Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Энергия

Почти идеальное использование фотонов как получить электричество из лишнего тепла

28.09.2020 12:23:39 | Автор: admin

Новый термофотоэлемент

Исследователи из Мичиганского университета создали термофотоэлектрический (TPV) элемент, который рассчитан на работу совместно с недорогим накопителем тепловой энергии. Такая TPV ячейка будет интересна коммунальным службам и организациям, занимающимся созданием масштабных хранилищ энергии. Кроме того, устройство может найти применение в беспилотных летательных аппаратах, космических зондах и системах децентрализованного тепло- и электроснабжения. А также оно подходит для получения электричества из отработанного тепла.

Термофотоэлектрический элемент подобен солнечной батарее, но для выработки электроэнергии использует свет не от солнца, а от нагретого тела (излучателя). Разработка американских ученых представляет собой TPV ячейку с фотоэлементами из арсенида галлия-индия с воздушным зазором. Она может превращать в электричество большую часть основного светового спектра от излучателя. При этом ее коэффициент отражения составляет 99%, то есть она является почти идеальным зеркалом.

Благодаря такой высокой отражающей способности эффективность преобразования энергии на термофотоэлементе превышает 30% при использовании в качестве излучателя поверхности из карбида кремния с температурой 790 C.

Для сравнения, у большинства существующих TPV элементов коэффициент отражения составляет 95%, а эффективность лишь немного выше 20%. При этом для нормальной работы им необходим излучатель с температурой от 538 до 1370 C.

Термофотоэлектрическое устройство

Основная проблема TPV ячеек состоит в том, что многие фотоны, испускаемые излучателем, обладают очень низкой энергией. Они относятся к внеполосному спектру, то есть фотоэлемент не способен преобразовать их в электричество.

Однако ученые нашли способ вернуть такие фотоны обратно в излучатель, чтобы унесенная ими энергия не пропадала. Для этого исследователи разместили под тонкопленочным фотоэлементом металлическое зеркало, а зазор между ними заполнили воздухом.

Зеркало изготовили путем нанесения на кремниевое основание тонкого слоя золота. К нему приварили тонкие полосы из золота, поверх которых закрепили фотоэлемент. Такая конструкция дает возможность легко регулировать величину воздушного зазора, от которой напрямую зависит эффективность отражения фотонов, путем изменения толщины полос золота.

Добавление отражающего слоя и воздушного моста более чем в четыре раза снижает количество фотонов, не поглощаемых фотоэлектрическим элементом, смягчает требования к характеристикам фотоэлемента, что делает возможным применение более дешевых материалов, и позволяет снизить температуру излучателя без потери эффективности. В дополнение ко всему инновационная разработка открывает широкие возможности развития термофотоэлектрической энергетики.

Источник: nature.com

Подробнее..
Категории: Энергия

Шотландия бытовой газ заменит водородом

07.12.2020 10:11:30 | Автор: admin

Великобритания сделала еще один на шаг на пути к достижению к 2050 году нулевого показателя выбросов углекислого газа. В понедельник, 30 ноября, Служба по газовому и электроэнергетическому рынкам (OFGEM) обнародовала план пилотного использования экологически чистого водорода для обогрева и приготовления пищи в трехстах шотландских домах в округе Файф.

Оснащение домохозяйств системами отопления, кухонными плитами и духовыми шкафами на водороде доверено шотландской компании SGN. Она планирует бесплатно устанавливать оборудование, которое будет тестироваться течение 34 лет.

Этот амбициозный проект представляет собой эксперимент, начатый правительством Великобритании с целью проверки жизнеспособности использования в быту водорода, производимого путем электролиза, без выбросов углекислого газа. OFGEM выделила на реализацию проекта 24 миллиона долларов в рамках конкурса инноваций, направленного на поиск новых источников экологически чистой энергии. Еще 17 миллионов долларов организация потратит на проверку имеющихся газопроводов на безопасность при транспортировке водорода на большие расстояния.

По словам Энтони Грина, главы крупнейшего британского оператора энергосетей National Grid, Великобритания должна выбирать экологически чистые альтернативы топливу из ископаемых источников, в том числе водород, получаемый без выделения парниковых газов.

Если мы действительно хотим достичь будущего без выбросов углекислого газа, нам необходимо заменить метан экологически чистыми альтернативами, такими как водород, сказал Грин. В таких секторах, как теплоэнергетика, трудно проводить декарбонизацию, при этом с учетом значения, которые имеют сейчас газовые сети в Великобритании, такие проекты критично важны, если мы хотим доставлять низкоуглеродную энергию надежно и безопасно для всех потребителей.

