1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сахар — новый источник электроэнергии

Содержание

Как будет работать самая большая электростанция в Сахаре и сколько она даст энергии

Пустыня ассоциируется со смертью: она воплощает в себе человеческие страхи о глобальном потеплении. Безжизненная, будто бесконечная, выжженная. Ученые из США и Великобритании доказали, что из пустынных территорий можно сделать оазисы. Построив в Сахаре целый комплекс зеленых электростанций, можно не только получить достаточно электричества для снабжения всего мира, но и изменить климат в африканской пустыне — остановить дезертификацию и начать ее озеленение. «Хайтек» рассказывает, как может выглядеть солнечная ферма на территории Сахары и сколько электроэнергии она даст Земле.

Дезертификацию и деградацию земель называют «самой значительной проблемой природы нашего времени». Сейчас слово «пустыня» вызывает ассоциации в виде песчаных дюн Сахары или соляных промыслов Калахари. Тем не менее, изменение климата может привести к опустыниванию территорий по всей планете, от состояния которых зависят жизни 2 млрд людей из регионов, оказавшихся под угрозой.

Воздействие климата, неэффективное управление земельными ресурсами и нерациональное расходование пресной воды привели к деградации регионов, которые испытывают дефицит воды. В итоге на землях не растут зерновые, гибнут скот и дикая природа.

Пустыня Сахара огромна: если бы она была страной, то потеснила бы Бразилию с пятого места в рейтинге по размеру. Сила солнца, которое светит над этими территориями, также выше, чем где бы то ни было. По оценкам NASA, на каждый квадратный метр поступает в среднем от 2 000 до 3 000 кВт⋅ч солнечной энергии в год.

Профессор Университета Ноттингем Трент, Амина Аль-Хабайбе, считает, что сахарской энергии хватило бы для обеспечения электричеством всей Земли. Звучит утопично, но статья, опубликованная в журнале The Conversation, показывает способы реализации этой идеи.

Площадь Сахары составляет примерно 9 млн кв. км, а значит, сумма энергии всех солнечных лучей над пустыней –– более 22 млрд ГВт⋅ч в год. Много ли это? Гипотетическая солнечная ферма, которая покрыла бы всю пустыню, могла производить в 2 тыс. раз больше энергии, чем самые крупные электростанции мира. Суммарные объемы их производительности едва ли достигают 100 тыс. ГВт⋅ч в год.

Проложить огромный кабель из Сахары в Европу у человечества получится. Северная Африка находится очень близко к Европе. Кратчайшее расстояние между континентами –– всего 15 км, Гибралтарский пролив. Тем не менее, даже маршруты по Средиземному морю будут вполне практичным вариантом. В конце концов, самый длинный подводный силовой кабель растянулся на 600 км между Норвегией и Нидерландами.

Ветровые турбины или солнечные батареи

Сегодня существуют две практических технологии для производства электроэнергии в пустыни: концентрированная солнечная энергия (от англ. CSP, Concentrated solar power — «Хайтек») и привычные фотоэлектрические солнечные батареи. У каждого метода есть свои плюсы и минусы.

CSP использует линзы или зеркала, которые фокусируют солнечную энергию и нагреваются до огромных температур. Тепло генерирует электричество с помощью обычных паровых турбин. Эта технология напоминает работу атомного реактора, также разгоняющего паровую турбину с помощью огромных температур. Вращение турбины создает электричество. В некоторых системах для накопления энергии используют расплавленную соль для хранения солнечной энергии, что позволяет вращать турбину и ночью.

Технология концентрирования солнечной энергии кажется идеальным вариантом для Сахары. Прямые солнечные лучи, отсутствие облаков и высоких температур –– полный набор необходимого для максимальной продуктивности CSP.

Недостатком этого метода становится уязвимость линз и зеркал. Их легко загрязняют песчаные бури, поэтому устанавливая такие инструменты, нужно продумать и то, как часто их будут очищать. Кроме того, системы турбин и парового отопления –– механизмы, для которых требуется вода. В пустыне ее куда меньше, чем необходимо для незатратного функционирования системы.

Аль-Хабайбе предполагает, что в крупном проекте солнечную энергию можно сконцентрировать с помощью тысяч отражающих панелей. Похожий проект появился в ОАЭ: с его помощью энергетики хотят избежать проблем с фотоэлектрическими панелями, которые нельзя размещать на сильной жаре.

Добыча огромных объемов солнечной энергии с небольших территорий –– не новая идея. В 2017 году в прессе появлялись громкие сообщения о том, что США сможет полностью обеспечивать себя энергией благодаря установкам площадью 256 кв. км. Предполагаемая установка должна была состоять из системы аккумуляторов, которые обеспечивали бы круглосуточную подачу энергии.

