Архивы Альтернативная энергия

Ученые нашли способ, как добывать электричество из воздуха

Ученые разработали устройство, которое добывает электричество из влажного воздуха

Ученые Массачусетского университета в Амхерсте разработали технологию, которая позволяет добывать электричество из воздуха в прямом смысле этого слова. Разумеется, никакого нарушения закона сохранения энергии в этой технологии нет. В воздухе на самом деле содержится большое количество энергии, поэтому задача состоит лишь в том, чтобы извлечь ее и направить в провода или, к примеру, аккумуляторы. Свое новое открытие, которое именно эту функцию и выполняет, ученые назвали “общим эффектом Air-gen”. Прибор, построенный на этом принципе, уже успешно генерирует электричество и показывает большие перспективы.

Откуда берется электричество в воздухе

В воздухе содержится колоссальное количество энергии. К примеру, парящие над нами облака — это, фактически, целые электростанции. Одно из исследований показало, что напряжение в одном грозовом облаке достигает 2 гигавольт. Но, к сожалению, люди еще не придумали как улавливать энергию молний, чтобы ее можно было использовать. Но что вообще такое облако и откуда в нем берется энергия?

Облака представляют собой пар, который сконденсировался в мелкие капельки воды, находящиеся в атмосфере во взвешенном состоянии. Как мы рассказывали в статье о снежных грозовых бурях, именно влага вызывает молнии. Отсюда следует, что пар в воздухе является источником энергии.

В воздухе содержится колоссальное количество энергии, но люди не умеют ее добывать

Ученые же смогли создавать устройство, которые позволяет непрерывно получать электричество из влажного воздуха. Его можно использовать по назначению, как и электроэнергию от любых других источников энергии.

Как работает искусственное облако

Прежде всего отметим, что идея получения электричества из воздуха уже далеко не новая. Недавно мы рассказывали о том, что ученые смогли добывать электричество при помощи бактерий, а точнее, ферментов бактерий, которые преобразовывают водород в электроэнергию.

Нынешняя же разработка не требует использования бактерий и водорода, так как электричество образуют молекулы воды. Для сбора этой энергии ученые использовали нанопоры (Air-gen). Их можно представить как трубки, диаметр которых составляет менее 100 нанометров. Это примерно одна тысячная диаметра человеческого волоса. Создать такие нанопоры хоть и сложно, но вполне возможно. Причем, по словам ученых, они могут быть выполнены из самого разного материала.

Устройство Air-gen добывает энергию, создаваемую молекулами воды в воздухе

Длина нанопор зависит от расстояния свободного пробега молекул воды в воздухе с повышенной влажностью, то есть расстояния, которое молекула проходит, до того как столкивается с другой молекулой воды. Поры имеют стенки из пленки, выполненной из таких материалов, как целлюлоза, протеин шелка или оксид графена.

Молекулы воды проникают Air-gen и проникают от верхней части к нижней, но при этом сталкиваются с боковыми пленочными стенками. В этот момент они передают заряд материалу, который накапливается. Так как больше молекул скапливаются в верхней части, разные стороны нанопоры накапливают разное количество энергии, то есть возникает дисбаланс.

Именно этот эффект приводит к возникновению молний в облаках. Из-за восходящих потоков, капли воды активнее сталкиваются в верхней части облака, поэтому вверху возникает избыток положительного заряда, а в нижней — избыток отрицательного заряда.

Air-gen генерирует электрический ток в лабораторных условиях

Заряд из Air-gen можно направлять для питания устройств или накапливать в аккумуляторе. Правда, ученые предупреждают, что прибор находится еще на довольно ранней стадии разработки. Сейчас он способен генерировать 260 милливольт энергии. К примеру, чтобы запитать смартфон, необходимо порядка 5 вольт. Однако Air-gen можно масштабировать, и команда знает как это сделать. По их словам, мощность будет увеличиваться по мере увеличения толщины пленок, то есть пленки их можно накладывать друг на друга, о чем ученые сообщают в издании Advanced Materials.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Так как нанопоры могут быть изготовлены из разных материалов, устройства можно адаптировать к разной среде, в которой они будут эксплуатироваться. В настоящее время ученые работают над тестированием Air-gen в разных средах, а также занимаются масштабированием, что позволит сделать устройство более практичным.

Морская вода может стать бесконечным источником водорода

Ученые предлагают производить водород из морской воды

В последнее время водород считается одним из наиболее перспективных источников энергии, так как способен питать не только автомобили, но и целые промышленные отрасли. В то же время при его использовании в окружающую среду не выделяется углекислый газ, который стал причиной глобального потепления климата. Но если водород имеет столько преимуществ, почему бы не перейти на его использование прямо сейчас? На это есть несколько причин. Одна из них заключается в том, что массовое производство этого газа может усугубить проблему нехватки пресной воды, количество которой во многих странах ежегодно сокращается с катастрофической скоростью. Однако ученые предложили другое решение — использовать для производства морскую воду, и даже объяснили как преодолеть имеющиеся технические сложности.

Недостатки водорода в качества источника энергии

Водород нельзя назвать идеальным источником энергии, так как он имеет ряд своих недостатков. К примеру, один килограмм водорода содержит столько же энергии, сколько примерно в 4 литрах бензина. Но при нормальном атмосферном давлении килограмм водорода занимает в сотни раз больше пространства. Для сжижения водорода его необходимо охладить до -253 градусов по Цельсию, либо обеспечивать высокое давление.

Кроме того, следует учитывать, что в настоящее время отсутствуют трубопроводы и распределительные системы, что делает невозможным быстрый переход на водород, как основной источник энергии. Тем не менее водород
в настоящее время считается одним из самых перспективных источников энергии для большегрузных транспортных средств, которые невозможно обеспечить электрическими батареями.

К таким транспортным средствам относятся грузовики, корабли и даже самолеты. Более того, транспорт, работающий на водороде, набирает популярность уже сейчас. К примеру, в Китае начали производство водородных пассажирских поездов. А в Великобритании построили водородный самолет еще три года назад.

Другим вероятным рынком сбыта водорода являются такие отрасли, как сталелитейная промышленность, где требуется высокотемпературное сгорание.
Кроме того, со временем будут расти и нынешние рынки водорода, к примеру, он необходим для производства аммиачных удобрений. В настоящее время мировое потребление водорода в год составляет 90 миллионов тонн в год.

В чем сложность производства водорода

Постепенный переход на водород позволит уменьшить количество выбросов углекислого газа, что необходимо для борьбы с глобальным потеплением климата. Однако для этого водород должен производиться экологически чистым способом. В настоящее время существует три основных способа производства водорода: зеленый, синий и серый.

В настоящее время только один из трех способов производства водорода является экологичным, но он очень дорогой

Зеленый способ подразумевает электролиз воды — источник питания постоянного тока подключается к двум электродам, которые находятся в воде. В результате на катоде образуется водород, а на аноде — кислород. Синий водород получают путем паровой конверсии метана из природного газа. При таком производстве в атмосферу выбрасывается столько же углекислого газа, сколько и при сжигании природного газа. Серый же водород считается самым грязным источником водородного топлива, так как для его производства используются все остальные ископаемые виды топлива.

Отсюда следует, что единственным оптимальным решением для борьбы с глобальным потеплением климата является производство зеленого водорода. Однако он стоит 5 долларов США за 1 кг, что в два раза дороже, чем серый водород. Поэтому в настоящее время ученые работают над способами удешевления зеленого водорода хотя бы до 1 доллара за 1 кг. Но высокая стоимость является не единственной проблемой.

Электролизеры предназначены для работы только с чистой водой. Увеличение объемов производства зеленого водорода может усугубить глобальную нехватку пресной воды. Для получения 1 кг водорода с помощью электролиза требуется около 10 кг воды. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, для работы грузовиков и ключевых отраслей промышленности на зеленом водороде может потребоваться примерно 25 миллиардов кубометров пресной воды в год, что эквивалентно потреблению воды в стране с населением 62 миллиона человек.

Использование водорода может решить многие проблемы производства водорода

Ученые предлагают использовать соленую воду для производства водорода

Для электролиза водорода применяют электроды из драгоценных металлов. При использовании морской воды, электрический разряд, который генерирует кислород на аноде, превращает ионы хлорида в соленой воде в высококоррозионный газообразный хлор. Этот хлор разъедает электроды и катализаторы в течение нескольких часов.

Ученые из Университета RMIT в Мельбурне, чтобы решить эту проблему, предлагают покрывать электроды отрицательно заряженными соединениями, такими как сульфаты и фосфаты. Они способны отталкивать отрицательно заряженные ионы хлора, и тем самым предотвращать образование газообразного хлора. Как сообщают исследователи в журнале Small, их электроды проработали в течение двух месяцев, генерируя водород из морской воды, при этом не имеют никаких видимых следов повреждения.

Другая команда ученых из Университета Аделаиды внесла изменения в конструкцию электролизера. Их установка расщепляет воду на аноде, а не на катоде. При этом ученые покрыли свои электроды оксидом хрома, который притягивал пузырьки ионов ОН-, которые отталкивали ионы хлора. Как сообщается в исследовании, аппарат проработал с морской водой в течение 100 часов. Об этом команда сообщает в журнале Nature Energy.

Ученые предлагают использовать соленую воду для производства водорода. Ученые предлагают внести изменения в существующие электролизные установки, что позволит им добывать водород из соленой воды. Фото.

Ученые предлагают внести изменения в существующие электролизные установки, что позволит им добывать водород из соленой воды

Инженеры-химики из Нанкинского технологического университета предлагают вообще не “изобретать велосипед”, а использовать третий способ решения проблемы, который лежит на поверхности — устанавливать перед электролизерами мембраны тонкой очистки, и таким образом отфильтровывать воду, прежде чем подавать ее на электроды.

В своем эксперименте ученые окружили электроды мембранами, которые пропускают только пары пресной воды из окружающей ванны с морской водой. По мере того, как электролизер преобразует пресную воду в водород и кислород, он создает давление, которое проталкивает больше молекул воды через мембрану, пополняя запас пресной воды. То есть образуется замкнутый круг, что позволяет не тратить дополнительную энергию на создание высокого давления. Об этом исследователи сообщают в журнале Nature. Установка с мембранным опреснителем, по словам ученых, проработала 3200 часов без признаков повреждений.

Все предложенные способы нуждаются в дополнительных исследованиях, так как они должны быть экономически оправданными и пригодными к масштабированию. Однако уже сейчас понятно, что она из главных проблем производства водорода в большом количестве может быть решена.

Еще больше захватывающих материалов из области науки и высоких технологий вы найдете на нашем ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. Кликайте прямо сейчас и подписывайтесь, чтобы не потерять.

Напоследок напомним, что, вполне возможно, в скором будущем вообще не придется производить этот газ. По мнению некоторых ученых, большие запасы водорода имеются в недрах Земли. Более того, уже даже существуют скважины, из которых его добывают. Это дешевый и экологичный способ получения топлива.

Ученые нашли способ как добывать энергию из воздуха

Бактерия Mycobacterium smegmatis, которая способна вырабатывать электричество их воздуха

Давно известно, что бактерии Mycobacterium smegmatis обладают одной интересной особенностью — они способны преобразовывать водород, который содержится в воздухе, в электрическую энергию. Благодаря этому микроб может выживать в самых суровых условиях, где нет других источников энергии. В частности, эта бактерия обитает в антарктической почве, вулканических кратерах, глубоких океанах и пр. Такая способность M. smegmatisбыла известна ученым давно, но теперь удалось обнаружить фермент, который отвечает за преобразование водорода в электроэнергию, и понять принцип его работы. Этот фермент можно использовать для получения электричества из воздуха в прямом смысле этого слова.

Как бактерии добывают энергию из воздуха

Mycobacterium smegmatis родственная бактериям, которые вызывают у людей проказу и туберкулез, однако, в отличие от своих собратьев, она не является патогенной. Фермент, который помогает M. smegmatis добывать энергию из воздуха, называется Huc. До сих пор оставалось загадкой как именно он работает. Чтобы выяснить это, ученые выделили из микробов фермент с помощью хроматографии. Этот лабораторный метод позволяет делить смеси на отдельные компоненты. Затем они изучили атомную структуру фермента, используя для этого криоэлектронную микроскопию.

Надо сказать, что криоэлектронная микроскопия появилась сравнительно недавно. В 2017 году ее изобретатели получили Нобелевскую премию по химии. При помощи этого метода авторы работы направляли электроны на замороженный образец Huc, что позволило определить его атомную структуру, а также выявить электрические пути, которые фермент использует для потока электронов.

Фермент Huc может стать источником электроэнергии

Как удалось выяснить, фермент содержит структуру, именуемую “активным центром”. Эта структура содержит заряженные ионы железа и никеля. Когда молекулы водорода попадают в активный центр, они оказываются в “ловушке” между ионами двух металлов, где теряют свои электроны. Эти «вырванные» из водорода электроны направляются потоком из центра к оболочке фермента, то есть возникает электрический ток. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном на днях в журнале Nature. Как поясняют ученые, электроны, которые поглощаются ионами активного центра, в том числе ионом никеля, переносятся на поверхность фермента молекулярным проводом, который представляет собой кластеры ионов железа и серы.

Можно ли добывать электричество из воздуха?

Если подключить электрод к поверхности Huc, можно получить электрическую цепь, и таким образом генерировать электричество. Но насколько это вообще реально на практике? Исследования показали, что фермент способен храниться длительное время. Причем он устойчив к различным воздействиям окружающей среды. В частности, выдерживает нагрев до 80 градусов по Цельсию и замораживание.

Фермент Huc преобразовывает водород в электроэнергию

Для выработки электричества ферменту нужен водород в ничтожных количествах. То есть в воздухе, которым мы дышим, водорода вполне достаточно, чтобы вырабатывать электроэнергию. Учитывая все эти свойства, а также то, что бактерии легко и быстро выращиваются, к тому же обитают повсюду, Huc может стать идеальным источником энергии.

Конечно, генерировать электричество в таких масштабах, чтобы можно было запитать целый город или хотя бы дом, вряд ли удастся. Однако на основе бактерий можно создавать биологические батареи для гаджетов, которым не понадобятся зарядные устройства. Батарея на основе Huc будет «заряжаться» от воздуха, а следовательно, она не будет и разряжаться.

Переходите по этой ссылке прямо сейчас, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Здесь вас ждет масса интересных материалов, подготовленных для вас нашей редакцией.

Однако ученые обнаружили интересное свойство фермента — чем больше на него попадает водорода, тем больше электричества он генерирует. Это значит, что можно использовать в качестве топливного элемента чистый водород. В таком случае электроэнергии может хватить не только для питания смарт-часов, смартфонов или ноутбуков, но и электромобилей.

