Три года назад в Китае был построен первый в мире атомный реактор на расплаве солей тория. Его тепловая мощность составила 2 МВт. Электричество он не производил. Эксперимент оказался удачным, что создало основу для строительства в Китае первой в мире АЭС на расплаве солей тория. Строительство АЭС и реактора тепловой мощностью 60 МВт стартует в 2025 году. Он сможет вырабатывать 10 МВт электрической мощности, что станет первым таким решением в мире.

Источник изображения: Chinese Academy of Sciences

Первый экспериментальный реактор на жидкосолевом расплаве тория был построен в США около 60 лет назад. Решение было интересным, но сложным в эксплуатации по причине высочайшей коррозии труб для транспорта солевого расплава. В США нашли это решение невыгодным и вскоре демонтировали реактор. Но выгодные стороны жидкосолевых реакторов тоже никуда не делись.

Топливо в реакторы на расплаве солей подаётся в смеси с хладагентом, которым являются сами расплавы. Такой реактор не сможет взорваться во время аварийной остановки подобно реактору на воде. Соль просто остынет без значительного выброса радиоактивного вещества, даже если возникнет прорыв первого контура. До сих пор массовое производство подобных реакторов останавливало отсутствие устойчивых к окислению при высокой температуре материалов. Построив и начав эксплуатацию 2-МВт реактора в пустыне Гоби (примерно в 120 км к северо-западу от города Увэй, провинция Ганьсу), Китай доказал, что на этом направлении возможен прорыв.

На практике были испытаны некоторые революционные технологии, включая жаропрочные сплавы, способные противостоять высоким температурам, радиации и химической коррозии. Этот небольшой реактор получил разрешение на эксплуатацию от Управления ядерной безопасности Китая в июне прошлого года и в октябре достиг критической (устойчивой) цепной ядерной реакции.

Новый и более мощный ториевый реактор тепловой мощностью 60 МВт и электрической 10 МВт будет построен недалеко от первого реактора на площадке размерами меньше футбольного поля. Расплав с топливом после прохождения активной зоны реактора будет нагревать второй контур тоже с солевым расплавом. Второй контур будет приводить в действие турбину, используя для этого углекислый газ.

Завершение строительства объекта и его сдача в эксплуатацию ожидается в 2029 году. Для Китая будет иметь немаловажное значение использование тория в качестве основного компонента топлива (туда всё равно придётся добавлять уран или другие радиоактивные материалы) — его запасов в стране хватит на 20 тыс. лет эксплуатации атомных станций на расплавах солей, тогда как своего урана у Китая на всё не хватает.

В США, кстати, тоже пытаются на новом уровне возродить тот древний проект. Этим занята компания TerraPower Билла Гейтса, которая строит реактор на расплаве солей натрия.

Британская компания Rolls-Royce представила первые детали о своём микрореакторе следующего поколения, который будет сочетать инновационные технологии и урановое ядро, окружённое множественными защитными слоями. Разработка может кардинально изменить подход к производству энергии.

Источник изображений: Rolls-Royse

Согласно информации, предоставленной компанией на своём веб-сайте, микрореакторы, как и малые модульные реакторы (SMR), используют передовые ядерные технологии, являясь частью «ядерного портфеля» Rolls-Royce. Однако предназначены эти системы для разных задач.

Как сообщает издание Tweak Town, микрореактор Rolls-Royce сможет генерировать от 1 до 10 МВт энергии, а благодаря своей компактности станет мобильным источником питания. Система поместится всего в нескольких транспортных контейнерах, так что, по сути, можно говорить о передвижном современном ядерном генераторе. Компания сравнивает его с малым модульным реактором, который вырабатывает 0,5 ГВт мощности и работает со стационарной площадки размером примерно с два футбольных поля.

Подчёркивается, что микрореактор предложит высокую удельную мощность, которая позволит ему эффективно, гибко и устойчиво обеспечивать широкий спектр операционных потребностей. Он сможет обеспечивать подачу электроэнергии и тепла по требованию. При этом ключевым преимуществом является его масштабируемость, благодаря которой агрегат легко можно транспортировать по железной дороге, морем и даже отправить в космос, делая его универсальным и надёжным источником энергии. В нём будет применяться безопасное топливо, а внутри ядра каждая порция урана окружена несколькими защитными слоями, что позволяет выдерживать даже самые экстремальные условия.

Rolls-Royce предлагает четыре сценария применения своей разработки: для обороны, для обеспечения энергетической безопасности в отдалённых гражданских районах, для промышленных зон и в космосе. Любой из этих сценариев может стать «переломным для нашей цивилизации», считает компания.

Также микрореактор может быть использован для центров обработки данных искусственного интеллекта, которые потребляют невообразимое количество энергии. Те же полупроводниковые компании, такие как TSMC и Intel, смогут использовать реактор для решения массы проблем, связанных с электроэнергией и подачей воды для охлаждения оборудования, что, в целом, открывает новые возможности для развития технологий.

Пневматические или компрессионные системы накопления энергии — это давно не новость. Первый такой объект был введён в эксплуатацию в Германии ещё в 1978 году. Воздух под давлением закачивается в полости в земле и затем расходуется для вращения турбин. Но теперь хранить энергию предлагается в сжиженном воздухе, что не требует подземных резервуаров. Одну из первых в мире таких установок начинают строить в Великобритании, которая сможет запасать до 300 МВт·ч энергии.

Источник изображения: Highview Power

Проект будет реализовывать компания Highview Power. В качестве площадки выбран посёлок Каррингтон в Манчестере. Работы начнутся немедленно, если верить компании. Ожидается, что установка LAES (liquid air energy storage) промышленного масштаба обеспечит мощность на уровне 50 МВт в течение 6 часов. В эксплуатацию объект обещают ввести в 2026 году.

На строительство объекта британская компания привлекла капитал, собранный в рамках первого раунда финансирования, который провёл Государственный инфраструктурный банк Великобритании и энергетическая транснациональная компания Centrica. Среди инвесторов можно отметить Rio Tinto, Goldman Sachs, Kirkbi и Mosaic Capital. Иными словами, более чем серьёзная поддержка. В общей сложности инвесторы предоставили на проект 300 млн фунтов стерлингов ($383 млн).

Установка LAES будет использовать излишки возобновляемой энергии на сжижение атмосферного воздуха, который затем будет храниться в изолированных резервуарах. При наличии спроса запасённый воздух извлекается под высоким давлением, повторно нагревается и расширяется, в результате чего создаётся поток газа высокого давления, который может направляться на турбину для производства электроэнергии.

На днях в штате Вайоминг начались работы по перестройке старой угольной электростанции в АЭС на малом реакторе на расплаве солей. Это первый в мире проект такого рода: малый и модульный реактор, который заменит собой угольную электростанцию. Проект реализует компания TerraPower, главным инвестором которой является Билл Гейтс (Bill Gates). Лицензия на строительство АЭС пока не выдана, но это не помешало начать работы по проекту.

Источник изображений: TerraPower

Национальный регулятор США близок в выдаче лицензии на реактор Natrium. В компании TerraPower не стали дожидаться окончательного решения и приступили к работе над инфраструктурой объекта и к некоторым базовым «неядерным» работам. На пике строительства объект обеспечит до 1600 рабочих мест. После ввода АЭС в строй, что ожидается к концу этого или в начале следующего десятилетия, около сотни сотрудников угольной электростанции будут приняты на работу на новом объекте. Всего обслуживание реактора и АЭС потребует около 250 человек персонала.

Энергетический блок (остров) начнут строить в 2025 году

В своём блоге Билл Гейтс пояснил, что реактор на расплаве солей натрия (проект Natrium) намного безопаснее и эффективнее традиционных водных реакторов. Расплав солей может без последствий поглотить любые излишки тепла от распада радиоактивного топлива, тогда как вода в данных условиях привела бы к взрыву пара. В случае аварии расплав солей просто остынет, к тому же, его не нужно перекачивать, он течёт практически сам. Наконец, буферная ёмкость для расплава соли позволяет держать в резерве излишки мощности, а это поможет компенсировать, например, колебания поставок солнечной и ветряной энергии.

Проект в штате Вайоминг подразумевает создание установки мощностью 345 МВтэ (электрической мощности). Буфер будет содержать расплав, достаточный для выработки 500 МВтэ. Температура солевого теплоносителя достигнет 900 °C. Во всём этом есть только одна проблема. Топливо HALEU для реактора Natrium и других перспективных установок приходится закупать в России. К запуску Natrium США надеется уйти от этой зависимости. По крайне мере, TerraPower с партнёрами начала процессы по созданию в США производства топлива для своих и подобных реакторов. О производстве самого сырья HALEU в США в достаточных объёмах пока не сообщается.

