Американская компания Rondo Energy сообщила, что совместно с таиландской компанией Siam Cement Group кратно расширит мощности завода по производству тепловых батарей. Фактически речь идёт о производстве огнеупорных кирпичей, но на современный лад. Собранные в тепловую аккумулирующую установку «кирпичи» позволяют хранить до 1 МВт·ч энергии на 1 м², чего достаточно даже для сталелитейного производства. Это нужно для отказа от ископаемого топлива.

Источник изображений: Rondo Energy

Сегодня компания Siam Cement Group выпускает для Rondo Energy тепловые аккумуляторы в объёме 2,4 ГВт·ч в год. Анонсированное расширение завода в Таиланде доведёт объём производства тепловых аккумуляторов до 90 ГВт·ч в год, что в 2,5 раза больше, чем выпускает литиевых батарей одна гигафабрика компании Tesla. Судя по этим числам, у молодой компании Rondo Energy, которую одним из первых поддержал миллиардер и филантроп Билл Гейтс, впечатляющий портфель клиентов.

Тепловые батареи Rondo Energy представляют собой наборы из огнеупорных блоков, изготовленных из смеси цемента, кремния, алюминия и железа. Блоки хорошо теплоизолированы и нагреваются энергией от солнечных и ветряных установок до температур выше 1000 °C. Для потребления запасённой тепловой энергии через блоки прогоняется воздух, который нагревается сам и затем нагревает воду в другом контуре. Вода превращается в перегретый пар и тепло передаётся на промышленные установки от сталелитейных и химических до пищевого производства.

Принцип работы тепловых аккумуляторов Rondo Energy

Поскольку тепло передаётся без трансформации в электричество, КПД подобных тепловых аккумуляторов достигает 98 %. Считается, что в мире будущего без вредных выбросов подобные установки будут снабжать теплом все энергоёмкие производства. Судя по масштабу запланированного производства «кирпичей», это будущее наступит скорее раньше, чем позже.

Учёные из Национального университета Сингапура (NUS) сообщили о взятии очередной планки в эффективности солнечных ячеек из перовскита. Одиночный элемент площадью 1 см² показал КПД на уровне 24,35 %. Рекорд подтверждён независимыми экспертами и зафиксирован изданием Progress in Photovoltaics Research and Applications.

Источник изображения: NUS

Предыдущий рекорд для одиночных перовскитных фотоэлементов площадью 1 см² составил 23,7 % КПД. Новая работа продвинула ячейку вперёд на неполный процент, но она оказалась намного интереснее по другому параметру — по надёжности работы в реальных, а не в лабораторных условиях. По крайней мере, так заявили разработчики. И дело вот в чём.

Солнечные ячейки и перовскитные в частности создаются по двум основным схемам: обычной и инвертированной. Конструктивно они отличаются порядком чередования полупроводниковых слоёв. В случае обычной схемы сразу после стекла идёт электронно-проводящий слой, затем слой перовскита и сверху дырочно-проводящий слой. В инвертированной схеме дырочно-проводящий слой первым лежит на пути света, а электронный — последним.

Источник изображения: OSSILA

Самый высокий КПД показывали обычные ячейки, а самыми стабильными в работе были инвертированные. Сингапурские учёные смогли создать инвертированную перовскитную солнечную ячейку с КПД выше, чем у обычной. Тем самым они представили не только элемент повышенной эффективности преобразования света в электричество, но также обещают более долговечную его работу.

Впрочем, исследователи из NUS пока разрабатывают технологию ускоренного старения своей ячейки, чтобы доказать гарантированную возможность её работы свыше 25 лет, без чего массовое производство даже не стоит затевать. Также учёные будут продумывать перенос технологии на производство ячеек большой площади.

Два дня назад компания Siemens Energy AG сообщила буквально о катастрофе. Аудит показал «существенное увеличение частоты отказов компонентов ветряных турбин». В брак может уйти до 30 % уже развёрнутых по всему миру ветрогенераторов компании, а это до 30 ГВт установленных мощностей, что эквивалентно работе 30 атомных электростанций. Это невообразимый удар по всей ветроэнергетике и сектору возобновляемой энергии.

