• Теги
    • избранные теги
    • Разное1772
      • Показать ещё
      Страны / Регионы925
      • Показать ещё
      Люди262
      • Показать ещё
      Компании612
      • Показать ещё
      Издания60
      • Показать ещё
      Формат57
      Показатели36
      • Показать ещё
      Международные организации47
      • Показать ещё
      Сферы5
04 августа, 18:00

Tesla начала устанавливать солнечные крыши своим сотрудникам

Обычным клиентам придётся немного подождать, но сотрудники компании Tesla уже начали получать новенькие крыши с солнечными панелями — таким образом их решили вознаградить за труд, а заодно и обкатать новую технологию, проверив её в деле. Как и в случае с новыми моделями автомобилей, первым обновил свой дом сам Маск, а вслед за ним солнечные панели […]

31 июля, 03:45

Неатомные подлодки против атомоходов

Долгая и безрезультатная эпопея с созданием отечественной ДЭПЛ с воздухонезависимой установкой (ВНЭУ) наводит на простую мысль: нужна ли она вообще?

29 июля, 12:00

"Альтернативную энергетику" похоронили еще 40 лет назад

8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный тремя годами позже Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в котором, исходя из базовых физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», за исключением управляемого термоядерного синтеза.Если кратко изложить соображения академика Капицы, они сводятся к следующему:Основным аргументом, который использовал Капица в своем докладе о возможностях альтернативной энергетики, был отнюдь не экономический подход, но соображения физического характера. Главным его возражением против безудержного увлечения модными даже тогда, сорок лет назад, концепциями «бесплатной и экологически чистой альтернативной энергетики» было очевидное ограничение, которое не разрешено и по сей день: ни один из альтернативных источников энергии, будь то солнечные батареи, ветряные электростанции или же водородные топливные элементы, так и не достиг плотностей энергии и мощности, которые обеспечиваются таким ископаемым топливом, как уголь, нефть и газ или же атомной энергетикой.К сожалению, такого рода ограничение носит не политический, но именно физический характер — вне зависимости от государственного строя или выбранной в стране идеологии, любой экономике приходится в той или иной степени базироваться именно на физических законах окружающего нас мира. Усилия ученых или инженеров могут достаточно близко приблизить нас к теоретическому физическому пределу той или иной технологии, но, увы, абсолютно бесполезны в попытке перепрыгнуть через такого рода ограничитель.Так, например, лимитирующей константой для солнечной энергетики является так называемая «солнечная постоянная», которая составляет 1367 Вт на квадратный метр на орбите нашей Земли. К сожалению, этот «орбитальный киловатт» совершенно недоступен для нас, обитающих на земной поверхности. На количестве достигающей поверхности Земли солнечной энергии сказывается масса факторов: погода, общая прозрачность атмосферы, облака и туман, высота Солнца над горизонтом.Но что самое главное — вращение нашей планеты вокруг своей оси, которое сразу же уменьшает доступную энергию солнечной постоянной практически вдвое: ночью Солнце находится ниже линии горизонта. В итоге нам, жителям Земли, приходится довольствоваться максимум десятой частью орбитальной солнечной постоянной.Какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии — то есть ее количеством в единице объема, — и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью — скоростью света. В результате поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совсем не мал — больше киловатта на квадратный метр. Увы, этот поток достаточен для жизни на планете, но как основной источник энергии для человечества крайне неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом потерь в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Даже сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Совершенно очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам.Противоположный пример — топливные элементы, где происходит прямое превращение химической энергии окисления водорода в электроэнергию.Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией. Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны».Здесь плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70 и более процентов. Зато крайне мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В результате плотность потока энергии оказывается примерно такой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны.Так, последовательно оценивая ветровую энергетику, геотермальную энергетику, волновую энергетику, гидроэнергетику, Капица доказывал, что все эти, на взгляд дилетанта вполне перспективные, источники никогда не смогут составить серьезную конкуренцию ископаемому топливу: низка плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводность пород ограничивает скромными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, однако для того, чтобы она была эффективной, либо нужны горные реки — когда уровень воды можно поднять на большую высоту и обеспечить тем самым высокую плотность гравитационной энергии воды, — но их мало, либо необходимо обеспечивать огромные площади водохранилищ и губить плодородные земли.Мирный атом не торопитсяВ своем докладе Петр Леонидович Капица особо коснулся атомной энергетики и отметил три главные проблемы на пути ее становления в качестве главного источника энергии для человечества: проблему захоронения радиоактивных отходов, критическую опасность катастроф на атомных станциях и проблему неконтролируемого распространения плутония и ядерных технологий. Через десять лет, в Чернобыле, мир смог убедиться, что страховые компании и академик Капица были более чем правы в оценке опасности ядерной энергетики. Так что пока речи о переводе мировой энергетики на ядерное топливо нет, хотя можно ожидать увеличения ее доли в промышленном производстве электроэнергии.Наибольшие надежды Петр Капица связывал с термоядерной энергетикой. Однако за прошедшие тридцать с лишним лет, несмотря на гигантские усилия ученых разных стран, проблема управляемого термояда не только не была решена, но со временем понимание сложности проблемы, скорее, только выросло.В ноябре 2006 года Россия, Евросоюз, Китай, Индия, Япония, Южная Корея и США договорились начать строительство экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, основанного на принципе магнитного удержания высокотемпературной плазмы, который должен обеспечить 500 мегаватт тепловой мощностьи в течение 400 секунд. Чтобы оценить темпы развития, могу сказать, что в 1977—1978 гг. автор принимал участие в анализе возможности «подпитки» ИТЭР с помощью выстрела в плазму твердоводородной таблетки. Не в лучшем состоянии находится и идея лазерного термояда, основанного на быстром сжатии водородной мишени с помощью лазерного излучения.Очень дорогая фантастика...А как же водородная энергетика и пресловутое биотопливо, которые сегодня пропагандируются наиболее активно? Почему Капица не обращал на них внимания вообще? Ведь биотопливо в виде дров человечество использует уже веками, а водородная энергетика сегодня кажется настолько перспективной, что едва ли не каждый день приходят сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании демонстрируют концепт-кары на водородном топливе! Неужели академик был настолько недальновиден? Увы... Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пытаются изобрести вечный двигатель планетарного масштаба, не более и не менее того. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах: либо путем электролиза разложить воду на водород и кислород, но это требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду, либо... из природного газа с помощью катализаторов и опять-таки затрат энергии — которую нужно получить... опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-таки не «вечный двигатель»: некоторая дополнительная энергия при сжигании водорода, полученного таким путем, все же образуется. Но она будет гораздо меньше той, что была бы получена при непосредственном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Значит, «электролитический водород» — это вообще не топливо, это просто «аккумулятор» энергии, полученной из другого источника... которого как раз и нет. Использование же водорода, полученного из природного газа, возможно, и сократит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, так как эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, необходимой для получения водорода. Но зато в результате процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет!Ничуть не лучше обстоят дела и с «биоэнергетикой». В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.Что касается производства масел, то это крайне низкоэффективное, по «критериям Капицы», производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра — то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. При этом мы не учли того, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла....Но очень выгодная для экономики «мыльного пузыря»Мы наш, мы новый мир построим!Результатом ограничителей солнечной энергетики стало знание, хорошо доступное еще в 1975 году: реально с одного метра земной поверхности можно собрать не более 100–200 Ватт усредненной суточной мощности солнечной энергии. Иными словами, для удовлетворения даже текущих потребностей человечества площадь солнечных электростанций, размещенных на поверхности Земли, оказывалась бы просто громадной.Кроме того, для размещения солнечных батарей наиболее подходящей была бы полоска земной поверхности вдоль земного экватора — или же в пустынных тропических районах, в то время как большая часть потребителей солнечной энергии находится в умеренном поясе Северного полушария. Как следствие, абстрактные «квадратики» солнечных батарей в Сахаре, которые так любят рисовать апологеты беспредельной солнечной энергии, оказываются не более чем виртуальным допущением.Но это отнюдь не остановило тех, кто недостаточно полно усвоил школьный курс физики. Проекты по солнечному освоению Сахары возникали и возникают с завидной регулярностью.К примеру, основанная в 2003 году европейская компания Desertec, которая пыталась осуществить мегапроект строительства солнечных электростанций в Тунисе, Ливии и Египте для поставок солнечной электроэнергии в Западную Европу, несмотря на участие в проекте таких крупных корпораций и банков, как Siemens, Bosch, ABB и Deutche Bank, десять лет спустя, в 2013 году, тихо обанкротилась. Оказалось, что стоимость постройки и обслуживания электростанций в Сахаре и цена транспортировки электроэнергии за тысячи километров, даже при «бесплатной» солнечной постоянной в Сахаре, не омрачаемой тучами или туманами, оказалась просто запредельной.Не более радужно обстоят дела и с солнечной электроэнергетикой в самой Западной Европе, в которой вот уже второе десятилетие подряд различными странами и фондами выделяются триллионы долларов на развитие солнечной и ветряной энергетики. Несмотря на «золотой дождь», который обильно пролился на сектор возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и на всемерную политическую поддержку возобновляемой энергетики (даже за счет насильного закрытия АЭС и угольных ТЭС), «промежуточный финиш» для ВИЭ по состоянию на 2016 год отнюдь не столь впечатляющ.Так, к 2015 году Германия и Дания, установившие у себя максимальное количество ветряков и солнечных батарей, имели и самые высокие цены на электроэнергию — 29,5 евроцента и 30,4 евроцента за кВт-час. В то же время «отсталые» в плане установки ВИЭ Болгария и Венгрия, в которых еще во времена СССР были построены мощные АЭС, могли похвастаться совсем иными расценками на электроэнергию — соответственно 9,6 и 11,5 евроцента за кВт-час.Сегодня речь идет о том, что амбициозную программу «2020» по ВИЭ, которую принял Евросоюз и согласно которой к 2020 году 20% электроэнергии в странах ЕС должно производится из возобновляемых источников, возложили на плечи европейских налогоплательщиков, которых и подписали к оплате специально завышенного тарифа на электроэнергию. Достаточно сказать, что, в пересчете на российские реалии, немцы и датчане платят 20–21 рубль за каждый потребленный киловатт-час).Поэтому и получается, что нынешние успехи ВИЭ связаны не с экономическими реалиями их выгодности и даже не с впечатляющим прогрессом в совершенствовании КПД или уменьшении их стоимости производства и обслуживания, но в первую очередь — с протекционистской политикой стран ЕС по отношению к ВИЭ и устранением любой конкуренции со стороны тепловой или атомной энергетики, подвергающейся дополнительному налоговому прессу (сборам за выбросы углекислого газа), а то и прямому запрету (как атомная энергетика в Германии).Что же, американские ученые не знают этих цифр и перспектив? Разумеется, знают. Ричард Хейнберг в своей нашумевшей книге PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (наиболее точный по смыслу перевод — «Конец света: Возможности и действия в пост-углеродном мире») самым детальным образом повторяет анализ Капицы и показывает, что никакая биоэнергетика мир не спасет.Так что происходит? А вот что: только очень наивный человек полагает, что экономика сегодня, как и 150 лет назад, работает по марксистскому принципу: «деньги — товар — деньги». Новая формула «деньги — деньги» короче и эффективнее. Хлопотное звено в виде производства реальных товаров, обладающих для людей реальной полезностью в привычном смысле этого слова, стремительно вытесняется из «большой экономики». Связь между ценой и полезностью в материальном смысле — полезность вещи как пищи, одежды, жилья, средства передвижения или услуги как средства удовлетворения какой-то реальной потребности, — уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь между номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла. Точно так же «вещи» нового века очищаются от всякой полезности. Единственная потребительная способность этих «вещей», единственная их «полезность», которая сохраняет смысл в экономике нового времени, — это их способность быть проданными, а главным «производством», приносящим прибыль, становится надувание «пузырей». Всеобщая вера в возможность продать воздух в виде акций, опционов, фьючерсов и многочисленных других «финансовых инструментов» становится главной движущей силой экономики и основным источником капитала для ксендзов этой веры.После того, как последовательно лопнули пузыри «доткомов» и недвижимости, а «нанотехнология», рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их рисовать без заметной материализации, американские финансисты, похоже, всерьез обратили внимание на альтернативные источники энергии. Вкладывая деньги в «зеленые проекты» и оплачивая наукообразную рекламу, они вполне могут рассчитывать на то, что многочисленные буратины прекрасно удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.источникиhttp://animalworld.com.ua/news/Mnenije-Revoljucii-v-alternativnoj-energetike-zhdat-bez-tolkuhttps://riafan.ru/883959-kapica-okazalsya-prav-revolyucii-v-alternativnoi-energetike-zhdat-bez-tolkuhttp://www.energotrade.ru/forum?g=posts&t=8751http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/KAPITZA/KAP_10.HTMДля того, чтобы быть в курсе выходящих постов в этом блоге есть канал Telegram. Подписывайтесь, там будет интересная информация, которая не публикуется в блоге!-Посмотрите еще как выглядит Крупнейшая термальная солнечная электростанция в мире, а вот как Китай смог добыть «горючий лед» и Самый мощный в мире ветрогенератор. Вот тут мы рассуждали какими будут батарейки и Холодный синтез: миф и реальность?

