГЭС в этом регионе является необходимость отдачи значительных объемов воды на орошение в летний период. Это ограничивает возможности ГЭС по стабилизации энергопроизводства, поскольку водные ресурсы становятся недостаточными для поддержания необходимого уровня выработки электроэнергии. В связи с этим, энергия ветра, как дополнительный источник, играет важную роль в компенсации сезонных колебаний и поддержании стабильности энергоснабжения в течение года. Однако ветровая устойчивость также подвержена сезонным факторам, что требует особого подхода к управлению.

Работа ГЭС в зимний период, напротив, стабилизируется, благодаря более низким требованиям к водопотреблению, что позволяет поддерживать относительно постоянный уровень выработки энергии. В статье проведен анализ возможности эффективного использования ветровой энергии в зимнее время, когда гидроресурсы наиболее доступны для стабилизации общей системы электроснабжения. Представленные результаты демонстрируют, что интеграция ветровой энергии с водными ресурсами позволяет минимизировать негативные эффекты сезонных колебаний, обеспечивая более надежную и экологически устойчивую энергетическую систему.

На примере задачи обтекания двух последовательно расположенных тел методами CFD проведена сравнительная оценка условий возможной потери гидродинамической устойчивости низконцентрированного газодисперсного потока при вариации физических свойств частиц в диапазоне, характерном для промышленных энергетических установок на биомассе и ископаемом топливе. Выполнена валидация численной модели ламинарного обтекания одиночных частиц на основе результатов экспериментов Роу и Хенвуда для относительного расстояния между шариками 5, 11, 17 и 23. Показано, что профиль скорости перед первым шариком влияет на соотношение сил, действующих на каждый из шариков. Рассчитано относительное межцентровое расстояние (x/d)_кр, при котором отношение силы, действующей на вторую частицу (F₂) к силе, действующей на первую частицу (F₁), равно 0,95 (начало сближения) в условиях установившегося равномерного течения газа в элементарной трубке потока бесконечно большого поточного реактора для частиц сферической и пластинчатой формы. В диапазоне чисел Рейнольдса 2,0·10^-1…3,2·10³ определено влияние плотности, линейных размеров и формы на соответствующую (x/d)_кр объемную концентрацию φ_кр. Также для сфер рассмотрено соотношение сил F₂/F₁ = 0,90, что позволило установить переходную зону между поточными установками и котлами с ЦКС.

Результаты моделирования обтекания газом двух пластинок с тремя различными ориентациями относительно набегающего потока показывают, что взаимная ориентация пластинчатых частиц в потоке влияет на их гидродинамическое взаимодействие, повышая риск сближения в случае ориентации частиц наибольшей гранью перпендикулярно набегающему потоку и понижая риск сближения в случае ориентации частиц наименьшей гранью перпендикулярно набегающему потоку, относительно сценария обтекания двух сфер эквивалентного диаметра. Действенность предложенного метода прошла проверку при анализе ряда объектов, включающих энергетические котлы, промышленные газификаторы и крупные стендовые установки.

В статье рассматриваются перспективы использования борщевика Сосновского в производстве биоэтанола, как способ утилизации инвазивной культуры. Происходит пояснение использования борщевика, исходя из его биологических особенностей и возможности использования технологий пищевого спирта для переработки сырья в различные виды полезных материалов.

Также приведены альтернативные отрасли использования борщевика не только в сфере энергетики, но и в фармакологии, целлюлозно-бумажной промышленности, парфюмерной промышленности и сельском хозяйстве.

Микроводоросли давно привлекают внимание исследователей своей способностью улавливать углерод из атмосферы и преобразовывать его в органические соединения. Понимание того, как виды микроводорослей реагируют на различные условия, важно для разработки эффективных биотехнологических систем улавливания углекислого газа, которые могут стать экологически устойчивым решением в условиях глобального изменения климата. В исследовании определено влияние температуры, состава питательной среды и аэрации на процесс поглощения углекислого газа микроводорослями Chlorella kessleri, а также проведено сравнение скорости поглощения углекислого газа с Chlamydomonas sp., Chloromonas typhlos. Оптимальными условиями для поглощения углекислого газа микроводорослями Chlorella kessleri являются: температура –30 °С, освещенность – 3000 лк, наличие аэрации, наличие соединений азота в питательной среде. При таких внешних условиях достигается максимальная скорость поглощения углекислого газа (0,187 г · л^-1 · день^-1) данным видом микроводорослей. Отсутствие аэрации и дефицит азота негативно сказываются на процессе поглощения CO₂ и снижают скорость его поглощения вплоть до 0,042 г · л^-1 · день^-1.

