Пермские ученые узнали, как производство энергоустановок влияет на экологию
Для снижения выбросов парниковых газов нужно уменьшать потребление ископаемого топлива, повышать эффективность использования ресурсов и переходить на возобновляемые источники энергии и водородное топливо. Но для получения ожидаемого эффекта от его использования требуется определение углеродного следа самих энергетических установок, которые на нем работают. Ученые Пермского Политеха оценили этот показатель у конструкционных материалов энергоносителей, которые могут использовать водород как топливо. Это позволит понять, как надо изменить их состав для наиболее экологически безопасного производства.
Статистика 2024 года говорит о том, что Россия входит в десятку крупнейших стран-источников выбросов парниковых газов. Они оставляют углеродный след и нагревают Землю, что приводит к изменению климата и опасным последствиям для окружающей среды. По данным РБК наибольший вклад в выбросы парниковых газов в России вносит энергетический сектор (77,9 процента) и промышленность (11,8 процента).
Статья опубликована в журнале Ecology and Industry of Russia. Исследование проведено по государственному заданию при финансовой поддержке Минобрнауки России, проект FSNM-2023-0004 «Водородная энергетика. Материалы и технология хранения, транспортировки и применения водорода и водородсодержащих смесей».
Различные виды производств выбрасывают парниковые газы в атмосферу, увеличивая при этом углеродный след продукции. Чем он выше, тем более негативное влияние оказывается на окружающую среду. Такие газы задерживают тепло в нижних слоях атмосферы и повышают среднюю температуру на Земле. Их избыток может привести к глобальному потеплению.
Поскольку энергетическая промышленность подвержена контролю со стороны человека, количество выбросов можно и нужно сокращать. В настоящее время актуально использование экологически чистой, надежной и экономичной энергии. На сегодняшний день перспективным считается водородное топливо, так как при сжигании не образуются парниковые газы. Плюс ко всему, для его производства могут быть использованы неисчерпаемые ресурсы: вода и энергия солнца.
Несмотря на безопасность водорода для окружающей среды, устройства, которые могут применять его в качестве топлива, имеют свой углеродный след при производстве. Так, газотурбинные установки и твердополимерные топливные элементы (для получения электроэнергии в газовой и нефтяной промышленности, использования в транспорте) состоят из материалов, при изготовлении которых образуются парниковые газы.
Ученые Пермского Политеха оценили негативное воздействие на окружающую среду установок с использованием водорода на примере конкретных энергоносителей. Они провели исследования состава газотурбинной установки (ГТУ) и твердополимерного топливного элемента (ТПТЭ) мощностью 16 МВт и 48 кВт соответственно. Заранее была известна их масса и содержание материалов, источник их энергии при производстве, метод изготовления. Все эти данные внесли в компьютерную программу оценки жизненного цикла продуктов и материалов OpenLCA 1.10.3. Полученные результаты политехники пересчитали в процентные значения.
«По результатам расчетов при создании ГТУ основное воздействие на углеродный след оказывают титановые (50,9 процента) и никелевые (37,6 процента) сплавы. При этом установка более чем на 50 процентов состоит из стали. В ТПТЭ значительный вклад вносят платина (78,1 процента) и углепластики (15,7 процента), наименьшие по содержанию в составе. Это наглядно показывает, что несмотря на меньшее количество определенных материалов, они могут выделять больше парниковых газов, чем те, содержание которых выше.
Если говорить в глобальных масштабах, в идеале для сокращения углеродного следа устройств, использующих водород, эффективно при производстве включение в состав вторичных материалов (например, металлолома). Так на добычу нового сырья не придется тратить топливо, электроэнергию, воду и так далее, а значит – и способствовать выбросу парниковых газов, – комментирует Юлия Мозжегорова, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Исследование ученых Пермского Политеха демонстрирует, что для снижения углеродного следа энергоустановок помимо применения водородного топлива необходима замена исходных конструкционных материалов при их производстве. Результаты анализа расширяют информационную базу об углеродном следе материалов, используемых в водородной энергетике. В дальнейшем это поможет снизить выбросы парниковых газов при производстве оборудования и устройств.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Разработана технология, помогающая выращивать в лаборатории практически неограниченное количество незрелых иммунных клеток и программировать их на уничтожение опухолей. В опытах на животных новый метод продемонстрировал высокую эффективность против нескольких видов рака. Эта технология способна решить главную проблему современной иммунотерапии — колоссальную стоимость и сложность штучного производства Т-клеток для каждого конкретного пациента.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно