Президент США Дональд Трамп (Donald Trump) подписал четыре указа, направленных на возрождение добычи угля в стране. Обращаясь к шахтёрам, президент назвал уголь «прекрасным» и пообещал устранить все препятствия для его добычи и использования в энергетике. Экологи считают эти шаги устаревшими и неоправданными, но ситуация с поставками электроэнергии в США далека от идеальной и требует непопулярных мер.

Источник изображения: interestingengineering.com

В последние годы в США сложилась ситуация, которая привела как к дефициту в выработке, так и в доставке электроэнергии потребителям. В то же время рост парка электромобилей и, особенно, расширение сферы искусственного интеллекта требуют всё больше электроэнергии, быстрого источника восполнения которой пока нет. В краткосрочной перспективе дефицит должны покрыть газовые электростанции, а в долгосрочной — АЭС. Но уголь тоже нельзя сбрасывать со счетов, как пояснил свои новые указы Трамп. Кроме того, это рабочие места и рост промышленного производства в США.

Выступая во вторник после подписания указов перед группой шахтёров в касках, президент заявил, что сократит «ненужные правила, нацеленные на прекрасный, чистый уголь». Он сообщил, что правительство ускорит процесс сдачи в аренду угольных месторождений на федеральных землях, упростит выдачу разрешений и «положит конец предвзятому отношению властей к углю». Своё право принимать непопулярные решения Трамп подкрепил ссылкой на Закон о производстве для обороны (Defense Production Act), который позволяет президенту США вручную регулировать сферу добычи и распределения полезных ископаемых.

Отныне уголь будет считаться минералом, критически важным для национальной безопасности страны. В результате подписания новых указов ряду угольных электростанций теперь запретят закрываться, если ранее они планировали это в рамках декарбонизации энергетики. «Ничто не может уничтожить уголь», — сказал Трамп, хотя данные экспертов говорят об обратном.

Отрасль десятилетиями находится в упадке. В 2001 году уголь обеспечивал 51 % выработки электроэнергии в США. Сейчас этот показатель снизился примерно до 15 %. Пик потребления угля пришёлся на 2007 год, и с тех пор он снижается из-за более дешёвых альтернатив и экологических норм.

Несмотря на то что из-за требований по охране окружающей среды некоторые угольные электростанции были закрыты, основной причиной стало удешевление других источников энергии. Природный газ стал более доступным, а возобновляемые источники, такие как энергия ветра и солнца, быстро набрали популярность. На самом деле, согласно отчёту Energy Innovation за 2023 год, эксплуатация 99 % угольных электростанций в США обходится дороже, чем строительство новых ветряных или солнечных электростанций.

«Ничто не может уничтожить уголь. Ни погода, ни бомба — ничто, — сказал Трамп ещё в январе 2025 года во время виртуальной речи на Всемирном экономическом форуме в Давосе, Швейцария. — И у нас больше угля, чем у кого-либо».

И хотя эксперты в целом не одобряют подобное «воскрешение» ископаемых энергоресурсов, решения действующего президента США будут иметь силу и последствия для отрасли.

Так, первый указ предписывает всем государственным учреждениям прекратить политику, «дискриминирующую» угольную промышленность. Он также отменяет введённый при Обаме мораторий на аренду угольных месторождений на федеральных землях.

Второй указ замораживает то, что Трамп назвал «ненаучной и нереалистичной политикой, введённой администрацией Байдена», что, по его словам, поможет защитить угольные электростанции. Третий указ направлен на обеспечение «безопасности и надёжности энергосистемы» и выступает против политики, которую Трамп называет «искусственно вызванной» и вредной для источников ископаемого топлива. Четвёртый указ предписывает Министерству юстиции расследовать «неконституционные» законы штатов, ограничивающие использование угля.

Трамп также хочет увеличить экспорт угля и продвигать угольные технологии. Он считает, что уголь может удовлетворить растущий спрос на электроэнергию, вызванный развитием центров обработки данных, промышленности и электромобилей. При всей спорности инициатив, вряд ли кто-то усомнится в ценности угля для металлургической промышленности. Это основа множества отраслей, и заменить его в этой сфере будет непросто даже в отдалённой перспективе.

Китайские учёные раскрыли детали технологии наиболее эффективного на сегодняшний день способа извлечения урана из морской воды. Китаю это необходимо для импортозамещения в сфере уранового топлива для атомных электростанций. Сегодня страна закупает 13 000 тонн урана в год, самостоятельно производя только 1700 тонн этого сырья. К 2040 году Китаю ежегодно потребуется свыше 40 000 тонн урана, значительную часть которого он намерен добывать из морской воды.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Согласно оценкам учёных, в водах мирового океана содержится 4,5 млрд тонн урана, что в 1000 раз превышает запасы урановой руды в недрах Земли. Концентрация урана в воде крайне низка — 3,3 мг на тонну жидкости, что затрудняет его добычу из этого источника. Первыми уран из морской воды начали добывать в Японии около 40 лет назад. Тогда было получено около 1 кг уранового концентрата — так называемого жёлтого кека. Технических трудностей для подобных работ нет, однако они экономически нецелесообразны, с чем решили поспорить китайские учёные.

