Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ)НИР

Geographical basis for the sustainable development of energy systems using renewable energy sources

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ)
Результаты этапа: Разработана методика оценки энергетического потенциала следующих подотраслей лесной промышленности РФ: заготовка древесины, деревообработка (производство стройматериалов), фанерное производство. Проведены первичные оценки валового и технического энергетического потенциалов указанных подотраслей лесной промышленности для СЗФО и СФО, а также субъектов данных ФО (Кировская область, Иркутская область). Сформирована база данных характеристик энергообеспечения удаленных (энергоизолированных) территорий Архангельской, Пензенской областей, Чеченской Республики, Ханты-Мансийского автономного округа, Красноярского края, Сахалинской области по следующим критериям: населенные пункты с энергоснабжением от региональных (изолированных от централизованного энергоснабжения) энергетических систем, полностью электроэнергетически изолированные (децентрализованные). Проанализирована структура энергопотребления населенных пунктов, наличие местных энергоресурсов, экологические характеристики используемых видов топлива в соответствии с задачами низкоуглеродного развития России. Проведён анализ типов, структуры и содержания источников пространственных данных о потребителях энергии в зоне децентрализованного энергоснабжения РФ. Определены методы и ГИС-инструментарий для картографировании и совместного анализа ресурсов ВИЭ и их потенциальных потребителей. Отработана методика картографирования характеристик ветровой и солнечной энергетики с учетом блока пространственных данных о потребителях. Проведена апробация методики для районов Камчатского края. Проведена систематизация принятых программ развития водородной энергетики в различных странах мира. Определены потребности в ресурсах для производства водорода с различным уровнем углеродного следа. Оценен потенциал действующих ветроэнергетических станции РФ для производства «зелёного» водорода. Определен потенциал производства водорода при реализации проектов приливных электростанций на побережье Охотского моря в привязке к потребителям этого энергоносителя в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Проведены оценки ресурсной базы (валового потенциала): - свалочного газа и метана в его составе от полигонов ТКО крупных городов РФ; - попутного (сбросного) водорода от предприятий–производителей хлор-содержащей продукции, станций водоподготовки и крупнейших целлюлозно-бумажных предприятий РФ. Для каждого типа источников предложен алгоритм и проведены оценки годового производства указанных калорийных газов, которые в настоящее время в основном выбрасываются в окружающую среду: метан в составе свалочного газа 2722 тыс. т/год; сбросной водород от всех источников – 85,78 тыс. т/год. На основе полученных результатов разработана база данных по источникам калорийных газов в РФ создана серий карт. Проведены экспериментальные исследования способов утилизации питательных веществ из муниципальных сточных вод г.Москвы с помощью микроводорослей (МКВ). Осуществлен скрининг МКВ из рабочей коллекции НИЛ ВИЭ, способных к эффективному росту на сточных водах и их биоремедиации на основе последовательной адаптации к росту на сточных водах и утилизации из них питательных веществ. Определены наиболее эффективные в очистке сточных вод штаммы (Chlorella ellipsoidea rsemsu Chl-el и A. platensis rsemsu P (Bios)). Технологией гидротермального сжижения (HTL) из МКВ получен биоуголь, который на 90% состоит из углерода и является геологически стабильной формой; данный подход может служить альтернативной стратегией улавливания и хранения углерода.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ)
