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.

Япония и весь мир проиграли Китаю на рынке кремниевых солнечных панелей. По данным Международного энергетического агентства, китайские компании контролируют более 80 % в мировой цепочке поставок кремниевых солнечных панелей и ещё больше в сфере выпуска поликристаллического кремния для таких панелей. Переломить ситуацию можно только с помощью новых решений, которыми должны стать тонкоплёночные перовскитные солнечные панели.

Источник изображения: George Nishiyama/The Wall Street Journal

«Мы выиграли в технологии, но проиграли в бизнесе», — заявил Хироо Иноуэ (Hiroo Inoue), генеральный директор Японского агентства природных ресурсов и энергетики, добавив, что японские фирмы постигла аналогичная участь в производстве жидкокристаллических дисплеев и полупроводников. Но в Японии продолжают считать, что инженерный и научный персонал в стране всё ещё качественно опережает китайский.

Массовое производство тонкоплёночных перовскитных солнечных панелей может стать тем рычагом, который опрокинет доминирование Китая на рынке солнечных элементов. По крайней мере, власти Японии не жалеют средств, чтобы подтолкнуть отечественные компании к массовому производству перовскитных элементов. На эти цели, например, с недавних пор выделено свыше $400 млн и этим власти не ограничатся. В США также выделяются бюджетные средства на разработку перовскитных фотоэлементов.

Перовскитные фотоэлементы начали своё восхождение менее десяти лет назад. К сегодняшнему дню массовые кремниевые солнечные элементы имеют КПД не выше 22 %. Опытные перовскитные элементы, которые готовят к массовому производству, готовы стартовать с КПД от 25 %. К этому следует добавить намного менее энергоёмкое производство панелей с перовскитом, которое не требует обжига, как кремниевые пластины. Также перовскит может наноситься из жидкой фазы на плёнки, что позволит покрыть фотопанелями едва ли не любую поверхность. На ощупь они как фотоплёнка, только намного шире, говорят разработчики. Толщина перовскитного слоя составляет всего 1 мкм. Кремний раз в 20 толще и тяжелее. Это прошлый век, считают в Японии.

Одними из первых массовый выпуск фотопанелей из перовскита в Японии намерена начать компания Sekisui Chemical. Она будет выпускать перовскитные панели рулонами шириной 30 см. Строительство фабрики уже началось. Начало производства ожидается в 2025 году. Такие панели можно будет использовать также в помещении, собирая энергию от света везде, где только можно. Обычным солнечным панелям из кремния такое даже не снилось. Для гибких панелей есть столько места, что эта ниша будет ещё не скоро заполнена.

Важным моментом производства перовскитных панелей станет независимость от поставок сырья из Китая. Для Японии и других передовых стран это одно из самых больных мест. «Посмотрите, что Китай делает с полупроводниками. Это издевательство, — говорит учёный Цутомо Миясака, один из ведущих специалистов страны по перовскитам, имея в виду ограничения Пекина на экспорт редкоземельных элементов галлия и германия, используемых в чипах. — Компоненты из перовскитовых элементов могут быть изготовлены внутри страны».

В частности, для выпуска перовскитных фотоячеек требуется много йода. Япония является одним из крупнейших в мире поставщиком этого элемента. Треть йода на мировом рынке японского производства. Больше йода поставляет только Чили. Япония может не бояться зависимости от Китая в случае массового выпуска перовскитных ячеек.

Почти всё хорошо. Но значительным минусом перовскитных фотоэлементов остаётся их высокая чувствительность к влаге из окружающего воздуха. Это быстро приводит в негодность потенциально хорошие панели. Их нужно защищать от этого и японские учёные создали перспективный герметик, который не даёт панелям превратиться в слизь. Панели Sekisui Chemical смогут работать целых 10 лет и оставаться эффективными всё это время. Хвалёное долголетие кремниевых солнечных панелей, кстати, оказалось далеко от заявленных 25 лет. Они тоже начинают быстро деградировать после 10 лет эксплуатации.

Премьер-министр Японии Фумио Кисида пообещал сделать технологию производства перовскитных фотопанелей коммерчески жизнеспособной в течение двух лет. Япония импортирует около 90 % энергии и энергоносителей с тех пор, как закрыла большинство своих атомных станций после катастрофы на АЭС «Фукусима» в 2011 году. Цель Кисиды амбициозна, но японские инженеры и чиновники настроены оптимистично, ссылаясь на последние технологические достижения.

