Будущее электрогенерации определят технологии на основе новейших наноматериалов
Мировое сообщество интенсифицирует переговоры по климатической тематике, и Россия видит себя в качестве полноправного и активного участника этого процесса. В апреле 2021 года Президент Путин выступил на климатическом онлайн-саммите и призвал все страны к объединению в борьбе с изменением климата, подчеркнув, что Москва рассмотрит преференции для зарубежных компаний, готовых работать экологичными способами.
Финальная стадия согласования Парижского соглашения, которое в декабре 2015 года подписали более 190 стран, пройдёт в первых числах ноября 2021 года в Глазго. Однако целостной картины преобразований в России на пути к созданию экономики без углеродного следа пока не просматривается, речь идет о таких шагах в этом направлении, как разработка методики учёта выбросов и поглощения лесами парниковых газов из атмосферы, что способствует достижению Россией углеродной нейтральности.
Однако, сокращение прямых выбросов очень дорогостоящая и сложная задача, учитывая особенности климатических условий, в которых находится страна. Основная доля выбросов приходится на долю электрогенерации и использования автомобилей с ДВС, но энергетика настолько специфическая и значимая отрасль, что шаги, касающиеся её преобразования должны быть особенно тщательно выверены и продуманы.
Вызывают вопросы и шаги в области транспортного сектора. «Ведомости» сообщили о наличии проекта распоряжения правительства об утверждении Концепции электротранспорта, датированный 25.05.21. Весь комплекс мероприятий оценивается в 777 млрд рублей», в документ добавили мероприятия по локализации автотранспорта на водородных топливных элементах и созданию водородной заправочной инфраструктуры. К 2030 году водородных заправок в России планируется построить 1,2 тыс., а создание сети обойдётся в 126 млрд рублей. Однако, Правительство и Президент России уже не одно десятилетие убеждает в необходимости перехода на газомоторное топливо, но ценовая политика поставщиков газомоторного топлива делает для водителей процесс переоборудования автотранспорт на этот вид топлива невыгодным. Поэтому вряд ли Потребителя заинтересует автотранспорт на водороде из-за его дороговизны, уместнее говорить о переходе общественного транспорта на водород при дотациях местных бюджетов.
В настоящее время уже активно разрабатываются концепции электромобилей второго поколения. Например, в Германии: немецко-американская компания Neutrino Energy Group приступает к проектированию электромобиля Pi-Car со встроенными в его корпус источниками постоянного тока, создаваемыми на основе Neutrinovoltaic технологии, которая является собственной разработкой компании. Данная разработка уникальна в своем роде, так как позволяет преобразовывать энергию окружающих электромагнитных и тепловых полей в электрический ток.
Окружающая нас среда содержит много энергии, и это доказанная истина, а не фантастика. Серьёзные научные центры в различных странах работают над возможностью использовать эту энергию и не безуспешно. Например, учёные из Массачусетского технологического института (MIT) работают над созданием устройства на основе графена, которое может преобразовывать окружающие терагерцевые волны в постоянный ток. Но наибольшего прогресса в решении задачи получения электроэнергии из окружающей среды и её прикладного использования достигла группа учёных немецко-американской компании Neutrino Energy Group под руководством Holger Thorsten Schubart, которые также использовали графен в своих разработках. Использование графена для получения электрического тока является более чем обоснованным, поскольку существует большое количество уже проведенных и опубликованных исследований, доказывающих, что графен способен преобразовывать энергию электромагнитных и тепловых полей в электрический ток.
Как известно, за открытие графена была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год, поэтому интерес к прикладному изучению свойств графена закономерен. Но именно прикладное использование графена для получения электроэнергии более значимо для человечества, чем даже сам факт его получения, так как использование его в этом процессе позволит выстроить систему электрогенерации без сжигания ископаемого топлива и постепенно снизить потребность в централизованном электроснабжении. Если MIT исследует единичный слой графена для возможности электроснабжения электронных устройств очень малой мощности, то компания Neutrino Energy Group создала полноценный наноматериал, позволяющий создавать источники тока значительной выходной мощности и, таким образом, закрепила за собой приоритет в этом направлении, опередив многих конкурентов.
Суть изобретения опирается на физические законы. Графен относится к 2D материалам, но может устойчиво существовать только обладая признаками 3D материалов. Секрет такого поведения заключается в строении его кристаллической решётки, которая является шестигранной, т.е. колебания атомов графена приводят к появлению так называемой «графеновой волны». Чем выше электромагнитные воздействия на графен и выше температура, тем больше амплитуда и частота колебаний атомов графена. Используя один слой графена можно получить только крайне маленькую мощность, что и являлось проблемой практического внедрения разработки. Neutrino Energy Group удалось решить её путём изготовления многослойного наноматериала, состоящего из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, осаждаемых на металлическую фольгу. Добавление легирующих элементов заставляют течь электроны графена в одном направлении, используемый эффект называется «косым рассеянием».
Источники постоянного тока, создаваемые на основе Neutrinovoltaic технологии, отличаются компактностью и не зависят от погодных и сезонных условий, что делает их крайне привлекательными для установки в корпусе электромобилей. Так источник тока размером с «дипломат» выдаёт выходную мощность от 4,5 до 5,5 кВт /час, а 1 энергетическая пластина размером А4 может обеспечить постоянную мощность тока от 2,5 до 3 Вт. Neutrino Energy Group приступила в настоящее время к работам по проектированию и изготовлению Pi-Car электромобилей с автономной энергетической установкой, на финансирование которого выделен бюджет $2.5 млрд. По завершению проведения опытно-конструкторских и тестовых работ и реализации разработки можно представить, что появление на рынке Pi-Car электромобиля покажет, что проекты по использованию водорода для нужд автотранспорта являются дорогими и нерентабельными и не соответствуют интересам конечного потребителя.
Есть уверенность, что и российский бизнес примет участие в реализации и внедрении этой разработки, как в области производства электроприборов с интегрированными источниками питания по технологии Neutrinovoltaic, так и электромобилей, и для этого существуют все условия, включая позитивное стремление руководства Neutrino Energy Group к сотрудничеству с учёными и бизнес - структурами в России.
コメント