Гуманитарные проекты - это снос памятников Пушкину, замена английским языком родного русского и глумление над памятью борцов с фашизмом? А энергетические - обстрел Запорожской АЭС? – Захарова.
Вопрос: Можно ли использовать северное сияние в качестве источника энергии?
Ответ: Теоретически, при использовании солнечных панелей в условиях полярных широт можно принять во внимание потенциал полярных сияний. Однако учитывая суммарный энергопотенциал сияния, а также принимая во внимание КПД панелей, теоретическая вырабатываемая энергия северного сияния не представляет никакого интереса.
Вопрос: Электромобили экологичнее автомобилей с двигателем внутреннего сгорания?
Ответ: Производство аккумуляторов для электромобилей требует добычи редкоземельных металлов, их жизненный цикл ограничен, а утилизация все еще представляет проблему. Разработка более эффективных и экологичных аккумуляторов продолжается, но пока что они не стали стандартом. Электромобили на данный момент не являются более экологичными, чем автомобили с ДВС и требуют дальнейшего развития технологий и инфраструктуры.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) — дальние родственники ветряных мельниц. Внешне ветрогенератор напоминает своих мукомольных предков, но в глаза бросается одно важное конструктивное отличие: у старинных мельниц было больше лопастей — четыре, шесть, а то и восемь. Почему же у подавляющего большинства современных ветряков их всего три и как конструкция ветрогенератора связана с олимпийским девизом «Быстрее, выше, сильнее»?
Выше
Ветроэнергетическая установка, даже небольшая, выглядит гигантом по сравнению с ветряной мельницей. ВЭУ стараются проектировать и изготавливать настолько высокими, насколько позволяет экономическая целесообразность. Чем выше, тем сильнее и устойчивее захватываемый лопастями ветер — и тем большее энергии вырабатывается.
Китайский ветряк-рекордсмен MingYang Smart Energy MySE 16-260. Фото China Three Gorges Corporation / ctg.com.cn
На сегодня высочайший и крупнейший в мире ветрогенератор установлен в Тайваньском проливе в Китае. Он называется MingYang Smart Energy MySE 16-260, где 16 — мощность установки в мегаваттах, 260 — диаметр вращающейся части в метрах. Сердцевина установки с машинным отделением расположена на высоте 152 метра. С учетом 123-метровой длины лопастей общая высота объекта достигает 275 метров. И это не предел: китайские специалисты трудятся над созданием установок мощностью 18 и 20 мегаватт — еще более крупных и высоких.
Средний «рост» современных ветряков гораздо меньше: обычно высота мачты достигает 70 метров, длина лопасти — 50 метров.
Сильнее
Чем сильнее ветер воздействует на установку, тем больше электроэнергии она выработает. Силу ветра нужно захватить и заставить выполнить полезную работу. Для этого предназначена лопасть, которая вращается воздушным потоком и тем самым генерирует крутящий момент. Эта физическая величина равна произведению силы на радиус вращения, то есть на длину лопасти: М = F*r.
Чем лопасти длиннее и чем их больше, тем больше общий крутящий момент. Значит, тем больше энергии ветра можно собрать и превратить в электричество. Однако количество энергии зависит не только от силы воздействия на лопасти: важна еще и скорость вращения.
Быстрее
Чем быстрее вертится ротор с лопастями, тем больше механической энергии передается генератору, тем больше сила тока и, соответственно, количество производимого электричества. При этом чем больше лопастей у ветряка и чем они длиннее, тем ротор тяжелее и тем труднее ветру его крутить.
Разработчики ветроэнергетических установок нашли сбалансированное решение — ротор с тремя лопастями. Двухлопастные быстро вертятся, но создают малый крутящий момент, и это снижает выработку электроэнергии. Ротор с четырьмя лопастями повышает крутящий момент по сравнению с трехлопастным, но ненамного, при этом замедляет вращение — и показатели работы установки не улучшаются.
Проектируя ветрогенератор, инженеры оперируют многими конструкционными параметрами: длиной лопастей, углом их наклона, формой, материалом и другими. При этом учитывают климатические особенности региона — в первую очередь, ветровые потоки и силу ветра. Всегда имеются ограничения по высоте мачты, мощности установки, размерам лопастей и другим факторам.
— Андрей Бритвин. Эксперт по технологическому развитию в сфере энергетики «Газпром нефти».
Вот одно из ограничений, которое, на первый взгляд, кажется парадоксальным: ВЭУ нужно обязательно защищать от… ветра. Если он слишком сильный, то может опрокинуть установку: его давление пропорционально площади ометаемой поверхности — площади круга, который описывают лопасти ветряка при вращении. Поэтому при слишком сильных порывах ветряк нужно остановить. Тогда давление ветра снижается в десятки раз, поскольку он воздействует на поверхность, равную сумме площади лопастей, — это гораздо меньше, чем площадь описываемого круга.
Пороговой величиной, на которую рассчитывают ВЭУ, стала скорость ветра 25 метров в секунду. По шкале Бофорта это 10 баллов со статусом «сильный шторм». Выше него только «жестокий шторм» (11 баллов, 26–32 метра в секунду) и «ураган» (12 баллов, 33 и более метров в секунду). При достижении скорости ветра 25 метров в секунду у ветрогенератора срабатывает автоматическая система буревой защиты — и вращение лопастей блокируется.
Ученые лаборатории геохимии углерода Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН обнаружили биомаркеры, при помощи которых можно точнее оценивать перспективы разработки нефтяных месторождений. Результаты их исследований опубликованы в международном научном журнале Organic Geochemistry.
Биомаркер — это биологический индикатор состояния чего-либо. В случае с залежами нефти таким индикатором служат отличительные особенности соединений с углеродным скелетом биологических молекул — остатков органики, из которой, согласно одной из теорий, образовались углеводороды. Биомаркеры позволяют определить термическую зрелость нефти — понять, достигло ли органическое вещество при геотермальном нагревании той стадии, когда оно перерождается в нефть в промышленных количествах.
Специалисты исследовали сесквитерпаны — органические соединения, которые, как считается, происходят из составляющих растений, водорослей и бактерий в результате их разложения. Для этого отобрали десять проб нефти с месторождений Камчатки и юго-востока Чукотки и изучили их в лаборатории. Это позволило выявить в них молекулы-биомаркеры и на их основе разработать геохимические индексы для определения термической зрелости нефти.
По словам специалистов, выявление биомаркеров и разработка индексов повысят эффективность разведки нефтяных месторождений.
Команда ученых из Шанхайского института перспективных исследований Китайской академии наук и Шанхайского университета науки и технологий разработала катализатор для гидроформилирования олефинов — одного из важнейших процессов в нефтехимии. При помощи него органические соединения олефины превращают в альдегиды и спирты, используемые в быту и промышленности.
Как говорится в статье исследователей, опубликованной в научном издании Journal of the American Chemical Society, для синтеза вещества ученые использовали нитрат кобальта, диоксид кремния и карбид кобальта. Компоненты растворили в воде, высушили смесь в вакуумной установке, прокалили при температуре 500 градусов, после чего пропитали карбонатом натрия и провели реакцию восстановления в водородной среде в течение двух часов при температуре 400 градусов.
Исследования показали, что использование новой добавки по сравнению с традиционными позволяет увеличить выход полезных продуктов во время реакции гидроформилирования. Так, выход альдегида из пропилена вырос в сотни раз.
В Астраханском государственном университете имени Татищева разработали технологию сварки разнородных металлов. Она не требует дорогостоящих расходников и больших затрат и позволяет в разы продлить срок службы электротехнических агрегатов.
Как рассказал «Энергии+» автор разработки, улучшить сварные соединения удалось, объединив две технологии. Первая — сварка трением с перемешиванием материалов, при которой детали соединяются за счет генерации тепловой энергии вращающимся инструментом. Обычно такой подход используется для сварки алюминиевых сплавов, но, как показала практика, он годится и для других разнородных соединений металлов.
