Согласно годовому отчёту Международного энергетического агентства (IEA), в 2023 году выбросы парниковых газов достигли рекордно высокого уровня, несмотря на подъём чистой энергетики. Развитые страны показали экономический рост на фоне снижения выбросов, но страны с развивающейся экономикой не смогли отойти от модели роста за счёт наращивания выбросов от сжигания ископаемых ресурсов.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Анализ показал, что годовой прирост выбросов в 2023 году составил 1,1 % или 410 млн т, что в сумме дало новое рекордное значение на уровне 37,4 млрд т. Главными причинами произошедшего назвали засухи и растущую потребность стран в энергии. Очевидно, что всё это идёт вразрез с климатическими планами сократить к 2030 году выбросы на 45 %. В данный момент повышение средней температуры Земли по сравнению с доиндустриальным периодом составило 1,1 °C, тогда как Парижское соглашение по климату предписывает удержать этот рост на уровне не выше 1,5 °C.

США и страны ЕС сократили выбросы в прошлом году, но Индия и Китая с лихвой компенсировали их старания. При этом нельзя сказать, что Китай и Индия не занимаются вопросами перехода на чистую энергетику. Однако экономика этих стран растёт быстрее и обгоняет возможности ввода в строй мощностей с чистой основой. Впрочем, в МЭА считают, что в долгосрочной перспективе всё не так плохо. По мнению специалистов агентства, связанные с энергетикой выбросы благодаря росту использования чистых источников энергии, таких как ветряные турбины и солнечные батареи, «структурно замедлились».

Более того, если бы последние пять лет мир не занимался вводом чистых источников энергии, выбросов было бы примерно в три раза больше, чем регистрируется в настоящее время.

Общий уровень выбросов включает выбросы от сжигания ископаемого топлива для получения энергии, а также выбросы от промышленных процессов, таких как производство цемента и сжигание нефти и попутного газа в факелах. К тому же на уровень выбросов оказала серьёзное влияние погода, а именно — засухи, которая резко сократила выработку гидроэлектростанций в США, ЕС, Индии и Китае. Взамен этих чистых источников энергии пришлось жечь уголь, газ и нефть, что привело к увеличению выбросов углекислого газа примерно на 170 млн т или примерно на 40 % от общего увеличения выбросов в прошлом году.

Только в Китае по причине засухи пришлось увеличить выбросы от сжигания ископаемых ресурсов на 5,2 % в год. Тем не менее в стране быстро развивались более чистые источники энергии. На долю Китая, например, пришлось около 60 % созданных во всём мире новых мощностей солнечных и ветряных электростанций. Однако этого оказалось недостаточно, чтобы покрыть увеличение на 6,1 % спроса на энергию, поскольку экономика Китая росла за счёт множества секторов, включая строительство.

В США, напротив, выбросы от производства энергии от сжигания ископаемого топлива сократились на 4,1 %, несмотря на рост экономики на 2,5 %, поскольку низкие цены на газ помогли стране выработать больше электроэнергии из газа, а не угля. Выбросы от производства энергии в ЕС сократились почти на 9 %, тогда как экономический рост составил 0,7 %. Прирост выработки энергии в Европе произошёл преимущественно благодаря силе ветра.

Производство электроэнергии из угля и газа в ЕС упало на 27 % и 15 % соответственно, сообщили в МЭА, добавив, что впервые их обогнала энергия ветра.

«Пандемия, энергетический кризис и геополитическая нестабильность — всё это потенциально могло подорвать усилия по созданию более чистых и безопасных энергетических систем, — резюмировали в агентстве. — Вместо этого мы наблюдаем обратное во многих экономиках». Но расслабляться рано — это факт.

Эффективность органических солнечных панелей можно повысить за счёт придания неровной текстуры их поверхности. Учёные из Университета Абдуллы Гюля в Турции установили, что добавление множества крошечных куполообразных элементов на поверхность панели может на две трети повысить её эффективность за счёт значительного расширения возможности улавливать солнечный свет под более широким углом.