«Чем сложнее это [технология производства] будет, тем труднее китайцам будет скопировать её», — сказал Миясака, профессор Университета Тоин в Йокогаме и бывший сотрудник лаборатории компании Fujifilm в области солнечных технологий.

Управляющие крупными солнечными электростанциями по всему миру бьют тревогу. Появилось множество сообщений о случаях повреждения фотопанелей без видимых причин. Анализ ситуации по горячим следам показал, что в этом могут быть виноваты изменившиеся технологии производства панелей, что не в полной мере было учтено во время тестирования готовой продукции на производстве.

Источник изображения: PVEL

«Мы видели сообщения о разбитых без видимых причин стёклах [на панелях], поступающие из Бразилии, Чили, Австралии, США и других стран, — сказал Тристан Эрион-Лорико (Tristan Erion-Lorico), вице-президент по продажам и маркетингу лаборатории тестирования солнечного оборудования PVEL. — Это не зависело от региона, типа системы и производителя. Вот почему это так беспокоит».

Точной статистики повреждений панелей на проектах нет. По данным PVEL, речь идёт о сотнях МВт установленных мощностей. Некоторые случаи детально расследовались и даже были найдены объяснения повреждениям, в частности, доказан факт повреждения стеклянного покрытия слишком мощными роботизированными газонокосилками, которые швыряли камни в панели, но в большинстве случаев причины так и не были выявлены.

Отдельно операторы электростанций подчёркивают, что повреждённые фотопанели не подвергались воздействиям сильного ветра, дождя или града. Просто во время очередной инспекции вдруг обнаруживались новые трещины в стеклянном покрытии панелей, которых не было во время проведения предыдущих проверок.

Ранний анализ случаев растрескивания защитных стёкол фотопанелей показал, что во многих случаях прослеживается некоторая закономерность. Все они относятся к фотопанелям с двумя защитными стёклами — по одному на каждую сторону солнечного модуля. Ранее фотопанели закрывались только одним 3,2-мм защитным калёным стеклом с верхней стороны модуля, тогда как задняя часть модуля зашивалась пластиковой основой. Около 10 лет назад компании наладили выпуск фотопанелей с защитными стёклами с обеих сторон модуля, что должно было повысить их устойчивость к внешней среде и нагрузкам. Однако ради снижения массы модулей толщину защитных калёных стёкол пришлось уменьшить до 2 мм, что в конечном итоге увеличило вероятность их повреждения.

Нюанс в том, что панели с двумя стёклами проходят тестирование на соответствие отраслевым стандартам, но, конечно, не каждая из выпущенных панелей. Более того, стандарт разрешает смену поставщика защитного стекла без дополнительной сертификации. Для стекла толщиной 3,2 мм это не имело особого значения, но в случае более тонкого стекла, похоже, следовало быть разборчивее в выборе материалов.

Также специалисты отмечают, что технология закалки стекла даёт разное качество в зависимости от его толщины и присадок. Например, стекло должно быть относительно толстое, чтобы прогрев внутренней части был на заданном уровне. Для толстого стекла эти условия выдержать проще, чем для тонкого. В конечном итоге это вопрос затрат на изготовление. Если есть возможность сэкономить, то ею пользуются.

Наконец, снижение толщины стекла позволило облегчить каркас модулей, что увеличило нагрузку непосредственно на стекло. Это же касается используемых методов крепления (зажимов) фотопанелей к системам подстройки угла падения освещения и просто к стационарным стойкам. Производители панелей, со своей стороны, учитывают эти моменты (но не все), и выдают рекомендации по способам крепления и допустимым нагрузкам, но единой методики и стандарта нет. Поэтому в отрасли зреет необходимость пересмотра ряда стандартов, например, для тестирования панелей производителями и проведения новой сертификации.

В США проблему взялась решить Национальная лаборатория возобновляемой энергетики (NREL). Исследователи начали изучать случаи повреждений фотопанелей с анализа стёкол, их структуры, качества, химического состава и физических свойств. Задействовано специальное оборудование и прорабатываются научные методики, что обещает помочь с выработкой новых стандартов для проверки качества фотопанелей и их способности выдерживать механические нагрузки.

