Новости энергетики

Пермские ученые изучили показатели устойчивости к образованию трещин при периодических нагрузках на примере одной из распространенных сталей — 03Х11Н10М2Е (ЭП-678). Из нее делают элементы турбомашин, авиадвигателей, зубчатых колес и многих других, в том числе в нефтегазовой отрасли.

Пермяки подвергли промышленные слитки горячей ковке и изготовили образцы для исследования. Заготовки закаливали в воде от 920 градусов и три часа выдерживали при температуре 300–560 градусов. Испытания на устойчивость к трещинам проводили на специальной машине. Затем ученые изучили образцы до и после экспериментов с помощью микроскопов.

Ранее считалось, что чем мельче структура металла, тем выше его устойчивость к трещинам. Исследование же показало: укрупнение элементов повышает устойчивость к разрушениям в условиях периодической нагрузки. Максимальный положительный эффект наблюдался при низких нагрузках — не более 1–2 тонны. После закалки при 1200 градусах скорость роста трещин оказалась в три раза меньше, чем после закалки при 920 градусах, при этом структура стали получалась крупнее. Ученые сделали вывод: чем выше температура закалки и крупнее «зерно» в структуре металла, тем медленнее он разрушается.

Повышение сцепления колес и рельсов — необходимость, особенно при влажной погоде, на обледеневших рельсах, при торможении, на спусках и подъемах, а также при движении тяжеловесных составов. Сейчас для улучшения сцепления на железных дорогах применяют кварцевый песок, который дозированно подается на рельсы.

Петербургские специалисты предложили заменить песок на активатор трения — состав из термореактивных смол. Он представляет собой пористый алюминиевый каркас, ячейки которого заполнены композицией на основе нефтепродукта — полиэфирной смолы. На колеса локомотива активатор наносится при помощи пневматического привода.

По словам разработчиков, за счет применения активатора сцепление колес локомотива с рельсами повышается на 15%, а производительность электровоза — на 10%. Дополнительный экономический эффект дает уменьшенный износ колесных пар и рельсов, а также отказ от содержания хранилищ для песка и проведения сопутствующих работ.

Новая технология запатентована и готова к применению. Первую партию активаторов планируют поставить для использования на железных дорогах до конца 2025 года.

По углам платформы закреплены четыре стальных резервуара-накопителя. Избыток электричества, выработанного панелями, запускает компрессор, который нагнетает внутрь резервуаров воздух (сохранение энергии). Когда возникает потребность в дополнительном электричестве, запасенные воздушные массы направляют на турбину, подключенную к электрогенератору (использование запасов), сообщили ученые.

Исследователи подчеркнули, что благодаря специальным трекерам панели могут автоматически отслеживать солнечный свет и поворачиваться к нему. Эта особенность позволяет получать на 10–15 процентов больше энергии. Благодаря тому что станция находится на воде, ее конструкция нагревается меньше, чем у сухопутных, и потери энергоресурса из-за перегрева сокращаются.

Тестовая работа плавучей СЭС в разных климатических условиях показала, что разработка азербайджанских ученых более эффективна в умеренно холодном климате, чем в жарком. За счет меньшего нагрева оборудования и более высокой плотности воздуха время зарядки накопителей снижается до четырех часов (в жару — четыре с половиной часа).

Статья о солнечной электростанции на воде опубликована авторами проекта в международном научном журнале «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE).

По предположению эксперта, речь идет о геологическом водороде, который также называют «золотым» — он самый экологичный, его не нужно очищать или как-то подготавливать для дальнейшего применения в энергетике, поэтому он особо ценен.

Существует гипотеза, согласно которой потоки геологического водорода непрерывно поднимаются из мантии Земли. Хотя сам по себе водород очень текучий и способен просачиваться через горные породы, наверняка есть такие формации, где он как бы заперт. Вполне вероятно, что «Шэньдитакэ-1», помимо всего остального, предназначена для поиска таких формаций и способов их разработки.

Данис Нургалиев, проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле Казанского федерального университета

Специалист подчеркнул, что добывать из скважины нефть в промышленных масштабах вряд ли рентабельно, «Шэньдитакэ-1» слишком глубока, выгоднее акцентироваться на природном газе, он залегает глубже.

