Внезапно выяснилось, что солнечная энергетика может серьёзно пострадать от такого редкого, но обычного явления, как солнечное затмение. Согласно прогнозам, ближайшее солнечное затмение 14 октября обрушит суточную солнечную генерацию в отдельных штатах США как минимум на 17 %. И чем больше потребители будут полагаться на солнечную энергетику, тем больше будет масштаб проблем от массовых отключений энергосистем до порчи оборудования.

Источник изображения: Pixabay

Современные средства слежения и прогнозирования солнечной активности позволяют заблаговременно подготовиться к затмениям, отрегулировав баланс потребления и генерации в энергосистеме. Это необходимо и важно, поскольку микроменеджмент даёт возможность избегать перебоев в поставке электроэнергии даже на грани балансирования энергосистемы, которое становится обычным, если система начинает опираться на возобновляемые источники энергии. Умные распределительные сети и спутниковые данные в комплексе способны предотвращать проблемы с поставкой энергии.

Источник изображений: Solcast

Свежие данные компании Solcast, которая входит в структуру сертификационной и консалтинговой компании DNV, заставляют ожидать 14 октября потери суточной солнечной генерации до 17 % в некоторых штатах США. Сильнее всего пострадает Техас, где при этом развёрнуты значительные солнечные мощности: 13,046 ГВт из 80,368 ГВт общей паспортной мощности крупномасштабных солнечных фотоэлектрических установок в США. В целом же солнечное затмение, так или иначе, затронет 40,756 ГВт действующих крупномасштабных солнечных активов в США. И при этом, заметим, затмение не будет полным — Луна закроет солнечный диск частично.

Сильнее всего от затмения 14 октября пострадает Центральная Америка, где солнечная активность снизится на 20 %. В Техасе и странах Центральной Америки, например, Мексике, период затмения совпадёт с самыми продуктивными дневными часами, когда обычно генерация максимальная. Там где затмение будет происходить в утренние и вечерние часы — в более северных штатах США и в странах Южной Америки, падение суточной генерации будет меньше.

К счастью, пик затмения длится секунды, хотя весь процесс достигает трёх часов. Тем не менее, даже этого времени будет достаточно, чтобы в отдельных местах могли возникнуть заметные проблемы с энергоснабжением.

Шансы на скорейший отказ от ископаемых источников энергии достаточно высоки, завили немецкие климатологи после изучения динамики цен на киловатт возобновляемой энергии и батареи. Об этом сказано в свежей научной публикации Берлинского климатического института Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC), в которой сообщается о почти 90 % снижении цен за последние 10 лет как на солнечную энергию, так и на её накопители.

Источник изображения: Pixabay

«Некоторые расчеты даже позволяют предположить, что всё мировое энергопотребление в 2050 году может быть полностью и с минимальными затратами покрыто за счёт солнечных технологий и других возобновляемых источников энергии», — сообщает Феликс Кройтциг (Felix Creutzig), руководитель рабочей группы MCC по землепользованию, инфраструктуре и транспорту и ведущий автор исследования.

Учёные уточнили, что за последнее десятилетие стоимость солнечной энергии снизилась на 87 %, а стоимость аккумуляторных батарей — на 85 %. По мнению авторов исследования, такое снижение цен может сделать глобальный энергетический переход гораздо более жизнеспособным и дешёвым, чем предполагалось ранее. По крайней мере, такое будущее возможно, но оно потребует определённых усилий со стороны политиков и общества.

Научно-технический прогресс в технологиях производства возобновляемой энергии — рост КПД солнечной ячеек, увеличение их надёжности и снижение стоимости производства, а также массовое производство литиевых батарей на фоне также их массового производства для электромобилей привело к тому, что «зелёное» энергетическое оборудование стало более доступным для населения и компаний. Этому также способствовали льготы и субсидии со стороны местных властей.

В совокупности создаются условия для более быстрого снижения стоимости фотопанелей и батарей. Например, по сравнению с анализом двухгодичной давности, прогноз сокращения ценовой надбавки на аккумуляторы в 2030 году снижен со 100 % до 28 %.

Всё вместе позволяет строить новые модели для глобального энергетического перехода. Эти модели начнут проявлять себя в ближайшие годы и это может открыть неожиданный и более быстрый путь к углеродной нейтральности, построенной на экономике на основе возобновляемых источников энергии.

«Новые сценарные модели, некоторые из которых уже начинают изучаться, в обозримом будущем, вероятно, продемонстрируют, что глобальный климатический переход может оказаться не таким дорогим, как предполагалось ранее, и даже экономичным — при условии, что им наконец-то займутся», — резюмируют авторы работы, опубликованной в журнале Energy Research & Social Science.