Самой успешной попыткой стал Desertec, проект 2009 года. Он быстро привлек финансирование, но закрылся спустя несколько лет из-за недостатка денег. Прежде чем начать окупаться, пустынные электрические «шахты» поглощают миллиарды. Но пустынная электроустановка поменяет не только рыночную ситуацию.

Дожди над Сахарой

Солнечные и ветряные фермы могут изменить климатические условия в пустыне Сахара. Образование облаков над пустыней станет результатом работы установок, которые вырабатывают электричество. Над Африкой буквально начнутся дожди. Солнечные панели и ветряные турбины затемняют поверхность пустыни.

Ученые уже знали о локальном воздействии подобных систем на температуру и уровень влажности в регионах, в которых они устанавливаются. Тем не менее, масштаб установок, которые, возможно, установят в пустыне Сахара, делает последствия заметными.

Автор исследования, посвященного терраформированию Сахары, доктор Ян Ли, говорит: «Результаты нашей модели показывают, что крупномасштабные ветряные фермы в Сахаре удвоят количество осадков не только в самой пустыне, но и в Сахеле, где уровень повысится с 200 до 500 мм в год». В результате дождей растительный покров пустыни тоже вырастет на 20%.

Причин для таких изменений несколько. Во-первых, ветряные турбины улучшают смешивание воздуха из-за вращения лопастей. Ветряные электростанции увеличивают шероховатость поверхности и усиливают схождение ветра в области с низким давлением. В результате создается петля обратной зависимости: чем больше дождя попадает на землю, тем больше осадков с нее испаряется.

В то же время солнечные панели, которые поглощают лучи, уменьшают поверхностное альбедо –– степень отражения света от поверхности, что тоже приводит к увеличению количества осадков. Исследователи предполагают, что уменьшение отражения солнечного света вызовет 50-процентное увеличение осадков.

«Панели уменьшают поверхностное альбедо: земля поглощает больше солнечной энергии и постепенно теплеет. Это усиливает низкую температуру собственного тепла Сахары, что приводит к увеличению количества воздухов и осадков», –– объясняет доктор Ли.

Евгения Калнай, эксперт по погоде и климату в Университете Мэриленда, предложила использовать компьютерные модели для проверки изменения погоды и климата после гипотетической установки систем. Такие программы помогают ученым выяснить, как погода будет меняться со временем.

Калнай выяснила, что обе технологии смогут изменить температуру региона. Солнечные панели могут поднять температуру на 3-4 °C, а ветровые турбины повысили бы ночную температуру. Теплый воздух, который они разгоняют, поднимался бы вверх. Поскольку он содержит водяной пар, то в конечном счете мог бы конденсироваться в дождевые облака.

Более продвинутая модель предполагала три сценария: только солнечные панели, ветряные электростанции или обе технологии. Ветровые электростанции поднимали ночную температуру на 2,16 °C, при этом увеличив количество осадков в Сахаре примерно вдвое — на 0,25 мм в сутки. Солнечные фермы повысят температуру на 1,12 °C в течение солнечного дня. Суммарное воздействие ветровых турбин и солнечных ферм изменит уровень осадков на 215,4 мм в год в Сахаре и на 500 мм в Сахеле. Среднее количество осадков будет увеличиваться по мере роста растений. Зеленые насаждения перемещают воду с земли в воздух. Этот процесс называется эвапотранспирацией.

Гипотетическую структуру, которая может вызывать такие изменения, сложно построить. Представьте себе, что территория размером с США или Китай, то есть 9 млн кв. км, будет покрыта электроэнергетическими установками. Это Сахара будущего, в которой будет царить иной, менее засушливый климат.

Если бы человечество смогло осуществить такой эпический план, то получило бы не просто зеленую Сахару. Люди избавились бы от необходимости в ископаемом топливе: пустынная установка вырабатывала бы 82 тераватта электроэнергии в год. Сегодняшнее потребление всей планеты –– порядка 18 тераватт.

Добыча ископаемого топлива убивает планету, и это не метафора. Парниковый газ, поступающий в атмосферу, вырабатывается из-за добычи и использования угля и нефти. Уровень углекислого газа над поверхностью Земли постоянно бьет собственные рекорды. Солнце и ветер дают человечеству альтернативу.

Читать еще:  Бесплатный доступ к GeForce NOW продлён до конца мая

«Кроме предотвращения антропогенных выбросов парниковых газов от ископаемого топлива, энергия ветра и солнца может дать другие неожиданные полезные климатические перемены», –– пишут исследователи.

Еще одни плюсом озеленения пустыни станет уменьшение темпов дезертификации. Сахара расширяется: за последние 100 лет она выросла на 700 тыс. кв. км. Это 10% от предыдущей площади пустыни. Аэролог Расс Дикерсон из Университета Мэриленда считает, что ветровые станции смогут приостановить процесс расширения засушливого региона.

Последнее преимущество «зеленой электрической пустыни» –– перепроизводство. Возможный избыток электроэнергии, которая будет вырабатываться на установке, позволит справиться и с другими ресурсными проблемами. Так, энергию можно было бы перенаправить на опреснение и транспортировку морской воды для тех регионов, которым не хватает пресной воды.

Конечно, на данный момент подобные идеи о превращении Сахары в оазис для всего человечества –– не более, чем гипотетические предположения, которые трудно реализовать.

Можно ли превратить пустыню Сахару в гигантскую солнечную батарею?

В 1986 году всплеск напряжения во время проверки безопасности на Чернобыльском реакторе вызвал катастрофический взрыв. Тридцать один человек погиб на месте, еще больше умерли из-за последствий выброса. Наряду с аварией на Фукусиме в 2011 году, это одно из двух самых страшных ядерных происшествий, которые обозначены максимальным уровнем серьезности — 7. Поддержка ядерной энергетики резко упала по всему миру именно из-за этих событий.

Из Сахары могла бы получиться отличная солнечная батарея

Но Герхард Нис, физик частиц из Германии, решил задать простой вопрос. Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, прошли длинный путь, прежде чем стать нашим энергетическим источником, и отчасти обязаны своим энергетическим запасом солнцу. Растения и животные, погребенные под землей, тысячи лет превращались в это ископаемое топливо. Радиоактивный уран, подпитывающий атомные электростанции, также стал побочным продуктом ядерного синтеза в звездах. Не будет ли дешевле, проще и чище получать энергию от солнца напрямую?

Пустыня как большая солнечная панель

Нис проделал простой расчет и выяснил, что за шесть часов мировые пустыни получают больше солнечной энергии, чем весь человеческий род потребляет за год. Энергетические потребности мира можно удовлетворить, покрыв всего 1,2% пустыни Сахары солнечными батареями. Нис, вероятно, даже не думал о выбросах углекислого газа — потому что однажды ископаемое топливо однажды закончится — но изменение климата подпитывает мотивацию заниматься подобным проектом. И, конечно, все это выглядит крайне просто: сам Нис поражался, мол, неужели мы настолько глупые как вид, что до сих пор к этому не пришли?

Конечно, трудно убедить людей вкладывать средства в такую грандиозную и амбициозную схему — и которая требует колоссальных инвестиций, не обещающих никакой серьезной прибыли — но инициатива Desertec была реальной попыткой продемонстрировать работоспособность концепции.

План состоял в том, чтобы разместить солнечные панели в Сахаре, которые будут обеспечивать большую часть мощностей на Ближнем Востоке и в Северной Африке, а также обеспечат экспорт энергии на 60 миллиардов долларов, которая удовлетворит 15% потребности в электроэнергии Европы. Между тем, европейцы — импортируя энергию пустыни — могли бы сэкономить до 30 евро за МВт·ч на счетах за электроэнергию. Все победят в конечном счете.

Проект Desertec начал развиваться в 2009 году и вскоре обзавелся рядом отраслевых партнеров, включая EON, Deutsche Bank и Siemens. Их инвестиции были необходимы, поскольку проект оценивался в 400 миллиардов евро — хотя через несколько лет работы он уже окупал бы сам себя. Однако проект застопорился, и к 2014 году из семнадцати первоначальных партнеров отрасли осталось только три.

Что же случилось с Desertec? Виной тому два набора факторов. Во-первых, это проблемы, которые много лет преследовали переход к возобновляемым источникам энергии. Во-вторых, это уникальные геополитические и логистические проблемы солнечных батарей в Сахаре. Оба заслуживают внимания.

Как добывать электричество в пустыне

Первое — это общие проблемы возобновляемой энергии. План Desertec подразумевал создание централизованной энергетической станции, которая будет раздавать электричество на три континента, и передавать это электричество на такие большие расстояния может быть проблемой.

План состоял в использовании высоковольтных линий электропередачи постоянного тока — вместо линий переменного тока, к которым мы привыкли. На больших расстояниях потеря энергии может составлять всего 3% на 1000 километров, что намного меньше, чем в случае с переменным током. Но ничего в таких масштабах ранее не возводилось; самая большая цепь находится в Бразилии, это линия Рио-Мадейра, передающая 6,3 ГВт на 2400 километров. Чтобы Desertec был успешным, из Сахары в Европу нужно передавать 30 ГВт энергии на расстояние свыше 3000 километров. И тем не менее, это может быть вполне реально на фоне новостей о том, что в июле 2016 года Китай начал финансировать высоковольтную линию передачи постоянного тока, которая будет передавать 12 ГВт на 3000 километров.