Источник изображения: Pixabay

По данным Reuters, проблема затрагивает от 15 % до 30 % турбин производства Siemens Gamesa Renewable Energy SA — дочерней компании Siemens Energy AG. В основном это дефекты в подшипниках и лопастях — от полного разрушения до трещин. На устранение дефектов понадобится не менее $1,1 млрд. Угроза подобной дыры моментально сказалась на акциях Siemens Energy, которые вчера обрушились на 37 %. Провал потянул за собой падение акций европейских производителей ветроустановок — компаний Nordex и Vestas, которые были клиентами Siemens Gamesa.

Уточняется, что проблема в основном затронула наземные ветроустановки. Но может так статься, что до морских просто не дошли руки, поскольку их сложнее инспектировать. К тому же, разрушение ветроустановок намного опаснее на суше, поскольку угрожает жизни и здоровью людей.

Сегодня во всём мире установлено свыше 132 ГВт ветрогенераторов с компонентами производства Siemens Gamesa. Это эквивалентно работе 132 атомных электростанций. Потерять до трети этого парка, а может даже больше, это будет очень и очень обидно.

Генеральный директор Siemens Gamesa Йохен Айкхольт (Jochen Eickholt) сказал журналистам: «Результат нынешнего обзора оказался гораздо хуже, чем я мог предположить. Проблемы с качеством выходят далеко за рамки того, что было известно до сих пор, особенно на суше. Мы занимаемся этой темой, но это отнимает много времени и требует определенных затрат. Хотя это должно быть понятно всем, я хотел бы еще раз подчеркнуть, насколько это горько для всех нас».

На этой неделе Глобальный совет по ветроэнергетике (GWEC) сообщил, что в июне 2023 года глобальная установленная мощность в ветроэнергетике достигла знаковой величины 1 ТВт. К этой отметке мир шёл примерно 40 лет, но рубеж 2 ТВт будет преодолён намного быстрее. Тем не менее, это только начало пути, и идти по нему надо быстрее и быстрее.

Источник изображения: Pixabay

С конструкциями ветроустановок и генераторами первыми серьёзно начали экспериментировать датские инженеры, что началось в 70-е годы прошлого века. По крайней мере, сегодняшние ветряные установки во многом опираются на разработки скандинавских исследователей. Точка отсчёта мировой ветроэнергетики выбрана советом GWEC именно из этих соображений.

Достижение рекорда обнародовали в Твиттере представители Рамочной конвенции ООН по изменению климата (UNFCCC, РКИКООН): «Хорошие новости. Спустя 40 лет глобальная установленная мощность ветроэнергетики в этом месяце достигла 1 тераватта. И трансформация к возобновляемой энергии ускоряется. Согласно оценкам, рубеж в 2 ТВт будет пройден до конца десятилетия».

В GWEC прогнозируют, что 2 ТВт установленной мощности в ветроэнергетике будут достигнуты менее чем через 7 лет. Но глобально задача ставится так, чтобы к 2050 году развернуть не менее 8 ТВт ветряных электростанций, без чего не получится достичь поставленных ранее климатических целей. «Нет времени и нет необходимости медлить», — заявил председатель GWEC Джонатан Коул (Jonathan Cole). Иначе мир, по его словам, постигнет экологическая катастрофа.

Британская компания Cheesecake Energy договорилась создать в английском городе Колчестер комплекс для демонстрации технологии накопления и хранения возобновляемой энергии в сжатом воздухе и нагретом песке. Аккумулирующая установка собирается в стандартных 6-м грузовых контейнерах из подручных материалов и может служить примером малобюджетной альтернативы хранению энергии в литиевых батареях.

Источник изображения: Cheesecake Energy

«У нас есть реальные проблемы в Великобритании, где застройщики хотят построить жилые комплексы или новые коммерческие объекты, а им в основном говорят: "Вы сможете получить достаточно [зелёной] энергии для этого в 2030 году", — рассказал соучредитель компании Cheesecake Energy Майкл Симпсон (Michael Simpson). — Для них распределительные сети развиваются недостаточно быстро».

Предложение Cheesecake Energy отличается простотой и дешевизной. В составе комплекса присутствует солнечная электростанция (в проекте Колчестера она будет 8-МВт). Днём избыток электричества подаётся на аккумулирующее устройство. В его состав входят переделанные двигатели от грузовиков Volvo, генераторы, компрессоры, ёмкости с песком и баки для хранения воздуха под давлением.

С помощью излишков энергии система закачивает воздух в баки, а выделяемое в процессе сжатия тепло отводит в бункеры с песком и гравием. Чтобы отдать энергию ночью или при повышенном потреблении, система запускается в обратном порядке. Воздух стравливается и нагревается, после чего в процессе расширения раскручивает валы генераторов и вырабатывает энергию. По словам разработчиков, на номинальной мощности установка способна работать от 5 до 12 часов. Цена вопроса — всего 500 тыс. фунтов стерлингов ($630 тыс.). Количество контейнеров можно масштабировать.

В Колчестере система Cheesecake Energy будет запущена в 2024 году. Если она себя зарекомендует, последуют другие заказы. Производителю не нужны будут дорогие компоненты и дорогой литий. Сырьё для накопления энергии буквально лежит под ногами.

Если речь идёт об аккумулировании тепла без перевода его в электрическую энергию, то решение может быть ещё эффективнее. В знаменитой своими разработками Окриджской национальной лаборатории (ORNL) в прошлом году даже создали специальную группу для поиска подобных решений применительно к архитектуре. Группа разрабатывает методы аккумулирования тепла в зданиях, чтобы перевести их на частичное самообеспечение энергией. Это непростой вопрос, и он требует государственной поддержки, поскольку инвестиции будут очень и очень долгосрочными. Бизнес на такое вряд ли будет готов.

Другая компания — нидерландская Kyoto Group — предлагает установки для хранения тепла и отдачи его по запросу. Подобная услуга может быть востребована в энергоёмкой промышленности, например, сталелитейной или при производстве картона. Установка Kyoto Group хранит тепло в расплаве солей при температуре до 400 °C — оно получается либо напрямую от источника тепла, либо при использовании для нагрева излишков электричества. На выходе установка выдаёт водяной пар нужной температуры. Опытная установка уже обслуживает производство бумаги под Копенгагеном, выдавая в нагрузку разогретый до 180 °C пар.

Источник изображения: Kyoto Group

Нетрудно представить, что выгоду из подобных систем можно извлечь только при строжайшей оптимизации. Следить за меняющимися ценами, прогнозом погоды, режимами работы установок и многим другим лучше доверить компьютеру, а не живому оператору. Этим заняты разработчики соответствующих программ, например, компания Maplewell Energy из Колорадо. Компания помогла одному из продуктовых магазинов таким образом автоматизировать работу холодильников, что они сами выходили на повышенную мощность в моменты самых низких цен на электричество, набирая несколько резервных градусов для отключения на время, когда цены на электричество повышались.

«Получение на 100 % декарбонизированной распределительной энергосети — это не что иное, как проблема оптимизации», — утверждает глава Maplewell Мэтью Ирвин (Matthew Irvin).

Учёные из Университета Пенсильвании создают солнечные элементы из нетипичного материала — из условно двумерных дихалькогенидов переходных металлов (TMDC). Эти материалы обладают сравнительно низкой эффективностью преобразования света в электричество, но они в сто раз легче современных кремниевых фотопанелей. Для космоса малый вес — это решающее преимущество. Но над панелями из ДПМ ещё предстоит поработать.

Источник изображения: Pixabay

Толщина ДПМ-плёнки не больше нескольких атомов. Это на несколько порядков тоньше, чем слой кремния или арсенида галлия в современных фотопанелях. Это позволит сделать солнечные ячейки из ДПМ в сто или более раз легче. Для расширения присутствия человека в космосе — на орбите, лунах и других планетах — вес транспортируемых с Земли грузов будет иметь критическое значение. Придёт время, и от кремния в космической энергетике придётся отказаться. И тогда, уверены исследователи, настанет звёздный час лёгких фотопанелей из дихалькогенидов переходных металлов.

Впрочем, у ДПМ-материалов есть существенный недостаток. Все созданные до сегодняшнего дня образцы фотоэлементов на их основе демонстрировали КПД не выше 5 %. В пересчёте на вес это всё равно лучше, чем у кремния, но в идеальном случае КПД перспективного материала необходимо повышать, что, например, можно делать путём оптимизации структуры фотоячейки. Именно этим занялись учёные из Университета Пенсильвании и добились ощутимого успеха — предложили структуру ДПМ-ячейки с КПД 12 %.

Следует уточнить, что заявленный КПД достигнут на цифровой модели фотоэлемента. Исследователи решили начать не с опытов, а с моделирования, в чём есть определённый смысл — так дешевле и быстрее. Но на базе цифровой модели и выработанных методик, уверены специалисты, они или их коллеги смогут в ближайшие четыре–пять лет представить физические образцы солнечных элементов из дихалькогенидов переходных металлов с КПД не менее 10 %.

Источник изображения: Device

Секрет разработки, о которой учёные рассказали в свежем номере журнала Device, кроется в многослойной структуре элемента (плёнка на плёнке, когда начинают работать многочисленные переотражения фотонов), а также в конструкции электродов, которая позволяет эффективно управлять экситонами — главными действующими элементами двумерных ДПМ-структур. Но всё это пока на бумаге. Ждём практической реализации.

По данным немецких СМИ, грузовое судно врезалось в ветряную турбину массива Gode Wind 1 у побережья Германии в Северном море. Инцидент произошёл в апреле. Вчера стало известно, что корабль шёл на автопилоте и отклонился от курса на несколько километров.

Источник изображения: Wasserschutzpolizeiinspektion Oldenburg

Компания-оператор массива Gode Wind 1 — датская Ørsted A/S — зафиксировала вход судна в зону электростанции, но с капитаном корабля не связывалась. Капитан корабля также не уведомил оператора о столкновении с турбиной. Турбина в инциденте не пострадала. Её вывели из эксплуатации на 24 часа для осмотра и потом запустили в работу. Зато судну не повезло. Сухогруз Petra L под флагом Антигуа с 1500 тоннами зерна получил пробоину по правому борту размерами 5×3 м.

В инциденте никто не пострадал. Вода проникла внутрь, но идущий из польского Щецина в Бельгию сухогруз смог своим ходом добраться до порта Эмден в Германии.

Турбина мощностью 330 МВт оказалась настолько прочной, что её системы мониторинга даже не зафиксировали столкновения с сухогрузом. По этой причине компания-оператор не сочла нужным связываться с капитаном судна, хотя позже выяснилось, что причины для связи всё-таки были. Турбина могла получить более серьёзные повреждения, и эксплуатировать её без инспекции могло быть опасным.

Массив Gode Wind 1 состоит из 55 ветряных турбин с роторами диаметром 154 м. Он расположен на удалении 45 км от побережья Германии и принадлежит датскому ветроэнергетическому гиганту Ørsted. В Германии по инциденту начато расследование.

Подавляющее большинство лопастей ветряных турбин окажутся на свалке, что в значительной степени нивелирует их вклад в низкоуглеродную энергетику. К 2050 году это составит свыше 43 млн тонн неперерабатываемых отходов. Учёные из Калифорнийского университета в Дэвисе занялись вопросом экологической утилизации лопаток ветряных турбин, положив в основу их изготовления мицелий грибов, органический субстрат и каркас из бамбука.

Источник изображений: University of California, Davis

Группа исследователей занялась вопросами совместимости мицелия ряда грибов, включая съедобные, субстратов и материалов для каркасов. Разработчики уверены, что мицелий в сочетании с субстратом из органических отходов способен заменить полиуретан и акрил. Собственно, разработка органических лопастей началась с проекта 2018 года по созданию органического шлема для велосипедистов с подкладкой из мицелия.

Благодаря попавшему в группу выходцу из Китая нашлось кому плести каркас лопасти из бамбука. Без этого специалиста, признаются в университете, развитие проекта не перешло бы в фазу испытаний прототипа. Учёные готовятся испытать органическую лопасть с мицелием внутри на турбине мощностью 1 кВт и с имитацией скорости ветра до 137 км/ч. Если испытания пройдут успешно, то можно будет начинать говорить с настоящими производителями лопаток, ведь вопрос масштабирования проблем не принесёт, уверены учёные.

Менее экологически чистый, но более надёжный способ утилизации лопастей ветряных турбин предлагают немцы. Они создали лопасти и подобрали к ним кислоты, которые растворяют эпоксидную смолу до разделения лопастей на составные материалы. И такие лопасти уже дают первую энергию.

Учёные из Калтеха сообщили о первой в мире успешной передаче солнечной энергии из космоса на Землю. Опытная орбитальная платформа передала микроволновое излучение на приёмник на крыше инженерной лаборатории в кампусе Калтеха в Пасадене, что доказало возможность получения чистой энергии из космоса.

Модуль MAPLE изнутри. Разнесённые пустым пространством приёмник и передатчик энергии и светодиод, подтверждающий передачу энерегии. Источник изображения: Caltech

Созданный в Калифорнийском технологическом институте демонстратор SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator) отправлен в космос в январе этого года в пакете запуска полезной нагрузки Transporter-6 компанией SpaceX. Это аппарат весом 50 кг на спутниковом шасси Momentus Vigoride компании бывшего владельца «Техносилы» российского бизнесмена Михаила Кокорича.

Демонстратор SSPD-1 содержит три ключевых узла, каждый из которых призван испытать ту или иную технологию, связанную со сбором и передачей солнечной энергии из космоса на Землю. В настоящий момент Калтех сообщил об успешном испытании модуля MAPLE, который собирает солнечную энергию, преобразует её в микроволновое излучение и с помощью фазированной антенны направляет на приёмник на Земле.

Также беспроводные приёмник и передатчик энергии установлены в самом модуле MAPLE. Это доказало возможность работы технологии в условиях открытого космоса. Собранная солнечными элементами на борту демонстратора энергия передавалась от одной стенки модуля до другой, и это можно было наблюдать по загорающимся внутри модуля светодиодам. Переданный и зафиксированный на Земле сигнал, очевидно, был очень и очень слабым даже для включения светодиода. Но в данном случае это было неважно. Главное, что принцип работы проверен практикой.

Момент установки модуля DOLCE на платформу

Два других модуля демонстратора SSPD-1 не менее важны в дальнейшем изучении технологий передачи солнечной энергии на Землю. Модуль ALBA содержит 22 различных типа фотоэлементов для оценки их работы в открытом космосе, а модуль DOLCE представляет собой конструкцию-оригами для развёртывания огромных массивов солнечных панелей в космосе. Носовая часть ракет-носителей ограничена по пространству для полезной нагрузки, и солнечные массивы до начала их сборки на орбите как-то надо будет очень и очень компактно укладывать. Надеемся, нам также покажут работу такого массива в составе демонстратора SSPD-1.

Возможность передачи солнечной энергии на Землю позволит использовать чистую энергию в отдалённых местах и в зонах бедствий, куда обычная энергетическая инфраструктура либо не дотянется вовсе, либо будет разрушена. Этим направлением заняты все ведущие страны мира — опытных платформ на земле и в космосе будет всё больше и больше, включая российские.

Бельгийский оператор электросетей компания Elia сообщил, что в понедельник 29 мая солнечная и ветровая генерация впервые обеспечили достаточное количество электроэнергии, чтобы покрыть весь спрос на электричество в стране. Рекорд установлен между 13:00 и 13:30. И хотя ночью такое повторить пока невозможно, способность возобновляемой энергетики полностью заменить ископаемую впервые доказана на практике.

Источник изображения: Pixabay

Рекорд прошлого года был установлен 11 мая. Тогда солнечная и ветровая энергетика в сумме выдали 7112 МВт. Уже в этом году 28 мая был зафиксирован новый рекорд в выработке этими источниками — 7695 МВт. Наконец, 29 мая оператор отметил новый абсолютный рекорд генерации — 8303 МВт. Это было больше, чем на тот момент требовалось всем потребителям электроэнергии в Бельгии, отметили в компании.

Источник изображения: Elia

Солнечные панели внесли почти в два раза больше в рекордные показатели, чем ветровая генерация. Так, выработка электричества солнечными панелями составила 5500 МВт против 2803 МВт, полученных от ветрогенераторов.

