Сколько вешать в граммах: нормы Со2
Чем больше углекислого газа в воздухе, тем сложнее сосредоточиться и справиться с учебной нагрузкой. Зная об этом, власти США рекомендуют школам поддерживать уровень СО2 не выше 600 ppm. В России отметка чуть выше: уже упомянутый ГОСТ считает оптимальным для детских учреждений 800 ppm и менее. Однако на практике не только американский, но и российский рекомендуемый уровень – голубая мечта для большинства школ.
Один из наших экспериментов в школе показал: больше половины учебного времени количество углекислого газа в воздухе превышает 1 500 ppm, а иногда приближается к 2 500 ppm! В таких условиях невозможно сосредоточиться, способность к восприятию информации критически снижается. Другие вероятные симптомы переизбытка СО2: гипервентиляция, потливость, воспаление глаз, заложенность носа, затрудненное дыхание.
Почему так происходит? Кабинеты редко проветриваются, потому что открытое окно – это простывшие дети и шум с улицы. Даже если школьное здание оснащено мощной центральной вентиляцией, она, как правило, либо шумная, либо устаревшая. Зато окна в большинстве школ современные – пластиковые, герметичные, не пропускающие воздух. При численности класса 25 человек в кабинете площадью 50–60 м2 c закрытым окном углекислый газ в воздухе подскакивает на 800 ppm за каких-то полчаса.
Нормы углекислого газа в офисах
В офисах наблюдаются те же проблемы, что и в школах: повышенная концентрация СО2 мешает сосредоточиться. Ошибки множатся, и производительность труда падает.
Нормативы содержания углекислого газа в воздухе для офисов в целом те же, что для квартир и домов: приемлемым считается 800 – 1 400 ppm. Однако, как мы уже выяснили, уже 1 000 ppm доставляет дискомфорт каждому второму.
К сожалению, во многих офисах проблема никак не решается. Где-то просто ничего о ней не знают, где-то ее сознательно игнорирует руководство, а где-то – пытается решить при помощи кондиционера. Струя прохладного воздуха действительно создает кратковременную иллюзию комфорта, однако углекислый газ никуда не исчезает и продолжает делать свое «черное дело».
Может быть и так, что офисное помещение построено с соблюдением всех нормативов, но эксплуатируется с нарушениями. Например, плотность размещения сотрудников слишком велика. Согласно строительным правилам, на одного человека должно приходиться от 4 до 6,5 м2 площади. Если сотрудников больше, то и углекислый газ в воздухе накапливается быстрее.
Выводы и выходы
Проблема с вентиляцией наиболее остро стоит в квартирах, офисных зданиях и детских учреждениях.
Тому есть две причины:
1. Расхождение между строительными нормативами и санитарно-гигиеническими рекомендациями.
Первые гласят: не выше 1 400 ppm CO2, вторые предупреждают: это слишком много.
| Концентрация CO2 (ppm) | Строительные нормативы (согласно ГОСТ 30494-2011) | Влияние на организм (согласно санитарно-гигиеническим исследованиям) |
|---|---|---|
| менее 800 | Воздух высокого качества | Идеальное самочувствие и бодрость |
| 800 – 1 000 | Воздух среднего качества | На уровне 1 000 ppm каждый второй ощущает духоту, вялость, снижение концентрации, головную боль |
| 1 000 — 1 400 | Нижняя граница допустимой нормы | Вялость, проблемы с внимательностью и обработкой информации, тяжелое дыхание, проблемы с носоглоткой |
| Выше 1 400 | Воздух низкого качества | Сильная усталость, безынициативность, неспособность сосредоточиться, сухость слизистых, проблемы со сном |
2. Несоблюдение нормативов при возведении, реконструкции или эксплуатации здания.
Самый простой пример – установка пластиковых окон, которые не пропускают уличный воздух и усугубляют тем самым ситуацию с накоплением углекислого газа в помещении.
Какой бы ни была причина, выход один: нужно обеспечить постоянный приток свежего воздуха, который будет вытеснять CO2.
Нет необходимости перестраивать всю вентиляционную систему, достаточно будет компактной приточной вентиляции. Она, кстати, еще и очищает входящий воздух и подогревает его до комнатной температуры. Другими словами, повышает качество воздуха сразу по трем направлениям: уменьшение уровня углекислого газа, очистка и поддержание температурного режима.
Углекислый газ (СО2) в школьных помещениях — datchiki.com
Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:
Об углекислом газе в помещении
В данной статье речь пойдёт об углекислом газе (СО2) в помещении, в частности, в школьных классах, его влиянии на учеников и процесс обучения, а также о возможных путях решения возникающих проблем. Начнём с небольшого введения о допустимых концентрациях углекислого газа в помещениях и посмотрим на сколько реальность отвечает нормам.
Углекислый газ присутствует в окружающем нас воздухе всегда и не является чем-то вредным до тех пор, пока его концентрация находится в безопасных пределах.
В России существует ПДК углекислого газа в помещениях (и школьных классах) в ГОСТ 30494. Стандарт устанавливает допустимый уровень углекислого газа (СО2) в помещениях от 1000 до 1400 ppm. Оптимальный уровень находится в диапазоне от 400 до 800 ppm.
Превышение ПДК углекислого газа в помещении провоцирует снижение концентрации внимания, активности и мыслительной деятельности.
В чём проблема углекислого газа в помещениях школы?
Концентрация углекислого газа в школьных помещениях влияет на внимание и активность учеников; определяет способности учеников к восприятию и усвоению материала, решению задач и обучению в общем.
Критическое повышение концентрации углекислого газа в школьных классах до 1500-2000 ppm (и более) приводит к утомляемости, сонливости, невнимательности и раздражительности.
Учитывая, что в классах обычно имеется много учеников (25-30), сосредоточенных в ограниченном для такой массы пространстве (классе) мы понимаем, что содержание углекислого газа (СО2) в помещении является достаточно стабильным параметром, то есть привычным долговременным показателем. Этому способствует отсутствие современной системы приточно-вытяжной вентиляции, настроенной на работу в зависимости от уровня концентрации углекислого газа в помещении.
Получается, что ученики 40-45 минут проводят в стесненных условиях без необходимой смены воздуха. Становится ясно, что именно поддержание комфортной концентрации СО2 в школьных помещениях определяет качество восприятия и результат усвоения материала, другими словами, от этого напрямую зависит результат работы учителя.
Так и получается, что если 2 «Б» класс с 23-мя учениками, размещенными в просторном помещении, к концу урока не успевает «надышать» критичную концентрацию углекислого газа в классе, то вот 3 «Г» с 32-мя учениками в маленьком классе уже к 20-й минуте начинает засыпать и отключаться. И эти процессы имеют хронический характер.
Стоит ли удивляться, что успеваемость учеников Марии Ивановны из 2 «Б» в целом выше успеваемости учеников Веры Петровны из 3 «Г»?
И уж точно не стоит рассчитывать, что ученики Веры Петровны будут иметь тягу к точным наукам, требующим концентрации внимания. Не поэтому ли в классах мало учеников, показывающих успехи в математике. Ведь всю начальную школу они хронически дышали и душили свое внимание.
Сейчас, когда оценка работы учителей стала зависеть от достижений учеников, проблема повышения успеваемости и достижений стала актуальна и для руководства школ.
Варианты контроля углекислого газа в школьных помещениях
Регуляция уровня СО2 в помещениях, как правило, достигается проветриванием. Но тут есть детали:
- Во-первых, далеко не всегда при проветривании на переменах классы остаются пустыми;
- Во-вторых, в течение урока повышение уровня СО2 в разных классах происходит с разной скоростью.
Проветривание в течение урока в школах практикуется мало из-за боязни простудить учеников и мнения, что перемены достаточно для того, чтобы дети «проветрились».
Наша организация предлагает несколько вариантов контроля углекислого газа в школьных помещениях.
Контроль углекислого газа при помощи датчиков СО2
Самый простой – установка датчика содержания СО2 в классе.
Например, установка углекислого газа модели GS23 с дисплеем позволяет видеть изменение концентрации СО2 в режиме реального времени. Однако, установка одного прибора не слишком эффективная мера, так как необходимо контролировать содержание углекислого газа в классе в целом, а не в конкретной точке. И второе неудобство – кто и когда будет смотреть на дисплей во время урока?
Поэтому, изучив проблему, наши специалисты разработали Систему мониторинга микроклимата в школьных помещениях «Воздух Знаний».
Система мониторинга углекислого газа в школьных помещениях «Воздух Знаний»
Система представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из несколько датчиков содержания углекислого газа в помещении (а также влажности, температуры и, по заказу, микрочастиц пыли PM2.5), микроконтроллера опроса датчиков, программного обеспечения для архивирования и обработки информации, а также информационного табло для отображения измерений и сигнализации по достижении критических значений.
Размещение датчиков углекислого газа в помещении производится в определенно рассчитанных точках класса, учитывая объем помещения, наличие и производительность системы вентиляции, направления тяги (сквозняков), высоту потолков и другие параметры.
Установленные в классе датчики углекислого газа передают информацию на табло, установленное в классе, на котором отображается изменение концентрации СО2 в цифрах, цвете и графиках. При достижении предельной концентрации срабатывает сигнальное оповещение — дальнейшее продолжение занятий становится менее эффективным с точки зрения восприятия задач и их решения.
Концентрация углекислого газа в помещенииСистема микроклимата «Воздух Знаний» позволяет также передавать данные в единый информационный центр или на единое информационное табло, куда стекается информация о содержании углекислого газа из всех классов школы.
Таким образом, руководство школы решает несколько задач:
- Управление процессами восприятия информации учениками;
- Контроль затрат на вентиляцию и обогрев помещений;
- Прогнозирование затрат на ремонт и модернизацию вентиляции.
Последний пункт особенно важен, так как проветривание помещений требует либо установки износостойких оконных элементов, либо внедрения системы автоматического проветривания. А после проветривания классов в зимний период возрастают затраты на обогрев помещения.
Контроль СО2, влажности и температуры
Следует сказать, что содержание углекислого газа в классе хоть и является наиболее важным параметром, но имеются также другие показатели, требующие внимания к здоровью детей. К ним относятся показатели влажности, температуры и содержания микрочастиц пыли (PM2.5) воздуха. В отдельных регионах интересен также контроль шума, серы и т.д.
В качестве альтернативы простого датчика СО2 можно использовать комбинированные приборы:
- THG03 — комбинированный датчик СО2, влажности и температуры в помещении класса.
- TGP03 — комбинированный датчик СО2, влажности, температуры и PM2.5 в помещении.
Система микроклимата школьных помещений позволяет контролировать различные параметры, требуемые заказчику, поэтому мы можем под заказ дооснастить её дополнительными сенсорами — например, датчиками СО, шума, освещения и т.д.
В заключение обратим внимание, что система микроклимата «Воздух Знаний» является отечественной разработкой, поэтому ее внедрение не отяготит бюджет школы или региона.
При возникновении интереса или вопроса к системе микроклимата «Воздух Знаний», пожалуйста, обращайтесь к нашим специалистам. Мы будем рабы дать разъяснения и предложить решение, адаптированное под ваши требования.
Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:
Появились вопросы?
Спросите опытного эксперта сейчас и получите варианты решения!
Применение комнатных датчиков концентрации углекислого газа (СО2)
В прошлом вентиляция для повышения качества воздуха в помещении сосредотачивалась либо на вопросах здоровья (санитарно-гигиенических показателях), либо на устранении запахов и обеспечении комфорта. Однако сегодня рекомендации по обеспечению необходимого объема приточного воздуха направлены и на вопросы здравоохранения, и на обеспечение комфорта в помещении. Одним из спосо- бов, широко применяемых на Западе для определения требуемой интенсивности воздухообмена в зданиях, является использование углекислого газа (СО2) как индикатора качества воздуха. Как единицы измерения уровня СО2 используется величина ppm (parts per million или частиц СО2 на миллион частиц воздуха) 1000 ppm = 0,1% содержания СО2 в объеме воздуха .По концентрации углекислого газа судят о содержании других веществ, выделяемых человеком, которых в относительных концентрациях (отношение фактической концентрации к ПДК) образуется меньше. При снижении уровня концентрации СО2 разбавлением приточным воздухом одновременно снижается уровень концентрации других веществ. Углекислый газ выбран из-за того, что его концент- рацию легко измерить с достаточно высокой точностью и его массовое выделение значительно больше других вредных веществ.
Поскольку люди вырабатывают и выдыхают углекислый газ, его концентрация в занятых внутрен- них помещениях будет выше,чем снаружи. По мере снижения интенсивности вентиляции на человека величина разницы концентраций СО2 внутри и снаружи увеличивается.
Исследования показали, что при концентрации углекислого газа СО2 в помещении выше 800 — 1000 ppm сотрудники офисных зданий начинают испытывать следующие симптомы: раздражение слизистых оболочек,сухой кашель, головная боль, снижение работоспособности. воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, сухой кашель, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания. Эти проблемы связаны с тем, что более высокие концентрации СО2 внутри помещения являются показателем других внутренних загрязнителей, которые и вызывают неблагоприятное воздействие.
Первым отечественным документом, в котором предпринята попытка регламентировать содержание СО2 в наружном и внутреннем воздухе, является стандарт АВОК «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». В качестве рекомендуемой справочной предлагается предельно допустимая концентрация в наружном воздухе: сельская местность — 332 ppm (650 мг/м3), малые города — 409 ppm (800 мг/м3), большие города — 511 ppm (1 000 мг/м3). Верхний допустимый предел концентрации СО2 в помещениях жилых и общественных зданий не должен превышать концентрацию в наружном воздухе на 638 ppm (1250 мг/м3).