Выбор редакции
28 июля, 23:45

Лучшее за день. 28 июля

Хотите узнать о последних успехах «пиратов от науки», почитать о похождениях картошки и поисках экзолуны, попробовать отличить парковку от солнечной батареи, а вихри на Сатурне от больных тканей почки? Ночной дайджест к вашим услугам!

28 июля, 14:40

Инвестиции в будущее: SpaceX стала одной из самых дорогих частных компаний в мире

SpaceX не выходила на IPO и существует на средства частных инвесторов. Информация о получении инвестиций появилась после того, как Маск заявил о намерении притормозить рискованные с точки зрения коммерческой выгоды проекты по освоению Марса

28 июля, 09:06

Капица о бесперспективности альтернативной энергетики

После того, как последовательно лопнули пузыри «доткомов» и недвижимости, а «нанотехнология», рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их рисовать без заметной материализации, американские финансисты, похоже, всерьез обратили внимание на альтернативные источники энергии. Вкладывая деньги в «зеленые проекты» и оплачивая наукообразную рекламу, они вполне могут рассчитывать на то, что многочисленные буратины прекрасно удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.

26 июля, 11:55

Капица оказался прав: революции в альтернативной энергетике ждать без толку

Прогноз советского ученого, сделанный в 1975 году, верен до сих пор.

26 июля, 07:30

Учёные раскрыли причину энергетических потерь солнечных батарей

Скопление пыли и других частиц на поверхности солнечных батарей снижает эффективность генерации на 35%, подсчитали исследователи из американского Университета Дьюка.

25 июля, 17:56

Герой нового времени: Джефф Безос совсем скоро может стать самым богатым человеком планеты

В понедельник акции Amazon выросли на 1,3%, добавив $1,1 млрд к состоянию основателя Amazon. В любой следующий день может смениться лидер глобального списка Forbes

24 июля, 21:10

Советник Трампа предсказал появление у террористов нового эффективного оружия

Развитие батарей и солнечной энергии могут привести к тому, что террористы получат возможность запускать дроны со взрывчаткой за тысячи километров – даже с других континентов, заявил советник президента США по специальным операциям Оуэн Уэст.

24 июля, 20:54

Советник Трампа предсказал появление у террористов нового эффективного оружия

Развитие батарей и солнечной энергии могут привести к тому, что террористы получат возможность запускать дроны со взрывчаткой за тысячи километров – даже с других континентов, заявил советник президента США по специальным операциям Оуэн Уэст. «Примерно через пять лет дроны [террористов], запущенные из Африки, смогут добираться до наших берегов (американских – прим. ВЗГЛЯД) за счет энергии солнца», - сказал Уэст на слушаниях в Конгрессе, передает Defense One. Эксперты, опрошенные изданием, подтверждают возможность такого сценария. Для своих целей террористы смогут использовать коммерческие беспилотники. Как известно, «Исламское государство» уже научилось использовать небольшие дроны для сброса бомб на позиции противника, нанося ему немалый урон. Однако пока что БПЛА, доступные террористам, могут находиться в воздухе не более получаса. У американских военных в распоряжении есть беспилотники, способные проводить 25-часовые полеты и преодолевать расстояния более 1800 км. Коммерческие разработчики также стремятся повысить время и дальность полетов дронов. У таких машин много потенциальных заказчиков – это топливные компании, которые хотят следить за своими трубопроводами; это фермеры, которые хотят наблюдать за своими угодьями, и многие другие. Сейчас перед разработчиками стоят следующие задачи: облегчить и сделать более эффективными солнечные батареи, повысить мощность электрических двигателей, свести к минимуму контроль со стороны человека, усовершенствовав автопилот. По оценкам экспертов, существует реальная возможность того, что в ближайшие несколько лет инженерам удастся решить эти проблемы и вывести на рынок большие беспилотники, способные летать долго и далеко.

24 июля, 17:35

One EV: электромобиль на солнечной энергии, способный проехать 800 километров

Казалось бы, создание электромобиля, использующего для движения энергию, получаемую от солнечных батарей, — крайне логичный шаг в развитии этой отрасли автомобилестроения. Это действительно так, вот только разработка этого средства передвижения сопряжена с массой технических ограничений. Но, вполне вероятно, что все же воплотить идею в жизнь удастся нидерландской компании Lightyear. Их авто One EV будет иметь […]

23 июля, 14:44

Самолет нового типа: на МАКС-2017 представили уникальный аппарат АВФ-32НС

Российская компания «Наукософт» разработала легкомоторный самолет АВФ-32НС, работающий на электродвигателях. Информационный портал RNS сообщает, что сегодня на базе Международного авиационно-космического салона МАКС-2017 состоялась презентация первого в России полностью электрического самолета АВФ-32НС, разработанного специалистами компании «Наукасофт».

23 июля, 06:39

"Солнечная регата": ради чистой энергии и зеленой планеты

В Калининграде впервые стартовали соревнования лодок на солнечных батареях. Участвуют экипажи не только из России, но и из многих европейских стран. Из каких этапов состоят состязания? Дойдут ли суда, если погода будет пасмурной?

22 июля, 13:50

Ну сейчас Илон Маск покажет этому старому пердуну!