Напоследок напомним, что в последнее время ученые пришли к выводу о том, что в недрах Земли содержится большое количество природного водорода, способного возобновляться. Дешевый водород и электричество «из воздуха», пусть и в ограниченных масштабах, могут привести действительно к революции в энергетике. Кроме того, ученым удалось добиться некоторых положительных результатов в области термоядерной энергетики, на которую некоторые ученые также возлагают большие надежды.

Как в недрах Земли образуется водород?

Водород может быть возобновляемым источником энергии, который образуется в недрах Земли

В последнее время обнаружено ряд признаков того, что в недрах Земли может содержаться большое количество водорода. Причем речь идет не просто о предположениях ученых. Ранее мы рассказывали, что в разных точках мира уже имеются несколько работающих скважин, из которых добывается водород. В ближайшее время их наверняка станет больше, так как десятки стартапов, многие из которых находятся в Австралии, борются за права на разведку этого газа. В прошлом году Американская ассоциация геологов-нефтяников сформировала свой первый комитет по природному водороду, а Геологическая служба США начала свою первую работу по выявлению перспективных зон его добычи. Даже нефтегазовые компании, такие как бразильская GEO4U, все больше начинают заниматься водородом. Но откуда вообще берется этот газ в недрах нашей планеты и действительно ли он является возобновляемым?

Водород в недрах Земли возобновляется?

Ранее мы рассказывали, что водород, в отличие от нефти, возобновляется. Причем, судя по всему, существует сразу несколько механизмов образования этого газа. Один из наиболее распространенных называется серпентинизацией.

В результате воздействия воды, высокой температуры и давления, минерал оливин превращается в другой вид минерала, который называется серпентинитом. В ходе этой реакции железо окисляется, захватывая атомы кислорода из молекул воды и выделяя при этом водород. Как показало исследование, проведенное в 2014 году, в результате серпентизации образуется 80% от всего водорода, возникающего внутри Земли.

Оливин — минерал, благодаря которому в недрах Земли образуется большое количество водорода

Другой механизм образования водорода называется радиолизом. Радиоактивные элементы в земной коре, такие как уран и торий, распадаются, в результате чего излучают альфа-частицы. Это излучение в свою очередь может расщеплять молекулы воды под землей и генерировать водорода.

Некоторые ученые выдвигают более радикальную версию — на поверхность земной коры просачивается первичный водород, попавший в железное ядро планеты вскоре после ее рождения. То есть он поднимается на поверхность, преодолевая тысячи километров.

Однако информации о формировании водорода пока еще не так много, поэтому ученые досконально не знают как он возникает и мигрирует. Кроме того, неизвестно, может ли водород накапливаться в достаточном количестве, чтобы его можно было использоваться для коммерческих целей. Дело в том, что в большинстве известных источников водорода слишком мало, чтобы можно было добывать газ в промышленных масштабах.

“Интерес быстро растет, но научных фактов по-прежнему не хватает” — говорит Фредерик-Виктор Донзе, геофизик, сотрудник Университета Гренобль-Альпы.

Где имеются месторождения водорода?

Ученые обнаружили множество водорода вблизи вулканического Срединно-Атлантического хребта на дне Атлантического океана. Газ в большом количестве выделяется на участке, известном как “Затерянный город”. Свое название он получил из-за возвышающихся “дымоходов” так называемых “белых курильщиков”. Из них бьет богатая минералами горячая вода.

Учены обнаружили водород на дне Атлантического океана на участке, именуемом «Затерянным городом»

В Исландии, расположенной между Срединно-Атлантическим хребтом, ученые зафиксировали сопоставимые потоки водорода в некоторых горячих источниках и геотермальных скважинах, которые находятся на разных участках страны. Об этом сообщалось в исследовании, опубликованном в прошлом году.

Отсюда следует, что водород имеется на стыке тектонических плит. Однако для коммерческих целей исследователи ищут этот в кратонах, то есть самых древних слоях земной коры, которые еще называют древними “фундаментами” континентов. Внутри них содержатся полосы богатых железом пород, которые называются зеленокаменными поясами. Они представляют собой остатки океанической коры, зажатой между плитами в результате древних столкновений континентов.

Скважину в Мали питает водород, возникающий в западноафриканском кратоне

По мнению ученых, оливин и другие минералы залегают здесь достаточно глубоко, в результате чего их температура превышает 200 градусов. В то же время на эту глубину еще просачивается вода. Как мы сказали выше, такие условия являются идеальными для образования водорода. К примеру, зеленокаменные пояса в западноафриканском кратоне стимулируют производство водорода, который вырывается на поверхность из скважины в Мали.

Обязательно переходите по этой ссылке, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. С ним вы будете в курсе самых последних событий в мире науки и высоких технологий.

Надо сказать, что по мнению ученых все вышеперечисленные версии образования водорода могут быть ошибочными. Однако для отрасли это не имеет значение. Напомним, что нефтяная промышленность возникла задолго до того, как ученые выяснили происхождение нефти. Более того, даже сейчас относительно происхождения нефти ведутся споры. Некоторые ученые считают, что нефть способна возобновляться. Поэтому в настоящее время для индустрии важно лишь одно — выяснить каковы запасы водорода, на которые можно рассчитывать.

На Земле есть огромные запасы возобновляемого безуглеродного топлива?

Первая водородная скважина, построенная в США в 2019 году

В 1987 году в деревне Буракебугу, которая находится в Мали, произошел один странный случай. Бурильщики выполнили скважину глубиной 108 метров, чтобы добывать воду. Однако вместо воды из скважины, как отмечают очевидцы, начал “дуть ветер”. Когда один бурильщик, куря сигарету, заглянул в скважину, из нее вспыхнул факел, в результате чего человек чуть не погиб. При этом пламя не удавалось погасить в течение нескольких недель. Когда его погасили, скважину замуровали на несколько десятилетий. В 2012 году об этой скважине вспомнили, и стали ее изучать. Как выяснилось, вырвавшийся из нее газ на 98% состоит из водорода. Но как это возможно, ведь ранее считалось, что водород вообще не существует в недрах Земли? Кроме того, во время разработки нефтяных скважин ранее никогда не удавалось обнаружить водород.

В недрах Земли есть водород?

Открытие в Мали стало ярким подтверждением того, о чем многие годы говорили некоторые ученые, изучавшие газ, просачивающийся через заброшенные колодцы и шахты. По их мнению, под нашими ногами содержится большое количество водорода. Его запасы могут быть не меньше обильными, чем запасы нефти и природного газа.

Первое научное обсуждение существования водорода в недрах Земли относится к 1888 году, когда Дмитрий Менделеев сообщил, что этот газ просачивается из трещин одной из угольных шахт в Украине. По словам некоторых специалистов, сообщения о водороде также были распространены по всему бывшему Советскому Союзу, так как его поисками занимались советские исследователи.

Исследование скважины в Мали показало, что из нее выходит газ, который на 90% состоит из водорода

Надо сказать, что все эти ученые придерживались теории, что нефть на самом деле возобновляется, и для ее появления требуется большое количество водорода. Идея о том, что нефть способна возобновляться, вовсе не кажется безумной. Ранее мы рассказывали, что она имеет под собой серьезные основания.