И дело не только в передаче энергии. Что делать, когда солнце на небе нет? А ведь это серьезная проблема для возобновляемых источников энергии.

Хранение энергии может быть частью решения, но пока еще недостаточно разработанной. В глобальном хранилище в настоящее время доминирует гидроэлектричество с накачкой. Эта простая техника определяет 99% мирового хранилища, но при общемировом хранении в 127 ГВт это все еще меньше 1% всей мощности, используемой миром. Исследователи энергетической отрасли говорят о гипотетической «европейской суперсети», которая позволит передавать мощность из регионов избыточного производства в регионы избыточного потребления. То же самое происходит внутри стран в целях обеспечения постоянного снабжения электроэнергией, но происходит это во многом благодаря тому, что производство энергии на основе ископаемого топлива можно наращивать или уменьшать.

Электрические станции будущего

И есть прецеденты для такой системы: Франция и Великобритания связаны линией электропередачи в 2 ГВт. Высоковольтный постоянный ток позволяет передавать энергию в обоих направлениях, в зависимости от спроса; обычно британцы импортируют французскую электроэнергию, но не всегда. Фьорды Норвегии позволяют производить 98% ее электричества на гидроэлектростанциях; ветры Дании позволяют производить 50% собственной электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии; кабели, идущие через Скандинавию, гарантируют, что каждый может получить энергию, если дует ветер или светит солнце. Исследования показали, что область Средиземного моря с источником энергии вроде Desertec может обеспечивать 80% собственных энергетических потребностей за счет одной только солнечной энергии, не беспокоясь о прерываниях.

Пока люди рассматривали проект, который мог бы сосредоточить мировое энергоснабжение в Ливии и Алжире, возникли более конкретные проблемы — гражданская война в Ливии и политическая нестабильность в Сахаре. Добавьте к этому то, что проект планировали завершить только к 2050 году, и промышленных партнеров пришлось бы убеждать разве что обещаниями краткосрочной выгоды.

Есть и более тонкая политическая проблема прав на природные ресурсы.

Проблемы электростанций в пустыне

Как это бывает со многими смелыми, футуристическими проектами, небольшое вмешательство правительства может помешать проекту вроде Desertec. Страны обогатились за счет экспорта нефти или угля; может ли солнечный свет однажды сыграть аналогичную роль? На первый взгляд, это еще один бонус в схеме Desertec; бедные страны Африки стали бы чрезвычайно ценными за счет экспорта энергии в мир, при этом обеспечивая собственные потребности. Но на практике начнется очередная империалистическая эксплуатация. Это лишь новая форма эксплуатации ресурсов, и история помнит массу печальных сюжетов на эту тему.

Есть и другая причина остановки развития Desertec.

Проект поддерживал концентрированную солнечную энергию, при которой параболические зеркала концентрировали солнечный свет, который кипятил воду, которая приводила в движение ветряные турбины. Эта технология позволила привлечь к проекту Siemens. Проблема в том, что когда Desertec начал развиваться, цена солнечных батарей начала стремительно падать. С 2009 по 2014 год стоимость фотоэлектрических элементов упала на 78% и продолжает падать. Всего через пять лет фотоэлектрические элементы подешевели в пять раз. Поэтому Siemens покинула проект.

Desertec продолжает жить малыми формами; продолжается строительство электростанций в Марокко, которые позволят удовлетворить локальный спрос на энергию в стране. Возможно, стоит начинать именно с этого: наращивать собственное производство в странах Ближнего Востока и Северной Африки. В конце концов, это не первый и не последний проект, который обещал обеспечить мир безграничной энергией и который зашел в тупик; историки помнят «Атлантропу» — план запрудить Гибралтарский пролив и использовать его для гидроэнергетики, к которой был большой интерес в 1920-х годах.

И все же перспектива остается чересчур заманчивой. Солнечная энергия, которую можно было бы добывать в мировых пустынях, является лишь одним из немногих возможных способов задействовать возобновляемые источники энергии для обеспечения потребностей людей в больших масштабах. Однажды мы будем гораздо эффективнее пользоваться тем, что дарит нам солнце. Нам придется.

Читать еще:  SMIC может приступить к производству 14-нм ASIC для майнинга криптовалюты

Электромобили и теории заговора — это прям закадычные друзья. Куда ни взгляни — везде, где критикуют электромотор, можно прочесть просто тонну сообщений, что Тесла и другие электромобили — это супергерои автомобильного рынка, которые борются с невидимой тёмной рукой. Даже наши прошлые статьи столкнулись с некой долей негатива по этому поводу. Но это хорошо, лично мне […]

До тех пор, пока мы не научимся получать энергию из реакции термоядерного синтеза, самым эффективным и экономичным способом ее добычи будут атомные станции. Только они могут обеспечить огромное количество энергии с минимальными затратами топлива. Проблема в другом. Все это топливо после того, как переходит в разряд ”отработанного ядерного топлива” (ОЯТ), становится бременем для нашей планеты. […]

Даже те, кто родился уже после чернобыльской аварии, наверняка про нее слышали. Не удивительно, ведь это одна из самых серьезных техногенных катастроф в истории человечества. Как минимум, она одна из самых известных и широко освещаемых в массовой культуре катастроф. Про нее снимали фильмы и сериалы, писали книги и научные труды. Сейчас эта территория стала местом […]

Зеленая энергия в России вскоре может стать дешевле традиционной

Продление программы поддержки развития возобновляемой энергетики до 2035 г. приведет к тому, что зеленая электроэнергия в России станет дешевле электроэнергии от традиционных источников. Об этом говорится в исследовании компании Vygon Consulting.

Электростанции на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) строятся в России по гарантирующим возврат инвестиций договорам предоставления мощности (ДПМ). По первой программе к 2024 г. будет построено около 5,5 ГВт зеленых мощностей. Сейчас правительство обсуждает параметры новой программы до 2035 г. В частности, речь идет об увеличении требований к локализации производства оборудования и введении требований к его экспорту.

По новой программе можно построить еще 6,9–9 ГВт зеленых мощностей, считают эксперты Vygon Consulting. В результате доля ВИЭ в общей выработке электроэнергии в России вырастет до 2,9–3,3%.

Первая программа стимулировала создание предприятий по производству оборудования, ее продление обеспечит приток до 50 млрд руб. новых инвестиций, увеличит спрос на оборудование и услуги. В итоге объем удельных капвложений в строительство новой генерации к 2030 г. снизится на 30–45%, говорит руководитель направления регулирования энергорынков Vygon Consulting Николай Посыпанко. Благодаря этому в новых проектах стоимость электроэнергии ВИЭ станет ниже, чем у традиционных электростанций. Так, в 2020 г. цена электроэнергии новых солнечных электростанций в среднем составляет 9,5 руб./кВт ч, ветряных – 6,3 руб./кВт ч, АЭС – 5,1 руб./кВт ч, новых парогазовых установок – 3,6 руб./кВт ч. К 2030 г. цена электроэнергии ветряных электростанций снизится до 5,2 руб./кВт ч, солнечных – до 7,5 руб./кВт ч, тогда как на АЭС – вырастет до 7,5 руб./кВт ч, на парогазовых установках – до 5,3 руб./кВт ч, говорит эксперт. При сравнении с некоторыми действующими энергоблоками ТЭС разница может составить десятки раз в пользу ВИЭ, добавил он.

За последние 10 лет стоимость оборудования для солнечных и ветряных электростанций снизилась на 60 и 40% соответственно, повышается его эффективность и надежность, говорит директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ) Алексей Жихарев: «Еще недавно КПД солнечной панели был ниже 15%, а сейчас превышает 20%». Удельные капзатраты в новых российских проектах солнечной энергетики находятся на уровне мировых, снизившись с начала программы более чем в 2,5 раза, сказал гендиректор компании – инвестора в строительство солнечных электростанций и производителя солнечных панелей ГК «Хевел» Игорь Шахрай на пресс-конференции в ТАСС 22 мая. Электроэнергия ветряных электростанций уже почти сравнялась по цене с новой угольной генерацией и стоит дешевле ряда неэффективных газовых электростанций, говорит руководитель инвестиционного дивизиона УК «Роснано» Алишер Каланов: «Вторая программа поддержки отрасли на период 2025–2035 гг. согласована правительством в минимальных объемах, которые позволят развить существующие индустриальные компетенции в высокотехнологичном энергомашиностроении, обладающем экспортным потенциалом». В ближайшие 10 лет ветер и солнце станут самым доступным источником энергии, считает Жихарев.

Зарубежные нефтяники увеличивают инвестиции в альтернативную энергетику

Инвестиции во вторую программу будут стоить оптовому рынку дополнительные 2,1% в конечной цене на электроэнергию в первой ценовой зоне и 1,1% – во второй на пике в 2035 г., посчитала Vygon Consulting. «Но есть и обратный эффект: вводы ВИЭ-генерации снизят объем ценового «дорогого» предложения на оптовом рынке, что приведет к снижению цен на рынке на сутки вперед (РСВ) в среднем на 1,1–1,6% и сэкономит потребителям до 17 млрд руб. в год, а в совокупности – до 300 млрд руб. к 2035 г. », – уточнил Посыпанко. В целом реализация второй программы обеспечит прирост ВВП на 1,3 трлн руб., снизит удельные выбросы парниковых газов на 0,5%, говорится в исследовании.