«Продукты меняются всё быстрее, и события опережать труднее, — сказала Ингрид Репинс, старший научный сотрудник группы надёжности фотоэлектрических систем NREL. — Эти треснувшие стёкла застали нас врасплох, хотя, я думаю, мы в какой-то степени знали, что в методиках тестирования были слабые места и пробелы. Теперь мы попытаемся понять первопричину и разработать тесты, чтобы подобное больше не повторилось. На данный момент у нас есть исследования, и у нас есть вопросы, но пока нет ответов».

Институт систем солнечной энергетики им. Фраунгофера (Fraunhofer ISE) подсчитал, что почти 60 % электричества в прошлом году Германия получила из возобновляемых источников энергии. Для страны, сознательно отказавшейся от атомной энергетики, это важный рубеж, позволяющий надеяться на достаточно быстрое сокращение зависимости от ископаемых источников энергии.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Рекордные показатели были достигнуты практически во всех областях выработки и хранения энергии за счёт возобновляемых источников. Так, были зафиксированы новые максимумы по добыче энергии с помощью силы ветра. Собственно, ветер — на земле и в прибрежных водах — внёс наибольший вклад в энергоснабжения страны. Ветроустановки в Германии в сумме выработали 139,8 ТВт·ч или 32 % от общего объёма. Это было на 14 % больше, чем в 2022 году.

Фотоэлектрические установки в Германии выработали в 2023 году 59,9 ТВт·ч электроэнергии. Из этого объёма 6,4 ТВт·ч было использовано домохозяйствами. За год в стране установили рекордное количество солнечных панелей общей мощностью 14 ГВт. И это при том, что власти ставили цель развернуть 9 ГВт мощностей. Только в июне фотоэлектрические системы в Германии выработали около 9 ТВт·ч электроэнергии, что стало новым месячным рекордом для страны.

Гидроэнергетика также увеличила показатели, но практически без изменений в объёме производства. Доля ГЭС в производстве электроэнергии для населения составила 20,5 ТВт·ч, или на 3 ТВт·ч больше, чем в 2022 году. Выработка электричества из биомассы осталась неизменной — на уровне 42,3 ТВт·ч.

В общей сложности возобновляемые источники энергии выработали в Германии около 260 ТВт·ч, что на 7 % больше, чем в 2022 году.

Установленная мощность аккумуляторных батарей почти удвоилась с 4,4 ГВт в 2022 году до 7,6 ГВт в прошлом году. Ёмкость накопителей увеличилась с 6,5 ГВт·ч до 11,2 ГВт·ч. Мощность немецких гидроаккумулирующих станций достигла 6 ГВт.

Проведённый компанией Wood Mackenzie анализ мирового рынка производства солнечных панелей показал, что стоимость производства фотоэлементов в Китае рекордно снизилась. В совокупности с другими особенностями китайской экономики низкая цена на фотопанели привела к тому, что производители в США и в Европе перестали быть для Китая конкурентами на этом рынке и вряд ли станут ими в будущем.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

«Китай является производителем самых дешёвых солнечных модулей в мире. Подсчёты цен на солнечные модули в долларах за ватт, сделанные в декабре, показывают, что удельная стоимость солнечных модулей в Китае составляет $0,15, что значительно ниже производственных показателей Индии ($0,22), Европы ($0,30) и США ($0,40)», — сказал Стивен Нелл (Steven Knell), вице-президент Wood Mackenzie и эксперт по энергетике и возобновляемым источникам энергии.

В 2023 году стоимость производства солнечных модулей в Китае снизилась на 42 %. Цена в $0,15 за ватт стала настолько низкой на рынке, что никто в мире больше не может составить конкуренцию китайским производителям фотопанелей. За год китайские компании удвоили выпуск солнечных панелей по сравнению с совокупными показателями производства фотопанелей в США и Европе. Тем самым в Китае сегодня сосредоточено 80 % мировых мощностей по выпуску этой продукции.

«Огромное преимущество Китая подразумевает, что усилия международных конкурентов по вытеснению китайских компаний из цепочек поставок [в сфере энергетики] из возобновляемых источников вполне могут оказаться тщетными. Перспективы появления доступных компонентов на рынке обнадёживают, учитывая текущую гонку мощностей, но конкуренты Китая вряд ли выиграют в ценовой войне. Китай уже выиграл гонку мощностей в области зелёных технологий», — заявил Кнелл в интервью DW.

