Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 1-6 (2020)
Скачать выпуск PDF

I.ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2. Ветроэнергетика

12-30 323
Аннотация

Разработана методика обоснования технических и экономических параметров сетевой ветроэлектрической станции (ВЭС) для систем энергоснабжения Сирии. Апробация методики проведена на примере проектирования сетевой ВЭС на площадке вблизи города Эc-Сухне (в провинции Хомс), которая обладает одним из наиболее высоких ветровых потенциалов в Сирии. С помощью профессионального программного комплекса WindPRO оценены параметры ВЭС мощностью 12 МВт. Выполнено: численное микромасштабное моделирование ветрового потока местности с учетом рельефа и шероховатости, определены ветроэнергетические ресурсы на высоте башни ветроэлектрической установки (ВЭУ), обоснован выбор оборудования ВЭС и определена выработка энергии ВЭС с конкретным типом ВЭУ. Результаты технической оценки данной ВЭС в WindPRO показали, что удельная плотность ветрового потока рассматриваемой площадки для строительства ВЭС на высоте башни ВЭУ составляет 333–459 Вт/м2 при среднемноголетних скоростях ветра 6,5–7,7 м/с. Для ВЭС мощностью 12 МВт с восемью ВЭУ мощностью 1,5 МВт получено значение среднегодовой выработки энергии, равное 38 391,1 МВт·ч/год с учетом потерь. Коэффициент использования установленной мощности рассмотренной ВЭС составил 36,5 % при 3 199 часах использования установленной мощности. Экономическая оценка рассмотренной ВЭС выполнена в программе Excel, где рассчитаны экономические показатели проекта: чистый дисконтированный доход, дисконтированный срок окупаемости, внутренняя норма доходности, индекс доходности, нормированная стоимость энергии. Результаты расчетов показали, что предлагаемый проект ВЭС является полностью прибыльным для условий Сирии.

31-39 198
Аннотация

Рассматривался вопрос выбора электрической мощности ветроэнергетической установки (ВЭУ) при совместной работе с газотурбинной установкой (ГТУ). Анализировалась проблема повышения эффективности энергоснабжения небольших городов путем создания комбинированных источников на базе малых теплоэлектроценталей (ТЭЦ) и ВЭУ.

Предложена схема комбинированного источника, которая включает в себя установку, работающую на органическом топливе, и установку, работающую за счет возобновляемого источника энергии – ветра. Для определения эффективности источника была разработана математическая модель, с помощью которой рассчитывались количественные и экономические показатели. В качестве исходных данных выступали: суточный график электрических нагрузок; график тепловых нагрузок отопления, вентиляции и ГВС; среднемесячные температура и скорость ветра; зависимость изменения электрической мощности ВЭУ от скорости ветра. На основе данной математической модели был произведен расчет комбинированного источника (ГТУ мощностью 2,5 МВт и ВЭУ мощностью 100 кВт). Годовая выработка электроэнергии на ГТУ составила 26 717,703 МВт·ч/год, на ВЭУ – 92,917 МВт·ч/год. Кроме того, определены экономические показатели: чистый дисконтированный доход (ЧДД), индекс доходности, внутренняя норма доходности и срок окупаемости.

Произведен сравнительный анализ срока окупаемости предложенной схемы в зависимости от изменения установленной мощности ВЭУ от 100 кВт до 1 500 кВт. В ходе анализа полученных значений ЧДД и срока окупаемости был сделан вывод о том, что по мере увеличения мощности ВЭУ экономическая эффективность энергокомплекса снижается. Это связано с увеличением капиталовложений в ВЭУ, изменением стартовой скорости ВЭУ, а также снижением выработки электрической энергии за счет ВЭУ. Доказана целесообразность использования в комбинированной схеме ВЭУ мощностью 100–300 кВт, при этом срок окупаемости составит около 10 лет.

II. НЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 9. Атомная энергетика

40-59 506
Аннотация

Водород, при его использовании в качестве горючего, оказывает самое минимальное воздействие на окружающую среду и является жизнеспособным, многообещающим, но недостаточно изученным на практике альтернативным горючим. Мировой спрос на его производство может увеличиться в десятки и сотни раз, и для его удовлетворения необходимы альтернативные источники энергии – возобновляемые и невозобновляемые, – в том числе ядерные.