Месторождения водорода существуют по всему миру

Скважина в Мали, конечно же, не единственное известное месторождение водорода на Земле. К примеру, Барбара Шервуд Лоллар, геохимик из Университета Торонто, сделала “водородное открытие” в 80-х годах. Она собирала данные о шахтах в Канаде и Финляндии, которые часто содержали горючие газы. Исследователь уделяла внимание в первую очередь углеводородам, однако анализ показал, что в составе газов содержится гораздо больше водорода, чем метана и этана.

Но на самом деле есть еще более раннее свидетельство водородных месторождений. Так в малоизвестном отчете 1944 года, который называется “Бюллетень № 22 Департамента горнодобывающей промышленности Геологической службы Южной Австралии” говорится, что из скважины, пробуренной в 1921 году на острове Кенгуру, выходил газ, состоящий на 80% из водорода. Еще одна скважина на соседнем полуострове Йорк давала газ с 70% водорода.

«Волшебные круги», возможно, появляются из-за просачивания водорода

В общей сложности по всему миру было зафиксировано сотни водородных просачиваний. По мнению некоторых специалистов, наличие водорода в недрах может объяснить сотни тысяч неглубоких круглых впадин на земле. Обычно они имеют диаметр в десятки или сотни метров. В народе такие впадины принято называть волшебными кругами, ведьмиными кольцами, водными бассейнами и т.д.

Изучая некоторые из этих впадин вдоль восточного побережья США, исследователи обнаружили, что из них просачивается водород. Причем с увеличением глубины, его концентрация растет. Но почему появляются впадины? Вполне возможно, что водород растворяет минералы в нижележащих породах. Это приводит к оседанию грунта на поверхности.

В 2019 году компания Natural Hydrogen Energy завершила строительство скважины глубиной 3,4 км в Небраске, которая расположена прямо посреди ведьминого кольца. Правда, компания пока не сообщает о количестве водорода, который дает скважина. Однако по некоторым данным скважина оказалась вполне успешной.

Месторождения водорода существуют по всему миру. Существует несколько объяснений, почему ранее не удавалось обнаружить водород при бурении скважин. Фото.

Существует несколько объяснений, почему ранее не удавалось обнаружить водород при бурении скважин

Почему водород не обнаруживали ранее?

Нефтегазовая промышленность пробурила миллионы скважин. Но почему водород так долго не замечали? Согласно одной из версий, этого газа очень мало содержится в осадочных породах, которые дают нефть и газ. Сланцы или аргиллиты богаты органическими веществами. При сжатии и нагревании молекулы углерода в этих породах поглощают водорода, в результате чего образуются углеводороды. Проще говоря, природный газ и водород существуют в разных местах, и их месторождения «не пересекаются» друг с другом.

Водород также может реагировать с кислородом в горных породах и образовать воду либо соединяться с углекислым газом с образованием метана. Однако есть и еще одна причина, почему ранее не находили водород — его попросту не искали, то есть не измеряли его содержание. Внимание было направлено лишь на природный газ.

В чем преимущество водорода

Интерес к водороду растет с каждым годом, так как этот газ представляет собой экологически чистое безуглеродное топливо. Правительства многих стран продвигают его как способ борьбы с глобальным потеплением. Дело в том, что при сгорании он образует только пар. Поэтому в последнее время разрабатываются водородные двигателя для автомобилей, самолетов и даже поездов. Причем некоторые из них уже даже успешно эксплуатируются. К примеру, в Китае первый автомобиль с водородным двигателем вышел с конвейера еще в 2019 году.

Не менее важен тот факт, что природный водород может быть не только чистым, но и возобновляемым. Согласно официальной версии происхождения нефти, для превращения погребенных и сжатых органических отложений в «черное золото» и газ, требуются миллионы лет. Но природный водород всегда производится заново, когда подземные воды вступают в реакцию с минералами железа при повышенных температурах и давлениях. В частности, в Мали, с тех пор, как начали извлекать водород из скважин, потоки газа не уменьшились.

Кроме того, как показывает выкачка водорода в Мали, добыча обходится очень дешево. Как сообщает Ян Манро, генеральный директор компании Helios Aragon, занимающейся водородом в предгорьях испанских Пиренеев, водород может произвести революцию в производстве энергии.

Ян Манро планирует пробурить разведывательную скважину в конце 2024 года. Она станет первой в Европе скважиной с природным водородом. Также возможность добычи этого газа в настоящее время активно изучается в Австралии. Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем человечество начнет отказываться от углеводородного топлива в пользу чистого водорода.

Термоядерный синтез может стать прорывом в современной энергетике

Реактор, в котором ученые воспроизводят термоядерный синтез

Нынешний энергетический кризис показал, что человечество не готово отказываться от ядерной энергетики, так как она гораздо более эффективна возобновляемых источников энергии. Однако она имеет ряд недостатков, которые всем прекрасно известны. Поэтому ученые с середины прошлого века работают над освоением альтернативного источника энергии — термоядерного синтеза. Он во всех отношениях превосходит технология получения энергии путем расщепления атомного ядра, так как более эффективен, при этом менее опасен и в целом экологичен. Выработка электроэнергии данным способом осуществляется без выбросов углекислого газа в атмосферу. Но в чем суть этой технологии, насколько она перспективна и как близко ученым удалось подойти к ее реализации?

Термоядерный синтез

Впервые термоядерный синтез был открыт в 1920 году. Уже вначале 1950 годов ученые начали работать над тем, чтобы освоить его и использовать для добычи электроэнергии. Однако многочисленные исследования и эксперименты успеха не имели. В какой-то момент ученые даже решили, что освоить ядерный синтез вообще невозможно.

Но, несмотря на такую недоступность, именно благодаря ядерному синтезу на Земле существует жизнь. Более того, мы ощущаем его на себе каждый день. Да, тепло и свет, которые исходят от Солнца, возникают именно в результате термоядерного синтеза. Однако реакция происходит в ядре звезды естественным образом при определенных условиях — экстремально высокой температуре и давлении. Ученым же нужно воспроизвести ту же самую реакцию, только в наших земных условиях, что гораздо сложнее.

На Солнце происходит термоядерный синтез, в результате чего вырабатывается колоссальная энергия

В чем же суть термоядерного синтеза? Традиционная ядерная энергетика основана на делении тяжелого ядра на два более легких. При расщеплении атомного ядра выделяется большое количество энергии. На основе этого принципа работают все АЭС, включая даже малые модульные реакторы, о которых мы не так давно рассказывали.

При термоядерном же синтезе происходит все с точностью до наоборот — два легких ядра врезаются друг в друга на огромной скорости и соединяются в одно ядро. При этом тоже вырабатывается колоссальная энергия, которую можно преобразовать в электричество.

В чем преимущества термоядерного синтеза

При термоядерном синтезе высвобождается в четыре раза больше энергии, чем при расщеплении ядра, а также в четыре миллиона раз больше энергии, чем при сжигании угля или газа. Но это далеко не единственное преимущество данной технологии. Для работы обычных реакторов требуется ядерное топливо — урановые стержни, которые являются радиоактивными. В ходе реакции образуются отходы — плутоний, который также является радиоактивным. Это, пожалуй, один из главных недостатков ядерной энергетики.

Термоядерная энергетик более экологичная и безопасная, чем ядерная

Что касается термоядерного синтеза, то для его реализации оптимальным материалом считается дейтерий (тяжелый водород), который вообще не излучает радиацию, а также тритий — изотоп водорода. Тритий хоть и радиоактивен, но менее опасен в силу небольшого и сравнительно не долгого излучения. Таким образом термоядерный синтез позволяет решить проблему ядерных отходов.

