IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА. 12. Водородная экономика. 12-5-0-0 Методы получения водорода
Выпуск посвящён Светлой Памяти кандидата технических наук Виктора Григорьевича Колесника. Более 20 лет работы В. Г. Колесника были посвящены разработке СВЧ технологий для применения в горнорудной, химической и металлургической промышленностях. Под его руководством и непосредственном участии разработаны микроволновые технологии извлечения, обогащения многих элементов, например, железа, кремния, титана, вольфрама, молибдена, золота и др. Как правило, это были работы под его руководством непосредственно с заводами Узбекистана, России, Украины – УзКТЖМ, Узбекхиммаш, АГМК, Электрохимпром, НГМК, Кузбассэнерго, Крымский Титан и др. Долголетнее сотрудничество связывало научную группу с Южно-Корейской корпорацией Shindong Enercom Inc. В. Г. Колесник занимался водородной энергетикой, участвовал в Конгрессах по водородной энергетике, был автором ряда публикаций в этой области. Были проведены эксперименты по получению водорода низкотемпературным плазменным электролизом; показана возможность получения «зеленого» водорода с экономией электроэнергии, что для электролиза является принципиально важным аспектом. Виктор Григорьевич Колесник сыграл значительную роль в науке, особенно в области электромагнитных взаимодействий и физики высоких энергий. Его вклад в развитие технологий и инновационных методов исследования оставил неизгладимый след в мировой науке. В Ташкенте Колесник В. Г. работал под руководством ведущих учёных Узбекистана: директора ИЯФ, чл.-корр., д-ра физ. -мат. наук Гулямова У. Г., Президента АН РУз академика Юлдашева Б.С. Ученый, изобретатель, талантливый инженер В. Г. Колесник через всю жизнь пронес жажду познания нового, неизведанного, мечтал и упорно трудился над воплощением новых идей, концепций, установок, которые позволят объяснить природу электромагнитных взаимодействий.
XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ. 41-6-0-0 Рекламные материалы научных организаций, инвестиционных фирм и фирм-производителей
С апреля 1989 года в Тамбове на базе Международного Нобелевского информационного центра (МИНЦ) проводятся периодические Нобелевские конгрессы, целью которых является объединение усилий ученых и специалистов различных сфер деятельности в анализе феномена Нобелевских премий в истории мировой цивилизации конца XIX, XX и начала XXI веков. Синергетическая интерпретация феномена Нобелевских премий дает единый алгоритм обновления, укрепления, усложнения и упорядочения культурного пространства. Каждый из тринадцати Нобелевских конгрессов внес ощутимый вклад в Международное Нобелевское движение.
I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 1. Солнечная энергетика. 1-2-0-0 Солнечно-водородная энергетика
В статье представлены результаты натурных испытаний солнечных модулей фотоэлектрической, теплофотоэлектрической и тепловой конструкции, которые предназначены для компенсации энергетических затрат биогазовой установки. Описаны методика проведения натурных испытаний, используемое оборудование и инструменты, а также экспериментальный стенд для натурных испытаний солнечных модулей различной конструкции. На основе полученных результатов натурных испытаний солнечных модулей различной конструкции предложены направления для увеличения эффективности разработанных и изготовленных солнечных модулей, варианты совершенствования их конструкций, а также технологий изготовления. Также в статье приведены рекомендации по использованию солнечной установки на основе разработанных солнечных модулей различной конструкции и направления их дальнейших исследований.