Источник изображения: spiedigitallibrary.org

Обычно солнечные панели имеют плоскую поверхность, что позволяет максимально увеличить площадь, на которую падает свет в любой момент времени. Такая конструкция работает лучше всего, если солнечный свет на неё падает под определённым углом, поэтому в течение дня солнечные панели обычно наклоняют под разным углом (от 15º до 40º). Учёные провели серию экспериментов, в результате которых было установлено, что добавление на поверхность солнечной панели множества крошечных куполообразных элементов из кварца позволяет улавливать больше солнечного света и получать больше энергии.

Турецкие учёные провели комплексное моделирование того, как именно куполообразные вкрапления могут повысить эффективность органических солнечных панелей. Для этого задействовали фотогальванические элементы, изготовленные с использованием органического полимера P3HT:ICBA в качестве активного слоя, расположенного поверх слоя алюминия и подложки, а также защищённого прозрачным слоем из оксида индия-олова (ITO). Такая многослойная структура была сохранена на всей площади солнечной панели.

Исследователи провели анализ конечных элементов (FEA) с помощью 3D-технологий, за счёт чего они смогли разбить элементы сложной системы на отдельные фрагменты для более точного моделирования. По сравнению с плоскими поверхностями, солнечные панели, усеянные куполообразными элементами, оказались эффективнее в плане поглощения света на 36 % и 66 % в зависимости от поляризации света. Эти вкрапления также позволяют свету проникать с более широкого диапазона направлений, чем плоская поверхность, обеспечивая угловое покрытие до 82º. Учёные ещё не создали физические версии таких солнечных батарей, но, если они на деле окажутся такими эффективными, то их работа может оказать существенное влияние на развитие солнечной энергетики.

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

Источник изображения: Mmdi/Getty Images

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

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

Аппарат MAPLE / Источник изображения: Ayling Et Al/ArXiv

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

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

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

Источник изображений: Minesto

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

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

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

Современным кремниевым солнечным панелям не хватает гибкости в буквальном смысле этого слова. Они сравнительно толстые и поэтому тяжёлые, что мешает им попасть в авиацию и шире использоваться в носимой электронике. Для космоса это тоже важно, поскольку вывод на орбиту каждого килограмма стоит приличных денег. Возможно, с этим помогут учёные из Китая и Австралии, которые создали ультратонкие и гибкие панели из привычного кремния.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

На днях государственное китайское издание Science and Technology Daily процитировало профессора Цзянсуского университета науки и технологий (JUST) Ли Янга (Li Yang), который сказал, что солнечные элементы из кристаллического кремния, которые изготавливаются из кремниевых пластин, были и остаются наиболее зрелым и широко используемым решением для выработки электрической энергии, «но они сталкиваются с двумя основными технологическими узкими местами».

Одним из недостатков современных кремниевых фотопанелей является то, что эффективность преобразования энергии кремниевыми элементами большой площади остаётся ограниченной на уровне 26 %; другим препятствием является толщина элемента — обычно от 150 до 180 мкм, что затрудняет их использование в случаях, требующих более гибкого и лёгкого материала для установки на изогнутые крыши, спутники и космические станции.

Возглавляемая профессором Ли группа учёных из JUST, австралийского университета Кёртин и компании LONGi Green Energy Technology опубликовала в журнале Nature статью, в которой сообщила о создании из кристаллического кремния фотопанели толщиной около 50 мкм. Это тоньше, чем лист обычной писчей бумаги формата A4. Эту фотопанель нельзя согнуть пополам как лист бумаги, но можно изогнуть с достаточной степенью кривизны без разрушения.

Что важно, КПД ультратонкой фотопанели превысил 26 %. Учёные создали ещё несколько фотоэлементов толщиной от 55 до 130 мкм, и у всех у них эффективность превысила 26 %.

Профессор Ли сказал, что его группа работает над созданием более гибких и эффективных кристаллических кремниевых солнечных элементов, которые в один прекрасный день смогут стать такими удобными в использовании, как рулон пленки.

Как сообщает издание Politico, Европейский союз стоит перед серьёзнейшим выбором: хочет ли он быть «зелёным» или стратегически успешным в перспективе? Ибо одновременно и то и другое у ЕС не выйдет. Европейские производители солнечных панелей открыто говорят, что если власти не предпримут защитных мер, то китайская продукция уничтожит их бизнес за считанные месяцы или даже недели.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

«Несмотря на то, что Европейскому союзу необходимо избавиться от выбросов углекислого газа, он всё больше зависит от импорта из Китая, который он называет экономическим конкурентом и, что ещё хуже, системным соперником», — пишет издание.