Самое интересное, что анализ показал незначительную зависимость стоимости производства фотопанелей в Китае от стоимости рабочей силы.

«Исследование фотоэлектрической промышленности в США и Китае показывает, что доминирование Китая в производстве солнечных панелей обусловлено не столько более дешёвой рабочей силой и государственной поддержкой, сколько более масштабным производством и вытекающими из этого преимуществами для цепочки поставок», — сказал Кнелл.

Это же подтвердило исследование, проведённое учёными NREL и MIT. Доминирующим фактором стали масштабы производства солнечных панелей в Китае, дополнительно обеспеченные доступом к инвестиционному капиталу и менее строгой деловой и нормативной средой. Теоретически многое из этого можно воспроизвести в США и в Европе. За одним исключением — достичь «китайских» масштабов производства солнечных панелей в Европе и США представляется маловероятным, что заставляет прийти к заключению, что Китай никто из них уже не догонит.

Похоже, заключают эксперты, централизованный государственный капитализм в Китае даёт определенные преимущества для развития того или иного сектора экономики и промышленности.

Сегодня между Великобританией и Данией начал работать самый длинный в мире энергомост. По нему началась передача энергии от ветровых электростанций Дании на Туманный Альбион, но не исключена и обратная перекачка, поскольку ветра на разных площадках не обязательно будут одинаковой интенсивности. Длина составного высоковольтного кабеля достигла 765 км. В будущем планируются новые такие проекты.

Источник изображения: UK’s National Grid

По кабелю будет передаваться постоянный ток напряжением 525 кВ. Испытания показали, что кабель выдерживает до 735 кВ. Изготовила его компания Prysmian Group — отдельный для суши для укладки в траншею и отдельный для моря также с укладкой в траншею на его дне. Для работы на море было создано специальное судно, получившее имя «Леонардо да Винчи».

Энергомост Viking Link создавался в содружестве между Национальной электросетью Великобритании и датским оператором национальной системы передачи Energinet. Стоимость проекта составила 1,7£ млрд ($2,16 млрд). Пропускная способность линии достигает 1,4 ГВт. Она соединяет подстанцию Бикер Фен в Линкольншире с подстанцией Ревсинг в южной Ютландии, Дания. На сегодняшний день это самая длинная в мире линия электропередачи такого рода и, судя по всему, не последняя.

Пример используемого силового кабеля постоянного тока. Источник изображения: Prysmian Group

Вдохновлённый успехом первого проекта национальный британский оператор затеял новый проект — LionLink. Если стороны договорятся, то следующий энергомост соединит Великобританию и Нидерланды. Со стороны Нидерландов в проекте примет участие компания TenneT, а мощность линии будет достигать 1,8 ГВт. В эксплуатацию проект будет введён в начале 2030-х годов. Но и это не всё. Вызревает ещё более масштабный проект с кабелем длиной 3800 км из Марокко к южному побережью Великобритании. Но это уже другой уровень и другая история.

В США в сфере выработки электроэнергии из возобновляемых источников стартовал проект, стоимость которого сравнима с проектами в атомной энергетике. Объём финансирования по проекту SunZia составил $11 млрд — это беспрецедентная сумма для экологически чистой генерации энергии. На эти деньги будет построен парк ветрогенераторов мощностью 3,5 ГВт и линия высоковольтной электропередачи протяжённостью 885 км из Нью-Мексико в Аризону.

Источник изображения: Pattern Energy

Проект SunZia разбит на два самостоятельных проекта: SunZia Wind по созданию парка ветрогенераторов и SunZia Transmission по транспортировке электричества из одного штата в другой. На масштабных работах будет задействовано до 2000 рабочих. Поставка первых турбин намечена на начало 2025 года с планами ввести систему в эксплуатацию в 2026 году. Реализацией обоих проектов занимается компания Pattern Energy.

Заказ на ветрогенераторы в количестве 246 штук получила компания Vestas. Это будут турбины V163 мощностью 4,5 МВт. Для компании это крупнейший разовый заказ. Реализуемый проект станет крупнейшим в западном полушарии и крупнейшим наземным проектом. Ветрогенераторы будут размещены на нескольких площадках в округах Торранс, Линкольн и Сан-Мигель в штате Нью-Мексико.