Эффективной добыче урана из морской воды мешают два фактора. Во-первых, это низкий показатель адсорбции с помощью существующих материалов. Во-вторых, сложность разделения ионов урана и других тяжёлых металлов, в частности ванадия. Исследователи из Научного центра редких изотопов Frontiers Университета Ланьчжоу (Lanzhou University Frontiers Science Centre) разработали технологию, которая удваивает способность к адсорбции урана и в 40 раз повышает эффективность его разделения с ванадием.

В качестве поглощающего материала учёные использовали перспективный класс металлоорганических каркасов (MOF). Это гибридные кластерные соединения с наивысшей на сегодняшний день пористостью. Для улучшения свойств поглощения ионов урана и их отделения от ионов ванадия новым MOF-соединениям придали способность изменять размеры пор под воздействием ультрафиолета.

В ходе экспериментов с морской водой и её имитацией новый материал показал способность поглощать ионы урана на уровне 588 мг на грамм материала. При этом коэффициент разделения ионов урана и ванадия достиг 215 единиц, что превзошло все предыдущие разработки в этой области. Учёные уверены, что промышленная добыча урана из морской воды с использованием предложенных материалов больше не является фантастикой.

Ранее в Китае планировали не позже 2025 года добывать уран из морской воды в масштабе килограммов, а к 2035 году рассчитывают построить демонстрационный завод для добычи урана в промышленных масштабах, чтобы к 2050 году обеспечить в стране непрерывное производство урана из морской воды.

Гипотетическая сфера Дайсона вокруг Солнца, которая будет собирать энергию звезды для нужд человечества, когда-нибудь может стать реальностью. Сегодня подобный проект представляется фантастическим. Но энергии много не бывает — земная цивилизация уже усвоила этот урок, и будет искать доступ к новым источникам. Так почему бы уже сегодня не оценить этот проект с позиций учёных и инженеров? Всё необходимое для этого можно найти в учебниках.

Художественное представление частичной сферы (роя) Дайсона. Источник изображения: Archibald Tuttle

Исследование возможности создания сплошной или частичной сферы Дайсона провёл Ян Мариус Питерс (Ian Marius Peters) из Института возобновляемых источников энергии Гельмгольца в Эрлангене-Нюрнберге (Forschungszentrum Jülich). Его работа опубликована в журнале Science Direct. Как пояснил учёный, он не нашёл публикаций, посвящённых созданию сферы Дайсона из фотоэлектрических панелей, а ведь это самое очевидное решение для улавливания энергии Солнца на сегодняшний день.

Идею энергетической ловушки для сбора энергии звезды развил физик Фримен Дайсон (Freeman Dyson). По его словам, он почерпнул её из произведения Олафа Стэплдона Создатель звёзд (1937). Однако схожие идеи значительно раньше выдвигал Константин Циолковский, о чём Дайсон, вероятно, не знал. В любом случае он развил идеи предшественников в относительно полную концепцию. Учёный Ян Мариус Питерс пошёл дальше — он оценил влияние подобной мегаконструкции на жизнь на Земле, а также рассчитал, сколько материала потребуется для её строительства.

Математические расчёты показали, что сфера Дайсона небольшого диаметра — внутри орбиты Земли — оказалась бы непрактичной. Во-первых, она перегревалась бы, что снижало бы эффективность фотоэлектрического преобразования. Во-вторых, она блокировала бы свет, поступающий на Землю, что привело бы к гибели организмов и цивилизации.

Сферы Дайсона больших диаметров охлаждались бы лучше и, в целом, позволяли бы обеспечить эффективность улавливания солнечной энергии на уровне 25 %. Однако в случае сплошной сферы температура на нашей планете могла бы повыситься на 140 К, что также привело бы к гибели жизни на Земле.

Источник изображения: Science Direct 2025

В качестве компромиссного решения можно было бы создать частичную структуру (рой Дайсона) с покрытием на уровне 22 % на расстоянии 2,13 а. е. от Солнца. Это позволило бы получать 4 % солнечной энергии (15,6 йоттаватт), при этом температура Земли повысилась бы менее чем на 3 К, что сопоставимо с текущими тенденциями глобального потепления. Для этого потребуется 1,3 × 10²³ кг кремния — колоссальное количество, но вполне осуществимое в рамках запасов вещества в Солнечной системе.

Рой Дайсона будет проще создать, чем сплошную сферу. В принципе, такой проект можно реализовывать уже сегодня. Группировку можно наращивать постепенно, по мере изготовления компонентов роя. В таком случае идея уже не кажется фантастической. Однако её время всё же ещё не пришло.

Учёные Национальной лаборатории Айдахо (INL) сообщили о серьёзном продвижении в создании технологии для производства ядерного топлива для малых модульных реакторов на расплавах солей. Это будут ультрасовременные, безопасные и эффективные реакторы, первым из которых обещает стать установка Natrium компании TerraPower, главным инвестором которой считается Билл Гейтс (Bill Gates).

Источник изображений: INL

Исследователи INL совершили прорыв в производстве солей урана, подходящих для реакций деления в реакторах на расплавах хлоридных солей. Реактор на расплаве солей грубо похож на обычный трубопровод, в который с одной стороны подаётся смесь соли-носителя и топлива. Смесь разогревается до 600–900 °C, и на выходе из «трубы» отбирается для переработки и частичной утилизации, но в основном идёт для новой загрузки в реактор снова и снова.

