Представлены данные Международного экспертного сообщества по возобновляемой энергетике REN21 и Института экологических технологий AEE INTEC (Австрия). В 2020 году отмечено лидерство гидроэнергетики (1170 ГВт; 4370 ТВт·ч/год); на втором месте ветроэнергетика (743 ГВт; 1743 ТВт·ч/год); далее солнечная энергетика (708 ГВт; 901 ТВт·ч/год); биоэнергетика (602 ТВт·ч/год); геотермальная энергетика (14 ГВт; 94,7 ТВт·ч/год). В теплогенерации на первом месте энергия биомассы (4323 ТВт·ч/год); солнечные тепловые станции (501 ГВт; 407 ТВт·ч/год); геотермальные станции теплоснабжения (108 ГВт; 284 ТВт·ч/год). В России на 01.01.2021 г. установленная мощность и выработка электрической энергии для всех электростанций страны составляли соответственно: 245,3 ГВт (100%) и 1047 ТВт·ч/год (100%); в том числе ГЭС – 50 ГВт (20,38%), СЭС – 1,7 ГВт (0,7%) и 1,98 ТВт·ч/год (0,8%); ВЭС - 1,03 ГВт (0,42 %) и 1,38 ТВт·ч/год (0,5%). Общая установленная мощность ВЭ РФ составила 52,73 ГВт (21,50%), выработка электрической энергии – 210,76 ТВт·ч/год (20,1%) при выработке в 2020 г. всеми электростанциями России 1047 ТВт·ч/год (100%). Описано состояние российского рынка возобновляемой энергетики, роль правительства в его формировании и регулировании. Представлены результаты деятельности в 2020 г. малой гидроэнергетики (1182 МВт), солнечного теплоснабжения (70 МВт), геотермальной энергетики (электрогенерации - 84 МВт, 428 тыс. МВт·ч/год; теплогенерации - 110 МВт, 280 тыс. МВт·ч/год), БиоЭС – 65200 МВт·ч/год, биотеплогенерации – 29836 ГВт·ч/год.

В 2020 году суммарная установленная мощность объектов генерации на основе возобновляемых источников энергии (без учета гидроэнергетических объектов) в мире составила около 1437 ГВт, из которых 651 ГВт — пришлось на ветровые электростанции, а 627 ГВт — на солнечные электростанции. Рост установленной мощности объектов распределенной генерации является своеобразным ответом на такие явления как: увеличение энергопотребления, глобальное потепление и ряд других экологических проблем. С технической точки зрения этому во многом способствует развитие технологий в области силовой полупроводниковой техники.
Однако при масштабном внедрении объектов распределенной генерации на основе возобновляемых источников энергии традиционная электроэнергетическая система неизбежно сталкивается с новыми вызовами, связанными с обеспечением надежной и устойчивой работы энергосистемы в целом. В частности, распределенная генерация оказывает влияние на процессы, протекающие в энергосистеме, влияет на параметры режима работы энергосистемы и баланс генерируемой и потребляемой мощности, изменяет величину и направление перетоков мощности и токов короткого замыкания. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость пересмотра уставок релейной защиты и автоматики традиционной электроэнергетической системы, а также согласования работы данного оборудования с системой автоматического управления объектов распределенной генерации.
Среди ключевых научных направлений выделяют задачу по определению оптимального размера и размещения объекта распределенной генерации. Основная цель для проведения данной оптимизации заключается в снижении суммарных потерь мощности, а также в сокращении эксплуатационных и капитальных затрат, в повышении уровня напряжения в узлах схемы до допустимых значений нормированного диапазона. Кроме того, оптимальное размещение распределенной генерации позволяет осуществлять эффективное планирование режимов работы электроэнергетической системы в целом и электростанций в частности, особенно на основе возобновляемых источников энергии, режим работы которых во многом определяется суточными и сезонными погодными изменениями и может резко изменяться, в отсутствие обеспечения требуемых показателей электроснабжения конечных потребителей.
В статье выполнен анализ влияния распределенной генерации на потери мощности, уровень напряжения, поддержание баланса мощности и частотное регулирование, а также на величину и направление токов короткого замыкания. Кроме того, осуществлено рассмотрение различных оптимизационных критериев, ограничительных условий и методов решения обозначенной выше оптимизационной задачи распределенной генерации. Данное исследование поможет системному оператору, электросетевым и инвестиционным компаниям нашей страны сформировать целевую функцию и ограничительные условия для выбора оптимального размещения объекта распределенной генерации, позволяющего обеспечить электроснабжение конечных потребителей при минимальных затратах.

В последнее время тема «зеленого перехода», в котором ведущую роль играют экономические, экологические и коммерческие перспективы водородной отрасли, в мировой энергетике привлекает особое внимание деловых, правительственных и научных кругов многих стран, что связано с прогнозируемым его влиянием, в т.ч. из-за климатической повестки, на экономический, технологический и геополитический переделы энергетической карты мира на глобальном и региональном уровнях. Ожидается некоторое замедление «зеленого перехода» из-за необходимости преодоления в ближайшие два-три года глобального энергетического кризиса, который может оказаться более серьезным по сравнению с кризисом 70-х гг. прошлого века, что потребует ликвидировать дефицит традиционных невозобновляемых энергоресурсов в ближайшем времени. Тем не менее «зеленый переход», в котором усиливаются водородные акценты, продолжает реализовываться, что будет оказывать серьезное влияние на систему международных экономических отношений в мире. Благодаря финансовой поддержке государства и бизнеса активно развиваются современные технологии всей цепочки водородной энергетики, формируются водородные рынки в условиях межтопливной конкуренции, а также командные центры управления водородной энергетики на глобальном, региональном, страновом и корпоративном уровнях.

В настоящей работе проведены исследования процесса синтеза газообразного водорода, а также наночастиц кремния и оксида кремния при воздействии интенсивной ультразвуковой кавитации на плазменный разряд в среде тетраэтоксисилана.
Показано, что возникающая в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации особая форма плазменного разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольт – амперной характеристикой, может быть эффективно использована для инициирования различных физических и химических процессов. Было показано, что ультразвуковое воздействие в сочетании с электрическим разрядом способно разлагать молекулы тетраэтоксисилана с образованием водорода, оксидов углерода, а также твердофазных продуктов – наночастиц кремния и оксида кремния.
Эксперименты по получению водорода и наночастиц проводились на специальной экспериментальной установке для реализации плазменного разряда в жидкофазных средах. Установка состоит из ультразвукового генератора, пьезокерамического преобразователя, источника питания разряда, реакционной камеры и разрядных электродов.
Результаты анализа газообразных продуктов реакции методом газовой хроматографии показывают, что при пиролизе жидкого тетраэтоксисилана происходит образование водорода с объемной концентрацией порядка 90% и оксидов углерода. Синтезированные наночастицы кремния и оксида кремния были выделены и исследованы с помощью методов физико-химического анализа – инфракрасной спектроскопии, рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии для установления состава, формы и размера наночастиц.
Исследование наночастиц методом электронной микроскопии показало, что при синтезе получаются частицы краеугольной формы. Размер синтезированных наночастиц составляет 50-100 нм. Методом электронной микроскопии показано также, что при агрегации частицы не укрупняются в размерах, а образуют составные ассоциаты. Важно отметить также, что преимуществом данного метода для синтеза наночастиц является их активированная поверхность, обладающая высокой реакционной способностью в результате воздействия интенсивного ультразвука.
Полученные наночастицы и их агломераты могут быть также использованы в качестве функциональных материалов, наполнителей, компонентов композиционных материалов.