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.

Американская компания Solarcycle объявила о строительстве в США своего третьего завода по переработке старых солнечных панелей. Предприятие в Седартауне, штат Джорджия, станет крупнейшим центром по утилизации панелей, начав работу в середине 2025 года с переработки 2 млн панелей в год. Повторному использованию будет подлежать 99 % материалов. В 2030 году завод будет ежегодно утилизировать до 10 млн панелей или четверть выведенных из оборота в США.

Источник изображения: UNSW

Если планы исполнятся, США не будет грозить участь превратиться в свалку отработавших солнечных панелей, что сегодня происходит в Австралии и к концу десятилетия грозит Германии. Конкретно Solarcycle сотрудничает с 70 компаниями по производству солнечной энергии и готова перерабатывать как односторонние солнечные панели, так и двухсторонние, что многим её коллегам по бизнесу пока не по силам.

Внедрённые на предприятиях Solarcycle техпроцессы позволяют извлекать при переработке старых панелей порядка 99 % сырья. Очевидно, что больше всего в отходы пойдёт кремниевого сырья, которое, фактически, и есть солнечные панели. Для повторного использования кристаллического кремниевого стекла Solarcycle рядом с заводом по переработке панелей построит завод по выпуску заготовок для новых солнечных панелей из кремниевого стекла.

У компании уже есть заводы по переработке солнечных панелей в городах Одесса (Техас) и Меса (Аризона). Но завод в Седартауне станет крупнейшим предприятием в США такого рода. Когда заводской комплекс в Седартауне из двух заводов начнёт работать на полную мощность, для его обслуживания наймут 1250 человек.

Наземные ветрогенераторы сдержано наращивают размеры и диаметры роторов. Чем длиннее лопасти, тем выше уровень шума и общее воздействие на среду. В море нет недовольных жителей, которым это может навредить. Поэтому морские ветряные турбины без ограничений растут в размерах. Но свои рекорды есть и у наземных ветряных установок. Недавно китайская компания Sany Renewable Energy установила крупнейшую в мире установку с ротором диаметром 270 м.

Источник изображения: Sany Renewable Energy

Предыдущий рекорд принадлежал наземной ветряной турбине с ротором диаметром 240 м — установке компании Goldwind мощностью 12 МВт, развёрнутой в 2023 году. Компания Sany Renewable Energy легко побила этот рекорд, установив 15-МВт генератор SI-270150 с лопастями длиной по 131 м каждая. К тому же компания заявляет, что её лопасти частично перерабатываемы, что повышает экологичность, так как многие полимерные компоненты ветряков трудно поддаются переработке.

В целом на суше немного мест с постоянными сильными ветрами, что является одной из причин, почему наземные ветряные турбины не стремятся к гигантским размерам. Но ситуация постепенно меняется. Например, компания Sany Renewable Energy в этом году начала массовое производство лопастей длиной 131 м и не планирует останавливаться на этом. Также компания утверждает, что её новые турбины смогут работать 25–30 лет и дольше после небольшой модернизации, что обещает значительно окупить инвестиции в установку новых ветряков.

На фоне морских ветряных турбин новая установка Sany выглядит сравнительно скромно, занимая седьмое место в мире по размерам. Крупнейшая действующая установка принадлежит другой китайской компании — Mingyang Smart Energy, которая возвела 20-МВт морскую турбину с ротором диаметром 292 м. В 2025 году компания Mingyang обещает построить ещё более мощную и крупную морскую ветроустановку — 22-МВт с ротором диаметром 310 м.

Группа учёных Стэнфордского университета опубликовала работу, в которой дала прогноз по темпам роста в США тепловой аккумуляции в огнеупорных кирпичах. К 2050 году специалисты ожидают полный переход теплоёмких производств в США на возобновляемые источники энергии. Кирпичи станут недорогой альтернативой химическим аккумуляторам, накапливая и отдавая около 14 % энергии для теплоёмких производств.

Источник изображений: Rondo Energy

Огнеупорные кирпичи изготавливаются из обычных материалов, поэтому стоимость системы хранения тепла из огнеупорного кирпича будет более чем в десять раз дешевле, чем создание эквивалентной системы хранения энергии на обычных электрических аккумуляторах. В зависимости от используемого материала, кирпичи можно будет нагревать прямым способом, если они будут токопроводными, например, с графитом, или внешним нагревательным элементом, если кирпичи не будут пропускать через себя ток.

