Теги → возобновляемая энергия
Быстрый переход

Китай строит крупнейший в мире завод по производству «зелёного» водорода с солнечной фермой размерами с 900 футбольных полей

Солнечный свет и ветер могут помочь вырабатывать абсолютно чистый «зелёный» водород, разлагая с помощью электрического тока воду с получением также кислорода. Сегодня для получения водорода методом электролиза в основном используется атомная энергетика или ископаемое топливо. В перспективе эта обязанность будет возложена на возобновляемые источники энергии, и Китай намерен стать в этом одним из крупнейших игроков.

 Источник изображения: CCTV

Источник изображения: CCTV

Китайские источники сообщают, что на юге Синьцзян-Уйгурского автономного района в уезде Кука (Куча) завершается строительство крупнейшей в мире площадки для производства «зелёного» водорода. Предприятие с годовой мощностью 20 тыс. тонн водорода будет обслуживать солнечная ферма площадью 630 га, что эквивалентно площади 900 футбольных полей. Согласно расчётам, предприятие сократит выбросы парниковых газов в Китае на 500 тыс. т ежегодно.

Синьцзян-Уйгурский автономный район, как и в целом северо-западная часть Китая, богат на солнечные дни. В то же время энергоёмкая промышленность сосредоточена на востоке страны, что требует строительства линий электропередач для перекачки громадных объёмов энергии. Производимый на предприятии жидкий водород можно будет перекачивать по трубопроводам, что в ряде случаев будет дешевле.

Согласно подсчётам, себестоимость производства одного кг водорода на предприятии составит 18 юаней или около $2,67. При этом один кг водорода энергетически эквивалентен 4 л бензина. В будущем Китай намерен сделать достаточно серьёзную ставку на водород как энергоноситель, планируя использовать на его выработку свыше 20 % энергетических мощностей страны.

В Австралии придумали теплоаккумулятор для ТЭЦ — он работает за счёт возобновляемой энергии

Австралийская компания MGA Thermal получила от властей деньги на создание прототипа уникальной теплоаккумулирующей и одновременно парогенерирующей установки ёмкостью 5 МВт·ч. Установка будет накапливать тепло от источников возобновляемой энергии, что позволит перевести на «зелёные» технологии отопление помещений, выработку тепла для нужд промышленности и резервную генерацию электричества. В основе технологии лежат «кирпичи» из необычного сплава.

 Источник изображения: MGA Thermal

Источник изображения: MGA Thermal

Сплав MGA (с разрывом в смешиваемости) представляет собой «кекс с шоколадной крошкой». Всегда остающаяся твёрдой матрица-каркас содержит в себе вкрапления металла с более низкой температурой плавления. Вырабатываемая возобновляемыми источниками энергия преобразуется в тепловую и идёт на расплавление металла в каркасе. Тем самым энергия запасается в таких физических процессах, как переход вещества в иное агрегатное состояние. Последующее высвобождение энергии происходит при обратном преобразовании при остывании расплава.

Уникальность разработки MGA Thermal в том, что австралийцы совмещают теплоаккумулирующие «кирпичи» с системой выработки пара для дальнейших нужд — отопления или выработки энергии с помощью обычных паровых турбин. Такой подход позволит модернизировать действующие тепловые электростанции и теплоцентрали, которые работают на ископаемом топливе. Срок работы теплоаккумулирующих блоков достигает 30 лет.

Прототип теплоаккумулирующей и одновременно парогенерирующей установки ёмкостью 5 МВт·ч мощностью 500 кВт будет создаваться на предприятии компании в Томаго. Ожидаемый бюджет создания пилотной установки составит $2,85 млн, из которых $1,27 млн компании на днях предоставило Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии (ARENA).

Теплоаккумулирующими мощностями с питанием от возобновляемых источников энергии интересуются во многих странах. Например, в Финляндии для этого используют обычный песок, а в США — кирпичи из графита.

Учёные придумали способ, как повысить энергоотдачу существующих ветряных ферм

Моделирование и испытания показали, что практически любая ветряная ферма может увеличить свою энергоотдачу в том случае, если управлять каждой отдельно взятой турбиной как составной частью всего массива, а не как отдельно стоящим объектом. Технологию предложили учёные Массачусетского технологического института и готовы транслировать её для любых действующих и будущих проектов ветряных ферм.

 Источник изображения: MIT/Victor Leshyk

Источник изображения: MIT/Victor Leshyk

Сегодня в мире ветряные турбины производят около 5 % электрической энергии. Подавляющее большинство из них являются частью больших ветряных электростанций, включающих десятки или даже сотни турбин, воздушные турбулентности от работы которых могут влиять друг на друга. Очевидно, что если учитывать взаимное влияние турбин, то совокупная работа всего поля ветряных генераторов может быть оптимизирована, изучением чего занялись специалисты MIT вместе с коллегами из других институтов.

