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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Bi₂Te₂,₄Se_0,6 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.