Компания Google сообщила о новой крупной сделке по приобретению электричества, получаемого из возобновляемых источников. Конечной целью компании остаётся переход к 2030 году на питание исключительно от возобновляемых источников. Новый договор приближает этот момент и стимулирует развитие «зелёной» энергетики в Нидерландах, где Google увеличила закупку электричества у местных ветропарков.

ЦОД Google в Эмсхавене, Нидерланды. Источник изображения: Google

Согласно договору, Google добавила к своему потреблению в Нидерландах ещё 700 МВт чистой энергии. В этой стране у компании два центра обработки данных из 24, разбросанных по всему свету. Соглашения о покупке электроэнергии заключены с консорциумами CrossWind и Ecowende, которые являются совместными предприятиями энергетических компаний Shell и Eneco.

Поставщики разрабатывают участок номер V в зоне ветропарков Hollandse Kust Noord (HKN) и участок номер VI парка Hollandse Kust West (HKW), которые, как ожидается, будут обеспечивать около 6 % годового потребления электроэнергии в Нидерландах. Это ветроэлектростанции в прибрежной зоне на мелководье. Ветропарк HKN начал производить электроэнергию в прошлом году, в то время как запуск HKW VI запланирован на 2026 год.

Если учесть предыдущие соглашения Google о покупке электроэнергии, то в этом году её голландские дата-центры смогут использовать экологически чистую энергию на 90 %. Google также объявила о более мелких сделках по закупке возобновляемой энергии у прибрежных ветряных и солнечных электростанций в Италии, Польше и Бельгии. Сами Нидерланды обеспечивают себя возобновляемой энергией примерно на 40 %.

Следует сказать, что далеко не вся покупаемая Google в Нидерландах электрическая энергия будет произведена из возобновляемых источников. Поэтому слова компании о переходе на 90 % возобновляемую энергию следует воспринимать с осторожностью. Часто речь идёт о покупке сертификатов REC (Renewable Energy Certificate), что по факту означает дотации в эту сферу генерации. В последние годы с этим возникли проблемы. Спекуляция сертификатами обесценила определённую их часть, и они перестали быть надёжным стимулом развивать зелёную энергетику. Поэтому Google и другие компании, например, Microsoft, стремятся покупать сертификаты на электроэнергию из возобновляемых источников непосредственно там, где она производится.

Подобная практика даёт средства в руки компаний, заинтересованных в увеличении выработки. Новое соглашение Google именно такого рода. Она покупает электричество у операторов ветроэлектростанций, которые за счёт этого постепенно расширяют производство электроэнергии.

Учёные Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США провели исследования почти на 2500 объектах по выработке электричества от солнечного света. Несмотря на опасения, большинство фотоэлектрических систем за годы работы испытали минимальный ущерб от кратковременных экстремальных погодных условий и показали скромную деградацию, что обещает приблизить переход на возобновляемые источники энергии.

Контроль качества солнечных панелей. Источник изображения: PVEL

Изучению подверглись коммерческие и коммунальные солнечные электростанции по всей территории Соединенных Штатов, развёрнутые в период с 2008 по 2022 год. Были получены данные от 25 тыс. инверторов из 37 штатов. Исследования охватили почти 8 ГВт фотоэлектрических мощностей со средним временем эксплуатации 5 лет. С учётом того, что в 2022 году в США было чуть больше 100 ГВт установленной мощности солнечных электростанций, учёные изучили определённо меньше 10 % от работающих систем. Однако для качественной статистики этого вполне достаточно.

Исследователи выяснили, что в среднем производительность фотопанелей снижается на 0,75 % в год, что соответствует аналогичным значениям, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях. Анализ показал, что системы в зонах с более высокой температурой демонстрируют вдвое большую потерю производительности, чем системы в более прохладном климате: на 0,88 % в год и 0,48 % в год соответственно. В целом, в 90 % исследованных систем потери производительности составляли менее 2 % в год.

«Во-первых, это показывает, что наш парк фотоэлектрических систем в целом не выходит из строя катастрофически, а, скорее, деградирует скромными темпами в пределах ожиданий, — сообщили учёные. — Важно, чтобы мы как можно точнее определили этот показатель, потому что это небольшое, но ощутимое число используется почти во всех финансовых соглашениях, которые финансируют солнечные проекты, и обеспечивает важнейшие рекомендации для отрасли».

Краткосрочное воздействие экстремальных погодных условий, таких как наводнения, сильные ветры, град, лесные пожары и молнии, в большинстве исследованных фотоэлектрических систем было минимальным. Средняя продолжительность отключения после экстремального погодного явления составила два–четыре дня, что привело к снижению среднегодовых показателей выработки на 1 %.

В общей сложности в 12 системах из 6400 произошли отключения на две недели и более. Большинство отключений произошло из-за наводнений и дождей, за которыми последовали порывы ветра. В большинстве систем из набора данных произошел только один сбой, связанный с погодой.

Критическими для выживания солнечных электростанций погодные условия возникли бы в случае увеличения градин свыше 25 мм, скорости ветра более 90 км/ч и снежного покрова более 1 м. При таких условиях солнечные панели чаще бы выходили из строя, на что должны обратить внимание производители фотопанелей, если они хотят повысить надёжность своей продукции.

«Мы не считаем, что какой-либо из этих анализов свидетельствует о том, что фотоэлектрические системы ненадежны или особенно уязвимы к экстремальным погодным условиям. Фотоэлектрические системы продемонстрировали, что они могут обеспечивать резервное питание и спасать жизни, когда окружающая инфраструктура повреждена экстремальными погодными явлениями, — сказал исследователь NREL Дирк Джордан. — Тем не менее, есть дальнейшие меры, которые мы можем предпринять для улучшения качества оборудования и особенно передовых методов установки для повышения устойчивости к этим погодным явлениям».

В целом исследование показало, что при переходе к возобновляемой энергетике на солнечные панели можно положиться. Однако хотелось бы обратить внимание на такой факт, как ускоренная деградация солнечных панелей после 10 лет эксплуатации, что не отражено в работе учёных из США, но фиксируется исследователями в других странах.

Отказоустойчивость интернета как сетевой инфраструктуры поражает, если не знать, что она разрабатывалась для сохранения связи в зонах ведения боевых действий. Нечто подобное американские учёные решили создать для сетей электроснабжения с упором на микросети на возобновляемых источниках энергии и системы накопления.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Выбор микросетей на возобновляемых источниках энергии был очевиден — они не зависят от внешних поставок энергоресурсов для производства электрической энергии и даже в случае каких-либо аварий смогут работать локально. Поэтому главной задачей было создание архитектуры и протоколов для обхода или изоляции повреждений на линии и балансировки выдаваемой и потребляемой мощности. Также важным моментом стала защита от кибернетических атак, что сегодня вообще не должно вызывать вопросов.

Сообщается, что поставленная задача в основном была решена группой исследователей из Сандийских национальных лабораторий (Sandia National Laboratories) — одной из 16 национальных лабораторий под управлением Министерства энергетики США. Они разработали протоколы и алгоритмы для управления микросетями, включая работу программируемых сетевых реле.

Платформа по обеспечению отказоустойчивого энергоснабжения сама оценивает повреждения на линиях или оборудовании, а также вырабатываемую и потребляемую мощность. Она также может подключаться к общей сети электроснабжения, но в случае перегрузки будет управлять не возможностями инвертора, а начнёт отключать менее важных потребителей, например, частные домохозяйства, отдавая предпочтение больницам и другим критически важным структурам. Кроме того, протокол предусматривает разрывы нежелательных закольцовок, которые могут появиться при обрывах и восстановлении энергоснабжения.

Интересно отметить, что разработать алгоритм реконфигурации сети электроснабжения помогло программное обеспечение для сферы автоматизированного проектирования. Представленные учёными алгоритмы на примере трёх небольших взаимосвязанных микросетей позволили локализовать неполадки, в том числе повреждённые поваленными деревьями линии электропередач и повреждения на электростанции, а затем восстановить электроснабжение основных объектов инфраструктуры.

В 2008 году учёные предприняли попытку бурения скважины к карману с магмой под вулканом Крафла в Исландии. Камера с магмой оказалась ближе ожидаемого, поэтому она вскрылась и разрушила скважину. Но главное, что катастрофы в виде спровоцированного бурением извержения не произошло, что доказало возможность контролируемого доступа к магме и позволило надеяться на приручение в будущем энергии вулкана.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

С учётом полученного опыта учёные предпримут ещё ряд попыток подобраться как можно ближе к магматическим камерам под Крафлой. Следующее бурение запланировано на 2026 год. Проектом занимается специально созданная для этого организация Krafla Magma Testband (KMT).

«Возможность проникнуть в кору и взять пробы магмы дала бы нам огромные знания, — заявляют исследователи. — Мы надеемся, что сможем провести хотя бы прямое измерение температуры, чего никогда раньше не делалось».

Проект очень амбициозен. Предстоит разработать жаропрочные инструменты и измерительную аппаратуру, чтобы добраться до нужной глубины и контролировать условия вблизи карманов с магмой и внутри них. При этом следует понимать, что обнаружение магматических карманов и определение глубины их залегания — это нетривиальная задача. Как правило, учёные бурят почти вслепую, надеясь, что соседство с вулканом с большой вероятностью позволит рано или поздно добраться до камеры с магмой.

Пример площадки для добычи энергии от тепла магмы. Источник изображения: Krafla Magma Testband

В случае удачи проект привнесёт много нового в наши знания о вулканах и причинах извержений. Но учёные ожидают от работ также практической ценности. В 2028 году будет предпринято ещё одно бурение на склонах Крафлы, но уже с прицелом на геотермальные технологии. С помощью перегретой воды под высоким давлением, разогреваемой магмой в кармане или вблизи камеры, планируется запустить вырабатывающую электрический ток турбину. По мнению исследователей, такие мощные источники энергии как вулканы следует постепенно приручить, чтобы получить доступ к их неограниченной чистой энергии.

Институт систем солнечной энергетики им. Фраунгофера (Fraunhofer ISE) подсчитал, что почти 60 % электричества в прошлом году Германия получила из возобновляемых источников энергии. Для страны, сознательно отказавшейся от атомной энергетики, это важный рубеж, позволяющий надеяться на достаточно быстрое сокращение зависимости от ископаемых источников энергии.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Рекордные показатели были достигнуты практически во всех областях выработки и хранения энергии за счёт возобновляемых источников. Так, были зафиксированы новые максимумы по добыче энергии с помощью силы ветра. Собственно, ветер — на земле и в прибрежных водах — внёс наибольший вклад в энергоснабжения страны. Ветроустановки в Германии в сумме выработали 139,8 ТВт·ч или 32 % от общего объёма. Это было на 14 % больше, чем в 2022 году.

Фотоэлектрические установки в Германии выработали в 2023 году 59,9 ТВт·ч электроэнергии. Из этого объёма 6,4 ТВт·ч было использовано домохозяйствами. За год в стране установили рекордное количество солнечных панелей общей мощностью 14 ГВт. И это при том, что власти ставили цель развернуть 9 ГВт мощностей. Только в июне фотоэлектрические системы в Германии выработали около 9 ТВт·ч электроэнергии, что стало новым месячным рекордом для страны.

Гидроэнергетика также увеличила показатели, но практически без изменений в объёме производства. Доля ГЭС в производстве электроэнергии для населения составила 20,5 ТВт·ч, или на 3 ТВт·ч больше, чем в 2022 году. Выработка электричества из биомассы осталась неизменной — на уровне 42,3 ТВт·ч.

В общей сложности возобновляемые источники энергии выработали в Германии около 260 ТВт·ч, что на 7 % больше, чем в 2022 году.

Установленная мощность аккумуляторных батарей почти удвоилась с 4,4 ГВт в 2022 году до 7,6 ГВт в прошлом году. Ёмкость накопителей увеличилась с 6,5 ГВт·ч до 11,2 ГВт·ч. Мощность немецких гидроаккумулирующих станций достигла 6 ГВт.

Проведённый компанией Wood Mackenzie анализ мирового рынка производства солнечных панелей показал, что стоимость производства фотоэлементов в Китае рекордно снизилась. В совокупности с другими особенностями китайской экономики низкая цена на фотопанели привела к тому, что производители в США и в Европе перестали быть для Китая конкурентами на этом рынке и вряд ли станут ими в будущем.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

«Китай является производителем самых дешёвых солнечных модулей в мире. Подсчёты цен на солнечные модули в долларах за ватт, сделанные в декабре, показывают, что удельная стоимость солнечных модулей в Китае составляет $0,15, что значительно ниже производственных показателей Индии ($0,22), Европы ($0,30) и США ($0,40)», — сказал Стивен Нелл (Steven Knell), вице-президент Wood Mackenzie и эксперт по энергетике и возобновляемым источникам энергии.