Забегая вперёд, отметим, что оптимизация по совокупности влияния ветряных турбин на выработку подветренных установок позволяет увеличить генерацию каждой турбины на 1,2 % при любой силе ветра и на 3 % при оптимальной силе ветра (от 6 до 8 м/с). С учетом всех установленных в мире ветряных турбин это даёт ощутимый результат в виде дополнительной и практически бесплатной генерации электричества в объёме 31 ТВт·ч в год или $950 млн дополнительного дохода операторам, что эквивалентно установке 3600 новых ветряных турбин.

Управление каждой турбиной в интересах всего массива позволит решить ещё одну проблему — значительно сократить площади, выделяемых под ветряные фермы. В идеальном случае ветряные генераторы необходимо располагать как можно дальше друг от друга, чтобы исключить взаимное влияние на лопасти турбулентных потоков воздуха. Стратегия управления углом поворота каждой турбины даже до невыгодных для неё значений с учётом всех подветренных турбин и всего парка позволяет располагать ветряные генераторы очень и очень плотно, что экономит площадь и снижает сопутствующие расходы.

Исследователи проверили свою стратегию на частном ветряном парке в Индии. Математические расчёты полностью себя оправдали. Учёные уверены, что предложенная ими модель может оптимизировать энергоотдачу любой действующей или будущей ветряной фермы. У каждой фермы будет своя эффективность при оптимизации, которая зависит от множества факторов, но в среднем каждая из них сможет работать на 1,2–3 % лучше.

Законодатели США приняли программу поддержки атомной и «зелёной» энергетики

Как известно, на днях Сенат США проголосовал за принятие пакета законов Inflation Reduction Act. Пакет предусматривает в том числе «самую крупную в истории США инвестицию в климат» — на уровне $369 млрд. Значительная часть средств и множество налоговых льгот предназначены для действующих и перспективных атомных электростанций в США и, в целом, призваны поднять ядерную энергетику в стране на новый уровень.

 Источник изображения: TerraPower

Перспективный реактор «Билла Гейтса» малой мощности на быстрых нейтронах. Источник изображения: TerraPower

Технолог, бизнес-лидер и филантроп Билл Гейтс (Bill Gates) высказался в этом отношении, что закон станет «историческим шагом вперед» в решении самой трудной проблемы, с которой когда-либо сталкивалось человечество. В своей статье в New York Times он сказал, что этот закон «может стать самым важным законодательным актом в области климата» в истории США. «Он представляет собой наш лучший шанс построить энергетическое будущее, которое будет чище, дешевле и безопаснее», — сказал он.

Билл Гейтс инвестировал в несколько перспективных проектов ядерных реакторов. Пакет законов Inflation Reduction Act позволит снизить налоговое давление на подобные проекты, обеспечивая им приоритетное инвестирование и льготные кредиты. В то же время Inflation Reduction Act впервые в истории США обеспечит налоговыми кредитами действующие атомные электростанции и обычные реакторы. Кроме того, заявлено о приоритетном инвестировании и льготном кредитовании производства энергии на любых видов топлива с нулевым выбросом.

Стоит отметить, что голосование по пакету законов о снижении инфляции было непростым. Голоса в Сенате разделились строго 50/50 и только один голос вице-президента Камалы Харрис (Kamala Harris) привел к принятию законопроекта 7 августа. На следующем этапе пакет должен быть принят в Палате представителей, с чем проблем не будет, и только затем ляжет на подпись президенту Джозефу Байдену.

Если касаться только климатической части, то реализованные с его помощью новых законов меры должны снизить выбросы углекислого газа в США на 40 % к 2030 году.

Среди перспективных направлений для финансировании ядерной энергетики значительные усилия должны быть направлены на создание в США производства топлива HALEU (высокопробного низкообогащенного урана). Этот тип топлива с обогащённым до 20 % ураном-235 поставляется в США в основном из России. Пакет Inflation Reduction Act должен позволить привлечь средства для создания в США предприятий по обогащению урана-235, без чего перспективная атомная энергетика этой страны практически невозможна.

Понятно, что одними инвестициями в мирный атом дело не обойдётся. Атомная энергетика продолжает рассматриваться как переходная к полностью возобновляемой, а также к термоядерной энергии, развитие которой в США также будет субсидироваться и поощряться иными способами в рамках Inflation Reduction Act.

Физики из Санкт-Петербурга создали нанокомпозит для повышения КПД кремниевых солнечных панелей

«Физики из СПбГЭТУ “ЛЭТИ” и Алферовского университета синтезировали многослойный наноразмерный материал, который в будущем может стать основой для высокоэффективных солнечных элементов»,сказано в пресс-релизе на сайте «ЛЭТИ». Материал повышает эффективность преобразования кремниевых фотоэлементов на несколько процентов, что для фотовольтаики считается значительным шагом вперёд. Но до превращения прототипов в серийные изделия ещё нескоро.

