Китай строит самую большую гидроэлектростанцию в мире — она сможет питать миллионы домов

Китай строит самую большую гидроэлектростанцию в мире — она сможет питать миллионы домов. Китай хочет перестать вредить природе, вырабатывая энергию при помощи гидроэлектростанций. Фото.

Китай хочет перестать вредить природе, вырабатывая энергию при помощи гидроэлектростанций

Китай является безусловным чемпионом мира в области строительства плотин и гидроэлектростанций. Мало того, что их много, так еще среди них есть самая мощная конструкция в плане вырабатываемой электроэнергии. Речь идет о гидроэлектростанции «Три ущелья», расположенной на самой длинной в Евразии реке Янцзы. В 2014 году эта конструкция смогла выработать такое количество энергии, что ее хватило для обеспечения энергией нескольких миллионов домов. В периоды обильных дождей, гидроэлектростанция способна выработать еще больше электричества. Недавно стало известно, что скоро в Китае появится еще более мощная гидроэлектростанция, способная побить все предыдущие рекорды. Будущая плотина сможет обеспечить энергией огромное количество людей и сократить выбросы парниковых газов, которые плохо влияют на природу, провоцируя глобальное потепление. Но строительство все равно подвергается сильной критике.

Самая большая гидроэлектростанция в 2024 году

На момент написания этой статьи, самая мощная работающая на воде электростанция находится в Китае и называется «Три ущелья». Для выработки энергии она использует водные потоки реки Янцзы, которая простирается на 6 300 километров.

Самая большая гидроэлектростанция в 2024 году. Хотя планирование плотины «Три ущелья» началось в 1955 году, проект не мог быть реализован в течение примерно 40 лет из-за предполагаемой опасности обрушения. Фото.

Хотя планирование плотины «Три ущелья» началось в 1955 году, проект не мог быть реализован в течение примерно 40 лет из-за предполагаемой опасности обрушения

Начиная с 2014 года, она ежегодно вырабатывает до 100 миллиардов кВт⋅ч энергии. Если учесть, что в среднем один китайский дом потребляет примерно 1 289 кВт⋅ч в год, этой энергии должно хватать для питания десятков миллионов домов.

В 2020 году, когда в Китае шли проливные дожди, потоки воды на реке Янцзы были настолько мощными, что гидроэлектростанция «Три ущелья» выработала рекордные 111,8 миллиардов кВт⋅ч энергии. Считается, что это эквивалентно энергии, вырабатываемой сразу несколькими атомными электростанциями.

Самая большая гидроэлектростанция в 2024 году. Гидроэлектростанция «Три ущелья» начала строиться в 1992 году, и была запущена только в 2003 году. Фото.

Гидроэлектростанция «Три ущелья» начала строиться в 1992 году, и была запущена только в 2003 году

У гидроэлектростанции «Три ущелья» есть еще одна важная особенность — она является самым тяжелым сооружением в мире. Это сплошная плотина из бетона, которая весит 65,5 миллионов тонн. Ее стоимость оценивается в 30,5 миллиардов долларов.

Читайте также: Самая необычная электростанция, которую видно из космоса

Китай строит самую большую плотину в мире

В 2021 году Китай объявил о своих намерениях создать «суперплотину», которая будет в три раза мощнее, чем «Три ущелья». Она будет располагаться на реке Брахмапутра, которая является крупнейшим притоком реки Ганг и тянется через территории Китая, Индии и Бангладеша. Если гидроэлектростанцию удастся построить, то к 2060 году китайские власти хотят достичь углеродной нейтральности, то есть перестать вредить природе парниковыми выбросами.

Китай строит самую большую плотину в мире. Часть реки Брахмапутра. Фото.