В работе рассмотрены характеристики этих источников, показана важная роль ядерной энергии.

Развитие производства водорода стимулирует развитие симбиоза ядерной и водородной энергетики совместно с ВИЭ и позволяет формировать новую устойчивую систему мировой энергетики – альтернативную энергетику.

IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика

60-76 175
Аннотация

На сегодняшний день сложилось общее мнение, что ископаемые виды топлива являются исчерпаемыми ресурсами, а выбросы углекислого газа и других вредных продуктов стали основной причиной глобального потепления и изменения климата. Во главу угла поставлен вопрос снижения зависимости от ископаемого топлива и сокращения выбросов парникового газа. Биомасса представляет собой возобновляемый ресурс, который можно использовать в производстве биодизельного топлива и биоэтанола. Биоэтанол, который можно получить в избытке, называется также зеленым этанолом, получаемым из биомассы в результате биологических процессов. При этом мембранные реакторы представляют собой продвинутую инновационную технологию получения и одновременного восстановления высококачественного водорода на одном и том же этапе.

В настоящей работе представлен эффективный процесс среднетемпературного парового риформинга биоэтанола при температуре 400 °C в тонком мембранном реакторе на основе палладия (металлический слой толщиной около 5 мм), заполненном некоммерческим биметаллическим катализатором Co(10%)Pt(3%)/CeO2-ZrO2-Al2O3 при объемной скорости от 1 900 ч-1 до 4 800 ч-1 и реакционном давлении от 1,5 бар до 2,0 бар. Для производства высококачественного водорода натуральная смесь биоэтанола, полученная промышленным способом, подается в мембранный реактор, где при условиях 400 °C, 2 бар и 1 900 ч-1 достигается 60 % конверсии этанола (по сравнению с 40 % в равнозначном традиционном реакторе) и восстанавливается до 70 % водорода чистотой выше 99 %, полученного в ходе реакции парового риформинга биоэтанола. Это позволяет производить водород, который можно использовать в топливных элементах протонообменной мембраны, и, соответственно, использовать зеленый биоэтанол в качестве носителя водорода.

77-83 408
Аннотация

В настоящей работе показано, что инициируемая в жидкофазных средах в разрядном промежутке между электродами низкотемпературная плазма способна эффективно разлагать водородсодержащие молекулы органических соединений с образованием газообразных продуктов, в которых доля водорода составляет более 90 % об. В качестве исходных веществ были использованы органические соединения (спирты, эфиры) и их смеси. Было показано, что производительность по водороду при использовании смесей не уступает индивидуальным исходным веществам.

Метод оптической спектроскопии применялся для подтверждения образования атомарного водорода в реакциях плазменного разложения жидкостей. Показана зависимость интенсивности свечения разряда от его параметров и материалов разрядных электродов. Обнаружено, что одновременное возбуждение электрического дугового разряда и акустической кавитации в воде, органических жидкостях и их смесях является эффективным методом для синтеза газообразного водорода и различных видов твердых наночастиц.

Ультразвуковое воздействие выше порога кавитации интенсифицирует теплои массообменные процессы в обрабатываемой среде, способствует гомогенизации дисперсных систем, активации поверхности твердых частиц, появлению дефектов в кристаллических структурах за счет дислокаций и образования вакансионных комплексов, в сочетании с электрическим разрядом, способствующим появлению ионизованного состояния вещества (плазмы); такое воздействие способно разлагать сложные молекулы до атомарного состояния с последующей рекомбинацией и образованием простых молекул. Показано, что это энергетически выгодный способ конверсии жидкофазных соединений, стимулированный термически неравновесной плазмой, производящей активные частицы – возбужденные молекулы и радикалы, что позволяет инициировать цепные реакции, в том числе и энергетически разветвленные, и за счет этого существенно ускорить процесс конверсии жидкости и понизить температуру, при которой такая конверсия может происходить.

V. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. 13. Наноструктуры

84-92 173
Аннотация

В современном мире растет интерес к суперконденсаторам как накопителям энергии для микроэлектроники. Развитие систем накопления энергии связано с развитием технологий получения новых материалов, в частности новых пористых углеродных материалов. Привлекательность этих материалов обусловлена уникальным сочетанием химических и физических свойств углерода, а именно: высокой электрической проводимостью; развитой удельной поверхностью; коррозионной стойкостью; термической устойчивостью; контролируемой пористой структурой; эксплуатационными характеристиками и возможностью использования в составе композиционных материалов; высокой чистотой; относительно низкой стоимостью конечного продукта.

В рамках данной работы путем термогазохимической обработки технического углерода был получен экспериментальный образец сверхэлектропроводного технического углерода с необходимыми физикохимическими свойствами. В качестве объекта сравнения был выбран один из самых часто применяемых при производстве суперконденсаторов активированных углей – Norit DLC Supra 30.

Приведены результаты экспериментальных исследований параметров пористой структуры, а также электрохимических свойств экспериментального сверхэлектропроводного высокопористого технического углерода при циклировании в гальваностатическом режиме в растворе серной кислоты (3,55 М H2SO4). Проведена сравнительная оценка параметров пористой структуры и распределение пор по размеру объектов исследования – ВПУ ТК-7 и Norit DLC Supra 30. Установлено, что по сравнению с существующим коммерческим образцом углеродного материала Norit DLC Supra 30, имеющим более узкое распределение пор по размеру, экспериментальный образец высокопористого сверхэлектропроводного технического углерода ВПУ ТК-7 имеет более высокие показатели стабильности и удельной емкости. Это может быть связано с его химической чистотой и условиями синтеза, благодаря которым сформированы оптимальные структурные и текстурные свойства. Дальнейшие исследования определят условия целенаправленного синтеза специальных отечественных углеродных материалов для различных электрохимических систем.

XVI. ПРОБЛЕМЫ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА. 36. Проблемы нефтегазовой и угольной промышленности

93-105 129
Аннотация

Теллурид висмута и соединения на его основе являются главными материалами для производства термоэлементов pи n-типа, работающих в области низких температур. Изделия на основе теллурида висмута и его соединений серийно выпускаются промышленностью. Для того чтобы улучшить термоэлектрические характеристики материалов и повысить КПД изделий, необходимо вносить изменения в отлаженный технологический процесс, что может быть связано с существенными трудностями. В связи с этим актуальной является задача повышения термоэлектрической добротности теллурида висмута при минимальных изменениях технологического процесса его получения. Один из вариантов решения этой задачи заключается в оптимизации параметров процесса горячего прессования. В работе исследовано влияние параметров процесса горячего прессования (давления прессования и времени выдержки под давлением) на термоэлектрические свойства твердого раствора Bi2Te2,4Se0,6 n-типа проводимости, легированного каломелью Hg2Cl2. Образцы были получены по технологии порошковой металлургии, включающей синтез материала с последующим горячим прессованием. Установлено, что увеличение времени выдержки образца под давлением в процессе горячего прессования приводит к существенному изменению электрических свойств вследствие увеличения концентрации носителей заряда и их подвижности: коэффициент термо-ЭДС уменьшается в среднем на 3,5 %, электропроводность возрастает более чем на 12 %. Теплопроводность при этом практически не меняется, так как рост электронной составляющей теплопроводности, связанный с ростом концентрации носителей заряда, компенсируется уменьшением фононной составляющей. В результате термоэлектрическая добротность возрастает на 3,7 %. Увеличение времени выдержки с одновременным повышением давления прессования увеличивает только подвижность носителей заряда, их концентрация не меняется, поэтому коэффициент термо-ЭДС остается без изменений, электропроводность возрастает на 3,0 %. Теплопроводность снижается на 5,3 % вследствие слабого изменения электронной составляющей (в сравнении с предыдущим режимом получения) при существенном уменьшении фононной составляющей. В результате термоэлектрическая добротность возрастает на 10,0 %. Таким образом, условия получения теллуридов висмута n-типа значительно влияют на их термоэлектрические свойства, подбор оптимального режима горячего прессования позволяет повысить термоэлектрическую добротность, не меняя основные этапы технологического цикла.

XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ . 41. Информация

41-6-0-0 Рекламные материалы научных организаций, инвестиционных фирм и фирм-производителей

41-7-0-0 Новые научные книги

41-15-0-0 Новости науки и техники



ISSN 1608-8298 (Print)