I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 1. Солнечная энергетика. 1-3-0-0 Солнечные электростанции
В данной работе представлено исследование разработки гибридной системы, объединяющей плавучую фотоэлектрическую платформу с системой хранения энергии на основе сжатого воздуха (Compressed Air Energy Storage, CAES). Основное внимание уделено теоретическим и конструктивным аспектам, включая особенности интеграции солнечных панелей и системы CAES для повышения эффективности и надежности энергоснабжения. Проведенное моделирование показало, что сочетание технологий позволяет увеличить производительность солнечных панелей на 10-15% благодаря охлаждению водой, а также достичь эффективности хранения энергии на уровне 41%, что делает систему конкурентоспособной по сравнению с традиционными методами накопления энергии. Эксперименты подтвердили стабильность работы системы в различных климатических условиях и при переменных нагрузках. Предлагаемое решение обладает высоким экологическим и экономическим потенциалом, что делает его актуальным для применения в области возобновляемой энергетики, особенно для компаний, занимающихся развитием устойчивых энергетических систем.
I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 2. Ветроэнергетика 2-14-0-0 Будущее ветроэнергетики
Область исследования связана с внедрением технологий магнитной левитации (Maglev) для повышения эффективности ветроэнергетических установок. В работе рассмотрены теоретические аспекты применения магнитной левитации, которые минимизируют механическое трение, снижают износ и повышают долговечность роторных элементов. Проведены экспериментальные исследования влияния магнитной левитации на стабильность вращения турбин при переменных ветровых условиях, что позволяет обеспечить более высокий коэффициент полезного действия установки. Основные результаты включают разработку модели вертикальной ветряной турбины с использованием технологий Maglev, которая демонстрирует снижение эксплуатационных затрат, уменьшение уровня шума и повышение экологической устойчивости. Предполагаемыми потребителями результата являются компании, работающие в области возобновляемой энергетики, а также городские инфраструктуры, стремящиеся к интеграции инновационных решений для сокращения углеродного следа.
Целью данной работы является разработка и обоснование применения технологий магнитной левитации для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок, а также минимизации эксплуатационных затрат и негативного воздействия на окружающую среду.
I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 5-3-0-0 Энергия биомассы и экология
В современной нефтехимии в условиях нарастающего дефицита энергоносителей и существенного увеличения спроса на все виды топливного сырья экономия энергоресурсов и сырья является чрезвычайно актуальной проблемой. Биодизель – это альтернативное топливо, используемое в дизельных двигателях, изготавливаемое из возобновляемого сырья, такого как растительные масла. В статье рассматривается процесс получения биодизеля из масла виноградных косточек, отхода, остающегося после производства различных вин и фруктовых соков на ОАО «Гянджа Шараб-2» – агропромышленном предприятии, действующем в Западном регионе Азербайджана. В качестве сырья использовалось масло, полученное путем экстракции из отходов виноградных косточек. Биодизель производился из масла виноградных косточек методом трансэтерификации с использованием KOH в качестве катализатора, диапазон температур реакции 20 ˚C, 40 ˚C, 60 ˚C и соотношение масла к метанолу 1:3, 1:6, 1:12 моль. При оптимальном проведении реакции трансеэтерификации при молярном соотношении масла к метанолу 1:12 и температуре 60 ˚C выход биодизеля увеличился с 60% до 100%. Состав полученного биодизеля был проанализирован методом ИК-спектроскопии и подтвержден пиками, указывающими на то, что он образовался в результате трансэтерификации растительных масел. Изучены различные физико-химические свойства биодизельного топлива в сравнении со свойствами дизельного топлива на нефтяной основе. Полученное биотопливо превосходит традиционное дизельное топливо как по своим физико-химическим свойствам, так и по экологическим и эксплуатационным характеристикам. Для улучшения эксплуатационных и экологических свойств дизельного топлива предложено использовать биодизель в качестве биологической добавки.
IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 12-5-2-0 Электролиз
В работе представлены материалы исследований взаимодействия заряженных частиц и электромагнитных волн в разработанной авторами плазменной установке «Магнитный V диполь». Экспериментально доказано, что увеличение тока в специально сформированном электромагнитном результирующем поле возникает в результате параметрического резонанса и фазовых преобразований электрической энергии, кинетической энергии заряженных частиц и магнитной энергии. Формируется петля тока, в которой образуются бифилярные токи разнополярных частиц, что ведет также к увеличению тока, нарастающего с каждым циклом вращения плазмоида вокруг центра масс системы.
