Графеновая электрогенерация найдёт применение в энергетическом и транспортном секторе
Мог ли кто-то подумать, что первой страной, полностью запретившей импорт автомобилей с ДВС станет страна Африки? И это Эфиопия, которая оказалась «впереди Планеты всей». Министр транспорта и логистики Алему Симе на заседании правительства заявил, что принято решение завершить импортирование автомобилей с ДВС.
Эфиопия опередила в этом направлении все развитые страны. Так Норвегия планирует запретить продажи автомобилей с ДВС в 2025 году, а США, Канада, Япония, Сингапур, Индия и другие страны - достигнуть этой цели не позднее 2040 года. Причина запрета автомобилей с ДВС никак не связана с борьбой за экологию и планами по переходу на бестопливные технологии. Всё дело в отсутствии у страны валютных средств для закупки ископаемого топлива. В прошлом году импорт ископаемого топлива в Эфиопии составил почти 6 млрд. USD, и более половины было использовано на автомобильное топливо.
Такой жёсткий запрет на автомобили с ДВС означает, что Эфиопия в ускоренном порядке должна выстроить систему зарядных станций, т.е. сделать всё то, что Евросоюз запланировал на 10 лет. Многим кажется, что это просто маловероятно и потребует много финансовых средств. Кроме того, даже если построить разветвлённую сеть зарядных станций, необходимо ещё решить вопрос достаточности и доступности электрогенерирующих мощностей в Эфиопии. На сегодняшний день 90% вырабатываемой в Эфиопии электроэнергии приходится на ГЭС, еще 8% на ветроэнергетику и 2% на тепловую энергетику. Дальнейшее увеличение мощности электрогенерации планируется за счет развития исключительно возобновляемой энергетики, включая строительство АЭС российской сборки.
Необходимо отметить, что мир переживает сегодня революцию в энергетике. Большинство стран стараются сократить зависимость от ископаемого топлива. А если есть большой спрос на бестопливные технологии электрогенерации, то и появляются предложения. Идёт внедрение новых ветрогенераторных установок, ведутся работы по увеличению кпд солнечных панелей, большие средства инвестированы в иные бестопливные технологии электрогенерации такие, как бестопливные электрогенераторы различных конструкций и принципов работы.
Бестопливные технологии электрогенерации являются наиболее полезными для человечества, т.к. позволят сохранить ограниченные полезные ископаемые для более эффективной переработки в будущем в сравнении с банальным сжиганием, сопровождающимся выбросами парниковых газов. Фактически сейчас идёт заочное соперничество идей в области бестопливной электрогенерации, т.к. не все разработки найдут дорогу к промышленному внедрению. Наибольший шанс имеёт разработки, которые применимы для различных целей в области электроснабжения. И внедрение бестопливных технологий для нужд автономного электротранспорта, которому не нужна внешняя зарядка, будет являться сверхважной научной задачей.
Существующие бестопливные технологии электрогенерации такие, как солнечная и ветровая, не могут быть применимы для автономного электротранспорта. Из новых разработок, которые прошли стадию лабораторных исследований и находятся на стадии опытно-конструкторских работ следует выделить технологию, разработанную компанией Neutrino Energy Group. Идея данной разработки заключается в том, что в любой момент времени в любое время года вокруг много энергии, и необходимо только техническое прикладное решение для её преобразования в электрический ток. Эта энергия, которую переносят окружающие волны материи различной природы и имеющие корпускулярный и волновой характер, объединяет весь спектр электромагнитных излучений, поток нейтрино и антинейтрино, волны гравитации и другие, может даже не открытые пока излучения.
В отличие от излучений видимого спектра излучения невидимого спектра не ощущаются человеком, поэтому ментально принять саму возможность генерации энергии под воздействием полей очень сложно. Эта задача решилась при применении графена, являющимся одноатомным слоем графита. Кардинальное отличие графена от графита заключается в том, что колебания атомов графена под воздействие полей материи и теплового движения его атомов приводят к возникновению «графеновых волн», т.е. графен формально относясь к 2D материалам проявляет свойства 3D материалов. Именно возникновение «графеновых волн» является тем механизмом, который позволяет генерировать электрический ток за счет взаимодействия электрических и магнитных полей.
Однако 1 слой графена генерирует очень незначительную мощность, поэтому многие исследователи графена, отмечая его принципиальную возможность генерировать электрический ток, не смогли найти путь масштабирования мощности, т.к. для практического применения пришлось бы задействовать огромные площади графена, и, как следствие, размеры такого генератора занимали бы несколько футбольных полей.
Техническая проблема масштабирования мощности и создания компактного графенового источника электроэнергии технически была решена 10 лет назад учёными компании Neutrino Energy Group под руководством Holger Thorsten Schubart. Идея состояла в том, чтобы на металлическую фольгу (а графен можно «осадить» только на какую-то подложку) нанести графен в несколько слоёв. Однако нанесение несколько слоёв графена друг на друга превращает эти слои в графит, что исключает появление «графеновых волн», а значит электрогенерация становится невозможной. Кроме того, отмечается, что в графене каждый атом связан с 3 другими атомами углерода в двухмерной плоскости. При этом один электрон остается свободно доступным в третьем измерении для электронной проводимости, т.е. при нанесении слоёв графена друг на друга не образуются свободные электроны. Учёные компании Neutrino Energy Group решая эту проблему разделили слои графена чередуя их со слоями кремния. В результате каждый слой графена размещался между 2 слоями кремния. Эксперименты показали, что нельзя на одну подложку нанести бесконечное число чередующихся слоёв графен-кремний. Экспериментальным путём было установлено, что таких слоёв должно быть от 12 до 20, дальнейшее увеличение слоёв приводило к снижению генерируемой мощности. Кроме того, наносятся нанослои легирующих элементов для создания плёночных p-n переходов для пропуска заряженных частиц только в одном направлении. При такой конструкции наноматериала, созданного Neutrino Energy Group, электрогенерирующая пластина размером 200х300 мм даёт силу тока 2 А и напряжение 1.5 В. В настоящее время 150 преобразователей-резонаторов Neutrino Power Cube нетто-мощностью 5-6 кВт проходят ресурсные испытания в домах австрийских граждан и показывают устойчивость электрогенерации и заявленные характеристики.
Но не менее важной является возможность адаптации разработанной технологии для электромобилей. Работы по созданию Pi-Car электромобиля со встроенной в его корпус Neutrinovoltaic системой электрогенерации проводятся компанией Neutrino Energy Group в сотрудничестве с рядом индийских компанией. Первый вариант Pi-Car электромобиля планируется представить в 2026 году.
Учитывая быстрое развитие беспилотных технологий, а также возрастающие проблемы с парковочными местами в городах, можно прогнозировать, что в будущем будет выгоднее пользоваться такси, чем иметь собственный электромобиль. В этом случае беспилотные электромобили с Neutrinovoltaic системой электрогенерации займут монопольное положение на дорогах.
Подобные трансформации энергетического и транспортного сектора - безусловно не решение завтрашнего дня, но отрадно отметить, что компания Neutrino Energy Group заинтересована в прикладном развитии технологии в России, подключив к проводимым работам не только отдельных российских учёных, но и МГТУ им. Баумана.
Мир стоит безусловно на пороге радикальных изменений и новых открытий в области энергогенерации, как ответ на насущные вопросы повседневности, такие как истощение природных ресурсов и климатические изменения на Планете, и технология Neutrinovoltaic сыграет в этом решающую роль.
ความคิดเห็น