Поскольку реактор на расплаве солей работает при обычном атмосферном давлении, риск аварий сведён к минимуму. Радиоактивных отходов тоже немного. Из явных проблем была только одна серьёзная — с топливом, которое в виде так называемого топлива HALEU (металлического высокопробного низкообогащённого урана) почти в полном объёме закупалось (и закупается) в России.

Исследователи INL с 2020 года работают над производством топлива для реакторов на расплавах солей в США. Для большей эффективности, с целью достичь в этом 90 %, было решено использовать обеднённый уран для создания аналогов трихлорида урана (UCl₃) или тетрахлорида урана (UCl₄). Эти соли уранового топлива хорошо растворяются в теплоносителе — в хлориде натрия, но их производство сопряжено с целым комплексом технологических трудностей. В частности, пять лет назад группа INL проекта MCRE (Molten Chloride Reactor Experiment, или, по-русски, экспериментальный реактор с расплавом хлорида) могла за один цикл производить не более 85 граммов топлива. В то же время для запуска реакции деления в реактор нужно было загрузить 3,5 т топлива.

Установка MCRE

Новая установка и недавно испытанный техпроцесс позволили за один цикл производить 18 кг топлива. Учёные назвали это прорывом и к октябрю 2025 года обещают синтезировать ещё пять подобных партий топлива. Весь полученный объём будет использован для испытаний материалов реактора на устойчивость к коррозии и высоким температурам — двум главным опасностям реакторов на расплавах солей.

«После многих лет экспериментов и доработок мы, наконец, нашли правильный процесс, чтобы добиться идеального результата, — говорят учёные проекта MCRE. — Требуется особая настойчивость, чтобы продолжать работать над проблемой, когда нет гарантии, что вы найдёте решение».

На площадке в Вайоминге компания TerraPower уже начала модернизацию инфраструктуры для будущего строительства реактора Natrium на расплавах солей. Запуск демонстратора ожидается в 2028 году, а коммерческой установки — в 2035. Остаётся надеяться, что к тому времени учёные создадут техпроцесс для производства достаточного объёма топлива для таких реакторов, поскольку 18 кг за цикл проблему не закроет даже в теории.

Новые методы бурения и прогрессивные технологии извлечения тепла из недр Земли обещают быстро сделать геотермальную энергетику конкурентоспособным игроком на рынке выработки электричества, уверены учёные из США. Это произойдёт стремительно — всего за пару лет. Прогнозы говорят, что уже в 2027 году стоимость генерации электричества с помощью тепла недр планеты сравняется со стоимостью сегодняшнего электричества «из розетки».

Геотермальная электростанция Google. Источник изображения: Google

Доклад о перспективах геотермальной энергетики (EGS) представил ведущий специалист в отрасли Роланд Хорн (Roland Horne), профессор энергетики и инженерии Стэнфордского университета (Stanford University). Он начал с того, что исторически доступ к геотермальной энергии был связан исключительно с географическими факторами. Для обычных геотермальных электростанций требуются горячие, проницаемые породы и большое количество подземных жидкостей, что характерно для мест с недавней вулканической активностью, таких как Япония, Новая Зеландия, Филиппины, Кения, Сальвадор, Исландия и западная часть Соединённых Штатов.

Но это было в прошлом. За последние 50 лет придуманные нефтяниками методы бурения и разрыва пластов открыли возможность доступа к теплу недр на большей части планеты, а не только рядом с вулканами. Пока новыми технологиями воспользовались лишь единичные компании, но в них скрыт огромный потенциал для производства электрической энергии в больших масштабах. Сегодня в глобальном масштабе доля геотермальной энергетики по-прежнему составляет менее половины процента. Доля солнечной и ветряной энергии более чем в 25 раз выше, что можно исправить в обозримые сроки.

Для доступа к подземному теплу следует использовать методы бурения, разработанные для добычи сланцевого газа, включая горизонтальное бурение и гидроразрыв пластов. Закачивая в скважины жидкость под большим давлением, нефтяники расширяют существующие в породе трещины и создают новые, за счёт чего происходит приток нефти и других жидкостей к поверхности. В геотермальных системах с улучшенными характеристиками жидкость представляет собой просто горячую воду из естественных подземных резервуаров.

Другие адаптированные методы включают бурение нескольких скважин с одной площадки для повышения эффективности и снижения затрат. Синтетические алмазные буровые коронки, которые могут эффективно проходить через твёрдые породы, также оказались критически важными, позволяя завершить строительство новой геотермальной скважины за несколько недель, а не месяцев. «Ускорение бурения оказывает огромное влияние на экономику EGS в целом», — пояснил учёный.

Согласно проведённым расчётам, более высокая скорость бурения может уже к 2027 году сделать геотермальные системы конкурентоспособными по отношению к системам «наземной» выработки электричества на большей части территории США, что сегодня примерно равно $80 за МВт·ч.

В Калифорнии, которая в настоящее время получает около 5 % электроэнергии из геотермальных источников, авторы подсчитали, что с помощью EGS геотермальная мощность может увеличиться в десять раз и к 2045 году достичь 40 ГВт, что позволит заменить ископаемое топливо в качестве базовой генерации. Таким образом, EGS дополнит нестабильные возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, и повысит стабильность безуглеродной энергосистемы.