Снижение цен в узком сегменте РСВ не окупает масштабных платежей за мощность ВИЭ, считает замдиректора «Сообщества потребителей энергии» Валерий Дзюбенко: объекты зеленой энергетики в принципе не располагают мощностью, поскольку гарантировать готовность к выработке электроэнергии не могут из-за своей метеозависимости. «При столь масштабных затратах и в самой сфере ВИЭ, и в других отраслях можно было бы получить куда более убедительные эффекты, начиная с экономики и заканчивая экологией», – говорит он.

Стоимость зеленого киловатт-часа дешевеет из-за стремительного развития технологий: с 2009 г. цена солнечных панелей в мире упала на 80%, а турбин для «ветряков» – на 30–40%, уже сейчас усредненная стоимость электроэнергии из возобновляемых источников сопоставима с генерацией на базе ископаемого топлива, а к 2030 г. она может упасть еще на 58% для солнечных панелей и на 25% для ветростанций, считает директор практики стратегии и операционной эффективности PwC Дмитрий Стапран. Но говорить о сопоставлении стоимости действующей зеленой и традиционной энергии в России к 2030 г. сложно, учитывая затраты на локализацию ВИЭ и зависимость традиционной генерации от цен на топливо, отметил он.

Нереалистичным считает снижение стоимости зеленой энергии до уровня ниже традиционной в ближайшие 15 лет старший аналитик АКРА Денис Красновский: «Помимо самих объектов ВИЭ в целях выполнения требований по локализации инвесторы вынуждены создавать новые производства комплектующих для ВИЭ». Это потребует новых капитальных затрат и 1 кВт ч на ВИЭ должен будет окупать не только сам объект генерации, но создание производства комплектующих, говорит он: «Если в проектах ДПМ ВИЭ-2 будет отсутствовать возможность компенсации таких расходов, то инвесторам они будут попросту не интересны».

На цены на оптовом рынке ввод объектов ВИЭ окажет минимальное влияние, считает Красновский, так как 5 ГВт ВИЭ-генерации, которые планирует ввести Минэнерго, – это незначительный объем, всего около 2% установленной мощности всей энергосистемы. При действующем механизме формирования цены стоимость для конечного потребителя, скорее всего, вырастет, полагает Стапран. Но для розничной генерации ВИЭ может стать привлекательным, учитывая скорость строительства ВИЭ-станций и близость к потребителю.

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

Электричество из глюкозы

Ученые находят способ добывать электроэнергию из все новых и новых источников. Одним из них стал обыкновенный и привычный всем сахар: этот сладкий продукт может стать сырьем для получения электричества.

Новый способ использования сахара нашли американские исследователи из университета штата Массачусетс. Они изобрели топливный элемент, который позволяет использовать в качестве источника энергии глюкозу, которой, конечно же, достаточно в сахаре. Этот элемент, состоящий из платины, удаляет глюкозу из молекул, производя таким образом слабый электрический ток.

На первый взгляд открытие может показаться довольно бесполезным. Вряд ли кому-то придет в голову вырабатывать электричество из сахара в промышленных масштабах, использовать этот способ получение энергии для питания жилых домов или производственных предприятий. Это и дороже, и менее эффективно, чем существующие способы выработки электроэнергии. Однако на самом деле получение электричества из глюкозы может пригодиться совершенно в другой сфере, нежели бытовое или промышленное использование энергии — в медицине.

Перспективы открытия грандиозны: подобное новшество может широко использоваться в трансплантации, поскольку искусственный элемент работает на том же «топливе», что и клетки человеческого организма. Подпитываясь глюкозой, получаемой из крови, протезы получают энергию для работы. По мнению ученых, таким образом можно будет получать нейронные протезы и возвращать возможность двигаться парализованным пациентам.

С помощью элементов, получающих энергию из сахара, можно создать стимуляторы, которые не требуют дополнительного питания и батарей. Таким образам врачи смогут восстановить способность нейронов проводить электрические сигналы и буквально «поставить на ноги» пациентов с частичным или полным параличом, полученным из-за болезней или травм.

Однако есть и обратная сторона: возможно, имплантант будет вызывать иммунный ответ организма. Чтобы тело человека не отвергло протез, придется принимать препараты, подавляющие иммунитет, что небезопасно. Несмотря на то, что изготавливать топливный элемент предполагается из биологически совместимых материалов, риск сохраняется.

Читать еще:  Рецензия на The Last of Us: Remastered + мегагалерея

Такой метод имплантации еще не проходил тестирование на животных — он испытывался в искусственной среде, синтезированной спинномозговой жидкости, которую довольно широко применяют нейрохирурги, и показал достаточно хорошие результаты. Тем не менее, исследования еще далеки от завершения.