Предприятием ООО «Феррум» предлагается комплектовать приточные установки, которые обслуживают жилые помещения и общественные здания, комнатными датчиками концентрации СО2. При данной комплектации возможно производить регулирование производительности приточной установки в зависимости от заданной концентрации. При использовании такого алгоритма работы обеспечивается энергоэффективность приточной установки, так как в ночное время, выходные дни производительность приточной установки может быть снижена до минимальной, а в рабочие часы позволит обеспечить оптимальные условия для работы и умственной деятельности. Комплектование приточных установок датчиками СО2 практически их не удорожает.
Оптимальные уровни СО2 и ПДК фитотоксичных соединений (NOx, SO2, Nh4, C2h5, O3) — Top dressing of greenhouse plants with carbon dioxide (CO2)
Светлана!
1) Постепенно «приучать» растения к повышенной концентрации углекислого газа можно, но совсем не обязательно. Однако растения быстро адаптируются к повышенному уровню СО2 – число устьиц на листе снижается и эффективное поглощение углекислого газа через них происходит лишь при повышенных парциальных давлениях (концентрациях) СО2. На практике это означает: если достаточно долго держите среднедневной уровень, положим 850 ppm, то уже не снижайте его до конца оборота, иначе рискуете получить скачкообразное падение урожайности.
2) Концентрацию устанавливают в зависимости от интенсивности фотосинтеза – уровня освещения.
Полностью согласен с советом Samura: для огурца разумный уровень 800-1000 ppm СО2 при досветке 150-200 Вт/м2. Вообще, опыты по превышению уровня в 900 ppm безопасно можно проводить лишь при использовании жидкой углекислоты пищевого качества, т.к. наличие в подкормочной смеси опасных соединений частично или даже полностью ликвидирует прибавку урожая от подкормки углекислым газом.
3) Руководство Вашего комбината право: сам по себе углекислый газ в избыточных концентрациях не опасен для растения, но вызывает рефлекторное закрытие устьиц, и, соответственно, прекращение транспирации. Лишённые возможности охлаждаться, листья на свету перегреваются, и, начиная с краёв , происходит термическое повреждение и отмирание тканей.
4) Пожалуйста, никогда не пользуйтесь сомнительными статьями из Интернета, неизвестно кем и с какой целью размещёнными. Читайте хотя бы иногда журналы «Мир теплиц», или «Гавриш» – там информация хотя бы как-то выверяется. Архаичная информация начала 90-х годов по фитотоксичным соединениям, с ошибками и опечатками, в случае СВЕТОКУЛЬТУРЫ С УРОВНЕМ ОБЛУЧЕНИЯ БОЛЕЕ 125 ВТ/М2 совершенно непригодна!
Коль Вы уже пишете в третью ветку по одному и тому же поводу, опишите хотя бы: содержание каких соединений меряете, где и когда, какими приборами, и какие концентрация у вас в Казахстане считается допустимыми уровнями для растений и для людей?
Edited by BKBМониторинг CO2 и качество воздуха в помещении
Мониторинг CO2 и качество воздуха в помещении
Углекислый газ не имеет цвета и запаха. Он является естественным компонентом окружающего воздуха, с концентрацией примерно 400 ppm (миллионных долей). CO2 формируется при полном сгорании углеродосодержащих веществ с достаточным притоком кислорода.
Он также формируется в организмах живых существ как продукт клеточного дыхания. При высоких концентрациях до 1000 ppm CO2 может оказывать значительное негативное воздействие на общее самочувствие (головные боли, усталость, недостаток концентрации).
Формирование CO
2 и его воздействие на здоровье человекаУглекислый газ образуется в клетках организма (в количестве 0,7 кг в день) и из них распространяется по окружающим капиллярам. Он передается через кровь химически связанным в составе белков, таких как гемоглобин, или в растворенном виде. Большая часть CO2 физически растворяется, и лишь незначительная его часть преобразуется карбоангидразой эритроцитов в углекислоту, которая в водной среде распадается на водород и ионы гидрокарбоната. Углекислый газ выделяется через альвеолярную мембрану в лёгких.
Главная физиологическая функция улекислого газа в организме состоит в регулировании дыхания через химические рецепторы аорты и продолговатого мозга, который стимулирует дыхательный центр в стволовой части мозга. Повышенное содержание CO2 во вдыхаемом воздухе учащает дыхание, повышая дыхательный объём. При этом CO2 оказывает отложенный эффект на бронхиолы, что приводит к увеличению объёма неиспользуемого пространства (пространства дыхательной системы, не задействованного в газообмене).
Однако отложенный эффект CO2 на периферийные и центральные артериолы не приводит к снижению кровяного давления, поскольку повышенная выработка адреналина вызывает компенсирующее сужение сосудов.
Эффект различных концентраций CO2
| Концентрация | Эффект |
| 350 … 450 ppm | Типичная атмосферная концентрация |
| 600 … 800 ppm | Нормальное качество воздуха в помещении |
| 1000 ppm | Верхний предел нормы для помещения |
| 5000 ppm | Максимум на рабочем месте более 8 часов |
| 6000 … 30 000 ppm | Критический, кратковременное пребывание |
| 3 … 8 % | Повышенная частота дыхания, головные боли |
| > 10 % | Тошнота, рвота, потеря сознания |
| > 20 % | Быстрая потеря сознания, смерть |
CO
2 в помещенииCO2 считается основным параметром антропогенного загрязнения воздуха, поскольку повышение концентрации CO2 в помещении коррелирует с ростом интенсивности запахов, являющихся продуктом человеческого метаболизма. Таким образом, содержание CO2 в воздухе помещения прямо отражает интенсивность его использования. Оно также может служит ориентировочным маркером для других регулируемых областей, таких как планирование размеров систем вентиляции и кондиционирования или инструкции по проветриванию в таких активно используемых помещениях с естественной вентиляцией, как школьные классы или залы собраний.
В используемых помещениях концентрация CO2 в основном зависит от следующих факторов:
- Число людей в помещении, объем помещения
- Активность пользователей помещения
- Время, которые пользователи проводят в помещении
- Процессы сгорания в помещении
- Воздухообмен и объёмный расход наружного воздуха
Быстрый рост концентрации CO2 в помещении — типичное следствие присутствия множества людей в относительно небольших пространствах (например, в залах для собраний, конференций или в школьных классах) с низкой кратностью воздухообмена.
Критические концентрации CO2 обычно соседствуют с другими факторами загрязнения воздуха, особенно с неприятными запахами пота или косметики, а также микроорганизмами. В герметичных помещениях с очень низкой кратностью воздухообмена концентрация CO2 может расти даже в присутствии совсем небольшого количества людей (например, в квартирах или офисах).
В обоих случаях CO2 прямо влияет на ощущение комфорта от нахождения в помещении. Европейские совместные действия (ECA) определяют следующие уровни недовольства микроклиматом на основе модельных расчётов. Начиная с 1000 ppm, примерно 20 % пользователей помещения могут быть недовольны, и это число вырастет примерно до 36 % при 2000 ppm.
В то время как залы для собраний и конференций обычно используются от случая к случаю и кратковременно, в школьных классах ученики и учителя регулярно находятся на протяжении многих часов, поэтому концентрация CO₂ в их воздухе имеет критическое значение. Текущие и прошедшие исследования в разных частях Германии, посвященные концентрации углекислого газа в школьных классах неизменно демонстрируют недостаточное качество воздуха, связанное с этим параметром.
Объёмный расход наружного воздуха, кратность вентиляции и оценка концентрации CO
2Объёмный расход наружного воздуха или кратность вентиляции описывает объём потока (в л/с или м³/ч) наружного воздуха, поступающего в помещение или здание через систему вентиляции или каркас здания. Для помещений, в которых присутствуют люди, требуемый объёмный расход наружного воздуха устанавливается исходя из количества людей, например, л/с или м³/ч на человека. Кратность воздухообмена (n на 1/ч) — соотношение объёмного расхода наружного воздуха в м³/ч и объёма помещения в м³.
Микроклимат в помещении воспринимается как комфортный при температуре от 20 до 23 °C и влажности воздуха от 30 до 70 % ОВ. Однако для людей с аллергией на пылевых клещей рекомендуется максимум 50 % ОВ. При этом рекомендуются контрольные замеры официально поверенным гигрометром. Скорость воздуха в помещении не должна превышать 0,16 м/с (зимой) и 0,25 м/с (летом). Когда вы входите в комнату, где есть люди, иногда возникает ощущение “спёртого воздуха”. Причиной может быть выдыхаемый углекислый газ, пар и запах пота.
Макс фот Петтенкофер
150 лет назад немецкий химик Макс фон Петтенкофер уже указывал “плохой воздух” как негативный фактор долгого пребывания в жилых кварталах и образовательных учреждениях, и идентифицировал CO2 как важнейший компонент оценки качества воздуха.
Он установил 0,1 % об. (= 1000 ppm) как стандарт концентрации CO2 в помещении – так называемое число Петтенкофера, которое долго оставалось действующей нормой.
Симптомы плохого самочувствия, такие как головная боль, усталость и потеря внимания, проявляются при её повышении.
Три уровня опасности при оценке концентрации CO2 в воздухе в помещении
|
Концентрация углекислого газа (ppm) |
Уровень |
Гигиеническая |
Рекомендации | |
|
Концентрации ниже 1000 ppm |
< 1000 | Зелёный |
Гигиенически |
Никаких дальнейших |
|
Концентрации от 1000 до 2000 ppm: |
1000 … 2000 | Жёлтый |
Гигиенически |
Меры по улучшению |
|
Концентрации выше 2000 ppm: |
> 2000 | Красный |
Гигиенически |
Изучить дополнительные |
Синдром больного здания
Термин “синдром больного здания” можно трактовать двумя способами. С одной стороны, он относится к зданиям, в которых люди во время работы чувствуют себя больными, а с другой стороны, сами здания можно назвать “больными”.
Причиной возникновения синдрома больного здания обычно является система кондиционирования или недостаточная гигиена воздуха в здании. При этом наблюдается множество симптомов, таких как: раздражение глаз, носа и горла; ощущение сухости кожи и слизистой оболочки; психологическая усталость; частые респираторные заболевания и кашель; хрипота, одышка, зуд и неспецифическая гиперчувствительность.
Американское исследование. проводившееся в зданиях с системами кондиционирования и вентиляции, позволило на основе статистических данных продемонстрировать сильную прямую зависимость между жалобами на сухость в горле или раздражение слизистой оболочки и повышенной концентрацией CO2, даже если она была ниже 1000 ppm в абсолютном выражении.
Более поздние исследования показали, что затраты на устранение проблем, связанных с неблагоприятным микроклиматом в здании, часто оказываются для работодателя, владельца здания и государства выше, чем затраты на энергообеспечение этого здания.
Также было доказано, что хороший микроклимат может повысить общую работоспособность и эффективность обучения, при этом снизив коэффициент отсутствия на рабочем месте.
Качество воздуха в школах
В одной только Германии насчитывается 34 000 общеобразовательных школ и 10 000 школ профессионального обучения. Соответственно, мониторинг концентрации CO2 в них очень важен. При этом среднее содержание углекислого газа в атмосфере составляет 400 ppm.
Всего за один учебный час в классе этот показатель только за счёт воздуха, выдыхаемого учениками и учителями, повышается до 1500 ppm и более, а после 90 минут занятий фиксировались значения порядка 2700 ppm. В конце занятия это вызывает повышенную усталость и ослабление внимания – симптомы, которые прямо мешают обучению и преподаванию.
Исследование, проведённое в США, позволило сделать вывод, что концентрация CO2 в учебных классах прямо влияет на посещаемость учеников. Повышение концентрации CO2 до 1000 ppm ведёт к снижению посещаемости на 10 … 20 %. Согласно другому исследованию, каждые лишние 100 ppm CO2 снижают годовую посещаемость учеников на 0,2 %.14 Также было установлено, что повышение кратности вентиляции может снизить отсутствие по болезни на 10 … 17 %. Таким образом, CO2 влияет на посещаемость занятий в исследуемых школах. Однако степень этого влияния остаётся неясной, не в последнюю очередь из-за того, что нужно принимать во внимание индивидуальные обстоятельства в каждой школе.
С принятием в Германии в 2002 году Закона об энергосбережении (переработанного в 2007 году) все, кто занимается переоборудованием школьных зданий, столкнулись с новыми задачами. Ограждающие конструкции и окна стали намеренно делать герметичными для выполнения требований по сбережению энергии. В случае недостаточной вентиляции это может привести к таким негативным последствиям, как накопление химических и биологических вубстанций в воздухе в помещениях.
Хотя проблема с углекислым газом в помещениях с большим числом людей известна уже давно, убедительных решений её в образовательной сфере пока так и не найдено. В то же время не существует чётких правил насчёт того, кто и когда должен открывать окна в классах, особенно в зимние месяцы. В результате концентрация CO2 там ожидаемо оказывается очень высокой (3000 ppm и более). Это прямо влияет на риск инфекционных заболеваний в школах: при большом количестве CO2 число микробов также резко возрастает.
Например, в 2003 году американские учёные Радник и Милтон изучали риск заболевания гриппом в классе. На протяжении четырёх часов в классе присутствовало 30 человек, один из которых страдал от острого гриппа. В результате при концентрации CO2 в 1000 ppm заразились пять человек, при 2000 ppm заразившихся было двенадцать, а при 3000 ppm уже 15.