Работа посвящена аналитическому обзору различных аспектов, связанных с утилизацией углекислого газа. Рассмотрены различные способы улавливания углекислого газа, существующие на данный момент. Наиболее перспективным методом утилизации углекислого газа является использование микроводорослей. В первую очередь это связано с условиями культивирования микроводорослей, а именно с возможностью выращивания микроводорослей в различных средах, не конкурирующих с сельскохозяйственными культурами. Помимо этого, обозначены следующие преимущества микроводорослей в контексте их использования в процессе утилизации углекислого газа: быстрое наращивание биомассы, видовое разнообразие, выделение кислорода в процессе фотосинтеза, высокая поглощающая способность. Было установлено, что на процесс утилизации углекислого газа влияют определенные факторы, а именно фотопериод, интенсивность освещения, температура культивирования, кислотность среды, концентрация подаваемого углекислого газа, различные добавки в питательной среде. В результате были определены оптимальные условия для большинства видов микроводорослей, при которых процесс улавливания углекислого газа является наиболее эффективным. Таким образом, оптимальные условия для эффективного улавливания СО₂ микроводорослями следующие: соблюдение фотопериода 16 ч освещения/8 ч затемнения, приблизительная интенсивность освещения 5405 Люкс, поддержание температурного режима в пределах 20 °C-25 °C, поддержание кислотности среды в пределах 6-8,3, подача углекислого газа в концентрациях до 5%, добавление мочевины и гидрокарбоната натрия в питательную среду. Практическая значимость работы определяется возможностью внедрения данной технологии на различных производствах во всех областях энергетики в Российской Федерации. Предлагается использование поглощающей способности микроводорослей в целях снижения экологической нагрузки от тепловых энергоносителей. Дальнейшее изучение данной области позволит создать эффективную систему улавливания углекислого газа с получением продукта с добавленной стоимостью (биомассы микроводорослей), что создает дополнительную экономическую привлекательность для продолжения исследования.

На основе стратегии энергетического развития России до 2035 г. в статье обосновывается перспектива развития атомной энергетики, согласно которой атомные станции планируется принуждать к разгрузке в диапазоне до 50% от номинальной мощности во время участия в регулировании суточной неравномерности электрической нагрузки. Кроме этого, атомные станции будут привлекаться к первичному регулированию частоты, что также связано с разгрузочным режимом работы АЭС. Все эти обстоятельства вынуждают искать способы обеспечения АЭС базисной нагрузкой. Наряду с ГАЭС в статье рассмотрен альтернативный вариант в виде использования водородного комплекса на основе электролизного производства водорода, что удовлетворяет концепции безуглеродного его получения. В статье приводится мировая динамика по внедрению электролизеров, а, кроме этого, по увеличению доли электролизного водорода, полученного на базе АЭС. Водородный комплекс в этом случае является средством обеспечения АЭС базисной нагрузкой, что предполагает потребление невостребованной электроэнергии по себестоимости. Это позволяет производить водород по конкурентоспособной цене в сравнении с отдельными производителями на рынке. Полученный водород пользуется огромным спросом как полезный продукт в ряде отраслей промышленности. В статье приводятся примеры потребления водорода в различных областях потребления в зависимости от чистоты с учетом требований ГОСТа. Ряд отраслей-потребителей используют водород особой степени чистоты, т. е., более 99,999% об. В этой связи учтена дополнительная очистка водорода на палладиевых мембранах. Произведена комплексная оценка эффективности системы производства водорода с учетом его дополнительной очистки и доставки потребителю различными способами, освоенными и востребованными мировой практикой. Выполнено сравнение способов доставки водорода до потребителя в сравнении с получением водорода электролизом на месте потребления. Выполнено сравнение по критерию чистого дисконтированного дохода для варианта сторонних потребителей, не имеющих собственного производства водорода.

