Мир нуждается в колоссальных объемах чистой энергии для продвижения вперед, что делает эту область колоссальной и растущей возможностью для прорывных инноваций. Вот некоторые из увлекательных энергетических идей и технологий, которые вселили в нас большие надежды в 2023 году.

Мир нуждается в колоссальных объемах чистой энергии для продвижения вперед, что делает эту область колоссальной и растущей возможностью для прорывных инноваций. Вот некоторые из увлекательных энергетических идей и технологий, которые вселили в нас большие надежды в 2023 году.

Начнем с проблемы. В настоящее время мир производит около 30 тераватт-часов электроэнергии в год – эта цифра резко возрастает по мере модернизации развивающихся стран, а также по мере того, как развитые страны тратят огромные объемы энергии на создание интернет-монет и обучение искусственного интеллекта, среди прочего.

Уголь обеспечивает львиную долю энергии человечества, около 35%, а газ занимает второе место с примерно 23%. Следующее место занимает первый «чистый» источник, гидроэнергетика, с долей около 15%, но для этого требуется много грязного бетона, а также это зависит от географического положения, поэтому на самом деле это не область роста.

На очереди ядерная энергия, но ее доля составляет около 9% и продолжает снижаться. Он не производит выбросов углекислого газа, и по статистике это самый безопасный источник энергии из всех, но он несет в себе досадное клеймо из-за периодических громких аварий, таких как Чернобыль и Фукусима.

Резко растет доля ветровой и солнечной энергии (7,3% и 4,5% соответственно), и эти две технологии составляют будущую основу нынешних стратегий декарбонизации большинства стран в сочетании с технологиями хранения энергии, которые могут сгладить раздражающие противоречия между спросом и предложением. «Другие возобновляемые источники энергии», включая геотермальную, волновую и приливную энергию, едва покинули стартовые блоки, обеспечивая лишь 0,34% мировой энергии.

Итак, впереди стоит задача: создать огромные объемы новых мощностей по производству экологически чистой энергии, достаточные для замены угля и газа, которые питают большую часть планеты, достаточные, чтобы опередить растущий аппетит человечества к энергии, и достаточные, чтобы охватить такие вещи, как весь транспортный сектор и другие отрасли, использующие сжигание ископаемого топлива, которые также перейдут на электроэнергию по мере очистки своей деятельности.

Солнечная энергия

На самом деле мы не видели особенно захватывающего года в области новых солнечных технологий. Рекорд эффективности фотоэлектрических элементов, вероятно, пополз вверх в какой-то лаборатории, но конкурентоспособная по стоимости коммерческая солнечная энергия примерно так же эффективна, как и в последние несколько лет, и этот сектор, похоже, развивается довольно неплохо.

В Аризоне возродилась идея, впервые опробованная в Индии, по размещению солнечных батарей над каналами , охлаждая воду и надеясь предотвратить ее испарение в жару пустыни.

Солнечная башня двойного действия с восходящим и нисходящим потоком высотой 200 метров может круглосуточно генерировать чистую энергию в жаркой и сухой пустынной местности.

Группа исследователей с Ближнего Востока пересмотрела идею гигантских солнечных башен с восходящим потоком энергии, добавив вокруг них кольцо охлаждающих башен с нисходящим потоком, чтобы создать башню двойного действия с экологически чистой энергией, которая будет генерировать электроэнергию 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году , при условии, что вы их построите. в пустынях и снабжать их водой для охлаждающих башен.

Инженеры загружают часть SSPD DULCE на космический корабль Momentus Vigoride перед запуском.

И что еще более необычно, команда проекта космической солнечной энергии Калифорнийского технологического института успешно перенесла энергию из космоса и получила ее на Земле. Опираясь на сто миллионов долларов частного финансирования, эта команда быстро работает над продвижением своего смелого плана по запуску в космос огромной самоорганизующейся солнечной батареи площадью 3,5 квадратных мили (9 квадратных километров), где она будет собирать урожай. в восемь раз больше энергии, чем панели на Земле, без ночного времени, чтобы замедлить ее, и передавать эту энергию на поверхность 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.

Ветровая энергия

В сфере ветроэнергетики было много инновационных идей, многие из них были сосредоточены на морских месторождениях. Большинство лучших в мире ветровых ресурсов расположены на глубокой воде, где непрактично строить большие турбины типа «вентилятор на палке», которые хорошо работают на мелководье или на суше. Таким образом, было несколько идей плавающего ветра, которые боролись за то, чтобы зарекомендовать себя как наиболее технически и экономически осуществимые способы захватить эту энергию.

