Испытанный ещё в Германии 70-х проект хранения энергии в сжатом воздухе получил второе дыхание в эру возобновляемых источников энергии. Их прерывистый характер выработки требует аккумулирующих мощностей, чтобы ночью и в безветренную погоду подача электричества не прерывалась. В Китае активно подхватили идею закачки воздуха в подземные пещеры, чтобы затем использовать сжатый газ для выработки энергии. Однако естественные пещеры заканчиваются, а спрос на них остаётся.

Источник изображения: China Energy Storage

Нехватка пещер для хранения энергии в сжатом воздухе заставила китайцев бурить искусственные подземные резервуары, а это требует разработки целого ряда технологий для надёжности циклопических подземных конструкций и предотвращения утечек. К тому же, под землёй можно создать условия для хранения воздуха с более высоким давлением, чем в естественных пещерах.

Как сообщают источники, в Китае стартовал первый крупномасштабный проект по хранению энергии сжатого воздуха (CAES) с использованием полностью искусственной подземной пещеры, что является важным шагом на пути к коммерциализации этой технологии.

Проект разработан государственным консорциумом и реализуется при поддержке местного государственного предприятия Xinyang Construction Investment Group, специалиста по технологиям CAES China Energy Storage National Engineering Research Center (China Energy Storage) и двух других государственных инвестиционных компаний.

Сдать в эксплуатацию комплекс планируется в 2026 году. Он будет обладать мощностью 300 МВт и хранить 1200 МВт·ч энергии. Стоимость проекта оценивается в 2,15 млрд юаней ($300 млн). Подземные работы предусматривают вскрытие и обустройство пещеры диаметром 15 м и длиной 1800 м. Это ёмкость объёмом 318 тыс. м³. В сжатом состоянии туда поместится намного больше воздуха. Заявленное рабочее давление искусственной пещеры будет на уровне 14 МПа, что позволит закачать в неё более 50 млн м³ атмосферы. Страхи Александра Беляева о появлении «продавцов воздуха» становятся реальнее.

Для удержания воздуха под землёй под давлением и без утечек разработаны технологии усиления конструкции, бетонной облицовки и герметичного стального слоя. По состоянию на декабрь 2024 года было построено около 400 метров транспортного туннеля, что составляет почти 80 % от запланированного объёма работ. Также в хранилище уже ведутся земляные работы.

Ожидается, что после ввода в эксплуатацию эффективность преобразования энергии составит 72,1 %, а мощность — 420 млн кВт·ч в год, что достаточно для обеспечения электроэнергией 350 000 домохозяйств. Система включает в себя многоступенчатые компрессоры, выдерживающие высокую нагрузку турбины и усовершенствованные теплообменники. Последние позволили отказаться от нагрева воздуха с использованием ископаемого топлива, забирая тепло в процессе рекуперации, что сделает проект экологически чистым. Успех мероприятия откроет дорогу для строительства подобных объектов повсеместно.

Около 30 лет назад было обнаружено, что объекты во Вселенной разлетаются с ускорением. Что-то невидимое заставляло галактики уноситься прочь друг от друга, если они не были связаны гравитацией. Это определили, изучая вспышки сверхновых типа Ia, которые из-за своей предсказуемой яркости назвали стандартными свечами. Они позволяют точно определить расстояния до взрывающихся звёзд, но, как оказалось, яркость «свечей» может давать сбой, и сейчас учёные это исправляют.

Источник изображения: ИИ-генерация DALL·E/3DNews

В обзоре Zwicky Transient Facility (ZTF) учёные исследовали 3628 взрывающихся белых карликов. Часть из них под влиянием обстоятельств и среды может превращаться в сверхновые типа Ia. Сам по себе белый карлик не превратится в сверхновую — это ядро умершей звезды, сбросившей оболочку. Оно будет тлеть, пока совсем не остынет, на что уйдут миллиарды лет. Однако примерно 50 % белых карликов (как и других звёзд во Вселенной) рождаются и умирают в двойных системах. И тогда возможны варианты.

Если обе звезды в системе одногодки и примерно равны по массе, то уже после их смерти белые карлики могут сблизиться и слиться. В зависимости от массы останков распухший белый карлик либо схлопнется под собственной массой в нейтронную звезду, либо, если масса останков превысит определённый предел, вспыхнет сверхновой типа Ia. Очевидно, что это будет несколько иная сверхновая Ia, чем та, которая могла бы взорваться после смерти одной звезды.

Похожая ситуация возникает в случае двойной системы, состоящей из белого карлика и ещё не погибшего красного гиганта или другой близкой звезды. Белый карлик будет притягивать массу соседки и, если накопит достаточно вещества, вспыхнет сверхновой типа Ia. И это тоже будет не совсем та сверхновая, которую принято считать стандартной свечой.

Таким образом, взрывы белых карликов вносят долю неопределённости в то, что на самом деле наблюдают астрономы. Сценариев таких взрывов может быть много, что затрудняет точные расчёты и поиск механизма тёмной энергии. Новый обзор, в котором взрывы белых карликов за последние пять лет прошли всесторонний анализ и классификацию, поможет учёным по-новому взглянуть на стандартные свечи — сверхновые типа Ia. Данные выложены в открытый доступ и ждут своих исследователей.

В энергетический баланс Техаса добавился уникальный и единственный такой в мире источник энергии — модульная ветряная турбина JetWind для выработки электричества от реактивных струй взлетающих самолётов. С ноября 2024 года электричеством от модулей JetWind в аэропорту воспользовались свыше 10 000 раз, включая подзарядку электромобилей. Ряд мировых аэропортов заинтересовались установкой и хотят такие же.

Источник изображения: JetWind

«Основная цель нашего проекта — использовать постоянный ветер, создаваемый реактивными самолётами, и преобразовать его в экологически чистый источник энергии, — пояснили разработчики установки. — То, что когда-то считалось потраченной впустую энергией, теперь может принести пользу энергетическим сетям, в конечном итоге способствуя развитию более разумной и устойчивой инфраструктуры по всему миру».

Первые пять модулей ECP (Energy Capturing Pods) из заказанных 13 установили и подключили в аэропорту Love Field в Далласе. Внедрение началось после трёх лет испытаний в период с 2021 по 2024 год, когда прототипы оценивались на предмет их эффективности улавливания реактивных выхлопных газов от двигателей самолётов. Решение понравилось руководству аэропорта, и оно заказало 13 установок, пять из которых изготовили минувшим летом и ещё восемь произведут и установят в течение следующих трёх лет.

Каких-либо подробностей о проекте источник не приводит, однако отмечает, что публичное представление технологии JetWind вызвало значительный международный резонанс. Такие страны, как Австралия, Бразилия, Эквадор, Швейцария, Великобритания и Франция выразили восторг по поводу потенциального применения этой инновационной системы и хотели бы иметь подобные у себя. Представители JetWind сообщили, что переговоры на эту тему уже проводятся.

Исследователи из Ланьчжоуского института химической физики (Lanzhou Institute of Chemical Physics) в китайской провинции Ганьсу предложили и проверили на практике метод укрепления дорожного полотна и строительных конструкций добавками из материала отработавших лопастей ветряных турбин. Опыт удался: спустя пять месяцев после укладки дороги асфальтом с «лопастной» присадкой на участке не образовалось ни одной трещины.

Источник изображения: unsplash/Karsten Würth

Для Китая необходимость утилизации закончивших срок эксплуатации ветряных турбин — это не пустой звук. Эта страна является лидером в развёртывании электростанций на возобновляемых ресурсах, включая ветряную генерацию. Она также первой столкнётся с огромной волной отходов, которые трудно переработать, среди которых основную массу составят лопасти от ветряных турбин.

Основной состав лопастей — стеклоткань, углеволокно и эпоксидная смола для пропитки. Сегодня лопасти либо складируются в специально отведённых для этого местах (по сути, на свалках), либо закапываются в рвах как мусор. Археологи будущего смогут по этим останкам восстановить картину развития производства лопастей в Поднебесной, если какой-нибудь астероид внезапно разорвёт цепь развития земной цивилизации.

Если серьёзно, то проблема утилизации лопастей не имеет простого решения. Учёные из Китая предложили их измельчать, обрабатывать по специальной технологии и добавлять в асфальт и бетон как присадки при укладке дорог и строительстве зданий и сооружений.

В сентябре 2024 года в качестве эксперимента асфальт с присадкой из лопастей был использован для покрытия участка дороги в провинции Ганьсу. Спустя пять месяцев дорога выглядит как новая, не имея ни единой трещины в полотне, если верить источнику. Учёные вместе с подрядчиком надеются расширить эксперимент, укладывая «чудо-асфальт» на других участках дорог и в строительстве, обещая эффективность утилизации лопастей ветряков.

Выглядит интересно, но до тех пор, пока не станет известно об обнаружении микропластика в живых тканях животных и человека. Эти опасения не решат проблему утилизации лопастей, но, возможно, заставят задуматься о поиске других методов.

Аммиак — это не только удобрение для спасения сельского хозяйства. Это соединение азота и водорода содержит в себе в 20 раз больше энергии по отношению к весу, чем литиевые аккумуляторы. Огорчают лишь современные «грязные» методы производства аммиака, с чем решили побороться учёные из США. У них получилось.

Художественное представление установки по естественному производству аммиака. Источник изображения: Iwnetim Abate and Yifan Gao

Традиционное производство аммиака, 80 % которого потребляет сельское хозяйство, требует высоких температур и сопровождается выбросами парниковых газов. На каждую тонну этого соединения в атмосферу выбрасывается 2,4 т углекислого газа. В целом эта ниша химической промышленности ответственна за 1 % вклада нашей цивилизации в ежегодные выбросы антропогенных газов. Поэтому предпринимаются попытки производить аммиак с использованием возобновляемых источников энергии, что делает его чистым во всех смыслах.

В августе прошлого года в Дании был запущен первый в мире завод по производству аммиака с использованием солнечной и ветровой энергии. Производство может выпускать до 5000 т аммиака в год. Если говорить об аммиаке как о зелёном топливе, то уже разработаны двигатели внутреннего сгорания на аммиаке. Есть ряд моделей транспортных средств на этом топливе, а также планируется спуск на воду в 2026 году в Норвегии первого в мире контейнеровоза на аммиаке.

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) нашли способ практически естественного воспроизводства аммиака без привлечения любых искусственных источников энергии. К открытию подтолкнуло обнаруженное ещё в 80-х годах явление, когда одна из скважин в Мали начала выдавать чистый водород. Учёные заключили, что глубоко под землёй, с привлечением горных пород и температуры недр, идут процессы, которые естественным образом производят водород из воды в породах.

«Это был отличный момент, — говорят исследователи. — Возможно, мы сможем использовать Землю как фабрику, используя её тепло и давление для производства ценных химических веществ, таких как аммиак, более чистым способом».

На основе сделанного предположения учёные построили модельную систему для ввода обогащённой азотом воды в богатые железом синтетические минералы, имитируя породы, которые находятся под поверхностью земли. В результате процесса был получен аммиак без образования какого-либо CO₂ и без необходимости какой-либо дополнительной внешней энергии для активизации химического процесса.

На втором этапе исследователи заменили синтетическую породу оливином, который в природе встречается повсеместно и также богат железом. Также был добавлен медный катализатор и произведён нагрев до 300 °C. Примерно такая температура будет на глубине нескольких километров под поверхностью земли. Было обнаружено, что азот в воде вступает в реакцию с железом в породе с образованием чистого водорода, который, в свою очередь, вступает в реакцию с азотом с образованием аммиака. В результате процесса на тонну оливина было получено 1,8 кг аммиака.

Подобный метод можно реализовать в любой точке мира, ведь оливин есть везде. Более того, под землю можно даже закачивать обычные сточные воды, обычно насыщенные аммиаком. Это буквально неисчерпаемый источник чистой энергии. Учёные рассказали об открытии в журнале Joule и подали заявку на патент. На практике они надеются провести эксперимент в течение следующего года или двух.

В Европе рост генерации из возобновляемых источников в совокупности с другими факторами привёл к тому, что в 2024 году количество периодов с предложением нулевой и даже отрицательной стоимости электроэнергии за год удвоилось. Но успех праздновать рано. Цены на энергию обвалило увядание промышленности в ЕС и отсутствие линий электропередач между странами с зелёной генерацией.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Статистику по ценам на электрическую энергию в Европе собрало агентство Montel Analytics. Оно отмечает, что в 2024 году в разных странах Европы было зафиксировано 4838 случаев падения цен на электроэнергию до нуля или ниже на сутки вперед, что является рекордно высоким показателем, обусловленным ростом мощностей возобновляемой генерации, вялым спросом и ограниченной гибкостью электросетей. Тем самым общее количество случаев падения цен до нуля и ниже почти вдвое превысило 2442 случаев, которые были зарегистрированы в 2023 году.

Финляндия лидировала по отрицательным ценам в течение 721 часа, в основном из-за высокой генерации ветровыми электростанциями и невозможности поделиться излишками со Швецией и Эстонией, с которыми имеет кое-какие общие линии электропередачи, но недостаточные по пропускной способности. В это же время в Нидерландах был переизбыток солнечной электроэнергии, в Швеции — ветряной и, впервые, переизбыток был зафиксирован на Пиренейском полуострове.

В совокупности в 2024 году на возобновляемые источники энергии пришлось 50,4 % от общего энергобаланса Европы, что стало рекордно высоким показателем. Тем временем ископаемое топливо упало до доли менее чем 25 % от общего объёма генерации на континенте, а атомная энергетика выросла до 24,7 %, чему способствовало восстановление парка АЭС Франции.

«Доступность атомной энергии во Франции постепенно восстановилась в течение 2023 года и в начале 2024 года после исторического минимума в 2022 году, — сказал директор Montel Analytics Жан-Поль Харреман (Jean-Paul Harreman) в своём комментарии к публикации. Более того, Франция экспортировала самый большой за 22 года объём электроэнергии в 2024 году, за что, похоже, надо благодарить власти Германии, которые остановили все свои АЭС.

Снижение цен на электроэнергию не привело к снижению цен на газ. Цена газовой генерации выросла за год на 5,6 % (до 43 евро за 1 МВт·ч). К началу года хранилища были заполнены на 76 %, что при средних условиях зимы считается достаточным.

При всей кажущейся дешевизне и обилии солнечной генерации в Европе ещё сильнее увеличился разрыв между дешёвой энергией в часы пика выработки и дорогой в вечернее время, когда электричество необходимо гражданам в максимальном объёме. Возобновляемая энергетика вытесняет традиционную и в вечернее и ночное время дешёвого электричества больше нет.

Промышленный спрос в Европе на электричество в 2024 году оставался ниже «доковидного» уровня, а солнечные панели на крышах продолжали компенсировать потребление электроэнергии в домашних хозяйствах. Сообщается, что общий спрос на электроэнергию в Европе упал на 7,7 % в годовом исчислении до 2678 ТВт·ч, что подчёркивает ослабление промышленности, особенно в Германии.

20 января 2025 года китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST установил новый рекорд по удержанию электронной плазмы. Реакция поддерживалась 1066 секунд, что без малого в три раза дольше предыдущего рекорда. Почти всё это время температура плазмы была в районе 100 млн °C, что в шесть раз больше, чем в ядре нашей звезды. Недавно реактор завершил очередной этап модернизации и готов к новым рекордам.

Experimental Advanced Superconducting Tokamak снаружи. Источник изображения: SCMP

Предыдущий рекорд реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak или токамак HT-7U), расположенный в городе Хэфэй провинции Аньхой, установил в апреле 2023 года. Тогда термоядерная реакция на установке поддерживалась 403 секунды с температурой плазмы 100 млн °C. Увеличение времени непрерывной работы реактора до 1000 секунд считается ключевым для достижения последующих целей как по увеличению времени поддержки высочайшей температуры плазмы, так и по повышению верхнего предела температуры.

Для запуска термоядерной реакции в Солнце сверхвысокие температуры не нужны. В ядре звезды «всего» 15 млн °C. Для сближения ионов водорода и запуска синтеза гелия ядра атомов должны сблизиться до включения в работу сильного ядерного взаимодействия, преодолев электрическое отталкивание. Кроме температуры в этом помогает сильная гравитация — масса самого Солнца (это воздействие также эквивалентно давлению). На Земле в камере реактора развить такое давление невозможно, поэтому приходится «давить» на ядра повышением температуры. И заявленные китайскими учёными 100 млн °C мало для запуска реакции на Земле.

Во всех предыдущих случаях речь шла о температуре электронной плазмы. В связи с рекордами китайских термоядерных установок об ионной плазме никогда отдельно не сообщалось. В то же время до 100 млн °C необходимо нагреть именно ионную плазму — это лишённые электронов ядра, которые, собственно, и вступают в реакцию синтеза. По каким-то причинам китайская сторона не спешит рассказывать о рекордах в разогреве ионной плазмы.

И всё же, новая планка высоты взята. Почти 18 минут реактор EAST поддерживал в камере температуру 100 млн °C. Это важно как с точки зрения поддержания стабильности установки (плазмы), так и с позиций отработки технологий и поиска новых методов работы с реактором, материалами и прочим, без чего невозможно движение вперёд.

Компания Aptera Motors из Калифорнии представила на выставке CES 2025 готовую к массовому производству версию электромобиля на солнечных батареях (sEV). Сообщается, что электромобиль имеет запас хода 643 км на одной зарядке, а также обеспечивает возможность перемещения на расстояние до 64 км в день на энергии солнца.

Пользователи, живущие в южных странах с большим количеством солнечных дней, могут рассчитывать на более чем 10 тыс. миль (16,1 тыс. км) в год езды на солнечной энергии, что позволит снизить зависимость от зарядки от сети.

Солнечная батарея автомобиля состоит из четырех панелей, расположенных на капоте, панели приборов, крыше и люке, а также по бокам кузова. Транспортное средство отличается небольшим весом благодаря использованию формовочного компаунда из листового углеродного волокна (CF-SMC). Для изготовления электромобиля требуется менее одной десятой деталей, используемых в традиционных транспортных средствах, отметила Aptera Motors.

На CES 2025 компания подписала соглашение о партнёрстве с LG Energy Solution, которая будет поставлять аккумуляторные элементы для «солнечных» электромобилей, и CTNS, которая будет производить аккумуляторные модули, разработанные по её проектам.

Aptera утверждает, что уже получила около 50 тыс. предварительных заказов на поставку электромобиля на сумму более чем $1,7 млрд. Также сообщается, что Aptera Motors привлекла $135 млн через краудфандинговую платформу. Вместе с тем нет никаких сведений о том, когда мы сможем увидеть её электромобили на улицах или в дилерских центрах, отметил ресурс autoevolution.com.

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 %.

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.

Китайская компания SDIC Gansu New Energy ввела в эксплуатацию солнечную электростанцию Akesai Huidong мощностью 750 МВт в провинции Ганьсу. Утверждается, что это самая мощная гибридная солнечная электростанция в стране. Она вырабатывает электрическую энергию днём и ночью, используя гелиоконцентратор в качестве буфера в ночное время. В течение суток всю работу обеспечивает Солнце, что практично и дешевле, чем использование аккумуляторов.

Источник изображений: SDIC Gansu New Energy

Гелиоконцентраторы (Concentrated Solar Power) — это не новое изобретение, но их реализация требует достаточно места и связана со строительными работами. В основе гелиоконцентратора лежит высокая башня, окружённая огромным полем зеркал, направленных в одну точку на вершине башни. Сфокусированный солнечный свет создаёт высокую температуру, которая плавит соли и запасает энергию в расплаве. По сути, это тепловой аккумулятор. В ночное время накопленное тепло используется для производства электроэнергии. Установка Akesai Huidong, например, способна выдавать в сеть мощность 110 МВт в течение 8 часов непрерывно.

В сочетании с полем фотопанелей мощность электростанции Akesai Huidong достигает 750 МВт. Общая площадь электростанции составляет 16,5 км². Зеркала с башней занимают в этом комплексе площадь 2 км². Башня высотой 200 м окружена 11 960 пятиугольными зеркалами, расположенными концентрическими кругами. Площадь отражающей поверхности каждого зеркала достигает 48,5 м², а общая площадь отражения равна 580 000 м². Зеркала устойчивы к ветру и запылению.

Строительство двухбашенного гелиоконцентратора

Огромные ресурсы Китая позволяют реализовывать уникальные проекты. В этой же провинции другая компания строит двухбашенный гелиоконцентратор, аналогов которому в мире пока нет. Две башни будут использовать смешанное поле зеркал, что должно повысить эффективность установки примерно на четверть. Проект планируется подключить к сети до конца текущего года, и он может указать новое направление для развития зелёной энергетики.

Сегодня в Японии начались полевые испытания систем передачи энергии на расстоянии. Целью проекта является отработка технологий по сбору солнечной энергии на орбите и её передаче на Землю. Солнечные панели на высоте 36 000 км смогут работать круглосуточно и будут вырабатывать энергию в 10 раз эффективнее, чем на земной поверхности. Это мечта человечества о чистой энергии, к которой сегодня сделан первый шаг.

Источник изображения: Kyoto University

Идея вырабатывать энергию от Солнца на орбите Земли родилась в 60-е годы прошлого века. Она имеет неоспоримые плюсы, но минусов пока так много, что реализовать передачу энергии из космоса на Землю очень и очень непросто. Во-первых, нет необходимых технологий. Во-вторых, это будет крайне дорого. Однако начинать всегда нужно с технологий.

Япония не стала первой страной, которая начинает эксперименты с передачей энергии из космоса. Дальше всего по этому пути продвинулись учёные в США. В прошлом и в этом году хорошо показала себя экспериментальная установка Калтеха, отправленная в космос в начале 2023 года. Китай также проводит в этой области эксперименты. На данный момент известно о работах в пределах высотных зданий с планами разместить передатчики на дирижаблях.

В Японии систему дистанционной передачи энергии начала испытывать компания Japan Space Systems (JSS). Работы будут проводиться по заказу Министерства экономики, торговли и промышленности Японии. Для этого на земле развёрнута сеть из 13 приёмников на площади 600 м², а передатчики будут подвешены под крыльями самолётов. Также установленные на крыльях солнечные панели будут собирать энергию, и передавать её на землю в виде микроволнового излучения с высоты 5–7 км. Отработка технологии позволит на следующем этапе начать передачу энергии из космоса, для чего в следующем году на орбиту будет отправлен 150-кг спутник.

Даже если всё пройдёт успешно, эксперты говорят о сложном масштабировании подобных решений. Например, для передачи из космоса энергии порядка 1 ГВт необходимо поле панелей площадью 2 км². Всё это будет весить 10 тыс. т и стоить не менее $6,7 млрд в нынешних ценах. Потребуется ещё не менее четверти века, чтобы эти планы приблизились к реализации.

В конце октября финский стартап Polar Night Energy завершил наполнение ёмкости теплового аккумулятора 2000 тонн измельчённого мыльного камня. Аккумулятор будет хранить до 100 МВт·ч тепловой энергии с пиковой отдачей мощности 1 МВт. Этой ёмкости хватит на отопление небольшого городка неделю зимой и на месяц нагрева воды летом. Ввод в эксплуатацию состоится в 2025 году. Испытания начнутся через месяц или чуть позже.

Источник изображений: Polar Night Energy

О начале строительства масштабного накопителя тепла от избыточной выработки энергии солнечными и ветряными установками в регионе было сообщено в начале 2024 года. Ранее компания Polar Night Energy на примере пилотной установки мощностью 100 кВт и ёмкостью 8 МВт·ч показала, что идея хранить тепло в нагретом песке для последующего использования вполне рабочая и достаточно эффективная.

Для реализации масштабного проекта был заключён договор с общиной Порнайнен на юге Финляндии. Проект предусматривал наполнение бункера теплового аккумулятора диаметром 15 м и высотой 13 м 2000 тоннами песка. Точнее, песок использовался в пилотном проекте. Для масштабного проекта был выбран более теплоёмкий материал и по совместительству отходы производства одной из местных компаний — талькохлорит, который ещё называют мыльным камнем. Этот материал используется компанией Tulikivi для облицовки каминов и печей для саун. Использование для теплоаккумулятора отходов производства — это высший пилотаж в сфере безотходной экономики, и финны оказались в этом вопросе на высоте.

Поскольку основная часть работы завершена и остался только монтаж внешних узлов, работы вскоре перейдут в область проверки накопителя в условиях зимней эксплуатации. Ожидается, что полностью заряженный тепловой аккумулятор сможет неделю снабжать теплом дома граждан округа Lämpö. Накопитель будет подключёна к системе централизованного отопления и сможет обогревать до 5 тысяч граждан. Сдача объекта в эксплуатацию ожидается позже в 2025 году по результатам испытаний.

Исследователи из Австралии и Латвии открыли способ превратить бесполезные отходы из полистирола в источник чистой и условно бесконечной энергии. Полистирол оказался наиболее перспективным материалом для генерации статического электричества среди других пластиков. Статику можно снимать с полистирола, накапливать и превращать в бесплатную электроэнергию. А всё что нужно для возникновения зарядов — это лишь поток воздуха через пластинки полистирола.

Источник изображения: RMIT

Полистирол, использующийся, преимущественно, для упаковок, ежегодно производится в объёме 25 млн тонн. После использования он в основном оказывается на свалках. В переработку поступает лишь малая часть этого материала. Свойства полистирола делают его мусором длительного разложения — до 500 и более лет. Но эти же качества сделали его лучшим выбором для создания электростатических генераторов.

Учёные из Австралийского университета RMIT и Латвийского технического университета в Риге обнаружили, что обдуваемые потоком воздуха тончайшие пластинки из полистирола активно вырабатывают статическое электричество. Пластинки должны быть толщиной в десять раз тоньше человеческого волоса. Движение воздуха между ними заставляет их тереться друг от друга и возбуждать статический заряд, который затем направляется для зарядки конденсатора и дальше в электрическую цепь.

Источник изображения: Advanced Energy and Sustainability Research 2024

Такую установку для выработки электричества из множества параллельно расположенных полистироловых пластинок учёные предлагают устанавливать в местах постоянного движения воздуха. Например, в системах вентиляции. Установки смогут подпитывать местную сеть и даже сэкономят до 5 % потребления кондиционеров, если в последние встроить предложенную систему по сбору статического электричества.

Параллельно созданию электростатических генераторов из вторсырья исследователи глубже изучили природу возникновения статического заряда, чем двинули дальше фундаментальную науку. А ещё раньше подобное исследование провели учёные из США, которые изучили тонкости возникновения статики на примере шерсти домашних котиков. Возвращаясь к полистиролу, отметим, что сама идея вторичного использования полистирола не менее ценная, чем изобретение способа добывать энергию с его помощью.