Противостояние ведущих мировых держав достигло такого кризисного состояния, что охватывает на сегодняшний день буквально все области, где могут только соприкасаться международные интересы: от мирных спортивных соревнований до торговых и технологических войн.
Уже сейчас ясно, что следующим этапом будет обострение климатического конфликта: поскольку именно изменение климата станет доминирующей экономической и политической темой ближайших десятилетий, и этот процесс уже сегодня оказывает прямое воздействие на развитие сектора энергетики и транспорта.
Ожидаемые изменения в энергетике и транспорте будут прогрессировать стремительно.
«На сегодняшний день, к примеру, в России рентабельно удастся добывать и продавать нефть при сохранении текущих технологий добычи только на протяжении 19 лет», – утверждает глава Роснедр России Евгений Киселев. По его словам, всех разведанных запасов нефти России хватит на 58 лет, а газа хватит более чем на 60 лет. И это при любом сценарии развития экономики.
Это означает, что менее, чем за одно поколение способы электрогенерации должны претерпеть кардинальные изменения при безусловном отказе от ископаемого топлива. Если принять во внимание, что для широкого внедрения солнечной и ветрогенерации потребовались десятки лет, и эти способы обладают серьезнейшими недостатками, которые исключают их доминирование в общем энергобалансе, то процесс трансформации энергетического сектора является задачей архисложной и архиважной.
Следует признать, что мировые энергетические гиганты ищут свои решения для жизненно важных задач, стоящих перед человечеством, вкладывая сотни миллиардов в научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы, но инертное мышление и инертное потребление мешает разорвать замкнутый круг.
Как правило, промышленность предпочитает идти проторенной дорогой, инвестируя в проверенные временем устоявшиеся технологии. С одной стороны, подобное развитие можно понять, но с другой это может оказаться серьезной ошибкой и обернуться потерей определенных сегментов рынка. Солнечная и ветровая генерации способны занять только определенную долю общего объема электрогенерации, причем только в регионах с соответствующим климатом.
Ярким примером отказа от инертного мышления служит судьба Илона Маска, который за очень короткий период достиг выдающихся результатов в бизнесе, хотя оппоненты порой высмеивали его и даже называли сумасшедшим – что собственно не сильно помешало его стремительному экономическому взлету.
Наша современность – самое благоприятное время для научных прорывов в области альтернативной электрогенерации и транспорта, так как новые технологии остро востребованы не только бизнесом, но и политикой.
Именно этим обусловлен повышенный интерес мировой общественности к новейшей разработке в области энергогенерации немецко-американской компании Neutrino Energy Group под научным руководством математика и бизнесмена Хольгера Шубарта (Holger Thorsten Schubart).
Созданная Neutrinovoltaic-технология – способ электрогенерации от конвертации энергии нейтрино и других электромагнитных излучений, а также тепловых потоков в постоянный электрический ток – сегодня крайне востребована, ее своевременность и значимость сложно переоценить. Впервые миру предложена технология, позволяющая получать электроэнергию под воздействием нейтрино, что является настоящим прорывом в науке.
Миллиардные вложения в фундаментальную науку, инвестированные различными странами и опубликованные данные экспериментов в области исследований 2D-материалов, наноматериалов, исследования свойств нейтрино помогли Хольгеру Шубарту найти технологическое решение, научно обосновать возможность преобразования энергии нейтрино в постоянный электрический ток, применить это явление на практике и доказать работоспособность технологии
За основу электрогенерирующего материала был взят графен, который, как известно, позволяет получать электроэнергию из окружающей среды за счет колебаний атомов графена, происходящие из-за особенностей кристаллической решетки в виде «графеновых волн» и наблюдаются в микроскоп с сильным разрешением. В интервью журналу Research Frontiers профессор Тибадо (University of Arkansas) так описал этот свойство графена: «Это ключ к использованию движения 2D-материалов в качестве источника неиссякаемой энергии. Тандемные вибрации вызывают рябь в листе графена, что позволяет извлечь энергию из окружающего пространства, используя новейшие нанотехнологии».