Текущая ситуация во многих школах демонстрирует: в некоторых случаях требования регулярно и интенсивно проветривать классы недостаточно, чтобы решить проблему CO2. Неизбежны технологические меры по организации вентиляции, позволяющие достичь постоянного качества воздуха с низким содержанием CO2 при любой интенсивности использования.
Нормы по содержанию CO
2 в воздухе помещенияВ Германии и Европе нет всесторонних юридически обязательных норм по качеству воздуха в помещениях. Вместо этого существует множество оценочных величин, которые называются ориентировочными или целевыми. В Германии в качестве гигиенической ориентировочной величины согласно стандарту DIN 1946 часть 2 применяется значение CO2 0,15 % об. (= 1500 ppm).
Ориентировочные значения по концентрации CO2 в помещениях были опубликованы Комиссией по гигиене воздуха в помещении (IRK) Федерального министерства окружающей среды и Государственным ограном по здравоохранению. Ряд соседних стран опубликовал нормы и рекомендации по вентиляции в зданиях, включая школы, в которые входят положения об ограничении концентрации CO2 в воздухе помещений.
В Финляндии максимально допустимая концентрация CO2 в используемом помещении при нормальных погодных условиях составляет 1200 ppm. В норвежских и шведских нормах для жилых помещений, школ и офисов установлена максимальная концентрация CO2 1000 ppm. В Дании, согласно нормам органа по охране труда, содержание углекислого газа в детских садах, школах и офисах не должно превышать 1000 ppm. Воздухообмен считается недостаточным, если несколько раз в день на короткое время концентрация CO₂ превышает значение 2000 ppm.
Для рабочих мест, подпадающих под положения Директивы об опасных веществах, согласно TRGS 900 установлено предельное значение 5000 ppm CO₂.
Технология измерения CO
2Существуют три типа приборов для измерения и мониторинга концентрации углекислого газа в помещениях:
|
Приборы для измерения CO2 |
Логгеры данных CO2 |
Многофункциональные приборы (например, testo 440): |
| Портативные, но также подходящие для долгосрочных измерений, они быстро и точно измеряют содержание CO2 в воздухе. |
Помимо CO2 они непрерывно |
Помимо CO2, они измеряют все |
Логгеры Testo 160 IAQ недавно внесены в Государственный реестр СИ РФ под № 74221-19. Электронную версию свидетельства найти на официальном сайте Testo в России.
Загрузить Экспертную статью в PDF
Результаты исследования концентрации СО2 в типовом коровнике на 200 голов Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»
Вторый В. cPn(Eeсí;atедiоaES{анlИЯla концентрации
СО2 в типовом коровнике на 200 голов
Вторый Валерий Федорович доктор технических наук, старший научный сотрудник
e-mail:[email protected]
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства»
Вторый Сергей Валерьевич кандидат технических наук, старший научный сотрудник
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства»
Ланцова Евгения Олеговна инженер, научный сотрудник e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства»
Аннотация. Исследования, проведенные в типовом коровнике на 200 голов с привязным содержанием в летний период с использованием специального электронного устройства и анализом полученных данных способом графического информационного моделирования, показали, что содержание СО2 составляет в среднем от 700 до 1200 ррт и не превышает 50% от предельно допустимых концентраций. Наименьшая концентрация СО2 наблюдалась с наветренной и подветренной стороны коровника, наибольшая, примерно в 1,4-1,9 раза, в центре коровника.
ключевые слова: информационная модель, микроклимат, углекислый газ, коровник.
Современные технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 50-60% определяется кормами, на 15-20% — уходом и на 10-30% — микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных пределов приводит: к сокращению удоев молока на 10-20%; прироста живой массы — на 20-33%; увеличению отхода молодняка до 5-40%; расходу дополнительного количества кормов; сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий; снижению устойчивости животных к заболеваниям [1].
Одним из важных составляющих микроклимата является углекислый газ. Он не имеет цвета, не горит, тяжелее воздуха, поэтому при слабом движении воздуха в помещении имеет наибольшую концентрацию на уровне пола и поднимается вверх с водяными парами.
При подвижности воздуха более 0,2 м/с благодаря перемешиванию воздушной среды, концентрация всех газов по высоте помещения становится более равномерной [2].
Основным источником углекислого газа в коровнике являются животные, в меньшей степени — отходы жизнедеятельности животных и остатки корма. Высокое содержание СО2 отрицательно влияет на здоровье обслуживающего персонала, на состояние и продуктивность животных.
В животноводческих помещениях углекислый газ не скапливается в таких количествах, которые могли бы вызвать острое токсическое действие. Однако содержание его в концентрации 0,5…1% уже не безразлично для животных: наблюдается учащенное дыхание, увеличение нагрузки на сердце. Длительное вдыхание воздуха, содержащего более 1% углекислоты, может вызвать хроническое отравление [3].
Для измерения уровня СО2 используется единица измерения ppm (parts per million) или частиц СО2 на миллион частиц воздуха). 1000 ppm = 0,1% содержания СО2.
Предельно допустимое содержание углекислоты в воздухе для содержания взрослых животных — не более 0,25 % или 2500 ppm [4, 5].
Целью исследований является оценка параметров микроклимата в действующих животноводческих помещениях, соответствия установленным нормативам, использование полученных данных при разработке проектов реконструкции систем вентиляции на фермах и комплексах КРС, моделирования процессов формирования микроклимата в зависимости от природно-климатических условий и про-ектно-технологических решений.
Исследования проводились на ферме 200 коров с привязным содержанием, входящей в состав молочного комплекса ФГУП «Каложицы» Ленинградской области, в августе 2016 года. Коровник по продольной оси здания ориентирован север-юг. Измерения концентрации углекислого газа проводились на уровне 10-20 см от пола в рабочей зоне навозоуборочных транспортеров в дневное время. Температура и влажность наружного воздуха измерялись непосредственно на территории комплекса, направление и сила ветра фиксировались на высоте 10-12 м над уровнем земли метеостанцией, находящейся на расстоянии 26 км от фермы.
Принята схема замера в девяти точках коровника, она позволяет определить динамику изменения концентрации углекислого газа по длине и ширине здания (рис. 1.). Для измерения использовано электронное устройство (рис. 2.) состоя-
щее из датчика концентрации СО2 ЕЕ820, специально разработанного для жестких условий эксплуатации, в том числе и животноводческих помещений, который имеет токовый выход 4-20 тА, пределы измерения 0…10000 ррт и электрически соединен с архиватором МСД-200. Питание постоянным током напряжением 24 В. Аналоговые сигналы с датчика ЕЕ820 поступают на архиватор МСД-200, представляющий собой электронное устройство с аналоговыми входами и объемом памяти 32 Гб, что позволяет за достаточно большой промежуток времени собирать и архивировать информацию, передавать на компьютер для дальнейшей обработки и анализа [5, 6].
Рисунок 1. Схема замера концентрации СО2 в коровнике на 200 голов
Рисунок 2. Схема устройства для измерения концентрации СО2: 1 — датчик концентрации СО2 ЕЕ820; 2- архиватор МСД-200
Метеоусловия в районе коровника в период исследований представлены в таблице 1. Температура воздуха находилась в пределах 14-19 °С, ветер различных направлений, умеренный 2-3 м/с, относительная влажность воздуха 76-87%, концентрация углекислого газа в окружающем ферму воздухе 500-560 ррт, что близко к природным фоновым значениям.
Таблица 1. Метеоусловия в районе коровника в период исследований
Метеопараметр 1-й день 2-й день 3-й день
Температура, °С 14,1 17,1 19,0
Сила ветра, м/с 2,0 2,0 3,0
Направление ветра юго-запад восток северо-
Относительная влажность запад
воздуха, % 85-87 78-83 76-79
Концентрация СО2, ррт 490-509 542-557 501-526
На рис. 3, 4, 5 представлены графические информационные модели распределения концентрации СО2 в коровнике для различных погодных условий в виде лепестковых диаграмм.
Диаграммы имеют оси, номера которых соответствуют точкам схемы рис. 1, а цифрами выделенными жирным шрифтом в темной области диаграммы обозначены значения концентрации СО2 в точках 1-8. В светлой области диаграммы обозначены значения концентрации СО2 в центральной части коровника, что соответствует точке 9 схемы рис. 1.
Необходимо отметить, что за период исследований концентрация СО2 в коровнике не превышала 50% от предельно допустимой нормы равной 2500 ррт. Это в первую очередь объясняется тем, что в летний период вентиляция помещений максимальна за счет открытых окон и ворот.
На рис. 3 представлена графическая информационная модель распределения СО2 при юго-западном ветре ось 6-2 диаграммы. В этом случае по направлению ветра концентрация СО2 наименьшая по сравнению с другими частями коровника, причем концентрация углекислого газа с наветренной стороны ниже на 147 ррт, чем с подветренной.
1
8 856 906
1054 906
7
3
5
Рисунок 3. Графическая информационная модель распределения СО2 (ррт)
в коровнике при юго-западном ветре
Наибольшая концентрация СО2 наблюдается в центре коровника — 906 ррт, за исключением точки 1, где концентрация наивысшая и составляет 1054 ррт.
Рисунок 4. Графическая информационная модель распределения СО2 (ррт)
в коровнике при восточном ветре
На рис. 4 при восточном направлении ветра диаграмма распределения СО2 в коровнике также указывает на то, что с наветренной и подветренной стороны концентрация углекислого газа 978 и 905 ррт (точки 3,7) — несколько ниже, чем в центре коровника — 1034 ррт. Однако наименьшие концентрации наблюдаются в точке 2 (северо-восточное направление) — 664 ррт. Очевидно здесь оказывает влияние на формирование местных внешних воздушных потоков взаимное расположение соседних животноводческих построек так как ферма находится в составе животноводческого комплекса.
1200
853
7
1044
962
6
1044
1050 1054
2
1044
1178 3
1044
861
4
1044 1029 5
Рисунок 5. Графическая информационная модель распределения СО2 (ррт)
в коровнике при северо-западном ветре
На рис. 5 представлена графическая информационная модель распределения
СО2 при северо-западном ветре (ось 8-4 диаграммы). Здесь так же наблюдается закономерность распределения концентрации СО2 в зависимости от направления господствующего ветра на данный промежуток времени. Так с наветренной стороны концентрация составляет 818 ррт, с подветренной стороны — 861 ррт, что на 183-226 ррт меньше, чем в центре коровника. Наивысшая концентрация СО2 наблюдается в точке 3 и составляет 1178 ррт.
Таким образом, исследования показали, что в летний период при организации эффективной естественной вентиляции коровника концентрация углекислого газа составляет не более 50% от предельно допустимого значения 2500 ррт. Это обеспечивает благоприятные условия для обслуживающего персонала и содержания животных.
Распределение СО2 внутри коровника неравномерное, зависит от направления ветра, объемно-планировочных решений фермы, плотности и плана застройки животноводческого комплекса. Расположение производственных зданий создает местные воздушные потоки, которые оказывают непосредственное влияние на формирование микроклимата в коровниках и других помещениях.
Анализ графических информационных моделей распределения углекислого газа в коровнике показал, что наименьшие концентрации СО2 наблюдаются с наветренной стороны за счет дополнительного ветрового напора и подветренной стороны здания за счет создаваемого разряжения воздуха. Наиболее высокие концентрации СО2 образуются в центральной части здания, где уровень может быть в 1,4-1,9 раза выше, чем в других частях коровника.
список литературы:
1. Мишуров, Н. П. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях: научный аналитический обзор [Электронный ресурс] / Н. П. Мишуров, Т. Н. Кузьмина. — М. : Росинформагротех, 2004.
— http://www.norm-load.ru/SNiP/Data1/48/48339/index.htm
2. Пчелкин, Ю. Н. Устройство и оборудование для регулирования микроклимата в животноводческих помещениях / Ю. Н. Пчелкин, А. И. Сорокин. — М. : Рос-сельхозиздат, 1977. — 216 с.
3. Юрков, В. М. Микроклимат животноводческих ферм и комплексов / В. М. Юрков. — М.: Россельхозиздат, 1985. — 223 с.
4. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота: РД-АПК 1.10.01.02-10 / М.: МСХ РФ, 2011.
— 108 с.
5. Вторый, С. В. Влияние температуры воздуха и влажности навоза на интенсивность эмиссии газов из навоза крупного рогатого скота / С. В. Вторый, Е. О. Ланцова // Региональная экология. — 2015. — №5(40). — С. 43-45.
6. Вторый, В. Ф. Система технологического мониторинга производства молока на ферме КРС / В. Ф. Вторый, С. В. Вторый // Вестник ВНИИМЖ. — №2. — 2012. — С. 20-25.
7. Патент №161235 РФ. Устройство контроля параметров микроклимата в помещениях для содержания сельскохозяйственных животных / В. Ф. Вторый, С. В. Вторый, Е. О. Ланцова. — Опубл. 10.04.16.
References:
1. Mishurov N.P., Kuzmina T.N. Energy saving equipment for microclimate in the livestock buildings. Scientific analytical review, 2004. Available at: http://www. norm-load.ru/SNiP/Data1/48/48339/index.htm
2. Pchjolkin, Y.N. Ustroystvoioborudovaniedlyaregulirovaniya-mikroklimatavzhivo tnovodcheskikhpomescheniyakh [Arrengement and equipment for the climate control in the livestock buildings]. Moscow: Rosselkhozizdat Publi., 1977. 216 p.
3. Yurkov V.M. Mikroklimatzhivotnovodcheskikhfermikompleksov [Microclimate of livestock farms and complexes]. Moscow: Rosselkhozizdat Publi., 1985. 223 p.