Капица о бесперспективности альтернативной энергетики8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный тремя годами позже Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в котором, исходя из базовых физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», за исключением управляемого термоядерного синтеза.Соображения академика Капицы, они сводятся к следующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии — то есть ее количеством в единице объема, — и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью — скоростью света. В результате поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совсем не мал — больше киловатта на квадратный метр. Увы, этот поток достаточен для жизни на планете, но как основной источник энергии для человечества крайне неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом потерь в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Даже сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Совершенно очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам.Сейчас также идет обсуждение вопроса использования геотермальной энергии. Как известно, в некоторых местах мира на земной поверхности, где имеется вулканическая деятельность, это успешно осуществляется, правда, в небольших масштабах. Преимущество этого метода для энергетики больших мощностей, несомненно, очень велико, энергетические запасы здесь неистощимы, и, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времен года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непрерывно. Еще в начале этого века гениальным изобретателем современной паровой турбины Ч. Парсонсом разрабатывался конкретный проект использования этой энергии. Конечно, он не мог предвидеть тех масштабов, которых достигнет энергетика теперь, и его проект имеет только исторический интерес.Современный подход к этой проблеме основывается на том, что в любом месте земной коры на глубине в 10-15 км достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования энергии с хорошим КПД. При осуществлении этого проекта на практике мы опять наталкиваемся на ограничения, связанные с плотностью потока энергии. Как известно, теплопроводность горных пород очень мала. Поэтому при существующих внутри Земли градиентах температур для подвода необходимого тепла нужны очень большие площади, что весьма трудно выполнимо на глубине в 10-15 км. Вот почему возможность нагрева необходимого количества воды сомнительна.Кроме солнечной и геотермальной энергий, не истощающих запасы, есть еще гидроэнергия, получаемая при запруживании рек и при использовании морских приливов. Накопленную таким образом гравитационную энергию воды можно весьма эффективно превращать в механическую. Сейчас в энергетическом балансе использование гидроэнергии составляет не более 5%, и, к сожалению, дальнейшего увеличения не приходится ждать. Это связано с тем, что запруживание рек оказывается рентабельным только в горных местах, когда на единицу площади водохранилища имеется большая потенциальная энергия. Запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности когда это связано с затоплением плодородной земли, так как приносимый ею урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия. Опять тот же недостаток плотности потока энергии.Использование ветра, также из-за недостаточной плотности энергетического потока, оказывается экономически неоправданным. Конечно, использование солнечной энергии, малых водяных потоков, ветряков часто может быть полезным для бытовых нужд в небольших масштабах.Противоположный пример — топливные элементы, где происходит прямое превращение химической энергии окисления водорода в электроэнергию. Здесь плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70 и более процентов. Зато крайне мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В результате плотность потока энергии оказывается примерно такой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны.Из приведенного анализа следует, что нужно искать новые источники энергии для энергетики больших мощностей взамен истощающихся в природе запасов химической энергии. Очевидно, можно и следует более бережно относиться к использованию энергетических ресурсов. Конечно, желательно, например, не тратить их на военные нужды. Однако все это только отсрочит истощение топливных ресурсов, но не предотвратит кризиса. Как это уже становится общепризнанным, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса - в использовании ядерной энергии. Физика дает полное основание считать, что эта надежда обоснованна.на фото: А.Ф. Иоффе, П.Л.Капица и А.Н.Крылов в 1919 году с крыльца у физико-механического факультета Политехнического университета наблюдают за надуванием пузырей ВИЭ в 21 веке.Наибольшие надежды Петр Капица связывал с термоядерной энергетикой.Как известно, ядерная физика дает два направления для решения энергетической проблемы. Первое уже хорошо разработано и основывается на получении цепной реакции в уране, происходящей при распаде его ядер с выделением нейтронов. Это тот же процесс, который происходит в атомной бомбе, но замедленный до стационарного состояния. Подсчеты показали, что при правильном использовании урана его запасы достаточны, чтобы не бояться их истощения в ближайшие тысячелетия. Электростанции на уране уже сейчас функционируют и дают рентабельную электроэнергию. Но также хорошо известно, что на пути их дальнейшего широкого развития и перевода всей энергетики страны на атомную энергию лежит необходимость преодоления трех основных трудностей:1. Шлаки от распада урана являются сильно радиоактивными, и их надежное захоронение представляет большие технические трудности, которые еще не имеют общепризнанного решения. Самое лучшее было бы отправлять их на ракетах в космическое пространство, но пока что это считается недостаточно надежным.2. Крупная атомная станция на миллионы киловатт представляет большую опасность для окружающей природы и в особенности для человека. В случае аварии или саботажа вырвавшаяся наружу радиоактивность может на площади многих квадратных километров погубить все живое, как атомная бомба в Хиросиме. Опасность сейчас расценивается настолько большой, что ни одна страховая компания не берет на себя риск таких масштабов.3. Широкое использование атомной электроэнергии приведет также к широкому распространению плутония, являющегося необходимым участником ядерной реакции. Такое распространение плутония по всем странам земного шара сделает более трудным контроль над распространением атомного оружия. Это может привести к тому, что атомная бомба станет орудием шантажа, доступным даже для предприимчивой группы гангстеров.По-видимому, под угрозой энергетического кризиса люди найдут пути преодоления этих трудностей. Например, две последние трудности можно было бы преодолеть, располагая атомные электростанции на небольших необитаемых островах в океане, далеко от густонаселенных мест. Эти станции находились бы под тщательным контролем, и в случае аварии ее последствия не представляли бы большой опасности для людей. Энергией, вырабатываемой электростанцией, можно было бы, например, разлагать воду и полученный водород в жидком виде транспортировать и использовать как топливо, которое при сгорании не загрязняет атмосферу.Следует признать, однако, что лучшим выходом из создавшегося положения нужно считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития. Известно, что этот процесс осуществляется в водородной бомбе, но для мирного использования он должен быть замедлен до стационарного состояния. Когда это будет сделано, то все указанные трудности, которые возникают при использовании урана, будут отсутствовать, потому что термоядерный процесс не дает в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не может быть использован для бомбы как взрывчатое вещество. И наконец, запас дейтерия в природе, в океанах, еще больше, чем запас урана.Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции пока еще не преодолены. Я буду говорить о них в своем докладе, потому что, как теперь оказывается, эти трудности в основном также связаны с созданием в плазме энергетических потоков достаточной мощности. На этом я останавливаюсь несколько подробнее.Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру - более 108 К. Главная трудность нагрева ионов связана с тем, что нагрев плазмы происходит в результате воздействия на нее электрического поля, и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые благодаря их малой массе при соударениях плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится еще менее эффективной. Расчеты передачи энергии в плазме от электронов к ионам при их ку-лоновском взаимодействии теоретически были надежно описаны еще в 30-х годах Л.Д. Ландау.В плазме при 1 атм и температуре электронов Te = 109 К в объеме кубического метра передаваемая электронами ионам мощность будет около 400 Вт. Это небольшая величина, так как нетрудно подсчитать, что для того, чтобы нагреть кубометр плазмы до 6x108 К при подводе такой мощности, потребуется около 300 секунд.Малость величины передаваемой ионам энергии в особенности проявляется при осуществлении наиболее широко разрабатываемых теперь термоядерных установок Токамак. В них ионы удерживаются в ограниченном объеме сильным магнитным полем и процесс нагрева производится электронами, которые вначале коротким импульсом тока нагреваются до очень высоких температур, потом путем кулоновских столкновений передают свою энергию ионам. В условиях, принимаемых в современных проектах Токамака, время, за которое электроны передадут свою энергию ионам, достигает 20-30 с. Оказывается, за это время большая часть энергии электронов уйдет в тормозное излучение. Поэтому сейчас изыскиваются более эффективные способы подвода энергии к ионам. Это может быть или высокочастотный нагрев, или инжекция быстрых нейтральных атомов дейтерия, или диссипация магнитоакустических волн. Все эти методы нагрева ионов, конечно, значительно усложняют конструкцию реакторов типа Токамак.Эффективность энергетической передачи между электронами и ионами растет с плотностью. Поэтому предположим, что при нагреве лазерным импульсом твердого конденсированного трития или дейтерия начальная плотность будет очень велика (на несколько порядков выше, чем в Токамаке) и импульсами удается нагреть ионы в короткий промежуток времени. Но подсчеты показали, что, хотя время нагрева и сокращается до 10-8 с, все же оно недостаточно, так как за это время ничем не удерживаемый плазменный сгусток уже разлетится на значительное расстояние.Как известно, теперь для лазерного "термояда" ищут методы коллективного взаимодействия электронов с ионами, например, создание ударных волн, которые адиабатическим сжатием подымут температуру ионов более быстро, чем при кулоновском взаимодействии.Главное препятствие в данное время лежит в том, что еще недостаточно глубоко изучены физические процессы в плазме. Теория, которая здесь хорошо разработана, относится только к нетурбулентному состоянию плазмы. Наши опыты над свободно парящим плазменным шнуром, полученным в высокочастотном поле, показывают, что горячая плазма, в которой электроны имеют температуру в несколько миллионов градусов, находится в магнитном поле в турбулентном состоянии. Как известно, даже в обычной гидродинамике турбулентные процессы не имеют полного количественного описания и в основном все расчеты основаны на теории подобия. В плазме, несомненно, гидродинамические процессы значительно сложнее, поэтому придется идти тем же путем.Пока нет оснований считать, что трудности нагрева ионов в плазме не удастся преодолеть, и мне думается, что термоядерная проблема получения больших мощностей будет со временем решена.Основная задача, стоящая перед физикой, - это более глубоко экспериментально изучить гидродинамику горячей плазмы, как это нужно для осуществления термоядерной реакции при высоких давлениях и в сильных магнитных полях. Это большая, трудная и интересная задача современной физики. Она тесно связана с решением энергетической проблемы, которая становится для нашей эпохи проблемой физики № 1.Очень дорогая фантастика...А как же водородная энергетика и пресловутое биотопливо, которые сегодня пропагандируются наиболее активно? Почему Капица не обращал на них внимания вообще? Ведь биотопливо в виде дров человечество использует уже веками, а водородная энергетика сегодня кажется настолько перспективной, что едва ли не каждый день приходят сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании демонстрируют концепт-кары на водородном топливе! Неужели академик был настолько недальновиден? Увы... Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пытаются изобрести вечный двигатель планетарного масштаба, не более и не менее того. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах: либо путем электролиза разложить воду на водород и кислород, но это требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду, либо... из природного газа с помощью катализаторов и опять-таки затрат энергии — которую нужно получить... опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-таки не «вечный двигатель»: некоторая дополнительная энергия при сжигании водорода, полученного таким путем, все же образуется. Но она будет гораздо меньше той, что была бы получена при непосредственном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Значит, «электролитический водород» — это вообще не топливо, это просто «аккумулятор» энергии, полученной из другого источника... которого как раз и нет. Использование же водорода, полученного из природного газа, возможно, и сократит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, так как эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, необходимой для получения водорода. Но зато в результате процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет!Ничуть не лучше обстоят дела и с «биоэнергетикой». В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.Что касается производства масел, то это крайне низкоэффективное, по «критериям Капицы», производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра — то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. При этом мы не учли того, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла....Но очень выгодная для экономики «мыльного пузыря»Что же, американские ученые не знают этих цифр и перспектив? Разумеется, знают. Ричард Хейнберг в своей нашумевшей книге PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (наиболее точный по смыслу перевод — «Конец света: Возможности и действия в пост-углеродном мире») самым детальным образом повторяет анализ Капицы и показывает, что никакая биоэнергетика мир не спасет.Так что происходит? А вот что: только очень наивный человек полагает, что экономика сегодня, как и 150 лет назад, работает по марксистскому принципу: «деньги — товар — деньги». Новая формула «деньги — деньги» короче и эффективнее. Хлопотное звено в виде производства реальных товаров, обладающих для людей реальной полезностью в привычном смысле этого слова, стремительно вытесняется из «большой экономики». Связь между ценой и полезностью в материальном смысле — полезность вещи как пищи, одежды, жилья, средства передвижения или услуги как средства удовлетворения какой-то реальной потребности, — уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь между номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла. Точно так же «вещи» нового века очищаются от всякой полезности. Единственная потребительная способность этих «вещей», единственная их «полезность», которая сохраняет смысл в экономике нового времени, — это их способность быть проданными, а главным «производством», приносящим прибыль, становится надувание «пузырей». Всеобщая вера в возможность продать воздух в виде акций, опционов, фьючерсов и многочисленных других «финансовых инструментов» становится главной движущей силой экономики и основным источником капитала для ксендзов этой веры.После того, как последовательно лопнули пузыри «доткомов» и недвижимости, а «нанотехнология», рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их рисовать без заметной материализации, американские финансисты, похоже, всерьез обратили внимание на альтернативные источники энергии. Вкладывая деньги в «зеленые проекты» и оплачивая наукообразную рекламу, они вполне могут рассчитывать на то, что многочисленные буратины прекрасно удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.Источник:П.Л. Капица ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, Москва, 8 октября 1975 г. См.: Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.

