В конце октября финский стартап Polar Night Energy завершил наполнение ёмкости теплового аккумулятора 2000 тонн измельчённого мыльного камня. Аккумулятор будет хранить до 100 МВт·ч тепловой энергии с пиковой отдачей мощности 1 МВт. Этой ёмкости хватит на отопление небольшого городка неделю зимой и на месяц нагрева воды летом. Ввод в эксплуатацию состоится в 2025 году. Испытания начнутся через месяц или чуть позже.

Источник изображений: Polar Night Energy

О начале строительства масштабного накопителя тепла от избыточной выработки энергии солнечными и ветряными установками в регионе было сообщено в начале 2024 года. Ранее компания Polar Night Energy на примере пилотной установки мощностью 100 кВт и ёмкостью 8 МВт·ч показала, что идея хранить тепло в нагретом песке для последующего использования вполне рабочая и достаточно эффективная.

Для реализации масштабного проекта был заключён договор с общиной Порнайнен на юге Финляндии. Проект предусматривал наполнение бункера теплового аккумулятора диаметром 15 м и высотой 13 м 2000 тоннами песка. Точнее, песок использовался в пилотном проекте. Для масштабного проекта был выбран более теплоёмкий материал и по совместительству отходы производства одной из местных компаний — талькохлорит, который ещё называют мыльным камнем. Этот материал используется компанией Tulikivi для облицовки каминов и печей для саун. Использование для теплоаккумулятора отходов производства — это высший пилотаж в сфере безотходной экономики, и финны оказались в этом вопросе на высоте.

Поскольку основная часть работы завершена и остался только монтаж внешних узлов, работы вскоре перейдут в область проверки накопителя в условиях зимней эксплуатации. Ожидается, что полностью заряженный тепловой аккумулятор сможет неделю снабжать теплом дома граждан округа Lämpö. Накопитель будет подключёна к системе централизованного отопления и сможет обогревать до 5 тысяч граждан. Сдача объекта в эксплуатацию ожидается позже в 2025 году по результатам испытаний.

Исследователи из Австралии и Латвии открыли способ превратить бесполезные отходы из полистирола в источник чистой и условно бесконечной энергии. Полистирол оказался наиболее перспективным материалом для генерации статического электричества среди других пластиков. Статику можно снимать с полистирола, накапливать и превращать в бесплатную электроэнергию. А всё что нужно для возникновения зарядов — это лишь поток воздуха через пластинки полистирола.

Источник изображения: RMIT

Полистирол, использующийся, преимущественно, для упаковок, ежегодно производится в объёме 25 млн тонн. После использования он в основном оказывается на свалках. В переработку поступает лишь малая часть этого материала. Свойства полистирола делают его мусором длительного разложения — до 500 и более лет. Но эти же качества сделали его лучшим выбором для создания электростатических генераторов.

Учёные из Австралийского университета RMIT и Латвийского технического университета в Риге обнаружили, что обдуваемые потоком воздуха тончайшие пластинки из полистирола активно вырабатывают статическое электричество. Пластинки должны быть толщиной в десять раз тоньше человеческого волоса. Движение воздуха между ними заставляет их тереться друг от друга и возбуждать статический заряд, который затем направляется для зарядки конденсатора и дальше в электрическую цепь.

Источник изображения: Advanced Energy and Sustainability Research 2024

Такую установку для выработки электричества из множества параллельно расположенных полистироловых пластинок учёные предлагают устанавливать в местах постоянного движения воздуха. Например, в системах вентиляции. Установки смогут подпитывать местную сеть и даже сэкономят до 5 % потребления кондиционеров, если в последние встроить предложенную систему по сбору статического электричества.

Параллельно созданию электростатических генераторов из вторсырья исследователи глубже изучили природу возникновения статического заряда, чем двинули дальше фундаментальную науку. А ещё раньше подобное исследование провели учёные из США, которые изучили тонкости возникновения статики на примере шерсти домашних котиков. Возвращаясь к полистиролу, отметим, что сама идея вторичного использования полистирола не менее ценная, чем изобретение способа добывать энергию с его помощью.