4. Metodicheskierekomendatsiipotechnologicheskomuproektirovaniyu-fermiko mpleksovkrupnogorogatogoskota (RD-APC) 1.10.01.02-10 [Methodological recommendations on the technological design of livestock farms and cattle breeding complexes: Management Directive for Agro-Industrial Complex]. Moscow, Ministry of Agriculture of the Russian Federation, 2011. 108 p. (in Russian)
5. Vtoryy S.V. The effect of the air temperature and dropping humidity on the gases’ emission rate from cattle droppings. Regional’nayaehkologiya [Regional Ecology], 2015, no. 5(40), pp. 43-45. (in Russian)
6. Vtoryy V.F. The system of milk manufacture technological monitoring on the cattle farm. Vestnik VNIIMZH [Bulletin of All-Russian Scientific Research Institute of Animal Husbandry Mechanization], 2012, no. 2, pp.20-25. (in Russian)
7. Vtoryy V.F., Vtoryy S.V., E.O.Lantsova. Ustroystvokontrolya-parametrovmikrokl imatavpomeshcheniyakhdlyasoderzhaniyasel’skokhozyaystven-nykhzhivotnykh [The device for the microclimate characteristics control in the buildings for the livestock animals]. Patent RF, no. 161235. Publ. 10.04.16.
Investigation results of CO2 concentration in a standard
barn for 200 cow heads
Vtoriy Valeriy Fedorovich, Doctor of Science (Technics), senior research officer
e-mail:[email protected]
Federal State Budgetary Research Institution the Institute of Agro-engineering and Ecological Problems of Agricultural Production
Vtoriy Sergey Valer’evich, Candidate of Science (Technics), senior research officer
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Research Institution the Institute of Agro-engineering and Ecological Problems of Agricultural Production
Lantsova Evgeniya Olegovna, engineer, research officer
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Research Institution the Institute of Agro-engineering and Ecological Problems of Agricultural Production
Abstract. These investigations were conducted in a standard barn for 200 stanchion cows in the summer period with a special electronic device, the analysis of the obtained data was made with the use of graphical information modelling, the results demonstrated, that CO2 concentration was from 700 till 1200 ppm average and did not exceed 50% of the maximum permissible concentration. The lowest CO2 concentration was registered on the windward and leeward side of the barn; and the highest one was registered about in 1.4-1.9 times higher in the central part of the barn.
Keywords: information model, microclimate, carbon dioxide, barn.
Электрокар и правда «выбрасывает» больше CO2, чем дизель
Эмиссия углекислого газа, вызванная использованием электромобиля, действительно выше, чем у традиционной машины с дизельным двигателем. К такому выводу пришла группа ученых CESifo Института экономических исследований в Мюнхене.
Исследователи сравнивали транспортные средства среднего класса – Tesla Model 3 и Mercedes C 220 d. И, несмотря на всеобщее мнение о том, что массовое внедрение электромобилей экологически безопасно, выяснилось, что электрокар Tesla «производит» на 25% больше выбросов CO2, чем модель немецкого автоконцерна.
Mercedes C 220 d выделяет 117 грамм диоксида углерода за километр пробега, в то время как электромобиль – 159 грамм. В исследовании подчеркивается, что добыча и переработка лития, необходимого для производства аккумуляторных батарей, также требует большого количества энергии.
Батарея мощностью 75 кВт*ч выделяет от 10 тыс до 14 тыс килограмм углекислого газа. По мнению ученых, ввиду 10-летнего срока эксплуатации аккумулятора и среднегодового пробега электромобиля в 15 тыс километров, на который рассчитана батарея, на изготовление и дальнейшую переработку аккумулятора приходится 73-98 грамм углекислого газа на километр.
Ученые также указывают, что дизельные двигатели, переведенные на метан, значительно меньше загрязняют окружающую среду, чем моторы, продолжающие работать на солярке – примерно на треть.
Собственно, это исследование только подтвердило статистику, которая существует уже несколько лет. Например, еще в 2016 году было выяснено, что быстрый рост числа электромобилей в Гонконге стал причиной увеличения эмиссии CO2 на 20%.
Проблема в том, что более половины электроэнергии в Гонконге производится за счет угля, отмечает Bloomberg. И если власти хотят реализовать свою программу сохранения окружающей среды, сначала им нужно серьезнейшим образом изменить структуру электрогенерации, сделав акцент на газовом топливе.
И только потом стимулировать продажи электромобилей с помощью налоговых льгот. А гонконгские власти сделали все наоборот — льготы действуют в городе уже давно, а переход с угля на «голубое топливо» еще и не начинался.
«Электромобили имеют смысл только в тех странах, где углеродная эмиссии при производстве электроэнергии изначально невелика», – пишет в своем докладе Нил Беверидж, гонконгский аналитик Sanford C. Bernstein.
На улицах Гонконга в настоящее время более 4 тыс зарегистрированных электромобилей, включая Model S компании Tesla Motors. Взяв ее в качестве примера, Беверидж подсчитал, что за 150 тыс километров пробега одна Model S косвенно эмитирует на 4,4 метрических тонны CO2 больше, чем один бензиновый автомобиль BMW AG 320i.
Правда, согласно собственным расчетам Tesla Motors, Model S «производит» за километр пути по Гонконгу вполовину меньше CO2, чем эквивалентный бензиновый автомобиль. При этом налоговые льготы на регистрацию экономят каждому владельцу такого электромобиля в среднем 49,3 тыс долларов.
Но так или иначе, проблема совокупной парниковой эмиссии, сопровождающей все этапы выработки энергии для электромобилей, остается. Она даже получила уже собственное название – «длинная выхлопная труба». И единственный способ кардинально решить эту проблему — развивать «зеленую» энергетику.
Качество воздуха в помещениях — инженеры Аляски, планирование, проектирование, строительство, консультации
— Марк Фрейм, ЧП, инженер-механик
Не позволяйте высокой стоимости энергии унять дыхание !!
Вы засыпали на собраниях даже после хорошего ночного отдыха или чувствовали, что не можете сосредоточиться? Вы иногда просыпаетесь с легким похмельем, даже если накануне вечером не употребляли алкоголь? Вам иногда бывает жарко в переполненных помещениях, даже если температура невысока? Часто ли вы чувствуете себя ужасно после долгого перелета? Вы можете почувствовать воздействие избытка углекислого газа (CO2).
Большинство из нас в детстве были предупреждены, что нельзя надевать полиэтиленовый пакет на голову. До того, как закон изменил способ фиксации холодильников, многие дети умирали, оказавшись в заброшенных холодильниках. Я всегда думал, что в таких случаях причиной смерти является недостаток кислорода (O2). Но оказывается, что люди, оказавшиеся в герметичном пространстве, умирают задолго до того, как в нем заканчивается O2. Причина смерти — недостаточное поступление O2 в мозг, но это происходит потому, что их кровь не может избавиться от CO2, чтобы она могла поглощать O2.
По объему сухой воздух содержит примерно 78% азота, 21% O2, 0,93% аргона, 0,04% CO2 и небольшое количество других газов. Когда мы дышим, O2 из воздуха попадает в кровь, возвращающуюся в наши легкие после взаимодействия с клетками по всему телу. Все эти клетки приняли O2 и взамен испустили CO2, поэтому кровь обеднена O2 и богата CO2. Что движет обменом O2 / CO2 в наших легких, так это то, что каждый газ пытается переместиться в место, где для этого газа меньше давления. CO2 в крови распознает воздух в легких как место меньшего давления и отделяется от наших эритроцитов, чтобы переместиться в воздух.Между тем, поскольку в крови так мало O2, часть O2 в воздухе присоединяется к тем же эритроцитам, которые только что выпустили CO2.
Наружный воздух содержит около 400 частей на миллион (ppm) CO2. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) рекомендует верхний предел CO2 в 1000 ppm. Большинство людей начинают замечать такие изменения, как чувство усталости, плохая концентрация или ощущение тепла, чем на самом деле в комнате, когда уровень CO2 достигает 2000–3000 ppm.Исследование в Беркли зафиксировало значительное снижение способности принимать решения, когда люди подвергались воздействию 2500 ppm. И большинство из нас чувствует себя довольно паршиво после долгого полета, когда концентрация может достигать 5000 ppm, прежде чем превысит предел, допускаемый FAA. Ни один из этих симптомов не удивителен, если вы поймете, что при повышении уровня СО2 ваш мозг не получает столько кислорода, потому что вашему организму труднее избавиться от СО2.
Управление по охране труда (OSHA) ограничивает уровень CO2 до 5000 ppm (0.5% от объема воздуха или 12,5-кратного уровня CO2 в наружном воздухе) за 8-часовую рабочую смену. Люди могут чувствовать себя не лучшим образом на этом уровне, но существует множество юридических условий труда, которые далеко не идеальны. Ваш офис в порядке, если вы не заполните его шестью людьми и не закроете дверь на несколько часов. Этот переполненный конференц-зал? Что ж, встреча длится всего час, и если вентиляция была спроектирована правильно, все должно быть в порядке. Ваш дом — сколько там людей живет? Насколько это велико? Насколько это плотно? Есть ли система вентиляции, обслуживалась ли она в последнее время, и управляете ли вы ею?
Современные пароизоляция настолько плотно закрыта, что люди внутри в прямом смысле слова оказываются в большом пластиковом пакете! При закрытых окнах и дверях и отключенной вентиляции О2 трудно попасть внутрь, а СО2 выйти наружу.Люди с дыханием могут быстро повысить уровень CO2 выше рекомендуемых пределов. Спальня без вентиляции, где дверь остается закрытой всю ночь, а окна не приоткрыты, может быть проблемой. Если у вас или у кого-то из ваших знакомых есть опасения, счетчики CO2 стоят около 150 долларов. Если вы обнаружите проблему или у вас есть вопрос, попросите совета у одного из ваших дружелюбных инженеров-механиков. Я лично помог многим друзьям и коллегам выяснить, достаточно ли свежего воздуха в их доме, и что делать, если этого не произошло.
Соответствующая рекомендация — ВЫХОДИТЕ ИЗ ДВЕРЕЙ ЧАЩЕ !!!!!
Безопасное хранение и эффективный мониторинг CO2 на истощенных газовых месторождениях
Abstract
Улавливание и хранение углерода (CCS) жизненно важно для сокращения выбросов CO. 2 в атмосферу, потенциально обеспечивая 20% необходимого сокращения глобальных выбросов. Исследовательские и демонстрационные проекты важны для улучшения научного понимания CCS, а широкое распространение процессов и результатов помогает снизить обеспокоенность общественности, которая в противном случае может заблокировать эту технологию.Проект Otway предоставил подтверждение научных данных, лежащих в основе хранения CO 2 на истощенном газовом месторождении, и показывает, что поддержку всех заинтересованных сторон можно заслужить и сохранить. Продемонстрирована количественная проверка длительного хранения. Было проведено прямое измерение эффективности хранения, подтвердившее, что хранение CO 2 на истощенных газовых месторождениях может быть безопасным и эффективным, и что эти сооружения могут хранить глобально значительные количества CO 2 .
Повышение содержания CO в атмосфере 2 и связанный с этим климатический риск является серьезной проблемой. Ископаемое топливо будет продолжать сжигаться в течение десятилетий (1), таким образом, улавливание и геологическое хранение жизненно важны для снижения текущего примерно 30 Гт в год -1 CO 2 , выбрасываемого в атмосферу (2, 3). Многие аспекты улавливания и хранения углерода (CCS) хорошо изучены в химической инженерии и нефтегазовой промышленности. В глобальном масштабе объем хранилищ, по-видимому, будет достаточным на десятилетия вперед (2), при этом истощенные нефтегазовые резервуары являются очевидными первыми целями для проектов CCS.
CO 2 закачивается в нефтяные пласты в течение десятилетий для повышения нефтеотдачи (4). Крупные операции этого типа в США в Вейберне (5), Крэнфилде (6) и Рэнджли (7) отслеживаются как тематические исследования CCS. Проекты Sleipner (8), Snøvit (9) и In Salah (10) ежегодно хранят 1–3 млн т CO 2 от переработки газа, и аналогичный проект Gorgon на северо-западе Австралии находится в стадии строительства (11). Небольшие проекты по хранению данных, связанных с исследованиями и разработками (НИОКР), завершены или находятся в стадии реализации (12–15) (www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/partnerships/validation.html). Подземное хранение природного газа имеет долгую и успешную историю (16). Опасные отходы в больших объемах (в настоящее время 30 Мт в год -1 в США) закачиваются в глубокие солевые водоносные горизонты (17), а в Канаде примерно 5 Мт кислого газа (CO 2 и H 2 S ) был безопасно хранился в некоторых случаях в истощенных газовых резервуарах (18).
Несмотря на успешные результаты, CCS остается спорным.Технические проблемы — это долгосрочная утечка, глобальная емкость, техническая осуществимость и масштаб развертывания. Общественная оппозиция сосредоточена на предполагаемых рисках утечки. Заблокирована разработка некоторых береговых площадок для коммерческого УХУ. Проекты поиска путей в Нидерландах (Shell, Barendrecht) и Германии (Vattenfell, Altmark), нацеленные на использование истощенных газовых месторождений на суше для хранения, провалились из-за политической оппозиции на многих уровнях. Более высокие затраты на морское хранение или транспортировку в отдаленные районы могут означать, что возникает проблема с жизнеспособностью CCS.Однако более мелкие демонстрационные проекты в Германии (финансируемые Европейским союзом, Ketzin, 15) и Франции [Total, Lacq, (19)], последняя на истощенном газовом месторождении, продолжаются.