Анатомия плавающего VAWT противоположного вращения

Одна из самых радикальных и увлекательных идей, которым мы следили, — это ветряные турбины с вертикальной осью вращения в противоположных направлениях . Они обещают генерировать больше энергии при меньших затратах, чем вентилятор на палке, а также значительно лучше масштабируются и могут быть развернуты на глубокой воде. В ноябре компания объявила о значительном прогрессе, развернув 19-метровый прототип в Норвегии .

Компания T-Omega представила прототип своей революционной конструкции плавающей ветряной турбины в масштабе 1/16.

Еще один прототип спущен на воду для T-Omega , который создал серьезный дизайн, больше похожий на колесо обозрения, с плавающим основанием пирамиды. Идея здесь заключается в минимальных затратах на производство, развертывание и обслуживание, которых компания достигает, среди прочего, устраняя большую нагрузку на верхний генератор, удерживая его с обоих концов. Завершив небольшие испытания волнового резервуара, компания развернула прототип в масштабе 1/16 недалеко от Нью-Бедфорда, штат Массачусетс.

При более высоких скоростях ветра большая лопасть поднимает башню вертикально, открывая ветру меньшую часть.

А еще мы были очарованы очень странной однолопастной турбиной Touchwind , которая шла на испытания 6-метрового прототипа в Нидерландах. Эта странная утка наклоняется, чтобы получить больше энергии от медленного ветра, но сама поднимается в вертикальное положение, чтобы уменьшить воздействие ветра в штормовом сценарии. Touchwind утверждает, что эта машина будет генерировать больше энергии, чем стандартные модели, и при этом будет стоить вдвое дешевле.

Между тем, в мире современных технологий, чем больше, тем лучше. Компания Mingyang Smart Energy объявила, что строит голиафа морской турбины, 22-мегаваттного монстра с диаметром ротора более 310 м (1017 футов). ), стоящий выше Эйфелевой башни. Это будет одна из крупнейших машин, которые когда-либо видел мир.

Ранний мелкосерийный прототип Airloom уже работает

Возвращаясь на берег, нам было интересно узнать о компании Airloom Energy из Вайоминга, которая создала прототип очень странной на вид системы, которая размещает вертикальные лопасти крыльев на гусеницах овальной формы , создавая ветряные турбины, стоимость которых в три раза ниже стоимости обычных башен. гораздо ближе к земле. При поддержке Билла Гейтса и Breakthrough Energy Airloom работает над прототипом мощностью 50 кВт.

И, наконец, если вы собираетесь построить вентилятор на палке, по крайней мере, теперь вы можете сделать это без огромных кранов, которые обычно были необходимы. Lagerway и KoalaLifter создали несколько очень аккуратных альпинистских кранов , которые буквально перемещаются вверх по построенной башне, используя все, что там есть, в качестве основы для подъема следующих частей. Простая идея, возможно, но очень круто смотреть в исполнении.

Геотермальная энергия

Все энергетические проблемы человечества исчезли бы в одночасье, если бы мы могли просто подключиться к огромному источнику тепловой энергии под земной корой, где бы мы ни захотели – так что в обновленной геотермальной промышленности ведется активная деятельность, которая стремится значительно расширить свои возможности и влияние.

Площадь новой современной геотермальной электростанции Google в Неваде очень компактна.

Знаменитое достижение 2023 года принадлежит компании Fervo, которая объединилась с Google для разработки и строительства современной геотермальной электростанции в Неваде с использованием технологии, аналогичной технологии гидроразрыва в нефтегазовой отрасли. Fervo использует давление жидкости для раскалывания подземных горячих пород, расширяя площадь поверхности, с которой он может собирать тепло. Это делает геотермальную энергию доступной и экономически конкурентоспособной в гораздо более широком диапазоне областей и может быть использовано для расширения и повышения мощности существующих геотермальных электростанций.

Сочетание аккумуляторной батареи с геотермальной энергией может открыть доступ как к дешевому хранению энергии, так и к неглубокой геотермальной энергии.

Компания Sage Geosystems пошла еще дальше, создав новый тип хранилища энергии, который использует Землю под собой как гигантские меха . Вода закачивается в трещины в горячей породе с использованием возобновляемой энергии, создавая давление, достаточное для того, чтобы они открылись. Когда требуется энергия, клапаны открываются, и вес Земли выжимает воду обратно вверх – но теперь она нагревается геотермально. Сейдж говорит, что этот метод «пыха и затяжки» эффективно дает вам подземную батарею, которая возвращает в два раза больше энергии, чем вы в нее вложили.