Американская компания Solarcycle объявила о строительстве в США своего третьего завода по переработке старых солнечных панелей. Предприятие в Седартауне, штат Джорджия, станет крупнейшим центром по утилизации панелей, начав работу в середине 2025 года с переработки 2 млн панелей в год. Повторному использованию будет подлежать 99 % материалов. В 2030 году завод будет ежегодно утилизировать до 10 млн панелей или четверть выведенных из оборота в США.

Источник изображения: UNSW

Если планы исполнятся, США не будет грозить участь превратиться в свалку отработавших солнечных панелей, что сегодня происходит в Австралии и к концу десятилетия грозит Германии. Конкретно Solarcycle сотрудничает с 70 компаниями по производству солнечной энергии и готова перерабатывать как односторонние солнечные панели, так и двухсторонние, что многим её коллегам по бизнесу пока не по силам.

Внедрённые на предприятиях Solarcycle техпроцессы позволяют извлекать при переработке старых панелей порядка 99 % сырья. Очевидно, что больше всего в отходы пойдёт кремниевого сырья, которое, фактически, и есть солнечные панели. Для повторного использования кристаллического кремниевого стекла Solarcycle рядом с заводом по переработке панелей построит завод по выпуску заготовок для новых солнечных панелей из кремниевого стекла.

У компании уже есть заводы по переработке солнечных панелей в городах Одесса (Техас) и Меса (Аризона). Но завод в Седартауне станет крупнейшим предприятием в США такого рода. Когда заводской комплекс в Седартауне из двух заводов начнёт работать на полную мощность, для его обслуживания наймут 1250 человек.

Наземные ветрогенераторы сдержано наращивают размеры и диаметры роторов. Чем длиннее лопасти, тем выше уровень шума и общее воздействие на среду. В море нет недовольных жителей, которым это может навредить. Поэтому морские ветряные турбины без ограничений растут в размерах. Но свои рекорды есть и у наземных ветряных установок. Недавно китайская компания Sany Renewable Energy установила крупнейшую в мире установку с ротором диаметром 270 м.

Источник изображения: Sany Renewable Energy

Предыдущий рекорд принадлежал наземной ветряной турбине с ротором диаметром 240 м — установке компании Goldwind мощностью 12 МВт, развёрнутой в 2023 году. Компания Sany Renewable Energy легко побила этот рекорд, установив 15-МВт генератор SI-270150 с лопастями длиной по 131 м каждая. К тому же компания заявляет, что её лопасти частично перерабатываемы, что повышает экологичность, так как многие полимерные компоненты ветряков трудно поддаются переработке.

В целом на суше немного мест с постоянными сильными ветрами, что является одной из причин, почему наземные ветряные турбины не стремятся к гигантским размерам. Но ситуация постепенно меняется. Например, компания Sany Renewable Energy в этом году начала массовое производство лопастей длиной 131 м и не планирует останавливаться на этом. Также компания утверждает, что её новые турбины смогут работать 25–30 лет и дольше после небольшой модернизации, что обещает значительно окупить инвестиции в установку новых ветряков.

На фоне морских ветряных турбин новая установка Sany выглядит сравнительно скромно, занимая седьмое место в мире по размерам. Крупнейшая действующая установка принадлежит другой китайской компании — Mingyang Smart Energy, которая возвела 20-МВт морскую турбину с ротором диаметром 292 м. В 2025 году компания Mingyang обещает построить ещё более мощную и крупную морскую ветроустановку — 22-МВт с ротором диаметром 310 м.

Группа учёных Стэнфордского университета опубликовала работу, в которой дала прогноз по темпам роста в США тепловой аккумуляции в огнеупорных кирпичах. К 2050 году специалисты ожидают полный переход теплоёмких производств в США на возобновляемые источники энергии. Кирпичи станут недорогой альтернативой химическим аккумуляторам, накапливая и отдавая около 14 % энергии для теплоёмких производств.