Но есть один момент, который обязательно нужно учитывать. Как и при гидроразрыве пластов для добычи нефти и газа, дробление глубинных пород для доступа к геотермальным резервуарам может вызвать землетрясения. Для снижения риска катастроф профессор рекомендует не бурить там, где риск землетрясений высокий и где проходят разломы земной коры. Также следует бурить с осторожностью и прекращать работы каждый раз, как только сейсмические события превысят определённый уровень. Если тряска будет не сильной, работы можно не останавливать.

Ещё одним способом избежать землетрясений в местах бурения может быть мягкое нагнетание воды для гидроразрыва — не под высоким давлением, а намного более слабым. «Постепенное закачивание жидкости вместо использования напора под давлением может значительно снизить риск и масштабы индуцированной сейсмической активности», — сказал Хорн.

Учёный и его коллеги надеются, что новое исследование послужит стимулом для дальнейших исследований и разработок EGS как устойчивого и надёжного источника энергии. «EGS может изменить правила игры в производстве экологически чистой энергии не только в Калифорнии, но и по всей территории США и во всём мире, — сказал Хорн. — Безопасное использование внутреннего тепла Земли может существенно повлиять на энергетику нашего будущего».

Поскольку мир столкнулся с проблемой нехватки электрической энергии, сразу же возникло множество интересных предложений, как смягчить её дефицит в той или иной перспективе. Британские разработчики решили заняться среднесрочными проектами, предлагая массовое производство плавучих атомных электростанций, курс на которые давно взяла Россия.

Визуализация британской ПАЭС. Источник изображения: Core Power

Так, британская компания Core Power объявила, что планирует в течение 10 лет массово производить плавучие атомные электростанции (ПАЭС) с использованием усовершенствованной конструкции реакторов и модульного судостроения, которые будут стоять на якоре у побережья США. В США, как известно, дефицит электроэнергии наиболее острый, покрытие которого в ближайшей перспективе планируют обеспечить за счёт сжигания полезных ископаемых. В будущем там собираются перейти на экологически чистые атомные электростанции, благо новые поколения реакторов обещают оказаться безопасными.

Но главное преимущество ПАЭС, как заявляют в Core Power, — это отсутствие необходимости в землеотведении, лицензировании и масштабных работах по созданию инфраструктуры АЭС. Судно-электростанция будет производиться по типовой схеме на верфи, куда оно сможет вернуться для ремонта и заправки новой порцией ядерного топлива. Проект даже получил название «Либерти» (Liberty) в честь ускоренного производства кораблей во времена Второй мировой войны, когда корпуса кораблей сходили с верфи по одному каждые четверо суток.

Реакторы на ПАЭС Core Power будут четвёртого поколения. Если точнее, то планируются реакторы на расплаве солей. Такие реакторы не взрываются от утечек перегретой воды, а топливо подаётся порциями прямо в расплав, откуда его «угольки» потом отфильтруют для повторного использования. Британские атомщики имеют исторический опыт в производстве атомных реакторов для судоходства и надеются в будущем представить не только ПАЭС на основе новейших технологий, но и силовые приводы для судов.

В компании считают, что США будут закупать множество ПАЭС для своих нужд. Промышленность там в основном сконцентрирована в прибрежной зоне, что упростит целевую подачу энергии. Заявки на производство плавучих АЭС компания Core Power начнёт принимать в 2028 году, чтобы начать их коммерческую поставку в 2030 году. Кроме собственно поставок энергии на берег, ПАЭС могут использоваться для опреснения воды и для производства «зелёного» водорода.

В России может возникнуть недостаток электроэнергии для обучения отечественных моделей искусственного интеллекта, сообщают «Ведомости» со ссылкой на заявление директора по развитию технологи ИИ в «Яндексе» Александра Крайнова.

Источник изображения: NASA / unsplash.com

Дефицит электроэнергии наблюдается как в мировом масштабе, так и в России, отметил господин Крайнов. В современных реалиях запуск крупных центров обработки данных (ЦОД) становится всё более сложной задачей. Российские компании, которые обучают ИИ с нуля, для экономии ресурсов повторно используют результаты ранее проведённых вычислений. Важнейшей задачей остаётся не только обучение ИИ-моделей, но и инференс — запуск уже обученных систем, добавил директор центра продвинутой аналитики «Альфа-банка» Алексей Каширин.

За последние 10 лет лидеры рынка инвестировали в сферу ИИ не менее 650 млрд руб., подсчитали в ассоциации «Финтех». Данных по российскому рынку ИИ за 2024 год ещё нет, но, по оценкам, речь идёт о сумме порядка 780 млрд руб. с учётом роста на 30 %. В 2025 году этот показатель, по прогнозам правительства России, достигнет 1 трлн руб.

Крупнейшими разработчиками собственных ИИ-моделей в России являются «Яндекс» и «Сбер». В арсенале первой значатся YandexGPT и «Шедеврум», а второй — GigaChat и Kandinsky. МТС, «Т-Банк» и несколько других компаний дообучили открытые модели ИИ. Небольшое число корпоративных разработчиков и энтузиастов также обучили малые модели для собственных нужд.

У крупных компаний есть собственные центры обработки данных, однако объекты, на которых развивается ИИ, потребляют больше электроэнергии. Стандартная серверная стойка для задач, не связанных с ИИ, потребляет 5–10 кВт, тогда как оборудование для ИИ может требовать до 40 кВт на стойку.