Результаты этапа: На текущем этапе выполнения НИР по теме «Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии» в соответствии с техническим заданием был выполнен широкий спектр исследований. Разработана методика и проведены оценки потенциального производства энергии, ресурсосберегающего и экологического потенциала высококалорийных сбросных газов для всех регионов РФ. Методика основана на объемах валового образования сбросных газов, их энергетического потенциала и особенностях современных энергетических технологий тепловых преобразователей энергии и топливных элементов. На основе оригинальной методики оценены энергетический, ресурсосберегающий и экологический потенциалы отходов сельскохозяйственного производства в субъектах ЮФО и СКФО России; обоснована и апробирована методика картографирования потенциального производства и потребителей энергии из отходов биомассы на региональном уровне. Определены и обоснованы физико-географические и экономико-географические характеристики для типологизации регионов России с точки зрения предпосылок развития возобновляемой энергетики. На основе анализа статистических данных выполнены оценки текущей доли возобновляемой энергетики в энергетических балансах регионов России. Экспериментально исследован потенциал биомассы микроводорослей в утилизации дымовых газов от объектов энергетики: проведен скрининга кандидатных штамммов микрвоодорослей и их консорциумов для указанных целей; выявлены условия их культивирования при аэрации газовоздушными смесями с повышенной концентрацией углекислого газа.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ)
Результаты этапа: На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований в ходе выполнения работ по государственному заданию 2023 г. были получены следующие результаты: 1. Рассчитан потенциально возможный объем получения биогаза от отходов животноводства и птицеводства для всех муниципальных образований Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев. Проведено уточнение методики (алгоритма) расчёта массы образуемых отходов на основании учёта половозрастных характеристик выхода отходов животных каждого вида и путём введения поправочных коэффициентов, учитывающих среднегодовое значение поголовья животных данного вида. Определён потенциал тепловой энергии, которую можно получить из биогаза отходов животноводства. Оценена степень покрытия потребностей населения в тепловой энергии, за счет биогаза из отходов животноводства, определены муниципальные образования субъектов, наиболее перспективные для развития биогазовых технологий. Проведена оценка возможного экологического эффекта использования биогаза от отходов животноводства: рассчитан СО2- эквивалент метана биогаза отходов животноводства с учётом диоксида углерода, образующегося при сжигании этого метана. 2. Для территории Вологодской области (региона с высоким уровнем использования отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности как местного топлива) составлены базы геоданных по производителям древесного биотоплива, лесохозяйственным предприятиям, имеющими потенциал производства биотоплива, и котельным, функционирующим на дровах и угле. Определены районы области, в которых отсутствует газоснабжение и преобладает теплоснабжение исключительно за счёт дров. Средствами ГИС проведена оценка территориальной удалённости производителей биотоплива от потенциальных потребителей. 3. Выявлены количественные показатели использования распределенной генерации (дизельной и на возобновляемых источниках энергии) в изолированных и труднодоступных территориях (ИТТ) в восьми регионах России. Проведена оценка доли мощности объектов на возобновляемых источниках по регионам и по видам ВИЭ. Массивы данных по электроэнергетическим станциями и установкам в ИТТ обеспечат актуализацию баз данных и интерактивных карт объектов возобновляемой энергетики в ГИС ВИЭ России, проведение анализа и оценки доли распределенной генерации в энергобалансе регионов. 4. Для оценки перспектив энергообеспечения на основе ветроэнергетических ресурсов в Республике Саха (Якутия) проведены расчеты удельного потенциала выработки электроэнергии (среднегодовая выработка на единицу мощности) и коэффициента использования установленной мощности (Киум) для ВЭУ KomaiHaltecKWT300 на всей территории субъекта с шагом в 1о. Проведено картографирование ресурсного потенциала ветроэнергетики Республики Саха Якутия. На основе данных моделирования производительности установки KomaiHaltecKWT300 выполнено районирование территории по уровню ветропотенциала. Средствами ГИС выполнен многофакторный анализ территории, с точки зрения доступности линий электропередач, транспортных путей и экологических ограничений при строительстве объектов ветроэнергетики. Выполнен картографический анализ возможностей энергозамещения за счёт использования энергии ветра в северном районе Якутии в зонах децентрализованного энергоснабжения. Анализ результатов с учетом ограничений по размещению ветроустановок, связанных с наличием в этом регионе ключевых орнитологических территории России (КОТР), показал, что наиболее перспективным является использование ВЭУ на территории Республика Саха (Якутия) при энергоснабжении 15-ти изолированных поселков с числом жителей менее 2 тыс. чел, с дублирующими дизель генераторами в Булунском, Усть-Янском, Анабарском и Аллаиховском улусах. 