Какой будет электрогенерация будущего?

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:

Комментарии
Инженер, Томск
Виктор Москалев пишет:
Евгений Пугачев пишет:
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.

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. 

 

 

Прекрасно. Теперь назовите одну цифру: сколько киловатт энергии мы получим от спирта, затратив на его производство один киловатт энергии?

Директор по маркетингу, Москва
Евгений Пугачев пишет:
Теперь назовите одну цифру: сколько киловатт энергии мы получим от спирта, затратив на его производство один киловатт энергии?

Я думаю два три. Тут фишка в том, что киловатт энергии рядом с атомной электростанцией или большой ГЭС или в ветренный день рядом с ВЭС это не тот киловатт энергии, который требуется электромобилю или который нужен в отдаленном поселке на краю земли. Между ними есть большая разница по времени и в пространстве. Спирт это средство накопления и переноса этой энергии. Один из способов. Спирт замечателен тем, что можно построить какие угодно большие его хранилища и в них стоимость хранения одного киловатт часа будет на два порядка ниже чем стоимость хранения того же киловатт часа в литий ионной батарее, у которой цены начинаются от 250 долларов за киловатт час и достигают 1000 долларов. 

То есть чтобы окупить современный накопитель, он должен при современной цене электроэнергии в среднем 10 центов пропустить через себя вернее создать сэкономить от 2500 до 10000 тысяч киловатт часов на киловат час емкости. Это довольно много. А при переработке в спирт при большом хранилище это будет гораздо меньше. 

Я продаю литий-ионные накопители. Мне выгодно про них рассказывать что они самые лучшие. Но вреальности они только на короткий срок резервирования хорошо работают. Если идет речь о резервировании день ночь то еще может быть, но если снимать колебания ветренные и солнечные дни и другие не очень удачные дни, то есть сутки регулировать то нужны другие системы, иначе литий-ион получается очень большим и дорогим.  

2-3 квтч на квтч теплоемкости спирта. И все равно это выгодно потому что эти 2-3 киловатт часа, полученные от солнышка или ветра не расходуют никакого топлива. Они вечнодоступные. Приходят из воздуха. Но их критикуют за их непостоянный характер. Вот и нужен спиртовый накопитель, чтобы они могли и днем и ночью обогревать жилища и освещать и чтобы ископаемое топливо потомкам вообще не требовалось нисколько. Ноль. Через сто лет будет ноль ископаемого топлива в энергобалансе. 

Директор по маркетингу, Москва

Довольно наивные рассуждения о выгодности невыгодности энергоносителей тех или иных. Цена любого современного товара это результат решения людей о ценности этого товара. Решили люди что Аплфон стоит как два состава угля и значит он так будет стоить. Все деньги перетекут в компанию эпл. Решили люди что зеленый квтч дороже в два раза квтч грязного и значит так и будет. У людей ведь огромное количество денег и возможностей в 21 веке. Они могут прорывать каналы, изменять природу что угодно люди могут. И когда они решают изменить всю энергетику то так тому и быть. Ресурсы есть, желание есть, нет никаких проблем это реализовать. Ведь людям надо чем то заниматься важным. Вот они и занимаются. 

Инженер, Томск
Виктор Москалев пишет:
Евгений Пугачев пишет:
Теперь назовите одну цифру: сколько киловатт энергии мы получим от спирта, затратив на его производство один киловатт энергии?

Я думаю два три. Тут фишка в том, что киловатт энергии рядом с атомной электростанцией или большой ГЭС или в ветренный день рядом с ВЭС это не тот киловатт энергии, который требуется электромобилю или который нужен в отдаленном поселке на краю земли. Между ними есть большая разница по времени и в пространстве. Спирт это средство накопления и переноса этой энергии. Один из способов. Спирт замечателен тем, что можно построить какие угодно большие его хранилища и в них стоимость хранения одного киловатт часа будет на два порядка ниже чем стоимость хранения того же киловатт часа в литий ионной батарее, у которой цены начинаются от 250 долларов за киловатт час и достигают 1000 долларов. 

То есть чтобы окупить современный накопитель, он должен при современной цене электроэнергии в среднем 10 центов пропустить через себя вернее создать сэкономить от 2500 до 10000 тысяч киловатт часов на киловат час емкости. Это довольно много. А при переработке в спирт при большом хранилище это будет гораздо меньше. 

Я продаю литий-ионные накопители. Мне выгодно про них рассказывать что они самые лучшие. Но вреальности они только на короткий срок резервирования хорошо работают. Если идет речь о резервировании день ночь то еще может быть, но если снимать колебания ветренные и солнечные дни и другие не очень удачные дни, то есть сутки регулировать то нужны другие системы, иначе литий-ион получается очень большим и дорогим.  

2-3 квтч на квтч теплоемкости спирта. И все равно это выгодно потому что эти 2-3 киловатт часа, полученные от солнышка или ветра не расходуют никакого топлива. Они вечнодоступные. Приходят из воздуха. Но их критикуют за их непостоянный характер. Вот и нужен спиртовый накопитель, чтобы они могли и днем и ночью обогревать жилища и освещать и чтобы ископаемое топливо потомкам вообще не требовалось нисколько. Ноль. Через сто лет будет ноль ископаемого топлива в энергобалансе. 