С одной стороны, ЕС выделяет миллиарды евро на ускоренное развёртывание солнечных электростанций по всей Европе. Панели для этих задач и объёмов можно купить только в Китае, включая поставки из Синьцзян-Уйгурского автономного района, о котором вне политического контекста даже говорить нельзя, не то что заводить тесные экономические отношения.

Подобная бизнес-модель грозит уничтожить несколько последних европейских предприятий по выпуску солнечных панелей и идёт вразрез с предложениями группы стран во главе с Францией, которые ратуют за реиндустриализацию Европейского союза. Такое противостояние обязательно выльется в длительные торги в правительстве ЕС с непонятным пока результатом. Но то, что это только затянет принятие стратегического решения, каким бы оно ни было, очень и очень вероятно.

Прогнозируемые мощности по выпуску солнечных панелей в 2027 году. Источник изображений: IEA

«Ситуация действительно тревожная, — сказал Йохан Линдаль (Johan Lindahl), генеральный секретарь Европейского совета по производству солнечной энергии (ESMC), представляющий местных производителей. — Мы можем потерять большую часть европейской промышленности в ближайшие пару месяцев, если не будет сильного политического сигнала».

Европейская комиссия начала предварительные обсуждения вариантов оказания помощи производителям, но при этом не взяла на себя никаких конкретных обязательств во время прошедших в минувший понедельник дебатов в Европейском парламенте, которые, как надеялись многие в отрасли, покажут, что блок серьёзно относится к этому вопросу.

Глава финансовых служб Европейской комиссии Мэйрид Макгиннесс (Mairead McGuinness ) во время сессии в Страсбурге заявила европейским законодателям, чтобы они «работали в тесном контакте» и что низкие цены на продукцию «явно являются проблемой для производителей солнечных панелей в ЕС». В то же время она подтвердила, что власти ЕС будут «тесно сотрудничать с промышленностью ЕС, чтобы приложить все усилия на техническом и политическом уровне».

Затраты на производство солнечных панелей по странам с разбивкой на категории

На сегодняшний день китайские компании контролируют свыше 80 % глобальной цепочки поставок кремниевых солнечных панелей. Для сравнения, ЕС произвёл только 3 % солнечных панелей, установленных в прошлом году. Можно ли в таких условиях что-то предпринять? Это представляется маловероятным.

Что-то изменить может только полная смена курса на развитие соответствующей отрасли в Европе. Необходимо принять, что Китай является экзистенциальной угрозой и шанс есть только в развитии настолько передовых технологий, где Европа ещё имеет преимущества. В конце концов, необходимо осознать существенную угрозу национальной безопасности и действовать соответствующим образом. И всё бы хорошо, но только летом этого года в ЕС выборы, так что чиновники будут заняты совсем другими проблемами.

В декабре 2022 года учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) на установке NIF впервые добились термоядерного воспламенения — самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза, которая дала больше энергии, чем было потрачено на её запуск. Учёное сообщество с предельной осторожностью отнеслось к работе. Экспертная оценка длилась около года, и только недавно поддержала выводы авторов: термоядерный синтез с помощью лазеров работает.

Источник изображения: Jacob Long/Lawrence Livermore National Laboratory

Эксперты оценили пять работ учёных LLNL, представленных для публикации в одном из престижных для физиков журнале Physical Review Letters. Все выкладки авторов работ были перепроверены независимыми специалистами. Цифры сошлись. В том теперь уже историческом эксперименте в начале декабря 2022 года на капсулу с топливом было подано 2,05 МДж энергии, а высвободилось 3,15 МДж, что примерно в 1,5 раза больше. Учёные около 50 лет шли к этой цели, что можно назвать переломным моментом в освоении термоядерной энергии синтеза.

Позже, в середине 2023 года, после улучшения капсулы с топливом, изменения объёма самого топлива, условий зажигания и оптимизации лазеров, был получен ещё лучший выход: 3,88 МДж при той же энергии входа. Это стало наивысшим на сегодняшний день достижением в сфере инерциального термоядерного синтеза, когда почти две сотни мощных лазеров (192 шт.) были сфокусированы на специальной капсуле с 220 мкг смеси дейтерия и трития. Вокруг топлива было создано давление до 600 млрд атмосфер и температура 151 млн °C. И это привело к запуску самоподдерживающейся реакции синтеза, когда атомы водорода сливались и изливали в пространство энергию вместе с атомами новорожденного гелия и нейтронами.

Опубликованные в журнале Physical Review Letters работы можно найти здесь, здесь, здесь, здесь и здесь. О практической ценности исследования говорить очень и очень рано. На самом деле, на запуск и поддержание в работе лазеров в процессе эксперимента ушло на два порядка энергии больше, чем высвободилось в процессе синтеза. Для нас главное, что инерциальный метод термоядерного синтеза доказал свою работоспособность и в будущем может стать основой для запуска управляемых термоядерных реакций.

Компания Google сообщила о новой крупной сделке по приобретению электричества, получаемого из возобновляемых источников. Конечной целью компании остаётся переход к 2030 году на питание исключительно от возобновляемых источников. Новый договор приближает этот момент и стимулирует развитие «зелёной» энергетики в Нидерландах, где Google увеличила закупку электричества у местных ветропарков.

ЦОД Google в Эмсхавене, Нидерланды. Источник изображения: Google

Согласно договору, Google добавила к своему потреблению в Нидерландах ещё 700 МВт чистой энергии. В этой стране у компании два центра обработки данных из 24, разбросанных по всему свету. Соглашения о покупке электроэнергии заключены с консорциумами CrossWind и Ecowende, которые являются совместными предприятиями энергетических компаний Shell и Eneco.

Поставщики разрабатывают участок номер V в зоне ветропарков Hollandse Kust Noord (HKN) и участок номер VI парка Hollandse Kust West (HKW), которые, как ожидается, будут обеспечивать около 6 % годового потребления электроэнергии в Нидерландах. Это ветроэлектростанции в прибрежной зоне на мелководье. Ветропарк HKN начал производить электроэнергию в прошлом году, в то время как запуск HKW VI запланирован на 2026 год.

Если учесть предыдущие соглашения Google о покупке электроэнергии, то в этом году её голландские дата-центры смогут использовать экологически чистую энергию на 90 %. Google также объявила о более мелких сделках по закупке возобновляемой энергии у прибрежных ветряных и солнечных электростанций в Италии, Польше и Бельгии. Сами Нидерланды обеспечивают себя возобновляемой энергией примерно на 40 %.

Следует сказать, что далеко не вся покупаемая Google в Нидерландах электрическая энергия будет произведена из возобновляемых источников. Поэтому слова компании о переходе на 90 % возобновляемую энергию следует воспринимать с осторожностью. Часто речь идёт о покупке сертификатов REC (Renewable Energy Certificate), что по факту означает дотации в эту сферу генерации. В последние годы с этим возникли проблемы. Спекуляция сертификатами обесценила определённую их часть, и они перестали быть надёжным стимулом развивать зелёную энергетику. Поэтому Google и другие компании, например, Microsoft, стремятся покупать сертификаты на электроэнергию из возобновляемых источников непосредственно там, где она производится.

Подобная практика даёт средства в руки компаний, заинтересованных в увеличении выработки. Новое соглашение Google именно такого рода. Она покупает электричество у операторов ветроэлектростанций, которые за счёт этого постепенно расширяют производство электроэнергии.

Учёные из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее создали самые эффективные на сегодня солнечные панели на основе квантовых точек. КПД этих солнечных элементов составил 18,1 %. Если сравнивать с кремнием, то это мало, но у последнего за плечами полвека исследований, тогда как квантовые точки начали изучать менее 15 лет назад. Перспективы у новой технологии головокружительные.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Солнечные элементы из кремния взаимодействуют со светом всей поверхностью. Квантовые точки преобразуют свет в поток электронов только там, где они нанесены — точечно, как следует из их названия. Следует помнить, что определение «квантовые» в данном случае относится к количественной величине, а не к качественной. Квантовая точка — это крохотная порция полупроводникового материала, который взаимодействует со светом (с фотонами).

Особенность использования порций — квантов — светочувствительного материала заключается в том, что они могут быть изготовлены разного размера и, следовательно, будут чувствительны каждая к своему спектру. Материал в виде квантовых точек можно наносить на подложку методом струйной печати на рулонах или с помощью разбрызгивания. Это намного проще и дешевле, чем выпускать солнечный элемент из кремния.

Наивысший теоретический КПД у квантовых точек из органических материалов. Также они более безопасны с точки зрения экологии. Но у них есть существенный недостаток — боязнь влажности и нагрева, включая нежелательное длительное нахождение под прямыми солнечными лучами. Учёные из Южной Кореи решали именно эту проблему, попутно пытаясь установить новый рекорд эффективности для солнечных ячеек на квантовых точках.

Если верить исследователям, они смогли повысить сопротивляемость квантовых точек погодным условиям. Для этого учёные воспользовались перовскитом, который уже зарекомендовал себя в фотовольтаике. Но в этот раз они нанесли на подложку массив из перовскитных квантовых точек, а не создали сплошной слой.

Часть диаграммы с достижениями в сфере фотоэлектрических ячейках. Квантовые точки обозначены ромбом. Источник изображения: NREL

Экспериментальные солнечные панели на квантовых точках из перовскита сохраняли эффективный уровень преобразования света в электрический ток в течение 1200 ч при нормальных условиях и 300 ч при нагреве до 80 °C. Уровень КПД достиг рекордного значения в 18,1 %, что зафиксировали в американской лаборатории NREL (выше на рисунке данные уже с указанием рекорда UNIST — это свежее обновление диаграммы). Предыдущий рекорд в 16,6 % КПД был поставлен фотопанелями на квантовых точках в 2020 году австралийским Квинслендским университетом. Идём к новым вершинам. Когда-нибудь кремний уйдёт в прошлое, а на его место придут, в том числе, солнечные панели на квантовых точках.

Учёные Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США провели исследования почти на 2500 объектах по выработке электричества от солнечного света. Несмотря на опасения, большинство фотоэлектрических систем за годы работы испытали минимальный ущерб от кратковременных экстремальных погодных условий и показали скромную деградацию, что обещает приблизить переход на возобновляемые источники энергии.

Контроль качества солнечных панелей. Источник изображения: PVEL

Изучению подверглись коммерческие и коммунальные солнечные электростанции по всей территории Соединенных Штатов, развёрнутые в период с 2008 по 2022 год. Были получены данные от 25 тыс. инверторов из 37 штатов. Исследования охватили почти 8 ГВт фотоэлектрических мощностей со средним временем эксплуатации 5 лет. С учётом того, что в 2022 году в США было чуть больше 100 ГВт установленной мощности солнечных электростанций, учёные изучили определённо меньше 10 % от работающих систем. Однако для качественной статистики этого вполне достаточно.

Исследователи выяснили, что в среднем производительность фотопанелей снижается на 0,75 % в год, что соответствует аналогичным значениям, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях. Анализ показал, что системы в зонах с более высокой температурой демонстрируют вдвое большую потерю производительности, чем системы в более прохладном климате: на 0,88 % в год и 0,48 % в год соответственно. В целом, в 90 % исследованных систем потери производительности составляли менее 2 % в год.

«Во-первых, это показывает, что наш парк фотоэлектрических систем в целом не выходит из строя катастрофически, а, скорее, деградирует скромными темпами в пределах ожиданий, — сообщили учёные. — Важно, чтобы мы как можно точнее определили этот показатель, потому что это небольшое, но ощутимое число используется почти во всех финансовых соглашениях, которые финансируют солнечные проекты, и обеспечивает важнейшие рекомендации для отрасли».

Краткосрочное воздействие экстремальных погодных условий, таких как наводнения, сильные ветры, град, лесные пожары и молнии, в большинстве исследованных фотоэлектрических систем было минимальным. Средняя продолжительность отключения после экстремального погодного явления составила два–четыре дня, что привело к снижению среднегодовых показателей выработки на 1 %.

В общей сложности в 12 системах из 6400 произошли отключения на две недели и более. Большинство отключений произошло из-за наводнений и дождей, за которыми последовали порывы ветра. В большинстве систем из набора данных произошел только один сбой, связанный с погодой.

Критическими для выживания солнечных электростанций погодные условия возникли бы в случае увеличения градин свыше 25 мм, скорости ветра более 90 км/ч и снежного покрова более 1 м. При таких условиях солнечные панели чаще бы выходили из строя, на что должны обратить внимание производители фотопанелей, если они хотят повысить надёжность своей продукции.

«Мы не считаем, что какой-либо из этих анализов свидетельствует о том, что фотоэлектрические системы ненадежны или особенно уязвимы к экстремальным погодным условиям. Фотоэлектрические системы продемонстрировали, что они могут обеспечивать резервное питание и спасать жизни, когда окружающая инфраструктура повреждена экстремальными погодными явлениями, — сказал исследователь NREL Дирк Джордан. — Тем не менее, есть дальнейшие меры, которые мы можем предпринять для улучшения качества оборудования и особенно передовых методов установки для повышения устойчивости к этим погодным явлениям».

В целом исследование показало, что при переходе к возобновляемой энергетике на солнечные панели можно положиться. Однако хотелось бы обратить внимание на такой факт, как ускоренная деградация солнечных панелей после 10 лет эксплуатации, что не отражено в работе учёных из США, но фиксируется исследователями в других странах.

Высокая концентрация передовых литографических производств на Тайване, помимо политических рисков, несёт на себе и некоторые инфраструктурные проблемы. Дефицит водных и энергетических ресурсов уже демонстрировал уязвимость местной полупроводниковой промышленности, а высокая зависимость Тайваня от привозных ископаемых источников энергии может стать проблемой для клиентов местных компаний, стремящихся следовать «зелёной повестке».

Источник изображения: Unsplash, Henry & Co

Как напоминает Bloomberg, американские компании Apple и NVIDIA обязуются к 2040 году перейти на использование электроэнергии из возобновляемых источников по всей цепочке поставок, но тайваньская энергетическая инфраструктура может просто быть не готовой к такому графику миграции. В позапрошлом году, как уточняется, около 80 % электроэнергии на Тайване вырабатывалось с использованием природного газа, каменного угля и нефтепродуктов, которые на территорию острова импортировались. На долю возобновляемых источников энергии приходилось всего 8 % баланса Тайваня, но уже к 2025 году власти острова ставят перед местными энергетиками увеличить эту долю до 20 %.

Если учесть, что ядерная энергетика обеспечивала потребности острова на 9,1 % в позапрошлом году, а в дальнейшем от неё планируется отказаться, это лишь усугубляет проблему реструктуризации отрасли. Местная энергетическая компания Taipower по итогам текущего года прогнозирует убытки в размере $6,0 млрд, которые возникли из-за роста цен на импортируемые энергоресурсы при одновременном требовании властей сдерживать рост энерготарифов. В частности, в прошлом году Taipower смогла поднять цены на электроэнергию на 11 %, а в позапрошлом ограничилась повышением на 8,4 %, причём для бытовых потребителей тарифы вообще не менялись.

Попытки Тайваня развивать ветряные электростанции сталкиваются с задержками в поставке оборудования и ростом затрат. Кроме того, местные власти требуют, чтобы энергетические компании покупали оборудование только тайваньского производства, а это ограничивает выбор и усугубляет задержки. Зависимость Тайваня от импортируемых энергоносителей также увеличивает риски с точки зрения геополитической обстановки вокруг острова. Клиентам тайваньской компании TSMC, которая является крупнейшим контрактным производителем чипов, приходится учитывать эти риски, но на направлении передовой литографии особых альтернатив пока нет, хотя Intel и Samsung готовы играть на этих факторах, чтобы переманить к себе новых заказчиков.

Отказоустойчивость интернета как сетевой инфраструктуры поражает, если не знать, что она разрабатывалась для сохранения связи в зонах ведения боевых действий. Нечто подобное американские учёные решили создать для сетей электроснабжения с упором на микросети на возобновляемых источниках энергии и системы накопления.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Выбор микросетей на возобновляемых источниках энергии был очевиден — они не зависят от внешних поставок энергоресурсов для производства электрической энергии и даже в случае каких-либо аварий смогут работать локально. Поэтому главной задачей было создание архитектуры и протоколов для обхода или изоляции повреждений на линии и балансировки выдаваемой и потребляемой мощности. Также важным моментом стала защита от кибернетических атак, что сегодня вообще не должно вызывать вопросов.

Сообщается, что поставленная задача в основном была решена группой исследователей из Сандийских национальных лабораторий (Sandia National Laboratories) — одной из 16 национальных лабораторий под управлением Министерства энергетики США. Они разработали протоколы и алгоритмы для управления микросетями, включая работу программируемых сетевых реле.

Платформа по обеспечению отказоустойчивого энергоснабжения сама оценивает повреждения на линиях или оборудовании, а также вырабатываемую и потребляемую мощность. Она также может подключаться к общей сети электроснабжения, но в случае перегрузки будет управлять не возможностями инвертора, а начнёт отключать менее важных потребителей, например, частные домохозяйства, отдавая предпочтение больницам и другим критически важным структурам. Кроме того, протокол предусматривает разрывы нежелательных закольцовок, которые могут появиться при обрывах и восстановлении энергоснабжения.

Интересно отметить, что разработать алгоритм реконфигурации сети электроснабжения помогло программное обеспечение для сферы автоматизированного проектирования. Представленные учёными алгоритмы на примере трёх небольших взаимосвязанных микросетей позволили локализовать неполадки, в том числе повреждённые поваленными деревьями линии электропередач и повреждения на электростанции, а затем восстановить электроснабжение основных объектов инфраструктуры.

В ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» разработали проект многоразового космоплана, который будет использоваться для полётов на Российскую орбитальную станцию (РОС). Проект представил генеральный конструктор РКК «Энергия» Владимир Соловьёв, пишет «Интерфакс».

Источник изображения: ria.ru

Экипаж космоплана будет составлять четыре человека, а его вывод на орбиту будет осуществляться ракетой-носителем среднего класса «Ангара». Корабль представляет собой летательный аппарат с композитным планером типа «несущий корпус» с отклоняемым стреловидным V-образным крылом. Космоплан предназначен для многоразового использования.

Господин Соловьёв перечислил основные преимущества корабля нового типа, в том числе более широкий выбор допустимых районов посадки, уменьшение затрат на поисково-спасательные операции, снижение производственных расходов, поскольку корабль является многоразовым, и снижение перегрузок на участке спуска. Он также будет способствовать развитию космического туризма, поскольку поможет снизить требования к состоянию здоровья.

В 2022 году «Роскосмос» сообщил о планах выйти из проекта МКС и построить национальную космическую станцию — предполагается, что её создание завершится в 2032 году. Первый модуль отправится на орбиту в 2027 году, а космонавты начнут летать на неё с 2028 года.

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

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

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

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

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

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

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

Новые технологии умного остекления пока не стали массовым явлением в современной архитектуре. Пожалуй, больше всего новостей приходит из Австралии, где даже зимой много солнца. Умное остекление оконных проёмов позволит экономить на охлаждении и отоплении зданий, а также оно способно вырабатывать электрическую энергию, совершенно не поглощая видимого света.

Источник изображения: Hayball Architects

Как сообщает австралийская ClearVue Technologies, архитектурное бюро Hayball Architects выбрало умные окна компании для остекления шестиэтажного здания, которое будет построено для одного из крупнейших австралийских профсоюзов CFMEU. По некоторым оценкам, пропускающие обычный свет умные окна помогут снизить энергопотребление здания на отопление и охлаждение до 70 %.

По всей площади стёкол в стеклопакете BIPV нанесено некое нанопокрытие, которое переотражает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре в сторону кромки окон, где размещены солнечные панели, чувствительные к этим диапазонам. Видимый свет проникает в помещение и создаёт там обычное комфортное для людей освещение.

Благодаря своей структуре умные стёкла остаются чуть холоднее по отношению к окружающему воздуху, чем обычное стекло (на 3,5 °C днём). Это позволяет меньше тратить на кондиционирование воздуха в помещении, не говоря о том, что окна сами вырабатывают электричество.

Умные стёкла BIPV размещены в левом проёме. Источник изображения: ClearVue Technologies

Здание для профсоюза будет строиться в Мельбурне. Производством стекла, по-видимому, будет заниматься местная компания Melbourne Safety Glass. Стоимость проекта составит 12 млн австралийских долларов ($8 млн). Начинание может стать хорошей рекламой умному остеклению. Эта и подобные технологии давно рвутся в жизнь.