Международное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало новые планы для достижения углеродной нейтральности к 2050 году. Агентство больше не делает ставку на непроверенные технологические решения в виде широкого использования водородного топлива и улавливания углекислого газа. Вместо них эксперты рекомендуют умножить усилия по переходу на возобновляемую энергетику и ускорить отказ от сжигания ископаемых ресурсов.

Источник изображения: Hugo Herrera / The Verge

Согласно представленным в 2021 году планам МЭА, чтобы удержать рост средней температуры на Земле на уровне 1,5 °C от доиндустриального уровня, необходимо отказаться от инвестиций в новые проекты по добыче и использованию ископаемого топлива. Среди ряда шагов для достижения углеродной нейтральности к 2050 году, наряду с переходом на возобновляемые источники энергии рекомендовалось переходить на водородное топливо и создавать системы для улавливания углекислого газа в процессах производства.

За прошедшие с момента публикации плана два года планета нагрелась на 1,2 °C и обещает нагреться к 2050 году выше критического уровня в 1,5 °C, установленного Парижским соглашением по климату. За это же время водородные технологии и перспективные решения по улавливанию углерода показали себя малоперспективными и не способными развиться до зрелого уровня. Стало очевидно, что в краткосрочной и среднесрочной перспективе они не смогут спасти Землю от глобального потепления и делать ставку на них больше нельзя. И если до этого МЭА ожидало от новых технологий сокращения выбросов до 50 %, то теперь ожидания снижены до 35 %.

Так, в докладе сказано, что «производство водорода является скорее климатической проблемой, чем решением климатических проблем». Водород, напомним, должен снизить выбросы тяжёлого транспорта, который загрязняет атмосферу наиболее сильно — это авиация, судоходство, железнодорожный транспорт и грузовики. Для производства водорода в основном в мире используется природный газ, что ведёт также к росту выбросов в атмосферу парниковых газов.

Благие намерения уничтожаются современными технологиями производства водорода. Пока это не изменится, экологическая польза водородного топлива достаточно сомнительна и эксперты решили это признать. Поэтому в новых планах МЭА прогноз по доле большегрузного автомобильного транспорта на топливных ячейках на дорогах в 2050 году снижен по сравнению с планами 2021 года на 40 %.

Аналогичным образом на 40 % снижены предсказания по улавливанию выбросов углерода при производстве энергии. «До сих пор история [улавливания углерода] была в основном историей неоправдавшихся ожиданий», — сказано в новом докладе МЭА. Министерство энергетики США (DOE) потратило сотни миллионов долларов на неудачные проекты по улавливанию углерода в основном из-за «факторов, влияющих на их экономическую жизнеспособность», как было сказано в одном из отчётов федерального регулятора.

«Извлечение углерода из атмосферы обходится очень дорого. Мы должны сделать всё возможное для того, чтобы перестать выбрасывать его в атмосферу», — заявил в пресс-релизе исполнительный директор МЭА Фатих Бироль. Эти технологии могут быть использованы лишь в критических случаях, когда не будет другого выхода.

Вместо непроверенных технологий МЭА рекомендует утроить мощности возобновляемых источников энергии в мире, чтобы в первую очередь прекратить генерировать загрязнение, приводящее к потеплению планеты. Расходы на экологически чистую энергетику должны увеличиться более чем в два раза: с $1,8 трлн в этом году до $4,5 трлн к началу следующего десятилетия. Энергоэффективность также должна удвоиться в те же сроки, а наиболее богатые страны мира должны достичь нулевого уровня выбросов за несколько лет до достижения глобальной цели в 2050 году.

Будет ли услышан голос экспертов? В США активно осваивают бюджетные средства на технологии улавливания углекислого газа из атмосферы и газов, сопутствующих производству. В России также готовы следовать этому курсу, и уже оценили потенциал ресурсов для хранения CO₂ из промышленных источников, к чему подталкивает введение климатических налогов на выбросы.

Астрономы подтвердили, что Вселенная на 69 % состоит из тёмной энергии и на 31 % из материи, большая часть которой тёмная. Команда учёных под руководством Мохамеда Абдуллы (Mohamed Abdullah) из Национального исследовательского института астрономии и геофизики Египта (NRIAG) и Университета Чиба (Япония) применила новый метод, основанный на анализе массы и количества галактик в скоплениях, для оценки распределения материи в космосе. Эти данные совпали с результатами, полученными ранее с помощью спутника «Планк» (Planck).

Источник изображения: Hubble

Вопрос о том, из чего состоит Вселенная, давно волнует учёных. Современные космологи разделяют всё содержимое Вселенной на тёмную и видимую составляющие. Материя, включающая звёзды, галактики, атомы и другие элементы, а также загадочную тёмную материю, составляет всего 31 % от общей массы Вселенной. Оставшиеся 69 % приходятся на тёмную энергию, природа которой до сих пор остаётся загадкой.

Стоит отметить, что наиболее точные данные об устройстве космоса до сих пор поступали от спутника «Планк» Европейского космического агентства (ESA), который картографировал Вселенную, изучая космическое микроволновое излучение — остаточное излучение от Большого взрыва, произошедшего около 13,8 млрд лет назад. Именно благодаря спутнику «Планк» астрономы смогли установить «золотой стандарт» измерений общего количества материи во Вселенной.

Скопление галактик SDSSJ0146-0929 достаточно массивно для того, чтобы сильно исказить окружающее пространство. Видна масса звезд и газа в каждой галактике, однако тёмная материя увеличивает массу этого скопления. Источник изображения: NASA

«Космологи считают, что только около 20 % всей материи представлены обычной или „барионной“ материей. Около 80 % [всей материи] составляет тёмная материя, природа которой пока неизвестна, но, возможно, она состоит из ещё не открытых субатомных частиц», — отметил Абдулла. Тем не менее, учёные постоянно стремятся проверять и дополнять данные спутника «Планк», используя различные методы, что и стало основной задачей нового исследования.

Для подтверждения этих данных команда учёных применила метод определения соотношения массы и плотности скопления (Cluster Mass-Richness Relation, MRR). Реализация этого метода оказалась непростой задачей из-за сложности точного измерения массы галактических скоплений, большая часть которых представлена тёмной материей. То, что астрономы видят в скоплении, не всегда отражает реальную картину.

Космический микроволновый фон. Его сравнили с современным распределением галактик, чтобы отследить тёмную материю. Источник изображения: ЕКА

Однако команда нашла способ обойти эту проблему, используя количество галактик в каждом скоплении как индикатор его общей массы. «Мы осознали, что более массивные скопления содержат больше галактик. Таким образом, анализируя количество галактик, можно сделать выводы о массе самого скопления», — объяснил один из учёных. Так, команда проанализировала количество галактик в каждом скоплении из своей выборки, что позволило им оценить общую массу каждого из них.

Исследователи сравнили количество и массу галактик на единицу объёма с прогнозами, полученными на основе численного моделирования. Команда активно использовала данные проекта «Слоановский цифровой небесный обзор» (Sloan Digital Sky Survey), создав каталог галактических скоплений под названием GalWeight. Сравнивая данные каталога с результатами моделирования, учёные смогли оценить общее количество материи во Вселенной. Для определения расстояний до скоплений и выявления принадлежности галактик к конкретным скоплениям, команда использовала спектроскопические исследования, что позволило им получить более точные данные.

Работа учёных показала, что новый метод измерения массы Вселенной является достаточно надёжным и может быть использован при анализе новых астрономических данных. Джиллиан Уилсон (Gillian Wilson) подчеркнула, что метод MRR имеет большой потенциал и может быть применён к новым данным, которые становятся доступными благодаря крупномасштабным астрономическим обзорам галактик с использованием таких инструментов, как телескопы Dark Energy Survey, Dark Energy Spectroscopic Instrument, Euclid, eROSITA и орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope).

Геополитические события, ведущие свой отсчёт с весны 2022 года, нарушили зависимость Европы от ископаемых энергоносителей российского происхождения, но взятый курс на «зелёную энергетику» тоже не гарантирует странам региона самодостаточности или заметной диверсификации источников поставок сырья. Просто теперь место России в этом статусе рискует занять Китай, поскольку он контролирует существенную часть производства аккумуляторов и материалов для них.

Источник изображения: CATL

Осознание этого факта заставляет европейские власти, как сообщает Reuters, подготовить к намеченной на 5 октября встрече региональных лидеров в Испании доклад о назревающей проблеме попадания в зависимость от китайского сырья в сфере энергетики. Власти Евросоюза планируют диверсифицировать риски в этой сфере за счёт углубления сотрудничества со странами Африки и Латинской Америки. Чтобы достичь нейтральных выбросов диоксида углерода к 2050 году, европейская энергетическая отрасль должна будет полагаться на системы хранения электроэнергии на базе аккумуляторов, сырьё для производства которых сейчас поставляется преимущественно из Китая.

Для сравнения, в 2021 году по поставкам природного газа Евросоюз на 40 % зависел от России, по нефтепродуктам эта зависимость достигала 27 %, а по каменному углю — всех 46 %. По мнению авторов доклада, аналогичная степень зависимости от Китая в сфере поставок сырья для производства аккумуляторов ничем хорошим для Европы не закончится. На направлении водородных топливных ячеек Евросоюз тоже зависит от Китая в значительной степени, но по сырью для производства электролита к аккумуляторам европейские игроки занимают лидирующие позиции с более чем 50 % мирового рынка. Если не начинать предпринимать меры по диверсификации, то к 2030 году Евросоюз окажется в такой же зависимости от Китая, как до 2022 года наблюдалась применительно к поставкам энергоносителей из России.

В сфере цифровых технологий, по мнению авторов доклада, диверсификация европейской экономике тоже крайне необходима. Если по оборудованию для сетей передачи информации Европа неплохо себя обеспечивает, то по серверному оборудованию, дронам, сенсорам и системам хранения данных она опять же сильно зависит от азиатских поставщиков. При этом наблюдаемые изменения климата, по словам экспертов, не оставляют времени на раскачку, ограничивая возможности экономики региона по повышению производительности труда в сельском хозяйстве. Отрасль нуждается в оперативной модернизации, чтобы справиться с возникающими вызовами времени.

Являясь участником инициативы RE100, тайваньская компания TSMC взяла на себя определённые обязательства по переходу на использование энергии из возобновляемых источников и достижению углеродной нейтральности. Недавно компания объявила о готовности ускорить этот процесс, перейдя на использование энергии только из возобновляемых источников к 2040 году, на десять лет раньше первоначального срока.

Источник изображения: TSMC

Соответственно, подверглась корректировке и цель, привязанная к 2030 году. Теперь к концу текущего десятилетия TSMC рассчитывает использовать 60 % энергии из возобновляемых источников вместо прежних 40 %. При этом цель по переходу к углеродной нейтральности не подвергалась корректировке, компания по-прежнему рассчитывает достичь её только к 2050 году. По словам председателя совета директоров Марка Лю (Mark Liu), «TSMC глубоко осознаёт свою ключевую позицию в мировой полупроводниковой промышленности и собственное влияние на различные отрасли экономики», а потому располагает в основе своей политики управления принцип «зелёного» производства.

Крупнейший клиент TSMC в лице Apple мог оказать влияние на руководство TSMC в ускорении темпов перехода к использованию лишь энергии из возобновляемых источников. Поставщик iPhone все свои изделия намеревается сделать «углеродно нейтральными» к 2030 году, и в достижении этой цели серьёзно зависит от своих подрядчиков, одним из которых как раз является TSMC. Сотни партнёров Apple уже подтвердили свою готовность перейти к 2030 году на использование энергии лишь из возобновляемых источников.

Непосредственно для TSMC движение к этой цели усложняется тем, что основная часть её производственных мощностей сосредоточена на Тайване, который пока не готов предложить компании достаточное количество источников возобновляемой энергии. Входящая в тройку крупнейших производителей полупроводниковой продукции корейская компания Samsung Electronics тоже является участником инициативы RE100, поэтому проблема такой миграции не уникальна для компаний полупроводниковой отрасли.

Шведский автопроизводитель Scania представил первый в своём роде гибридный грузовик, оснащённый прицепом с десятками солнечных панелей, которые способны обеспечить энергию для преодоления до 10 000 км в год. Автомобиль уже успешно прошёл испытания на дорогах общего пользования, и теперь Scania надеется разработать подобную технологию для массового использования на коммерческом транспорте. Общая площадь солнечных панелей, размещённых на бортах и крыше прицепа длиной 18 метров, равна 140 м².

Источник изображения: Scania

«Никогда раньше солнечные панели не использовались для выработки энергии для силового агрегата грузовика, — заявил руководитель исследовательского отдела Scania Стас Крупения (Stas Krupenia). — Этот природный источник энергии может значительно снизить выбросы в транспортном секторе».

Энергия, вырабатываемая солнечными панелями, обеспечивает грузовику запас хода до 5 000 километров в год в Швеции, хотя в странах с большим количеством солнечного света, таких как Испания, этот показатель удвоится. Исследователи полагают, что в дальнейшем выработку солнечной энергии можно будет увеличить вдвое за счёт использования новых перовскитных фотоэлементов.

«Наши исследования в области эффективных и лёгких солнечных элементов будут действительно важны, особенно когда дело дойдёт до их применения в будущих грузовиках, — говорит профессор физической химии Уппсальского университета Швеции Эрик Йоханссон, участвовавший в проекте. — Это захватывающий проект, в котором научные круги и промышленность вместе пытаются уменьшить воздействие грузовых перевозок на климат. Результаты использования этого уникального грузовика будут очень интересными».

Гибридный грузовик является частью усилий компаний и учреждений по всему миру, направленных на исследование способов перехода от транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, к более экологичным решениям.

В прошлом году голландский стартап Lightyear продемонстрировал автомобиль на солнечной энергии, способный проехать сотни километров на одной зарядке. Описанный как «самый эффективный и экологичный» автомобиль в мире, Lightyear One уже доступен для предварительного заказа и, как ожидается, станет первым четырехколёсным автомобилем на солнечной энергии, способным перевозить более одного пассажира, который выйдет на рынок.

Компания Panasonic сообщила, что первой в мире начинает долгосрочные демонстрационные испытания фотоэлектрического стекла на основе перовскита в окнах жилого дома. Испытания в «умном» городе Фудзисава продлятся до конца следующего года. Фотоэлектрические стёкла Panasonic будут вырабатывать электроэнергию и при этом оставаться прозрачными либо тонированными.

Источник изображений: Panasonic

Фотоэлектрические окна защитят от перебоев с поставками электричества, что обычно происходит во время частых в Японии стихийных бедствий, а также обеспечат экологически чистое снабжение энергией жилых помещений и офисов. Представленные компанией стёкла с функцией выработки электроэнергии приблизились к этапу массового производства в 2020 году, когда Panasonic анонсировала эту разработку.

По словам Panasonic, её фотоэлектрические стёкла на основе перовскита обладают самым высоким в мире КПД для солнечных фотоэлементов такого рода, который достигает 17,9 % для элементов площадью более 800 см². По показателю КПД тонкие и лёгкие перовскитные стёкла компании приближаются к кремниевым солнечным панелям, но имеют такие преимущества, как прозрачность и очень малый вес.

На практике будет испытано достаточно небольшая площадь остекления. В экспериментальном доме компания застеклит «фотостёклами» одну лоджию с окнами на юго-восток. Размеры остекления составят 3876 мм в ширину и 950 мм в высоту.

Добавим, фотоэлектрические стёкла Panasonic производятся методом струйной печати с использованием лазеров для гравировки. В этом одно из главных преимуществ перовскитных соединений — они легко растворяются до состояния чернил для промышленных струйных принтеров. А струйное производство дешевле, доступнее и чище традиционных техпроцессов с травлением, которое сопровождает обработку кремниевых подложек для обычных фотопанелей.

Немецкий энергетический гигант RWE приступил к демонтажу ряда ветряных генераторов, чтобы очистить место для расширения своего угольного карьера Гарцвайлер. Всего будет демонтировано восемь ветроустановок. Делается это для обеспечения энергетической безопасности Германии, которая продолжает бороться с последствиями кризиса в энергетике, связанного с санкциями в отношении России.

Источник изображения: Alle Dörfer bleiben \ euobserver.com

Расширение карьера по добыче так называемого бурого угля — самого грязного по создаваемым выбросам — согласовано с властями страны и региона. Компании разрешили добыть дополнительно 15-20 млн т угля в этом разрезе в обмен на обещание поэтапно свернуть добычу угля в стране до 2030 года (на 8 лет раньше, чем было оговорено ранее). Министр экономики Германии Роберт Хабек преподнёс эту договорённость как «правильное решение», а политик партии зеленых Оливер Криш описал расширение карьера и более ранний поэтапный отказ как «одно из величайших достижений, которых мы добились за последние годы».

Следует сказать, что демонтируемые ветрогенераторы эксплуатировались около 10 лет. При этом построившая их компания больше не занималась проектом, и поддержание генераторов в рабочем состоянии было сопряжено с трудностями. Поэтому демонтаж объекта был объективно оправданным решением, хотя само по себе расширение добычи бурого угля было встречено резкой критикой со стороны экоактивистов. С ними во многом согласны аналитики. По оценкам специалистов компании Aurora, расширение карьера Гарцвайлер приведёт к тому, что страна превысит свои обязательства по влиянию на изменение климата.

За последние десять лет мощности ветряных турбин выросли во много раз. С одной стороны, это снижает себестоимость получения электричества за счёт силы ветра, но с другой стороны, инфраструктура рискует не выдержать увеличения массы гондол (генераторов), более высоких башен и предельно длинных лопастей. Каждая лопасть современной турбины длиннее футбольного поля, а вес гондол достигает 1000 т, что граничит с предельной нагрузкой на суда и причалы.