Источник изображений: Rondo Energy

Огнеупорные кирпичи изготавливаются из обычных материалов, поэтому стоимость системы хранения тепла из огнеупорного кирпича будет более чем в десять раз дешевле, чем создание эквивалентной системы хранения энергии на обычных электрических аккумуляторах. В зависимости от используемого материала, кирпичи можно будет нагревать прямым способом, если они будут токопроводными, например, с графитом, или внешним нагревательным элементом, если кирпичи не будут пропускать через себя ток.

Тепловые аккумуляторы из кирпичей рассматриваются действующими властями США как проекты с высокой степенью повторяемости, что чрезвычайно удобно при массовом создании установок. В частности, Министерство энергетики США в настоящее время обсуждает вопрос субсидии в размере $75 млн компании Diageo North America, если она согласиться разместить на своих мощностях две теплоаккумулирующие установки на кирпичах производства компании Rondo Energy. Последняя поддержана фондом Билла Гейтса, и строит в Тайланде мегазавод по производству теплоаккумулирующих кирпичей, а производству нужен сбыт.

Согласно выводам учёных из Стэнфорда, в США возобновляемые источники энергии могут обеспечить теплом до 90 % энергоёмких промышленных процессов. Чтобы удовлетворить этот спрос, системы накопления энергии из кирпичей должны достичь ёмкости 2,6 ТВт·ч с пиковой отдачей 170 ГВт. Это позволит сократить вредные выбросы промышленности США на 9,6 %. В случае обеспечения кирпичами мирового теплоёмкого производства с использованием исключительно возобновляемой энергии, необходимо будет аккумулировать и выдавать в нагрузку 2,1 ТВт тепловой мощности.

В обозначенных масштабах системы накопления тепла из огнеупорного кирпича не только заменят 14 % ёмкости аккумуляторов, но и сократят годовое производство водорода для электрогенерации примерно на 31 % и мощности подземных хранилищ тепла примерно на 27 %.

Что касается себестоимости хранения тепловой энергии в кирпичах, то аналитики заявляют, что она будет, как минимум, в десять раз дешевле стоимости хранения энергии в аккумуляторах. Так, по некоторым оценкам в 2035 году стоимость хранения энергии в электрических аккумуляторах составит $60 за каждый кВт·ч. Это даёт стоимость энергии на уровне $6 за 1 кВт·ч в случае её хранения в огнеупорных кирпичах. А с учётом быстрого удешевления химических аккумуляторов остаётся вероятность, что суммы будут ещё меньше.

Отчет о состоянии мировой атомной промышленности (WNISR) за 2024 год, составленный немецким специалистом Майклом Шнайдером (Mycle Schneider), говорит о значительном превосходстве установленных солнечных электростанций над атомными. Несмотря на всю поднятую вокруг возрождения мирного атома шумиху, новых реальных проектов АЭС совсем немного, тогда как солнечная энергетика развивается очень и очень стремительно.

Этап строительства атомного энергоблока. Источник изображения: Hullernuc, Wikimedia

В отчёте WNISR указано, что по состоянию на 2024 год в мире насчитывается 408 действующих атомных реакторов, которые в середине года выдавали суммарно 367 ГВт электроэнергии. Это более чем в пять раз меньше установленных мощностей на солнечных электростанциях, совокупная мощность которых приближается к 2 ТВт (по прогнозу — 1,9 ТВт на конец июня). При этом необходимо понимать, что солнечные электростанции работают с перерывами и с разной эффективностью в светлое время суток. Поэтому реальная выработка в солнечной энергетике будет, очевидно, меньше.

Тем не менее солнечные мощности растут впечатляющими темпами и явно продолжат опережать атомную энергетику. В отчёте показано, что атомная энергетика остаётся ниже уровней 2019 и 2021 годов. В текущем году хоть и стало на один блок АЭС больше, но количество энергоблоков всё ещё остаётся на 30 меньше, чем в 2002 году, когда был отмечен пик по одновременно действующим реакторам. За прошедший год добавилось всего 0,3 ГВт атомных мощностей, что является довольно скромным показателем.