Протяжённость высоковольтной линии электропередачи составит около 885 км. По линии будет передаваться постоянный ток напряжением около 525 кВ. Пропускная способность линии будет достигать 3 ГВт. Ожидается, что поставляемая по этой сети чистая энергия будет снабжать электричеством жителей Аризоны и Калифорнии в период раннего вечера, когда солнечная энергия идёт на убыль.

За последние дни до Нового года энергетика Великобритании имеет все шансы впервые в истории добиться перелома. При благоприятном стечении обстоятельств годовая выработка электроэнергии из основных возобновляемых источников — солнца, ветра и гидроэлектростанций — может превысить выработку электричества, получаемого при сжигании ископаемых ресурсов — нефти и газа.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Ближе всего к энергетическому переходу британцы подошли в «ковидный» 2020 год. Спад промышленности и торговли привёл к снижению спроса на электричество и, как следствие, к уменьшению выработки. Это позволило во многих случаях обойтись возобновляемыми источниками выработки электроэнергии, хотя для этого пришлось применить уловку.

В Великобритании около 5 % электричества вырабатывается при сжигании древесных гранул. Древесина поставляется, как правило, из тропических лесов Южной Америки. Поскольку деревья имеют свойство вырастать, такое топливо относят к возобновляемому источнику. В Великобритании его классифицируют, как биомассу. Если выработанную этой «биомассой» электроэнергию прибавить к солнечной, ветровой и ГЭС, то 2020 год можно считать годом, когда ископаемая энергетика в Великобритании впервые уступила возобновляемой.

Данные по стране за исключением Северной Ирландии за последние три месяца показывают, что в этот раз по-настоящему «зелёная» энергетика из света, ветра и воды может превзойти нефть и газ даже без учёта «биомассы». Этому должна помочь погода и, прежде всего, ветра, а также снижение спроса на электричество в канун праздников, когда производственная деятельность замирает.

Источник изображения: The Conversation Media Group Ltd

На графике выше показана разница между выработкой чистой генерации с помощью возобновляемых источников (света, ветра и ГЭС) и электроэнергией, выработанной с помощью ископаемых источников по годам. Превышение нулевой отметки в определённые дни года говорят о доминировании возобновляемых источников. Отмеченные красным показатели 2023 года, как нетрудно заметить, говорят о значительной «зелёной» генерации.

В то же время годовое превышение возобновляемой энергетики над ископаемой сравнительно небольшое — всего лишь чуть больше 1000 МВт·ч на момент написания статьи (на 22 декабря 2023 года). Это не гарантирует, что рубеж будет удержан, но вероятность этого остаётся большой.

Источник изображения: The Conversation Media Group Ltd

Другим показательным достижением к возобновляемой энергетике Великобритании можно считать то, что «зелёная» генерация может в этом году перекрыть потребность домохозяйств в электричестве. В теории население вскоре сможет жить в нерабочее время за счёт возобновляемых ресурсов. Нюанс в том, что по этой же причине население начинает экономить на потреблении намного более дорого «зелёного» электричества. Хорошая новость в том, что это также снижает потребление ископаемой энергии, поскольку первой расходуют «зелёную» энергию, оставляя «грязную» генерацию в резерве.

Если в этом году поставленных целей достичь не удастся, то в 2024 году сделать это станет ещё проще. Так, в стране заработает морская ветряная электростанция мощностью 1,7 ГВт, а последняя в Великобритании угольная электростанция должна прекратить свою работу.

В США стартует проект по созданию накопителя энергии на тепловом генераторе. Деньги на строительство частично получены от инвестиционной компании Билла Гейтса. Теплоносителем станет расплавленное олово, а хранилищем тепла — графитовые стержни в аргоновой среде. Электрический КПД системы превысит 40 %, а общий достигнет 100 %.

Источник изображения: Fourth Power

В первом раунде по сбору инвестиций компания Fourth Power набрала $19 млн. Финансирование предоставили DCVC, Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса и консорциума Black Venture Capital. На эти деньги разработчик расширит штат инженеров и построит 1-МВт опытную установку в пригороде Бостона ориентировочно в 2026 году.