GA Drilling продемонстрировала свою технологию Anchorbit — систему шагающего якоря, предназначенную для стабилизации и ускорения сверхглубокого бурения.

Технологии бурения также быстро развиваются. Словацкая компания GA Drilling продемонстрировала новый «ходячий» Anchorbit, а также систему бесконтактного бурения Plasmabit, которая может пробуривать отверстия в породе на глубине до 10 км (6,2 мили) под землей. Это намного глубже, чем могут сделать большинство буровых систем с любой скоростью и доступностью, и это делает температуру горных пород выше 350 ° C (662 ° F) доступной для большей части планеты.

Однако есть одна компания, о которой мы не услышали больше в этом году, — это Quaise — мафия, которая работает над использованием угнанных гиротронов из термоядерной промышленности для бурения самых глубоких дыр в истории на глубину до 20 км (12,4 мили). метро. Это позволит достичь температуры около 500 °C (932 °F) практически в любой точке планеты, и вы сможете за несколько недель переоборудовать старые угольные электростанции в геотермальные турбины, использующие сверхкритически нагретую воду, что даст вам в 10 раз больше мощности по выработке электроэнергии, чем вода более прохладной температуры. В этом году Quaise вела себя очень тихо, но в прошлом году компания пообещала полномасштабные полевые демонстрации в 2024 году. Так что следите за обновлениями!

Ядерное деление и термоядерная энергия

В этом году произошел знаковый момент в области передовой ядерной энергетики: Китай заявил о вводе в эксплуатацию первой в мире коммерческой атомной электростанции поколения IV . На заводе в заливе Шидао используется высокотемпературный реактор с газовым охлаждением и галечным слоем.

Но для футуристов большая часть сока была в секторе ядерного синтеза, который в последние годы оживился благодаря ряду коммерческих операций, каждая из которых утверждает, что у нее в рукаве достаточно шустрых стартапов и технологических достижений, чтобы перепрыгнуть через основные направления. правительства и международные проекты работали десятилетиями.

Команда TAE со своим впечатляющим прототипом термоядерного реактора пятого поколения «Норман»

Калифорнийская компания TAE, например, провела первые в мире исследования термоядерного синтеза водорода и бора с магнитным удержанием еще в феврале, доказав потенциал термоядерного подхода, который не требует трития – ключевого топлива, предложенного для других реакторов, но их мало, и их невероятно сложно создать. С другой стороны, для термоядерного синтеза необходимы гораздо более высокие температуры плазмы – TAE достигнет температуры около миллиарда градусов и более к началу 2030-х годов, когда, по ее словам, к энергосистеме будет подключена первая в мире термоядерная установка.

Прототип Trenta 6-го поколения компании Helion продемонстрировал способность создавать температуру 100 миллионов ° C, необходимую для термоядерного синтеза, и с момента его создания в 2020 году выполнил более 10 000 мощных импульсов.

Имейте в виду, Сэм Альтман из OpenAI уверен, что его компания Helion доберется до этой цели значительно быстрее. В мае компания Helion подписала соглашение о предоставлении Microsoft как минимум 50 МВт чистой термоядерной энергии к 2028 году, в противном случае она заплатит финансовые штрафы . Этот возмутительно смелый шаг предполагает, что уникальная реакторная технология Helion (которая утверждает, что вырабатывает электроэнергию менее чем за треть цены на уголь) будет развиваться сумасшедшими темпами. Мы нажимаем X, чтобы на данный момент усомниться в этом.

Среди других новостей: крупнейший в мире реактор токамак заработал в начале этого месяца в Японии, а британская компания Tokamak Energy представила проект коммерческой термоядерной установки, которая, по ее словам, должна быть готова к началу 2030-х годов.

Есть еще о чем поговорить – особенно в области хранения энергии на уровне сети , в которой повсюду появляются компании, предлагающие интересные способы хранения и высвобождения избыточной возобновляемой энергии с минимально возможными затратами. Но вы, вероятно, уже готовы к рождественскому бренди, так что мы не будем вас больше задерживать!

Достаточно сказать, что в 2023 году появилось множество интересных новых и возрожденных идей в области чистой энергетики, и мы ожидаем, что в 2024 году ситуация продолжит набирать обороты, поскольку человечество стремится увести этот океанский лайнер климата от быстро надвигающегося кризиса. айсберг. опубликовано econet

по материалам https://newatlas.com

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru/