Промышленность + Ученые

Один из европейских городов испытывает этот инновационный способ декарбонизации домов и сокращения счетов за электроэнергию. В настоящее время этот способ опробуется в 12 домах в шотландском городе Глазго, чтобы оценить его эффективность в качестве экологически чистого источника тепла. В проекте участвуют Университет Глазго, Университет Стратклайда, Жилищная ассоциация Западной Шотландии и Городской совет Глазго.

Почему шотландские дома нуждаются в декарбонизации?

Шотландские дома — одни из самых старых в Европе. В среднем они теряют тепло в три раза быстрее, чем их европейские собратья.

Это означает, что их отопительные системы вынуждены работать сверхурочно, чтобы сохранить тепло, теряя при этом много энергии. Центральное отопление, работающее на ископаемом топливе, используется в 84 процентах шотландских домов, а это значит, что они также выделяют огромное количество CO2.

На отопление зданий приходится более 36 процентов всех выбросов углекислого газа в Великобритании, и Шотландия пытается бороться с этой проблемой с помощью Шотландского стандарта отопления новостроек (NBHS).

Запущенный в апреле, он требует, чтобы новые здания использовали климатически безопасные системы отопления - и электрические обои могут стать ключевым кусочком головоломки.

«В Глазго насчитывается около 70 000 квартир, поэтому поиск новых решений для их более эффективного отопления жизненно важен для достижения чистого нулевого будущего», - говорит советник Руари Келли из Городского совета Глазго.

«Инновационные пилотные проекты, подобные этому, крайне важны при рассмотрении вопроса о том, как лучше всего решить проблему энергозатрат и выбросов в домах Глазго».

Как электрические обои могут обогревать дома более экологично?

Исследователи изучают возможность замены газового отопления экологичными электрическими обоями.

Этот тип обоев сочетает в себе медные полоски и графен или углерод для создания тонкой поверхности, способной проводить электричество. Они излучают невидимое инфракрасное излучение, которое обеспечивает безгазовый источник тепла и, как считается, улучшает качество воздуха в помещениях, уменьшая образование сырости и плесени.

Обои крепятся к потолку и легко и быстро устанавливаются. По словам разработчика NextGen Heating, они могут обеспечить тепло в течение одной-трех минут, что делает их идеальными для трудноотапливаемых помещений.

Проект, получивший финансирование от Scotland Beyond Net Zero - коалиции ведущих экспертов по климату и устойчивому развитию из университетов Шотландии, - проходит испытания в жилых домах, построенных до 1919 года.

Являются ли электрические обои эффективным источником тепла?

Для контроля эффективности технология использует Интернет вещей и аналитику данных на основе искусственного интеллекта для сбора информации об эффективности, в том числе об удержании тепла и потреблении энергии. Жильцы также будут оставлять отзывы об уровне комфорта, обеспечиваемом источником тепла. Пока все идет хорошо.

«Мы испытываем эту технологию уже несколько месяцев и получили отличные отзывы от наших жильцов, где она была установлена», - говорит Эндрю Кубски, директор по развитию и управлению активами Жилищной ассоциации Западной Шотландии.

Это лишь один из восьми новых исследовательских проектов, направленных на ускорение перехода Шотландии к нулевому уровню энергопотребления. Проекты направлены на решение проблем устойчивости во всех сферах - от зданий и транспорта до энергетики, финансов, продовольствия и природных систем.

«Эти проекты - важнейший шаг на пути к более устойчивому и справедливому будущему не только в Шотландии, но и во всем мире», - говорит профессор Лизанна Гибсон, заместитель директора по исследованиям Университета Данди и председатель комитета по созданию начального фонда Scotland Beyond Net Zero.

Десятки солнечных элементов в начале дня передаются ученым, которые приступают к экспериментам: настраивают их состав, испытывают на стресс в климатических камерах и приближают микроскопы, чтобы отделить хорошие элементы от плохих. 

Их секретный ингредиент? Перовскит, кристаллическая структура, которая повышает эффективность солнечных панелей при наложении на традиционные кремниевые элементы.

Компания Oxford PV, возникшая на основе исследовательского проекта Оксфордского университета и имеющая завод в окрестностях Берлина — лидер в производстве тандемных солнечных батарей на основе перовскита и кремния.

Сейчас Oxford PV пожинает плоды опережающего развития перовскита, имея широкие права на интеллектуальную собственность и заключив сделку с американской коммунальной компанией.

Никого не нужно убеждать в том, что будущее за солнечной энергией. Помимо того, что солнечная и ветряная энергия лучше для климата и энергетической безопасности, сейчас они являются самыми дешевыми способами производства электроэнергии почти в каждой стране.

Но традиционные кремниевые солнечные батареи уже на пределе своей эффективности - около 26 процентов солнечного света преобразуется в электрическую энергию. 