Интересно, но в стране с одним из самых больших количеством реакторов — в США — в 2024 году не подано ни одной заявки на строительство полномасштабного реактора. Заявка подана только на малый модульный реактор Билла Гейтса Natrium, который пока даже не получил лицензию от регулятора. Также от строительства новых блоков в этом году воздержались ОАЭ и Бразилия.

В отчёте также говорится, что только в прошлом году в Беларуси, Китае, Словакии, Южной Корее и США было введено в эксплуатацию пять новых ядерных реакторов общей мощностью 5 ГВт, и добавляется, что этого небольшого роста было недостаточно для увеличения действующих ядерных мощностей в мире, поскольку еще пять электростанций общей мощностью 6 ГВт были закрыты в Германии, Бельгии и на Тайване.

«За два десятилетия, в 2004–2023 годах, было 102 запуска и 104 закрытия, — отмечается в отчёте. — Из них 49 запусков были в Китае, где не было закрыто ни одного реактора. В результате за пределами Китая за тот же период произошло резкое чистое снижение на 51 реактор, а чистая мощность сократилась на 26,4 ГВт».

Авторы отчёта также сообщают, что на конец июня в 13 странах строилось 59 атомных станций мощностью 60 ГВт, что сопоставимо с 64 проектами в 2023 году. На долю Китая приходится около 46 % от общего числа строящихся 27 проектов.

«Все строящиеся реакторы, по крайней мере, в девяти из 13 стран столкнулись с задержками, часто на год, — заявили авторы отчёта. — Из 23 реакторов, задокументированных как отстающие от графика, по меньшей мере, для 10 сообщалось об увеличении задержек, а о 2 реакторах сообщалось как о первых задержках за последний год».

По словам аналитиков, ключевым моментом является анализ доминирующей роли Китая и России. С декабря 2019 года и до середины 2024 года в мире было начато 35 строительных работ, 22 в Китае и 13 осуществлялись в различных странах Россией.

«Больше ничего, нигде и никем, — говорит автор исследования. — Но даже в единственной стране, которая ведёт массовое строительство [реакторов], Китае, развитие ядерной энергетики сравнительно незначительно. В 2023 году Китай запустил один новый ядерный реактор, то есть плюс 1 ГВт, и более 200 ГВт только солнечной энергии. Солнечная энергия вырабатывает на 40 % больше энергии, чем ядерная, а все не гидроэнергетические возобновляемые источники энергии — в основном ветер, солнце и биомасса — вырабатывают в 4 раза больше энергии, чем ядерная».

Авторы приходят к выводу, что, несмотря на распространенное мнение о том, что ядерная энергетика набирает обороты, она становится «неактуальной» на мировом рынке. «Использование солнечной энергии и накопителей может изменить правила игры для адаптации политических решений к текущим промышленным реалиям», — добавляют они.

Переход на возобновляемую энергетику не имеет смысла без сетевых накопителей энергии, которые сглаживали бы пики потребления и выработки. Для этой задачи в Китае создали самый ёмкий в мире аккумулятор в формфакторе стандартного шестиметрового контейнера. Он может хранить 8 МВт·ч, которых хватит почти на месяц для электропитания среднестатистического дома в США.

Источник изображений: Envision Energy

Производством рекордной сетевой батареи отметилась китайская компания Envision Energy. Батареи японской компании AESC заняли только половину контейнера, а остальное пространство было отдано под систему жидкостного охлаждения аккумуляторов, электронику контроля (даже с элементами искусственного интеллекта!) и решения по организации безопасной эксплуатации установки, включая систему гашения пламени и ограничения взрывного распространения продуктов горения, которые могли бы образоваться при аварии.

Впрочем, в контейнер установлены наиболее безопасные литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO₄) с банками по 700 А·ч. Батареи организованы для рабочих напряжений от 1500 В до 2000 В постоянного тока с гарантией на 16 тыс. циклов перезарядки. Полностью заряженная батарея ёмкостью 8 МВт·ч сможет питать среднестатистическое домохозяйство в США до 640 часов или почти 27 суток. Вес контейнера при этом достигает 55 т.