5. Исследованы потенциальные результаты применения станций на ВИЭ в зоне децентрализованного энергоснабжения Красноярского края. С учетом доли ВИЭ в гибридных энергоустановках, действующих на территории края (25%), расхода дизельного топлива в этих районах (порядка 0,2 т/чел в отопительный сезон), достигнутого к настоящему времени коэффициента установленной мощности для ВЭС и СЭС, были сделаны расчеты количества замещаемого дизельного топлива при введении солнечных и ветровых станций в качестве основных систем энергоснабжения. В среднем на один населенный пункт, относящийся к зоне децентрализованного энергоснабжения, требуется от 1 до 3 МВт установленных мощностей на возобновляемых источниках энергии (в зависимости он численности населения в них). 5. Проведены оценки себестоимости солнечной электроэнергии и сроков окупаемости солнечных электростанций, расположенных в пределах Европейской части России в разных природных условиях и тарифных режимах. Рассмотрено влияние природно-зональных и экономико-географических (ВВП, численность и плотность населения) факторов на объём и структуру производства электроэнергии по источникам в странах Западной Европы – с высокой долей ВИЭ в структуре производства энергии и давней историей их использования, что позволяет их рассматривать в качестве потенциальной модели развития возобновляемой энергетики в разных природно-хозяйственных зонах Европейской части России. 6. Для оценки роли возобновляемой энергетики (ВЭ) в социально экономическом развитии регионов России обосновано 12 показателей, характеризующих состояние и перспективы развития ВЭ и ее роль в ТЭК регионов, в энергобеспечении, занятости населения, а также влиянии на экологическую обстановку. Данные критерии характеризуют как общие по регионам объемы производства электроэнергии (ЭЭ) на объектах ВИЭ, так и удельные показатели на душу населения, эффективность и перспективность использования ВИЭ (коэффициент использования установленной мощности – Киум), готовность регионов к активному внедрению ВИЭ, исходя из региональных энергетических программ. Составлены рейтинги регионов РФ на 2023 г. по роли ветровой и солнечной энергетики в ТЭК регионов (доля в установленной мощности, в выработке ЭЭ, в энергообеспечении). Региональные оценки доли выработанной электроэнергии от объектов на ВИЭ в общем производстве электроэнергии субъектов РФ показали лидерство в солнечной энергетике Республики Калмыкия (29,2%) и Алтай (97,2%), Астраханская обл. 7,6%; в ветроэнергетике соответственно – Республики Адыгея (77,0%) и Калмыкия (62,4%), Астраханская обл. (21,7%), Ставропольский край (10,1%). Проведенное ранжирование регионов России по уровню сокращения эмиссии СО2 за счет использования объектов на ВИЭ позволило выделить в качестве лидеров 3 субъекта: Ставропольский край, Ростовская и Астраханская области – 1000-800 тыс.т СО2 в год. 7. Результаты оценок требуемых инвестиций в декарбонизацию энергетики показывают, что для мира в целом затраты на энергетический переход должны составлять до 2060 г. величину порядка 120 трлн.долл. США (4% ВВП/год) в постоянных ценах 2021 г. Это требует увеличения инвестиций в топливно-энергетический комплекс (ТЭК) в 2-3 раза относительно текущего уровня. Проведены расчеты оценки инвестиционных затрат на переход к углеродной нейтральности экономики России. Расчёты показывают, что сумма инвестиционных затрат на обеспечение углеродной нейтральности без учёта поглощающей способности экосистем варьируется от 200 до 350 трлн руб. или от 5 до 9 трлн руб. в год (от 3 до 6 % ВВП), исходя из срока её достижения к 2060 г. Данные оценки близки к оценкам «ВТБ-Капитал», но примерно в 3–5 раз превосходят цифры, указанные в Стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов. Выполнена оценка потенциала энергоэффективности в экономике РФ на 2022 г. – 60% от текущего уровня. Эластичность поставок энергии по отношению к валовому внутреннему доходу (отношение произведенной энергии к ВВП) выражает реакцию энергетики на 1% рост ВВП. Определен показатель эластичности поставок энергии по отношению к валовому внутреннему продукту в РФ, которыйв 2022 г. составил 0.23 (каждое увеличение ВВП на 1% требует увеличения поставок энергии на 0.23%) по сравнению с 0.1 в постиндустриальных странах. Определен показатель эластичности антропогенных выбросов парниковых газов (в СО2-экв.) по отношению к валовому внутреннему продукту (СО2/ВВП). Он выражает долю увеличения выбросов парниковых газов при 1% увеличении ВВП. В РФ на 2022 г. он составляет 0.20 (каждое увеличение ВВП на 1% влечет за собой увеличение антропогенных выбросов парниковых газов на 0.20%). В экономике Китая (страны АТР) этот показатель равен 0.15. 