Об успешном завершении работ над «Шэньдитакэ-1» накануне сообщило китайское информационное агентство «Синьхуа». Глубина скважины составила 10 910 метров — таким образом, она стала самой глубокой в Азии и второй в мире, уступая лишь Кольской сверхглубокой. Всего «Шэньдитакэ-1» пронизывает 12 геологических формаций и достигает горных пород, возраст которых превышает 500 миллионов лет.

Ранее «Энергия+» писала о том, зачем китайские ученые создали морскую установку, которая способна пробурить земную кору.

Ученые предложили использовать для анализа бензина вещество-люминофор — BODIPY. Интенсивность свечения сенсора с люминофором зависит от содержания в топливе ароматических соединений: чем их больше в бензине, тем сильнее свечение. Количество таких соединений влияет на плавность сгорания нефтепродукта, вероятность его самовоспламенения, а также октановое число (например, АИ-98). С помощью BODIPY удается установить точное количество ароматических соединений в образце с погрешностью до 3%.

По словам разработчиков метода, для 9000 анализов нужен всего грамм потенциально вредных веществ, тогда как для традиционной технологии, при которой бензин разделяется на фракции после смеси с растворителем, их требуется больше.

Ученые также утверждают, что предложенный ими метод выгоден и с экономической точки зрения. По их словам, хроматографическая колонка — устройство для традиционного определения состава бензина — рассчитана на 100 анализов и стоит около 50 тысяч рублей. Для предложенной инновации нужен только датчик ценой 30 копеек за образец и подсвечивающее вещество.

Статья российских ученых об определении качества бензина с помощью люминофора опубликована в международном научном журнале Optical Materials.

Ускорение лабораторных исследований, сокращение потребности в натурных экспериментах, дорогостоящем оборудовании и материалах для проведения исследований благодаря применению инновационных технологий — актуальная задача.

Николай Гаврилов, эксперт «Газпром нефти» по инновационному развитию

— «Газпром нефть» инвестирует в подобные технологии и внедряет их в своих исследовательских центрах. В ряде случаев такие методы используются для проведения экспресс-тестирования (например, анализа химических составов), дополняя основные методы исследования, но не заменяя их полностью. Важно подтвердить эффективность предложенной технологии — точность и чувствительность измерений, устойчивость и интерпретируемость результатов. Публикация в научном журнале не означает, что технология уже готова к промышленному применению. Если эффективность предложенного экспресс-метода оценки содержания ароматики в топливах удастся подтвердить, он может оказаться востребованным, — заключил эксперт.

Обычно ингибиторы коррозии, полученные из растительного сырья, показывают низкие долговечность и стабильность при применении для защиты нефтегазового оборудования. Ученые улучшили их состав, чтобы повысить эффективность. За основу взяли аравийскую камедь (смолу акации). В ее структуру ввели полиуретан в разных пропорциях — получили три вида вещества, которые изучили в кислой среде.

Выяснилось, что чистая смола акации способна снизить коррозию в кислой среде на 74%. Включение же полиуретана в ее структуру повышает эту способность до 95%. Лучших показателей достигли при 17,2% полиуретана в составе. Дальнейшее увеличение его доли не привело к значительным изменениям в свойствах соединения.

Ученые надеются, что разработанные ими ингибиторы станут альтернативой обычным составам для борьбы с коррозией.

Специалисты создали композитный катализатор из наночастиц. В качестве носителя (подложки) они использовали восстановленный оксид графена. Он хорошо проводит электрический ток и обладает большой полезной площадью для размещения активного вещества, что позволяет вовлечь в реакцию максимально возможный объем материала.

Восстановленный оксид графена получается из водной суспензии оксида графена под воздействием электрического тока или при обработке реагентами. Он имеет высокую электропроводность и поэтому активно используется, в том числе при создании суперконденсаторов и биосенсоров.

В качестве основного активного соединения выбрали церат стронция (SrCeO3). Он дешев, прост в изготовлении и позволяет регулировать электрическую структуру так, что можно ее тонко «настраивать» в зависимости от желаемых результатов. В итоге получился перспективный и эффективный нанокомпозит.

Авторы продолжают работать над совершенствованием полученного материала.

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/