Возвращаемся к нефти. У нее сегодня 1:17. Одн киловатт затратили, 17 подняли.
При этом имеем делимость, концентрированную в массе энергию, практически бесконечный источник, хоть и ископаемый.

Вся эта масса денег - это следствие именно такого баланса энергии. Нам слишком дешево обходится исходное сырье.

Пластик ведь, по большому счету, тоже оборотный мусор. Его можно превратить обратно в ЖУВ и использовать повторно, но пока что баланс энергии в этом цикле меньше чем 1:17.

Если вы говорите о том, что спиртовая экономика 1:3, значит денег у вас станет в 5 раз меньше, никаких айфонов при этом не будет.

На этом дискуссию предлагаю закончить и приготовиться к 70-летнему углеводородному циклу.

Прорывом может стать аккумулятор, который сможет запасти и отдать энергии столько же, сколько запасено в литре нефти. Тогда делаем большой плавучий аккумулятор, везем его к солнечной электростанции в пустыне, там заряжаем, гоним через Суэцкий канал в Европу, накидываем концы на распределительное устройство, разряжаем.

Примерно так сегодня работает экономика сжиженного газа.

Руководитель, Москва

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.

Этот выход энергии только от нейтринного потока?

Начальник участка, Волгоград
Максим Часовиков пишет:

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.

Этот выход энергии только от нейтринного потока?

Я считал сколько теоретически может быть выход нейтрино при полной утилизации с 1 метра. Там миллиардные доли ватта. 

Руководитель, Москва
Алексей Уланов пишет:
Я считал сколько теоретически может быть выход нейтрино при полной утилизации с 1 метра. Там миллиардные доли ватта. 

И сейчас удается далеко не все нейтрино зарегистрировать.. 

Начальник участка, Волгоград
Евгений Пугачев пишет:

Возвращаемся к нефти. У нее сегодня 1:17. Одн киловатт затратили, 17 подняли.
При этом имеем делимость, концентрированную в массе энергию, практически бесконечный источник, хоть и ископаемый.

Вся эта масса денег - это следствие именно такого баланса энергии. Нам слишком дешево обходится исходное сырье.

 

Примерно так сегодня работает экономика сжиженного газа.

Возврат к альтернативке это падение уровня жизни чуть меньшему чем был в 7-12 веке. Когда альтернативка была базисом. То есть мы поддерживаем тот уровень прогресса и уровень жизни только за счет баланса. Для понимания самый высокий уровень жизни в развитых странах был в 60х-70х. Когда показатель выхода нефти достигал 1 к 40. Летали сверхзвуковые пассажирские самолеты, ездили масл-кары. Жилье и инфраструктура строилась невиданными сейчас темпами.Поля пахались без агрономии поскольку при той стоимости энергоносителей все равно рентабельно. Десятками тысяч клепались ракеты и танки. Да и один работающий мужчина обеспечивал семью на уровне лучшем чем сейчас работают два супруга. 

Ветряные мельницы, волы, лошади пони качающие воду - все это забавно, но обладает отрицательной рентабельностью при наличии доступа к нефтегазовым ресурсам. Нефтегаз по схемам неэквивалентного обмена фактически дотирует все что вокруг нас.  Поскольку фактическая энергетическая рентабельность вложил на 1 рубль выкачал 17рублей. 
Виктор предлагает убить курицу несущую "золотые яйца" и вместо нее посадить несущую "медные". На вопрос "а нафига?" отвечает "а я продаю батарейки мне выгодно". А что в случае окончания нефтегазовой эпохи общество лишиться возможности выпускать батарейки, строить убыточные ветряки в принципе это ему не ясно.

Начальник участка, Волгоград
Максим Часовиков пишет:
Алексей Уланов пишет:
Я считал сколько теоретически может быть выход нейтрино при полной утилизации с 1 метра. Там миллиардные доли ватта. 

И сейчас удается далеко не все нейтрино зарегистрировать.. 

Верно, не находят примерно половину. В теории должно быть в 2 раза больше частиц чем фиксируется. Допустим найдут еще половину и энергетический потенциал станет в не миллиардные доли ватта на 1 кв м, а в два раза больше. И заставив всю территорию РФ ловушками с учетом угла инсоляции мы сгенерируем не 17квт, а 34квт.ч мощности. Это при условии 100% улавливания.

Руководитель, Москва
Алексей Уланов пишет:
Верно, не находят примерно половину. В теории должно быть в 2 раза больше частиц чем фиксируется.

нет, я бы сказал, что большинство солнечных нейтрино проходит Землю свободно

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Статью прочитали
Обсуждение статей
Все комментарии
Дискуссии
Все дискуссии
HR-новости
В Москве разрешили не носить перчатки в общественных местах

Использование масок остается обязательным.

Рекрутинговая активность летом 2021 года осталась на прежнем уровне

По итогам полугодия она выше, чем в аналогичные периоды 2017—2019 годов.

Почти треть российских компаний внедряют экологичный подход

При этом опрошенные рекрутеры признались, что пока менее четверти сотрудников поддерживают курс компании на экологизацию.

Россияне рассказали, в каких городах лучше всего работать летом

В исследовании приняли участие более 5000 респондентов.