Водород безопасен при использовании, но не лишен недостатков. Один из них заключается в том, что эффективность электролиза воды, с помощью которого производят водород, составляет около 80%. Это означает, что примерно 20% энергии, затрачиваемой при выработке водорода, тратится впустую. Поэтому, например, центральное отопление, подразумевающее использование теплового насоса зачастую может быть более рентабельным, чем система обогрева с помощью работающих на водороде бойлеров.

Но несмотря на это Великобритания считает очень важным потенциальную замену бытового газа водородом, так как в 85% британских домов используются газовые отопительные котлы. Впрочем, о применении водорода в качестве экологичного источника энергии задумывается не только правительство Великобритании, но и производители автомобилей и другой техники. Так, недавно Toyota анонсировала второе поколение своей модели Mirai, а Airbus показал концептуальные самолеты, использующие водород как топливо.

Источник: ofgem.gov.uk

Подробнее..
Категории: Энергия

Впервые в Европе доля ВИЭ превысила углеводородную генерацию и АЭС

26.01.2021 16:24:28 | Автор: admin

Ветрогенераторы в Европейском Союзе

Доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) превысила все другие производства электричества в Европейском союзе в 2020 году, впервые опередив электростанции на ископаемом топливе. При этом Испания и Германия добились такого результата еще в прошлом году, как и Великобритания, которая официально вышла из ЕС в январе 2020 года.

Согласно отчету, опубликованному аналитическими агентствами в области энергетики Ember и Agora Energiewende, в прошлом году ВИЭ обеспечивали выработку 38 процентов электроэнергии в ЕС. Новый показатель пока ненамного превышает генерацию на ископаемом топливе, на которое приходится 37 процентов. Оставшаяся четверть приходится на атомную энергетику.

Это произошло в результате сокращения добычи угля и роста выработки электричества из ветра и солнца. В итоге электричество в Европе стало в 2020 на 29% чище, чем пять лет назад.

Наибольший рост продемонстрировали ветровые и солнечные станции, выработка которых выросла за прошлый год на 10%. Другие формы безуглеродной энергии, например гидроэнергетика, находились в стагнации.

Добыча угля, наоборот, снизилась на 20% за 2020. Примерно половина произошла по причине увеличения объемов выработки ветровой и солнечной энергии, остальное заслуга роста добычи природного газа и спада потребностей в электричестве во время пандемии.

Также значительно на 10% снизалась выработка атомной энергии. Были окончательно остановлены несколько реакторов в Германии и Швеции. Авторы доклада прогнозируют, что сокращения в этой отрасли энергетики продолжатся.

Принимая все вышесказанное к сведению, электричество в Европе стало в 2020 на 29% чище, чем пять лет назад. В 2015 на каждый киловатт-час электроэнергии приходилось 317 грамм СО2. Теперь то же количество электричества создает всего 226 грамм СО2.

Победа возобновляемой энергии над ископаемым топливом важная веха в переходе к чистой энергетике в Европе, заявил Патрик Грайхен, директор Agora. Однако, не стоит слишком радоваться. Программы восстановления после пандемии должны ускоренными темпами идти рука об руку с климатическими инициативами.

Недавно ЕС приняла несколько целей по сокращению эмиссии углекислого газа к 2030 примерно вдвое по сравнению с уровнем 1990 и по полному прекращению выбросов к 2050. Это соответствует мнению ученых ООН, уверенных в необходимости сдерживать климатические изменения. Европе придется удвоить темпы ввода в эксплуатацию станций чистой энергии, которая была достигнута в 2020, чтобы выполнить эти требования, подсчитали аналитики.

Источник: hightech.plus

Подробнее..
Категории: Энергия

Умные тепловые насосы оптимизируют работу солнечных и ветряных электростанций

17.02.2021 10:20:57 | Автор: admin

Голландский оператор системы передачи электроэнергии Tennet провел исследование, которое показывает, что применение усовершенствованных теплосетей совместно с солнечными и ветряными электростанциями обеспечивает гибкость энергетической системы. Это позволяет снизить потребление ископаемого топлива и использовать образующиеся в период низкого энергопотребления избытки электричества, вырабатываемого путем преобразования возобновляемой энергии.

Для оптимизации системы Tennet предлагает синхронизировать работу теплосетей с ветряными и солнечными электростанциями. Это означает, что, когда из возобновляемых источников поступает мало энергии, часть систем отопления будут простаивать, а в часы высокой производительности ВИЭ полностью использовать вырабатываемую ими электроэнергию.