Но это не накопитель для дома. Батарея настроена отдавать накопленную мощность в течение 2–8 часов. Она поможет справляться с пиками расхода и выработки, что облегчит утилизацию возобновляемой энергии, а Китай, по некоторых слухам, уже не знает, куда девать излишки солнечной энергии. В режиме разряда каждые два часа батарея выработает свой ресурс примерно за 3,5 года, что можно считать обоснованной жертвой в попытке сделать энергетику более чистой.

Китай стал полигоном для испытаний перспективных накопителей энергии, среди которых выделяется только что заработавшая буферная электростанция на маховиках. Система хранит кинетическую энергию во вращающихся маховиках, превращая её в электрическую почти мгновенно, ведь двигатель и генератор в ней — это одно и то же устройство.

Общий принцип маховичного накопителя энергии. Источник изображения: Pjrensburg, Wikimedia Commons

Проект маховичного накопителя энергии разработала китайская компания BC New Energy. Главным инвестором стала Shenzhen Energy Group. Производством установок занималась компания Shanxi Electric Power Construction Company совместно с Шаньсийским институтом энергетики, также в строительстве электростанции приняла участие компания China Energy Construction. Объект получил название электростанции Dinglun Flywheel Energy Storage. На его создание было потрачено 340 млн юаней ($48 млн). Плановое введение в эксплуатацию ожидалось в декабре 2023 года, но задержалось до конца лета 2024 года.

Общая мощность установки в городе Чанчжи провинции Шаньси достигает 30 МВт. Она состоит из 120 маховичных генераторов (накопителей), которые разделены на 10 блоков по 12 установок. Частота вырабатываемой энергии стабилизируется на уровне каждого из блоков. Все они подключены к высоковольтной сети напряжением 110 кВ.

Для безопасности каждая установка с маховиком полупогружена в колодец в земле. Для повышения эффективности работы маховики находятся в вакууме и подвешены на магнитной подвеске, что также снизило уровень шума от работающих машин. Созданная система стала самой мощной в мире и, вероятно, единственной на Земле, которая обслуживает потребителей на уровне коммунальных предприятий.

Подобные маховичные установки могут очень быстро переключаться между режимами накопления и расходования энергии, представляя собой идеальные буферы не только для хранения энергии, но и для сглаживания пиков её потребления и накопления.

На днях в Китае был установлен мощнейший в мире морской ветрогенератор, лопасти которого охватывают площадь эквивалентную девяти футбольным полям. Пиковая мощность установки достигает 20 МВт. За год при средней скорости ветра 8,5 м/с генератор будут вырабатывать 80 ГВт·ч электричества. Ему не страшны даже тайфуны со скоростью ветра до 79,8 м/с. И это не предел гигантомании. Ветряки в Китае продолжат увеличиваться в размерах и по мощности.

Источник изображения: Mingyang Smart Energy

Поднебесная колоссальными темпами движется к углеродной нейтральности. Обилие угольных электростанций в Китае не позволяет сделать это быстро, но цель обещает быть достигнута ближе 2040–2050 году. Постройка мощнейших ветряных генераторов приближает этот момент, позволяя заметно повышать эффективность отдачи от каждого введённого в строй ветряка. Только в июне этого года стало известно о постройке в Китае 18-МВт морской ветроэлектростанции, а в конце августа пришло сообщение о завершении монтажа 20-МВт установки.

Создателем турбины называется компания Mingyang Smart Energy. Завершение строительство отмечено 28 августа. Турбина MySE18.X-20 может работать как с выходной мощностью 18 МВт, так и в диапазоне мощностей до 20 МВт включительно. Конструкция ветряка, по словам компании, лёгкая и модульная, что достигается благодаря использованию углепластика. Это допускает простую транспортировку частей турбины к месту сборки.

В следующем году компания Mingyang обещает установить ветрогенератор мощность 22 МВт с ротором диаметром 310 м — выше Эйфелевой башни. И вряд ли это станет последним достижением.