Монтаж 18-МВт ветровой турбины. Источник изображений: China Three Gorges Corporation

Прежде всего, рекорды ставят китайцы. В Китае уже подключена к сети ветряная турбина высотой с 50 этажный дом мощностью 16 МВт и лопастями длиной 123 м. На очереди запуск 18-МВт ветрогенератора высотой с 70-этажный дом и ещё более длинными лопастями. Это пока уникальные и единичные проекты, но массовыми они станут нескоро даже при желании вкладывать в них деньги. Точнее, деньги в них вложить можно, но рентабельность может оказаться не очень хорошей.

Гонка и конкуренция заставляют соперников наращивать мощность оффшорных турбин, вот только флот для установки всё более тяжёлых и больших по размеру конструкций для этого не предназначен. Суда для монтажных работ на море должны работать достаточно долго — десятилетиями, чтобы их стоимость и эксплуатация окупилась и, в конечном итоге, чтобы это не сказалось на стоимости ветроэнергетики. Но современный флот и причальная инфраструктура банально не готовы взять на свои плечи новый груз.

Более того, глядя на всё это, компании-подрядчики не хотят вкладывать деньги в постройку судов большей грузоподъёмности. Они намерены делать это только под долгосрочные контракты со всеми необходимыми мерами страховки. Надо ли говорить, что это не делает проекты оффшорных электростанций дешевле?

Эксперты настаивают, что мы всё ещё плохо понимаем плюсы и минусы ветрогенераторов сравнительно небольшой мощности — до нескольких МВт на установку. И в этом есть зерно истины. Недавно компания Siemens Energy AG выяснила, что треть ветроустановок компании имеют неустранимые простым образом дефекты. И это выяснилось без исследований оффшорных ветрогенераторов, инспектировать которые сложнее, чем наземные. Отрасль может ждать очень неприятный сюрприз, если нечто подобное обнаружится в области морской ветроэнергетики. Неудивительно, что специалисты призывают сделать паузу в гонке за мощностью ветрогенераторов.

Паузу можно использовать для стандартизации индустрии производства и использования ветрогенераторов. Стандартизация поможет избежать ошибок и лишних затрат на проекты, которых можно было бы избежать просто изучая накопленный опыт. Также общие стандарты позволят предсказуемым образом зарабатывать всем участникам цепочек поставок и, тем самым, развивать отрасль с прицелом на дальнюю перспективу, а не на сиюминутную выгоду. А если кто-то хочет быть революционером, то никто не будет против. Желаете удивить? Но только за свой счёт.

Компания Antora Energy приступила к полевым испытаниям блока теплового аккумулятора на кирпичах из графита. Токопроводность графита позволяет разогревать кирпичи до 2000 °C простым пропусканием тока через них. На выходе такого аккумулятора можно получить или тепло для промышленности, или электричество, которое получается с помощью встроенных в модуль инфракрасных фотодетекторов.

Источник изображения: Antora Energy

Промышленность и исследователи продолжают искать способы создать чистый и эффективный буфер для хранения энергии от возобновляемых источников. Переменный характер подачи электричества в сеть, который сопровождает выработку электричества силой ветра или лучами Солнца, заставляет использовать буферные аккумуляторы. Наиболее удобный способ — это запасать энергию в аккумуляторах, а именно — в литиевых батареях, требующих минимального обслуживания и обладающих достаточно высокой ёмкостью и плотностью хранения энергии. Но дёшево это точно не будет.

По предыдущим оценкам, стоимость хранения электричества в литиевых батареях достигает $140/КВт·ч. После 2030 года она снизится до более приемлемых $20/КВт·ч, но всё равно будет дороже эксплуатации электростанций на природном газе, у которых стоимость производства электричества находится на уровне $10/КВт·ч. Тепловые аккумуляторы Antora Energy обещают приблизиться к этой нижней отметке при значительно большем уровне экологической чистоты и простоте изготовления и эксплуатации.

В отличие от хранения тепла в солевых расплавах или в обычных кирпичах из глины, хранение тепла в графитовых кирпичах менее опасно и более эффективно. Разогрев кирпичей до 2000 °C (фактически — это графитовые электроды, серийно изготовляемые для нужд металлургии, к примеру, для выпуска алюминия) позволит использовать их тепло для выплавки стали. Если заказчику понадобится электрическая энергия, то модули тепловых аккумуляторов будут оборудованы инфракрасными фотодетекторами по типу солнечных панелей и КПД установки при этом будет не меньше 30 %.