«Мы находимся в середине последней волны умирания солнечной энергетики, будь то в Европе из-за китайской конкуренции или в США из-за провала некоторых новых тонкопленочных фотоэлектрических компаний», - сказал генеральный директор Oxford PV Дэвид Уорд.

В последнее десятилетие мало кто оспаривал позиции кремния - а это зачастую минимальный срок, необходимый для прорыва новой инновационной технологии».

Основанная в 2010 году компания Oxford PV только сейчас видит, как коммерческий мир просыпается к потенциалу перовскита на кремнии, для которого она достигла мирового рекорда эффективности ячейки в 29,5 процента в 2020 году.

С тех пор в перовскито-кремниевом тандеме появилось, по словам Уорда, «множество компаний», которые в основном играют в догонялки.

«Переломный момент наступает очень быстро, и так было во всей фотоэлектрической промышленности во всех поколениях кремния», - добавляет Уорд.

Перовскит - это органический минерал, открытый в России в 1800-х годах, который был назван в честь минералога Льва Перовского. Он также описывает кристаллическую структуру этого типа минерала, который может содержать различные атомы.

Перовскит в Oxford PV производится машинным способом (что делает его дешевым) и является полупроводниковым материалом, хорошо подходящим для сбора солнечного света, объясняет заместитель директора по технологиям Эд Кроссланд.

В обычной солнечной батарее кремниевые слитки нарезаются на очень тонкие пластины и раскладываются так, чтобы покрыть максимально широкую площадь. Затем добавляются металлические контакты, которые активируют кремниевый материал. В общей сложности в панель помещается около 60 ячеек.

Для тандемных ячеек перовскит покрывается сверху еще более тонким слоем (около 1 микрона против 150 микрон кремниевой пластины), что фактически создает две ячейки в одной. Перовскит невидим невооруженным глазом, но поглощает более высокий спектр солнечной энергии, чем может принять кремний.

Вырабатывая больше энергии на панель, «перовскит на кремнии - это следующая технологическая идея, которая поднимет солнечную энергетику выше, чем это может сделать только кремний», - говорит Кроссланд. Если теоретический предел эффективности кремния составляет 29 процентов, то тандемный элемент может достичь 43 процентов.

Дополнительные затраты на добавление перовскитового слоя с лихвой перекрываются стоимостью этой дополнительной энергии, объясняет Уорд, что делает ее «несомненной» для коммерческих партнеров.

О своем интересе к перовскитовым солнечным панелям заявили самые разные потребители - от домовладельцев до крупных коммунальных компаний.

В сентябре 2024 года компания Oxford PV поставила свои панели неизвестной американской коммунальной компании в рамках первого в мире коммерческого развертывания перовскитной тандемной солнечной технологии.

Панели устанавливаются в углу нового солнечного поля и контролируются, чтобы американская компания могла сравнить их преимущества.

Помимо «основного» производства для солнечных крыш и полей, завод Oxford PV в Бранденбурге может выпускать ячейки для более специализированных применений, например, для авиации.

Проблема выбросов метана в Египте

Сегодня Египет занимает лидирующие позиции среди стран с самым высоким уровнем образования отходов на африканском континенте — около 30 миллионов тонн ТКО в год.

Согласно многочисленным исследованиям, значительные выбросы метана — мощного парникового газа, который в 84 раза опаснее углекислого — поступают в атмосферу как раз из сектора отходов, особенно из плохо управляемых мест захоронения ТКО и незаконных свалок в результате процессов их разложения.

Фото: Pixabay/Prylarer

С увеличением населения в республике Египет за последние 10 лет ситуация с ростом отходов, а следовательно, и ростом выбросов свалочных газов резко усугубилась. В среднем выбросы парниковых газов из сектора отходов в Египте составляют 26 миллионов тонн эквивалента CO2 в год — это 8% от национальных выбросов парниковых газов.

Проблема управления отходами — одна из важнейших экологических проблем Египта. С целью поиска оптимального решения этой непростой задачи египетские ученые проанализировали ситуацию в секторе, оценив базовые выбросы метана и потенциал производства энергии из отходов. Для исследования были взяты шесть крупных провинций.

Почему энергоутилизация?

Основными методами управления отходами во всем мире являются захоронение, компостирование и энергоутилизация. В Египте около 90% образующихся ТКО направляется на открытые и несанкционированные свалки.

В результате проведенного на базе шести провинций исследования в секторе управления отходами египетские ученые пришли к выводу, что энергоутилизация показала значительно лучшие результаты по сравнению с получением энергии из свалочного газа, как по объему генерируемой энергии, так и по предотвращению выбросов парниковых газов.

