Новости энергетики

Геомеханическое моделирование — важный этап, продолжающий работы по геологоразведке и подготавливающий месторождение к началу добычи. Он предполагает создание виртуальной копии недр, которая отражает свойства горных пород и показывает, как они поведут себя при добыче углеводородов: где могут появиться трещины, куда потечет нефть, как изменится давление. Такие виртуальные модели создают на основе данных геофизических методов разведки.

Новая цифровая система повысит точность геологических моделей месторождений, ускорит оценку запасов, продуктивности и других характеристик залежей, поможет предвидеть десятки возможных осложнений и быстрее подбирать самые эффективные методы добычи. Она будет представлять собой комплекс цифровых инструментов, наделенных искусственным интеллектом.

Совместная работа позволит укрепить и расширить российские компетенции в области геомеханического моделирования и цифровизации нефтегазовой отрасли. Такое сотрудничество даст возможность повысить безопасность и экономическую эффективность разработки месторождений, снизить операционные риски и ускорить внедрение цифровых решений в промышленную практику.

Искандер Бариев, директор Университета Иннополис

Специалисты рассчитывают, что цифровая система поможет упростить изучение сложных месторождений нефти и природного газа.

Поезда без колес, которые парят над рельсами благодаря мощным магнитам, бывают двух типов. Первый работает на электромагнитном подвесе: в вагоне стоят электромагниты, которые притягиваются к стальным рельсам снизу. Электроника при этом постоянно регулирует ток в магнитах, чтобы поезд не «прилип» к ним. Так устроен маглев, который тестируют в Москве последние несколько лет. Маглевы такого типа требуют постоянного питания электромагнитов и сложного управления.

Маглевы второго типа, к которым относится челябинский, работают на электродинамическом подвесе. В рельсах устанавливают медные катушки, а в вагоне — элементы, которые работают как магниты только при сильном охлаждении: в их основе — низкотемпературный сверхпроводник. Поезд начинает левитировать лишь после разгона до 100 километров в час, когда магниты поезда и катушки начинают отталкиваться друг от друга. При этом такому поезду нужны колеса, а сильное магнитное поле требует повышенных мер безопасности по отношению к пассажирам.

В основе технологии челябинского маглева лежит использование высокотемпературной керамики YBaCuO — это сверхпроводник из иттрия, бария и оксида меди. Ее охлаждают, чтобы материал потерял электрическое сопротивление и как бы «приморозился» к магнитному полю трассы, обеспечивая устойчивую левитацию без сложных систем управления. За счет этого поезд сможет парить не только на большой скорости, но и сразу после старта и перед остановками.

В отличие от аналогов, требующих сверхнизкой температуры минус 269 градусов, близкой к абсолютному нулю, и охлаждаемых жидким гелием, челябинский сверхпроводник охлаждается до минус 180 градусов жидким азотом. Это упрощает процесс. Также ему не нужны очень мощные магниты, что облегчает соблюдение безопасности в отношении пассажиров.

Ученые испытали двухметровый макет и планируют перейти к 12-метровой модели. В перспективе исследователи хотят отказаться от жидкого азота вовсе, разработав компактные криогенные установки. Пока керамику YBaCuO в промышленных масштабах в России не производят, но специалисты рассматривают возможность наладить производство в Челябинске.

Благодаря инновационным технологиям комплекс позволит эффективно очищать промышленные стоки, существенно снизит использование речной воды и уменьшит нагрузку на городскую коммунальную инфраструктуру. «Биосфера» — это пример эффективного взаимодействия российских разработчиков и производителей технологий и оборудования. В проекте участвовали 185 отечественных компаний. Данный завод — один из самых мощных в России в своей сфере.

Дмитрий Патрушев, заместитель председателя правительства России

В основе технологии «Биосферы» — многоступенчатая система очистки: вода последовательно проходит механическую, физико-химическую и биологическую обработку. В финале ее пропускают сквозь угольные фильтры и обеззараживают ультрафиолетом. В результате вода очищается на 99,99%, превращаясь практически в дистиллированную, и возвращается в производство. Благодаря технологиям «Биосферы» завод втрое сократит водозабор из Иртыша и будет ежегодно сберегать более десяти миллионов кубометров воды.

«Биосфера» Омского нефтеперерабатывающего завода разработана российскими инженерами. В проекте ее строительства участвовали более 1200 человек из 185 компаний, представляющих 16 регионов России, в том числе из Омской области. По словам генерального директора завода Олега Белявского, запуск «Биосферы» позволил создать на предприятии высокотехнологичные рабочие места.

Обычно биотопливо получают только из органических отходов. При этом производить его сложно, а энергии такое топливо дает меньше, чем традиционное из нефти. Ученые из Твери предложили компромиссный вариант. В качестве компонентов топлива они использовали соединения из очищенной нефти тиофен и дибензотиофен, а также вещества из обогащенной биомассы анизол и гваякол.