Дейтерий имеется в большом количестве в морской воде, а тритий ученые могут создавать искусственно путем облучения лития нейтронами. То есть топливо для термоядерного синтеза не дорогое и доступное.

Коме того, термоядерная энергетика более безопасная, чем ядерная, так как термоядерный синтез можно в любой момент остановить. Более того, реакция сама останавливается, когда условия изменяются, к примеру, повышается или понижается температура. Это значит, что термоядерные станции не несут потенциальной опасности.

Термоядерный синтез подразумевает соединение двух легких ядер в одно

Термоядерный синтез в земных условиях

Чтобы воспроизвести реакцию, необходима плазма, то есть определенные газы, разогретые до температуры в 150 млн градусов Цельсия. Это во много раз больше, чем температура солнечного ядра. Для понимания, разогретая до такой температуры плазма практически в 1 млн раз легче воздуха, так как все ее протоны и нейтроны разделены. Как мы уже сказали выше, наиболее подходящие условия для термоядерного синтеза происходят при создании плазмы из дейтерия и трития.

Когда эти вещества разогреваются до оптимальной температуры, атомные ядра сталкиваются друг с другом на огромной скорости, в результате чего выделяется тепло, то есть та самая энергия, которую можно преобразовать в электричество. Однако именно в этом кроется серьезная загвоздка данной технологии. Как бы это парадоксально ни звучало, но при увеличении температуры, скорость, на которой сталкиваются частицы, уменьшается. То есть плазма словно отключается, и термоядерный синтез перестает происходить. Собственно говоря, этот эффект и обеспечивает безопасность.

Побочным продуктом термоядерного синтеза является гелий — безопасный инертный газ

Прорыв в термоядерной энергетике — каких успехов удалось добиться?

Министерство энергетики США 13 декабря сообщило о том, что ученым удалось добиться технологического прорыва в области термоядерной энергетики. Но о каком именно прорыве идет речь? Впервые ученым удалось получить от термоядерного синтеза больше энергии, чем было затрачено на то, чтоб его воспроизвести.

Однако до создания полноценных термоядерных реакторов и получения электричества в промышленных масштабах еще далеко. По словам самих ученых, это все равно, что сжигать дрова или получать электроэнергию на угольной электростанции. Пока им удалось только “сжечь дрова”. Для получения чистого прироста энергии ученым пришлось использовать один из самых крупных и мощных лазеров в мире. Проще говоря, пока что получить энергию удается только в лабораторных условиях.

Прорыв в термоядерной энергетике — каких успехов удалось добиться? Для воспроизведения термоядерного синтеза ученые использовали мощный лазер. Фото.

Для воспроизведения термоядерного синтеза ученые использовали мощный лазер

Для создания промышленного же термоядерного реактора понадобятся колоссальные ресурсы. Кроме того, еще не решена проблема материалов, из которых будет выполнен реактор. Они должны быть чрезвычайно прочными, так как термоядерная реакция будет оказывать на них большую нагрузку.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Также следует учитывать, что в ходе термоядерной реакции выделяется большое количество тепловой энергии. Поэтому ученым еще необходимо разработать оборудование, которое сможет эффективно преобразовывать эту энергию в электричество. Тем не менее ученые настроены оптимистично. По их мнению, полноценный экспериментальный реактор заработает уже к концу нынешнего десятилетия, а первую демонстрационную электростанцию удастся создать в течение 30 лет.

Как море может спасти от энергетического кризиса

Плавучие ветровые установки — перспективное направление в области альтернативно энергетики

Как бы кто не относился к альтернативным источникам энергии, именно они в настоящее время являются наиболее перспективными. Нет сомнений в том, что рано или поздно они смогут стать полноценной альтернативой традиционной энергетике. К примеру, еще 10 лет назад возобновляемая энергия была крайне дорогой, однако сейчас ее стоимость снизилась более чем на 80%. Тем не менее еще существуют проблемы, которые по сей день не решены. Одна из них — потребность в больших открытых площадей земли для установки солнечных панелей и ветряных турбин. Причем они должны отвечать определенным требованиям, к примеру, быть достаточно ветряными. Таких площадей не так много, как может показаться на первый взгляд, к тому же установка солнечных панелей и ветряков вредит биоразнообразию. Но как насчет океана с обильными ветрами, который занимает более 70% нашей планеты? Установить ветровой генератор в море не так просто, как на земле, но все же возможно.

Почему сложно устанавливать ветряки в море?

Серьезной проблемой для установки ветровых электрогенераторов в море является глубина. В большинстве стран мира дно имеет крутые склоны. Это исключает возможность установки обычных морских ветряных турбин на бетонном фундаменте даже невдалеке от берега. Максимальная глубина их установки не превышает 60 метров.

Но если турбину нельзя установить на дно, можно использовать плавучую платформу. Однако с использованием платформ тоже не все так просто. Дело в том, что конструкциям придется выдерживать колоссальные нагрузки — огромные волны, бури, сильные порывы ветра и т.д. В противном случае они будут крайне недолговечными. Решение этой проблемы уже тоже существует, ведь не первый год существует технология строительства плавучих нефтяных платформ, к которым предъявляются практически такие же требования, как и к плавучим турбинам.

Конструкция и размеры плавучей турбины

Конструкция плавучей турбины

На основе опыта строительства плавучих нефтедобывающих платформ, плавучие турбины успешно изготавливает британская компания Principle Power. В основе их конструкции используются три больших цилиндрических поплавка, которые образуют треугольную платформу. Длина каждой стороны такого треугольника составляет 67 метров.

Платформа представляет собой не просто пассивные понтоны, соединенные между собой в жесткую конструкцию. Поплавки адаптируются к изменениям ветра и состояния моря, в результате чего ветряк оказывается под наиболее правильным и безопасным углом к ветру. Активная система стабилизации работает за счет насосов и клапанов, которые перемещают жидкий балласт между тремя плавучими цилиндрами.

Плавучие ветрогенераторы в настоящее время создают разные производители

Для фиксации платформы на определенном участке, используются большие якоря и мощные подводные тросы. О потенциале данной конструкции говорит действующая ветровая плавучая установка в Кинкардине (Канада). Однако подобные платформы в настоящее время создает не только Principle Power. Среди производителей ветровых плавучих установок уже даже возникла конкуренция.

Эффективность и перспектива плавучих ветряных установок

Установка в Кинкардине ежегодно вырабатывает достаточно электричества, чтобы питать 35 тысяч домов в Британии. В настоящее время данной технологией заинтересовалось правительство США, которое предложило финансирование в размере 50 миллионов долларов. Таким образом власти страны хотят подтолкнуть энергетические компании к установке плавучих ветряных электростанций мощностью 15 ГВт к 2035 году.

Также не отстает в этом вопросе Британия. Как утверждают британские эксперты, к 2050 году половина из установленных ветровых установок в море буду плавучими. Очевидно, количество плавучих ветровых электростанций будет быстро увеличиваться не только в Британии и США. Единственная проблема, которая сейчас останавливает резкий рост этого рынка — относительно высокая стоимость электроэнергии, добытой таким способом. Электричество стоит примерно столько же, сколько энергия, добытая атомной электростанцией. Однако в ближайшее время стоимость такого электричества наверняка будет снижаться, как это произошло с другими альтернативными источниками энергии, о чем мы рассказывали ранее.

Волновые генераторы могут обеспечить человечество дешевой энергией

Электричество из морских волн — альтернатива плавучим турбинам?

Море является неиссякаемым источником энергии. Ветер здесь дует гораздо сильнее, чем на суше. Однако для добычи электроэнергии можно использовать не только ветер. В море также есть волны, которые обладают гораздо большей удельной мощностью. Причем коэффициент преобразования энергии волн в электричество более высокий, чем для ветра — составляет 85%.

По мнению экспертов, удельная мощность волновых электрогенераторов, может быть более высокой, чем электрогенераторов, работающих от других возобновляемых источников энергии. Кроме того, в изготовлении волновые генераторы гораздо более дешевые, чем плавучие турбины. Поэтому волновые генераторы теоретически могут дать наиболее экологичную и дешевую электроэнергию.

Данная технология является относительно новой, в сравнении с морскими ветровыми станциями, однако уже существуют некоторые тестовые образцы волновых генераторов. Один из них создан британской компанией SWEL. Причем, согласно заявлением компании, их установка может быть легко масштабирована, в результате чего каждый генератор будет добывать около 100 мегаватт электроэнергии. Этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством небольшой городок в 100-150 тысяч человек.

Также в Тасмании работает тестовый образец WaveSwell Uniwave, созданный австралийским университетом. Устройство размером с катер в настоящее время вырабатывает 200 кВт⋅ч. Однако WaveSwell Uniwave, в отличие от генератора SWEL имеет ряд недостатков — его сложно масштабировать, кроме того, требуется несколько человек, для обслуживания устройства.

Действующей же электростанции, которая давала бы больше энергии, чем средний ветряк, пока не существует. Однако, по мнению ряда экспертов, у данной технологии большое будущее. Если в ближайшее время действительно получится создать эффективный и недорогой волновой генератор, развитие рынка плавучих ветряков может остановиться.

Финны придумали новый тип аккумулятора. В его основе обычный песок

Заполненный песком аккумулятор Polar Night Energy

Из-за напряженной обстановки в мире, некоторые страны мира перестали получать от России газ. Летом это не доставляет особых проблем кроме, разве что, значительного повышения счетов. Но в зимнее время жителям лишенных российского газа придется очень нелегко — во многих домах попросту может исчезнуть отопление и людям будет холодно. Власти стран пытаются решить эту проблему при помощи возобновляемых источников энергии вроде солнечных панелей и ветрогенераторов. Но вот проблема — солнечные дни бывают не всегда, да и ветра дуют далеко не каждый день. Энергия, которая уже выработана, может храниться в изготовленных из лития аккумуляторах, но они стоят очень дорого и занимают много места. Недавно финская компания Polar Night Energy показала очень дешевую, но весьма эффективную технологию хранения выработанной энергии. Она представляет собой огромную батарею, заполненную грязным строительным песком. Звучит интригующе, не так ли?

Зима в европейских странах может быть тяжелой

Финляндия является одной из самых близких к российской границе европейских стран. Без российского газа жителям страны будет очень тяжело пережить зиму — она длится долго, и особенно суровой становится в декабре. Тем, как в такие периоды будут согреваться жилые дома, обеспокоены как политики, так и простые граждане. Можно было бы спастись «зелеными» источниками энергии вроде солнечных и ветряных станций, но они не могут обеспечивать постоянную выработку энергии из-за не самого солнечного и ветреного климата Финляндии.

Зима в Финляндии иногда бывает очень суровой

Новый аккумулятор для хранения тепла

Аккумуляторы для хранения выработанной энергии стоят дорого и занимают много места, поэтому компания Polar Night Energy продемонстрировала дешевую и относительно компактную альтернативу, единственную в своем роде. Она построила гигантский контейнер, внутрь которого насыпано 100 тонн песка. Принцип работы «песчаного» аккумулятора до неприличия прост: вырабатываемая солнцем и ветром энергия будет нагревать контейнер с песком, а тот долго хранить это тепло и при необходимости его отдавать.

Аккумулятор Polar Night Energy заполнен строительным песком

По словам представителей компании Polar Night Energy, строительный песок может нагреваться до 500 градусов Цельсия. Нагрев песка происходит довольно долго, но и процесс остывания занимает много времени — считается, что новый аккумулятор сможет хранить тепло по несколько месяцев, чего должно хватить для долгой зимы.

Как согреть квартиру после отключения отопления? Вот несколько способов.

Альтернативный способ отопления домов

Находящийся в контейнере горячий песок будет нагревать собой воздух в специальной емкости, а этот воздух — кипятить воду, которая подается для отопления домов. Идея звучит здраво и наверняка поможет если не полностью заменить обычный способ отопления жилых домов, то хотя бы немного снизить стоимость отопления за счет комбинированного использования. Единственный минус технологии заключается в том, что такой аккумулятор невозможно использовать для хранения электроэнергии в чистом виде. А обеспечение граждан дешевым электричеством было бы очень приятным бонусом.

К сожалению, разработанный аккумулятор не может хранить электричество в чистом виде

На данный момент «песочный» аккумулятор работает в тестовом режиме — огромный сосуд располагается на территории финского города Канкаанпяа. Конструкция стоит на местной электростанции Ватаянкоски, откуда в близлежащие дома поступает отопление. Стоит отметить, что в аккумуляторе будет накапливаться не все тепло, которую вырабатывают солнечные и ветряные электростанции. Первым делом «зеленая» энергия будет питать электрическую сеть, а в песочную установку будут направляться только излишки выработанной энергии.

Песочный аккумулятор возвышается на несколько метров

По словам директора электростанции Пекка Пасси, данный способ хранения тепла действительно очень простой. Но им очень понравилось быть первыми, кто создал что-то подобное. В какой-то степени это безумный проект, но директор электростанции уверен, что испытания технологии завершатся успехом. Не исключено, что новым и простым методом хранения тепла заинтересуются и другие страны, но все будет зависеть от результатов тестирования. А как считаете вы — насколько хороша эта технология? Своим мнением делитесь в комментариях или нашем Telegram-чате.

А вы подписаны на наш Дзен-канал с эксклюзивными статьями? Вы только посмотрите, что у нас есть.

Стоит отметить, что энергетический кризис в Европе начал назревать еще осенью 2021 года, когда цены на природный газ и другие энергоресурсы начали резко повышаться. О том, чем грозит самый крупный энергетический кризис за последние 50 лет, вы можете почитать в материале моего коллеги Андрея Жукова. Вот ссылка.

Япония хочет добывать электричество при помощи воды. Как это работает?

Гигантская турбина Кайрю для выработки «зеленой» энергии

Япония — это уникальное государство, которое находится в Тихом океане и состоит из четырех островов: Хонсю, Хоккайдо, Сикоку и Кюсю. По данным за 2020 год, на этих и нескольких более мелких островов живет около 125,8 миллионов человек. Каждому из них требуется электроэнергия и, если учесть что в стране очень развита техника, ее нужно очень много! Тепловые и другие виды электростанций сильно вредят природе, поэтому японцы уже много лет ищут альтернативные виды энергии. Ранее они уже пытались добывать электричество за счет солнца и ветра, но такие методы не дали ожидаемых результатов. Недавно была разработана очередная перспективная технология — на дно океана хотят погрузить турбину, которая вырабатывает энергию за счет мощных океанических течений. Звучит круто, но есть один нюанс…

Альтернативная энергия в Японии

Япония особенно сильно заинтересовалась альтернативными источниками энергии после аварии на атомной электростанции Фукусима-1 в 2011 году (вот фотографии последствий). Альтернативная энергия прежде всего ассоциируется с солнечными панелями и ветрогенераторами, поэтому японские власти больше всего инвестировали именно в них. На данный момент страна является третьим по величине добытчиком солнечной энергии, а также неплохо добывает электричество за счет морского ветра. Но добываемой энергии все равно недостаточно, тем более, что Япония может производить больше электричества другим способом — при помощи мощных подводных течений.

В Японии есть много ветрогенераторов, но есть и более эффективные способы добыть электричество

Добыча электричества при помощи воды

Действительно, по расчетам ученых, океанические течения имеют коэффициент мощности от 50 до 70%. Для сравнения, у ветра этот показатель равен 29%, а для солнца — 15%. Безо всяких преувеличений, выработка энергии при помощи воды является более эффективным, чем при помощи солнца и ветра. Эта технология кажется еще более перспективной, если учесть, что у южных и восточных берегов Японии в Тихом океане имеется подводное течение Куросио, которое переносит теплые и соленые воды Южно-Китайского и Восточно-Китайского морей в северные широты, смягчая их климат.

Мощное течение Куросио может стать отличным источником энергии

Турбины для выработки энергии

Около десяти лет назад это поняла японская компания IHI, которая производит корабли, авиационные двигатели, промышленные машины и другую серьезную технику. Параллельно с основной деятельностью, инженеры все это время разрабатывали огромную турбину, которая крутится под воздействием потока воды и тем самым вырабатывает электричество. Недавно она наконец-то была испытана и, судя по всему, доказала свою работоспособность.

Примерный внешний вид турбин IHI для производства электроэнергии

Огромная турбина для выработки энергии получила название Кайрю. Внешне ее сравнивают с 330-тонным самолетом, потому что она оснащена двумя большими турбинами. Они вращаются в разных направлениях и крепятся на дне океана, где-то в глубине 30–50 метров. Важно отметить, что на данный момент конструкция испытана далеко не в тех условиях, в которых должна работать. Когда-нибудь ее установят в течении Куросио и, по расчетам представителей компании IHI, она может производить до 200 гигаватт энергии в год.

Если все пойдет по плану, у Японии появится еще один источник электричества

В РОССИИ МНОГО СОЛНЕЧНЫХ И ВЕТРЯНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ВОТ ГДЕ ОНИ НАХОДЯТСЯ.

Сложность добычи «зеленой» энергии

По словам профессора океанических технологий Кена Такаги (Ken Takagi), для Японии проще всего добывать энергию за счет силы океана. Если смотреть с географической точки зрения, ветрогенераторы лучше всего ставить в Европейских странах, которые расположены на более высоких широтах. О солнечной энергии он ничего не сказал, но панели для выработки энергии лучше ставить в солнечных странах. Японию таковой назвать невозможно, потому что там преобладает мягкий и влажный климат. А остров Хоккайдо вообще обладает субарктический климат с холодной зимой с большим количеством снега.

Япония не очень подходит для ветряных и солнечных электростанций

В начале статьи я упомянул про один нюанс, который мешает реализации идеи с подводными турбинами. Дело в том, что установка огромной конструкции на дне океана — это гораздо более сложная задача, чем возведение ветряных мельниц и сооружение солнечной электростанции. К тому же, турбины должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать большой напор воды на протяжении долгих лет. Исходя из всего этого, на данный момент не ясно, когда именно новая технология начнет приносить пользу.

Все подводные конструкции должны быть прочными, чтобы выдержать напор воды

Профессор Кен Такаги также отметил, что у Японии, в отличие от других стран, очень мало способов добывать электроэнергию. Некоторые люди могут считать, что новая технология — это очередная невозможная мечта, но ученые намерены перепробовать все возможные способы.

ЕСЛИ ВЫ — УМНЫЙ И ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫЙ ЧЕЛОВЕК, ВАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОНРАВИТСЯ НАШ ДЗЕН-КАНАЛ. ТОЛЬКО ПОСМОТРИТЕ, ЧТО ТАМ ЕСТЬ!

Что вы думаете о проекте японской компании IHI? Смогут ли инженеры реализовать свою идею, или проект обречен на провал? Свое мнение и аргументы приводите в комментариях или нашем укромном уголке для общения.

Водоросли питали компьютер электричеством более 6 месяцев. Как такое возможно?

Батарея из цианобактерий

Ученые постоянно находятся в поиске альтернативных источников электричества, которые не наносят вреда окружающей среде. Недавно инженеры из Кембриджского университета в Великобритании собрали небольшую конструкцию, которая способна питать небольшие компьютеры необходимым объемом электричества, которое вырабатывается… цианобактериями. Устройство похоже на пальчиковую батарейку формата АА и может поддерживать работу электронного устройства на протяжении более 6 месяцев. Эта информация не взята из воздуха — батарейка из бактерий действительно существует и прошла испытание длительностью в полгода. Да, игровой компьютер к такому источнику питания не подключить (пока что), но ученые уже нашли ему отличное применение. Об этом мы сейчас и поговорим.

Главный минус солнечных панелей

Альтернативные источники энергии, которые наносят природе минимум вреда, уже существуют. Самый популярный из них — это солнечные панели, которые превращают свет в электричество и сохраняют его в специальных батареях. Но эти конструкции не идеальны, и главным минусом являются аккумуляторы. Мало того, что они огромные и требуют много места, так еще и выделяют в окружающую среду вредные вещества. Даже одна пальчиковая батарейка загрязняет тяжелыми металлами 20 квадратных метров земли, что же говорить о более крупных накопителях энергии. В общем, солнечная энергетика хороша, но не лишена минусов.

При всех своих преимуществах, солнечные панели имеют большие минусы

СОЛНЕЧНЫЕ И ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СУЩЕСТВУЮТ И В РОССИИ. ВОТ КАРТА — МОЖЕТ, ОДНА ИЗ НИХ НАХОДИТСЯ РЯДОМ С ВАШИМ ДОМОМ?

Цианобактерии как источник энергии

А что, если извлекать электрическую энергию из живых организмов? Примерно как в «Матрице», где злобные машины используют человеческие тела в качестве источника энергии, заранее загрузив в их разум несуществующую реальность. Ученые уже давно знают, что цианобактерии, которые также известны как синезеленые водоросли, могут вырабатывать электричество от солнечного солнца — они способны к фотосинтезу. Кажется, это самый подходящий вариант для создания системы, которая была показана в «Матрице»?

Цианобактерии размножаются на поверхности воды

Для создания батарейки из микробов, британские ученые использовали цианобактерии Synechocystis. Выбор пал на них из-за того, что они очень распространены и наиболее хорошо изучены. В качестве электродов для передачи энергии авторы научной работы использовали алюминиевую вату. Исследователи выбрали такой материал потому, что он наименее опасен для окружающей среды. К тому же, им было интересно, как с ним будут взаимодействовать цианобактерии — вдруг они вымрут? Оказалось, что ничего плохого при контакте с алюминием не происходит.

Цианобактерии synechocystis под микроскопом

В конечном итоге у ученых получился источник энергии, похожий на пальчиковую батарейку. Находящиеся внутри цианобактерии поглощали солнечный свет и смогли производить более четырех микроватт электричества на квадратный сантиметр. Даже когда было темно, они расщепляли запасы пищи и производили ток. Может показаться, что это мизерное количество энергии. Но этого вполне хватало для питания 32-битного процессора с сокращенным набором команд на протяжении более 6 месяцев. Тем более, что он занимался обработкой небольшого объема данных с 15-минутными перерывами.

Созданная система смогла работать полгода

Биохимик Паоло Бомбелли (Paolo Bombelli) отметил, что они были очень удивлены тому, что батарея проработала настолько долго. Изначально они считали, что она сможет питать компьютер энергией не более нескольких недель. Результаты очень обнадеживают, потому что это первый шаг к созданию полностью безвредного источника энергии. Ожидается что, как минимум, батарея из бактерий сможет питать элементы «умного» дома. Например, люди смогут купить электронный термометр или другой датчик и расположить его за пределами дома. Благодаря новому источнику питания, владельцам не придется часто заменять батарейки. Автор научной работы Кристофер Хоу (Christopher Howe) считает, что из-за растущего количества устройств, человечеству нужны устройства, которые генерируют энергию, а не просто хранят ее.

Вырабатываемой энергии должно хватать для работы небольших компьютеров вроде Raspberry pi

Звучит интригующе и технология действительно достойна внимания. Ведь созданная батарейка обладает довольно большим сроком службы и при этом не вредит природе. Только вот появится ли он в продаже? Лично мне кажется, что этого не произойдет. Или же, цианобактерии станут составной частью батареек в другом виде — нынешняя технология слишком сырая.

ПОДПИШИТЕСЬ НА НАШ КАНАЛ В ЯНДЕКС.ДЗЕН, ГДЕ ПУБЛИКУЮТСЯ СТАТЬИ, КОТОРЫЕ НЕ ВЫХОДЯТ НА САЙТЕ

Скорее всего, у вас тоже возникнет много сомнений и вопросов к этой технологии. Пишите в комментариях или в нашем Telegram-чате.

Германия отказывается от российских источников энергии — какие есть альтернативы?

Германия может столкнуться с серьезным энергетическим кризисом

Германия является одной из тех стран, для которых Россия является основным поставщиком энергии. На нее приходится более половины поставок природного газа и угля, а также третья часть сырой нефти. Ранее мы рассказывали, что собственную добычу газа Германия сократила, при этом отказ от атомной энергии привел практически к энергетическому кризису. Теперь, в связи с событиями на Украине, Германия приняла решения отказаться и от российских энергоресурсов. Министр иностранных дел Германии Анналена Бербок заявила, что импорт нефти из России будет завершен к концу 2022 году. В результате многие задались вопросом — какая имеется альтернатива и сможет ли Германия избежать еще большего энергетического кризиса в случае полного отказа от поставок энергоресурсов из России?

Переход Германии к возобновляемым источникам энергии

Переход к чистой энергии начался в Германии около 30 лет назад, как и в ряде других европейских стран, что связано с климатическим кризисом. Однако технологии не позволяют быстро отказаться от традиционных источников энергии. Процесс перехода растянулся на десятилетия. Однако правительство Германии решило поторопиться и объявило о планах полностью отказаться от угля к 2030 году. Это на восемь лет раньше, чем сроки, установленные предыдущим правительством.

Цель, к которой стремится страна — получать до 80% электроэнергии из возобновляемых источников. Надо сказать, что еще в прошлом году цель была более скромной — к 2030 году вырабатывать 65% энергии из возобновляемых источников.

Надо сказать, что Германия не одинока в своих стремлениях. Франция, которая получает 70% энергии из своих атомных станций, также пообещала сделать основной упор на возобновляемые источники энергии. Более того, президент Эммануэль Макрон во время своей недавней предвыборной компании заявил, что Франция станет первой крупной страной, которая откажется от газа, нефти и угля.

К 2030 году Германия планирует перейти на возобновляемые источники энергии

Ранее мы рассказывали, что возобновляемые источники энергии имеют свои плюсы и минусы, в сравнении с атомной энергетикой. Однако в последнее время благодаря развитию технологий, стоимость энергии от возобновляемых источников стала существенно снижаться, и уже ее себестоимость даже ниже атомной энергии.

Чтобы ускорить процесс перехода к возобновляемым источникам энергии, правительство Германии этим летом планирует принять ряд законов, направленных на увеличение субсидий на возобновляемые источники, а также сокращение бюрократической волокиты, которая замедляла такие проекты в прошлом.

Законодатели надеются, что все эти изменения в сочетании с неуклонно снижающимися ценами на солнечные и ветровые установки позволят к 2030 году удвоить выработку ветровой энергии на суше и вчетверо — солнечной. Морская ветроэнергетика также будет значительно расширена.

Зависимость Германии от газа

Германия является одной из самых зависимых от газа европейских стран. Она имеет множество электростанций, который работают на природном газе. В Берлине даже некоторые улицы освещаются старомодными газовыми уличными фонарями. В общей сложности в столице установлено 20000 таких фонарей.

В Берлине некоторые улицы по сей день освещаются газовыми фонарями

Надо сказать, что Германия не только экспортировала большие объемы газа из России, но и сама являлась достаточно крупным добытчиком природного газа в Европе. Однако начиная с 2004 года объемы добычи стали сокращаться. Причем особенно сильно они уменьшились в последние несколько лет. Так в 2020 году этот показатель сократился на 16%. В ближайшие 10 лет добыча газа будет прекращена полностью.

Причина этому простая — крупнейшие месторождения газа постепенно иссякают. При этом добывать сланцевый газ европейские страны на своей территории не хотят, так как это может привести к серьезным проблемам с экологией, о чем мы рассказывали ранее.

Газового кризиса не избежать?

Переломным моментом по мнению некоторых экспертов может стать внезапное прекращение поставок российского газа. Это может случиться по одной из двух причин — либо ЕС наложит санкции, либо Россия сама откажется поставлять газ из-за поставок вооружения в Украину. Как известно, проблемы с поставками газа в Польшу и Болгарию уже начались.

Сжиженный газ из США стоит значительно дороже российского

В опросе, проведенном немецким журналом Der Spiegel в прошлом месяце, только 49 процентов людей заявили, что готовы пойти на жертвы ради прекращения поставок энергоносителей из России. Однако в какой-то момент у них может не оказаться выбора.

Но какая есть альтернатива? Перейти на возобновляемые источники энергии страна планирует только к 2030 году, а отопительный сезон начинается уже этой осенью. Судя по всему, климатические проблемы в такой ситуации отойдут на второй план.

ВНИМАНИЕ! Информация, которую вам нужно знать, находится здесь. На нашем Яндекс.Дзен канале вы найдете контент, который мы не публикуем на сайте.

Теперь даже самые ярые защитники окружающей среды обсуждают вопрос о том, чтобы угольные электростанции, которые планировалось закрыть, продолжали свою работу. Но это не решит проблему полностью. Возвращение к ядерной энергетике обсуждается. Напомним, что после аварии на Фукусиме, Германия стала отказываться от атомных электростанций.

Поэтому единственный вариант для Германии заменить российский природный газ — искать новых поставщиков природного газа. Очевидно, газ придется закупать у США в сжиженном виде. Это значит, что он будет стоить еще дороже. А значит кризис в любом случае будет усугубляться.

Июнь 2023
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30