Как сообщают учёные, вскоре обычная утренняя пробежка позволит надолго заряжать батареи гаджетов. В этом поможет удивительный наногенератор, разработанный сотрудниками Университета Суррея (University of Surrey). Устройство как минимум в 140 раз мощнее всех ранее предложенных решений в этой области, что в перспективе может позволить отказаться от солнечных панелей для зарядки множества вещей и датчиков.

Источник изображения: University of Surrey

Этот наногенератор относится к так называемым трибоэлектрическим генераторам, когда энергия извлекается в процессе движения или трения. Прорыв был совершён в области, которая позволяет регенерировать и усиливать заряд, достигая рекордного уровня плотности генерируемой мощности. Если альтернативные схемы позволяют вырабатывать до 10 мВт энергии, то предложенное британскими учёными решение обещает довести её до 1000 мВт (1 Вт). Это означает, что наногенераторы на основе сбора энергии от движения и вибраций смогут легко питать даже смартфоны, не говоря о микродатчиках и встроенных в тело чипов. Вот он, Святой Грааль для адептов чипирования человечества!

Учёные из Университета Суррея разработали схему генерации, которая чем-то похожа на эстафету с передачей палочки следующему бегуну, как поясняют разработчики.

«Мечта наногенераторов — улавливать и использовать энергию от повседневных движений, таких как утренняя пробежка, механические вибрации, океанские волны или открывание двери. Ключевым новшеством нашего наногенератора является то, что мы усовершенствовали технологию с помощью 34 крошечных коллекторов энергии с использованием лазерной технологии, которая может быть расширена для производства с целью дальнейшего повышения энергоэффективности», — поясняют изобретатели.

«Что действительно интересно, так это то, что наше маленькое устройство с высокой плотностью сбора энергии может в один прекрасный день сравниться по мощности с солнечными батареями и может быть использовано для управления чем угодно — от датчиков с автономным питанием до систем "умного дома", которые работают без необходимости замены батареи», — уверены учёные.

Добавим, статья о разработке свободно доступна на сайте журнала Nano Energy.

Действующий министр окружающей среды Австралии Таня Плиберсек (Tanya Plibersek) объявила о выдаче экологического разрешения на создание в стране крупнейшей в мире солнечной электростанции. Детали проекта будут улажены к 2027 году, а ввод станции в строй ожидается в 2030 году. Две трети энергии Австралия оставит себе для питания 3 млн домов, а остальное по подводному кабелю передаст Сингапуру, став мировым центром солнечной энергетики.

Источник изображения: SunCable

Проект намерена реализовать местная компания SunCable. Его стоимость составит $24 млрд. Экологи согласились выдать разрешение только после того, как проектировщик убедил власти в бережном отношении к местам популяции местной разновидности бурундуков — кроличьих бандикутов.

Солнечная ферма раскинется на севере Австралии на площади 12 тыс. га. В стоимость работ войдёт создание линии электропередачи длиной 800 км до города Дарвин и прокладка подводного кабеля длиной 4300 км до Сингапура. Пиковая мощность выработки будущей электростанции будет достигать 20 ГВт. Буфером станет пул аккумуляторов ёмкостью до 42 ГВт·ч. Для потребностей Дарвина и округи будет предоставлено 4 ГВт, а для Сингапура — 2 ГВт. Министр и источники путаются в размерностях, но, скорее всего, речь о гигаватт-часах.

До сих пор самой мощной в мире солнечной электростанцией был новый объект в Китае с проектной мощностью 8 ГВт. Если власти Австралии сдержат обещания, то смогут гордиться новой супердержавой на карте мира — самой могучей в мире солнечной энергетикой.

«Это будет самый большой солнечный комплекс в мире, который провозгласит Австралию мировым лидером в области зеленой энергетики», — заявила министр окружающей среды Таня Плиберсек.

Подводный электрический кабель сможет удовлетворять до 15 % потребностей Сингапура в электричестве. В основном проект направлен на обеспечение Австралии экологически чистой энергией. Правда австралийские учёные бьют тревогу, указывая на то, что страна стремительно превращается в свалку убитых солнечных панелей. Однако политики у руля Австралии непреклонны — атомной энергетики с её дорогими и медленно строящимися реакторами в стране не будет.