По словам разработчиков, особенно эффективно фотопреобразователи начинают работать после нагрева кирпичей выше температуры 1500 °C. После этой отметки в основном превалирует лучистая энергия. Но это будет на следующем этапе. Первая опытная установка будет разогреваться до 1500 °C и сможет несколько суток отдавать тепло потребителю.

Интересно отметить, что компания Antora Energy частично финансируется из фондов небезызвестного филантропа Билла Гейтса. Также его фонд инвестировал в другую кирпичную компанию — Rondo Energy, которая строит в Таиланде крупнейший завод по производству кирпичей для тепловых аккумуляторов.

Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) сделала значительный шаг на пути к созданию «искусственного солнца», то есть к управляемой реакции ядерного синтеза. Установка HL-2A типа токамак впервые сгенерировала плазму с током силой более 1 млн ампер или 1 МА в режиме улучшенного удержания (H-режим).

Источник изображений: China National Nuclear Corporation

CNNC подтвердила успешную работу установки HL-2A в режиме улучшенного удержания, в котором можно добиться значительного роста температуры и плотности плазмы. Это является ключевым этапом в разработке управляемого ядерного синтеза, который, по мнению учёных, может предоставить миру безопасную, экологически чистую и практически неограниченную энергию. В отличие от ядерного расщепления, используемого в современных атомных станциях, синтез производит меньше радиоактивных отходов.

CNNC также отметила, что новый реактор успешно преодолел ключевые технические трудности, связанные с использованием более мощной системы нагрева и передового отводящего устройства. Устройство было разработано в Юго-Западном институте физики в Чэнду (SWIP).

Китайское «искусственное солнце» нового поколения демонстрирует поразительные результаты в области ядерного синтеза

Однако HL-2A не является первым устройством, способным генерировать и поддерживать экстремально горячую плазму. В апреле Экспериментальный передовой суперпроводящий токамак — установка тороидальной формы, предназначенная для магнитного удержания раскалённой плазмы с целью реализации термоядерного синтеза — установил новый рекорд, поддерживая плазму почти 7 минут.

Ученые по всему миру работают над созданием подобных «искусственных солнц», которые генерируют энергию, нагревая атомы водорода до температур выше 100 млн градусов Цельсия, чтобы те соединялись друг с другом. Основная проблема заключается в контроле этого процесса, чтобы реактор не расплавился.

Китай также активно участвует в проекте Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) во Франции в сотрудничестве с Евросоюзом, Индией, Японией, Южной Кореей, Россией и США. Страна стремится к самодостаточности в области энергетики, и ядерная энергия играет в этом ключевую роль.

По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), Китай утроил свою ядерную мощность за последнее десятилетие. С 2011 по 2022 год Китай подал больше патентов на технологию ядерного синтеза, чем любая другая страна.

Сегодня, после воскресного крушения российской лунной станции «Луна-25», акции РКК «Энергия» на Московской бирже (MOEX) теряли более 20 % стоимости. Произошедший на выходных инцидент стал первым неудачным запуском российской лунной станции за последние 50 лет.

Источник изображения: Gam-Ol / Pixabay

В понедельник на Московской бирже акции Ракетно-космической корпорации «Энергия» упали на 20,4 %, до 31 720 рублей за одну ценную бумагу. Это падение стоимости акций произошло на фоне вчерашних новостей о крушении станции «Луна-25» — сбой в системе корректировки орбиты привёл к тому, что аппарат врезался в Луну.

В преддверии запуска станции, акции РКК «Энергия» демонстрировали рост. За месяц до инцидента их стоимость увеличилась на 156,9 %. Если 7 августа акции торговались по 18 910 руб. за бумагу, то 18 августа их цена достигла пика в 48 590 руб. Общий объём торгов акциями корпорации составил 88,593 млн руб.

Станция «Луна-25» была запущена 11 августа с космодрома Восточный. Это стало первым запуском российской лунной станции за последние почти 50 лет. Планировалось, что 21 августа станция совершит посадку в южной полярной области Луны. Однако в воскресенье, 20 августа, «Роскосмос» сообщил о потере связи со станцией. По предварительным данным, «Луна-25», перейдя на нерасчётную орбиту, столкнулась с лунной поверхностью.

Австралийская компания 1414 Degrees ввела в эксплуатацию демонстрационный модуль по хранению тепловой энергии. Установка использует высокие тепловые свойства кремния для обслуживания высокотемпературных отраслей промышленности на основе безуглеродной энергетики. Электричество от возобновляемых источников нагревает воздух и запасает тепло в кирпичах, а при необходимости тепло подаётся в производственные установки.