Из Калифорнии сообщают, что последние 45 суток штат ежедневно живёт с превышением выработки электрической энергии из возобновляемых источников над спросом. Излишки либо оседают в аккумуляторах, либо экспортируются в другие штаты. «Это не аномалия, — заявляют аналитики. — Это новая реальность!»

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Баланс потребляемой и вырабатываемой штатом электроэнергии отслеживает профессор гражданского строительства и охраны окружающей среды Стэнфордского университета Марк З. Джейкобсон (Mark Z. Jacobson). Он докладывает о состоянии энергосети Калифорнии в сети X (бывшая Twitter). В последнем обновлении от 21 мая 2024 года Джейкобсон сообщил, что в течение 45 дней подряд (69 из 75 дней подряд) предложение солнечной энергии #WindWaterSolar в Калифорнии каждый день частично превышало спрос. 20 мая это продолжалось в течение 7,58 часов, достигнув максимума в 135,4 % от спроса.

Как следует из хештега, учитываются показатели выработки солнечной, ветряной и гидроэнергетики. Благодаря обильным дождям в штате в последние месяцы гидроэнергетика бьёт все рекорды. Поэтому аналитики призывают не спешить праздновать победу в сфере энергетики с нулевым выбросом. Впереди частые в этом штате периоды засухи, а одни только солнце и ветер возможный дефицит в электричестве не покроют.

Джейкобсон отмечает, что предложение превышает спрос «на 0,25-6 часов в день», и это важный факт. Непрерывность заключается не в том, что возобновляемые источники энергии обеспечивают работу сети в течение всего дня, а в том, что это происходит ежедневно, чего раньше никогда не достигалось. Иначе говоря, в вечернее и ночное время штат закрывает вопрос со спросом либо гидроэнергетикой, либо поставкой из аккумуляторных хранилищ. В дневное время происходит запасание энергии в хранилищах, а также продажа излишков в соседние штаты.

Отметим, что в Калифорнии находится крупнейшее в мире сетевое хранилище энергии на аккумуляторных батареях (оно было запущено в эксплуатацию в январе 2024 года), а это означает, что эти батареи теперь весь день наполняются избыточной солнечной энергией и отдают её в сеть в вечернее и ночное время. Подобные проекты будут множиться в штате. Также в Калифорнии будут создаваться новые солнечные и ветряные электростанции. Существует рекомендация начать 26 новых «зелёных» проектов в штате общей стоимостью $6,1 млрд. В основном это должны быть ветряные электростанции в прибрежных водах.

Ранее Калифорния приняла закон, который обязывает к 2045 году обеспечить 100-% переход на выработку электричества с нулевым выбросом. По мнению Джейкобсона, Калифорния полностью перейдёт на возобновляемые источники энергии и аккумуляторы в режиме 24/7 ещё раньше — к 2035 году.

В понедельник 13 мая 2024 года президент США Джозеф Байден (Joseph Biden) подписал закон, который запрещает импортировать в США обогащённый уран из России. Сделано это, чтобы ускорить добычу урана на территории США с созданием всех необходимых цепочек поставок. На эти цели из бюджета будет направлено $2,7 млрд — сумма, ранее утверждённая Конгрессом. Россия поставляет в США до 25 % низкообогащённого урана и почти весь высокообогащённый.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Во вчерашнем сообщении Белого дома, который цитирует агентство Интерфакс, сказано следующее: «В понедельник, 13 мая 2024 года, президент подписал (...) "Закон о запрете импорта российского урана", который запрещает импорт необлученного низкообогащенного урана, произведенного в Российской Федерации или российским предприятием».

По данным Министерства торговли США, поставки «Росатома» закрывают до 25 % потребностей страны в этом виде топлива для АЭС. Что касается урана, обогащённого до 20 % и более (высокообогащённого), то альтернатив российскому топливу практически нет. Потребность в топливе HALEU или металлическом высокопробном низкообогащённом урановом топливе пока не очень большая, в отличие от обычного низкообогащённого урана, который регулярно требуется почти сотне реакторов в США на АЭС и в научных учреждениях. Но без топлива HALEU никакие реакторы новых поколений работать не будут. Возможно поэтому высокообогащённый уран выведен из под санкций.

Что касается низкообогащённого урана, то в США с 2020 года остановлена всякая его добыча. В последние месяцы возобновлена работа трёх шахт в Аризоне и Юте. Только стране нужны сотни таких рудников и это проблема. Множество шахт и мест захоронений отходов находятся на землях индейцев. В прошлом они сильно пострадали от последствий, связанных с загрязнением вод и облучением. Поэтому сегодня общественность настроена крайне насторожено к попыткам властей и бизнеса возобновить добычу.