22 июля, 10:16

Частный остров по цене «двушки»

Любой желающий может приобрести живописный частный остров Little Ross со старинным маяком у побережья Шотландии. Он выставлен на продажу всего за £325 тыс. — примерно столько стоит квартира с двумя спальнями в Эдинбурге. На площади в 12 га расположен шестикомнатный коттедж и еще три полуразрушенные постройки, есть пристань и каменистый пляж. Электроэнергия поступает от ветряной турбины и солнечных батарей. Добраться до недвижимости, удаленной от материка на 2,2 км, можно только на частной лодке или вертолете. Маяк, ставший главным украшением острова, был построен еще в середине XIX века и c 1960-х работает в автоматическом режиме. В лот он не включен.Риэлторы из компании Galbraith рекламируют остров как «редкую возможность» купить себе тайное убежище или необычный загородный дом. Они рассчитывают на большой интерес, поскольку частные острова редко поступают на продажу по столь доступной цене, особенно с жилым домом и другими постройками. При этом британские СМИ связывают низкую цену с темным прошлым острова…

21 июля, 13:25

Резидент «Сколково» разработал сверхпрочный углепластик для космической и авиационной индустрии

Российская компания «СИНТЕЗ-ПРОЕКТ», резидент «Сколково», разработала новый сверхпрочный углепластик для изготовления корпусов космических аппаратов, а также солнечных батарей, крыльев, лопастей, сопел двигателей и других изделий для космических аппаратов, самолётов, вертолётов, беспилотных летательных аппаратов. Об этом сообщил ресурсу РИА Новости на авиакосмическом салоне МАКС-2017 куратор проекта Василий Аристов. «Нам удалось получить действительно сверхпрочный углепластик: крохотная пластинка размером 10 на 1 мм выдерживает на растяжение 2,5 тонны — это вес большого автомобиля. Удельная прочность этого материала, при одинаковом весе, в 8 раз больше, чем у самой прочной стали. Разработанный уникальный материал имеет в 30 раз меньшее влагопоглощение, чем применяемые в настоящее время композитные материалы на основе эпоксидных связующих. А также в 100 раз лучшую трещиностойкость, высокую температуростойкость и размеростабильность», — рассказал Аристов.

21 июля, 09:23

СМИ: Китай произвёл 80% всех солнечных панелей в мире

Китай сумел потеснить Америку, которая в 1970 году создала первые солнечные батареи, на мировом рынке солнечной энергетики. Около 80% всех солнечных панелей, проданных и продающихся, были созданы в КНР.

21 июля, 08:05

В Индии запустили поезд, почти полностью работающий на солнечных батареях

Ухудшающаяся с каждым годом экологическая обстановка нашей планеты заставляет переходить на все более экономичные и не производящие выбросов в атмосферу транспортные средства. К примеру, недавно специалисты компании Indian Railways провели испытания пассажирского поезда на солнечных батареях. По заявлению экспертов, которое было сделано изданию Engadget, такой состав позволит сэкономить 21 тысячу литров дизельного топлива в год.

20 июля, 20:30

В Индии запустили поезд, почти полностью работающий на солнечных батареях

Ухудшающаяся с каждым годом экологическая обстановка нашей планеты заставляет переходить на все более экономичные и не производящие выбросов в атмосферу транспортные средства. К примеру, недавно специалисты компании Indian Railways провели испытания пассажирского поезда на солнечных батареях. По заявлению экспертов, которое было сделано изданию Engadget, такой состав позволит сэкономить 21 тысячу литров дизельного топлива в год. […]

04 января, 16:01

2016. Итоги. Будущее наступило

СОЛНЦЕ И ВЕТЕР1. «Согласно ежегодному отчету компании Lazard, посвященному сравнению различных видов производства электроэнергии в США, стоимость энергии солнца и ветра продолжает снижаться и теперь не превышает цены на традиционную и альтернативную энергию - даже без учета госсубсидий» https://www.lazard.com/media/438038/levelized-cost-of-energy-v100.pdfhttps://cleantechnica.com/2016/12/25/cost-of-solar-power-vs-cost-of-wind-power-coal-nuclear-natural-gas/ - основные выводыЭто означает, что солнечная энергия будет гораздо более активно вытеснять из генерации электроэнергии природный газ (электрогенерация в США потребляет 136 млрд. кубов газа ежегодно) и уголь.В то же время Франция, Великобритания и Голландия уже приняли решение о закрытии к 2025 году всех своих угольных электростанций. Таким образом, солнечная и ветровая генерация будет вытеснять газ и уголь из США - и они станут конкурировать с российскими газом и углем. Причем в обоих случаях - на сокращающемся рынке.2. "В 2015 энергия ветра обеспечила 11% всей электрогенерации Великобритании""В июне 2016 солнечные электростанции выработали 24% электрогенерации страны»https://hightech.fm/2016/07/06/uk-solar-record3. На трансграничном (Дания-Германия) тендере датский девелопер Pure & Better Energy получил право на строительство солнечной электростанции в Дании мощностью 20 МВт с премией 128,9 датских крон (18,1 доллара США) за мегаватт-час. Данная премия платится дополнительно к оптовой цене спот, которая сегодня находится на уровне 28 доллара США за МВт*ч. Таким образом цена солнечного киловатт-часа составляет примерно 4,6 американских цента (2,8 рубля). Подчеркну, что речь идёт об уровне инсоляции, сопоставимом с показателями Европейской части России.http://renen.ru/novyj-tsenovoj-rekord-v-solnechnoj-energetike/Итого: как видите, солнце и ветер в отдельные месяцы покрывают уже до трети потребностей Великобритании в электроэнергии. Такое же будущее ожидает и электроэнергетику США, причем в течении следующих 5-7 лет.НЕФТЬ И ГАЗ1. США наложили санкции на десятки дочерних компаний Газпрома (под санкции попало даже немецкое СП Газпрома и Винтершелл). С учетом того, что в августе 2016 в Европу пришел первый газовоз с американским СПГ и компании из США объявили о готовности за свой счет строить в Европе новые терминалы регазификации, речь возможно идет о начале схватки между российским и американским газом за рынок Европы.2. "Rystad Energy": - средняя себестоимость добычи в формации Баккен снизилась до $29,44 за баррель - breakeven price на сланцевых месторождениях упала в 2 раза по сравнению с 20143. США стали чистым экспортером газа, как несколькими годами раньше - чистым экспортером нефтепродуктов.http://www.platts.com/latest-news/natural-gas/houston/us-emerges-as-net-exporter-of-natural-gas-27710071ОТКАЗ ОТ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯПравительство Голландии представило план: с 2035 запрещены продажи машин с ДВС, с 2050 отказываются от природн. Газаhttp://energypost.eu/dutch-government-evs-hydrogen-cars-2035-phase-natural-gas/Германия предложила странам ЕС полностью запретить использование машин с бензиновыми и дизельными двигателями, начиная с 2030 года.Власти Германии заявили о намерении к 2030 году отказаться от автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателямиhttp://www.kommersant.ru/doc/3014417Правительство Индии создало группу по выработке программы, предусматривающей 100% электрификацию транспорта к 2030https://electrek.co/2016/03/28/india-electric-cars-2030/Главные политические партии Норвегии согласились запретить продажи новых автомобилей на бензине/дизеле к 2025https://electrek.co/2016/06/03/norway-gasoline-powered-car-ban-2025/Нижняя палата парламента Нидерландов поддержала закон о полном запрете продажи с 2025 года новых автомобилей, работающих на бензине и дизелеЭЛЕКТРОМОБИЛИКитай: начались продажи бюджетного электромобиля Haima 3 EV, запас хода 200 км, цена 119 тыс юаней (17 тыс$)К 2025 Volkswagen Group намерена продавать в год 1 млн электромобилей и стать мировым лидером в этом сегменте - президент VW Герберт ДиссАвтопроизводитель Ford планируют к 2020 году использовать электропривод на 40% своих автомобилей. Для достижения этой цели компания в течение следующих пяти лет инвестирует $4,5 млрд. на соответствующие разработки. К 2020 году Ford добавит 13 моделей электромобилей к своему широкому модельному ряду, а также расширит исследовательские разработки в области аккумуляторных батарей для улучшения показателей пробегаhttp://autotesla.com/elektromobil-2017-ford-focus-electric/#more-13146Mahindra представила на рынке Индии четырехдверный электромобиль e2o Plus за $8 100http://autotesla.com/mahindra-predstavila-na-rynke-indii-chetyrexdvernyj-elektromobil-e2o-plus-za-8-100/#more-13119Audi e-tron SUV, начало производства которого запланировано на 2018 год. Модель впервые была представлена публике в прошлом году на Франкфуртском автосалоне.За электрическим SUV последуют полноразмерный электрический седан и другой SUV меньшего размера, которые являются частью программы Audi по запуску в производство к 2020 году трех моделей электромобилей.http://autotesla.com/pervyj-akkumulyatornyj-elektromobil-audi-budet-nazyvatsya-e-tron/#more-13057Электрический кроссовер Mercedes Generation EQ дебютировал в Парижеhttp://autotesla.com/elektricheskij-krossover-mercedes-generation-eq-debyutiroval-v-parizhe/#more-12943Mercedes запускает в производство тяжелый электрический грузовой автомобиль Urban eTruckhttp://autotesla.com/mercedes-zapuskaet-v-proizvodstvo-tyazhelyj-elektricheskij-gruzovoj-avtomobil-urban-etruck/#more-12886BMW объявила российские цены на два гибрида премиум-классаhttp://autotesla.com/bmw-obyavila-ceny-na-dva-roskoshnyx-gibrida/Proterra представила электрический автобус с дальностью пробега более 560 км http://autotesla.com/page/8/Первый электрокар компании Jaguar — компактный внедорожник E-Pacehttp://autotesla.com/pervyj-elektrokar-kompanii-jaguar-kompaktnyj-vnedorozhnik-e-pace/Tesla зарегистрировала уже около 370 000 предварительных заказов на Model 3, каждый из которых оценивается в $35 000 без учета налоговых льгот.General Motors представит к концу текущего года свой полностью электрический кроссовер Bolt по цене $37 500 без налоговых вычетовHyundai и Audi – к 2018 году. Volvo, в свою очередь, произведет сразу две модели электрокара к 2019 году, одна из которых, предположительно, будет кроссовером или внедорожником.http://autotesla.com/tesle-neobxodimo-toropitsya-s-zapuskom-v-proizvodstvo-modeli-y/#more-12768Samsung SDI построит завод аккумуляторных батарей для подключаемых электрокаров на территории Венгрии. Подразделение по производству батарей южнокорейского концерна Samsung выделит для своего проекта около 400 млрд. вон ($358 млн.).http://autotesla.com/samsung-anonsirovalo-stroitelstvo-sobstvennoj-gigafabriki-v-vengrii/#more-12748Sony в конце концов начнет производство батарей для электрокаров. В ближайшее время компания представит свою батарею VC7, которая не будет уступать по емкостным показателям другим аналогам оппонентов. Ее весьма маленькие габариты рассчитаны для легкого интегрирования в любой батарейный блок.http://autotesla.com/sony-v-konce-koncov-nachnet-proizvodstvo-batarej-dlya-elektrokarov/BYD совместно с Beijing Environmental Sanitation Engineering Group запускает первые электрические мусоровозыhttp://autotesla.com/byd-sovmestno-s-beijing-environmental-sanitation-engineering-group-zapuskaet-pervye-elektricheskie-musorovozy/BMW хотят увел продажи электромоб и гибридов в 2017 до 100 тыс шт, к 2025 довести долю электромоб и гибридов до 15–25% в общем объеме продажЦены на батареи для э/мобилей за 2016 упали на 35%https://www.bloomberg.com/features/2016-ev-oil-crisis/Ford, Volkswagen, BMW и Daimler построят тысячи быстрых электрозарядок в Европеhttp://www.vedomosti.ru/auto/articles/2016/11/29/667351-postroyat-elektrozaryadokНовая версия Ford Focus Electric(2017) поступила в про-во, запас хода увел со 120 до 184 км, цена 29120$(с субсидиями в США от 19120$)Daimler вложить до €10 млрд в разработку электромобилей,три выйдут под бренд Smart,запас хода будет достигать 700 кмhttp://uk.reuters.com/article/uk-daimler-usa-diesel-idUKKBN13K1VWMitsubishi запускает в про-во внутригородской электрогрузовик Fuso eCanter, продажи в США и Европе стартуют в 2017, запас хода до 100 кмВ первом полугодии 2016 года в Китае продано 170 000 электромобилей (+160% к 2015г.)http://www.kommersant.ru/doc/3114596В Японии заправок для электромобилей стало больше чем обычных.Про Тойоту, Шевроле, Ниссан и Рено с их электромобилями я уже даже не говорю.Итог: практически все крупнейшие автопроизводители мира в 2016 либо уже обзавелись линейками электромобилей, либо планируют это сделать в самом ближайшем будущем. В производство аккумуляторов пришли такие гиганты как Sony и Samsung. Средний пробег на одной зарядке вполне бюджетных моделей преодолел 300 км. Электромобили выходят в наиболее покупаемую ценовую категорию 30-35 000 долларов, с субсидиями государства - от $19000. Цены на батареи, которые дают треть стоимости электроавтомобиля, за 2016 упали на 35%.