В работе описана оптимизация прибора Сивертса для точного измерения взаимодействия водорода с материалами волюметрическим методом. Целью настоящего исследования является снижение влияния температурного градиента в аппарате типа Сивертса для получения точных и достоверных результатов измерений кинетики сорбции и десорбции в материалах – накопителях водорода. Были рассмотрены два метода учета влияния температурного градиента на содержание водорода. Первый метод заключался в искусственной сегментации газового тракта и определении температуры в каждом сегменте. Второй метод заключался в представлении общего объема газового тракта как двух динамических объемов горячей и холодной части. Экспериментально были получены параметры уравнения для расчета содержания водорода с учетом влияния температурного градиента для обоих методов. Затем была проведена автоматизация процессов сбора данных и расчетов температурного градиента для данных методов и сравнение результатов по применению этих методов. Наилучший результат был достигнут с использованием второго метода: максимальное отклонение составило 0,1 масс.% от начального количества газа. Практическая значимость исследования заключается в повышении точности определения массовой доли водорода в исследуемых материалах в процессе сорбции в аппаратах типа Сивертса.

В статье проведено экспериментальное и теоретическое исследование оптических свойств тонких пленок оксида олова. В тонких пленках наблюдается большее влияние адсорбции молекул газов на проводимость слоев. Приведена методика измерения с помощью спектрофотометра и дальнейшей обработки экспериментальных оптических спектров пропускания. Измерены спектры пропускания, в которых определена ширина запрещённой зоны.

Исследовались пленки оксида олова, изготовленные спрей-пиролизом из золь-гель раствора, а также рассмотрены структурные свойства оксида олова. В качестве прекурсора используется хлористое олово двух водное (SnCl₂ · 2H₂O) (0,5 М), в качестве растворителя использовался изопропиловый спирт. Раствор перемешивали в течение 1 часа, с последующим выдерживанием 24 часа. Нанесение спрей-пиролиза SnO₂, осуществлялось на основе раствора для золь-гель метода (СПГЗ). Для этого раствор заправлялся в бак автоматизированной установки спрей-пиролиза УСП-3. Оптические свойства исследовались с помощью спектрофотометра спектрофотометра СПЕКС ССП-715-М фирмы АО «ЛОМО». Выявлено, что пленки обладают прозрачностью T = 60-80% в видимом диапазоне спектра. Представлены оптические свойства при температурах 200, 300, 400 °С пленок оксида олова. Ширина запрещенной зоны, составляющая значение при температуре 200°С – 3,96 эВ, 300°С – 3,98 эВ, 400°С – 3,98 эВ.

В статье представлено глубокое исследование теоретической основы повышения сорбционной способности материалов, полученных из сельскохозяйственных отходов с помощью революционной методики 3D-обработки в среде плазмы радиочастотного разряда низкого давления. Проводится тщательный анализ, предлагающий всестороннее изложение сложных физических и математических моделей, регулирующих многоаспектные динамики взаимодействия между плазмой радиочастотного разряда низкого давления (LP-RF) и капиллярнопористыми биополимерами. Посредством использования сложных методов математического моделирования исследование детально анализирует и объясняет сложные процессы, происходящие при структурных изменениях на супрамолекулярном уровне этих материалов по всему объему во время обработки плазмой. Это исчерпывающее теоретическое исследование не только позволяет выявить и разъяснить ключевые механизмы, ответственные за индукцию структурных преобразований, но и раскрывает сложное взаимодействие различных факторов, влияющих на конечное улучшение сорбционных свойств материалов, основанных на сельскохозяйственных отходах.

В данной статье рассматриваются способы вентиляции подземных зданий и проводится сравнительный анализ их теплоизоляционных характеристик в разные сезоны по сравнению с наземными зданиями. Также предлагаются три отопительных решения для подземных зданий, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки, что позволяет выбрать оптимальный вариант для повышения энергоэффективности.