Сторонники ядерной энергетики уверены, что современные технологии помогут создать защищённые и безопасные техпроцессы по разработке урановых шахт, а законодатели на всех уровнях работают, чтобы процесс, наконец-то, пошёл. В частности, разрешена работа рудника, находящегося в районе национального мемориального парка недалеко от Большого Каньона. Местные власти пытаются добиться разрешения открыть там множество новых разработок, хотя сотни старых шахт ещё не очищены от радиации и загрязнений.

«Будущее чистой энергетики нашей страны не будет зависеть от российского импорта, — заявила министр энергетики Дженнифер Гранхолм (Jennifer Granholm). — Мы инвестируем в создание безопасной цепочки поставок ядерного топлива здесь, в Соединённых Штатах».

«Росатом» считает закон о запрете импорта российского обогащённого урана «дискриминационным и нерыночным», как сообщило в своём телеграмм-канале РИА Новости со ссылкой на госкорпорацию. По факту США продолжат покупать у России урановое топливо. По крайней мере, для перспективных реакторов. Но будут делать всё возможное, чтобы рано или поздно уйти от такой зависимости.

Немецкое коммунальное предприятие Westfalen Weser сообщило о планах построить аккумуляторное хранилище энергии мощностью 120 МВт и ёмкостью 280 МВт·ч. Местом для создания хранилища выбрана бывшая атомная электростанция в Вюргассене в земле Северный Рейн-Вестфалия. Ранее для этих целей использовались в основном бывшие угольные электростанции. Об использование АЭС как площадки для размещения массивов аккумуляторов заявлено впервые.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Бывшие электростанции — угольные, атомные или другие — это практически идеальное место для создания аккумуляторных хранилищ энергии. Для этого есть уже созданная инфраструктура, подведены ЛЭП, имеются все основные лицензии. Уникальным для Германии стало сочетание таких факторов, как массовая остановка и вывод из эксплуатации АЭС в совокупности с развёртыванием электростанций на возобновляемой энергии. И было бы странно не воспользоваться открывающимися возможностями.

Атомная электростанция в Вюргассене мощностью 1912 МВт была остановлена в 1994 году. Её коммерческая эксплуатация стартовала в 1975 году. Реактору было всего 19 лет, когда его заглушили. Он не проработал и половины положенного срока. Топливные сборки и другое радиоактивное оборудование давно демонтированы. Землю под аккумуляторный проект компания Westfalen Weser получила от местных органов самоуправления на этой неделе.

Завершение строительства запланировано на вторую половину 2026 года, а общий объем инвестиций составит около €92 млн ($99,6 млн). «Мы инвестируем в накопление энергии, чтобы обеспечить безопасное и эффективное электроснабжение, поскольку производство энергии из возобновляемых источников продолжает расти», — сказал Юрген Нох (Jürgen Noch), управляющий директор муниципального предприятия.

Согласно представлениям компании, спрос на возобновляемую энергию, а также системы её хранения и распределения будет неуклонно расти. В частности, ожидается, что ёмкость аккумуляторных батарей в регионе Оствестфален-Липпе увеличится более чем в 12 раз и составит около 1 ГВт·ч, поскольку страна продолжает наращивать аккумуляторный парк.

Недавний анализ Института солнечной энергетики Фраунгофера показывает, что установленная база аккумуляторных батарей почти удвоилась в прошлом году, увеличившись с 4,4 ГВт / 6,5 ГВт·ч к концу 2022 года до 7,6 ГВт / 11,2 ГВт·ч к концу 2023 года. Институт заявил, что потребности в хранении энергии в Германии возрастут к 2030 году до более чем 130 ГВт·ч.

Ещё одна крупномасштабная система хранения планируется на площадке бывшей атомной электростанции в немецкой земле Шлезвиг-Гольштейн. PreussenElektra и её материнская компания E.ON намерены в конечном итоге разработать хранилище на 800 МВт / 1600 МВт·ч, что сделает его крупнейшим в Европе хранилищем энергии на аккумуляторных батареях. Заявка на создание хранилища на АЭС в Брокдорфе была подана в 2017 году. Электростанция прекратила работу 31 декабря 2021 года.