 Источник изображения: https://etu.ru

Источник изображения: etu.ru

«Мы синтезировали микрокристаллические многослойные структуры из фосфида галлия (GaP) на кремниевой подложке, для создания упорядоченной структуры использовался метод атомно-слоевого осаждения. Характеристики полученных композитов дают нам выигрыш в несколько процентов КПД в способности преобразовывать энергию в сравнении с аналогичными материалами — это достаточно весомый результат по меркам фотовольтаики», — рассказал профессор кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», ведущий научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии Алферовского университета Александр Сергеевич Гудовских.

Химические элементы поэтапно осаждались на кремниевую подложку в условиях достижения эпитаксиального роста или, проще говоря, упорядоченно. Сначала к каждому атому кремния присоединялся атом галлия, а на следующем этапе — фосфора (в камеру подавался фосфин, который в плазме тлеющего разряда разлагался до фосфора). Слои фосфида галлия толщиной 10–20 нанометров чередовались с очень тонкими слоями кремния (3–5 нм). Последующий всесторонний анализ полученного материала подтвердил его замечательные свойства, о чём учёные рассказали в журнале Journal of Physics D: Applied Physics.

Сам по себе кремний практически исчерпал возможности для повышения КПД в составе солнечных фотопанелей. Отодвинуть барьер можно только с помощью разного рода модификаций фоточувствительных материалов, что понемногу делает фотовольтаику всё лучше и лучше.

Первая в мире ветряная турбина с перерабатываемыми лопастями начала выдавать электричество

Согласно подсчётам, к 2050 году в мире необходимо будет утилизировать свыше 200 тыс. лопастей ветряных турбин. Это огромные куски композитного пластика длиной около ста метров и более. Они никогда не разложатся в земле и не предназначены для переработки. Всё может изменить разработка компании Siemens Gamesa. В компании придумали технологию изготовления пригодных к переработке лопастей ветряных турбин и приступили к их испытаниям.

 Источник изображения: RWE Renewables

Источник изображения: Siemens Gamesa

Siemens Gamesa рассчитывает, что к 2040 году все детали ветряных генераторов будут перерабатываться. До последнего времени из больших компонентов ветрогенераторов нельзя было перерабатывать только лопасти, тогда как гондолы, части генераторов и корпуса башни подлежали переработке. Для повторного использования материалов, из которых изготавливались лопатки турбин — стеклоткани, металла и пластика — требовалось разработать легко растворимую в слабых кислых растворах смолу.

Состав такой смолы разработали партнёры проекта из компании Aditya Birla Advanced Materials и, более того, смогли придать ему свойства твердеть быстрее обычного состава, что ускорило производство лопастей. После окончания срока службы лопасть из перерабатываемого материала будет погружаться в слабую кислоту, в которой смола полностью растворится, освободив для повторного использования все составные компоненты лопаток.

 Источник изображения: RWE Renewables

Источник изображения: RWE Renewables

В настоящий момент дочернее предприятие Siemens Gamesa изготавливает 81-м перерабатываемые лопасти RecyclableBlades и планирует начать изготовление 108- и 115-м лопастей. Первый ветрогенератор с перерабатываемыми лопатками начал выдавать в сеть электричество в составе ветряной электростанции на шельфе в Северном море (проект Kaskasi с запланированной установленной мощностью 342 МВт). До конца года на шельфе планируется запустить 38 ветрогенераторов с перерабатываемыми лопастями.

Индия построит самую большую в мире плавучую солнечную электростанцию — мощностью 0,6 ГВт

Индия планирует стать мировым лидером не только по площади солнечных электростанций, но также одной из первых в мире по площади плавучих солнечных электростанций. На днях в стране заключено соглашение о создании крупнейшей в мире плавучей солнечной электростанции мощностью 600 МВт — это на порядок мощнее, чем созданные до сих пор системы. Огромные солнечные поля на воде дадут электричество и сберегут воду от интенсивного испарения, что важно для жизни в период засухи.

 Источник изображения: swarajyamag.com

Источник изображения: swarajyamag.com

Кроме того, размещение солнечных панелей на воде позволяет сгладить суточные температурные колебания панелей и оборудования, что увеличивает срок их жизни. Также вода прямо охлаждает панели, как и обычно прохладный ветерок над ней, а это путь к сохранению высокой эффективности панелей в процессе преобразования света в электричество.

Реализация нового проекта — Omkareshwar Floating Solar — будет проходить в два этапа. На первом этапе компании-подрядчики AMP Energy, NHDC и SJVN введут в строй три блока плавучей электростанции общей мощностью 278 МВт. После этого управляющая проектом компания — Rewa Ultra Mega Solar Limited (RUMSL) — выберет подрядчиков для реализации второго этапа, в ходе которого будет введено в строй ещё свыше 300 МВт панелей.

Строительство плавучей электростанции оценивается в 30 млрд индийских рупий, что эквивалентно $378,7 млн. Станция будет построена на водохранилище Омкарешвар в штате Мадхья-Прадеш в центральной части Индии.

У индийских операторов богатый опыт управления плавучими солнечными станциями. В прошлом месяце, например, индийская компания NTPC завершила монтаж солнечных панелей мощностью 100 МВт на водохранилище в городе Рамагундам в штате Телангана на юге страны. Площадь плавучего объекта составила 243 га. Объём испаряемой воды снизился на 70 % или на 2 млрд м3 в год. Эта же компания ранее уже ввела в строй две плавучие станции в других частях страны: одну мощностью 25 МВт, другую — 92 МВт.

Кроме солнечных электростанций на озёрах и водохранилищах активно развивается направление морских плавучих солнечных электростанций. В этом лидирует Сингапур, хотя другие страны Юго-Восточной Азии стараются следовать тем же маршрутом. Моря вокруг хватает с избытком, хотя волны усложняют задачу инженерам.

Энергосистему США проверят на готовность к работе исключительно на возобновляемой энергии

Министерство энергетики США выделило $26 млн на исследования, которые докажут 100-процентную способность национальной энергосистемы работать исключительно на возобновляемой энергии.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Исследование должно выяснить, не будет ли перебоев ни днём, ни ночью при любом уровне потребления и при любом уровне входной мощности. Главная проблема «зелёной» энергетики как раз и кроется в нестабильности её источников (солнца и ветра), что должны компенсировать новые решения по «умному» управлению перетоками мощности.

«Американцы не должны выбирать между экологически чистой и надежной энергосистемой, поскольку мы движемся вперёд к достижению наших целей по созданию к 2050 году экономики с нулевыми выбросами», — сказала министр энергетики США Дженнифер Грэнхолм (Jennifer Granholm).

Деньги на доказательство надёжности возобновляемых источников энергии в качестве основных поступят в рамках исполнения Закона об инфраструктурных инвестициях, подписанного президентом Джозефом Байденом в конце прошлого года. Работы будет проводиться в рамках проекта SWGSRD («Демонстрация услуг и надежности солнечных и ветряных электросетей»). Проект предусматривает создание 10 опытных площадок на базе действующих солнечных и ветровых электростанция с общей генерацией не менее 10 МВт.

Исторически электрическая сеть США была построена для обеспечения энергоснабжения от нескольких крупных объектов, сжигающих ископаемое топливо, но уровень производства энергии из возобновляемых источников энергии заставляет менять такой подход. Проблемным местом представляется необходимость в инверторах как для солнечных электростанций, которые генерируют постоянный ток и его необходимо преобразовывать в переменный для передачи по сети, так и для ветряных, частота генерации которых не совпадает с установленной для сети.

В принципе, для операторов энергосетей уже разработаны инструменты, с помощью которых можно управлять более сложной распределительной сетью с множеством необычных источников. Затеянный Министерством энергетики проект должен доказать, что эти инструменты будут работают в масштабах национальной сети.

В общем случае демонстрационный проект охватывает две темы: разработка и внедрение новых проектов сетевых услуг для ветряных и солнечных электростанций, а также выяснение того, как защитить системы массового электроснабжения от отключений при питании от источников с инверторами. Проекты будут сосредоточены на разработке «централизованных и/или автономных местных систем управления, которые продемонстрируют возможность надежного реагирования этих установок на оперативные команды и графики в существующей энергосистеме», как пояснили в DoE.

В конечном счёте, операторы сетей должны создать и испытать модели защиты и стратегии, которые не допустили бы перебоев в снабжении энергией от источников с инверторами, что будет означать полную готовность энергораспределительной сети к работе только на возобновляемых источниках энергии.

Учёные придумали, как заставить кремниевые солнечные панели вырабатывать больше энергии

Одним из важнейших элементов новой энергетики считаются солнечные панели, но их эффективность всё ещё оставляет желать лучшего. Популярные панели из кремния работают только в красном и инфракрасном спектрах солнечного света, тогда как остальные спектры рассеиваются без пользы. Американские учёные попытались найти способ уловить синий спектр и преобразовать его в красный, чтобы кремний получил больше фотонов и энергии. И это сработало!

 Источник изображения: Con Edison /

Источник изображения: Con Edison / Tandon

Исследователи из Инженерной школы Тандона Нью-Йоркского университета разработали тонкую плёнку, которая повысила эффективность солнечных батарей, преобразовав не реагирующие с кремнием длины волн света в такие, которые могут использоваться для производства электроэнергии. Для этого учёные провели множество экспериментов с различными конструкциями солнечных батарей, материалами и красителями, которые помогли бы использовать большую часть спектра, но до сих пор особенных успехов не было, пока они не создали тонкую плёнку из перовскита с добавлением иттербия.

Перовскитная плёнка, нанесённая на кремниевый фотоэлемент, успешно поглощала фотоны в синем и ультрафиолетовом спектре, а иттербий излучал эту энергию в ближнем инфракрасном диапазоне, передавая кремниевой подложке фотоны в том виде, которые ею отлично поглощались. Эффективность предложенной плёнки составила 82,5 % и может даже превысить 100 %, если подобрать нужное соотношение компонентов. Это не КПД панели, которое в среднем для кремния колеблется около отметки 20 %, а та эффективность, с которой «синие» фотоны, превращаются в «красные».

Подобное преобразование позволит ещё немного поднять КПД кремниевых панелей, но пока учёные не берутся назвать даже приблизительные цифры. Для этого нужны новые исследования.

Администрация Байдена даёт деньги на разработку в США прорывных технологий в сфере солнечной энергетики

Министерство энергетики США (DOE) объявило о выделении $56 млн на развитие производства и переработки в сфере получения солнечной энергии. Сегодня страна на 90 % зависит от импортных поставок солнечных панелей, что расценивается как угроза национальной безопасности. Выделенные властями средства помогут появиться новым солнечным ячейкам, новым технологиям их производства и эффективным процессам по переработке отслуживших своё панелей.

 Источник изображения: Panasonic

Источник изображения: Panasonic

В прошлом месяце президент США Джозеф Байден (Joseph Biden) воспользовался чрезвычайным правом в виде Закона об оборонном производстве для снятия на два года пошлин на ввоз в страну солнечных панелей из стран Юго-Восточной Азии. В отношении ряда производителей региона компетентные органы США проводили расследование, изучая вопрос скрытых поставок в США китайской санкционной продукции. Закон об оборонном производстве позволил продолжить расследование и обеспечил бесперебойные поставки панелей для американских проектов солнечных ферм.

В то же время в США понимают, что зависеть от плохо контролируемых цепочек поставок — это неудачное решение. В перспективе необходимо развивать в стране самое передовое производство солнечных панелей и учиться глубоко перерабатывать отработавшие свой срок панели. Именно на эти два направления направлены инвестиции властей. К слову, $10 млн на эти цели поступят из фонда, предусмотренного Законом об инфраструктурных инвестициях.

В целом заявленные средства будут разделены на две большие категории. На финансирование исследований и разработок в области фотовольтаики, на проекты для более полной переработки панелей и повторного использования компонентов, на проекты по разработке дизайна фотоэлектрических модулей, снижающих производственные затраты, а также проектов, направленных на развитие производства фотоэлементов из перовскитов будет направлено $29 млн.

Остальная сумма в размере $27 млн будет направлена на коммерциализацию новых технологий, которые могут расширить частные инвестиции в производство солнечной энергии в США. В частности, финансирование получит сфера производства солнечных панелей из теллурида кадмия. Такие панели не будут зависеть от поставок поликристаллического кремния, производимого в основном в Китае. Обе суммы, добавим, будут выделены на 2022 финансовый год (в США начинается с 1 октября) и, вероятно, будут поддержаны бюджетом в последующие годы.

Немецкие учёные разработали технологию массового производства самых совершенных перовскитных солнечных ячеек

В самом престижном научном журнале Nature Energy вышла статья немецких учёных о разработке технологии масштабируемого производства самых совершенных на сегодня перовскитных солнечных фотоэлементов. Речь идёт о полностью перовскитном тандемном солнечном элементе, оба слоя которого содержат кристаллические структуры только этих минералов. Это означает, что такие элементы можно производить просто и быстро без потери довольно высокой эффективности.

 Источник изображения: Bahram Abdollahi Nejand, KIT

Источник изображения: Bahram Abdollahi Nejand, KIT

Тандемные солнечные элементы позволяют ячейкам работать в более широком энергетическом спектре. Например, верхний кремниевый слой поглощает красный и инфракрасные спектры, а нижний перовскитный — синий и зелёные. На прошлой неделе такие тандемные перовскитные ячейки установили рекорд по эффективности, когда КПД фотоэлементов впервые в истории превысил 30 % (для элемента площадью 1 см2, что важно, поскольку при увеличении масштаба КПД снижается). Результат удивительный, хотя следует помнить, что один из слоёв этого элемента представлен кремнием со всеми вытекающими особенностями производства, включая дорогую обработку.

В новом исследовании учёные из Технологического института Карлсруэ (KIT) задались целью создать тандемную ячейку исключительно из перовскитных минералов с разной шириной запрещённой зоны, что дало бы возможность верхнему и нижнему слоям ячейки работать с разными спектрами и избежать использования кремния. Полученный результат оказался настолько хорош, что учёные назвали разработку прямым путём к массовому производству тандемных чисто перовскитных ячеек.

Используя комбинации механического нанесения растворов и вакуумного напыления, исследователи создали ячейку, которая при чистой площади фотоэлемента 12,25 см2 (без учёта рамок и контактных электродов) показала КПД на уровне 19,1 %. При изготовлении такого же элемента площадью 0,1 см2 КПД составило 23,5 %. Кратное масштабирование процесса изготовления привело всего к неполным 5 % падения эффективности. Это означает, что техпроцесс может быть масштабирован до массового без значительной потери эффективности. При этом сохраняются главные преимущества производства перовскитных ячеек — обработка с помощью жидких растворов и, как следствие, возможность создавать фотоэлектрические поверхности сложных форм и на гибкой подложке.

Работа свободно доступна в издании Nature Energy по ссылке.

В мире назревает дефицит меди — это может привести к провалу в борьбе с изменением климата

Неожиданное заявление сегодня сделали аналитики корпорации S&P Global, создатели ключевого фондового индекса S&P 500. Сообщается, что потенциальный дефицит меди в мире может сорвать все планы мировых держав по декарбонизации. Избежать этого сценария можно только одним способом — значительно расширить производство чистой меди, но признаков этого пока не видно.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Более того, аналитики видят проблему намного шире: «В 21 веке дефицит меди может стать ключевой дестабилизирующей угрозой международной безопасности. Проблемы, которые это создаёт, напоминают борьбу за нефть в 20 веке, но могут быть усилены еще большей географической концентрацией [поставок]».

В среднем в электромобиле используется около 83 кг меди — это почти в четыре раза больше, чем в обычном автомобиле, и вдвое больше, чем в гибридной модели, как считают в межправительственной организации International Copper Study Group. Также медь нужна в огромных объёмах для энергораспределительных сетей, производства солнечных панелей и ветряных турбин. Спрос на медь, связанный с электромобилями и низкоуглеродной энергетикой, к 2035 году может подскочить в 5 раз по сравнению с 2020 годом, считают в лондонской консалтинговой компании по энергетике и сырьевым товарам Wood Mackenzie. Тем самым доля меди для «зелёной» повестки составит в 2035 году 15,3 % от общего потребления меди в мире или 6,5 млн тонн в год.

В 2021 году уровень добычи медной руды и загрузка заводов по производству рафинированной меди оставался на отметке 81 %. Если его не повысить, то дефицит меди в 2025 году составит 1 млн т в год, а к 2035 году дефицит увеличится до 9,9 млн т в год. Аналитики не видят планов по открытию новых шахт для добычи медной руды и строительства заводов по её переработке и очистке. Из этого делается вывод, что дефицит очень и очень вероятен. Подчёркивается, что увеличение загрузки действующих шахт и заводов не переломит ситуацию. Если цены на медь взлетят, то выше пиковой загрузки в 96 % предприятия всё равно не смогут работать. В таком случае в 2035 году дефицит рафинированной меди составит 1,6 млн т в год. Иными словами, климатическая повестка всё равно будет сорвана.

Согласно прогнозам, мировой спрос на рафинированную медь в 2035 году увеличится почти вдвое по сравнению с 2021 годом и составит 49 млн т. В этом наилучшем сценарии мировое производство рафинированной меди также будет расти в среднем на 4,7 % в год до 47,3 млн т в 2035 году с 25 млн т в прошлом году. Напротив, если загрузка заводов не будет повышена, то ожидается выпуск всего 33 млн т.

«Замещения и вторичной переработки будет недостаточно для удовлетворения потребностей электромобилей, инфраструктуры [передачи] электроэнергии и производства возобновляемой [энергии], — заявили в S&P. — Если своевременно не появится масштабное новое предложение, цель достижения чистого нулевого уровня выбросов к 2050 году будет обнулена и останется недостижимой».

Лидером потребления меди в мире является Китай с долей 54 %. По прогнозам, к 2050 году его доля снизится до 43 %, поскольку другие страны — в первую очередь Индия, США, Вьетнам и Мексика — постоянно наращивают потребление меди. Большую часть медной руды Китай импортирует. В Поднебесной сосредоточено 8,9 % мирового объёма добычи медной руды, но на её территории выплавляется 47 % от мирового объёма меди и очищается 42 % этого металла. США половину рафинированной меди импортируют. По мере роста потребностей объём импорта будет расти и обещает достичь 67 % к 2025 году.