03 июня 2016, 10:24

Четвёртая технологическая революция

То, что происходит сейчас, рисует будущее полным как возможностей и перспектив, так и страхов потерять свою человеческую природу, а то и свою жизнь в итоге. Ни много, ни мало... Четвёртая технологическая революция (4ТР), как наиболее удобный способ бесструктурного управления человечеством, может полностью перевернуть наш мир. Как уже перевернули три предыдущих технологических революции 3ТР, 2ТР и 1ТР. С одной стороны они углубили рабство землян, переведя его в цифровую плоскость. Но с другой мир стал более прозрачным, и для каждого появилось больше возможностей узнать правду. Но риски от внедрения 4ТР могут быть настолько же велики, как и открывающиеся возможности. К чему нас готовят? И к чему стоит готовиться?

21 апреля 2016, 20:20

"Солнечный гигант" SunEdison объявил о банкротстве

Американская SunEdison, одна из крупнейших компаний в мире в области альтернативной энергетики, подала заявление о защите от кредиторов.

29 июля 2015, 19:46

Солнечная энергетика: сегодня и завтра

В России и мире, начиная с нефтяного кризиса 1970-х годов, начали задумаваться о поиске альтернативы традиционной углеводородной энергетике. Потенциал солнечной энергии, как самый большой и доступный для человечества, всегда приковывал внимание научного сообщества. Использование возобновляемой энергии легло в основу концепции целых социальных и политических движений. В последние десять-пятнадцать лет солнечная энергетика быстро развивалась и получила некоторое распространение в секторе электрогенерации. В целом, можно говорить об экспонециальном тренде роста электрогенерации фотовольтаики в последние двадцать лет [1]:Казалось бы, сейчас уже достаточно эмпирических данных, а значит можно оценить возможности отрасли отнюдь не теоретически. Но несмотря на это, мнения остаются крайне полярны. Одна сторона отмечает, что себестоимость электроэнергии солнечных электростанций дороже традиционных, отсутствуют рентабельные технологии хранения электроэнергии, необходимые по причине суточных колебаний генерации и многое другое. Другая же сторона рапортует об экспоненциальном росте электрогенерации СЭС, снижении себестоимости ниже уровня традиционной тепловой электроэнергетики. Кто же прав? Как мы часто отмечаем, истина посередине. На наш взгляд, причина разногласий в оценках достаточно проста и разрешает спор противоречащих сторон: актуальность солнечной энергетики очень сильно варьируется по множеству параметров и в зависимости от ситуации оказывается прав то лагерь сторонников, то наоборот. Здесь и далее под солнечной энергетикой подразумевается фотоэвольтаика, применение гелиотермальных технологий пока дороже и такие электростанции менее распространены.Оглавление:• Нишевый подход• Себестоимость электроэнергии• Архипелаг солнечной энергетики• Себестоимость как функция от времени• Сетевой контекст• EROEI фотовольтаики• Территориальные аспекты• Уроки истории: эволюция оценок потенциала фотовольтаики• ВыводыКонцептуальный уровень - нишевый подходПо каким причинам возник сыр-бор разногласий?• Инсоляция. Если сравнивать Калифорнию и северные области России, то можно говорить о четырёхкратной разнице с пропорциональным влиянием на себестоимость.• Последние 35 лет цены на фотоэлементы сокращались и даже появилась эмпирическая закономерность: каждые 5 лет цена падает в два раза. Таким образом, оценки себестоимости солнечной генерации постоянно устаревают и этот фактор должен учитываться в обсуждении.• Сложность электрораспределительных сетей, необходимость в технологиях хранения генерируемой электроэнергии, маневровых мощностях, росте пропускной способности магистральных электросетей увеличивается с ростом доли солнечной энергетики в электробалансе.• Себестоимость традиционной электроэнергетики сильно варьируется в зависимости от выбора исследуемого государства и временного периода.Можно ещё долго продолжать, но очевидно, что если рассмотреть вариант с высокой инсоляцией, с предпологаемыми низкими ценами ближайшего будущего, небольшой долей в электробалансе и дорогой местной традиционной электроэнергетикой, то солнечная энергетика значительно превзойдёт традиционную по рентабельности и не потребует особых инвестиций в инфраструктуру. Для обратной же ситуации солнечная энергетика будет выглядеть неприемлемо.Таким образом, нельзя “рубить с плеча” и бросаться тезисами о солнечной энергетике без оглядки на территориальные, климатические и другие условия конкретного случая. На наш взгляд, следует применять “нишевый” подход, чтобы понять приемлемость солнечной электрогенерации. Количественные оценки - себестоимость электроэнергииОценки себестоимости электрогенерации фотовольтаики зависят от выбранной методологии, стоимости капитала и других параметров, поэтому для получения общей картины стоит опираться на множество независимых оценок:Верхние границы традиционной энергетики, не говоря уже о генерации из нефтепродуктов, пересекаются с нижними границами оценок себестоимости электроэнергии фотовольтаики. Совместно с другими нюансами это и создаёт ниши привлекательности солнечной энергетики. По нашим оценкам, на сегодня их размер составляет примерно 3-5% мировой электрогенерации. Вне этих узких ниш солнечная энергетика, в целом и на сегодня, экономически не целесообразна.Размер ниш незначителен относительно всей мировой электрогенерации, но он всё ещё превышает установленые мощности в три раза, что предоставляет солнечной энергетике возможности для дальнейшего многолетнего роста. Учитывая факторы роста потребления электроэнергии в развивающихся странах, снижения стоимости солнечной электрогенерации и увеличения стоимости традиционой генерации, логично предположить, что “ниши” будут со временем увеличиваться. Рассмотрим примеры.Архипелаг солнечной энергетикиЕсли смотреть на общем уровне, то на сегодня и в целом применение солнечной энергетики достаточно малообосновано. Но среди океана традиционной энергетики есть место и отдельным островам фотовольтаики. Перечислим причины, по которым появились ниши для солнечной энергетики:Замещение нефтепродуктов. Во-первых, уже упомянутая себестоимость. Например, Япония, которая занимает третье место в мировой электрогенерации, 10% электроэнергии производит из нефтепродуктов и это не следствие фукусимской трагедии - так было и ранее. По данным Всемирного Банка, в 43 странах доля нефтеподуктов (мазут, дизельное топливо) в электрогенерации выше 10% [10]. Обычно, такая электрогенерация применяется временно, для прохождения дневных пиков потребления электроэнергии, так как ночью электропотребление существенно ниже. Эту дорогую во всех смыслах пиковую дневную генерацию, $100/МВт*ч и выше в случае нефтепродуктов, удобно и дешево заменить солнечной ($100 и ниже), чем Япония и начала заниматься. Аналогичная ситуация может наблюдаться и в случае дорогого импорта природного газа.Дефицит собственных энергоресурсов. Другим наглядным примером является Индия. В стране имеется катастрофический дефицит как электроэнергии, так и собственной добычи энергоресурсов, о чём красноречиво говорили предвыборные обещания премьер-министра: “Электричество в каждый дом!”. Столь острая нехватка мотивирует решать вопрос любыми путями, да и помимо базовой генерации, нужна и пиковая. Но в стране недостаточные ресурсы угля и не проложено ни одного газопровода - США много лет грозят Пакистану санкциями за согласие войти в проект транспортировки газа из Ирана в Индию через свою территорию, хотя недавно дело сдвинулось с мёртвой точки.Итогом хронического энергодефицита, политических игр внешних игроков, импортозависимости и т.п. стало решение нарастить долю солнечной электрогенерации, благо высокая инсоляция и дешевая рабочая сила позволят сделать это относительно дёшево, пусть и дороже угольной энергетики. В условиях бешенной динамики экономики (рост 7,5% за 2014г) и вышеперечисленных причин это лучше чем текущее полное отсутствие доступа к электроэнергии у 250 млн. граждан Индии. Министерство Новой и Возобновляемой Энергетики запустило программу проектов с символичным названием “ультра мега солнечные электростанции”, в рамках которой выделены территории под парки солнечных электростанций, подведена инфраструктура и т.п. Ближайшая цель - 100 ГВт к 2022 году [11].Экологические факторы. Себестоимость тепловой генерации в большинстве стран ниже солнечной, особенно в Китае. Но, например, здоровье за деньги не купишь. Загрязнение воздуха ежегодно уносит жизни порядка 0,5-1 млн жителей Китая и негативно влияет на социальную и политическую обстановку. Вдобавок, две трети мировых производственных мощностей фотоэлементов находятся именно в поднебесной [12]. Так появилась очередная ниша для солнечной энергетики и Национальный Центр Возобновляемой Энергетики Китая ставит целью 100 ГВт установленной мощности к 2020г и 400 ГВт к 2030 [13]. Учитывая, что за первый квартал 2015 года установленная мощность фотовольтаики в Китае увеличилась на 5 ГВт и достигла 33 ГВт [14], цели выглядят вполне адекватно.Есть и комплексные случаи, например Австралия. Пока генерирующие компании и политические силы спорят кто виноват в высоких розничных ценах на электроэнергию, а именно $250-350/МВт*ч, 14% домохозяйств уже используют фотоэлементы [15]. И так далее.Таким образом, при использовании нишевого подхода становится очевидно, что в случае конкретных узких ниш правда на стороне приверженцев солнечной энергетики, а в остальных случаях справедливы уже тезисы противников. Но, по-прежнему, упрощения велики и нюансы корректного подхода будут рассмотриваться и ниже.Перспективы. Себестоимость как функция от времени.Вопрос развития энергетики не должен ориентироваться на тактические факторы и текущую себестоимость. Срок службы АЭС приближается к столетию, капитальные расходы на разработку отдельных месторождений углеводородов вышли на порядок сотен миллиардов долларов с соответствующим масштабом сроков окупаемости, себестоимость электроэнергии фотоэлементов снижается ежегодно на 15% и так далее. То есть, подход обязан быть стратегичным и с горизонтом планирования в несколько десятилетий, а в случае Франции и России, где особая роль отводится атомной энергетике, горизонт планирования выходит на исторический масштаб - век. А значит контрпродуктивно ориентироваться на текущую себестоимость электрогенерации.