Система накопления тепла будет работать от солнечного света и, как сообщается, сможет функционировать от вдвое меньшей температуры, чем предыдущие аналогичные проекты. Солнечное тепло будет плавить олово, потоки которого по уникальной инфраструктуре будут передавать тепло накопителям из графита. Графит буде раскаляться до температуры 2400 °C. Чтобы минимизировать теплопотери, в помещении с накопителями будет поддерживаться атмосфера из аргона.

Электричество будет вырабатываться запатентованными термофотоэлектрическими элементами (thermophotovoltaic, TPV), похожими по принципу работы на фотоэлектрические элементы обычной солнечной батареи, только они будут чувствительны к инфракрасному свету, излучаемому раскалённым добела графитом. Заявленный КПД прототипов TPV компании достигает 41 % и будет увеличен до 50 %. Если в процессе отдачи будет использоваться тепло, например, для технологических процессов на производстве, то общий КПД системы обещает возрасти до 100 %.

Запуск опытной установки позволит оценить возможности для масштабирования проекта. Это откроет путь для 100-МВт установки, создать которую компания обещает к 2028 году. Относительно недорогие компоненты в виде олова и графита, а также сравнительная простота создания и обслуживания обещают сделать подобные накопители энергии в десять раз дешевле систем хранения на литиевых аккумуляторах.

Портал «Глобальная энергия» сообщил, что доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в структуре мощности китайской электроэнергетики достигла 49,9 %. В абсолютных цифрах показатель установленных мощностей ВИЭ в Китае превысил 1,4 ТВт (тераватт). Причём лидируют солнечные панели и концентраторы, которые впервые обогнали показатели ГЭС.

Источник изображения: Appolinary Kalashnikova/unsplash.com

Согласно обнародованной Национальным энергетическим управлением КНР статистике, на конец 2023 года общая мощность солнечных панелей и концентраторов достигла 536 ГВт. Вклад гидроэлектростанций в энергетику Поднебесной составил 420 ГВт. На третьем месте разместилась ветроэнергетика с установленной мощностью 404 ГВт. Вклад биомассы в ВИЭ Китая составил 44 ГВт.

В период с января 2023 года по октябрь в работу введено 190 ГВт генерирующих мощностей на основе возобновляемых источников. Это на 90,8 % выше, чем за аналогичный отрезок прошлого года. Лидером предсказуемо стала солнечная энергетика (142 ГВт). За ней идут ветроэнергетика (37,3 ГВт), гидроэлектростанции (8,4 ГВт) и установки на биомассе (2,3 ГВт). Всё это вместе составило 76,4 % в общей структуре электрогенерации в Китае, включая ввод в строй новых АЭС, а также угольных и газовых электростанций.

Добиться столь впечатляющих успехов Китаю помогло наличие собственной сырьевой и производственной базы. По данным Геологической службы США, на долю Китая в 2022 году приходилось 68 % глобального производства кремния, 14 % добычи серебра и 9 % добычи меди — основных материалов, которые используются в солнечной и другой энергетике. Немаловажно также, что Китай в 2022 году занял 30 % в глобальной добыче лития и 65 % графита, которые используются в производстве литийионных аккумуляторов. Остальным странам приходится мириться с этим и создавать Китаю проблемы в виде санкций и налоговых барьеров, чтобы выглядеть на его фоне не так бледно.

На каждую тонну надводной части морского ветрогенератора необходимо четыре тонны подводного балласта, что делает такие проекты крайне затратными. Выход предложен в виде плавучих ветрогенераторов пирамидальной конструкции вместо традиционной «вентилятор на палочке». Ранее на этой неделе в США спущен на воду первый прототип такого ветрогенератора, что позволит оценить новшество в реальных условиях.

Источник изображений: T-Omega

Прототип в масштабе 1:16 спущен на воду недалеко от города Нью-Бедфорд в штате Массачусетс. Ранее компания T-Omega, предложившая уникальную конструкцию морского ветрогенератора, провела испытания на плавучесть прототипа в масштабе 1:60. Утверждается, что конструкция сможет выдержать волны высотой до 30 м.

Конечной (или промежуточной) целью компании заявлено строительство 10-МВт ветровой установки высотой 119 м со сторонами 70 м и ротором диаметром 198 м. Ориентировочный вес установки составит от 1200 до 1800 т.

Пирамидальная конструкция опоры на поплавках создаст две точки для поддержки оси ротора вместе с генератором. Две точки опоры для ротора уменьшат нагрузку на подшипники. Благодаря поплавкам и точке крепления якоря на дне конструкция будет самостоятельно разворачиваться по ветру. Для ремонта и обслуживания трапециевидный плавающий генератор можно будет отбуксировать в сухой док, что снизит стоимость обслуживания и исключит необходимость арендовать дорогостоящие плавучие краны.

Похожий проект разрабатывает французская компания Eolink. В сентябре прошлого года она получила инвестиции на сумму около $23 млн от испанской компании Acciona Energy и фирмы по управлению проектами Valorem. На эти деньги будет построен 5-МВт прототип, который к 2024 году должен был пройти проверку на испытательном полигоне SEM-REV в французских водах Атлантического океана. Пока об этом не сообщалось.

Добавим, морские ветрогенераторы обещают оказаться эффективнее прибрежных, поскольку ветра в открытом море, как правило, сильнее. Но в открытом море «вентилятор на палочке» — это практически невозможное решение ввиду больших глубин. Однако для плавучего ветрогенератора трапециевидный конструкции это не проблема. Бросить якорь — это не сваи вбивать. А какая экономия на материале… В идеале от подобных систем ожидают LCoE около $50 за МВт·ч, что очень и очень хорошо.

Группа учёных из Иорданского технического университета им. Аль-Хусейна и Университета Катара смоделировала «солнечную» башню высотой около 200 м, которая смогла бы вырабатывать электроэнергию не только днём, но также и ночью. Вертикально ориентированные турбины в башне будут приводить в движение восходящий и нисходящий потоки воздуха, работая, таким образом, круглосуточно и без выходных.

Источник изображения: ИИ-генерация DALL-E/newatlas.com

Система получила название TTSS (Twin technology solar system) или «солнечная система по двойной технологии». Гигантский коллектор тепличного типа диаметром 250 м будет собирать нагретый воздух с большой территории и выводить его через отверстие в центре диаметром 13,6 м. Поток воздуха, устремившийся в башню высотой 200 м, будет вращать большую турбину в основании трубы.

Источник изображения: Al Hussein Technical University / Qatar University

Вокруг трубы при этом создаётся ряд из 10 сегментированных секций шириной 1,8 м каждая, охватывающий центральную трубу по окружности. В секциях воздух устремляется вниз, поскольку на высоте он будет более холодным, чем внизу. Для ускорения потока в верхней части каждой секции будет распыляться влага в виде тумана, что ещё сильнее охладит воздушные массы. В нижней части каждой секции будет по одной небольшой турбине.

Предложенное решение будет работать не только днём, но также и ночью. На ночь центральная турбина будет отключаться, тогда как за счёт разности температур поток воздуха сверху вниз сохранится.

Моделирование с учётом местных условий показало, что предложенный проект сможет выработать в общей сложности 753 МВт·ч электричества в год. Восходящий поток обеспечит 350 МВт·ч (но только при свете Солнца), а нисходящий в круглосуточной работе выработает около 400 МВт·ч. Остаётся вопрос заметного расхода воды на охлаждение воздуха туманом, поэтому проект будет ограничен в местах установки, хотя предложение обещает оказаться заманчивым для использования в пустынных районах с жарким климатом.

Наконец, архитектура солнечной башни может гармонично сочетаться с арабской культурой, что придаст ей особое очарование, а это дорогого стоит.

Власти Великобритании назвали проект компании Xlinks по созданию трансконтинентального энергомоста национальным, и запретили на своей земле препятствовать его реализации. Проект предусматривает прокладку энергетического подводного кабеля длиной 3800 км из Марокко к южному побережью Великобритании. Если кабель будет проложен, Великобритания закроет до 8 % своих потребностей в электричестве.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2/3DNews

Проект Morocco-U.K. Power Project с полным правом можно будет назвать стройкой века. Его стоимость превысит $25 млрд и может продлиться свыше пяти лет. Разработчик надеется ввести энергомост в эксплуатацию в 2029 году, но эти сроки могут оказаться нереалистичными.

Со стороны европейских государств вопросов к проекту быть не должно. Энергомост будет проложен в прибрежных водах Португалии, северной Испании и юго-западной Франции. К Великобритании он выйдет на юго-западе острова и по широкой дуге обогнёт побережье Бретани и Корнуолла, а затем выйдет на берег в Северном Девоне. Кабеля будет два — каждый мощностью 3,6 ГВт. По каждому из них будет передаваться высоковольтное напряжение постоянного тока (HVDC).