«Такие моменты, как этот, подчеркивают необходимость новой модели рынка, которая стимулирует гибкое потребление, — отметили в компании-операторе. — При такой модели потребители с гибкими приборами, такими как тепловые насосы и электромобили, смогут заряжать свои приборы, когда есть много дешевой, экологически чистой электроэнергии, одновременно помогая поддерживать баланс сети».

Отчёт Управления энергетической информации США (EIA) за первый квартал 2023 года показал, что впервые в истории страны ветровая и солнечная энергетика вместе по выработке опередили угольную. Первые две наращивали генерацию, а последняя её уверенно сокращала. При этом решающий вклад в победу «зелёной» энергетики над углём внесли ветряные фермы и малые солнечные панели на крышах домов и офисов.

Источник изображения: Pixabay

Производство солнечной энергии за первый квартал текущего года в годовом отношении выросло на 7,8 %. Выработка электроэнергии «малыми» фермами выросла на 24 % — заметнее, чем в случае любой другой генерации. Теперь этот вид «зелёного» электричества удерживает почти треть в общей выработке солнечной энергии в США (32,8 %). В то же время к этой цифре надо относиться с осторожностью, поскольку она во многом строится на расчётах, а не на реальных показателях.

В совокупности фотоэлектрические установки в США, с учётом вклада нагревательных солнечных контуров, достигли доли выработки электроэнергии на уровне 4,4 %. Выработка электроэнергии ветроустановками за год выросла на 5,3 % и составила 12,5 % от общего объёма выработки электроэнергии в США. Вместе ветер и солнце в первом квартале 2023 года обеспечили 16,9 % выработки электроэнергии в США.

Производство электричества с помощью угля, напротив, за год упало на 28,6 % и составило всего 15,6 % от общего объёма производства электроэнергии в США за квартал. Только в марте ветряные турбины в США произвели почти столько же электроэнергии (44 355 ГВт·ч), сколько произвёл уголь (49 863 ГВт·ч).

С учётом всех видов возобновляемых источников энергии, включая биомассу, гидроэнергетику и геотермальную энергетику, на долю возобновляемых источников в первые три месяца этого года пришлось 24,9 % от общего объёма выработки. Это выше, чем доля возобновляемой энергии в первом квартале 2022 года (24,2 %), даже с учётом того, что все «дополнительные» к солнцу и ветру виды «зелёной» генерации за год снизили выработку: гидроэнергетика на 15,5 %, древесина/биомасса на 6,2 %, а геотермальная на 3,6 %.

Судя по всему, в этом году совокупно возобновляемая генерация в США произведёт более четверти электрической энергии, что станет знаковым достижением.

Китайские источники сообщили о включении в национальную распределительную сеть Китая первой очереди солнечных электростанций из так называемого «пустынного» кластера. В пустыне Гоби и других засушливых районах страны планируется развернуть до 450 ГВт солнечных и ветряных мощностей. Мощность первой подключенной к сети солнечной станции составила 1 ГВт. Электричество от неё будет передаваться в центральную китайскую провинцию Хунань по линиям повышенного напряжения, и это может иметь последствия.

Где-то в песках Гоби. Источник изображения: CHINA NEWS SERVICE

Проект «пустынных» электростанций предусматривает создание очень и очень протяжённых высоковольтных линий передачи электричества. Для снижения потерь на таких дистанциях было решено повысить передаваемое напряжение с 800 кВ до 1100 кВ. Для сравнения, на высоковольтных линиях передачи в США используется напряжение 500 кВ. Повышение напряжения сопровождается ростом напряжённости электромагнитного поля по маршруту и ведёт к геомагнитным аномалиям.

Это может приводить к более частому возникновению гроз, изменению в картине магнитного поля Земли, сбоям в работе систем позиционирования и к искажению спутниковых данных. Особой ясности в этом вопросе нет. Китай станет первым, кто всё это испытает на практике.

Оператором только что введённой в строй первой очереди электростанций является компания China Energy Investment Corp. Солнечная ферма мощностью 1 ГВт должна будет вырабатывать в год до 1800 ГВт•ч, что эквивалентно потребности в электроэнергии 1,5 млн домашних хозяйств, утверждают в компании. Проект предусматривает общую установленную мощность 13 ГВт и оценивается в 85 млрд юаней ($12,28 млрд).

По данным NEA, установленная мощность возобновляемых источников энергии в Китае в первом квартале продолжала расти, достигнув 47,4 ГВт, что на 86,5 % больше, чем за аналогичный период прошлого года, и составляет 80,3 % от общей вновь добавленной установленной мощности. Новые установленные мощности в ветроэнергетике выросли до 10,4 ГВт, а солнечной энергетики — до 33,66 ГВт, сказано в сообщении.

В первом квартале общая установленная мощность возобновляемых источников энергии в Китае достигла 1260 ГВт, включая 376 ГВт ветровой энергии и 425 ГВт фотоэлектрической энергии.

Выработка электроэнергии из возобновляемых источников также постоянно увеличивается: национальное производство электроэнергии из возобновляемых источников достигло 594 700 ГВт•ч, что на 11,4 % больше, чем в прошлом году, в том числе 342 200 ГВт•ч ветровой и солнечной энергии, что на 27,8 % больше, чем годом ранее.

Крупнейший в Японии производитель стекла — консорциум Nippon Sheet Glass (NSG) — собирается на практике испытать фотоэлектрические окна. Они будут пропускать видимый свет, но станут улавливать инфракрасные и ультрафиолетовые длины волн, чтобы превращать их в электрический ток. Здание станет получать «зелёное» электричество и в процессе эксплуатации значительно сократит выбросы парниковых газов.

Те самые окна. Источник изображения: Eneos

Фотоэлектрические стёкла компания NSG производит по технологии, разработанной Массачусетским технологическим институтом (MIT) и Университетом штата Мичиган (MSU). В 2011 году для рыночного продвижения разработки была создана компания Ubiquitous Energy. На сегодняшний день на основе фотоэлектрических стёкол Ubiquitous Energy реализовано несколько пилотных проектов. Затеянный NSG проект, возможно, станет самым масштабных из них.

Остекление прозрачными фотоэлектрическими панелями будет сделано на железнодорожной станции Takanawa Gateway Station в Токио. Фотоэлектрические окна будут установлены на два месяца, но если они себя покажут с хорошей стороны, то смогут работать дольше. Окна будут передавать выработанное электричество на аккумуляторы и дальше через интерфейс в раме. Также в окна будут встроены датчики освещённости, температуры и скорости ветра. Это позволит развернуть «умное» регулирование климата в помещении, когда систему фотоэлектрических окон с датчиками подключат к местной системе отопления/кондиционирования.

Проекты по остеклению оконных проёмов зданий и фасадов целиком прозрачными или декоративными фотоэлектрическими панелями пока можно пересчитать по пальцам одной руки. Самым масштабным из них можно считать строительство многоэтажки в Австралии, чей фасад будет целиком покрыт фотоэлектрическими панелями. Проект NSG будет намного скромнее, но его легче будет реализовать и проанализировать.

Швейцарская компания Energy Vault к лету завершит строительство самых масштабных в мире площадок по аккумулированию электрической энергии в гравитационных системах. Один аккумулятор строится в США, а второй — в Китае. Энергия будет запасаться при подъёме 24-тонных блоков на высоту свыше 100 метров. Её выработка будет происходить в процессе контролируемого спуска блоков на уровень земли.

24-т блок для накопления энергии подъёмом на высоту. Источник изображения: Energy Vault

По словам проектировщиков, гравитационные аккумуляторы просты, надёжны, собираются из местных комплектующих, включая блоки, и могут работать в любых климатических условиях без специального контроля и сложного климатического оборудования. В момент избытка электрической энергии 24-т блоки подаются к лифтам и поднимаются на высоту. В США сооружение будет достигать в высоту 140 м, а в Китае — 120 м. Когда выработка электрической энергии падает, что актуально в случае солнечной и ветряной энергетики, блоки спускаются на лифтах вниз, раскручивая роторы генераторов и вырабатывая электричество.

За время спуска блока размерами 3,5 × 2,7 × 1,3 м со скоростью 2 м/с вырабатывается примерно 1 МВт электричества с КПД более 80 %. Здания гравитационного аккумулятора можно строить не только вверх, но и вширь, таким образом наращивая ёмкость хранения энергии. Например, хотя китайский аккумулятор будет ниже строящегося в США, за счёт большей площади сооружения он может хранить до 100 МВт·ч электричества, тогда как американский — всего 36 МВт·ч.

Блоки для запасания энергии изготавливаются на месте из прессованной земли. Добавляются только скрепляющие растворы не более 1 % на вес блока. Система простая и неприхотливая в эксплуатации. Разработчик даёт 35 лет гарантии на работу гравитационной аккумулирующей системы.

Строительство гравитационного аккумулятора в Китае

В Швейцарии компания Energy Vault с 2020 года эксплуатирует опытный аккумулятор ёмкостью 5 МВт·ч. Он подключён к местной электросети и является не просто демонстратором, а рабочим инструментом. Но это маленький по своим масштабам проект. Два новых проекта — один в США в Снайдере (штат Техас) и второй в Китае к северу от Шанхая — станут доказательством хорошего и надёжного масштабирования платформы.

Свежий отчёт BloombergNEF говорит, что ветроэнергетика демонстрирует признаки восстановления после тревожного спада в 2022 году. В прошлом году по множеству причин было создано на 15 % меньше мощностей на энергии ветра, чем годом ранее, а в число морских установок и вовсе упало на 46 %. Впервые дающая надежды на обильную и чистую энергетику отрасль дала сбой, что заставляет задуматься о новых путях, усилиях и возможностях для расширения области ветроэнергетики.

Источник изображения: Pixabay

Согласно собранным источником данным, в 2022 году в эксплуатацию во всём мире были введены ветротурбины общей мощностью 86 ГВт. Годом и двумя годами ранее, например, каждый год вводилось примерно по 100 ГВт мощностей ветрогенераторов.

«Это, безусловно, тревожный знак для правительств по всему миру, — заметил Оливер Меткалф (Oliver Metcalfe), руководитель отдела исследований ветровой энергетики в BloombergNEF (BNEF). — Даже когда стремления правительств [в продвижении ветроэнергетики] растут, мы видим, что новые проекты медленно продвигаются по Земле <..> одних лишь стремлений недостаточно».

Аналитики поясняют, что в 2022 году по производителям и разработчикам ветроустановок сильно ударила инфляция. Проекты стали дороже с подорожанием доставки и ростом цен на основные материалы, включая смолы, используемые при создании лопастей. Кто-то пытался перезаключить договора на новых условиях, кто-то нёс убытки и выполнял договор, а кто-то отменил контракты или отложил планы.

К концу года ценовое давление на компоненты начало спадать, но возникло новое опасение, что правительства отменят льготы для ветроэнергетики. Особенно опасно это было для Китая и США, как для крупнейших рынков ветроэнергетики. К счастью для отрасли, в США льготы были продлены Законом об инфляции. В Китае этого не произошло и субсидирование, в частности, морских проектов прекращено с 2021 года.

В настоящее время в США и в Европе заключаются многочисленные договора на развёртывание новых ветряных мощностей. В Европе к ветроэнергетике всерьёз собирается подключиться Франция (известная своей любовью к АЭС). Начинает активизироваться на новом для себя поприще Тайвань. В США запущены крупнейшие аукционы на аренду площадей под ветропарки у берегов Нью-Йорка, Нью-Джерси, Северной и Южной Каролины и Калифорнии. Это даёт надежду, что в этом году произойдет оживление в установке морских ветряных установок, и даже может быть достигнут рекордный рост.

В то же время остаётся множество проблем. Судов для установки ветряных турбин в прибрежной зоне скоро будет не хватать для выполнения растущего объёма работ. Рыболовецкие общины активнее протестуют против установки турбин в море, если это грозит рыболовству или местной культуре. Наконец, в развитых странах развитию морской ветроэнергетики мешает местная бюрократия. Это и другие причины удерживают ветрогенерацию на уровне 7 % в мировой выработке электроэнергии и не очень понятно, когда же ждать изобилия.