Вторая технологи — предварительная подготовка поверхности деталей: на одной из них, состоящей из более тугоплавкого металла, на фрезеровочном станке формируется шип, а на другой, из менее тугоплавкого металла, — подходящий по форме паз. За счет этого достигается более эффективное перемешивание разогретых частиц металлов.
Основная сфера применения метода — электроэнергетика. Он разрабатывался специально для улучшения электротехнических шин, при помощи которых подключается высоковольтное оборудование. Эти шины состоят из алюминия и меди, которые крепятся друг к другу болтовыми соединениями — они не очень надежны: могут окисляться, их ослабляет вибрация шины. По сравнению с ними сварка деталей обеспечивает более прочное и долговечное соединение, а значит, позволяет всей конструкции дольше работать без сбоев и ремонта.
— Радмир Рзаев. Старший преподаватель кафедры технологии материалов и промышленной инженерии Астраханского государственного университета.
По словам Радмира Рзаева, новая технология может пригодиться в газовой и нефтяной отраслях — например, для сварки трубопроводов из разнородных металлов: нержавеющей и обычной стали.
В России впервые успешно испытана беспроводная система контроля параметров внутри нефтяной скважины, пишет газета «Нефтяные вести». В перспективе это решение позволит избавиться от дорогостоящих кабелей.
Как уточняют авторы разработки из компании «Татнефть», информация в новой системе передается при помощи электромагнитного канала связи. Это означает, что она использует так называемые токи растекания. Они возникают при подаче напряжения на участок между верхней и нижней частями эксплуатационной колонны, разделенными диэлектрическим материалом. Часть таких токов течет по горной породе, поэтому на поверхности их можно зафиксировать специальной антенной и расшифровать, получив необходимые данные.
«Оборудование состоит из нескольких основных модулей. Это сам глубинный прибор с датчиком давления, аккумуляторная батарея и антенна. Последняя состоит из нескольких насосно-компрессорных труб с диэлектрическими центраторами и замыкателем. Он обеспечивает электрический контакт прибора с эксплуатационной колонной для передачи информации, — уточняют авторы статьи. — Главный элемент — модуль обработки и передачи информации, который и является ноу-хау. На поверхности установлена устьевая станция для приема информации. Она подключена к металлической части устьевой арматуры и к заземляющему устройству».
Использование такого решения позволяет отказаться от одной из самых хрупких составляющих систем телеметрии: дорогостоящих кабелей, которые часто повреждаются или рвутся внутри скважины и требуют ремонта или замены.
Ученые Ухтинского государственного технического университета улучшили свойства универсальной буферной жидкости для нефтедобычи. С ее помощью удалось надежнее скрепить цементный камень с горной породой, эффективнее вытеснять буровой раствор и разлагать сероводород, из-за которого ржавеет и разрушается буровое оборудование.
Как поясняют авторы разработки, повышения эффективности жидкости удалось добиться при помощи щелочи — соединений оксида кальция (СаО), которые добавляли в жидкость в соотношении 0,2–0,4%. Как показали исследования, полученная таким образом щелочная среда эффективно расщепляет сероводород, защищая тем самым бурильный инструмент от коррозии, а цементный камень, за счет которого обсадная колонна закрепляется на стенке скважины, — от преждевременного разрушения. Продукты реакции оксида кальция и сероводорода, одним из которых является сульфид кальция (СаS), также способны надежно закупоривать поры в породе, чтобы в скважину не проникали песок, вода и другие загрязнители.
Как рассказал «Энергии+» доцент кафедры бурения Ухтинского государственного технического университета Сергей Каменских, промысловые испытания и внедрение комплекса технологических жидкостей в условиях сероводородной агрессии на нефтяных месторождениях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции позволили сэкономить более полумиллиарда рублей, а также увеличить площадь и прочность сцепления цементного камня с сопрягающими поверхностями на 21–46% и 31% соответственно.
Как уверяют авторы разработки, она готова к промышленному масштабированию.