Опыты с электричеством открывают новые возможности науки, которые позволяют сделать жизнь человека качественно лучше.

Минэнерго меняет правила для розничной зеленой генерации

Минэнерго хочет оживить строительство розничной ВИЭ-генерации в регионах. Для привлечения инвесторов предлагается унифицировать правила отборов инвестиционных проектов по всей стране и обязать сети заключать договоры на покупку электроэнергии со станцией еще до ее запуска. Потенциал сегмента оценивается в 3 ГВт. Однако у регионов нет мотивации строить дорогие ВИЭ-объекты, говорят эксперты, поэтому этот сегмент рынка рискует остаться маргинальным.

Минэнерго внесло в правительство пакет поправок, меняющих программу поддержки зеленой генерации на розничном энергорынке. Цель — привлечь больше инвесторов в этот сегмент рынка. Программа поддержки розничных ВИЭ-станций мощностью до 25 МВт работает в регионах с 2015 года. За пять лет планировалось построить около 300 МВт мощностей, хотя потенциал рынка достигает 3 ГВт, посчитали в Ассоциации развития возобновляемой энергии (АРВЭ).

Инвесторы в розничные ВИЭ отбираются на конкурсах на уровне регионов. По программе можно построить солнечную, ветряную электростанцию, гидроэлектростанцию, а также станцию на биогазе, биомассе или свалочном газе. Победитель получает долгосрочный тариф на 15 лет, всю электроэнергию должна покупать сетевая компания для компенсации технологических потерь, а в изолированной зоне — гарантирующий поставщик. Предельный объем генерации — 5% прогнозных потерь сетевой компании в регионе.

Для отбора будет установлена предельная одноставочная цена электроэнергии для каждого вида ВИЭ исходя из типовых капитальных и эксплуатационных затрат, стандартных налоговых ставок, срока возврата инвестиций в 15 лет и нормы доходности в 12%, пояснили “Ъ” в «Совете рынка» (регулятор энергорынка). Отбирать проекты будут по минимальной одноставочной цене в заявке. Сроки, порядок и условия отборов в регионах будут унифицированы по всей стране, инвесторы смогут без труда найти объявления о проведении отборов, отметили в регуляторе.

Как правительство пересмотрело параметры последнего этапа программы поддержки строительства ВИЭ-станций

Одно из самых важных изменений — обязанность сетевой компании заключать договор на покупку энергии с победителем сразу после конкурса, а не с построенной станцией. На практике бывают случаи, когда сети отказывают в подключении готового объекта, инвесторам уже приходилось решать такие вопросы в суде, рассказали “Ъ” в АРВЭ. Поправка должна облегчить для инвесторов процесс привлечения заемного финансирования на строительство объекта, отметили в «Совете рынка».

Так, предельный уровень капзатрат по солнечным станциям на ближайшем конкурсе ДПМ ВИЭ для оптового рынка составит 65 тыс. руб. за 1 кВт, а на розничном рынке показатель достигает 100 тыс. руб. за 1 кВт, говорит Ольга Уханова из проектного офиса по развитию ВИЭ правительства Ульяновской области. Предложение формировать цену электроэнергии исходя из наименьшей цены на конкурсе может снизить и стоимость потерь, полагает Наталья Готова из Ассоциации некоммерческого партнерства ТСО.

Как инвесторы в ВИЭ массово рассылали письма о форс-мажоре из-за пандемии

Более 30 регионов уже имеют нормативную базу для проведения отборов розничных ВИЭ-объектов, по данным АРВЭ. Среди них Подмосковье, Башкирия, Дагестан, Чечня, Свердловская, Иркутская и Курская области. В Коми пока изучают потребность в ВИЭ и экономическую эффективность таких проектов, рассказали в региональном министерстве энергетики, ЖКХ и тарифов. В Хабаровском крае в 2019 году на отборе выиграл проект строительства станции на биогазе, сейчас анализируется потенциал других видов энергии. В краевом правительстве отмечают, что ВИЭ — перспективный вариант оптимизации электроснабжения изолированных потребителей. Но для изолированных зон механизм с предельными уровнями капитальных и эксплуатационных затрат не подходит, отмечает врио министра ЖКХ и энергетики Камчатского края Павел Редькин.

Ключевой недостаток механизма — отсутствие мотивации для регионов, считает Ольга Уханова. Регион вынужден повышать, пусть и незначительно, регулируемый тариф на передачу электроэнергии — для такого непопулярного решения должна быть серьезная выгода от проекта для региона, а она сомнительна, говорит госпожа Уханова. «Без решения вопроса о мотивации регионов и стимулах для повышения конкуренции сегмент розничных ВИЭ рискует остаться маргинальным рынком, к которому инвесторы будут обращаться только в случае дефицита объемов по программе ДПМ ВИЭ»,— полагает она.

Сахар как источник энергии или заряди смартфон от патоки!

Сегодня почти во всех портативных устройствах источником энергии служит литий-ионный аккумулятор, но вскоре ему на смену может прийти топливный элемент, работающий на патоке

Мобильные телефоны, ноутбуки, планшетные компьютеры, видеоигры или аудиоплееры, — сегодня ни одно портативное техническое устройство, нуждающееся в электроэнергии, но не подсоединенное к стационарной электросети, не может обойтись без аккумулятора — как правило, литий-ионного. Однако вскоре ему на смену, похоже, придет сконструированный теперь американскими инженерами весьма компактный топливный элемент, работающий на… сахарном сиропе, точнее — патоке.

Впрочем, прежде чем полностью вытеснить аккумулятор, этот биохимический топливный элемент должен стать своего рода дополнением к нему. По крайней мере, таковы планы разработчиков, говорит руководитель проекта Персиваль Чжан (Percival Zhang), профессор Виргинского политехнического университета в Блэксберге: «Первая модель такого топливного элемента должна появиться на рынке года через три. Поначалу это будет портативное автономное зарядное устройство для аккумуляторов. С его помощью можно заряжать аккумулятор там, где нет доступа к розетке».

Сахар как источник энергии

Патока, или мальтодекстрин, — сахаристый продукт, состоящий из декстрина, глюкозы и мальтозы и получаемый из крахмала (обычно кукурузного или картофельного) путем его неполного гидролиза. Биотопливный элемент, разработанный теперь виргинскими специалистами, производит электрический ток за счет реакции окисления сахаров кислородом воздуха.

В известной мере можно сказать, что авторы изобретения взяли за образец живую природу: ведь и в организме человека основным источником энергии для метаболических процессов служат расщепляемые ферментами углеводы — прежде всего, глюкоза. «Фермент — это биологический катализатор, — поясняет профессор Чжан. — Ферменты можно использовать для ускорения самых разных химических реакций. Для нашего топливного элемента мы разработали особую последовательность реакций, в реализации которых участвует целая группа природных ферментов. Они действуют строго согласованно, но в таком сочетании, какое в природе не встречается».

24 электрона вместо двух

В этом биотопливном элементе 13 ферментов обеспечивают протекание целого каскада реакций, последовательно расщепляющих патоку сначала до глюкозы, а затем до воды и углекислого газа. Высвобождающиеся при этом электроны текут от анода к катоду, образуя электрический ток. Сама по себе идея такого ферментного топливного элемента не нова, однако до сих пор все прототипы страдали одним и тем же недостатком: крайне низкой плотностью энергии. В результате сироп приходилось то и дело добавлять.

По мнению профессора Чжана, это была явная недоработка предшественников: «Они использовали в таком элементе лишь один или два фермента. Это позволяло получать от каждой глюкозной единицы всего по два электрона. Мы же благодаря нашему набору ферментов получаем от той же самой молекулы глюкозы 24 электрона. То есть отдача одной зарядки нашего топливного элемента в 12 раз выше. Поэтому его хватает очень надолго».

Мало того, по столь важному показателю как удельная емкость, то есть емкость на единицу массы, ферментный топливный элемент превосходит и стандартные литий-ионные аккумуляторы, причем ни много ни мало в 15 раз.

Лакказа вместо платины

Впрочем, и этим его достоинства не исчерпываются, говорит профессор Чжан: «Еще одно преимущество — полная безопасность. Если вы заполняете топливный элемент сахарным сиропом, то можете не бояться, что он воспламенится или взорвется. Кроме того, все расходные компоненты в нем — биологически расщепляемые. Сахара и ферменты — это все природные соединения».

Все это, безусловно, верно, но относится, строго говоря, лишь к одной половине топливного элемента — отрицательно заряженному электроду, аноду, на котором происходит расщепление сахара. На катоде же, где выделяется кислород из воздуха, в качестве катализатора используется платина. Поэтому ближайшая задача, стоящая перед профессором Чжаном и его группой, заключается в поиске экологичной, эффективной и дешевой альтернативы этому благородному металлу. Способность к биологическому разложению — важный аргумент в пользу ферментных топливных элементов, а значит, и на катоде катализатором должно быть какое-то природное соединение — или комплекс соединений.

Наиболее перспективным материалом для катодного катализатора ученому представляются опять же ферменты — в первую очередь, так называемые лакказы. Эти окислительные ферменты, или оксидазы, уже сегодня находят широкое применение, например, в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве мягкого отбеливателя.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector