Neutrinovoltaic - графеновый композит для получения безэмиссионной энергии
Потребность в новых технологиях получения экологически-чистых источников электроэнергии с каждым годом будет только возрастать, что объясняется не только объективными причинами, но и находится непосредственно под влиянием политических тенденций.
Среди объективных причин можно выделить глобальное потепление и конечность запасов ископаемого топлива на Земле. Один из важных политических компонентов – международная политика перехода к без эмиссионной экономике и стремление стран ЕС избавиться от зависимости поставок энергоресурсов.
Достижение поставленных целей возможно только на основе внедрения последних достижений научно-технического прогресса и технологической революции, что неминуемо будет углублять процесс разделения государств по уровню развития и благосостояния населения. Принимая во внимание тенденции развития современной экономики, особенно важно находиться на передовых позициях в таких жизненно важных областях, как энергетика и электромобильность.
Позиция определенных государств, заложивших в основу своего экономического благосостояния развитие отраслей по добыче углеводородов, может проявить себя в будущем как ошибочная. Через недолгие 15-25 лет экономика столкнется с тем, что потребность в углеводородах будет неизменно снижаться, а отставание от стран, сделавших ставку на инновационное развитие в области энергетики, будет нарастать и может явиться необратимым процессом.
К примеру, уже сейчас публикуются прогнозы о том, что потребность в газе в ЕС, несмотря на продолжающийся в мире энергетический кризис, будет сокращаться, а электрогенерация от сжигания угля будет запрещена уже в скором времени. И это - реальность, связанная не только с развитием альтернативной энергетики, свободной от сжигания углеводородов, но и с повышением энергоэффективности электроприборов и растущими показателями температуры воздуха. Уменьшение потребности в углеводородах даже на 10-15% может создать проблемы для ряда государств, включая Россию, хотя сейчас при энергетическом кризисе и аномально высоких ценах на энергоресурсы этот прогноз может показаться многим нереальным.
Важнейшая функция власти и бизнеса заключается в предвидении нарастающих тенденций и умении возглавить и координировать их. До последнего времени Россия делает ставку на строительство или модернизацию крупных энергоблоков и строительстве разветвленной системы линий электропередач, затрачивая значительные средства в строительство инфраструктуры и акцептируя потери электроэнергии при её доставке до потребителя: учитывая размеры страны, это многомиллиардные потери. Приведем для сравнения Германию, которая не только взяла курс на внедрение альтернативной энергетики и создание разветвлённой системы генерации для минимизации потерь в электросетях, но разрабатывает новейшие источники генерации электроэнергии, которые в ближайшее время позволят снизить зависимость энергетической отрасли от углеводородов.
Речь идёт не только и не столько о дальнейшем строительстве новых объектов солнечной энергетики и гидро - и ветрогенерации, а о создании электрогенерирующих мощностей, появление которых становится возможными на основе последних научных открытий и появлению новых наноматериалов и метаматериалов с заданными свойствами. Специалисты, интересующиеся последними разработками в области энергетики, безусловно обратили внимание на появление в последние 2-2.5 года информации о разработке в Германии Neutrinovoltaic технологии - способа получения электроэнергии под воздействием полей излучений невидимого спектра, включая нейтрино, а также других окружающих энергетических полей. Технология позволяет создавать Neutrino Power Cube - источники электрического тока различных выходных мощностных характеристик и многофункционального назначения.
Использование компактных источников энергии Neutrino Power Cube открывает принципиально новые возможности децентрализированной поставки электроэнергии, так как генерация тока происходит непосредственно в месте его потребления. «Получать энергию низкой плотности - реально уже сегодня, за долгие годы исследовательской деятельности мы добились этого, несмотря на скептическое отношение общественности и отсутствие государственного финансирования», - утверждает Holger Thorsten Schubart Президент Neutrino Energy Group, - «электроэнергии, получаемой от таких источников тока уже сейчас достаточно для электроснабжения отдельных электроприборов, электронных изделий, домохозяйств и т.д., причем размеры источников тока позволяют размещать их внутри корпусов изделий. Мы видим серьёзные перспективы нашей разработки для масштабной трансформации традиционной системы электроснабжения. Десятки, сотни миллионов установленных источников тока кардинально снизят нагрузку на сети централизованного электроснабжения, и мы допускаем, что наступит время, когда огромные блоки электростанций будут закрываться из-за их ненадобности. Наша компания видит огромный потенциал также во внедрении разработки для нужд электромобильности и реализует этот проект сегодня в Индии и Германии на принципиально новых технических и технологических площадках. Мы уверены, что будущее электромобилей - только в автономных электрогенерирующих источниках тока, установленных в их корпуса.»