Источник изображения: Taylor Vick / unsplash.com

Учитывая дефицит мест в коммерческих ЦОД, многие крупные компании за последние три года были вынуждены заняться строительством собственных мощностей. В коммерческих ЦОД России на сегодняшний день установлено более 82 000 серверных шкафов, при этом годовой рост в 2024 году составил 17 %, подсчитали в ГК Softline. Количество корпоративных ЦОД значительно выше.

Потребление электроэнергии отечественными дата-центрами по состоянию на апрель 2024 года составляло около 2,6 ГВт, что эквивалентно 1 % установленной мощности Единой энергосистемы (ЕЭС) России. Если учитывать американский опыт, рост потребления в этом сегменте может составлять 30–40 % в год.

На начало 2025 года установленная мощность электростанций ЕЭС России составляла 263,7 ГВт, а максимальное потребление, зафиксированное в январе 2024 года, достигало 168,3 ГВт, что говорит о наличии запаса мощности. Однако из-за промышленного производства, криптовалютного майнинга и роста энергопотребления в отдельных регионах возможен дефицит — в первую очередь на юге России, в Сибири и на Дальнем Востоке. По прогнозам, на юго-востоке Сибири в 2025–2030 годах нехватка мощности может составить до 2,9 ГВт, аналогичный дефицит ожидается и в Объединённой энергосистеме Юга.

Таким образом, в масштабах страны проблем с выработкой электроэнергии нет, однако существуют сложности с её доставкой и распределением. В мегаполисах возможна точечная нехватка электроэнергии, тогда как в регионах, напротив, сохраняется профицит. Это создаёт предпосылки для развития инфраструктуры ЦОД в регионах, хотя на данный момент массового переноса дата-центров не ожидается.

Спрос на мощности ЦОД сегодня превышает предложение. По оценкам экспертов, на поиск места для строительства крупного объекта мощностью 60 МВт может уйти до трёх лет. В Москве, по различным данным, осталось около 50 МВт свободных мощностей, которых хватит на 2–4 крупных коммерческих ЦОД. В южной части энергосистемы Московского региона к 2030 году дефицит, по данным оператора ЕЭС, может достигнуть 564 МВт, а к 2042 году — уже 3,15 ГВт.

Увеличение мощностей ЦОД для расширения вычислительной базы для искусственного интеллекта упёрлось в недостаток электрической энергии. Быстро и много энергии может дать только атомная отрасль. Но есть проблема — своего атомного топлива у западных стран в необходимом объёме нет, и долго не будет. Отсутствие быстрого решения взвинтило на цены на обогащённый уран более чем в три раза за три последних года и это не предел.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Источники сообщают, что стоимость единицы работы разделения (ЕРР, англ. Separative Work Unit, SWU) урана выросла с $56 до $190. Этот показатель отражает затраты на получение топливного изотопа радиоактивного вещества. В эту величину входят стоимость добычи и переработки, а ограничение источников сырья ведёт к дефициту и повышению цен.

По данным аналитиков Berenberg, в 2023 году из России в США поступало 27 % обогащённого урана. Введение санкций и условие полностью прекратить поставки с 2028 года стимулировало рост цен на уран. Самостоятельно западные страны могут перерабатывать уран в топливо во Франции, США и Канаде. Однако эти мощности ограничены, и обеспечить все потребности в краткосрочной перспективе они не смогут.

«У нас просто недостаточно конверсии и обогащения на западе, и именно поэтому цена так резко изменилась. Эта цена будет только расти», — пояснил Ник Лоусон (Nick Lawson), исполнительный директор инвестиционной группы Ocean Wall.

По мнению аналитиков, сокращение доступности уранового топлива может привести к росту цен на немедленную доставку. Казатомпром, государственная горнодобывающая компания Казахстана и крупнейший в мире производитель урана, недавно предупредил, что добыча ниже, чем ожидалось.

«Мы всё чаще видим, что казахстанское сырьё будет поступать в Китай и Россию, и всё меньше его будет уходить на запад, — сказал Андре Либенберг (Andre Liebenberg), исполнительный директор урановой инвестиционной компании Yellow Cake, зарегистрированной в Лондоне. — Мы легко можем увидеть сокращение предложения в среднесрочной перспективе просто из-за отсутствия новых проектов, которые могут быть быстро запущены в эксплуатацию».

Эту ситуацию разогревает спрос владельцев ЦОД на атомную электроэнергию, который не собирается угасать. Так, в прошлом году и AWS, и Microsoft подписали соглашения о получении электроэнергии от атомных электростанций. Кроме того, Meta✴ запустила «запрос предложений» по выявлению потенциальных разработчиков решений в ядерной энергетике для создания 1,4 ГВт новых ядерных генерирующих мощностей по всей территории США. Компания готова рассматривать буквально любые варианты.

Операторы центров обработки данных также поддержали идею малых модульных реакторов (SMR), поскольку они обещают быструю отдачу. В прошлом году Amazon Web Services (AWS) подписала три сделки по атомной энергетике в США, включая соглашение с Energy Northwest, консорциумом государственных коммунальных служб, которое позволит создать четыре передовых SMR.

Кроме того, Google объявила о сделке на 500 МВт с поставщиком SMR-услуг Kairos Power. Компания ожидает, что первый из шести или семи реакторов, предусмотренных соглашением, будет введён в эксплуатацию в 2030 году. Иными словами, возникшему дефициту противопоставляются планы и намерения, которые не гарантируют результат, а лишь обещают его в будущем. И всё это опирается на новые и непроверенные практикой технологии. Нетрудно представить, что цены на урановое топливо будут расти завидными темпами не менее пяти, а то и значительно более лет.

Премьер-министр Великобритании Кир Starmer (Keir Starmer), как сообщают ведущие зарубежные СМИ, сегодня должен выступить с программным заявлением о запуске государственной инициативы, которая поможет стране к 2030 году увеличить вычислительные мощности в сфере ИИ в 20 раз, а также поднять производительность труда в экономике.

Источник изображения: Unsplash, Mahmudur Rahman

Суть программы развития «суверенного ИИ» в Великобритании будет сводиться к созданию упрощённой регуляторной системы и финансированию необходимой инфраструктуры, включая энергетическую. Начать решено с регионов концентрации атомных электростанций в Великобритании, а в дальнейшем вычислительные кластеры предполагается размещать в непосредственной близости от АЭС и прочих объектов энергетики нового поколения. Амбиции британских властей простираются до уровня создания «историй успеха», сопоставимых с появлением на рынке OpenAI.

Существующий план подразумевает формирование на территории Великобритании нескольких «зон роста», которые будут способствовать бурному развитию «суверенного ИИ». В экономике страны должны появиться свои «чемпионы ИИ», не уступающие по масштабу тому же OpenAI. Обучаемые на территории Великобритании языковые модели не должны зависеть от активности компаний из США, поскольку власти Королевства относят данную деятельность к категории национальных приоритетов. Британские компании, развивающие ИИ, будут иметь доступ к национальным банкам данным, используемых для создания моделей, учитывающих особенности британской экономики и традиций. Некоторые из участников рынка призывают британские пенсионные фонды, располагающие в общей сложности $7 трлн денежных средств, часть из них направлять на финансирование стартапов в сфере искусственного интеллекта.

Сопутствующему развитию энергетической инфраструктуры в Великобритании будет способствовать специально созданный совет, включающий чиновников и представителей бизнеса. Проект предполагает подключение мощных центров обработки данных к модульным ядерным реакторам, которые полагаются на технологию расщепления ядер. Финансирование программы будет осуществляться и с привлечением частного капитала. Правительство Великобритании ожидает, что широкое внедрение систем искусственного интеллекта позволит поднимать производительность труда в национальной экономике на 1,5 % ежегодно и увеличивать ВВП на $57 млрд ежегодно в течение десяти лет.

31 декабря 2024 года в работу вступил последний из 12 энергоблоков гидроаккумулирующей электростанции Фэннин (Fengning), расположенной в одноимённом уезде в Китае. Это крупнейший в мире объект такого рода, накапливающий избытки возобновляемой энергии путём закачки воды в искусственный водоём, расположенный на возвышении. Общая мощность электростанции составляет 3,6 ГВт, а запасённой воды хватает на работу в течение 10,8 часа.

Источник изображений: State Grid Corporation of China

Гидроаккумулирующая электростанция в Фэннин строилась 11 лет, а её реализация обошлась в $2,6 млрд (19,24 млрд юаней). Объём верхнего резервуара, служащего аккумулятором, достигает 45,04 млн м³, а нижнего — 71,56 млн м³. На полной мощности электростанция может работать 10,8 часа, аккумулируя почти 40 ГВт·ч электричества. Избытки энергии для подъёма воды на высоту поступают от ветряных и солнечных электростанций соседнего уезда. Электросеть гидроаккумулирующей электростанции подключена к тому же сегменту и сглаживает пики выработки, поставляя энергию в ночное время и в периоды безветрия.

Аппаратный зал электростанции также поражает воображение, особенно учитывая, что он полностью скрыт под землёй. Его длина составляет 414 м, высота — 54,5 м, ширина — 25 м. Вспомогательная инфраструктура включает 190 тоннелей общей протяжённостью 50 км.

Перекачку воды и выработку энергии обеспечивают 12 реверсивных турбин, каждая из которых имеет мощность 300 МВт. Две из них отличаются переменной скоростью вращения, что необходимо для более гибкой выработки и стабилизации частоты. Для закачки полного объёма воды в верхний резервуар требуется 8,71 ТВт·ч электроэнергии в год. Чистая выработка при спуске воды составляет 6,61 ТВт·ч в год, что означает потери на уровне около 2 ТВт·ч. Эти потери являются платой за использование восполняемых ресурсов.

Проект гидроаккумулирующей электростанции разработан компанией State Grid Xinyuan Group, дочерним подразделением Государственной сетевой корпорации Китая. Это далеко не единственная гидроаккумулирующая электростанция в стране. К концу 2024 года Государственная сетевая корпорация Китая управляла гидроаккумулирующими мощностями общей мощностью 40,56 ГВт, а ещё 53,48 ГВт находились в стадии строительства. С учётом активного создания электростанций на возобновляемых источниках энергии, Китай нуждается в аккумулирующих и гидроаккумулирующих мощностях для формирования устойчивой энергосистемы.

Федеральное сетевое агентство Германии (Bundesnetzagentur) сообщило, что в 2024 году был установлен рекорд по выработке электроэнергии с отрицательными ценами. Если в 2023 году на оптовом рынке отрицательные цены сохранялись в течение 301 часа, то в 2024 году цены на электроэнергию оставались отрицательными уже 457 часов.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Также в минувшем году биржевая цена на электроэнергию реже пересекала критическую отметку в €0,10 за 1 кВт·ч. Превышение фиксировалось в течение 2296 часов, тогда как годом ранее такое наблюдалось в течение 4106 часов. Таким образом, средняя оптовая цена на рынке «на сутки вперёд» в годовом исчислении снизилась на 17,5 % — до €0,07851 за 1 кВт·ч.

Агентство также сообщило, что в 2024 году на возобновляемые источники энергии пришлось 59 % чистой выработки электроэнергии, что на 3 % больше, чем в 2023 году. Аналитики Fraunhofer ISE определили долю солнечной энергетики в Германии чуть выше — на уровне 62,7 %. При этом Bundesnetzagentur учитывает только ту электроэнергию, которая поступила в сеть, исключая собственное потребление владельцами генераторов.

В 2024 году общий объём выработки электроэнергии в Германии снизился на 4,2 %, составив 431,7 ТВт·ч. Возобновляемые источники энергии произвели 254,9 ТВт·ч, из которых на ветровую энергетику пришлось 111,9 ТВт·ч, а на солнечную — 63,3 ТВт·ч (по сравнению с 55,7 ТВт·ч в 2023 году). Доля солнечных систем составила 14,7 % выработки, а ветровых установок — почти 26 %.

Выработка электроэнергии из ископаемых ресурсов сократилась примерно на 11 %, составив 176,8 ТВт·ч. Производство электроэнергии на основе каменного угля уменьшилось на 31,2 %, бурого угля — на 8,8 %, тогда как выработка на газе увеличилась на 8,6 %.

Для электромобилей компании Tesla 2024 год стал первым провальным за долгие годы — впервые сократились годовые поставки электрокаров. Однако у компании резко увеличились поставки аккумуляторных комплектов Megapack и Powerwall, демонстрируя рост второй год подряд. Это частично компенсирует неудачи Tesla на рынке электромобилей. Аккумуляторные системы для энергетики приносят компании до 10 % выручки и становятся всё более значимыми в её бизнесе.

Источник изображений: Tesla

До очередного квартального и годового отчёта Tesla остаётся около трёх недель. Тем не менее, компания уже поделилась радостной новостью: в 2024 году она поставила накопители энергии на литиевых батареях общей ёмкостью 31,4 ГВт·ч. Сообщение появилось одновременно с объявлением о запуске нового предприятия по производству комплектов Megapack в Шанхае, Китай. До этого промышленные батарейные комплекты Megapack и домашние Powerwall производились только в США на заводе в Латропе (Калифорния), где мощность составляет 10 тысяч Megapack в год.

Резкий рост продаж комплектов Megapack начался в 2023 году, когда клиентам было поставлено батарей суммарной ёмкостью 14,7 ГВт·ч. В 2024 году продажи выросли на 214 %, что соответствует поставке батарей ёмкостью 31,4 ГВт·ч — более чем в два раза больше. Среди ведущих клиентов Tesla остаётся Австралия, активно использующая солнечную энергетику в своих пустынных регионах.

Перед публикацией финансовых результатов за четвёртый квартал и весь 2024 год известно, что одна из крупнейших выручек Tesla от продаж батарейных комплектов была зафиксирована в третьем квартале прошлого года и составила $2,38 млрд, или 9,4 % от совокупной выручки компании за тот период. Поскольку мир продолжает наращивать мощности возобновляемой энергетики, потребность в аккумуляторных системах Megapack от Tesla будет только увеличиваться.

Шанхайский институт прикладной физики (SINAP) Китайской академии наук в новом году начнёт строительство демонстрационного 10-МВт ториевого реактора на расплаве солей. Пилотный проект реактора был введён в эксплуатацию в 2021 году, что предопределило судьбу направления — ториевым реакторам быть! Проект показал свою успешность и будет повторён на новом уровне.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Создание сети реакторов на тории позволит Китаю и ряду других стран избавиться от зависимости от уранового топлива. Тория на Земле более чем достаточно для сотен и больше лет сжигания в ядерных реакторах для получения энергии, чего не скажешь об уране, запасов которого едва ли хватит более чем на 500 лет. Кроме того, торий в избытке находится в отходах при извлечении редкоземельных элементов. Китай лидирует в переработке таких руд и уже накопил невообразимое количество отходов, переработка которых ждёт своего часа.

Сложность с торием заключается в том, что он не подвержен ядерному распаду, и его нужно превратить в подходящий изотоп урана. Для этого торий-232 загружается в реактор-размножитель на расплаве солей. Фторид тория расплавляется в активной зоне реактора, и изотоп торий-232 в процессе облучения становится изотопом торий-233. Период полураспада тория-233 — около 20 минут, после чего половина этого вещества распадается до изотопа протактиний-233. У последнего период полураспада больше — 27,4 дня, в течение которого он распадается на уран-233 — подходящее топливо для реакции деления. На время распада до урана-233 протактиний выводится из реактора и возвращается в него уже в виде уранового топлива. Пилотный проект Китая показал свою работоспособность, хотя экономическая целесообразность процесса пока под вопросом.

Напомним, пилотный проект был реализован в пустыне Гоби. Там был построен 2-МВт жидкосолевой реактор электрической мощностью 1 МВт. Ответственный за проект институт SINAP оценил проект как перспективный и запланировал в 2025 году построить там же 60-МВт реактор с электрической мощностью 10 МВт (остальное — это тепло, что тоже можно использовать). Более мощный жидкосолевой ториевый реактор должен быть введён в эксплуатацию в 2030 году. В случае успеха он будет масштабирован ещё на порядок — до выработки 100 МВт электрической энергии.