8. Проведен годовой натурный мониторинг производительности двухсторонних модулей на основе гетероструктурных фотоэлектрических преобразователей ГК «Хевел» (Россия) в климатических условиях Московского региона. Представлен анализ результатов в сравнении с ранее проведенными теоретическими расчетами удельной производительности современных высокоэффективных фотоэлектрических модулей на основе спутниковых баз данных и ренализов. Показано, что удельная выработка экспериментальных модулей ниже расчетных значений (для наиболее эффективного периода использования в условиях средней полосы России (июня–июля) в 1,4 раза, для октября – в 1,75 раза), что говорит о необходимости учитывать особенности двухсторонних модулей при прогнозе производительности. Показаны экспериментально определенные различияв эффективности фронтальных и тыльных поверхностей модулей при различных условиях освещенности. Можно ожидать повышенную эффективность двухсторонних модулей при использовании отражающих поверхностей, а также в зимний (снежный) период при росте альбедо подстилающей поверхности, характерном для Российских регионов. Полученные результаты позволят верифицировать расчеты потенциальной производительности солнечных фотоэлектрических установок и уточнить оценки технического потенциала солнечной энергии регионов РФ. 9. Разработаны конструкции и созданы действующие модели парусных энергетических установок наземного базирования с автоматической системой управления движением и созданы действующие модели этих установок. Определен коэффициент эффективности преобразования энергии ветрового потока в моделях (0,42). Разработан метод прямого измерения сил, действующих на модель парусной энергетической установки и проведены эксперименты по разработанному методу. Разработаны и релизованы экспериментально средства автоматического управления движениеммодели парусных энергетических установок. 7. Рассмотрен новый подход к проблемам культивирования МКВ и цианобактерий для производства биотоплив с позиций циркулярной экономики. Определены характеристики роста кандидатных штаммов МКВ (Chlorellaellipsoidea, Chlorellavulgaris, Gloeotilapulchra, Elliptochrorissubsphaerica и устойчивого консорциума на основе МКВ/цианеиA. platensisс бактериями) при различных концентрациях СО2 (СО2 = 0,04, 3, 6 и 9%). Для приобретения толерантности к высоким концентрациям СО2 реализован режим последовательной лабораторной адаптации, когда биомасса МКВ, выращенная при более низких концентрациях СО2, использовалась в качестве инокулята на каждом последующем этапе эксперимента.По полученным результатам можно утверждать, что данная методика адаптации штаммов МКВ к высоким концентрациям CO2 эффективна; более длительная лабораторная адаптация к высоким концентрациям СО2 требуется длятаких технологичных и продуктивных штаммов, как A. platensis. Апробированный экспресс-метод определения жизнеспособности МКВ на основе окрашивания витальным красителем показал отсутствие или минимальное количество мертвых клеток при высоких концентрациях СО2 (3%, 6%); при концентрации CO2 = 9% обнаруживаются слабые признаки угнетения клеток (отклонения формы клеток от нормы, удлинении (замедлении деления) у нитчатых водорослей и незначительное увеличение числа мертвых клеток). В данной работе не обнаружено значимого изменения биохимического состава МКВ, выращенных при высоких концентрациях СО2, которое отмечалось в некоторых публикациях.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ)