Для реализации такой схемы необходимы прежде всего тепловые насосы, которые смогут работать в разных режимах. Придать гибкость энергопотреблению также могут помочь системы аккумуляции тепла.

Особенно интересно выглядит перспектива применения гибридных тепловых насосов, способных потреблять как электроэнергию, так и бытовой газ. Их использование позволит снижать нагрузку на электросеть без уменьшения обогрева зданий. Впрочем, для домов с хорошей теплоизоляцией даже полное временное отключение отопления не должно быть проблемой.

Дополнительным преимуществом гибкой энергосистемы может стать снижение цен на электроэнергию. Это достижимо при установке гибких тарифов или предоставлении скидок для теплосетей, оснащенных оборудованием, которое способно обеспечить изменение объемов потребления электричества в соответствии с производительностью электростанций, работающих за счет возобновляемых источников.

Сейчас Tennet совместно с немецким производителем оборудования Viessmann работает над пилотным проектом ViFlex. Он предназначен для изучения применения гибких тепловых насосов для регулировки нагрузки в электросетях. В рамках проекта несколько сотен тепловых насосов и систем хранения энергии объединили в виртуальную электростанцию, способную накапливать избыток энергии из возобновляемых источников и использовать его в периоды сниженной генерации электричества.

В тепловых насосах Viessmann используется технология, обеспечивающая возможность работы на 100% возобновляемой электроэнергии и способна с помощью интеллектуального управления гибко реагировать на потребности электросети. Например, тепловой насос может работать и заполнять энергохранилище именно тогда, когда солнечные панели выдают максимум электричества или, когда дует сильный ветер, что может приводить к образованиям излишков энергии. Это стабилизирует электросеть и позволяет отказаться от использования электростанций на ископаемом топливе.

Согласно отчету Tennet, в ближайшие годы выгоды от перехода на умные теплосети будут незначительны, но к 2030 году их преимущества ярко проявятся и будут только расти по мере увеличения использования возобновляемой энергетики.

Источник: tennet.eu

Подробнее..
Категории: Энергия

Новый европейский консорциум будет продавать водород по цене бензина

17.02.2021 22:23:11 | Автор: admin

Консорциум из тридцати европейских компаний запустил в Испании проект HyDeal Ambition с целью обеспечить к 2030 году поставки экологически чистого водорода по цене 1,5 евро/кг. Как сообщается в пресс-релизе, официальному заявлению о старте проекта предшествовали два года исследований и подготовительных работ.

Уже сейчас достигнуты различные соглашения и договоренности о сотрудничестве между членами консорциума. В 2022 году планируется ввести в эксплуатацию первый комплекс солнечных электростанций мощностью около 10 ГВт в Испании. Через восемь лет после этого в рамках проекта должны будут работать солнечные электростанции с общей мощностью 95 ГВт и электролизные установки, суммарно обеспечивающие мощность 67 ГВт.

Это позволит ежегодно производить 3,6 миллиона тонн экологически чистого водорода. Газообразное топливо предполагается передавать через сеть хранилищ и использовать для нужд энергетики, промышленности и транспорта.

По заявлению одного из участников проекта, основной на территории Испании газораспределительной компании Enags, HyDeal Ambition это больше чем очередное предприятие по получению энергии без вреда для окружающей среды, так как проект позволит к 2030 году предлагать экологически чистый водород по той же цене, что и нынешнее ископаемое топливо.

Представитель HyDeal Ambition, основатель Soladvent и Solairedirect, ранее занимавший должность заместителя директора по инновациям французского энергетического гиганта Engie, подчеркивает, что новый проект представляет собой целостную промышленную экосистему, охватывающую всю цепочку поставки экологичного водорода.

В состав консорциума вошли поставщики получаемой с помощью солнца электроэнергии, производители строительных материалов и установок для электролиза, газораспределительные компании, энергетические и промышленные группы, инфраструктурные фонды, финансовые и юридические фирмы в основном из Испании, Франции и Германии.

HyDeal Ambition не первый, хотя и наиболее амбициозный проект в области производства водорода экологичным способом. В конце 2020 года Iberdrola заявила о создании консорциума, призванного обеспечить к 2026 году цены водорода менее 1,65 евро/кг с помощью системы электролизеров на 25 ГВт. Активное развитие водородной промышленности в Испании во многом обусловлено поддержкой со стороны правительства страны, которое планирует инвестировать 1,5 миллиарда евро в этот сектор к 2023 году.

Источник: pv-magazine.com

Подробнее..
Категории: Энергия

Последние комментарии

© 2006-2021, tuvatforum.ru