Истощенные газовые месторождения являются важной целью для RD, потому что они могут хранить многие годы выбросов из некоторых из крупнейших точечных источников в мире (2, 20⇓ – 22). Таким образом, истощенные газовые месторождения могут представлять собой глобально значимый ресурс для хранения, но на сегодняшний день было проведено несколько прямых измерений, подтверждающих этот вывод.
В этой среде демонстрационные проекты некоммерческих хранилищ важны для укрепления общественного доверия, подтверждения и расширения наших научных знаний и наращивания технического потенциала. Проект CO2CRC Otway, расположенный на юго-востоке Австралии, представляет собой демонстрацию среднего масштаба с использованием истощенного газового месторождения для хранения. Находясь в густонаселенном районе, ключевая цель заключалась в том, чтобы показать пример успешной работы со всеми заинтересованными сторонами, с открытым подходом к коммуникации на всех уровнях и обширным мониторингом, чтобы обеспечить самую полную уверенность в том, что риски низкие, понятные и управляемые.Мониторинг также используется для тестирования моделей и разработки надежных процедур измерения.
На складе Otway хранилось 65 445 т, при этом никаких проблем с безопасностью не возникло, а результаты мониторинга показали, что существует четкое понимание процесса хранения. Со всеми заинтересованными сторонами установлены и поддерживаются хорошие отношения. Прямые измерения емкости хранилищ обеспечили раннее подтверждение важных оценок большой глобальной емкости истощенных газовых месторождений.
Сайт проекта
CO2CRC (www.co2crc.com.au) в 2004 году начал поиск источника CO 2 рядом с геологическим хранилищем. Участок был расположен в развитой углеводородной провинции бассейна Отуэй в штате Виктория (23, рис. 1). Были приобретены два соседних многоквартирных дома с нефтью. Одна из них содержала скважину Buttress, источник обогащенного CO 2 газа для закачки ( SI Приложение ). Другой содержал добывающую скважину Нейлор-1, расположенную около гребня истощенной структуры коллектора и пригодную для преобразования для мониторинга.Планировалась закачка новой скважины CRC-1.
Рис. 1.Расположение стоянки Отвей в деталях на аэрофотоснимке. CRC-1 находится на 142 ° 0,81151 E -38 ° 0,53057 южной широты. Линии A – A ’и B – B’ совпадают с профилями на фиг. 2 и 3. Участки, обозначенные PPL11 и PPL13, являются многоквартирными домами, принадлежащими CO2CRC, и определяют разрешенные участки для проведения геологоразведочных работ. (Перепечатано из Int J Greenhouse Gas Control , 5/4, Boreham, et al., Мониторинг хранения CO2 в истощенном резервуаре природного газа: Геохимия газа из проекта CO2C2C Otway, Австралия, авторское право 2011, с разрешения Elsevier.)
Рис. 3.Схема нагнетательных и контрольных скважин с указанием перфорации ствола скважины и входных отверстий U-образной трубы. U-образная трубка 1 обеспечивает доступ к крышке свободного газа (красный) через утечки в заплате обсадной колонны, установленной во время добычи. Свободный природный газ ограничен внизу газо-водяным контактом. В светло-оранжевой зоне природный газ неподвижен, а поровое пространство содержит в основном воду. (Перепечатано из Int J Greenhouse Gas Control , Vol 5, Underschultz et al., Хранение CO2 на истощенном газовом месторождении: обзор проекта CO2CRC Otway и первоначальные результаты, 922–932, авторское право 2011, с разрешения Elsevier.)
Рис. 2.Схематический геологический разрез по A – A ’. Резервуар-хранилище — формация Waarre-C, а региональная печать — аргиллиты Белфаста. Разломы обозначены черными линиями, а образования, упомянутые в тексте, помечены. (Перепечатано из Int J Greenhouse Gas Control , 5/4, Boreham, et al., Мониторинг хранения CO2 в истощенном резервуаре природного газа: Геохимия газа из проекта CO2C2C Otway, Австралия, авторское право 2011, с разрешения Elsevier.)
Природный газ добывался на месторождении Нейлор в 2002-2003 гг., И эти операции предоставили полезные данные. Коллектор газа (позднемеловая формация Waarre-C) ограничен с трех сторон разломом на 300-метровом аргиллите Белфаста, образуя структурную ловушку (рис. 2). Песчаник-коллектор имеет толщину 25–30 м и содержит неподвижный газ после добычи со свободным газом на гребне структуры. Выше коллектора находится формация Flaxmans с низкой проницаемостью и аргиллиты Белфаста ( SI Приложение ).Ограничивающие разломы заканчиваются в пределах Белфаста, предотвращая миграцию флюидов в вышележащие водоносные горизонты. Нейлор-1 представляет собой единственный долгосрочный риск утечки в стволе скважины. Хотя Waarre неоднороден, многие из них имеют отличное качество коллектора, с пористостью 20% и проницаемостью по нескольким Дарси. Расчетная мощность, 150 кт CO 2 , значительно превышает проектные цели. Структурное улавливание должно гарантировать, что сохраненный шлейф CO 2 будет заключен в пределах 0,5 км 2 зоны покрытия.Таким образом, площадка имела отличную пропускную способность, приемистость и сдерживаемость.
Падение структуры коллектора предполагало конструкцию с газом из Баттресса (далее закачиваемым CO 2 ) ( SI Приложение ), закачиваемым в CRC-1 и мигрирующим вверх по падению за счет плавучести до мониторинга Нейлора-1. колодец (рис. 3). Было жизненно важно разместить CRC-1, чтобы миграция на Naylor-1 произошла в течение срока службы проекта. Первоначальные геологические модели были созданы на основе имеющихся скважинных и сейсмических данных ( SI Приложение ) (24).Они включали оценки пористости, проницаемости, давления и геометрии, включая разломы, осадочные слои и распределение фаций. Затем были созданы предварительные динамические модели и откалиброваны с учетом истории добычи Naylor-1 (25). Время миграции оценивается в 4–8 мес. Никаких проблем от повышения давления в пласте не ожидалось, а запланированные объемы закачки были слишком малы, чтобы превысить точку разлива пласта.
На основе первоначального моделирования, CRC-1 был пробурен на 308 м по падению от Нейлора-1 с закачкой на глубину 2 003–2014 м (уровень моря) в Waarre-C.На этой глубине плотность закачиваемого CO 2 составляет около 500 кг м -3 . Позднее геологические неопределенности были значительно уменьшены с данными, полученными во время бурения CRC-1 (26), а динамическая модель была уточнена. Эта начальная фаза проекта следовала хорошо зарекомендовавшим себя методам в нефтегазовой отрасли.
Закачка газа Buttress-1 в Waarre-C началась 18 марта 2008 г., и 65 445 т хранилось в период с марта 2008 г. по август 2009 г., когда закачка прекратилась.
Оценка рисков
Нормы утечки менее 0,1% и -1 в атмосферу необходимы для обеспечения эффективного снижения воздействия на климат (27, 28) с помощью CCS. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) оценила 0,001% и -1 как вероятное (2) для хорошо спроектированного хранилища; эта скорость утечки была отправной точкой для оценки риска. Хранилища в промышленных масштабах также должны будут управлять риском финансовых штрафов за утечку, например, предусмотренных нормативными актами Европейского Союза.Группа экспертов рассмотрела как инженерные, так и природные системы (29). Вероятности были присвоены ряду сценариев, и были оценены соответствующие скорости или объемы утечек. Сценарии были объединены с помощью моделирования Монте-Карло. Суммарный уровень утечки от всех рисков оценивается ниже 0,001% и -1 . Оценка риска была повторена с использованием данных бурения CRC-1 с небольшими изменениями ( SI Приложение ).
Регулирование и Сообщество
В начале проекта в Австралии не существовало правил хранения CO 2 , и необходимо было работать с регулирующими органами, используя существующее законодательство в области нефти, воды, окружающей среды и планирования для создания соответствующего режима регулирования. .Важное одобрение было получено в рамках исследовательских положений Агентства по охране окружающей среды (EPA) Виктории. Ключевые показатели эффективности согласованы с EPA на основе всестороннего мониторинга. Процесс разрешения проекта Otway был примером, который оказал важное влияние на развитие законодательства CCS в Австралии (30).
Получение и поддержание согласия сообщества было жизненно важным. CO2CRC разработал коммуникационную стратегию, основанную на исследовании рынка в этой области, и активно взаимодействовал с сообществами и лицами, принимающими решения, как лицом к лицу, так и посредством листовок, пресс-релизов и всеобъемлющего веб-сайта (31).Ключевыми принципами были готовность прислушиваться к публике, быть открытыми обо всех аспектах проекта и не допускать сюрпризов — любые новости о проекте сначала сообщались CO2CRC непосредственно тем, кого это коснулось. Этой разъяснительной работе способствовало знакомство с нефтегазовыми операциями в этом районе. Оценка показывает, что в целом позитивное отношение сохраняется в местном сообществе, а более широкое освещение в СМИ в целом было сбалансированным и позитивным в течение периода, когда CO2CRC действовал (31).
Схема мониторинга
В рамках проекта Otway в рамках исследовательских целей был проведен широкий спектр мониторинга: коммерческий проект может полагаться на меньшее количество хорошо разработанных методов. Измерения были необходимы для подтверждения удержания закачанного CO 2 в резервуаре и обеспечения уверенности в том, что грунтовые воды, почва и воздух не затронуты (32). Эти измерения часто были технически сложными и осложнялись доступом к фермерским землям, требующим частых переговоров и компромиссов.
Контрольные измерения сравнивают свойства до и после закачки и начались задолго до закачки CO 2 . Сейсмические измерения исследуют вышележащий водоносный горизонт, тогда как мониторинг подземных вод, почвы, газа и атмосферы обеспечивает уверенность на увеличивающихся расстояниях от водохранилища. Эти измерения покажут изменения только в случае утечки из резервуара. Утечка очень маловероятна, и нецелесообразно охарактеризовать примерно 2 км покрывающей породы и смоделировать гипотетические пути утечки через нее.Таким образом, интерпретация результатов основана на условной чувствительности — если CO 2 попадет в эту зону, то прогнозируются следующие эффекты. Простые утечки, обычно точечные источники, моделируются, чтобы понять чувствительность измерений доверия. Даже если чувствительность плохо определена, важная цель общественного заверения может быть достигнута, если не будет обнаружено никаких изменений в важных активах, таких как грунтовые воды. Аномалии в измерении доверия не будут решающими в отдельности, но инициируют каскад исследований с помощью последовательно более точных и дорогостоящих методов ( SI Приложение ).
Для сообщества было жизненно важно подтвердить, что питьевые водоносные горизонты не были затронуты CO 2 . Состав и химический состав воды в глубоких и мелководных скважинах измеряли дважды в год (33). Пробы были собраны из 24 существующих скважин, в основном в радиусе 5 км от CRC-1. Состав почвенного газа в зоне Вадозы также измерялся ежегодно летом (34). Обычно 150 проб отбирали по сетке 4 × 3 км над ожидаемым местом подповерхностного плюма, области, в которой основные разломы заканчиваются близко к поверхности, и накапливается естественный CO 2 (приложение SI ).
Атмосферные концентрации и потоки CO 2 , изотопный состав ( δ 13 C CO 2 ) и индикаторы нагнетаемого газа (SF 6 , CH 4 ) или горения (CO) наблюдались в 700 м к северо-востоку от нагнетательной скважины (35) и сравнивались с ненарушенным фоном, измеренным на давно созданном участке мыса Грим (Тасмания). CO 2 атмосферных анализаторов также были расположены рядом с местом закачки для отслеживания более крупных аномалий и глубоких потоков почвы (36).
Прямые измерения пластовых флюидов на Нейлоре-1 являются основным подтверждением локализации в этом проекте. Нейлор-1 был оснащен сложной компоновкой низа бурильной колонны (рис. 3, 32), включая устройство для отбора проб флюида с U-образной трубкой (37), которое извлекало пластовые флюиды под давлением. Три точки отбора проб в стволе скважины перекрывают контакт газа и воды перед закачкой, отмечая границу между остаточным и свободным CH 4 . Вскоре после начала закачки в CRC-1, индикаторы (дейтерированный метан CD 4 , Kr и SF 6 ) были добавлены, чтобы гарантировать однозначное обнаружение закачанного CO 2 на Naylor-1 (38).Небольшие количества CO 2 , изначально присутствующие в резервуаре Нейлора, имеют отчетливую сигнатуру 13 C, поэтому этот изотоп также является индикатором. Модели коллектора тестируются непосредственно путем сравнения с измеренными молекулярными, изотопными и индикаторными составами ( SI Приложение ).
Для обнаружения закачанного CO 2 в пласт или утечки, которая могла произойти в вышележащие водоносные горизонты, использовались традиционные методы покадровой сейсмической разведки. Обнаружение изменений акустической отражательной способности, вызванных закаченным CO 2 на глубине около 2 км, требует значительной разницы в отражательной способности, отличной повторяемости съемки и высокого отношения сигнал / шум (39, 40).Моделирование предсказало, что закачка в истощенный пласт Waarre-C приведет к небольшим изменениям из-за значительных количеств остаточного CH 4 (41). Сейсмические исследования на суше обычно имеют плохую повторяемость, и было сочтено маловероятным, что какие-либо сейсмические эффекты будут обнаружены в Waarre-C. Однако, если закачанный CO 2 попадет в вышележащие водоносные горизонты, изменения отражательной способности должны быть очень заметными (40). Базовое исследование было проведено в январе 2008 года, а повторные исследования были получены в начале 2009 и 2010 годов после закачки 35 000 и 65 445 т CO 2 .Эти исследования позволили получить данные, которые можно было объединить для создания покадровых изображений Ваарре-С и вышележащих водоносных горизонтов ( SI Приложение ).
