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
Директор по продажам, Москва
Виктор Москалев пишет:
Евгений Пугачев пишет:
Что реально было бы полезно для нашей страны - это генерация энергии на разнице температур. У нас зимой и летом на всей территории перепад температуры земля/вода/воздух от 10 до 60 градусов. Это могло бы стать реальным средством автономизации инфраструктуры. Насколько я знаю, пока дальше элементов Петье не продвинулись.

Да, с этим согласен, более того недавно только об этом думал. Ну у меня другой ход мыслей был. Расход электроэнергии как высшей формы энергии снижается. А расход тепловой энергии наоборот наверное будет увеличиваться потому что люди приобретают больше недвижимости чем раньше. Они квартиры большей площади заводят и более чем одно жилье. Живут меньшим количеством людей на площади. Так что встает вопрос об отоплении как о главном потребителе. 

Ну и конечно земля и разница температур, тепловые насосы, все это приобретает актуальность. Земля кстати может использоваться как накопитель энергии. Предположим существуют солнечные и ветренные дни и в эти дни энергии избыток, если она будет достаточно дешева то при помощи того же самого теплового насоса можно просто прогревать землю. Ведь основные затраты на оборудование тепловых насосов связаны с их низкой теплоотдачей. Требуется много труб зарыть. И они выстуживают землю. В обычном режиме. Но они могут быть сделаны обратимыми. То есть в том числе зимой греть землю. 
Это сейчас кажется совершеннейшим расточительством но это может быть не так если тарифная система будет гибкой. Наступает пик выработки и цена опускается до минимума, автоматически система теплового насоса переключается на обогрев земли, без участия человека. Чел только задает изначальные установки при какой цене начинать прогревать землю. А потом когда мороз то это накопленное тепло позволить с меньшей площади лучше прогреть дом меньшими затратами дорогой энергии в мороз. 

Хотя и с элементами Петье тоже еще не все скорее всего проработано. Наверное возможно создать какие то литий ионные или другие ионные источники, которые бы могли перемещать свои ионы в зависимости от температуры. Например когда температура 0 градусов, то они бы все шли к аноду или катоду, а когда температура повышается то их бы тянуло к другому электроду. Получится батарейка работающая на разнице температур. 

Например это можно сделать на основе магнетизма. Постоянные магниты изменяют свою силу при температуре. Наверное так можно построить такой элемент. Если магнит будет то притягивать, то не притягивать ионы. Обратимы ли эти процессы в постоянных магнитах? После нагрева он часом не совсем теряет? 

РЕАЛИИ НАШЕЙ Родины таковы - что обогрев Телонасосом  как проект на 15-25-35 лет экономически необоснован, сам начальный взнос в структуру (ввод в дом трубы и др) в 2-3 раза превышает подключение Газа, и каждые 12-15 год требует значительного вложения средств в ремонт и если газ окупается  в течении 22-25 лет (мой расчёт по МО на 2015 год при доме 100м2- сейчас это ещё дороже и окупаемость ещё дольше) то тепловой насос 44-70 лет - вообще мимо. СПРАВКА На ЗИЛе руководство не рассатривало проект, если оборудование не окупалось за 7 лет и более (это в основном - возможно были исключения на 10 лет и др). Солнце как источник и ветрогенерация = хорошо , особенно вместе, но пока тоже ждём падения цен на начально подключение хотя бы в 3 раза (по отношению к ГБО) по идее лучше бы на 5 раз )) ВЕДЬ далее , в отличии от ГАЗА вложений минимум (чистить трубы и зольники -как на ГБО не надо, а у них это только авторизованные компании делают - сейчас 2500 в год и как монополиста их никто не ограничивает (кстати во Владимирской обл всё в 2 раза дешевле - на 2015-16 год дом 120м2 под ключ 200 000р это на тот момент было8,8 лет до точки окупаемости, но к слову сказать это стало возможно именно в момент прокладки труб , когда труба ушла на баланс ЧЕГО-то-ТАМ-ОБЛ-ГАЗ будут уже другие цены)

ИТОГО- по моему мнению: Электричество при текущей цене интереснее , а при перспективе поставить в систему Солнечные панели (при их адекватной в будущем цене) вообще не имеет конкурентов

+И нет подвязки на ежегодное обслуживание как у Газа и Теплонасосов

+И есть возможность модернизации (Буферная термоёмкость, использование ночного тарифа и др)

от Ветрогенераторов многие отказываются - он шумят , но может что то  придумают

а уж если будет зелёный тариф ДА помошь от государства...ДА шведы с Севера , да турки с Юга-  хотя мне бы и просто паденя цены хватит -ведь "прогресс идет семимильнымы шагами", чтоб проект станции на 15-20 КВ/ч стоил 200-250 тыс руб =ИДЕАЛ, но и 400 тыс тоже пойдёт

Директор по маркетингу, Москва
Петр Зернов пишет:
РЕАЛИИ НАШЕЙ Родины таковы - что обогрев Телонасосом  как проект на 15-25 лет экономически необоснован, сам начальный взнос в структуру (дом и др) в 2-3 раза превышает подключение Газа, и на 12-15 года требует значительного вложения средств и если газ окупается при доме 100м2 в течении 22 лет (расчет по МО на 2015 год - сейчас это ещё дороже и окупаемость ещё дольше) то тепловой насос 44-66 лет - вообще мимо.СПРАВКА На ЗИЛе руководство не рассатривало проект, если оборудование не окупалось за 7 лет и более (в основном - возможно были исключения на 10 лет и др).

Это при сегодняшнем положении дел так может быть, когда тепловыми насосами занимаются единицы и вопрос этот практически не масштабирован в России. Там ничего такого дорогого и сложного нет, что было бы сопоставимо по уровню технической сложности с газовым оборудованием. Трубы пластиковые - да их можно произвести сколько угодно много и это синергично отечественной промышленности. Сибур не знает как жить дальше в условиях падения спроса на полимеры. Так что производство труб это для них может быть спасительным проектом. Перекопка земли - ну это вопрос малой механизации. При наличии потока таких проектов расходы на перекопку могут снижаться на порядок путем приобретения миниэкскваторов, в том числе электрических. 

Когда ничего нет, все вручную, лопатой и все импорт - это одни затраты. 
Когда идет поток проектов и налажено отечественное производство компонентов, механизация - это затраты на порядок ниже. 

1 7 9
Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Статью прочитали
Обсуждение статей
Все комментарии
Дискуссии
Все дискуссии
HR-новости
Спрос на специалистов-аграриев в 2021 году вырос в 4 раза

В число наиболее востребованных профессий вошли тракторист, агроном, рабочий зеленого хозяйства, садовник и помощник по хозяйству.

Россияне назвали желаемую зарплату для финансовой независимости

Финансово независимыми считают себя почти две трети россиян.