Результаты этапа: На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований в ходе выполнения работ по государственному заданию 2024 г. по теме «Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии» были получены следующие результаты: 1. Рассчитан потенциально возможный объем биогаза от отходов животноводства для всех муниципальных образований Белгородской области и Республики Татарстан. По методике МГЭИК рассчитан потенциал сокращения выбросов парниковых газов (углекислого газа, метана и закиси азота) в результате получения биогаза и возможного замещения им традиционных видов топлива: сжиженного природного газа, природного газа, дизельного топлива, брикетированного бурого угля и топочного мазута. Проведено сравнение климатического значения этих выбросов по величинам их СО2 эквивалента. Проведён расчёт эмиссии метана в зависимости от систем сбора и хранения навоза для разных категорий сельскохозяйственных животных по методике МГЭИК с использованием необходимых для расчётов коэффициентов, адаптированных к условиям РФ в соответствии с данными «Национального доклада о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990 – 2020 гг.» и «Методическими рекомендациями по проведению добровольной инвентаризации объёма выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации». Результаты оценки выбросов парниковых газов в результате хозяйственной деятельности по обращению с отходами животноводства, могут способствовать определению направлений этой деятельности и принятию мер по снижению выбросов парниковых газов и развитию оптимизированного сельского хозяйства. Территориальные схемы обращения с твердыми коммунальными отходами (ТКО) городского округа г. Краснодар, утверждённые в 2019 и 2024 гг., проанализированы с точки зрения морфологического состава и энергетического содержания отходов. Проведено сравнение результатов расчёта количества ТКО и их энергосодержания с использованием традиционной методики (по усреднённым нормам образования отходов) и расчётам по статистическим данным территориальной схемы 2024 года. Показано, что вследствие низкого содержания горючих элементов и высокой влажности пищевых отходов, составляющих около 45% массы ТКО, целесообразно рассматривать эту фракцию отходов как сырьё для производства биогаза, а не как топливо для сжигания. 2. Проведены исследования территориальной организации возобновляемой энергетики России, включая как производство оборудования, так и электростанции на основе ВИЭ. Дано комплексное описание данного сектора энергетики с территориальной дифференциацией и выявлением тенденций дальнейшего развития. Выявлены основные зоны её роста и направления расширения ареала; регионы с максимальными объёмами ввода мощностей и производства электроэнергии на основе ВИЭ и максимальными изменениями объёмов и структуры производства электроэнергии в связи со вводом новых мощностей. Отдельно были рассмотрены три региона ЮФО, входящие в Объединённую энергетическую систему Юга России, в которых возобновляемая энергетика стала основой локальной энергосистемы (практически 100% всех мощностей и производства) – республики Калмыкия, Адыгея и Северная Осетия. Фиксируется существенное увеличение потребления электроэнергии в этих республиках, однако положительная корреляция между вводом новых мощностей ВИЭ и ростом ВРП и благосостояния населения на данный момент не выявляется, что требует дополнительных исследований факторов роста ВРП с учётом региональной специфики. 3. На основе экономико-географического анализа данных о действующих в 2024г. объектах возобновляемой энергетики в России, а также материалов конкурсных отборов на сооружение объектов по программам ДПМ-1 и ДПМ-2 до 2029г. выполнены оценки современной и перспективной роли объектов на ВИЭ в работе региональных энергосистем. Проведена группировка и типизация субъектов РФ по видам и объемам использования ВИЭ для энергообеспечения устойчивого экономического развития регионов. Выделены субъекты РФ, где доля электроэнергии, выработанной объектами возобновляемой энергетики уже превышает роль топливной энергетики, что обеспечивает снижение эмиссии СО2 и имеет большое значение для обеспечения устойчивого развития региональных топливо-энергетических комплексов. Подготовлены массивы региональных данных в соответствии с предложенной типологией. 4. Актуализированы базы данных по объектам на солнечной, ветровой энергии, энергии отходов биомассы, геотермальной энергии, энергии малых водных потоков для территории РФ в геоинформационной системе ВИЭ России [https://gisre.ru/]. Впервые по данным ДДЗ уточнено местоположение объектов возобновляемой энергетики РФ. Показана применимость данных ДДЗ для формирования баз геоданных по объектам на возобновляемых источниках энергии. Получены уточненные данные по общей установленные мощности объектов с дифференциацией по типам ВИЭ для территории РФ. 5. Текущие климатические изменения и увеличение рекреационной нагрузки в южных регионах России крае обуславливают рост использования систем кондиционирования и делают актуальной оценки потенциала солнечной энергии для обеспечения нужд кондиционирования. Города Краснодар и Сочи демонстрируют наибольший объем потребления энергии на системы кондиционирования, составляющий 341 и 321 ГВт.