Моделирование коллектора
Каротаж керна и каротажные данные, полученные с помощью CRC-1 (26), показали, что коллектор Waarre-C состоял из штабелированных тел песчаника разного размера с тонкими сланцевыми перегородками и полосами, отложившимися в прибрежных водах, приливно-отливными водами. повлияли на настройки канала. Четыре пересмотренные геологические модели были созданы стохастически, представляя краткосрочные и долгосрочные корреляции в сланцевых перегородках.Кривые истерической и негистерезисной относительной проницаемости были рассчитаны на основе лабораторных исследований керна (42), что дало в общей сложности восемь моделей. Эти модели равновероятны и отражают вероятные диапазоны геологического строения и свойств горных пород. Затем был рассчитан набор динамических моделей потока жидкости для коллектора ( SI Приложение ). Сравнение с этими моделями является показателем для оценки прогнозируемой производительности хранилища. Соответствующие данные — это сейсмический отклик и детали поступления закаченного CO 2 и индикатора на Нейлор-1.Модели предсказывают, что закачиваемый CO 2 останется выше зоны контакта газа и воды в предпроизводственной стадии, которая, как предполагается, является точкой разлива пласта. Таким образом, не ожидается, что контрольные измерения покажут закачанный CO 2 . На рис. 4 показаны вертикальные разрезы модели коллектора. Область высокого насыщения — это оставшаяся газовая шапка, под которой накапливается нагнетаемый CO 2 . Закачиваемый газ холоднее пласта на выходе из CRC-1, вызывая область локального охлаждения.Трассеры больше всего сконцентрированы под газовой шапкой.
Рис. 4.Смоделированные газонасыщенность ( A ), температура ( B ), массовая доля индикатора ( C ) и массовая доля CO 2 ( D ), смоделированные для Waarre-C, в виде вертикального сечения в плоскости Нейлора-1 и CRC-1 (вертикальные черные линии). Вертикальное преувеличение 5∶1. Нейлор-1 ( слева, ) и CRC-1 ( справа, ). Показанные величины (и диапазон в цвете) включают: газонасыщенность (0–0.8), температура ° C (75–85), массовая доля индикатора в газовой фазе (0–3 × 10 -5 ) и общая массовая доля CO 2 (в газовой и водной фазах) (0–0,3 ). Модель соответствует стадии, на которой было закачано 35 000 т газа с высоким содержанием CO 2 , январь 2009 г.
Результаты мониторинга
Агрегированные данные о подземных водах из широко используемого неглубокого известнякового водоносного горизонта не показывают статистически значимых пред- изменения бикарбоната или электропроводности после инъекции с небольшим (но статистически значимым) увеличением (0.05 единиц, p <0,01) при медиане pH. Эти небольшие изменения демонстрируют, что общее качество воды не зависит от закачки в пределах естественной изменчивости ( SI Приложение ). Совокупные данные о почвенном газе показывают устойчивую корреляцию между δ 13 C и концентрацией CO 2 . Данные были получены за три лета до закачки и два после нее, и все они следуют этой корреляции, которая возникает в результате разложения органического вещества ( SI Приложение ) (34).Большинство значений также ниже, чем у введенного CO 2 , поэтому нет никаких признаков изменений, которые можно было бы отнести к нагнетанию.
Результаты анализа грунтовых вод и почвенного газа обеспечивают уверенность, показывая, что вода и почвы практически не затронуты; это заверение было целью данного мониторинга. Для количественного определения количеств CO 2 , которые могли проникнуть в эти зоны исследования и при этом остаться необнаруженными, потребуется значительно больше данных и моделирования.Например, моделирование показывает, что утечка CO 2 может повлиять только на небольшие объемы водоносного горизонта и поэтому вряд ли достигнет контрольных скважин ( SI Приложение ). Более подробная интерпретация данных о почвенном газе затруднена из-за очень изменчивой проницаемости вадозной зоны. Попытка охарактеризовать чувствительность мониторинга почвенного газа и подземных вод может оказаться неэффективной с точки зрения затрат.
Атмосферные концентрации и потоки CO 2 демонстрируют большие суточные и сезонные колебания, отражающие влияние дыхания растений, фотосинтеза и атмосферной дисперсии.Большая часть этой изменчивости может быть смоделирована ( SI Приложение ) (43). Днем, в ветреную погоду, концентрации CO 2 часто устанавливаются на стабильном базовом уровне. В этих благоприятных условиях были выявлены небольшие выбросы CO 2 (эквивалент примерно 2 тыс. Тонн в год -1 ) от дизельных двигателей, используемых во время бурения CRC-1, подтверждены трассерами и количественно оценены с помощью моделирования дисперсии (рис. 5) . Также были обнаружены другие близлежащие промышленные источники. Эти измерения подтверждают полезную чувствительность к пространственно малым излучателям.
Рис. 5.Атмосферный мониторинг выбросов при бурении ЦПК-1. Концентрации CO 2 , измеренные на атмосферной станции в 700 м к северо-востоку от выбросов, окрашены в цвет до базовой линии мыса Грим с цветом, указывающим направление ветра (см. Столбец), а непрозрачность увеличивается с увеличением скорости ветра. За ночными максимумами (в результате выбросов растительности в стабильном пограничном слое) обычно следуют дневные уровни, приближающиеся к исходным, но 15 марта освежающий ветер, неравномерно отклоняющийся от направления работы буровой установки (около 200 °), совпадает с повышенным уровнем CO 2 и переменная выше базовой.Анализ проб колбы (CO и) подтверждает происхождение при сгорании (дизельные двигатели). Выбросы (рассчитанные по расходу топлива) составили около 6 т CO 2 день -1 ( SI Приложение ).
Закачанный газ на уровне коллектора был обнаружен в ходе сейсморазведки 2008–2009 годов (40), но не подтвержден в 2010 году. Моделирование предсказывает, что изменения будут ниже уровня шума на покадровых сейсмических изображениях ( SI Приложение ). С точки зрения гарантии, моделирование для непосредственно вышележащего водоносного горизонта Пааратте показывает, что 5 кт закачанного CO 2 в небольшом скоплении можно было бы обнаружить (40), но никаких изменений не наблюдалось (рис.6).
Рис. 6.Моделирование гипотетической утечки CO 2 в вышележащую формацию Пааратте. ( A ) Сейсмическое изображение Пааратте, полученное в 2008 г .; ( B ) смоделированное покадровое сейсмическое изображение утечки CO 2 массой 5000 т, уровень шума согласован с реальными данными; ( C и D ) фактические покадровые сейсмические изображения того же региона за 2008–2009 и 2009–2010 годы. Время распространения акустического сигнала в двух направлениях (вертикальная ось) соответствует глубинам около 1600 м.[Перепечатано из Energy Procedure , 4, Urosevic, et al., Сейсмический мониторинг закачки CO2 в истощенный газовый резервуар — пилотный проект бассейна Отуэй, Австралия, авторское право 2011 г., с разрешения Elsevier. (Доступно по адресу: http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/718157/description).]
Ни один из методов контроля гарантии не обнаружил каких-либо аномалий, которые указывали бы на присутствие введенного CO 2 за пределами резервуара. Была оценена чувствительность некоторых методов обеспечения безопасности к утечкам при условии наличия пути утечки в водоносный горизонт или атмосферу, где становится очевидным влияние CO 2 .Для сейсмического и атмосферного мониторинга такая условная чувствительность к CO 2 в несколько килотонн, или килотонн y -1 , была продемонстрирована для точечных источников. Такие источники могут возникать из-за небольшого разлома, действующего как канал в водоносный горизонт, или из-за не нанесенного на карту ствола скважины, переносящего CO 2 на поверхность.
Пробы пластового флюида отбирались от еженедельно до двухнедельного сбора на контрольной скважине Нейлора-1. Флюиды под давлением выводились на поверхность с помощью U-образной трубы пластовым давлением внутри газовой шапки или первоначально с использованием давления N 2 для пластовой воды (Рис.3) от U-образных труб 2 и 3. Изначально для проб воды требовалось повышение давления из-за разгерметизации коллектора во время более ранней промышленной добычи природного газа. Поступление закачиваемого CO 2 вызвало переход к самоподъему, поскольку состав закачиваемой жидкости изменился на более легкую закачиваемую жидкость, которая во время отбора проб вытекла на поверхность под пластовым давлением. Верхняя точка отбора проб (U-образная трубка 1, в крышке остаточного газа) всегда возвращала газ. Нижние точки отбора проб (U-образная трубка 2 и U-образная трубка 3) первоначально возвращали пластовую воду, позже переходя в смесь CO 2 / CH 4 с очень небольшим количеством воды.Химический анализ проводился после контролируемого сброса давления. Пробы жидкости были проанализированы на концентрацию CO 2 , углеводородов, индикаторов и изотопный состав углерода ( SI Приложение ) (37, 38, 44)
Поступление закачиваемого CO 2 в контрольную скважину является ключевым фактором. индикатор прогресса хранения. На рис. 7 показано измеренное поступление CO 2 и индикаторов в U-образную трубку 2, где оба показывают быстрый прорыв, а затем плато в концентрациях.Сравнение с диапазоном прогнозов ( SI Приложение ) с неопределенностью, продиктованной неопределенной геологией и физикой горных пород, показывает в целом удовлетворительное согласие, хотя прорыв произошел немного раньше, чем прогнозировалось. Данные и прогнозы по U-образной трубке 3 аналогичны, с некоторыми ранними изменениями, но незначительными. Расхождения во времени, умноженные на скорость закачки, соответствуют неопределенности всего 5–10 узлов в предполагаемом количестве закачанного CO 2 , которое необходимо для сопоставления моделей с данными.Эти небольшие расхождения во времени и постоянные концентрации CO 2 в более поздние периоды времени соответствуют сдерживанию в резервуаре.
Рис. 7.Измеренное поступление и накопление закачанного CO 2 в U-образной трубе 2 контрольной скважины Нейлора (оранжевые точки) для SF 6 (частей на миллион) и CO 2 (мольная доля). Цветовая кодировка фона накладывает прогнозы восьми моделей коллектора, каждая из которых размыта из-за экспериментальных уровней ошибок. Более светлые оттенки указывают на более высокую вероятность того, что модель коллектора занимает точку на временной плоскости концентрации.Разброс SF 6 около 400-го дня кажется реальным, но необъяснимым.
Пробы воды из U-образной трубки 2 и U-образной трубки 3 были собраны от предварительного впрыска до самоподъема. Значение pH резко снижается с увеличением содержания CO 2 , а изменения в составе воды соответствуют незначительному растворению карбонатных и силикатных минералов. Однако было установлено, что преобладающим процессом, влияющим на состав воды, является перемешивание в пласте и стволе скважины. Доказательств значительной мобилизации следов металлов не обнаружено.
Геохимические результаты показывают, что поведение CO 2 в геологической среде понятно, поэтому модель хранения является реалистичной. Диапазон неопределенности от неоднородности коллектора был адекватно охарактеризован, и основные дополнительные неопределенности связаны с плохо известными относительными проницаемостями. Их можно было бы ограничить с помощью методов анализа керна, лучше адаптированных к высокопроницаемым образцам из CRC-1. Сдерживание демонстрируется согласованностью геохимических данных с предварительными моделями при массовых уровнях CO 2 , близких к тем, которые были фактически закачаны.Явное отсутствие CO 2 в вышележащем водоносном горизонте (показанное повторными сейсмическими исследованиями) добавляет достоверности этому выводу. Прогнозируется, что из-за простой геометрии резервуара поперечное и вертикальное перемещение шлейфа CO 2 будет очень ограниченным.
Прямое подтверждение локализации затруднено, поскольку количество хранимого CO 2 относительно невелико. Минималистская цель по борьбе с загрязнением климата (24, 25) 0,1% и -1 утечки в атмосферу составляет 65 тонн и -1 для того количества, которое мы храним.Эта скорость утечки сопоставима с частотой дыхания в ночное время для 1 км 2 близлежащего пастбища. Однако чувствительность наших сейсмических или атмосферных методов останется такой же для хранения в промышленных масштабах и, следовательно, будет соответствовать гораздо меньшей относительной чувствительности. Чувствительность нашего метода отбора проб (скорость закачки × неопределенность времени) будет масштабироваться с размером хранилища. Промышленный объект может хранить в 100 раз больше CO 2 , чем Otway. Скорость точечной утечки 6500 т / год -1 (0.1% y -1 ) с такого места можно было бы обнаружить с помощью атмосферных и сейсмических методов, которые мы испробовали. Однако оценки МГЭИК (2) вероятной скорости утечки (1% за 1000 лет) будет очень трудно подтвердить, и снова они составят всего 65 тонн в год -1 .
Эффективность хранения коллектора
Существует неопределенность относительно степени, в которой поровое пространство, ранее занятое газом (в основном, CH 4 , накопленное за геологическое время), может быть повторно занято закачиваемым CO 2 всего за несколько лет.Глобальные оценки мощности зависят от применения средних допущений к широкому спектру различных обстоятельств и должны проверяться опытом (22). По оценкам Программы исследований по парниковым газам Международного энергетического агентства, к 2050 году в совокупности будет доступно 160 Гт практических мощностей на истощенных газовых месторождениях, сопоставленных с точечными источниками (21). Выбросы из таких источников составляют 11 Гт в год -1 , а к 2050 году увеличатся до 279 Гт при нынешних темпах роста (2,5% и -1 ). Этот потенциальный потенциал имеет глобальное значение.