Сама по себе способность графена преобразовывать энергию из окружающей среды важна, но получаемая мощность с единицы поверхности 1 слоя графена сравнительно мала, что первоначально ставило под сомнение возможность использования эффекта для практического применения. Кроме того, на сегодняшний день не существует технологии, позволяющей наносить графен на большие площади. Само по себе такое открытие было бы бесполезно, если его невозможно применить его практике, что предполагает создание независимых источников тока, которые могли бы занять свое значимое место в энергетическом сегменте рынка.
Подобная амбициозная перспектива обязывает и определяет специальные требования: источник должен быть компактным, не требовать сложных технических мер и ограничений для размещения и эксплуатации, быть максимально простым в применении – при этом цена генерируемой электроэнергии должна позволять без дотаций со стороны государства занять определенную долю энергорынка.
Предложение математика Хольгера Шубарта было простым до гениальности. Решено было отказаться от покрытия графеном больших площадей и сделать генерирующий материал многослойным, но с сохранением общей толщины материала менее 10–20 нанометров. При такой нанотолщине, как подтверждают опубликованные работы профессором ETH (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich) Ванессой Вуд и ее коллегами, колебания внешних атомных слоев на поверхности наночастиц велики и играют важную роль в поведении этого материала. Эти атомные вибрации, или «фононы», ответственны за процессы переноса электрического заряда и тепла в материалах.
Holger Thorsten Schubart и Доктор Vijay Pandurang Bhatkar
Долго оставался непонятным механизм взаимодействия нейтрино с наноматериалом. Независимые эксперименты в условиях полной изоляции от каких-либо паразитных наводок, которые проводились в экспериментах в клетке Фарадея на глубине 30 м в бетонном бункере, устойчиво фиксировали электрическую мощность 2.5-3.0 Вт получаемую с металлической фольги размером А-4 с нанесенным односторонне многослойным нанопокрытием, созданным Neutrino Energy Group.
Экспериментаторы сделали однозначный вывод, что электрический ток в таких условиях является именно результатом воздействия нейтрино на наноматериал. Такое утверждение входило в противоречие с общепринятым мнением о том, что нейтрино не вступает во взаимодействие с веществом. Однако присуждение Нобелевской премии по физике за 2015 год за доказательство наличия массы у нейтрино, а значит и энергии, давало основание предполагать с высокой степенью достоверности, что такое взаимодействие должно существовать.
Последние публикации коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США) позволили разобраться в механизме такого взаимодействия. Было показано, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами вещества. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS). Таким образом, можно утверждать, что энергию нейтрино, которые падают на 1 кв. см земной поверхности с интенсивностью 60 млрд. частиц в секунду, можно преобразовать в электрический ток, и такое преобразование не должно зависеть ни от погодных условий, ни от сезона и быть стабильным днем и ночью.
Стремительное развитие доказательной базы Neutrinovoltaic-технологии и обоснование ее работоспособности не осталось без внимания мировых бизнес-структур. Neutrino Energy Group после долгих лет использования исключительно собственного капитала получила сегодня инвестиционную поддержку, что позволило компании ускорить проведение практических работ по выводу технологии на рынок.
Подписанный меморандум о сотрудничестве с индийским научно-технологическим центром C-MET при поддержке индийского правительства закладывает основу для совместного проекта по адаптации Neutrinovoltaic технологии для создания Pi Car электромобиля со встроенными в его корпус нейтринными источниками электрического тока, что подразумевает одновременно, что сам корпус будет в состоянии «собирать» энергию из окружающей среды. Водитель такого электромобиля сможет забыть о необходимости зарядки от электрической розетки. Стартовый бюджет проекта составляет $2,5 млрд.