Кроме того, данная технология наиболее безопасна, поскольку процесс утилизации отходов фактически происходит в газообразном состоянии в течение долей секунды, одновременно при этом выделяется энергия. Внедрение технологии Waste-to-energy может обеспечить около 5,6 ТВт/ч энергии в год и избежать выбросов около 5 миллионов тонн CO2 эквивалента в год.

В ближайшее время правительство заключит контракты с восемью консорциумами для строительства объектов «Энергия из отходов». В перспективе заводы энергоутилизации будут перерабатывать около 3,5 миллионов тонн отходов в год.

Строительство заводов энергоутилизации

Первый в Египте объект по переработке твердых коммунальных отходов и преобразованию их в энергию будет реализован в Абу-Раваше (провинция Гиза). Проект получил поддержку со стороны министерств окружающей среды, финансов, энергетики и местного развития.

После запуска предприятие будет утилизировать 1200 тонн не подлежащих переработке отходов ежедневно, вырабатывая при этом 30 мегаватт электроэнергии в час.

Завод поможет значительно сократить выбросы вредных газов, влияющих на изменение климата Египта.

Другой не менее масштабный проект — Zero Carbon Green Planet — готовится к реализации в Каире.

Компания Zero Carbon Ventures, базирующаяся в Абу-Даби (ОАЭ), и египетский поставщик решений по управлению отходами Green Planet for Sustainable Environmental Solutions совместно реализуют строительство объекта по утилизации органических отходов в Каире.

«Современный завод, который мы планируем построить в Египте, будет извлекать всю ценность из отходов, которые в противном случае отправились бы на свалку, для производства новых продуктов, которые будут повторно использоваться на рынке», — поделился генеральный директор и соучредитель компании Zero Carbon Ventures Мартин Рейнольдс.

Будущий завод будет перерабатывать 400 тонн органических отходов в день в графен, водород, удобрения и другие ценные продукты, предотвращая при этом выбросы тысяч тонн метана и CO2 в атмосферу.

По прогнозам, проект по переработке отходов в энергию в Каире будет завершен к 2027 году. Помимо создания этого передового производственного объекта, предназначенного для управления твердыми отходами, в стране ожидается открытие последующих заводов энергоутилизайии.

Таким образом, реализация проектов WtE в Египте поможет смягчить воздействие изменений климата за счет предотвращения выбросов большого количества парниковых газов в атмосферу. Кроме того. благодаря выработке зеленой электроэнергии из отходов снизится потребление ископаемого топлива, требуемого на обычных тепловых электростанциях.

Напомним, что объекты «Энергия из отходов» успешно реализуются также и в нашей стране. На сегодняшний день компания «РТ-Инвест» успешно завершает строительство 5 предприятий энергоутилизации — 4 объекта в Московской области и один в Татарстане.

Запуск этих заводов позволит сократить выбросы CO2 на 3,8 миллионов тонн в год. Одновременно работа предприятий повысит качество жизни более 17 миллионов жителей Московского региона и более 1 миллиона человек в Казани — за счет прекращения захоронения отходов на полигонах.

Открытие первого завода энергоутилизации, находящегося в Воскресенском округе, запланировано до конца 2024 года.

По материалам: nature.com, afrik21.africa, egyptianstreets.com, zerocar

В этом помещении ведется лабораторный химический контроль воды по стадиям ее обработки на установках водоподготовки, на локальных очистных сооружениях, проводятся анализы конденсата пара котлов, турбины и подогревателей.

Лаборанты химконтроля определяют такие показатели качества воды как жесткость, щелочность, содержание ионов натрия, железа, кремнекислоты, нефтепродуктов, биологической потребности кислорода БПК5 и другие.

Лаборатория оборудована приборами химконтроля: кондуктометры, портативные кислородомеры, фотоколориметры КФК-3, анализаторы натрия, лабораторные рН-метры, а также оснащена муфельной печью, сушильным шкафом, магнитными мешалками и всем необходимым оборудованием для выполнения анализов.

Помимо химического контроля, осуществляемого с помощью ручных методов анализов, на нашем объекте реализован автоматический химический контроль с помощью стационарных приборов, которые входят в станции автоматического химконтроля турбинного и котельного отделения.

Станция автоматического химконтроля турбинного отделения находится в соседнем с лабораторией помещении, а станция автоматического химконтроля котельного отделения расположена в районе котельного агрегата №2. Данные автоматического химконтроля основных показателей качества водно-химического режима от этих станций непрерывно передаются на объединенный щит управления.

Отходы, которые уже нельзя переработать, будут утилизироваться при температуре 1260 градусов; параллельно в котле будут уничтожаться вредные вещества.

Вода необходима для работы котлов, для нее предусмотрены высокотехнологичные системы ее подачи, сбора стоков и обеспечения требуемого качества воды на водоподготовительной установке. Подготовленная обессоленная вода используется в котлах для выработки энергии: тепло от сгорающих в котлах отходов нагревает и испаряет жидкость, которая затем в виде пара подается в турбину и вращает ее.

Использование паровой турбины с осевым выхлопом, совместно с воздушной конденсационной установкой позволяет полностью отказаться от технической воды для охлаждения конденсатора и исключить потери воды по сравнению со стандартными схемами оборотного водоснабжения на традиционных электростанциях. Затем выработанная энергия направится в сеть, а дымовые газы после трехступенчатой очистки превратятся в безвредный пар.

Открытие завода в Свистягино станет важным шагом к устойчивому развитию и улучшению экологической ситуации в стране. Предприятие будет утилизировать и превращать в энергию 700 000 тонн отходов в год.

Термическая переработка - единственный способ прекратить захоронение отходов, раз и навсегда устранить неприятные запахи и остановить выброс в атмосферу вредных веществ. Завод в Свистягино – первый из пяти объектов энергоутилизации «РТ-Инвест», который вышел на завершающую стадию строительства.

Индия является вторым по величине производителем фанеры в мире, уступая лишь Китаю. Согласно отраслевым отчетам, объем внутреннего рынка фанеры в 2021 году составит 239,9 миллиарда рупий. Согласно прогнозам, к 2027 году этот показатель достигнет 344,2 млрд рупий.

Обычно фанера изготавливается путем соединения тонких слоев древесного шпона, которые затем скрепляются между собой с помощью прочных клеев. Этот метод стал популярным с годами, так как он используется для различных целей.

Как следует из названия, фанера изготавливается из древесины, а это значит, что для удовлетворения растущего спроса необходимо вырубать все больше деревьев. В связи с нерациональной практикой один из ветеранов отрасли попытался решить эту проблему с помощью метода, который был бы устойчивым и направил отрасль в другое русло.

Бенгани имеет более чем 30-летний опыт работы в области фанеры и плитных изделий. Более того, он работал с некоторыми крупными представителями отрасли. В 2016 году Бенгани продал свою долю в компании Uniply и начал поиск альтернатив древесной фанере. Приянка Кучеря сказала: «Он продал все свои пакеты акций, так как хотел придумать что-то новое по нескольким причинам. Первая - доступность древесины, которая сокращалась из-за ограничений, введенных несколькими штатами на вырубку деревьев. Он также понял, что будущее за альтернативной фанерой».

Приянка Кучеря - дочь Бенгани и руководитель отдела маркетинга компании Indowud. Бенгани не пришлось далеко искать альтернативу, поскольку в округе было несколько рисовых мельниц. Он создал первую фанеру, в основе которой лежала рисовая шелуха. Он назвал свое изобретение Natural Fibre Composite Board или NFC Board.

Принкья рассказала: «В рамках исследования он объездил весь мир, пообщался с несколькими представителями отрасли и получил их отзывы. Весь процесс исследования занял почти два года, чтобы получить правильную комбинацию. К 2019 году он был готов к продаже».

Плиты NFC полностью изготовлены из сельскохозяйственных отходов, натуральных минералов, нетоксичных термосвязывающих агентов и первичного полимера в качестве связующего вещества. Процесс производства начинается с измельчения лузги в порошок, затем ее сушат при температуре 70-80 градусов для снижения содержания влаги, которая служит основой плиты.

По словам Приянки, у плит NFC больше преимуществ по сравнению с традиционной фанерой. «Плиты NFC на 100 процентов защищены от термитов, водонепроницаемы, устойчивы к атмосферным воздействиям, а также огнестойки. Плиты NFC можно использовать даже для наружных работ, в садах и т.д. Они также полностью пригодны для вторичной переработки».

Кроме того, плиты NFC поддаются термоформовке, то есть им можно придавать форму после нагрева, чего не может сделать фанера. Более того, эти плиты способны положить конец сжиганию стерни на севере страны, поскольку для их изготовления можно использовать шелуху любых культур.

Приянка рассказала, что когда Бенгани создавал доску NFC, он использовал рисовую шелуху, поскольку она была в изобилии. Однако, по ее словам, можно использовать любые растительные остатки.

«Мы использовали рисовую шелуху, потому что это юг Индии и ее здесь в изобилии. Однако эту же формулу можно использовать для создания NFC-плат из различных растительных остатков, включая кокосовое волокно, ананасовый лист и шелуху какао, и мы хотим изучить этот вопрос в будущем».

Приянка говорит: «В настоящее время мы представлены примерно в 12 штатах Индии. Недавно мы также начали экспортировать продукцию в Австралию, Новую Зеландию и Оман. Мы также пытаемся расширить наше международное присутствие».

Производственная мощность завода Indowud в Ченнаи составляет 2 лакха листов NFC, что, по данным компании, позволяет ежегодно экономить 10 000 кубометров натуральной древесины.