С помощью нашей системы отбора проб мы можем измерить динамическую емкость резервуара, когда он был повторно заполнен закачанным CO 2 (25). Самоподъем происходит, когда наши образцы из U-образной трубки становятся в основном CO 2 и CH 4 , и, следовательно, содержимое U-образной трубки имеет достаточно низкую плотность, чтобы вынудить его всплыть только под действием пластового давления ( SI Приложение ). ). Детальное моделирование процесса отбора проб подтвердило, что переход к самоподъему достоверно указывает на прохождение газо-водяного контакта (ГВК) (рис.2) ( SI Приложение ). Количество закачанного CO 2 , которое хранилось между самоподъемом в U-образной трубе 2 и U-образной трубе 3, затем сравнивается с доступным поровым пространством, которое оценивается как на основе геологической модели, так и на основе данных по добыче природного газа. . Подробные расчеты ( SI Приложение ) предсказывают, что 56–84% пространства, первоначально занятого извлекаемыми CH 4 , повторно занято CO 2 , с учетом неопределенностей в объеме пор, остаточной постпроизводственной насыщенности CH 4 и возможный диапазон движения ГВК.Общие оценки, используемые для расчета общей мощности истощенных газовых месторождений (21, 22), предполагают 75%.
Определение эффективности хранения является уникальным измерением этого типа в хранилище CO 2 и согласуется с обширным опытом хранения природного газа (45). Хотя наши данные зависят от подробных обстоятельств ( SI Приложение ), например типа породы или сроков хранения после добычи, наши данные добавляют вес к выводу о том, что истощенные газовые месторождения обладают достаточной емкостью для хранения, чтобы внести значительный вклад в сокращение глобальных выбросов (21). .
Выводы
Проект CO2CRC Otway продемонстрировал, что хранение CO 2 на истощенном газовом месторождении может быть спроектировано и безопасно выполнено. Мониторинг показал, что не было никакого измеримого воздействия сохраненного CO 2 на почву, грунтовые воды или атмосферу. Были установлены и поддерживаются хорошие отношения с местным сообществом и лицами, принимающими решения на различных уровнях власти. Сейсмические снимки и отбор проб флюидов подтвердили динамические и геохимические модели.Была продемонстрирована чувствительность методов мониторинга к поверхностным скоростям утечки на уровне нескольких килотонн y -1 или подземным скоплениям на уровне килотонн. Достижение этой чувствительности показывает, что программы хранения в коммерческих масштабах можно эффективно контролировать, чтобы обеспечить снижение воздействия на климат.
В целом проект показывает, что наш уровень знаний о подземных процессах с участием CO 2 и наша способность прогнозировать его поведение достаточны для проведения крупномасштабного геологического хранения CO 2 на истощенных газовых месторождениях, а также способность этих структур может иметь глобальное значение для улавливания и хранения углерода.
Материалы и методы
При разработке, выполнении и интерпретации этого проекта использовались проверенные методы, разработанные для добычи нефти и газа и экологического мониторинга. Ключевые аспекты адаптации этих методов для хранения CO 2 обсуждаются в основном тексте. Подробные сведения о стандартном моделировании геологической среды и сборе данных как с поверхности, так и с поверхности приведены в Приложении SI .
Выражение признательности
Проект Otway был поддержан правительством Австралии в рамках программы Центра совместных исследований, Департаментом первичной промышленности штата Виктория, Министерством энергетики США, а также промышленными и институциональными партнерами в CO2CRC.Представленные здесь выводы зависят от опубликованных и неопубликованных работ многих участников CO2CRC.
Сноски
Вклад авторов: P.J.C., D.M.E., B.M.F., S.S. и M.U. спланированное исследование; C.R.J., J.E.-K., J.U., C.B., T.D., P.d.C., D.M.E., B.M.F., A.H., D.K., L.P., R.P., США, S.S., L.S. и M.U. проведенное исследование; J.E.-K., J.U., C.B., T.D., P.d.C., D.M.E., B.M.F., A.H., D.K., L.P., R.P., США, L.S. и M.U. проанализированные данные; и C.R.J. написал газету.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.
См. Резюме автора на странице 353 (том 109, номер 2).
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1107255108/-/DCSupplemental.
Доступно бесплатно в Интернете через опцию открытого доступа PNAS.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Повышение связывания CO2 и механических свойств при функционализации диамином металлоорганических каркасов M2 (dobpdc)
Семейство металлоорганических каркасов с диамином, представленное соединениями типа mmen – M 2 (dobpdc) (mmen = N , N ′ -диметилэтилендиамин; M = Mg, Mn, Fe, Co, Zn; dobpdc 4− = 4,4′-диоксидобифенил-3,3′-дикарбоксилат) являются адсорбентами со значительным потенциалом улавливания углерода из-за их высокой рабочей емкости и высокой селективности по CO 2 , которые происходят из кооперативного механизма адсорбции.Здесь мы используем расчеты из первых принципов теории функционала плотности (DFT) для количественного исследования роли лигандов mmen в определении свойств каркаса. Наши вычисления методом DFT с поправкой на Ван-дер-Ваальс показывают, что электростатические взаимодействия между звеньями карбамата аммония значительно увеличивают силу связывания CO 2 по сравнению с нефункционализированными каркасами. Кроме того, наша расчетная энергетика показывает, что материалы mmen – M 2 (dobpdc) могут избирательно адсорбировать CO 2 во влажных условиях, что согласуется с экспериментальными наблюдениями.Расчеты также предсказывают увеличение на 112% и 124% ориентировочно-усредненного модуля упругости E и модуля сдвига G , соответственно, для mmen – Zn 2 (dobpdc) по сравнению с Zn 2 (dobpdc), обнаруживая резкое улучшение механических свойств, связанных с функционализацией диамина. Взятые вместе, наши расчеты демонстрируют, как функционализация с помощью лигандов mmen может улучшить адсорбцию каркасного газа и механические свойства.
Эта статья в открытом доступе
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?Министерство энергетики объявляет о выделении 33 миллионов долларов на проекты Фонда коммерциализации технологий на 2020 год
ВАШИНГТОН, округ Колумбия — The U.S. Министерство энергетики (DOE) объявило сегодня о выделении более 33 миллионов долларов на финансирование 82 проектов, поддерживаемых Фондом коммерциализации технологий (TCF) Управления по переходу на технологии (OTT). Эти проекты с более чем 36 миллионами долларов в виде соответствующих средств от частного сектора будут способствовать коммерциализации перспективных энергетических технологий и укрепят партнерские отношения между национальными лабораториями Министерства энергетики США и компаниями частного сектора с целью внедрения этих технологий на рынок.
«Чтобы сохранить технологическое лидерство Америки на мировой арене, администрация Трампа воспользовалась беспрецедентной реакцией правительства, научных кругов и наших критически важных новаторов из частного сектора, чтобы продвинуть U.S. Technology », — сказал министр энергетики Дэн Бруйетт. «Фонд коммерциализации технологий — важнейший компонент стратегии коммерциализации Департамента, призванный обеспечить мост, который соединит американских новаторов с исследованиями и опытом нашей национальной лабораторной системы мирового класса».
«Модель TCF является важным звеном в экосистеме энергетических инноваций США, начиная с фундаментальных научных исследований и разработок и достигая зрелости в форме коммерческих продуктов и услуг», — сказал директор по коммерциализации Министерства энергетики и директор OTT Коннер Прохаска.«Когда мы позволяем национальным предпринимателям и творцам использовать всю мощь нашего комплекса Национальной лаборатории, мы налаживаем прочные связи, которые активизируют этот процесс и повышают конкурентоспособность Америки».
TCF был создан в соответствии с Законом об энергетической политике 2005 года для продвижения перспективных энергетических технологий путем поддержки усилий предпринимателей по взаимодействию с комплексом Национальной лаборатории Министерства энергетики США. Объявленный сегодня выбор ФТС расширит усилия Министерства энергетики по стимулированию коммерческого воздействия портфеля исследований, разработок, демонстрации и внедрения Департаментом его портфеля.
Министерство энергетики получило более 220 заявок на финансирование ФТС 2020 года, при этом проектные группы задействовали более 130 различных партнеров в самых разных областях. Команды должны получить 50% нефедеральных средств от частных партнеров, чтобы получить награду TCF.
Selected Labs and Partners
Ames Laboratory
Спеченные магниты Sm-Co с механической прочностью и высокими магнитными характеристиками, 250 000 долл. США
Electron Energy Corporation, Lanisville, PA
Argonne Комплексная методология проверки для сравнительного анализа устройств питания с широкой полосой пропускания для аэрокосмических приложений и улучшения производственного процесса, 250 000 долл. США
Boeing, El Segundo, CA
Kyma Tech, Raleigh, NC
Удобный для пользователя набор инструментов для производства ИИ Generation of Metastable Phase Diagram, 250 000 долл. США
Sentient Science, West Lafayette, IN
UTRC, East Hartford, CT
Смазочные материалы Advanced Drivetrain для повышенной надежности в суровых условиях, 1000000 долл. США
GE Renewable Energy, Schenectady, NY
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Голден, CO
Pixelligent Technologies, Балтимор, Мэриленд
Университет Пенсильвании, Филадельфия, PA
Аддитивное производство низкозатратных теплообменников на основе никелевых сплавов на основе никелевых сплавов долл. США
Компания ExOne, г.Клэрсвилл, Огайо
Демонстрация Ceramicrete® в качестве прочного цемента для геотермальных скважин, 250 000 долларов США
Двухтопливная технология для дизельных двигателей внутреннего сгорания, 650 000 долларов США
Progress Rail, A Caterngepillar, компания La Grangepillar
Расширение возможностей PDC до концепции ядерных реакторов TerraPower с прямым циклом и сверхкритическим CO2 («Паскаль»), 250 000 долл. США
TerraPower, Bellevue, WA
долл. США
Брукхейвенская национальная лаборатория
Развитие технологии улавливания ксенона и криптона, 160 626 долларов США
Forge Nano Inc., Луисвилл, Колорадо
Модификация поверхности графитовых анодов, обеспечивающая быструю зарядку литий-ионных аккумуляторов, 250 000 долл. США
Государственный университет Нью-Йорка, Стони Брук, Стоуни Брук, Нью-Йорк
Цемент для устойчивых скважин для геотермальных источников, Скважины для термического извлечения и хранения углерода, $ 249 999
HERO, Сиэтл, Вашингтон,
Имерис, Чесапик, Вирджиния,
Ресурсцементинг, Рио-Виста, Калифорния,
Trabits Group, Wasilla, AK
Idaho National Laboratory
9954 Ребристый теплообменник для хранения и рекуперации тепловой энергии, $ 100 000Rapid Cutting, LLC, Maumelle, AR
Ускоренное внедрение экономических выгод для передовых технологий и высокоэффективных топлив с использованием инструментов прогнозирования для анализа DNB и времени на -Температурные критерии, $ 1,500,000
Исследовательский институт электроэнергии (EPRI), Васи Нгтон, Д.C.