Способ и установка успешно применены к разрушению кристаллической решетки минералов, промышленных отходов с разделением полезных компонентов и экстракции металлов. Разработан способ плазменного резонансного электролиза и проведены экспериментальные исследования по осаждению золотосодержащей пульпы. Экспериментально показана возможность получения газообразного водорода с применением высокочастотного плазменного резонансного электролиза. Процесс может быть встроен в установку MVD.
В последние годы практически во всех странах мира наращивается генерация тепловой и электрической энергии с использованием технологий ВИЭ. Это связано с удорожанием или истощением традиционных источников энергии, необходимостью надежного и эффективного энергоснабжения удаленных, труднодоступных и изолированных регионов. Водородное топливо может стать альтернативой традиционным источникам энергии, поэтому привлекает все большее внимание в качестве топлива. Производство водородного топлива с помощью электроэнергии, полученной на ВИЭ, имеет самые низкие вредные выбросы, поэтому получает наибольшее распространение. В данном исследовании рассмотрена перспектива производства «зеленого» водорода в арктической зоне. Мурманская область для теплоснабжения использует устаревшее оборудование котельных, работающих на низкокачественном топливе – мазуте. Водород может частично заменить традиционное топливо в виде мазута, если учесть транспортировку мазута до котельной, то стоимость водорода будет конкурентоспособная. Предложены схемы получения водорода: вблизи источника электроэнергии и на площадке промышленного предприятия. В исследовании показана перспективная схема сжигания водорода в действующих водогрейных котлах.
В данной работе обсуждаются результаты исследований взаимодействия электромагнитных полей и волн микроволнового диапазона, генерируемых в разработанной авторами установке Магнитный V диполь (MVD), и заряженных частиц. Способ и установка успешно применены к разрушению кристаллической решетки минералов, промышленных отходов с разделением полезных компонентов и экстракции металлов. Разработан способ плазменного резонансного электролиза и проведены экспериментальные исследования по осаждению золотосодержащей пульпы. Возможность получения зеленого газообразного водорода с применением высокочастотного плазменного резонансного электролиза была опробована в экспериментах.
IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 12-5-10-9 Физико-математические модели описания процессов генерации водорода
Водород является эффективным энергоносителем для теплоэнергетических технологий и электрохимических источников электрического тока. Предлагаемая технология исключает необходимость хранения и транспортировки водорода и обеспечивает его производство в объеме, необходимом для непосредственного использования на электростанциях. В данной работе рассматривается возможность использования щелочных металлов, как наиболее эффективного метода получения водорода при реакции с водой. Продукт реакции (щелочь) повторно восстанавливается до чистого металла электролизом за счет энергии (в период ночного провала энергопотребления ТЭС и АЭС) или за счет энергии ВИЭ в период её природного наличия (ГЭС, ФЭС, ВЭС).
Расчетные исследования показали, что процесс восстановления воды щелочными металлами экзотермический, с выделением теплоты высокого термодинамического потенциала, что позволяет наряду с прямым преобразованием водорода в электрическую энергию с помощью топливных элементов осуществить дополнительное производство электрической энергии на основе термодинамических циклов Ренкина или Брайтона.
IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 12-11-0-0 Водородные автозаправочные станции
В статье рассматриваются актуальные вопросы развития водородной заправочной инфраструктуры как ключевого элемента продвижения экологически чистого транспорта. Проведен обзор современных исследований и подходов к созданию и оптимизации водородных заправочных станций (Hydrogen Refueling Station, HRS), включая методы доставки и хранения водородного топлива. Анализируется текущая ситуация с количеством и распространением HRS в разных странах мира, а также выявляются основные препятствия, такие как
безопасность, стоимость производства, транспортировки и хранения водорода. Проанализированы различные конфигурации и технологические решения, направленные на усовершенствование систем водородных станций, которые могут способствовать ускорению внедрения водородной инфраструктуры. Результаты исследования подчеркивают важность дальнейшего развития этой сферы для сокращения выбросов углерода и перехода к более устойчивым источникам энергии.
VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ 17. Энергетика и экология 17-8-0-0 Проблемы переработки промышленных и бытовых отходов
Рост численности населения и социально-экономическое развитие Узбекистана привели к увеличению объемов производства, а также к изменению моделей потребления и образа жизни. Эти изменения значительно способствовали росту общего объема отходов, а также увеличению количества отходов на душу населения. В то же время существует возможность улучшить подходы к управлению отходами, внедрить методы переработки и сократить общий объем образующихся отходов. Эти возможности подчеркивают необходимость внедрения более устойчивых практик управления отходами, соответствующих изменяющемуся социально-экономическому ландшафту страны и экологическим целям.
Данное исследование сосредоточено на проблемах, связанных с управлением отходами в Узбекистане и рассматривает потенциальные решения, которые могут повысить эффективность процессов сокращения отходов и их переработки в стране.
VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ 18. Энергоэффективные способы и устройства разделения и очистки агрессивных газовых смесей
В статье рассматривается важность очистки химических жидкостей, особенно мономеров, для улучшения качества конечных продуктов. Примеси в сырье усложняют технологические процессы, увеличивая их стоимость и ухудшая свойства продукции. Представлен новый метод очистки, использующий сильные электрические поля и разряды для удаления примесей. Эксперимент проводился на гексене-1, для повышения чистоты использовались адсорбенты и электрические разряды. Определены оптимальные условия процесса, такие как напряжение, скорость подачи и температура. Максимальная эффективность очистки достигается при применении гелей на основе диоксида кремния благодаря их микропористой структуре, которая способствует проникновению кислородсодержащих молекул в поры силикагеля. Результаты показали, что эффективность очистки выше при использовании слабого неоднородного электрического поля, что связано с повышенной интенсивностью поля и большим током. Изменения состава гексен-1 до и после очистки были зафиксированы с помощью инфракрасной спектроскопии. После очистки с использованием силикагеля исчезла полоса, соответствующая карбонильным соединениям. Исследование подтверждает высокую эффективность барьерного разряда для очистки гексен-1 и подчеркивает важность выбора подходящего адсорбента. Метод может быть применен для очистки других химических жидкостей.
XI. ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, УСТРОЙСТВА И ИХ ВНЕДРЕНИЕ. 27. Информационные технологии
Энергетические системы, основанные на традиционной централизованной архитектуре, достигли предела своей эффективности. Они не способны отвечать современным требованиям мировой энергетики: изменяющимся качественным характеристикам спроса на электроэнергию, вариабельному характеру спроса и предложения электроэнергии, экологическим требованиям. Вариантом решения проблемы низкой эффективности централизованных систем является переход к концепции распределенной энергетики, в частности – к появлению концепции интернета энергии. Интернет энергии – это совокупность технологий и бизнес-моделей, обеспечивающих оперативное взаимодействие между участниками энергетического рынка в условиях децентрализованного интеллектуального управления энергосистемой. Одной из черт концепции интернет энергии является также то, что, помимо возобновляемых источников энергии, играющими ключевую роль в части производства энергии, для хранения и транспортировки энергии может быть использован водород. Он может быть задействован для хранения избыточной энергии, а затем распределяться по сетям для использования в периоды наибольшей нагрузки на систему. В статье приводится анализ концепции интернета энергии: структурных элементов системы интернета энергии, основных составляющих архитектуры, связей, существующих между ними и обеспечивающих успешное функционирование системы. Также рассматриваются проекты по реализации децентрализованных энергетических систем на основе архитектурной модели интернета энергии, созданные в России, США, Сингапуре: проблемы данных проектов и перспективы для их развития.