Хотя 2024 год обещает установить новый рекорд по нагреву Земли, возобновляемые источники энергии успешно справляются с возросшей потребностью в электричестве, которую раньше закрывали угольные электростанции. В США в 2024 году впервые солнечные и ветряные электростанции седьмой месяц подряд выдают больше энергии, чем угольные. Это на два месяца дольше, чем год назад, в чём помогли новые установленные мощности в сфере солнечной и ветряной энергетики.

Источник изображения: Copilot

О достижении рекордного результата сообщили в Управлении энергетической информации США (EIA). В США впервые за первые семь месяцев года было произведено больше энергии из возобновляемых источников, чем при использовании угольных электростанций. Кроме того, в течение двух месяцев подряд — в марте и апреле — выработку энергии с использованием угля превзошла одна только ветряная энергетика. Ветроэнергетические установки произвели в марте 45,9 ГВт·ч и рекордно высокие 47,7 ГВт·ч в апреле, по сравнению с произведёнными угольными электростанциями 38,4 ГВт·ч в марте и 37,2 ГВт·ч в апреле.

В США пик спроса на электрическую энергию приходится на летние месяцы и начало осени, а также на конец весны. Решающими окажутся данные за август — сможет ли возобновляемая энергетика перебить хребет ископаемой? Но поскольку в США продолжают наращивать объёмы производства чистой энергии, перелом не за горами. Так, если в прошлом году в США было введено в работу 18,4 ГВт солнечных мощностей, то в текущем году прирост составит уже 36,4 ГВт.

Похожие тенденции происходят также в сфере ветровой генерации. По сообщению Scientific American, производство энергии силой ветра в США выросло примерно на 8 % по сравнению с прошлым годом. По состоянию на июнь 2024 года было добавлено около 2,5 ГВт ветровой мощности, и ожидается, что еще 4,5 ГВт будут введены до конца 2024 года. Представители техасского и калифорнийского операторов энергосистем отметили, что вопреки рекордной жаре этого лета системы впервые ведут себя стабильно, за что они благодарят солнечную и ветряную энергетику, а также резервные (батарейные) системы хранения энергии.

Исследователи с факультета физики Оксфордского университета разработали революционный подход для повсеместного распространения солнечной энергетики. Они создали многослойное мультиспектральное покрытие в 150 раз тоньше обычной кремниевой солнечной панели. Такое покрытие можно наносить на рюкзаки, задние панели телефонов, автомобили и стены зданий, в корне меняя подход к производству электричества.

Источник изображений: Oxford University

«Всего за пять лет экспериментов с нашим подходом к укладке или многопереходной [компоновке] мы повысили эффективность преобразования энергии примерно с 6 % до более чем 27 %, что близко к пределам того, чего сегодня могут достичь однослойные фотоэлектрические системы, — сказал доктор Шуайфэн Ху (Shuaifeng Hu), научный сотрудник Оксфордского университета по физике. — Мы считаем, что со временем такой подход позволит фотоэлектрическим устройствам достичь гораздо большего КПД, превышающего 45 %».

Задолго до публикации работы об исследовании, команда учёных получила сертификат на свой фотоэлемент от Японского национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST). Согласно документу AIST, созданный командой из Оксфорда тандемный фотоэлемент на основе перовскита обладает КПД свыше 27 %. Но эффективность — не главный конёк изобретения. Самое важное, что команда разработала технологию нанесения тончайших фотоэлементов едва ли ни на любую основу.

Более того, 14 лет назад из стен университета вышла компания Oxford PV, которая занимается коммерциализацией фотоэлектрических разработок учёных Оксфордского университета. Компания имеет производственное предприятие в пригороде Берлина. На этом заводе, если верить заявлениям учёных, уже стартовало производство опытных партий тонких и гибких тандемных перовскитных солнечных элементов с заявленными выше характеристиками.

Это только первый шаг к тому, чтобы уйти от тяжёлого и неудобного для повсеместного использования кремния в солнечной энергетике, верят исследователи, и обещают ещё многократно улучшить характеристики своей разработки.

Очевидно, что эффективность и продуктивность солнечных панелей на открытом пространстве и в условиях городской застройки будут существенно различаться. Но пока что никто не предлагает солнечные панели, работающие в тени или от рассеянного света. Возможно, первый шаг в сторону «городских» солнечных панелей сделали учёные из Южной Кореи, которые создали необходимый для этого аналитический аппарат.

Источник изображения: Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)

Исследователи последовательно двигались к математически обоснованной оценке существующих панелей с учётом множества неблагоприятных факторов: от падения рассеянного света до неоптимальных углов падения и отражения света от поверхностей с различными отражающими свойствами. Главный вывод, который позволила сделать даже явно неполная и несовершенная модель заключается в том, что солнечные панели для города и помещений не должны быть плоскими.

Уже существуют работы, в которых предлагаются мозаичные фотоэлементы на гибкой основе или на основе с памятью формы. Нечто подобное, в первом приближении, создала группа учёных из Корейского научно-исследовательского института электротехники (KERI), которая предварительно провела расчёты с помощью нового аналитического инструмента. Эксперимент в лаборатории показал, что фотопанель в виде трёхмерного объекта без защитного стекла и с функцией самоконтроля способна вырабатывать на 60 % больше энергии, чем обычная плоская панель.

Исследователи не утверждают, что их панель станет идеальной для использования в помещениях или в городской застройке. Однако предложенный ими аналитический инструмент, который учитывает даже тип и вид элементов освещения и уровень пыли в воздухе, поможет при разработке наиболее оптимальных конструкций солнечных панелей для города. Отдельный интерес представляет раздел этого инструмента, который позволяет проектировать солнечные панели для установки на транспортные средства, где условия освещения почти всегда или часто будут далеки от идеала.

Компания Group1 выпустила первый в мире калиево-ионный аккумулятор, выполненный в широко распространённом цилиндрическом форм-факторе 18650. Новинка была представлена в рамках 14-й ежегодной конференции Beyond Lithium, и она может стать важным шагом на пути создания стабильных и экономически выгодных альтернатив привычным литийионным батареям.

Источник изображений: Group1

Калиево-ионные батареи формата 18650 относятся к категории перезаряжаемых аккумуляторов. В качестве носителя заряда в них используются ионы калия, тогда как в литийионных аналогах эту роль исполняют ионы лития. В дополнение к этому представленное изделие выполнено в том же форм-факторе, что и широко распространённые литийионные батареи — диаметр 18 мм и длина 65 мм.

В компании отметили, что инновационная калиево-ионная батарея стала результатом многолетних исследований и разработок. Особого внимания заслуживает впечатляющая производительность представленного источника питания. В ходе серии испытаний было установлено, что он не только оправдал, но и превзошёл ожидания исследователей.

В сообщении сказано, что батарея продемонстрировала выдающуюся долговечность, что говорит о её способности выдержать множество циклов зарядки/разрядки до существенного снижения ёмкости. Эта особенность крайне важна для разных сфер применения, включая электромобили, где долговечность аккумулятора имеет важнейшее значение. Кроме того, калиево-ионный аккумулятор показал высокую энергоёмкость.

Калиево-ионный аккумулятор работает при стабильном напряжении 3,7 В, а значит, его можно использовать в современных электронных устройствах. Он также демонстрирует тенденцию к достижению гравиметрической плотности энергии на уровне 160-180 Вт·ч/кг, что соответствует аналогичному показателю у литий-железо-фосфатных батарей. Высокая плотность хранения указывает на то, что батарея может накапливать значительное количество энергии по отношению к своей массе. Это делает калиево-ионную батарею подходящей для использования в сегментах, где требуется высокая производительность, например, в электромобилях и портативной электронике.

Любопытно, что решение создать калиево-ионный аккумулятор формата 18650 является стратегическим. Поскольку батареи 18650 имеют широкое распространение, калиево-ионный аналог будет совместим с большим количеством современных устройств. В Group1 уверены, что калиево-ионная батарея может стать достойной заменой для литий-ионной и натрий-ионной батарей.