Руководство основанной Биллом Гейтсом (Bill Gates) компании TerraPower сообщило, что перспективную АЭС на расплаве солей натрия начнут строить в июне даже в том случае, если разрешение от регулятора не успеют получить. Станция будет строиться рядом с угольной электростанцией Naughton вблизи города Кеммерер в штате Вайоминг, США. Ещё до постройки реактора необходимы значительные инфраструктурные изменения на площадке, а технически лицензия на такие работы не нужна.

Источник изображения: TerraPower

Исполнительный директор TerraPower Крис Левеск (Chris Levesque), сообщил Financial Times, что компания в этом месяце подаст заявку на получение разрешения регулирующих органов США на строительство своего реактора, который охлаждается не водой, а расплавом солей натрия. Подача заявки ожидалась в середине 2023 года, но затем была перенесена, как и сдвинут на два года график ввода объекта в строй. Для TerraPower и других разработчиков инновационных атомных реакторов барьером стало то, что основным поставщиком HALEU-топлива для них была и остаётся Россия.

И всё же, лёд определённо тронулся. По крайней мере, для АЭС TerraPower. Эта компания уже подвергается критике со стороны конкурентов за слишком большую поддержку со стороны федерального бюджета. Так, из бюджета США на строительство объекта будет выделено минимум $2 млрд. Но разве могло быть по-другому, если один из твоих организаторов Билл Гейтс, а партнёр проекта, который будет его эксплуатировать, Уоррен Баффет?

Реактор TerraPower в какой-то мере можно считать малым модульным реактором. Для США важно в этой сфере догнать Россию и Китай, где уже есть работающие объекты, подпадающие под эту категорию. Впереди делёж рынка АЭС в Африке и не только, поэтому проекты перспективных малых реакторов будут конкурировать наиболее остро. В таких обстоятельствах поддержка федеральных властей должна только приветствоваться.

Мощность реактора TerraPower составит 345 МВтэ. Соль натрия будет разогреваться почти до 900 °C, что даст возможность лучше использовать тепло, чем при охлаждении водой. Такой высокий нагрев, кстати, позволит создать буферную зону ёмкостью 500 МВтэ на случай экстренного производства энергии. К тому же, соль не способна создать достаточно энергии для взрыва в случае аварии, что делает солевые реакторы намного безопаснее, а экономия на средствах обеспечения безопасности сделает строительство подобных АЭС в два раза дешевле, чем АЭС с водяным охлаждением.

Если заявленные сроки будут соблюдены, то ввод АЭС на расплаве солей натрия в строй состоится в 2030 году или чуть позже. Это на два года позже первоначальных планов, но такие проекты могут задерживаться и на дольше.

К сожалению, компания не озвучила ожидаемую стоимость электричества, вырабатываемого «натриевым» реактором. Другой перспективный проект малого ядерного реактора компании NuScale в ноябре прошлого года был внезапно свёрнут в США по причине повышения проектной стоимости производимой им энергии на 50 %. Поэтому проекты NuScale будут продвигать в Эстонии, Польше, Румынии, Болгарии и на Украине. Но это уже другая история.

В конце прошлого месяца во время выступления на конференции Bosch ConnectedWorld глава Tesla и SpaceX Илон Маск (Elon Musk) заявил, что уже в следующем году сдерживающим развитие систем искусственного интеллекта станет глобальный дефицит электроэнергии. Система электроснабжения перестанет поспевать за бурным ростом количества центров обработки данных.

Источник изображения: Nvidia

По данным Boston Consulting Group, на которые ссылается Barron’s, центры обработки данных к 2030 году будут потреблять 7,5 % всей электроэнергии, доступной на территории США. Строящиеся для систем ИИ центры обработки данных могут потреблять сотни мегаватт электроэнергии на один объект. Как считают аналитики, с 2022 по 2030 годы энергопотребление ЦОД на территории США увеличится с 126 до 390 тераватт в час, такого количества электроэнергии хватило бы для обеспечения 40 млн американских домохозяйств.

По оценкам 650 Group, объёмы поставок серверных систем для нужд ИИ за период с прошлого до 2028 года увеличатся в шесть раз до 6 млн штук. По прогнозам Gartner, среднее энергопотребление одного ускорителя вычислений в их составе вырастет с нынешних 650 до 1000 Вт. Другими словами, энергопотребление будет расти не только за счёт увеличения количества серверов, но и в удельном выражении. Попытки оптимизировать энергозатраты за счёт внедрения искусственного интеллекта в сферу контроля за энергопотреблением позволят несколько сдержать эту тенденцию, но не решат проблему полностью. Переход на жидкостное охлаждение серверных систем будет неизбежен в большинстве случаев. Операционные расходы на содержание центра обработки данных можно сократить на величину более 40 %, отказавшись от традиционного воздушного охлаждения в пользу жидкостного, как утверждает Super Micro.

Проблема усугубляется неравномерным развитием региональных сетей энергоснабжения. Кроме того, не везде существует возможность эффективно передавать генерируемую электроэнергию к месту расположения крупных потребителей. Эксперты утверждают, что в США генерируется достаточно электроэнергии для развития систем искусственного интеллекта, но существует проблема с сетями распределения.

Учёные продолжают искать чистые и устойчивые источники энергии. Одним из перспективных направлений в этой деятельности считается разработка технологий, которые позволят улавливать солнечную энергию непосредственно в космосе, а затем передавать её на Землю. Определённых успехов в этом добились учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech), которым удалось собрать энергию с помощью орбитального спутника и передать её на Землю.

Источник изображения: Mmdi/Getty Images

Речь идёт о миссии Space Solar Power Demonstration (SSPD-1), которая реализуется силами команды учёных Space Solar Power Project (SSPP) из Caltech в сотрудничестве с Indie Semiconductor Inc., Лабораторией реактивного движения (JPL) NASA, Amazon Web Services и стартапом GuRu Wireless, являющимся одним из подразделений Caltech. Совместная деятельность привела к тому, что учёным удалось собрать немного энергии на орбите Земли, а затем передать её на поверхность нашей планеты, что можно считать серьёзным достижением. Подробная информация о проделанной работе была изложена в статье исследователей, которую опубликовали в arXiv.

На Земле люди научились использовать солнечный свет для получения энергии, но даже самые передовые технологии имеют свои недостатки. К примеру, в пасмурный дождливый день мощность солнечной батареи может упасть на 25 %, к тому же они не могут вырабатывать энергию в тёмное время суток. В это же время размещённые на орбите солнечные панели могут непрерывно генерировать энергию, если они ориентированы таким образом, чтобы на них всегда попадал солнечный свет. Учёным остаётся разработать надёжный способ передачи энергии с орбиты на Землю, где она могла бы использоваться для питания предприятий, домов и многого другого.

Аппарат MAPLE / Источник изображения: Ayling Et Al/ArXiv

Эксперимент учёных стал возможен благодаря устройству Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE), с помощью которого и осуществлялась передача энергии из космоса на Землю. Оно выполнено в виде небольшого спутника CubeSat размера 6U и способно принимать солнечную энергию, собранную с помощью фотоэлектрических элементов. Затем MAPLE задействовал выпрямляющие антенные решётки для преобразования солнечной энергии в радиочастотную. После этого синтезировался луч радиочастотной энергии, который и был передан на Землю. Аппаратура для приёма и преобразования сигнала в постоянный ток, а также для слежения за MAPLE располагается на крыше лаборатории Мура в Caltech.

Реализация миссии началась 3 января 2023 года, когда исследовательский аппарат с помощью ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 был доставлен на низкую околоземную орбиту. Ровно через два месяца учёные начали экспериментировать с MAPLE и в результате миссия была признана успешной. В дальнейшем исследователи планируют создать созвездие спутников типа SPPD-1, которая сможет передавать на Землю энергию для снабжения 10 тыс. домохозяйств. Однако до этого ещё далеко, поскольку на данный момент MAPLE улавливает в космосе от 175 до 251 мВт за раз, а до наземной станции дошёл только 1 мВт энергии.

После ввода в эксплуатацию первой в мире геотермальной электростанции с горизонтальными стволами, которую в ноябре 2023 года запустила компания Google, подрядчик проекта компания Fervo Energy принялась бурить скважины для коммунального предприятия в штате Юта. Благодаря новым технологиям и передовому оборудованию нефтяников, проходка горизонтальных стволов стала на 70 % быстрее и на 50 % дешевле, что может сильно подтолкнуть развитие новой отрасли.

На новом проекте. Источник изображения: Fervo Energy

По словам Fervo Energy, горизонтальная скважина для проекта Cape Station в южной части штата Юта пробурена за 21 день. Благодаря этому стоимость работ снизилась с $9,4 млн, которые заплатила компания Google за проект в штате Невада, до $4,8 млн. Работы выполнены не только быстрее, но также существенно дешевле. Помог в этом не только полученный на проекте Google опыт, но также закупленное у нефтяников самое передовое на сегодня оборудование для бурения и охлаждения рабочих скважин в процессе бурения.