Тепловые аккумуляторы из кирпичей рассматриваются действующими властями США как проекты с высокой степенью повторяемости, что чрезвычайно удобно при массовом создании установок. В частности, Министерство энергетики США в настоящее время обсуждает вопрос субсидии в размере $75 млн компании Diageo North America, если она согласиться разместить на своих мощностях две теплоаккумулирующие установки на кирпичах производства компании Rondo Energy. Последняя поддержана фондом Билла Гейтса, и строит в Тайланде мегазавод по производству теплоаккумулирующих кирпичей, а производству нужен сбыт.

Согласно выводам учёных из Стэнфорда, в США возобновляемые источники энергии могут обеспечить теплом до 90 % энергоёмких промышленных процессов. Чтобы удовлетворить этот спрос, системы накопления энергии из кирпичей должны достичь ёмкости 2,6 ТВт·ч с пиковой отдачей 170 ГВт. Это позволит сократить вредные выбросы промышленности США на 9,6 %. В случае обеспечения кирпичами мирового теплоёмкого производства с использованием исключительно возобновляемой энергии, необходимо будет аккумулировать и выдавать в нагрузку 2,1 ТВт тепловой мощности.

В обозначенных масштабах системы накопления тепла из огнеупорного кирпича не только заменят 14 % ёмкости аккумуляторов, но и сократят годовое производство водорода для электрогенерации примерно на 31 % и мощности подземных хранилищ тепла примерно на 27 %.

Что касается себестоимости хранения тепловой энергии в кирпичах, то аналитики заявляют, что она будет, как минимум, в десять раз дешевле стоимости хранения энергии в аккумуляторах. Так, по некоторым оценкам в 2035 году стоимость хранения энергии в электрических аккумуляторах составит $60 за каждый кВт·ч. Это даёт стоимость энергии на уровне $6 за 1 кВт·ч в случае её хранения в огнеупорных кирпичах. А с учётом быстрого удешевления химических аккумуляторов остаётся вероятность, что суммы будут ещё меньше.

Отчет о состоянии мировой атомной промышленности (WNISR) за 2024 год, составленный немецким специалистом Майклом Шнайдером (Mycle Schneider), говорит о значительном превосходстве установленных солнечных электростанций над атомными. Несмотря на всю поднятую вокруг возрождения мирного атома шумиху, новых реальных проектов АЭС совсем немного, тогда как солнечная энергетика развивается очень и очень стремительно.

Этап строительства атомного энергоблока. Источник изображения: Hullernuc, Wikimedia

В отчёте WNISR указано, что по состоянию на 2024 год в мире насчитывается 408 действующих атомных реакторов, которые в середине года выдавали суммарно 367 ГВт электроэнергии. Это более чем в пять раз меньше установленных мощностей на солнечных электростанциях, совокупная мощность которых приближается к 2 ТВт (по прогнозу — 1,9 ТВт на конец июня). При этом необходимо понимать, что солнечные электростанции работают с перерывами и с разной эффективностью в светлое время суток. Поэтому реальная выработка в солнечной энергетике будет, очевидно, меньше.

Тем не менее солнечные мощности растут впечатляющими темпами и явно продолжат опережать атомную энергетику. В отчёте показано, что атомная энергетика остаётся ниже уровней 2019 и 2021 годов. В текущем году хоть и стало на один блок АЭС больше, но количество энергоблоков всё ещё остаётся на 30 меньше, чем в 2002 году, когда был отмечен пик по одновременно действующим реакторам. За прошедший год добавилось всего 0,3 ГВт атомных мощностей, что является довольно скромным показателем.

Интересно, но в стране с одним из самых больших количеством реакторов — в США — в 2024 году не подано ни одной заявки на строительство полномасштабного реактора. Заявка подана только на малый модульный реактор Билла Гейтса Natrium, который пока даже не получил лицензию от регулятора. Также от строительства новых блоков в этом году воздержались ОАЭ и Бразилия.

В отчёте также говорится, что только в прошлом году в Беларуси, Китае, Словакии, Южной Корее и США было введено в эксплуатацию пять новых ядерных реакторов общей мощностью 5 ГВт, и добавляется, что этого небольшого роста было недостаточно для увеличения действующих ядерных мощностей в мире, поскольку еще пять электростанций общей мощностью 6 ГВт были закрыты в Германии, Бельгии и на Тайване.

«За два десятилетия, в 2004–2023 годах, было 102 запуска и 104 закрытия, — отмечается в отчёте. — Из них 49 запусков были в Китае, где не было закрыто ни одного реактора. В результате за пределами Китая за тот же период произошло резкое чистое снижение на 51 реактор, а чистая мощность сократилась на 26,4 ГВт».

Авторы отчёта также сообщают, что на конец июня в 13 странах строилось 59 атомных станций мощностью 60 ГВт, что сопоставимо с 64 проектами в 2023 году. На долю Китая приходится около 46 % от общего числа строящихся 27 проектов.

«Все строящиеся реакторы, по крайней мере, в девяти из 13 стран столкнулись с задержками, часто на год, — заявили авторы отчёта. — Из 23 реакторов, задокументированных как отстающие от графика, по меньшей мере, для 10 сообщалось об увеличении задержек, а о 2 реакторах сообщалось как о первых задержках за последний год».

По словам аналитиков, ключевым моментом является анализ доминирующей роли Китая и России. С декабря 2019 года и до середины 2024 года в мире было начато 35 строительных работ, 22 в Китае и 13 осуществлялись в различных странах Россией.

«Больше ничего, нигде и никем, — говорит автор исследования. — Но даже в единственной стране, которая ведёт массовое строительство [реакторов], Китае, развитие ядерной энергетики сравнительно незначительно. В 2023 году Китай запустил один новый ядерный реактор, то есть плюс 1 ГВт, и более 200 ГВт только солнечной энергии. Солнечная энергия вырабатывает на 40 % больше энергии, чем ядерная, а все не гидроэнергетические возобновляемые источники энергии — в основном ветер, солнце и биомасса — вырабатывают в 4 раза больше энергии, чем ядерная».

Авторы приходят к выводу, что, несмотря на распространенное мнение о том, что ядерная энергетика набирает обороты, она становится «неактуальной» на мировом рынке. «Использование солнечной энергии и накопителей может изменить правила игры для адаптации политических решений к текущим промышленным реалиям», — добавляют они.

Переход на возобновляемую энергетику не имеет смысла без сетевых накопителей энергии, которые сглаживали бы пики потребления и выработки. Для этой задачи в Китае создали самый ёмкий в мире аккумулятор в формфакторе стандартного шестиметрового контейнера. Он может хранить 8 МВт·ч, которых хватит почти на месяц для электропитания среднестатистического дома в США.

Источник изображений: Envision Energy

Производством рекордной сетевой батареи отметилась китайская компания Envision Energy. Батареи японской компании AESC заняли только половину контейнера, а остальное пространство было отдано под систему жидкостного охлаждения аккумуляторов, электронику контроля (даже с элементами искусственного интеллекта!) и решения по организации безопасной эксплуатации установки, включая систему гашения пламени и ограничения взрывного распространения продуктов горения, которые могли бы образоваться при аварии.

Впрочем, в контейнер установлены наиболее безопасные литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO₄) с банками по 700 А·ч. Батареи организованы для рабочих напряжений от 1500 В до 2000 В постоянного тока с гарантией на 16 тыс. циклов перезарядки. Полностью заряженная батарея ёмкостью 8 МВт·ч сможет питать среднестатистическое домохозяйство в США до 640 часов или почти 27 суток. Вес контейнера при этом достигает 55 т.

Но это не накопитель для дома. Батарея настроена отдавать накопленную мощность в течение 2–8 часов. Она поможет справляться с пиками расхода и выработки, что облегчит утилизацию возобновляемой энергии, а Китай, по некоторых слухам, уже не знает, куда девать излишки солнечной энергии. В режиме разряда каждые два часа батарея выработает свой ресурс примерно за 3,5 года, что можно считать обоснованной жертвой в попытке сделать энергетику более чистой.