Ядро накопительной установки из кремниевых кирпичей. Источник изображения: 1414 Degrees

Экспериментальный модуль SiBox мощностью 1 МВт·ч накапливает тепло в запатентованных кирпичах SiBrick. Кремний плавится при температуре 1414 °C и обладает превосходной теплоёмкостью, что позволяет установке оперировать рабочими температурами на уровне 800 °C. Перед вводом в эксплуатацию установка SiBox успешно прошла 32 цикла смены фаз, работая при температурах на выходе от 700 до 850 °C и обеспечивая непрерывную работу от 6 до 12 часов при каждой заданной температуре.

«Данные, полученные в ходе испытаний, полностью совпадают с ожиданиями от разработанных инженерных инструментов и моделей, что дает уверенность в масштабировании технологии SiBox, — говорится в сообщении компании. — Внутри установки кирпичи SiBricks ёмкостью 1 МВт·ч работали надёжно и после визуального осмотра были признаны, как находящиеся в отличном состоянии».

Компания заявила, что демонстрационный блок в настоящее время работает автономно и готов к проведению непрерывных циклических и разрядных испытаний в течение следующих 12 месяцев для завершения этапа валидации.

Внешний вид 1-МВт·ч установки

«В ближайшие месяцы наши инженеры используют результаты работы демонстрационного модуля для разработки SiBox коммерческого масштаба емкостью до 100 МВт·ч», — сообщает пресс-релиз 1414 Degrees.

Разработка демонстрационной установки SiBox была поддержана нефтегазовым гигантом Woodside, который выделил на реализацию проекта до 2 млн австралийских долларов ($1,3 млн). В рамках этой сделки Woodside теперь имеет возможность совместно разрабатывать и коммерциализировать технологию SiBox.

Это не единственный подобный проект. Хранение энергии в кирпичах и расплавах поддержано лидерами инвестиций. Например, Билл Гейтс поддержал деньгами компанию Rondo Energy, которая сейчас строит в Таиланде крупнейший в мире завод по производству теплоаккумулирующих кирпичей.

В 2024 году на рынок выйдет новый тип жидкометаллического аккумулятора, разработанный стартапом Ambri и обещающий низкую стоимость хранения энергии и долгий срок службы. Этот аккумулятор может стать решением проблемы хранения энергии из возобновляемых источников, делая её более доступной и эффективной.

Источник изображения: Ambri

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) утверждают, что стоимость хранения энергии должна составлять всего $20 за 1 кВт·ч, чтобы полностью перейти на использование энергии, получаемой от ветра и солнца. Сейчас системы аккумуляторов на основе литийионных батарей стоят около $405 за 1 кВт·ч, однако новый жидкометаллический аккумулятор может существенно снизить эти расходы.

Дональд Сэдоуэй (Donald Sadoway), профессор химии материалов из Массачусетского технологического института (MIT), давно стремился к созданию доступных аккумуляторов. Он основал стартап Ambri в 2010 году для создания жидкометаллических аккумуляторов. Стоимость аккумулятора Ambri варьируется от $180 до $250 за 1 кВт·ч, но к 2030 году ожидается снижение до $21 за 1 кВт·ч. Компания Ambri и энергетическая компания Xcel Energy планируют установить 300-кВт·ч систему хранения в городе Аврора, штат Колорадо, в начале 2024 года. Ожидается, что к концу года система будет полностью функционировать.

Преимущества жидкометаллического аккумулятора заключаются в доступности материалов, простоте химии и дизайна по сравнению с литийионными аккумуляторами. Он также обладает большим сроком службы. Сэдоуэй говорит: «Этот аккумулятор может проработать 20 лет, сохранив 95 % своей ёмкости». Основное отличие аккумулятора Ambri — это три жидких слоя, разделённых по плотности. На дне находится катод из расплавленной сурьмы (химический элемент с символом Sb), сверху — анод из лёгкого кальциевого сплава, а между ними — электролит из хлорида кальция.

Однако путь к коммерциализации этой технологии был долгим. Как говорит Сэдоуэй: «Мы должны были изобрести всё, включая производственное оборудование». Сейчас Ambri получила крупный заказ от компании Microsoft, которая хочет использовать эти аккумуляторы в своих дата-центрах вместо дизельных генераторов.

Жидкометаллические аккумуляторы могут стать революционным решением в области хранения энергии. Они обещают долгий срок службы, низкую стоимость и высокую эффективность. Однако для их широкого внедрения необходимо обеспечить стабильное снабжение сырьём и разработать новые производственные методы.