ч/год соответственно. При этом, в Краснодаре основным объектами энергопотребления являются жилой фонды, тогда как в Сочи – мини-гостиницы. Общее потребление энергии на кондиционирование в выбранных 6 городах – лидерах по туристическому потоку в Краснодарском крае – за период май-октябрь составило 1013,6 ГВт.ч/год, при этом необходимая мощность фотоэлектрических установках для покрытия этой нагрузки оценивается в 1016 ГВт. Требуемая площадь для установки солнечных панелей варьируется от 27 до 40% общей площади крыш средне-этажного жилого фонда и мини-гостиниц в отдельных городах края. Альтернативными вариантами размещения солнечных установок могут служить свободные территории Краснодарского края в категориях: земли запаса (140 тыс. га) и неиспользуемые в сельскохозяйственном производстве угодья (4683 тыс. га). Потенциальное сокращение выбросов парниковых газов при замене генерирующих мощностей тепловой электроэнергетики на солнечные установки в Краснодарском крае для покрытия нужд кондиционирования может составить от 416 тыс. т до 430 тыс. т в эквиваленте СО2 в год, а экономия ресурсов (природного газа) в размере 261 тыс. т у.т./год. 6. С целью определения результативности Программы проведения эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов на территории Сахалинской области (далее Программа) в 2024 г. был проанализирован энергокомплекс региона. Согласно Программе за счет газификации, развития водородной энергетики, ВИЭ, энергосбережения и повышения энергоэффетивности к 31.12.2025 г. должны быть сокращены на 1011 тыс. тон выбросы СО2-экв./год (или 50,7% от всех запланированных сокращений). Проведенные оценки степени выполнения заявленных планов показали, что по состоянию на октябрь 2024 года общий уровень газификации в регионе достиг 57%, объем сокращения выбросов парниковых газов реализован на 17,5%. Планы по увеличению электротранспорта составили 42% от указанных в Программе, количество зарядных устройств для электротранспорта – 33%, перевод автотранспорта на природный газ выполнен на 5,1%, ввод первой очереди водородного завода объемом 30 тыс. тонн/год перенесен на конец 2026 г. Оценка возобновляемых энергоресурсов Сахалинской обл. показала, что на ее территории имеются благоприятные природно-климатические условия для использования различных видов ВИЭ. С учетом количества и среднего энергопотребления населения, проживающего на изолированных территориях Сахалинской области (20,2 тыс. чел.), потребуется обеспечивать 40 млн. кВт.ч/год электроэнергии. С учетом коэффициента установленной мощности (Киум) ВЭС и СЭС в этих районах для замещения привозного дизельного топлива потребуется установить 55 МВт мощности ветровых электростанций или 80 МВт – солнечных электростанций. Неоднородность генерации станций на ВИЭ обуславливает необходимость использования гибридных энергокомплексов, включающих дизельные установки и станции. С учетом обоснованной доли ВИЭ в таких установках (25-35%), расхода дизельного топлива в этих районах (порядка 0,2-0,5 т/чел в отопительный сезон), достигнутого к настоящему времени Киум для ВЭС и СЭС, в гибридной системе «дизель+ВЭС» мощность ВЭС может составить 10-12 МВт, в гибриде «дизель+СЭС» мощность СЭС – 15-18 МВт. 7. На основе экспериментального мониторинга работы сетевой солнечной энергоустановки проведена верификация теоретических оценок удельной производительности современных типовых фотоэлектрических модулей в условиях Московского региона. Подтверждена ранее экспериментально обнаруженная тенденция завышения удельной производительности, рассчитанной на основе средних многолетних данных реанализов приходящей солнечной радиации для всех месяцев года. Максимальное отклонение (до 100% от средней расчетной производительности) зафиксированы в зимний период (январь-февраль); экспериментально определен период минимальных отклонений с июня по сентябрь (в пределах 9%) и проведена количественная оценка этих отклонений. Полученные результаты позволяют обосновать коррекцию долговременных оценок производительности и ее сезонной изменчивости для солнечных установок и станций Московского региона. Доказана применимость используемого метода мониторинга работы солнечных установок. 