Автоматическая регистрация аналоговых диспетчерских пунктов, 250 000 долларов США
Разработка прототипа диспетчерской для усовершенствованного реактора поставщика, 750 000 долларов США
Кайрос Пауэр, Аламеда, Калифорния
Университет Айдахо, Москва, ID
Технологические достижения EMRALD для обеспечения готовности коммерческого класса к выделению, 125000 долларов США
FPoliSolutions, Питтсбург, Пенсильвания
Фракционирование лигноцеллюлозной биомассы в высокоценные продукты, Golden Leaf,
000 долларов США, 9000 долларов США LAOak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN
Самонавигация с помощью высокоточных беспилотных летательных аппаратов, работающих внутри помещений, 250 000 долл. США
LPI, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк
Операционная интеграция и масштабируемое развертывание алгоритмов управления микросетями в приложениях для инвертора наносетей + фотоэлектрических систем и хранения данных, 220 000 долл. США
Inergy Holdings, LLC, Покателло, ID
Национальная лаборатория Лоуренса Беркли
Адаптация CRAGE для штаммов Clostridium для обеспечения быстрой разработки штаммов для производства биотоплива и биопродуктов из недорогого газового сырья, 250 000 долл. СШАLanzaTech, Inc, Skokie, IL
Расширение доступа и масштабируемость микросетей и DER Анализ с помощью DER-CAM, 200000 долл. США
Наносегрегированный биметаллический оксидный анодный катализатор для протонообменного мембранного электролизера, 300000 долл. США
IRD Fuel Cells NM
Proton OnSite / NEL, Уоллингфорд, Коннектикут 9000 5
Производство нового предшественника авиационного биотоплива из целлюлозной биомассы с использованием модифицированного штамма сахаропотребляющих дрожжей Novozymes C5 / C6, 250 000 долл. США
Novozymes North America Inc., Франклинтон, Северная Каролина
Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
Усовершенствованная магнитная радиационная защита для ядерной энергетики, 240 000 долл. США
American Ceramic Technology, Эскондидо, Калифорния
Лаборатория Эймса, Эймс, IA
905 Симулятор: Практический инструмент для разработки передовых сплавов, 250 000 долларов США
MolyWorks, Cloverdale, CA
Микролитровый тестер воспламенения топлива для ускоренного открытия передовых топлив для сжигания, 100 000 долларов США
9095 Интеграция рационально разработанных катализаторов из разбавленных сплавов для энергоэффективного электрохимического преобразования CO2 в топливо, 250 000 долларов США
Opus-12, Беркли, Калифорния
TOTAL American Services, Inc., Hopkinton, MA
Кинетика реакции нулевого порядка: возможность использования детальной химической кинетики в моделировании горения, 545000 долларов США
Convergent Science, Madison, WI
Gamma Technologies, LLC, Westmont, IL
National Energy Технологическая лаборатория
Разработка катализатора для обработки выхлопных газов автомобилей, $ 101 146
Pyrochem Catalyst Company, Луисвилл, Кентукки
Извлечение редкоземельных элементов из побочных продуктов угля бассейна реки Паудер и отходов горнодобывающих предприятий 00 долларов США Совет уполномоченных графства, Gillette, WY
Город Gillette, Gillette, WY
Energy Capital Economic Development Fund, Gillette, WY
University of Wyoming, Laramie, WY
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии
3D Printed Wheel с термочувствительными осушителями для повышения энергоэффективности and Thermal Comfort in Buildings, $ 250 000
Blue Mountain Energy, Лас-Вегас, NV
Институт газовых технологий, Woodland Hills, CA
TCPoly, Inc., Атланта, Джорджия,
Настраиваемая метрика для количественной оценки качества мобильности, 438 149 долларов США
Данные уличного освещения, Сан-Франциско, Калифорния
Advanced OT Edge-level Data-Driven Threat Detection, 249 752 долларов США
Eaton Research Labs, Голден, Колорадо
Усовершенствованное зондирование распределения энергии и связь через широкополосную сеть кабельного телевидения, 250 000 долл. США
Cable Television Laboratories, Inc., Луисвилл, Колорадо
Commscope, Inc, Сувани, Джорджия
Holy Cross Energy, Гленвуд-Спрингс, CO
Northern Lights, Inc., Sagle, ID
Общество инженеров кабельной связи, Экстон, Пенсильвания
Управление центром обработки данных & Assessment, 150 000 долл. США
Daimler AG, Штутгарт, Германия
Hewlett Packard Enterprise, Spokane, WA
Power Innovations, Highland, UT
Коммерциализация полностью возобновляемых неизоцианатных полиуретанов,
000 меридиана 996 918 000 меридиана 996 918 90 000 долл. США , MSHonda R&D Americas, Раймонд, Огайо,
Патагония, Вентура, Калифорния,
Коммерциализация биографита для литий-ионных батарей, 100 062 долл. , $ 250 000
First Solar, Сан-Франциско, Калифорния
Полный контроль качества для Advanced M Embrane производственные линии R2R с помощью поточного многослойного картирования толщины с высоким разрешением, $ 124 986
Middleton Spectral Vision, Middleton, WI
Методика оптимизации портфеля геотермальных ресурсов и отчетности, 112 500 долларов США
CanGEA, , Альберта, Канада
Венгерская геологическая служба, Будапешт, Венгрия
Международная геотермальная ассоциация (IGA), Бонн, Германия
Jacobs Engineering, Inc., Окленд, Новая Зеландия
Reykjavik Energy, Рейкьявик, Исландия
High Fidelity Modeling Toolkit for Wind Farm Development, $ 850 000
GE Global Research, Niskayuna, NY
GE Renewable Energy, Schenectady, NY
Sandia Albuquerque, NM
Воздействие смешения водорода в сетях природного газа, 175 000 долл. США
Encoord, LLC, Edgewater, CO
Институт газовых инноваций и технологий, Стоуни-Брук, Нью-Йорк
Газовая компания Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, Калифорния
Повышение точности энергетических моделей зданий, используемых в процессе проектирования, 1000000 долларов США
Autodesk, Бостон, Массачусетс Technologies, Bedford, MA
Модификация разметки и интерфейса для стабильного галогенидного перовскита Mo dules, 450 000 долл. США
Tandem PV, Inc., Санта-Клара, Калифорния,
Компоненты электролизера с модифицированной поверхностью для обеспечения коррозионной стойкости и электропроводности, $ 124 900
Treadstone Technologies, Inc., Принстон, штат Нью-Джерси
Техническая и коммерческая оценка новой конструкции вторичного отражателя для Линейная технология Френеля, 600 000 долл. США
Hyperlight Energy, Lakeside, CA
Отправка аккумуляторных активов с информацией о потерях и сроке службы с учетом технологий (TALLIDEA), 250 000 долл. США
Centrica Business Solutions, Bellevue 9954000 Водорослевые леса для улавливания атмосферного углекислого газа и питательных веществ из сточных вод: разработка штаммов водорослей для повышения эффективности, 240 000 долл. США
Gross-Wen Technologies, Ames, IA
MWRD Chicago, Chicago, IL
Влажные отходы для высокоэффективной устойчивой авиации Топливо, $ 249 660
9000 4 ALD Nanosolutions, Broomfield, COEarth Energy Renewables, Bryan, TX
Национальная лаборатория Ок-Ридж
Катализаторы для 3D-печати для повышения эффективности и селективности: преобразование отходов в реактивное топливо, 150 000 долл. США
Honeywell UOP,
McCook, IL
Программное обеспечение для моделирования энергии в трехмерной реальности, 100000 долларов США
Bentley Systems, Washington, D.C.
Расширение атмосферных покрытий с использованием плазменной конверсии CO2 на легких магниевых сплавах, 120 000 долл. США
I Интегрированный процесс прямого улавливания CO2 из воздуха и его электрохимического превращения в этанол, 1,500 000 долл. США 70 970 9000 долл. США Reactwell, LLC, Новый Орлеан, Лос-Анджелес,
Концепция накопления энергии на основе СПГ для накопления энергии за счетчиком, 250 000 долл. США
ThermoFisher Scientific, Эшвилл, Северная Каролина
Трехфазная беспроводная система быстрой зарядки для электрических Транспортные средства, 750 000 долл. США
FCA US LLC, Auburn Hills, MI
Наножидкости с улучшенной теплоотдачей и сниженными коррозионными свойствами для усовершенствованных реакторов на расплавленных солях, 400 000 долл. США
ThorCon US, Inc., Stevenson, WA
Университет Теннесси в Ноксвилле, Ноксвилл, TN
Самовосстанавливающийся герметик для строительных конструкций без грунтовки, 100000 долларов США
Извлечение лития из геотермального рассола с двойным слоем лития и алюминия Гидроксидно-хлоридные сорбенты, 500 000 долл. США
All American Lithium, Броули, Калифорния
Национальная лаборатория Айдахо, Айдахо-Фоллс, ID
Производство твердооксидных топливных элементов на рулонах, 1 200 000 долл. США
Redox Power Systems, College Park, MD
sCO2 в теплообменник с расплавленной солью для сверхвысокотемпературных применений, 250 000 долл. США
Baryton Energy Inc., Хэмптон, NH
General Atomics, Сан-Диего, Калифорния
Самовосстанавливающиеся пленки для вакуумных изоляционных панелей и пароизоляционных мембран, 200000 долларов США
Промышленный парк FLEXcon, Спенсер, Массачусетс
Возможность моделирования для Деформация носовой части топливной сборки в PWR, 750 000 долл. США
Westinghouse Electric Company, Cranberry Township, PA
Pacific Northwest National Laboratory
Глубокое обучение для идентификации рыб по данным сонара, 489 000 долл. США
Исследовательский институт электроэнергии (EPRI ), Пало-Альто, Калифорния,
Комиссия по рыболовству в Великих озерах, Траверс-Сити, MI
SOUND METRICS, Bellevue, WA
Центр исследования проливов угря, Пало-Альто, Калифорния
Технический университет Мюнхена, Мюнхен, Германия
Геологическая служба США, Наука о Великих озерах Center, Millersburg, MI
Разработка электролита для быстрой зарядки литиевых батарей высокой плотности s, 250 000 долларов
American Lithium Energy Corporation (ALEC), Карлсбад, Калифорния
Navitas Advanced Solutions Group (Navitas), Анн-Арбор, Мичиган
HIPPO — Платформа для исследования рынка электроэнергии и энергосистем, 250 000 долларов
MISO Energy, Carmel, IN
Извлечение лития из пластовых вод с помощью магнитных наночастиц, 182990 долл. США
Canada Natural Resources Limited, Калгари, Альберта, Канада
Conoco-Phillips Corporation, Хьюстон, Техас
Hatch Engineering, Miss Engineering Онтарио, Канада
Moselle Technologies LLC, Farmers Branch, TX
Производство гибридных медно-алюминиевых роторов для мощных индукционных электродвигателей и электродвигателей с постоянными магнитами, 200 000 долл. США
General Motors Research and Development, Warren, MI
Многоцелевые усовершенствованные покрытия для защиты жаропрочных сплавов в жестких промышленных условиях. ocesses, $ 600 000
Praxair, Inc., Tonawanda, NY
Оптимизация и коммерциализация акустического передатчика и микро-батареи для молодых угрей / миноги, 600 000 долл. США
Advanced Telemetry Systems (ATS), Isanti, MN
Innovasea, Bedford, Nova Scotia, Canada
MicroBatt Technologies Inc, Bellevue, WA
Оптимизация автономного сенсорного рыбного устройства для понимания взаимодействия водных животных с морскими, гидрокинетическими и гидросистемами., $ 600 000
Advanced Telemetry Systems (ATS), Isanti, MN
Electric Power Research Институт (EPRI), Пало-Альто, Калифорния
Natel Energy, Inc., Alameda, CA
University of Alaska Fairbanks, Fairbanks, AK
University of Washington, Seattle, WA
Производство водорода под высоким давлением из разложения муравьиной кислоты, 700000 долларов США
OCO Chem, Blue River, OR
Чемодан датчика ретро-ввода в эксплуатацию для энергоэффективности, $ 250 000
BC Hyrdro, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада
GreenPath Energy Solutions, Уиндермир, Флорида
Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, Калифорния,
, муниципальный округ Сакраменто SMUD), Sacramento, CA
University of Idaho, Boise, ID
Zepher, Bingen, WA
Smart Building Start (SBS), 250 000 долл. США
Verdicity, Newton, MA
Система интеллектуального мониторинга и диагностики (SMDS) для сборных кондиционеров и тепловых насосов для малых и средних коммерческих зданий: подготовка к коммерциализации, 250 000 долл. США
JouleSmart Solutions, Inc., Портленд, OR
Sandia National Laboratories
Непрерывное взаимодействие для распределенной энергетики, 500000 долларов США
SunSpec Alliance, Сан-Хосе, Калифорния
Разработка сенсорных решений для нефтехимической промышленности Honeywell PMT UOP HPS, Des Plaines, IL Технология сухого охлаждения для снижения затрат и использования воды на электростанциях, 1000000 долларов США Электростанция Пало-Верде / Государственная служба Аризоны, Тонопа, Аризона Heliostat Observation Коммерческая квалификация системы (HOS-CQ), 300 000 долл. США Heliogen, Pasadena, CA Высокотемпературные самовосстанавливающиеся компоненты из суперсплавов для высокопроизводительных реакторов, 1500 000 долл. США
Westwind Com puter Products, Альбукерке, Нью-Мексико,
Роботизированная обработка коммерческого отработавшего ядерного топлива для поддержки реализации консолидированной стержневой канистры, 1500000 долларов США
NAC International Inc., Peachtree Corners, GA
###
Denbury Inc — CO2 EOR Enhanced Oil Recovery Углекислый газ
Джеймс Чепмен имеет более 35 лет опыта инвестиционно-банковской деятельности в широком спектре отраслей, включая авиацию / авиалинии, металлургию / горнодобывающую промышленность, природную промышленность. ресурсы / энергия, автомобилестроение / общее производство, финансовые услуги, недвижимость и здравоохранение. В настоящее время он является членом совета директоров Arch Resources, Inc.(NYSE: ARCH), California Resources (NYSE: CRC) и несколько частных компаний.
Г-н Чепмен также является неисполнительным консультативным директором SkyWorks Capital, LLC, компании, предоставляющей консультационные услуги в области управления авиационной и космической отраслью, базирующейся в Гринвиче, Коннектикут, в которую он пришел в декабре 2004 года. До SkyWorks он был связан с Regiment Capital Advisors, LP, инвестиционный консультант из Бостона, специализирующийся на высокодоходных инвестициях, к которому он присоединился в январе 2003 года.До Regiment г-н Чепмен работал консультантом по рынкам капитала и стратегическому планированию в частных и государственных компаниях, а также в качестве консультантов по инвестициям и хедж-фондов (включая Regiment) в различных отраслях. До создания независимой консалтинговой практики г-н Чепмен работал в Renco Group, Inc. (многомиллиардная частная корпорация с разнообразными инвестиционными холдингами, расположенными по всему миру) с декабря 1996 года по декабрь 2001 года. До Renco он был в августе 1990 года основал компанию Fieldstone Private Capital Group, где он возглавлял группы по корпоративным финансам и высокодоходному финансированию.До прихода в Fieldstone г-н Чепмен работал в Bankers Trust Company с июля 1985 по август 1990 года, в последнее время на рынках капитала BT Securities.
В предыдущие годы г-н Чепмен занимал должность директора множества других компаний, начиная с 1986 года. Г-н Чепмен работал в многочисленных комитетах при различных советах директоров, включая комитет по аудиту, комитет по вознаграждениям, комитет по ценообразованию, комитет по управлению портфелем, комитет по казначейству и корпоративное управление и обязанности комитета по кадрам / назначениям.Он также работал в специальных комитетах, связанных с «частными» сделками и другими стратегическими инициативами, включая слияния, поглощения, реструктуризацию, банкротства и судебные разбирательства.
Г-н Чепмен получил степень MBA с отличием в Дартмутском колледже в 1985 году и был избран стипендиатом Эдварда Така. Он получил степень бакалавра с отличием, magna cum laude, в Дартмутском колледже в 1984 году и был избран в Phi Beta Kappa, помимо того, что был стипендиатом Руфуса Чоата.
.