По данным Геологической службы США, на Чили, крупнейшего производителя необработанной медной руды, приходится 26,7 % мирового производства, за ним следует Перу — 10,5 %. Российская Федерация входит в десятку крупнейших производителей меди в мире, а по запасам медной руды она на третьем месте после Чили и Перу.

Рынок вторичной переработки солнечных панелей ждёт взрывной рост

Сегодня переработка солнечных панелей в целом считается невыгодным занятием. Отработавшие своё солнечные элементы дешевле выбросить на свалку, чем переработать для получения вторичного сырья. Но вскоре всё изменится, считают аналитики компании Rystad Energy. В ближайшие годы рынок вторичной переработки ждёт взрывной рост, а переработка отработавших солнечных панелей примет массовый характер.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Сейчас рынок переработки фотопанелей оценивается примерно в $170 млн, но уже к 2030 году стоимость этого рынка взлетит до внушительных $2,7 млрд и больше. К 2050 году тенденция будет только нарастать, подняв стоимость этого рынка до $80 млрд.

Переработка фотопанелей рассматривается как важный элемент энергетического перехода, хотя и находится пока в зачаточном состоянии. Ожидается, что объём отходов солнечных панелей возрастёт к 2040 году до 27 млн тонн в год. К этому времени индустрия научится возвращать в производство порядка 6 % из этого хлама, тогда как сегодня возвращается не более 0,08 % отходов.

Спрос на восстановленное сырьё будут стимулировать как увеличение площадей солнечных ферм, так и потенциальная нехватка первичного сырья и ограничения в логистике. Проще говоря, солнечные панели обещают дорожать, что заставит бережнее относиться к отходам. Впрочем, технологии извлечения полезных элементов из отработавших панелей тоже совершенствуются, что сделает их добычу экономически выгодным мероприятием если не для всех элементов, то хотя бы для многих.

«Рост цен на энергию, совершенствование технологий переработки и государственное регулирование могут проложить путь к рынку, на котором всё больше неработающих солнечных панелей будут отправляться на переработку, а не на ближайшую свалку. Переработка фотоэлектрических панелей может помочь операторам сократить расходы, преодолеть проблемы с поставками и повысить вероятность того, что страны достигнут своих целей по вводу солнечных мощностей», — говорит аналитик Rystad Energy Кристин Стуге (Kristin Stuge).

В Rystad Energy считают, что к 2050 году 53 % электроэнергии в мире будет вырабатываться за счет Солнца, что эквивалентно 19 тераваттам (ТВт). Это заметно поднимет спрос на минералы и материалы для фотопанелей, что, вероятно, сделает первичное сырьё существенно дороже. Если принять, что в среднем панели работают 15 лет, то можно определить самые крупные рынки вторичного сырья.

Вероятно, на первом месте окажется Китай с прогнозируемым рынком вторичного сырья от переработки солнечных панелей на уровне $3,8 млрд к 2037 году. На втором месте обещает оказаться США — $1,5 млрд, а на третьем Европа — $1,4 млрд. Затем будет Индия с рынком $800 млн, и Япония — с рынком «панельного» вторсырья стоимостью $200 млн. Всего мировой рынок вторичного сырья из солнечных панелей в 2037 году будет стоить $9,6 млрд.

 Источник изображения: Rystad Energy

Источник изображения: Rystad Energy

Компоненты панелей с наибольшей стоимостью — это алюминий, серебро, медь и поликремний. Серебро составляет около 0,05 % от общего веса, но на него приходится 14 % стоимости материалов. Поликремний получают в ходе энергоемкого процесса для достижения концентрации, необходимой для обеспечения эффективности солнечных панелей, что отражается в относительно высокой цене перепродажи. Наибольший объём материала составляет стекло, которое имеет высокий коэффициент переработки, но относительно низкую стоимость при перепродаже.

Добавим, извлечение вторичного сырья при переработке значительно снижает выбросы углекислого газа в атмосферу, который получается при обработке первичных материалов. Это ещё один аргумент в пользу использования вторичных ресурсов для выпуска солнечных панелей.

В Швейцарии запустили самую мощную в мире гидроаккумулирующую электростанцию — строили её 14 лет

В Швейцарских Альпах на высоте 600 метров над уровнем моря введена в эксплуатацию мощнейшая в мире гидроаккумулирующая электростанция. На строительство объекта ушло 14 лет. Ёмкость резервуара позволяет запасать 20 ГВт·ч энергии и отдавать её в сеть с мощностью до 900 МВт.

 Источник изображения: Canva / Euronews

Источник изображения: Canva / Euronews

В Швейцарии столетиями используется гидроаккумуляция для нужд сельского хозяйства и промышленности. На современном этапе использование гидроаккумулирующих станций позволяет запасать излишки солнечной и ветряной генерации, сглаживая провалы в поставке электричества ночью и в безветренную погоду. Вода просто перекачивается из нижнего резервуара (плотины) в верхний, а для расхода просто сбрасывается обратно вниз через зал с турбинами. И так может длиться десятилетиями без значительных затрат на обслуживание установок.

Строительство гидроаккумулирующей станции в Швейцарских Альпах на базе двух водохранилищ в кантоне Вале — Эмассон и Вьё-Эмоссон— продолжалось долгих 14 лет и стоило 2 млрд евро. Высокие трудозатраты объясняются работой в горах, только для подготовки к которой потребовалось пробить 18 км тоннелей в скалах. Создать машинный зал для турбин тоже было непросто — его размеры в скальной породе составляют 200 м в длину и 32 м в ширину. Также потребовалось поднять на 20 м уровень верхнего водохранилища, но зато теперь вода в нём позволяет запасать 20 ГВт·ч энергии и отдавать в сеть до 900 МВт, что эквивалентно подаче питания в без малого миллион домов.

Гидроаккумулирующие станции представляются перспективным и проверенным временем решением для накопления энергии из возобновляемых источников. Не так давно, например, мы сообщали, что крупнейшую на Ближнем Востоке гидроаккумулирующую станцию строит в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) Дубайская электроэнергетическая компания DEWA. Мощность объекта составит 250 МВт при аккумулирующей способности верхней плотины 1,5 ГВт·ч.

Установлен новый рекорд КПД солнечной ячейки из кремния и перовскита — впервые выше 30 %

До сих пор эффективность традиционных и тандемных солнечных элементов не превышала 30 %. Предыдущий рекорд составил 29,8 %, но к нему шли годами и очень-очень понемногу. Учёные из Швейцарии первыми в мире смогли преодолеть психологически важный рубеж КПД ячеек в 30% и готовы двигаться дальше по пути к эффективной и возобновляемой солнечной энергии.

 Источник изображения: CSEM

Источник изображения: CSEM

Теоретический предел КПД солнечных фотоэлементов оценивается учёными на уровне 29,4 %. Исследователи в своих разработках создали кремниевые фотоэлементы с КПД 26,7 % и медленно-медленно продвигаются к теоретическому рубежу. КПД перовскитных элементов, которые интересны своей потенциальной дешевизной производства (они поддерживают струйную печать), приблизился к 27,5 %. Вместе эти материалы готовы покорять высоты эффективности, поскольку кремний работает в красном и инфракрасном диапазоне, а перовскит — в синем и зелёном.

Новая разработка тандемных солнечных элементов, объединяющих кремний и перовскит, учёными из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Швейцарского центра электроники и микротехнологий (CSEM) представлена в двух вариантах и оба проникли за барьер КПД 30 %.

Одно из решений представляет собой слои перовскита, нанесённые из жидкого раствора на гладкую поверхность кремния. Такой фотоэлемент показал КПД на уровне 30,93 % для площади 1 см2. Во втором случае использовался гибридный метод осаждения перовскита из пара и жидкого раствора на текстурированную поверхность кремния, что позволило достичь эффективности 31,25 % для солнечной батареи той же площади.

 Источник изображения: CSEM

Источник изображения: CSEM

«Тандемные технологии перовскита на кремнии, как говорят, имеют потенциал для превышения 30-процентной эффективности, но это первый случай, когда этот давно предсказанный потенциал был продемонстрирован, что, надеюсь, проложит путь к еще более дешёвой устойчивой электроэнергии в будущем», — сказал Кристиан Вольф (Christian Wolff), ведущий исследователь из группы EPFL.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Rivian дала понять, что электромобили на новой платформе R2 уложатся в ценовой диапазон до $80 000 6 ч.
CATL построит в Венгрии предприятие по выпуску тяговых аккумуляторов совокупной ёмкостью 100 ГВт·ч 7 ч.
В 2025 году BMW и Toyota могут наладить совместный выпуск машин на водородном топливе 21 ч.
Во Франции передумали разрабатывать вместе с Россией прибор для изучения Венеры 22 ч.
Конкурирующие спутниковые операторы OneWeb и Intelsat объединятся для подключения гражданских авиалиний 13-08 12:13
Сроки ожидания Tesla Model 3 Long Range в США растянулись до следующего года и компания приостановила приём заказов 13-08 07:35
Инвесторы оценили бизнес китайского производителя клонов AMD EPYC в $20,7 млрд 13-08 06:44
Названы предполагаемые характеристики графических процессоров будущих видеокарт Radeon RX 7000 13-08 06:06
США ужесточили контроль над экспортом технологий для производства передовых чипов 13-08 00:06
Macronix представила «вычислительную» флеш-память FortiX 12-08 22:48