До начала работы ториевых реакторов в Китае единственной созданной в мире установкой такого рода был реактор в Ок-Риджской национальной лаборатории в США (ORNL). Он был остановлен в 1969 году. С тех пор никто не создавал ториевых реакторов. Сегодня к ним возник интерес не только в Китае. Многие страны начинают проектировать реакторы на расплавах солей как более безопасную альтернативу классическим АЭС. Присутствует некоторая обеспокоенность тем, что радиоактивное топливо некоторое время должно находиться вне реактора, пока оно «дойдёт до кондиции», а это угроза неконтролируемого распространения. Поэтому есть проекты, в которых протактиний не покидает реактора и образует уран в активной зоне, до которой добраться нельзя.

Как бы там ни было, ториевые реакторы сегодня проектируют в странах Европейского Союза, в США, Японии и Индии. Китай показал, что по этому пути можно идти, и намерен дальше оставаться впереди планеты всей. Пока остальные рисуют чертежи, он уверенно строит.

Арсенал зелёной энергетики пополнился самым мощным в мире электрогенератором на чистом водороде. Его мощность составляет 30 МВт, для чего каждый час сжигается 443,45 т водорода. Это примерно как 25 раз в час заправить один из крупнейших в мире дирижаблей «Гинденбург», печально известный катастрофой в мае 1937 года. Разработчики генератора надеются, что он поможет сгладить провалы в выработке энергии возобновляемыми источниками.

Источник изображения: Mingyang

Генератор Jupiter One разработали специалисты группы компаний Mingyang Smart Energy. Этот производитель известен созданием самых больших в мире ветряных турбин высотой до 300 метров. Ветер, как и солнце не вырабатывают энергию непрерывно. Промежутки с безветрием и ночью необходимо заполнять выработкой из иных источников. Использование водорода интересно тем, что излишки электричества во время пиковых поставок днём можно направлять на электролиз — извлечение водорода расщеплением обычной воды.

Представленный компанией Mingyang генератор способен создать буферный источник энергии для солнечных и ветряных установок. Это тем более важно, что свет и ветер вырабатывают энергию преимущественно в северных и западных районах Китая, тогда как главным потребителем остаётся восток и прибрежные районы. В связи с этим в Китае сложилась ситуация, что во время пиковой выработки около 25 % энергии из возобновляемых источников просто теряется — в стране недостаточно линий электропередач, чтобы в полном объёме передавать эту энергию на восток и юг. Эти излишки можно пустить на электролиз и затем использовать в генераторах электричества на водороде.

Jupiter One сжигает столько водорода в час, что можно было бы заправить 78 487 автомобилей Toyota Mirai с водородными ячейками

Генератор Jupiter One имеет десять камер сгорания. Водород — капризное и опасное топливо. Для согласованной работы всех камер пришлось решить множество задач, чтобы воспламенение и сгорание топлива всё время оставались под контролем.

В Китае успех первой очереди системы по хранению излишков возобновляемой энергии в сжатом воздухе в пещере вдохновил на 10-кратное увеличение мощности установки. Проект Jintan в Чанчжоу (провинция Цзянсу) получит два 350-МВт генератора, которые смогут вырабатывать 2,8 ГВт·ч электричества в год. Энергия будет накапливаться в соляной пещере объёмом 1,2 млн м³, что сделает этот проект крупнейшим в мире решением в данной области

Источник изображения: CNSIG

Первая в мире установка по хранению излишков энергии в сжатом воздухе в подземных условиях была создана в Германии в 1978 году (электростанция Huntorf). Она способна вырабатывать 290 МВт в течение двух часов ежедневно. В 1991 году подобная станция была построена в США — McIntosh Power Plant, её мощность составляет 110 МВт. В Китае сегодня работают от девяти до десяти таких станций с общей мощностью около 700 МВт, где сжатый воздух преимущественно хранится в контейнерах.

Проект Jintan, запущенный совместно с Китайской национальной группой соляной промышленности (CNSIG), Huaneng International Power Jiangsu Energy Development (дочерней компанией Huaneng Group — главного инвестора проекта), а также учёными из Университета Цинхуа, основан на использовании соляной шахты, выведенной из эксплуатации. Первая фаза проекта включала запуск 60-МВт установки по выработке энергии. Успешная реализация проекта подтвердила его эффективность, и теперь площадка будет дополнена двумя турбинами мощностью по 350 МВт каждая.

Система рассчитана на 330 циклов заряда и разряда в год. Днём она будет накапливать излишки солнечной энергии, закачивая воздух в пещеру, а ночью — вырабатывать электричество, используя сжатый воздух для вращения турбин. Для повышения КПД воздух будет предварительно подогреваться. Энергия для подогрева будет браться из предыдущего цикла: тепло, выделяемое при сжатии воздуха компрессором, будет сохраняться для использования в процессе генерации.

Эти технологии позволили поднять КПД установки до 60 %. Для сравнения: КПД аналогичной установки в США достигает 54 %, а в Германии — 40 %. После модернизации система автоматики позволяет запустить генерацию энергии за пять минут нажатием одной кнопки, тогда как ранее для этого требовалось 20 минут и последовательное выполнение операций специально обученным персоналом.