Есть все основания ожидать, что внедрение Neutrinovoltaic-технологии в нашу повседневность станет одним из важнейших этапов научно-технического прогресса XXI века, который будет означать «энергетическую независимость» и, безусловно, позволит снизить конфликтность политической ситуации в мире.
Партнерский материал
Читайте также:
Я лично убил несколько альтернативных проектов на местном уровне:
1. Экономика Ветряков заканчивается на ТО связанной с заменой подшипников.
2. Солнечные батареи по схеме с накопленияем энергии срок окупаемости стремиться в бесконечность.
3. Солнечные батареи по схеме с замещением срок окупаемости получился около 14 лет. Но если затраты на мытье и ТО, срок ушел в бесконечность.
4. Пеллеты в Волгоградской обл. цена около 12рублей за тонну. Уголь антрацит 9руб, менее качественные угли еще дешевле.
5. Неплохие показатели у солнечных коллекторов летом. Имеет смысл если есть куда девать горячую воду в обед.
По метанолу из опилок. 400С маленький выход продукта, необходимо до 600С греть, тогда более менее будет. Энергетически там рентабельно. Но фактически в непрерывном режиме в отличии от газовой это не работает, получается надо загружать, греть, остужать, выгружать зольный остаток. Гемора много, толку мало.
Есть рентабельная технология получения ацетона из опилок. Там опилки преют разогреваемые термобактериями и выделяют метан и ацетон.
А так древесину надо кушать. Технология проста: добавил немного воды и кислоты, в автоклаве до 120С разогрел полтора два часа. Получил осахаренную и частично делингинизированную древесину которая вкусно пахнет и переваривается хорошо.
Сколько я проектов убил у начинающих бизнесменов - со счета сбился.
Как только переходишь в цифры, вся экономика падает даже не поднявшись)).
Ну как только загружать/греть/остужать/выгружать - сразу нет. Цикические процессы - худшее из возможного. Там экономика начинает сыпаться на начальном этапе, т.к. линейное наращивание выпуска продукции дает увеличение времени в квадрате.
Про ацетон спасибо.
Про корма спасибо. 120 градусов - приемлемо, теми же опилками нагреть можно.
Ну вот я как раз думаю обратное. Сейчас идет активный рост генерирующих мощностей в ВИЭ, в Европе, в Китае, в штатах, в России даже. Пока все обходятся тем, что они используют систему для балансировки. В России особенно при малой доле ВИЭ это так. В Германии они обходятся тем, что скидывают излишки соседним странам. Но у них уже бывают случаи отрицательных цен на электроэнергию. Это когда за ее потребление платят.
Накопители по типу жидкостных широко используются. Этот потенциал известен но его не хватит на те планы, которые ставит перед собой правительство Германии например. Они ведь долю ВИЭ хотят довести до 80% уже в этом десятилетии. Много идей отрабатывается по созданию других накопителей. Литий-ионные, поточные батареи, гравитационные.
Я предлагаю принципиально иной подход. Не накопители создавать, потому что скажем литий-ионные могут работать эффективно в коротких промежутках, час два. Но не колебаниях в несколько суток. безветренные / ветренные дни. При запасе энергии в несколько суток их стоимость улетает в небеса. Иной подход это наращивать мощности генерирующие выше, чем они были до того. И регулировать путем расходования излишков гибкими производственными процессами. Гибкие производственные процессы существуют и сейчас. Например знакомые переработчики отходов шредер включают только ночью. Это гибкий производственный процесс. Они шреддер установили заведомо более высокой производительности. Так что им хватает его ночной выработки.
Таких гибких производственных процессов можно найти бесконечное множество. Для этого надо лишь посмотреть на старые разработки, технологии, которые не прошли проверку по рентабельности и те, где большие энергозатраты. То есть как раз вот сверхкритические жидкости. Ну и кроме того всякие процессы измельчения, например перемалывание шин и сшитых пластиков. Все где требуется большое количество энергии может работать только в ветренные дни. Ну и солнечные тоже. Такие дни предсказуемы. Прогноз погоды ведь есть. Значит людей можно вызывать на смену или не вызывать в зависимости от прогноза погоды.