8. Для территории России проведены расчёты и анализ пространственного распределения стоимости электроэнергии, которая может быть получена солнечными электростанциями при современном уровне развития технологий фотоэнергетики. Выявлено, что выработка электроэнергии типовыми фотоэлектрическими модулями увеличивается не только с севера ни юг, но и с запада на восток, что связано с ростом континентальности климата, при отклонении от этой тенденции в зонах морского влияния (Северного Ледовитого океана, Тихого океана, Балтийского моря) и орографических барьеров – Урала, горных территорий Средней и Восточной Сибири. Стоимость электроэнергии обратно пропорциональна производительности фотоэлектрических модулей. Рассчитаны широтные и меридиональные градиенты производительности солнечных станций и стоимости получаемой электроэнергии. 9. В современной энергетике рассматриваются различные подходы к эффективным технологиям поглощения углекислого газа из атмосферы и из дымовых газов, образующихся при сжигании ископаемых ресурсов, в том числе на основе микроводорослей и цианобактерий. Важной задачей является достижение максимальной продуктивности биомассы микроводорослей (МКВ) при высоких концентрациях CO2 в газовоздушных смесях. В связи с этим было изучено влияние интенсивности света, на скорость роста биомассы и биохимический состав пяти кандидатных штаммов МКВ: Chlorella ellipsoidea, Chlorella vulgaris, Gloeotila pulchra, и Elliptochloris subsphaerica, а также цианобактерии Arthrospira platensis в консорциуме с гетеротрофными бактериями. Микроводоросли, ранее адаптированные и толерантные к повышенным концентрациям СО2, культивировали при оптимальной для скорости роста CO2= 6% и пяти различных интенсивностях света: 80, 120, 160, 200 и 245 мкмоль квантов/м2/сек.Максимальная скорость роста была получена для C. vulgaris и C. ellipsoidea (0,79 и 0,74 г/л/сут по сухому весу соответственно) при интенсивности освещения 245 мкмоль квантов/м2/сек; для E. subsphaerica и A. platensis аналогичные результаты (0,59 и 0,25 г/л/сут соответственно) были получены при интенсивности освещения 160 и 245 мкмоль квантов/м2/сек. Жизнеспособность клеток оставалась на высоком уровне по результатам микроскопии клеток окрашенных прижизненным красителем метиленовым синим. Изменения в биохимическом составе выросшей биомассы под воздействием разной интенсивности освещения были следующие: уменьшение содержания белка было отмечено для C. vulgaris (с 61,0 до 46,6%) и A. platensis (с 43,8 до 33,6%), а увеличение содержания липидов было обнаружено для A. platensis (с 17,8 до 21,4%). Количество углеводов в клетках изменялось незначительно. Таким образом, за счет повышения интенсивности освещения была продемонстрирована возможность увеличения продуктивности биомассы, а, следовательно, и более эффективного поглощения СО2 клетками МКВ. Этот результат также можно рассматривать как показатель потенциала для увеличения производства липидов МКВ как возобновляемого энергоресурса в производстве биодизельного топлива 10. Разработаны конструкции системы жестких парусов для ветроэнергетических установок наземного базирования.На созданных моделях парусных энергетических установок наземного базирования с системой жестких парусов проведены эксперименты по проверке функционирования всех устройств. Разработан и апробирован метод прямого измерения сил, действующих на макеты парусной энергетической установки с системой жестких парусов.Найденное значение величины силы воздушного потока, действующей на систему жестких парусов, было использовано для определения коэффициента эффективности преобразовании энергии ветрового потока. Разработана конструкция автоматического изменения углового положения системы жестких парусов, что позволяет автоматизировать работу установки без затрат электроэнергии. Разработана конструкция парусной энергетической установки с платформами, движущимися циклически по прямолинейной эстакаде, которая при помощи электромоторов, всегда поворачивается перпендикулярно направлению ветра, обеспечивая оптимальное положение парусной энергетической установки относительно направления ветра. На разработанную конструкцию получены Патент РФ № 2826961 «Парусная энергетическая установка наземного базирования», патентообладатель МГУ имени М.В.Ломоносова.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии (ГЗ
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".