В 2023 году стоимость производства солнечных модулей в Китае снизилась на 42 %. Цена в $0,15 за ватт стала настолько низкой на рынке, что никто в мире больше не может составить конкуренцию китайским производителям фотопанелей. За год китайские компании удвоили выпуск солнечных панелей по сравнению с совокупными показателями производства фотопанелей в США и Европе. Тем самым в Китае сегодня сосредоточено 80 % мировых мощностей по выпуску этой продукции.

«Огромное преимущество Китая подразумевает, что усилия международных конкурентов по вытеснению китайских компаний из цепочек поставок [в сфере энергетики] из возобновляемых источников вполне могут оказаться тщетными. Перспективы появления доступных компонентов на рынке обнадёживают, учитывая текущую гонку мощностей, но конкуренты Китая вряд ли выиграют в ценовой войне. Китай уже выиграл гонку мощностей в области зелёных технологий», — заявил Кнелл в интервью DW.

Самое интересное, что анализ показал незначительную зависимость стоимости производства фотопанелей в Китае от стоимости рабочей силы.

«Исследование фотоэлектрической промышленности в США и Китае показывает, что доминирование Китая в производстве солнечных панелей обусловлено не столько более дешёвой рабочей силой и государственной поддержкой, сколько более масштабным производством и вытекающими из этого преимуществами для цепочки поставок», — сказал Кнелл.

Это же подтвердило исследование, проведённое учёными NREL и MIT. Доминирующим фактором стали масштабы производства солнечных панелей в Китае, дополнительно обеспеченные доступом к инвестиционному капиталу и менее строгой деловой и нормативной средой. Теоретически многое из этого можно воспроизвести в США и в Европе. За одним исключением — достичь «китайских» масштабов производства солнечных панелей в Европе и США представляется маловероятным, что заставляет прийти к заключению, что Китай никто из них уже не догонит.

Похоже, заключают эксперты, централизованный государственный капитализм в Китае даёт определенные преимущества для развития того или иного сектора экономики и промышленности.

Сегодня между Великобританией и Данией начал работать самый длинный в мире энергомост. По нему началась передача энергии от ветровых электростанций Дании на Туманный Альбион, но не исключена и обратная перекачка, поскольку ветра на разных площадках не обязательно будут одинаковой интенсивности. Длина составного высоковольтного кабеля достигла 765 км. В будущем планируются новые такие проекты.

Источник изображения: UK’s National Grid

По кабелю будет передаваться постоянный ток напряжением 525 кВ. Испытания показали, что кабель выдерживает до 735 кВ. Изготовила его компания Prysmian Group — отдельный для суши для укладки в траншею и отдельный для моря также с укладкой в траншею на его дне. Для работы на море было создано специальное судно, получившее имя «Леонардо да Винчи».

Энергомост Viking Link создавался в содружестве между Национальной электросетью Великобритании и датским оператором национальной системы передачи Energinet. Стоимость проекта составила 1,7£ млрд ($2,16 млрд). Пропускная способность линии достигает 1,4 ГВт. Она соединяет подстанцию Бикер Фен в Линкольншире с подстанцией Ревсинг в южной Ютландии, Дания. На сегодняшний день это самая длинная в мире линия электропередачи такого рода и, судя по всему, не последняя.

Пример используемого силового кабеля постоянного тока. Источник изображения: Prysmian Group

Вдохновлённый успехом первого проекта национальный британский оператор затеял новый проект — LionLink. Если стороны договорятся, то следующий энергомост соединит Великобританию и Нидерланды. Со стороны Нидерландов в проекте примет участие компания TenneT, а мощность линии будет достигать 1,8 ГВт. В эксплуатацию проект будет введён в начале 2030-х годов. Но и это не всё. Вызревает ещё более масштабный проект с кабелем длиной 3800 км из Марокко к южному побережью Великобритании. Но это уже другой уровень и другая история.

В США в сфере выработки электроэнергии из возобновляемых источников стартовал проект, стоимость которого сравнима с проектами в атомной энергетике. Объём финансирования по проекту SunZia составил $11 млрд — это беспрецедентная сумма для экологически чистой генерации энергии. На эти деньги будет построен парк ветрогенераторов мощностью 3,5 ГВт и линия высоковольтной электропередачи протяжённостью 885 км из Нью-Мексико в Аризону.

Источник изображения: Pattern Energy

Проект SunZia разбит на два самостоятельных проекта: SunZia Wind по созданию парка ветрогенераторов и SunZia Transmission по транспортировке электричества из одного штата в другой. На масштабных работах будет задействовано до 2000 рабочих. Поставка первых турбин намечена на начало 2025 года с планами ввести систему в эксплуатацию в 2026 году. Реализацией обоих проектов занимается компания Pattern Energy.

Заказ на ветрогенераторы в количестве 246 штук получила компания Vestas. Это будут турбины V163 мощностью 4,5 МВт. Для компании это крупнейший разовый заказ. Реализуемый проект станет крупнейшим в западном полушарии и крупнейшим наземным проектом. Ветрогенераторы будут размещены на нескольких площадках в округах Торранс, Линкольн и Сан-Мигель в штате Нью-Мексико.

Протяжённость высоковольтной линии электропередачи составит около 885 км. По линии будет передаваться постоянный ток напряжением около 525 кВ. Пропускная способность линии будет достигать 3 ГВт. Ожидается, что поставляемая по этой сети чистая энергия будет снабжать электричеством жителей Аризоны и Калифорнии в период раннего вечера, когда солнечная энергия идёт на убыль.

За последние дни до Нового года энергетика Великобритании имеет все шансы впервые в истории добиться перелома. При благоприятном стечении обстоятельств годовая выработка электроэнергии из основных возобновляемых источников — солнца, ветра и гидроэлектростанций — может превысить выработку электричества, получаемого при сжигании ископаемых ресурсов — нефти и газа.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Ближе всего к энергетическому переходу британцы подошли в «ковидный» 2020 год. Спад промышленности и торговли привёл к снижению спроса на электричество и, как следствие, к уменьшению выработки. Это позволило во многих случаях обойтись возобновляемыми источниками выработки электроэнергии, хотя для этого пришлось применить уловку.

В Великобритании около 5 % электричества вырабатывается при сжигании древесных гранул. Древесина поставляется, как правило, из тропических лесов Южной Америки. Поскольку деревья имеют свойство вырастать, такое топливо относят к возобновляемому источнику. В Великобритании его классифицируют, как биомассу. Если выработанную этой «биомассой» электроэнергию прибавить к солнечной, ветровой и ГЭС, то 2020 год можно считать годом, когда ископаемая энергетика в Великобритании впервые уступила возобновляемой.

Данные по стране за исключением Северной Ирландии за последние три месяца показывают, что в этот раз по-настоящему «зелёная» энергетика из света, ветра и воды может превзойти нефть и газ даже без учёта «биомассы». Этому должна помочь погода и, прежде всего, ветра, а также снижение спроса на электричество в канун праздников, когда производственная деятельность замирает.

Источник изображения: The Conversation Media Group Ltd

На графике выше показана разница между выработкой чистой генерации с помощью возобновляемых источников (света, ветра и ГЭС) и электроэнергией, выработанной с помощью ископаемых источников по годам. Превышение нулевой отметки в определённые дни года говорят о доминировании возобновляемых источников. Отмеченные красным показатели 2023 года, как нетрудно заметить, говорят о значительной «зелёной» генерации.

В то же время годовое превышение возобновляемой энергетики над ископаемой сравнительно небольшое — всего лишь чуть больше 1000 МВт·ч на момент написания статьи (на 22 декабря 2023 года). Это не гарантирует, что рубеж будет удержан, но вероятность этого остаётся большой.

Источник изображения: The Conversation Media Group Ltd

Другим показательным достижением к возобновляемой энергетике Великобритании можно считать то, что «зелёная» генерация может в этом году перекрыть потребность домохозяйств в электричестве. В теории население вскоре сможет жить в нерабочее время за счёт возобновляемых ресурсов. Нюанс в том, что по этой же причине население начинает экономить на потреблении намного более дорого «зелёного» электричества. Хорошая новость в том, что это также снижает потребление ископаемой энергии, поскольку первой расходуют «зелёную» энергию, оставляя «грязную» генерацию в резерве.

Если в этом году поставленных целей достичь не удастся, то в 2024 году сделать это станет ещё проще. Так, в стране заработает морская ветряная электростанция мощностью 1,7 ГВт, а последняя в Великобритании угольная электростанция должна прекратить свою работу.

В США стартует проект по созданию накопителя энергии на тепловом генераторе. Деньги на строительство частично получены от инвестиционной компании Билла Гейтса. Теплоносителем станет расплавленное олово, а хранилищем тепла — графитовые стержни в аргоновой среде. Электрический КПД системы превысит 40 %, а общий достигнет 100 %.

Источник изображения: Fourth Power

В первом раунде по сбору инвестиций компания Fourth Power набрала $19 млн. Финансирование предоставили DCVC, Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса и консорциума Black Venture Capital. На эти деньги разработчик расширит штат инженеров и построит 1-МВт опытную установку в пригороде Бостона ориентировочно в 2026 году.

Система накопления тепла будет работать от солнечного света и, как сообщается, сможет функционировать от вдвое меньшей температуры, чем предыдущие аналогичные проекты. Солнечное тепло будет плавить олово, потоки которого по уникальной инфраструктуре будут передавать тепло накопителям из графита. Графит буде раскаляться до температуры 2400 °C. Чтобы минимизировать теплопотери, в помещении с накопителями будет поддерживаться атмосфера из аргона.

Электричество будет вырабатываться запатентованными термофотоэлектрическими элементами (thermophotovoltaic, TPV), похожими по принципу работы на фотоэлектрические элементы обычной солнечной батареи, только они будут чувствительны к инфракрасному свету, излучаемому раскалённым добела графитом. Заявленный КПД прототипов TPV компании достигает 41 % и будет увеличен до 50 %. Если в процессе отдачи будет использоваться тепло, например, для технологических процессов на производстве, то общий КПД системы обещает возрасти до 100 %.

Запуск опытной установки позволит оценить возможности для масштабирования проекта. Это откроет путь для 100-МВт установки, создать которую компания обещает к 2028 году. Относительно недорогие компоненты в виде олова и графита, а также сравнительная простота создания и обслуживания обещают сделать подобные накопители энергии в десять раз дешевле систем хранения на литиевых аккумуляторах.

Портал «Глобальная энергия» сообщил, что доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в структуре мощности китайской электроэнергетики достигла 49,9 %. В абсолютных цифрах показатель установленных мощностей ВИЭ в Китае превысил 1,4 ТВт (тераватт). Причём лидируют солнечные панели и концентраторы, которые впервые обогнали показатели ГЭС.

Источник изображения: Appolinary Kalashnikova/unsplash.com

Согласно обнародованной Национальным энергетическим управлением КНР статистике, на конец 2023 года общая мощность солнечных панелей и концентраторов достигла 536 ГВт. Вклад гидроэлектростанций в энергетику Поднебесной составил 420 ГВт. На третьем месте разместилась ветроэнергетика с установленной мощностью 404 ГВт. Вклад биомассы в ВИЭ Китая составил 44 ГВт.

В период с января 2023 года по октябрь в работу введено 190 ГВт генерирующих мощностей на основе возобновляемых источников. Это на 90,8 % выше, чем за аналогичный отрезок прошлого года. Лидером предсказуемо стала солнечная энергетика (142 ГВт). За ней идут ветроэнергетика (37,3 ГВт), гидроэлектростанции (8,4 ГВт) и установки на биомассе (2,3 ГВт). Всё это вместе составило 76,4 % в общей структуре электрогенерации в Китае, включая ввод в строй новых АЭС, а также угольных и газовых электростанций.

Добиться столь впечатляющих успехов Китаю помогло наличие собственной сырьевой и производственной базы. По данным Геологической службы США, на долю Китая в 2022 году приходилось 68 % глобального производства кремния, 14 % добычи серебра и 9 % добычи меди — основных материалов, которые используются в солнечной и другой энергетике. Немаловажно также, что Китай в 2022 году занял 30 % в глобальной добыче лития и 65 % графита, которые используются в производстве литийионных аккумуляторов. Остальным странам приходится мириться с этим и создавать Китаю проблемы в виде санкций и налоговых барьеров, чтобы выглядеть на его фоне не так бледно.

На каждую тонну надводной части морского ветрогенератора необходимо четыре тонны подводного балласта, что делает такие проекты крайне затратными. Выход предложен в виде плавучих ветрогенераторов пирамидальной конструкции вместо традиционной «вентилятор на палочке». Ранее на этой неделе в США спущен на воду первый прототип такого ветрогенератора, что позволит оценить новшество в реальных условиях.

Источник изображений: T-Omega

Прототип в масштабе 1:16 спущен на воду недалеко от города Нью-Бедфорд в штате Массачусетс. Ранее компания T-Omega, предложившая уникальную конструкцию морского ветрогенератора, провела испытания на плавучесть прототипа в масштабе 1:60. Утверждается, что конструкция сможет выдержать волны высотой до 30 м.

Конечной (или промежуточной) целью компании заявлено строительство 10-МВт ветровой установки высотой 119 м со сторонами 70 м и ротором диаметром 198 м. Ориентировочный вес установки составит от 1200 до 1800 т.

Пирамидальная конструкция опоры на поплавках создаст две точки для поддержки оси ротора вместе с генератором. Две точки опоры для ротора уменьшат нагрузку на подшипники. Благодаря поплавкам и точке крепления якоря на дне конструкция будет самостоятельно разворачиваться по ветру. Для ремонта и обслуживания трапециевидный плавающий генератор можно будет отбуксировать в сухой док, что снизит стоимость обслуживания и исключит необходимость арендовать дорогостоящие плавучие краны.

Похожий проект разрабатывает французская компания Eolink. В сентябре прошлого года она получила инвестиции на сумму около $23 млн от испанской компании Acciona Energy и фирмы по управлению проектами Valorem. На эти деньги будет построен 5-МВт прототип, который к 2024 году должен был пройти проверку на испытательном полигоне SEM-REV в французских водах Атлантического океана. Пока об этом не сообщалось.

Добавим, морские ветрогенераторы обещают оказаться эффективнее прибрежных, поскольку ветра в открытом море, как правило, сильнее. Но в открытом море «вентилятор на палочке» — это практически невозможное решение ввиду больших глубин. Однако для плавучего ветрогенератора трапециевидный конструкции это не проблема. Бросить якорь — это не сваи вбивать. А какая экономия на материале… В идеале от подобных систем ожидают LCoE около $50 за МВт·ч, что очень и очень хорошо.

Группа учёных из Иорданского технического университета им. Аль-Хусейна и Университета Катара смоделировала «солнечную» башню высотой около 200 м, которая смогла бы вырабатывать электроэнергию не только днём, но также и ночью. Вертикально ориентированные турбины в башне будут приводить в движение восходящий и нисходящий потоки воздуха, работая, таким образом, круглосуточно и без выходных.

Источник изображения: ИИ-генерация DALL-E/newatlas.com

Система получила название TTSS (Twin technology solar system) или «солнечная система по двойной технологии». Гигантский коллектор тепличного типа диаметром 250 м будет собирать нагретый воздух с большой территории и выводить его через отверстие в центре диаметром 13,6 м. Поток воздуха, устремившийся в башню высотой 200 м, будет вращать большую турбину в основании трубы.

Источник изображения: Al Hussein Technical University / Qatar University

Вокруг трубы при этом создаётся ряд из 10 сегментированных секций шириной 1,8 м каждая, охватывающий центральную трубу по окружности. В секциях воздух устремляется вниз, поскольку на высоте он будет более холодным, чем внизу. Для ускорения потока в верхней части каждой секции будет распыляться влага в виде тумана, что ещё сильнее охладит воздушные массы. В нижней части каждой секции будет по одной небольшой турбине.

Предложенное решение будет работать не только днём, но также и ночью. На ночь центральная турбина будет отключаться, тогда как за счёт разности температур поток воздуха сверху вниз сохранится.

Моделирование с учётом местных условий показало, что предложенный проект сможет выработать в общей сложности 753 МВт·ч электричества в год. Восходящий поток обеспечит 350 МВт·ч (но только при свете Солнца), а нисходящий в круглосуточной работе выработает около 400 МВт·ч. Остаётся вопрос заметного расхода воды на охлаждение воздуха туманом, поэтому проект будет ограничен в местах установки, хотя предложение обещает оказаться заманчивым для использования в пустынных районах с жарким климатом.

Наконец, архитектура солнечной башни может гармонично сочетаться с арабской культурой, что придаст ей особое очарование, а это дорогого стоит.

Власти Великобритании назвали проект компании Xlinks по созданию трансконтинентального энергомоста национальным, и запретили на своей земле препятствовать его реализации. Проект предусматривает прокладку энергетического подводного кабеля длиной 3800 км из Марокко к южному побережью Великобритании. Если кабель будет проложен, Великобритания закроет до 8 % своих потребностей в электричестве.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2/3DNews

Проект Morocco-U.K. Power Project с полным правом можно будет назвать стройкой века. Его стоимость превысит $25 млрд и может продлиться свыше пяти лет. Разработчик надеется ввести энергомост в эксплуатацию в 2029 году, но эти сроки могут оказаться нереалистичными.

Со стороны европейских государств вопросов к проекту быть не должно. Энергомост будет проложен в прибрежных водах Португалии, северной Испании и юго-западной Франции. К Великобритании он выйдет на юго-западе острова и по широкой дуге обогнёт побережье Бретани и Корнуолла, а затем выйдет на берег в Северном Девоне. Кабеля будет два — каждый мощностью 3,6 ГВт. По каждому из них будет передаваться высоковольтное напряжение постоянного тока (HVDC).

На этом хорошие новости заканчиваются. Компании Xlinks ещё предстоит построить в Марокко солнечные и ветровые электростанции, которые будут поставлять электричество в Великобританию. Всего надо будет создать солнечные и ветровые фермы мощностью до 11,5 ГВт. С властями Марокко договорённости ещё нет, а это сотни квадратных километров земли.

Потенциально проект может быть привлекательным для этой африканской страны с точки зрения занятости населения. Он может создать до 10 тыс. рабочих мест. Однако опыт сходных проектов в Африке показывает, что на работу обычно набирают специалистов из-за рубежа, у которых есть необходимая квалификация. Также надо понимать, что в энергосистему Марокко проект не подаст ни одного ватта энергии. Как при этом будут мотивировать местные власти к соглашению, остаётся только догадываться.

Более того, энергомост будет проходить рядом с территорией военного конфликта в Западной Сахаре. Само соседство с таким регионом не обещает спокойной работы и эксплуатации энергомоста. Наконец, в районе выработки электроэнергии придётся строить огромную батарею ёмкостью 22,5 ГВт·ч и мощностью 5 ГВт.

Основной аргумент разработчика строится на том, что энергомост из Африки даст больше электрической энергии, чем долгострой в виде АЭС Hinkley Point C, чья стоимость преодолела отметку в $40 млрд и продолжает расти с неизвестным итогом. Впрочем, стоимость проекта Morocco-U.K. Power Project также может оказаться выше ожидаемой планки в $25 млрд. И он может легко затянуться до середины 30-х годов. И это не говоря о технических трудностях, ведь энергомосты такой протяжённости да ещё глубоководные (на глубине 700 м) ещё никто не строил: максимум — это 765 км кабеля HVDC по маршруту Viking Link между энергосистемами Великобритании и Дании, ток по которому должен быть пущен в январе 2024 года.

Во что в итоге выльется проект Morocco-U.K. Power Project британскому налогоплательщику — это загадка, ответ на которую будет получен только после его запуска в эксплуатацию. Но если всё получится, этот кабель может стать началом для создания глобальной подводной распределительной энергосети, как это произошло с информационными каналами, опутавшими всю Землю.

Google сообщила, что в её центр обработки данных в Неваде начала подаваться электрическая энергия с первой в своём роде электростанции. Электричество вырабатывает нагретая до почти 200 ℃ вода, поднятая с глубины свыше 2 км. Чтобы обеспечить непрерывную работу электростанции с номинальной мощностью 3,5 МВт потребовалось пробурить горизонтальные скважины. Уникальный проект позволит создавать подобные установки во многих уголках Земли.

Источник изображения: Google

Проект реализован благодаря двухлетнему сотрудничеству Google и стартапа Fervo Energy. Опыт, необходимый для создания электростанции был перенят у нефтяников, для которых горизонтальная проходка не в новинку. Горизонтальный ствол длиною 990 м с помещённой внутрь обсадной трубой диаметром 17,78 см позволил создать постоянный и равномерный поток нагретой до 191 ℃ воды со скоростью 63 л/с. Обычный вертикальный канал был бы достаточен для обеспечения объектов теплом, чем практически сегодня и занимается геотермальная индустрия. До реализации проекта Google и Fervo о выработке электрической энергии из геотермальных источников никто всерьёз не думал.

Google показала, что проект рабочий и его можно тиражировать. Ранее компания Fervo заявляла, что в случае успеха намерена построить в штате Юта на порядок или даже более масштабную геотермальную электростанцию. Этот проект предусматривает обеспечение чистой энергией четверть жителей штата или около 300 тыс. домохозяйств.

Схема бурения скважин в проекте. Источник изображения: Fervo Energy.

Вдоль горизонтального канала с трубой проложены оптоволоконные кабели, которые служат датчиками потока, измеряют температуру и динамику прохода воды. Слежение за параметрами скважины ведётся в непрерывном круглосуточном режиме. Энергия от выработки также подаётся в стабильном режиме 24/7 в любое время года вне зависимости от погоды. Она может стать весомым дополнением к солнечной и ветровой энергетике, сглаживая пики потребления и прерывистый характер этих возобновляемых источников.