Более того, скважина на новом проекте пробурена ещё на 640 м глубже, чем в проекте Google, а там она была создана на глубине более 2 км. Трансляция опыта на другие проекты обещает получить доступ к чистой геотермальной электроэнергии в местах, где нет традиционных геотермальных источников. Согласно проектам Fervo Energy, она закачивает на глубину холодную воду с поверхности и обратно поднимает уже нагретую до более чем 200 ℃. Эта вода нагревает водный контур в электростанции и полученным паром вращает турбину. Затем вода в первом контуре охлаждается и снова идёт под землю, и так до бесконечности.

В минувшую пятницу в Дании к одной из местных электросетей подключили необычную приливную электростанцию. Она выглядит как воздушный змей, только «парит» она в подводных течениях. Восходящие потоки воздуха и воды ускоряют движение «змея», и он всегда летает быстрее встречных потоков, что позволит вырабатывать достаточную мощность даже в условиях слабых приливов.

Источник изображений: Minesto

Манёвренную приливную электростанцию Dragon 12 спроектировала и построила компания Minesto. «Дракон 12» способен вырабатывать 1,2 МВт электричества. Его вес достигает 28 т, а размах «крыльев» — 12 м. Внешне он похож на военный беспилотник из будущего, что, впрочем, обусловлено банальными законами гидродинамики. Электростанция крепится ко дну на длинном тросе и это даёт ей возможность перемещаться в воде с относительной свободой. Установленная на борту электроника следит за безопасностью движения, предотвращая рискованные манёвры.

Согласно расчётам Minesto, для первой сотни установок нормированная стоимость вырабатываемой ими электроэнергии составит $108 за 1 МВт·ч. После этого нормированная стоимость снизится до $54 за 1 МВт·ч. Пару лет назад Министерство энергетики США сделало заключение, что морские электростанции с якорным (мёртвым) креплением ко дну, включая приливные, в среднем будут вырабатывать электроэнергию стоимостью $89 за МВт·ч. Нетрудно увидеть, что в таком случае у проекта «морских змеев» Minesto хорошие перспективы.

Первая из электростанций Dragon 12 установлена в проливе в районе Фарерских островов, где течения всегда сильные. Её подключили к электросети одного из островов, где проживает 55 тыс. человек.

В 2008 году учёные предприняли попытку бурения скважины к карману с магмой под вулканом Крафла в Исландии. Камера с магмой оказалась ближе ожидаемого, поэтому она вскрылась и разрушила скважину. Но главное, что катастрофы в виде спровоцированного бурением извержения не произошло, что доказало возможность контролируемого доступа к магме и позволило надеяться на приручение в будущем энергии вулкана.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

С учётом полученного опыта учёные предпримут ещё ряд попыток подобраться как можно ближе к магматическим камерам под Крафлой. Следующее бурение запланировано на 2026 год. Проектом занимается специально созданная для этого организация Krafla Magma Testband (KMT).

«Возможность проникнуть в кору и взять пробы магмы дала бы нам огромные знания, — заявляют исследователи. — Мы надеемся, что сможем провести хотя бы прямое измерение температуры, чего никогда раньше не делалось».

Проект очень амбициозен. Предстоит разработать жаропрочные инструменты и измерительную аппаратуру, чтобы добраться до нужной глубины и контролировать условия вблизи карманов с магмой и внутри них. При этом следует понимать, что обнаружение магматических карманов и определение глубины их залегания — это нетривиальная задача. Как правило, учёные бурят почти вслепую, надеясь, что соседство с вулканом с большой вероятностью позволит рано или поздно добраться до камеры с магмой.

Пример площадки для добычи энергии от тепла магмы. Источник изображения: Krafla Magma Testband

В случае удачи проект привнесёт много нового в наши знания о вулканах и причинах извержений. Но учёные ожидают от работ также практической ценности. В 2028 году будет предпринято ещё одно бурение на склонах Крафлы, но уже с прицелом на геотермальные технологии. С помощью перегретой воды под высоким давлением, разогреваемой магмой в кармане или вблизи камеры, планируется запустить вырабатывающую электрический ток турбину. По мнению исследователей, такие мощные источники энергии как вулканы следует постепенно приручить, чтобы получить доступ к их неограниченной чистой энергии.

Google сообщила, что в её центр обработки данных в Неваде начала подаваться электрическая энергия с первой в своём роде электростанции. Электричество вырабатывает нагретая до почти 200 ℃ вода, поднятая с глубины свыше 2 км. Чтобы обеспечить непрерывную работу электростанции с номинальной мощностью 3,5 МВт потребовалось пробурить горизонтальные скважины. Уникальный проект позволит создавать подобные установки во многих уголках Земли.

Источник изображения: Google

Проект реализован благодаря двухлетнему сотрудничеству Google и стартапа Fervo Energy. Опыт, необходимый для создания электростанции был перенят у нефтяников, для которых горизонтальная проходка не в новинку. Горизонтальный ствол длиною 990 м с помещённой внутрь обсадной трубой диаметром 17,78 см позволил создать постоянный и равномерный поток нагретой до 191 ℃ воды со скоростью 63 л/с. Обычный вертикальный канал был бы достаточен для обеспечения объектов теплом, чем практически сегодня и занимается геотермальная индустрия. До реализации проекта Google и Fervo о выработке электрической энергии из геотермальных источников никто всерьёз не думал.

Google показала, что проект рабочий и его можно тиражировать. Ранее компания Fervo заявляла, что в случае успеха намерена построить в штате Юта на порядок или даже более масштабную геотермальную электростанцию. Этот проект предусматривает обеспечение чистой энергией четверть жителей штата или около 300 тыс. домохозяйств.

Схема бурения скважин в проекте. Источник изображения: Fervo Energy.

Вдоль горизонтального канала с трубой проложены оптоволоконные кабели, которые служат датчиками потока, измеряют температуру и динамику прохода воды. Слежение за параметрами скважины ведётся в непрерывном круглосуточном режиме. Энергия от выработки также подаётся в стабильном режиме 24/7 в любое время года вне зависимости от погоды. Она может стать весомым дополнением к солнечной и ветровой энергетике, сглаживая пики потребления и прерывистый характер этих возобновляемых источников.

На днях в Вене на Международном форуме по энергетике и климату британская компания Global OTEC заявила, что первый коммерческий генератор для выработки электричества на разнице температур воды в океане начнёт работать в 2025 году. Баржа Dominique с генератором мощностью 1,5 МВт будет круглогодично обеспечивать электричеством островное государство Сан-Томе и Принсипи, чем покроет примерно 17 % потребности страны по электричеству.

Источник изображения: Global OTEC

Идея вырабатывать электроэнергию на разнице температур воды в океане не нова. Впервые эксперимент был поставлен в 1881 году (142 года назад). В 1930 году на Кубе построили OTEC-установку (ocean thermal energy conversion) мощностью 22 кВт. Но не всё было гладко. Проблема со всеми ранними установками была в том, что подавляющее большинство вырабатываемой такими установками электроэнергии шло на работу насосов, которые поднимали холодную воду на поверхность с глубины в несколько сотен метров.

Температура воды на глубине 800 м в экваториальных водах примерно 4 °C. На поверхности вода не ниже 25 °C. В турбинном генераторе с замкнутым контуром используется хладагент, который закипает в данном диапазоне, например, аммиак. Проделав свою работу, хладагент конденсируется под воздействием поднятой с глубины холодной воды и вновь превращается в пар в контуре с водой с поверхности океана. С одной стороны, всё просто, но инфраструктура такой электростанции очень дорогая.

Для подъёма холодной воды с глубины труба должна быть теплоизолирована. Баржа должна быть надёжно закреплена на месте, чтобы не нарушилась целостность заборных труб, а в тропических водах шторма — обычное явление. Ориентировочная стоимость 5-10-МВт плавучей электростанции может составить от $200-300 млн, что большинству островных государств не по карману. И это уже похоронило несколько таких проектов.

Как утверждают представители Global OTEC, совместное коммерческо-государственное партнёрство произвело все необходимые экономические, социальные и другие обоснования, и это приведёт к развёртыванию первой коммерческой OTEC-электростанции в 2025 году. Вырабатываемое первыми баржами Dominique электричество будет недешёвое: от $150 до $300 за МВт·ч. Однако оно будет вырабатываться в непрерывном режиме с номинальной мощностью круглогодично и может стать буфером для прерывистой солнечной или ветряной электрогенерации. Впоследствии стоимость будет снижена до $50 за МВт·ч, а будет это или нет, мы узнаем через два года.