На этом хорошие новости заканчиваются. Компании Xlinks ещё предстоит построить в Марокко солнечные и ветровые электростанции, которые будут поставлять электричество в Великобританию. Всего надо будет создать солнечные и ветровые фермы мощностью до 11,5 ГВт. С властями Марокко договорённости ещё нет, а это сотни квадратных километров земли.

Потенциально проект может быть привлекательным для этой африканской страны с точки зрения занятости населения. Он может создать до 10 тыс. рабочих мест. Однако опыт сходных проектов в Африке показывает, что на работу обычно набирают специалистов из-за рубежа, у которых есть необходимая квалификация. Также надо понимать, что в энергосистему Марокко проект не подаст ни одного ватта энергии. Как при этом будут мотивировать местные власти к соглашению, остаётся только догадываться.

Более того, энергомост будет проходить рядом с территорией военного конфликта в Западной Сахаре. Само соседство с таким регионом не обещает спокойной работы и эксплуатации энергомоста. Наконец, в районе выработки электроэнергии придётся строить огромную батарею ёмкостью 22,5 ГВт·ч и мощностью 5 ГВт.

Основной аргумент разработчика строится на том, что энергомост из Африки даст больше электрической энергии, чем долгострой в виде АЭС Hinkley Point C, чья стоимость преодолела отметку в $40 млрд и продолжает расти с неизвестным итогом. Впрочем, стоимость проекта Morocco-U.K. Power Project также может оказаться выше ожидаемой планки в $25 млрд. И он может легко затянуться до середины 30-х годов. И это не говоря о технических трудностях, ведь энергомосты такой протяжённости да ещё глубоководные (на глубине 700 м) ещё никто не строил: максимум — это 765 км кабеля HVDC по маршруту Viking Link между энергосистемами Великобритании и Дании, ток по которому должен быть пущен в январе 2024 года.

Во что в итоге выльется проект Morocco-U.K. Power Project британскому налогоплательщику — это загадка, ответ на которую будет получен только после его запуска в эксплуатацию. Но если всё получится, этот кабель может стать началом для создания глобальной подводной распределительной энергосети, как это произошло с информационными каналами, опутавшими всю Землю.

Google сообщила, что в её центр обработки данных в Неваде начала подаваться электрическая энергия с первой в своём роде электростанции. Электричество вырабатывает нагретая до почти 200 ℃ вода, поднятая с глубины свыше 2 км. Чтобы обеспечить непрерывную работу электростанции с номинальной мощностью 3,5 МВт потребовалось пробурить горизонтальные скважины. Уникальный проект позволит создавать подобные установки во многих уголках Земли.

Источник изображения: Google

Проект реализован благодаря двухлетнему сотрудничеству Google и стартапа Fervo Energy. Опыт, необходимый для создания электростанции был перенят у нефтяников, для которых горизонтальная проходка не в новинку. Горизонтальный ствол длиною 990 м с помещённой внутрь обсадной трубой диаметром 17,78 см позволил создать постоянный и равномерный поток нагретой до 191 ℃ воды со скоростью 63 л/с. Обычный вертикальный канал был бы достаточен для обеспечения объектов теплом, чем практически сегодня и занимается геотермальная индустрия. До реализации проекта Google и Fervo о выработке электрической энергии из геотермальных источников никто всерьёз не думал.

Google показала, что проект рабочий и его можно тиражировать. Ранее компания Fervo заявляла, что в случае успеха намерена построить в штате Юта на порядок или даже более масштабную геотермальную электростанцию. Этот проект предусматривает обеспечение чистой энергией четверть жителей штата или около 300 тыс. домохозяйств.

Схема бурения скважин в проекте. Источник изображения: Fervo Energy.

Вдоль горизонтального канала с трубой проложены оптоволоконные кабели, которые служат датчиками потока, измеряют температуру и динамику прохода воды. Слежение за параметрами скважины ведётся в непрерывном круглосуточном режиме. Энергия от выработки также подаётся в стабильном режиме 24/7 в любое время года вне зависимости от погоды. Она может стать весомым дополнением к солнечной и ветровой энергетике, сглаживая пики потребления и прерывистый характер этих возобновляемых источников.