В результате многолетних исследований компании Neutrino Energy Group удалось создать сверхплотный композитный материал на основе чередующихся слоев графена и легированного кремния суммарной толщиной 10-20 нанометров, наносимый на тонкую металлическую фольгу.
Графен представляет собой одноатомный слой углерода, т.е. представляет собой двумерный материал. Известно, что двумерные материалы нарушают законы физики, которая определяет, что без специальной подложки они распадутся или расплавятся даже при температуре близкой к абсолютному нулю. Также известно, что существует броуновское движение – процесс, при котором наблюдаются небольшие случайные колебания составляющих графен атомов углерода. Они заставляют материал пульсировать в трех измерениях, подобно ряби, появляющейся на поверхности воды при ветре, т.е. движения, выходящие за границы плоской поверхности, позволили графену комфортно пребывать в рамках законов физики. Но на интенсивность и величину колебаний атомов графена влияет не только температура (тепловое броуновское движение), но и окружающие поля излучений, включая нейтрино, и другие энергетические поля. Когда нейтрино сталкиваются с искусственно созданным, более плотным материалом, они отдают часть своей кинетической энергии атомам этого материала. Сам механизм взаимодействия нейтрино с веществом раскрыли опубликованные результаты экспериментов COHERENT, проведённые в лаборатории Ок-Ридж (США), доказавшие, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Аналогичную модель взаимодействия нейтрино с атомами графена можно принять в качестве теоретического обоснования схемы конвертации энергии нейтрино в постоянный электрический ток.
Таким образом, движение на поверхности графена может быть использовано как источник для преобразования чистой и безграничной энергии.
Учёные компании Neutrino Energy Group, опираясь на фундаментальные исследования ведущих ученых мира в этой области, первыми показали и запатентовали открытие явления, что многослойный наноматериал, состоящий из чередующихся слоёв легированного кремния и графена, способен вырабатывать постоянный электрический ток. Феномен «атомных колебаний в наноматериалах» базируется на широком разнообразии невидимых излучений, как природных, так и искусственных (как, например, электросмог). Технический термин, используемый для обозначения подобного метода генерации энергии – Neutrinovoltaiс.
Часть возникающей энергии может быть преобразована в постоянный ток через специально подготовленные метаматериалы. Чрезвычайно большая физическая поверхность в достаточной степени компенсирует изначально чрезвычайно слабое взаимодействие благодаря особым свойствам материала. За годы экспериментов в лабораториях Европы и США было разработано оптимальное расположение двухслойных систем с различной толщиной слоя. Эта определенная геометрия важна для максимизации резонансов, чтобы создать поток тока в металлическом несущем слое нанопокрытия.
Таким образом, тип фольги формата А4 может обеспечить постоянную мощность тока от 2,5 до 3 Вт. Фундаментальные исследования и тестирование первого поколения нанопокрытия завершены. В настоящее время ведутся работы по выпуску оборудования, которое обеспечит автоматическое производство таких покрытий. Первоначальная цель состоит в том, чтобы производить 2500 листов фольги в течении 24 часов и перейти к выпуску первых энергетических ячеек Neutrino Power Cube, небольшие энергогенераторы размером как дипломат и выходной мощностью около 5 кВт.
По сути, Neutrinovoltaiс технология, разработанная компанией Neutrino Energy Group, может в будущем обеспечивать электроэнергией все виды электроприборов для повседневной жизни независимо от централизованной энергосистемы. Кроме того, нейтринные источники тока можно легко установить на электромобили и полностью отказаться от двигателей внутреннего сгорания и перевести весь электротранспорт на электротягу от Neutrinovoltaiс источников тока.
Широкое внедрение данной технологии имеет не только важное экономическое значение, при этом нельзя упускать из вида значимый политический и общественный аспект, который несет в себе технология, открывающая миру неисчерпаемый, доступный и экологически чистый источник энергии.
Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.
Comments