Прогноз, как известно, дело неблагодарное. Тем не менее, это лучше чем ничего. Технологический прогресс позволял экспоненциально удешевлять производство фотоэлементов (в 200 раз за последние 35 лет), инверторов и т.п., а развитие рынка толкает вниз и цены установки и обслуживания. Маловероятно, что прогресс остановится, а рабочие станут менее квалифицированными, поэтому ожидается и дальнейшее снижения цен на фотоэлементы и сопутствующие услуги, в то время как цены на энергоресурсы “при прочих равных” будут расти. Общая суть всех прогнозов одинакова - экспоненциальное снижение себестоимости, которое отмечалось последние 35 лет, продолжится и видимых причин для остановки прогресса пока нет:В рамках “нишевого подхода” логично опираться на нижнюю границу себестоимости, так как своё развитие солнечная энергетика начинает с наиболее рентабельных ситуаций и будет долго и медленно заполнять их. Заполнение даже 5% мировой электрогенерации займёт около 10 лет.В соответствии с прогнозами Международного Энергетического Агентства, членом которого является и Россия, и немецкого Института Солнечной Энергетики им. Фраунгофера, солнечная энергия дешевеет, но не становится “дармовой”. Дешёвая традиционная энергетика таких стран как Россия, США, Китай, Норвегия и т.п., предположительно, будет дешевле солнечной в течение многих лет. Сетевой контекстПроблема интеграции солнечной энергетики большого масштаба в единую энергосеть сегодня не решена и, более того, решения нет даже на горизонте. “Солнце” это удобный вариант справиться с дневными пиками потребления, но в ряде случаев существует проблема вечернего пика не говоря уже о зиме. Даже неожиданный летний утренний туман, скрывший солнце от нескольких гигаватт фотовольтаики Германии, может озадачить инженеров электросетей - примеры имеются. На данный момент, например Европа, решает свои “сетевые” дисбалансы с помощью импорта и экспорта электроэнергии, но на наш взгляд возможности этого инструмента ограничены. На концептуальном уровне есть ряд подходов:Резервирование. Удобный пример это Германия. Из-за описанных выше проблем приходится держать “в боевой готовности” 10 ГВт генерации на газовом топливе, то есть резервировать солнечную генерацию, хотя применение солнечной генерации позволило летом почти полностью отказаться от этой дорогой генерации на дневных пиках. Основная часть себестоимости электроэнергии газовой ТЭС это топливо, и общество, в какой-то степени выиграло, сэкономив на импорте природного газа, несмотря на простаивание ТЭС в летнее время.Обратная ситуация наблюдается в случае маневровых угольных ТЭС, где основная доля себестоимости это капитальные расходы. В этом случае всё наоборот: топливо занимает небольшую долю себестоимости и при снижении коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) электроэнергия в целом обойдётся для общества дороже, так как придётся платить и за солнечную генерацию и за простаивающие мощности угольных ТЭС, которые намного дороже газовых [16].Аккумуляция. К вопросу сетевых проблем возможно подойти и через аккумуляцию электроэнергии. В странах, где летняя инсоляция значительно превышает зимнюю (напр. Германия), проблемы интеграции начинаются когда фотовольтаика формирует 7% среднегодовой электрогенерации. В этом случае летом среднесуточная доля поднимается к 10%, а в дневные часы - до 30% [17], что представляет серьёзную проблему для энергосистемы. Аккумуляция - напрашивающийся выход для дальнейшего развития ситуации, несмотря на то, что на данный момент в ней пока нет необходимости [18]. Более того, сомнения о масштабном развитии солнечной энергетики редуцируемы к вопросу дешёвой аккумуляции, так как проблема высокой себестоимости электрогенерации фотоэлементов с высокой вероятностью рано или поздно перестанет существовать и останется только проблема интеграции в сеть.На 2014 год мировая установленная мощность аккумулирующих систем составляет 145 ГВт, 99% представлены гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС) [19]. Аккумулирующие системы на сжатом воздухе (АССВ) применяются не одно десятилетие, но пока не получили распространения - текущее исполнение обоих систем критично к географическим и геологическим условиям.[20,21]Текущий нижний порог составляет $80/МВт*ч и есть основания полагать, что АССВ и другие технологии способны его понизить, но скорее это реальность как минимум следующего десятилетия. Дополнительные $80/МВт*ч аккумулирующих мощностей неподъёмны для солнечной энергетики, но в какой-то степени это вопрос методологии. Аккумуляторные батареи свинцово-кислотного и других типов на данный момент и в среднесрочной перспективе не целесообразны в роли аккумулирующих систем для промышленной фотовольтаики.EROEI фотовольтаики - энергетическая рентабельностьВкратце про энергетическую рентабельность, с примерами и рассчётами, рассказывалось в предыдущей статье и более того, в одной из изданных нами книг, поэтому опустим повторение основ. EROEI фотовольтаики не является “тайной за семью печатями” и существует множество исследований на этот счёт. Если суммировать 38 исследований [22], то можно получить следующий диапазон EROEI для разных технологий:На наш взгляд, это хорошие результаты. Соответственно, энергетически, солнечные фотоэлементы окупаются за 0,5-4 года.Территориальные аспектыТерриториальный вопрос для фотовольтаики это ещё один отличный пример “серединной истины” - cтраны сильно различаются по потреблению электроэнергии на единицу своей площади. Ребята из Массачусетсткого Технологического Института оценивают необходимую площадь фотовольтаики для удовлетворения потребности США в электроэнергии как квадрат 170х170 км [9]. Эту же цифру можно получить и эмпирическим путём: например, современная солнечная электростанция Solar Star имеет мощность 579 МВт и площадь 13 кв.км, система слежения за солнцем позволяет поднять коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) до 30%[7], а всё потребление электроэнергии в США составляет 4,1*10^15 Вт*ч - ряд несложных вычислений приведёт любознательного читателя к тому же числу. Для примера, ниже карта США, на которую мы нанесли необходимую площадь солнечных электростанций (с учётом поправки на КИУМ) для удовлетворения всего электропотребления США: По материалам GoogleMapsКак видно, несложно отделаться небольшой частью пустынь Аризоны и Невады. Интересно добавить, что суммарная площадь всех крыш в США это квадрат 140х140 км [9]. А вот Япония имеет всего лишь в четыре раза меньшее энергопотребление по сравнению с США и в 25 раз меньшую площадь, поэтому для Японии территориальный нюанс фотовольтаики намного острее и лишних 90х90 км там нет.Уроки истории: эволюция оценок потенциала фотовольтаикиПарадокс Гегеля гласит, что “история учит человека тому, что человек ничему не учится из истории”. Несмотря на молодость солнечной энергетики, к сегодняшнему дню уже имеется опыт, который “сын ошибок трудных”, и стоит обратить внимание на предыдущие ошибки, чтобы не множить собственные. Суммируя прогнозы по солнечной энергетике многолетней давности двух ведущих энергетических агентств: [23,24,25,26]Вывод очевиден - фотовольтаика систематически недооценивалась, причём очень сильно: в 2006 году МЭА прогнозировало 87 ГВт на 2030, но этот уровень был превзойдён уже через шесть лет. Базовый прогноз 2009 года (208 ГВт) будет превзойдён в 2015-2016. Аналогичны были и прогнозы АЭИ (EIA), подразделения Минэнерго США. Суть прогнозов была одинакова - замедление текущего экспоненциального развития, но развитие фотовольтаики систематически опровергало эти предпосылки.Таким образом, смотреть на развитие фотовольтаики в пессимистичных красках будет, скорее, ошибкой, чему и учит ретроспектива. Следует упомянуть и эффект низкой базы: несмотря на то, что солнечная генерация увеличивалась на 50% ежегодно, в абсолютных числах это составляет около 30 ТВт*ч для последних лет. В то время как мировое потребление электроэнергии увеличивается, в среднем, на 650 ТВт*ч ежегодно [27]. То есть вклад фотовольтаики пока ничтожно мал - 1% мировой электрогенерации и 0,2% мирового производства первичной энергии (этот параметр включает в себя вообще все источники энергии: углеводороды и т.п.).ВыводыИстина посередине, между двумя обозначенными в начале материала позициями.Электрогенерация фотовольтаики растёт с высокой скоростью и тенденция продолжитсяСущественный вклад в мировую электрогенерацию из-за низкой текущей базы произойдёт в лучшем случае в 2030-хТаким образом, несмотря на существенный прогресс как фотовольтаики, так и возобновляемых источников энергии в целом, придётся ещё достаточно долго использовать ископаемые топлива, а описываемые трудности перехода на новый энергоуклад - впереди. Развитие в целом и увеличение энергопотребления в частности это неизменные атрибуты человечества на протяжении сотен лет и общество, несомненно, продолжит совершенствоваться. По данным Всемирного Банка, миллиард человек находится без доступа к электроэнергии [28] и задача обеспечить человечество электроэнергией является вызовом для солнечной энергетики. Учитывая, что мировое потребление электроэнергии растёт со скоростью 3% в год, а к 2040 году вырастет вдвое, размер ниш будет увеличиваться как в относительных, так и в абсолютных цифрах.Интересно взглянуть на результаты и в цивилизационном аспекте [12]:В рамках предложенного подхода можно утверждать, что искусственно созданная ниша в Европе, в целом, заполнилась и дальнейшее развитие туманно и будет определяться экономической конъюктурой. Поэтому европейская ассоциация фотовольтаики прогнозирует развитие фотовольтаики в широком диапазоне: 120-240 ГВт к 2020 году [28]. Вектор и производства и применения фотоэлементов за последние два года перенаправлен в Азию, где в течение двух лет установленная мощность фотоэлементов превысит соответствующую для стран Европы. Таким образом, и в фотовольтаике просматриваются цивилизационные тренды по смещению мировых экономических и энергетических потоков на восток.Источник: http://celado.ru/articles/solnechnaya-energetika-segodnya-i-zavtra/

15 июля 2015, 19:40

Cамый экологически чистый город в мире - Фуджисава

В Японской префектуре Канагава находится самый экологичный в мире город Фуджисава, который, по замыслу разработчиков, должен стать прототипом города будущего. Поселок рассчитан на 3000 человек, для которых построили 1000 домов. Жители Фуджисавы используют возобновляемые источники энергии, расходуют на 30% меньше воды и передвигаются на электромобилях и велосипедах. Церемония открытия «умного» города состоялась в конце прошлого года, но строительные работы здесь продлятся до 2018 года. 30% электричества город получает за счет солнечных батарей и некоторых других возобновляемых источников энергии. В городе на 70% снижен углеродный след, а местные жители могут не только покупать, но и арендовать экологически чистые электрокары. Все оборудование экономно тратит энергию, даже уличное освещение работает только тогда, когда по улице идут люди. Все общественные места оборудованы камерами видеонаблюдения, а управление всеми объектами происходит из архитектурного комплекса Fujisawa SST Square в центре города.Общие затраты на данный проект составили 500 миллионов долларов. В будущем планируется строить и развивать другие города по модели Фуджисавы.

03 июля 2015, 17:01

Жорес Алферов – о том, когда и почему закончится век нефти

Российский лауреат Нобелевской премии по физике 2000 года Жорес Алферов рассказывает об успешных и неудачных попытках человечества создать и укротить Солнце. Лекцию на тему «Эффективные технологии преобразования и генерации света» ученый прочитал в пятницу, 26 июня 2015 года – в последний день работы международного форума «Наука и общество. Наноструктуры: физика и технологии». Мы публикуем полную расшифровку лекции нобелевского лауреата.Организация Объединенных Наций объявила 2015 год Годом света и световых технологий. На церемонии открытия в Париже многие докладчики вспоминали 1905 год, когда Альберт Эйнштейн опубликовал пять статей о роли света, говорили о том, какой вклад эти работы сделали в развитие всей современной науки. Я же буду говорить только об одной проблеме в этой области – об эффективной генерации и преобразовании световой энергии.Президент Лондонского королевского общества Джордж Портер как-то сказал замечательную фразу: «Вся наука – прикладная. Разница только в том, что в одних случаях приложение возникает очень быстро, а в других – через столетия». Фундаментальная наука пытается найти решения двух основных проблем – происхождения Вселенной и происхождения жизни. Им посвящено огромное количество исследований, и из этих исследований возникла масса приложений. В XX столетии у людей появилась возможность создать источник бесконечной энергии, зажечь Солнце на Земле. Это удалось сделать, когда люди создали и взорвали водородную бомбу.С моей точки зрения, наибольший вклад в решение проблемы создания рукотворного Солнца внесли Эдвард Теллер, Станислав Улам, Виталий Гинзбург и Борис Константинов. Идея использования термоядерного синтеза родилась достаточно быстро, но классический проект водородной бомбы мог быть реализован только после того, как первые шаги к его осуществлению сделал Станислав Улам, а затем идея получила развитие у Эдварда Теллера. Была создана система, которая была опробована в ноябре 1952 года на испытании «Майк» – энергия атомной бомбы с помощью специальных кранов концентрировалась на дейтерид-тритиевой взрывчатке. Ей требовалась гигантская система охлаждения, и хотя взрыв составил 10 мегатонн, это была не бомба, а термоядерное устройство. Бомбой ее сделал Виталий Лазаревич Гинзбург, который предложил использовать для реакции не дейтерид трития, а дейтерийд лития. Это твердое вещество, при комнатной температуре напоминает мел, и с его использованием бомбу можно сделать транспортабельной. Практический же метод получения лития-6 реализовал Борис Павлович Константинов, и этот подход, без использования методов Улама-Теллера, был реализован в сахаровской «Слойке».Потом Солнце на Земле зажигали слишком много раз, и никакого счастья человечеству это не принесло. В 1951 году академики Тамм и Сахаров предложили магнитную изоляцию плазмы и основу того, что впоследствии получило название «токамак». Научное сообщество мира, советские, американские, британские ученые и представители многих других стран истратили сотни миллиардов долларов на различного сорта установки, в которых можно было бы вести реакции управляемого термоядерного синтеза. В итоге это вылилось в международный проект ITER, значительный вклад в который внесла и наша страна, и во Франции уже началось строительство. Если вы сегодня спросите специалистов, когда эти технологии получат широкое индустриальное применение, то получите ответ, что к 2020 году будут первые экспериментальные работы, может быть, в начале второй половины XXI века их начнут активно использовать. Я отношусь к этому весьма скептически, потому что одна магнитная изоляция плазмы сама по себе проблем не решает.Есть еще другое направление термоядерных исследований – лазерный термоядерный синтез. В этой области есть определенный прогресс, добились его прежде всего в Ливерморской лаборатории. На установке National Ignition Facility 192 лазерных пучка были сконцентрированы на термоядерной взрывчатке в очень малом объеме, и количество полученной энергии оказалось больше энергии, переданной топливу. Но зачем все это изучать?Нам, безусловно, нужны новые источники энергии. Причем успешный термоядерный реактор есть у нас под рукой. Это звезда класса G2, очень средняя по космическим меркам – наше Солнце. Оно надежно функционирует уже многие миллиарды лет, и еще долго будет продолжать работать без перебоев. Наверное, наилучшим вариантом для нас было бы научиться эффективному преобразованию солнечной энергии и эффективной генерации света.Благодаря появлению полупроводниковых светодиодов и лазеров в этой области произошли значительные изменения. Той основой, на которой можно проводить и преобразование, и генерацию, стали гетероструктуры, которые сегодня нашли массу применений и в некоторых областях стали незаменимыми. К примеру, для космических исследований солнечные батареи являются не просто наиболее эффективным источником энергии, а фактически единственным решением энергетических проблем.Очень важным моментом в повышении эффективности энергопотребления становится работа над источниками освещения: если мы повышаем их коэффициент полезного действия (КПД), то начинаем заметно экономить электричество. В свое время меня поразила статистика использования источников света в Великобритании. Практически до середины XX века там превалировали газовые и керосиновые источники света, и только во второй половине столетия начали повсеместно использовать электрические лампочки. В прошлом году трое выдающихся японских ученых, Исама Акасаки, Хироши Амано и Судзи Накамура, получили Нобелевскую премию за создание синего светодиода, с помощью которого люминесцентным образом можно получить белое освещение. Со временем основным типом светодиода станет такой, в котором вы будете регулировать все основные цвета, интенсивность освещения, задавать параметры на компьютере. Прогноз в той же Великобритании показывает, что с середины 2020-х годов практически все освещение перейдет на светодиоды.Каменный век закончился не потому, что наступил дефицит камня, и век нефти закончится не из-за дефицита нефти. Во всех случаях основу развития цивилизации составляют новые технологии, которые создаются на основе научного исследования. Если мы посмотрим, как меняются различные типы солнечных батарей, самыми часто используемыми были и остаются устройства на кремниевой технологии. Но заметную часть в общей мощности производства стали занимать солнечные батареи на основе концентраторных каскадных фотоэлементов на гетероструктурах. Кроме того, в 2000 году вместе с нами Нобелевскую премию по химии получили Алан Хигер, Алан Мак-Диармид и Хидэки Сиракава – они доказали возможность получения проводящих и изоляционных полимерных материалов, а также перспективы использования этого нового класса материалов в том числе для светодиодов и солнечных батарей. Основное преимущество полимерного подхода в том, что с его помощью приборы можно печатать типографским способом. К сожалению, там пока масса проблем – рекордный КПД составляет всего 13%, низкая надежность, но перспектива печати открывает новые горизонты: пленку можно будет наклеивать на окна, и они будут одновременно пропускать световое излучение и генерировать электричество. Эти полимерные материалы определенно займут свою нишу, и частота их применения будет расти.Первая государственная программа использования солнечной энергии появилась в США в 1974 году во время первого крупного энергетического кризиса, аналогичная программа была принята у нас в СССР. Стоимость пикового ватта установленной мощности на основе фотовольтаического эффекта в ней составляла $100 за ватт, и мы тогда прогнозировали, что за 25-30 лет этот показатель упадет до 25-30 центов за ватт. В первые годы мы успешно шли к результату, потом процессы затормозились, но, тем не менее, сегодня эта величина составляет полдоллара за ватт. Если сравнить этот показатель с аналогичной величиной для атомной электростанции – там стоимость составит четыре-пять тысяч долларов за киловатт. Если даже учесть дополнительные моменты, что там пиковый киловатт является одновременно средним (или очень близок к этому значению), что для солнечных батарей другие величины, требования к безопасности, все равно получаемые мощности стоят меньше.Суммарная мощность всех солнечных батарей, установленных в мире в 2014 году, составила 47 ГВт. Для сравнения, пиковая мощность всех электростанций России составляет примерно 200 ГВт, а суммарная мощность всех установленных в мире солнечных батарей сегодня составляет 187 ГВт. Согласно прогнозам, к 2020 году она составит 500-540 ГВт.В завершение я хочу подчеркнуть, что лучшим типом преобразования солнечной энергии сегодня является фотовольтаический эффект в полупроводниковых солнечных батареях. Теоретическая эффективность преобразования солнечной энергии на основе системы гетероструктур с большим количеством p-n переходов может достигать 86%. В системе всего с тремя p-n переходами сегодня реально достигнуть КПД в 46%, при крупномасштабном производстве этот показатель составит 40%. Чаще всего сегодня используются кремниевые солнечные батареи, у которых рекорд КПД составляет 25% в лаборатории и 18% в массовом производстве, но это уже очень выгодно.Нам необходимо двигаться дальше по этой дороге, выбирая наиболее эффективные материалы, и, с моей точки зрения, для этого требуется решить две чрезвычайно важных проблемы. Первая – повышение КПД кремниевых солнечных батарей благодаря использованию второго каскада, причем важно, чтобы он не был слишком дорогим. Решение это непростое, но с его помощью можно увеличить КПД примерно в полтора раза – до 30%, это было доказано и у нас в Академическом университете, и другими организациями. Вторая – развитие каскадных солнечных концентраторных батарей, где при массовом производстве сегодня можно добиться КПД в 40%, а значит, возможно заметное увеличение прироста мощности при снижении стоимости одного киловатта.Я бы сказал, что сегодня этот способ преобразования солнечной энергии достиг того уровня, когда он начинает экономически конкурировать с существующими типами производства электроэнергии. С моей точки зрения, к середине столетия он будет составлять заметную часть, десятки процентов производства электроэнергии в мире. Наука интернациональна по своей природе и не знает границ, и я надеюсь, что в решении столь важных задач мы не изменим своим принципам, будем делиться результатами исследований и работать вместе для решения общих проблем.Источник

27 ноября 2013, 18:29

Красота же

Оригинал взят у уважаемого  vladimir690 в Красота же Этого эффекта удалось добиться благодаря тому ,что за последние 5 лет совокупная мощность солнечных электростанций выросла на 600%, при этом стоимость самих фотоэлектрических панелей за все ту же пятилетку упала на 75%  ,причем ⅔ солнечных батарей, используемых по всему миру, были установлены в течение последних двух с половиной лет. Взято отсюда

28 сентября 2013, 17:49

КПД новой солнечной батареи достиг рекордных 44,7%!

Исследователи во главе с Франком Димротом (Frank Dimroth) из Института гелиоэнергетических систем Общества им. Фраунгофера (ФРГ) создали новый многослойный фотоэлемент, показавший рекордный на сегодня коэффициент полезного действия. Запоминаем его: 44,7%.   Каждый отдельный фотоэлемент нового типа весьма и весьма мал. Мы вот, например, его почти не видим :-). (Здесь и ниже иллюстрации ISE / Soitec.) Несмотря на то что конечная цель немецких учёных — круглые 50%, нынешний показатель тоже не лыком шит. То есть исключительно высок: 44,7% всего солнечного излучения, от инфракрасного до ультрафиолетового, — это поистине Показатель. И хотя сэндвич из полупроводников, использованный для его достижения, значительно дороже обычных однослойных кремниевых батарей, такой фотоэлемент может трудиться при концентрации солнечного света зеркалами, до 297 раз превосходящей обычную освещённость летнего полудня. Напомним: предшествующий рекорд был поставлен той же научно-технологической группой в мае 2013 года. И это были 43,6%. Нынешний результат достигнут при помощи солнечных батарей с четырьмя p-n-переходами, когда квартет разных фотоэлементных подъячеек поглощает излучение определённой длины. В норме полупроводники, составляющие каждую подъячейку, не могут быть выращены друг на друге. Для того чтобы реализовать такую солнечную батарею, её конструкторы применили сращивание подложек, на которых рос кристалл каждого из полупроводниковых слоёв. Этот процесс заметно сложнее используемого для создания обычных батарей, но и итоговая эффективность вдвое выше. При этом площадь новых фотоэлементов может быть в сотни раз меньше, что компенсирует высокую стоимость производства многослойных структур. Стоимость же зеркальных поверхностей, применяемых для концентрации света на центральном фотоэлементе, намного ниже, чем у привычных солнечных батарей. К тому же технологически они не бог весть что, то есть могут быть произведены на месте, что снижает транспортные издержки. Установка Soitec, преобразующая концентрированный солнечный свет в электроэнергию. А теперь коротко о том, зачем нам с вами это надо. Вспомним для примера космос. Там многослойные солнечные батареи применяются довольно давно, ибо в этих горних высях приоритетна не цена, а качество и лёгкость энергоисточника. Коммерциализацией же подобных многослойных технологий на Земле с 2005 года занимается Soitec — стартап, сотрудники которого начинали в Институте гелиоэнергетических систем Общества Фраунгофера. Нынче установки по использованию концентрированного солнечного света эксплуатируются уже в 18 странах, в первую очередь в Италии, Франции, Южной Африке и штате Калифорния (США). По мере дальнейшего роста КПД компания, безусловно, значительно расширит географию своего бизнеса за счёт меньших цен, напрямую конкурируя с кремниевыми аналогами, у которых сейчас больше рынка. И если немцы всё-таки сумеют подобраться к чистым 50%, всё это легко может стать реальностью. http://compulenta.computerra.ru/tehnika/energy/10009151/ P.S. Всего год назад было 44% http://cleantechnica.com/2012/10/15/solar-junction-powers-up-cpv-with-new-conversion-efficiency-record/ 3 месяца назад дошли до 44,4% http://www.mignews.com/news/technology/world/140613_202530_96333.html Такими темпами к 2020 году вполне могут дойти до искомых 50%.

17 сентября 2013, 19:26

Спутник на солнечной энергии

Оригинал взят у promarm в Спутник на солнечной энергииНа выставке AUVSI (Международная Ассоциация Беспилотных Летательных Аппаратов, крупнейшая некоммерческая организация в мире, посвященная исключительно беспилотных системам и робототехнике) компания Titan Aerospace представила гигантский летательный аппарат, работающий на солнечной энергии. В компании полагают, что подобные летательные аппараты станут хорошей заменой современным дорогостоящим спутникам. Источник: Новости энергетики Новый роботизированный спутник для контроля состояния атмосферы называется Solara 50. Чтобы он поместился в выставочный павильон, представителям компании пришлось снять хвост и большую часть крыльев аппарата. Solara способен поднимать груз на высоту до 20 000 метров, а затем в автономном режиме находится там до 5-ти лет, работая исключительно на солнечной энергии. По сравнению с орбитальными спутниками Solara униварсальнее и значительно дешевле. Размеры аппарата составляют 15 метров в длину, размах крыльев — 50 метров. По словам разработчиков, следующая модель Solara 60 будет иметь размах крыльев уже 60 метров. Но, несмотря на свои размеры, Solara 50 весит всего 160 килограмм, а грузоподъемность составляет 30 килограмм. Многофункциональность Solara заключается в следующем. Во-первых, это высота полета. Находясь на высоте 20 000 метров, летательный аппарат летит всегда выше облачного слоя, что означает стабильность и предсказуемость температуры, потоков ветра и в целом погодных условий, а поле обзора на такой высоте составляет 45 000 квадратных километров. Если установить на Solara базовую станцию сотовой связи, то один такой спутник сможет заменить более ста наземных вышек мобильной сети. Использование солнечной энергии является другим важным плюсом Solara. В сущности, вся свободная поверхность аппарата состоит из солнечных панелей, а батареи помещены в крылья. В течение дня Solara генерирует киловатт энергии, при этом потребляя меньше половины, а неиспользованный остаток, хранящийся в батареях, обеспечивает его электричеством на всю ночь. Поскольку аппарат не требует заправки, он может находиться в воздухе в течение пяти лет. У аппарата в запасе 4,5 миллиона километров полета, которые он может преодолеть, делая немногим меньше 60 узлов (примерно 111 км/ч). Пятилетний срок жизни аппарата зависит только от качества компонентов. А в компании Titan Aerospace уверяют, что их качество отменное. И еще один немаловажный момент: в случае экстренной необходимости аппарат можно всегда вернуть на землю. Со спутниками такое, как известно, невозможно. Стоит Solara также намного дешевле, хотя конкретную цифру в компании Titan Aerospace еще не назвали.