Ветряк построен на том энергоносителе, который используется в стране. Если в Германии уже доля ВИЭ больше 50% (или около того) то значит ветряк из Германии построен на возобновлямом энергоносителе в значительной степени. А в Швеции доля ВИЭ выше чем в Германии. А через 10 лет доля ВИЭ будет еще выше. И значит все новые европейские ветряки будут уже строиться на возобновляемой энергии.
Ведь даже от использования кокса отказываются в металлургии, переходят на водород, а он предполагается что будет через 10-20 лет весь на возобновляемом источнике делаться.
Я идею эту скептически оцениваю. У меня рядом фермы две в калужской области и никто из них не говорил про проблемы с кормами. Например швейцарцы скармливают коровам отходы от производства пива, пивную дробину с калужского пивзавода. И они же выращивают рядом с собой кукурузу, заготавливают сено. Вот приезжайте к ним и предложите им корм из древесины за деньги - они пошлют. У них нет проблем с кормами.
При всеобщих пустующих сельхозземлях, которые в нечерноземье доступны бесплатно или почти бесплатно продавать животноводам искусственные корма из древесины нереально. Ну может быть для откорма свиней кое что пойдет, потому что они зерном кормят, все же какие то деньги используют.
А причем тут энергоноситель? Я про материал, про доставку этих материалов, про производство этих материалов.
Когда я прошу баланс энергии, то это означает, что нужен полный баланс энергии за весь цикл. Например для банки колы баланс энергии начинаем считать от добычи алюминиевой руды для этой банки. Заканчиваем считать когда потребитель смял банку и выбросил в мусор. Цикл почти 400 суток.
Здесь система самоподдерживающаяся. Если нам выгодно ездить на спиртовом топливе, то подтянется и логистика и все остальное.
Если читать старую литературу про жизнь в Англии, то герои, например, варят себе кофе на спиртовке. Постепенно все спиртовки заменились на керосиновые примусы. Почему? Ну потому что литр керосина по энергии - это два литра спирта со всеми сопутствующими накладными. Нужна тара в два раза больше, в два раза больше перекачивающего оборудования, в два раза больше завод по производству, все это в два раза больше топить, ну и так далее.
Материал это и есть энергия. Стоимость добычи металла и полимера и его преобразования, которая в основном формируется энергозатратами на каждом этапе. С металлами есть замечательное то, что они бесконечное количество раз могут перерабатываться. То есть сейчас мы добываем руду, выплавляем ее и алюминий производим и медь и потом в ветряке это будет служить 1000 лет, лишь немного теряется на износ и коррозию. Все остальное перерабатывать можно бесконечное число раз. Все металлы обладают великолепной стоимостью на рынке лома.
Сложнее с композитами. Там стекло (считайте энергия, потому что песок для стекла стоит чуть больше нуля) и смола. Смола может быть продуктом спиртохимии с тем же успехом как и нефтехимии. Переработка этих композитных лопастей сейчас представляет проблему, но по сути тоже сводится к расходу энергии. Либо их измельчение и потом использование в виде добавок либо пиролиз. Варианта два.
Энергия и масса это одно и тоже, как учит нас наш дорогой Эйнтштейн.
Это же был сарказм.
Виктор, а в чем смысл? Традиционная генерация дешевле. Зачем городить огород? В Европе сетевые компании закупают ветровую генерацию по цене в 4 раза большей чем традиционщики. Соответственно развиваться данная генерация может только при наличии традиционщиков которые за это платят.
Это как с батарейками. После того как придумали супермаховики в 70х всем понятно что направление аккумуляторов в транспорте не реанимировать. Просто показатели запасенной энергии на 1 кг у супермаховиков больше в разы. Но нет упорно игнорируя любые технико экономические параметры лезут в бесперспективные сферы.