В основе технологии получения топлива лежит гидроочистка с использованием сверхкритических флюидов — в их составе под воздействием определенных температуры и давления исчезает разница между жидкостью и газом. При таком состоянии вещества химические реакции протекают быстрее. Также ученые разработали и применили катализатор из рутения и железа.

Ученые предполагают, что технология производства биотоплива нового состава будет выгодной, так как можно будет использовать имеющееся оборудование нефтеперерабатывающих заводов. Следующий этап разработки — пробы на реальном сырье.

Космический принтер рассчитан на печать предметов из реголита — поверхностного слоя сыпучего лунного грунта. В лаборатории провели предварительные испытания, напечатав из реголита кирпичи, линии и более сложные объекты. Старший инженер лаборатории Ян Хунлунь пояснил, что разработка открывает перспективы для строительства на Луне зданий, платформ и дорог, при этом доставлять строительный материал с Земли не придется.

Энергосистема установки включает высокоточный солнечный концентратор — прибор, который работает подобно увеличительному стеклу. Он состоит из отражающих поверхностей (например, параболических зеркал), которые фокусируют солнечные лучи в одну точку. Концентрированный луч разогревает лунный грунт до 1400–1500 градусов — этого достаточно, чтобы он расплавился. Концентратор подключается к самому принтеру оптоволоконным кабелем, по которому передается энергия.

За счет разработанной исследователями системы, которая будет использовать энергию Солнца, технология может стать перспективной для лунных миссий. Первая из них, Chang’e 8, намечена на 2028 год. С помощью нового 3D-принтера Китай совместно с Россией к 2030-м годам планирует построить Международную лунную исследовательскую станцию. Ученые надеются, что их технология поможет развернуть на Луне масштабное строительство жилых и исследовательских модулей.

Мощность панели 841 ватт — рекорд среди коммерческих тандемных модулей, состоящих из перовскита и кремния. Первый материал улавливает больше света в синей части спектра, второй — в красной. Это повышает общую эффективность. Модуль сделан на основе крупноформатных ячеек с длиной стороны 210 миллиметров. Большой размер ячеек снизил потери на соединениях и повысил мощность модуля.

Изделие обладает также одним из самых высоких КПД для серийных панелей — 27,1%. Хотя китайские компании презентуют модули с еще более высоким КПД (около 30%), пока они лишь лабораторные образцы, а Trina Solar достигла подобных показателей в промышленной панели, предназначенной для коммерческого использования.

Для изготовления образца с высокими показателями использовалась низкотемпературная сборка — метод соединения солнечных элементов при температурах ниже 200 градусов (вместо стандартных 800–900). Такой подход позволил использовать химическую защиту, чтобы минимизировать повреждения структуры хрупких материалов (например, перовскитоподобных), а также механическую защиту — она помогла уменьшить тепловую деформацию материалов, которые при нагреве расширяются по-разному, отчего в панели образуются трещины. Всё вместе это повышает срок службы панели и косвенно влияет на КПД, продлевая способность перовскита поглощать свет и сократив число микротрещин, которые увеличивают сопротивление в цепи.

По словам производителя, температурный коэффициент (он показывает, насколько падает мощность панели при нагреве и охлаждении) нового продукта на 20% ниже, чем у гетеропереходных модулей. В последних сочетаются два типа кремния: аморфный (тонкий верхний слой) и кристаллический (основной). Традиционно у таких панелей выше КПД, но они дороже в производстве. Новый тандемный модуль превзошел их по эффективности и температурной стабильности: панель меньше теряет мощность в жару.

Ранее «Росатом» сообщил, что первые сборки нового поколения загрузили в один из энергоблоков Нововоронежской АЭС, чтобы проверить их в деле и подготовить к промышленному масштабированию.

Сегодня ТВС для атомных реакторов собирают вручную. Новая технология позволит автоматизировать процесс. Это пригодится на этапе, когда мы перейдем к использованию воспроизведенного топлива. Тогда в ТВС будет применяться не уран-235, а полученный в реакторе намного более радиационно опасный плутоний-239. Человек без барьеров защиты с этим веществом работать не сможет — тогда-то и пригодятся роботы.

Станислав Субботин, начальник отдела стратегических исследований Курчатовского комплекса перспективной атомной энергетики НИЦ «Курчатовский институт»

По словам эксперта, новая технология может пригодиться и в существующей атомной энергетике — с ее помощью можно поставить изготовление ТВС на конвейер, если возникнет необходимость.

— Пока у нас не строится столько атомных станций, чтобы автоматизация производства ТВС была технически и экономически оправданной, — подчеркнул Станислав Субботин. — При ручной сборке процедуры, связанные с проверкой ТВС на безопасность и надежность, отточены до совершенства. Смогут ли такой же уровень качества обеспечить роботы, еще вопрос.

Опытная эксплуатация ТВС-5 на Нововоронежской АЭС займет несколько лет. Их будут облучать в течение трех периодов по 18 месяцев.