Часть реки Брахмапутра

Звучит как отличная идея, только вот идея уже подвергается суровой критике. Дело в том, что во время строительства гидроэлектростанции «Три ущелья» из своих домов были выселены более 1,25 миллионов человек. Также мест своих обитания лишилось огромное количество животных, потому что их естественные места обитания разрушаются. Существуют серьезные опасения, что строительство новой плотины на реке Брахмапутра нанесет людям и природе еще больше вреда.

К тому же, строительство такого сооружения усложняет отношения Китая с соседями. Все потому, что Индия и Бангладеш сильно зависят от воды в реке Брахмапутра, а плотина может изменить потоки воды, что может стать причиной ее дефицита. Но есть сведения, что Индия может построить свою гидроэлектростанцию на другом притоке реки, чтобы компенсировать убытки.

Китай строит самую большую плотину в мире. Река Брахмапутра является причиной горячих споров. Фото.

Река Брахмапутра является причиной горячих споров

Важно отметить, что споры по поводу воды ведутся не только между Китаем, Индией и Бангладешом. В Эфиопии сейчас строится мощная гидроэлектростанция Хыдасе. Она находится на реке Голубой Нил и после начала работы станет самой большой на территории Африки. Строительство этого сооружение критикуется Суданом и Египтом, потому что они опасаются истощения собственных водных ресурсов.

Китай строит самую большую плотину в мире. На карте видно, что африканская гидроэлектростанция будет затрагивать ресурсы Эфиопии, Судана и Египта. Фото.

На карте видно, что африканская гидроэлектростанция будет затрагивать ресурсы Эфиопии, Судана и Египта

Вам будет интересно: Первая в мире скважина на вулкане может стать источником «неограниченной энергии»

Как работают гидроэлектростанции

Кажется, в будущем в мире станет как минимум на две мощной гидроэлектростанции больше. Одна будет находиться в Китае, а другая — в Эфиопии.

Эти сооружения работают относительно просто. Гидроэлектростанции используют воду из реки или накопленного водоема для создания электричества. Вода проходит через большие турбины, которые вращаются под действием потока воды, подобно колесу ветряной мельницы. Вращение турбин приводит в движение генераторы, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.

Как работают гидроэлектростанции. Самые крупные гидроэлектростанции находятся в Китае, Бразилии, Венесуэле, США, России и Канаде. Фото.

Самые крупные гидроэлектростанции находятся в Китае, Бразилии, Венесуэле, США, России и Канаде

Обязательно подпишитесь на наши каналы в Дзен и Telegram. Так вы никогда не будете пропускать важные новости из областей науки и технологий!

Полученная энергия поступает в электрическую сеть и может быть использована для питания домов и предприятий. После прохождения через турбины вода возвращается обратно в реку или водоем, что делает процесс производства электричества эффективным и экологически чистым.

Первая в мире скважина на вулкане может стать источником «неограниченной энергии»

Первая в мире скважина на вулкане может стать источником «неограниченной энергии». В будущем вулканы могут стать мощными источниками энергии. Изображение: нейросеть DALL-E. Фото.

В будущем вулканы могут стать мощными источниками энергии. Изображение: нейросеть DALL-E

Ученые впервые в истории человечества собираются пробурить отверстие на склоне вулкана. Чтобы понять, что это предельно сложная и опасная задача, не нужно быть экспертом по вулканологии — в процессе работы техника будет взаимодействовать с очень высокими температурами, и может произойти все, что угодно. Однако, этот риск вполне оправдан, потому что в случае успеха научное сообщество узнает много чего интересного о свойствах вулканической магмы, а также сможет раскрыть причины возникновения извержений. О своих планах компания, которая взяла на себя эту сложнейшую миссию, рассказывает уже не первый год. Несколько лет назад начало работ было запланировано на 2024 год, но недавно дата была перенесена на еще на пару лет.

Бурение скважины на вулкане

По данным научного издания Science Alert, бурением скважины на склоне вулкана займется организация Krafla Magma Testbed (KMT). Она была основана в 2014 году — ее назвали в честь вулканической кальдеры Крабла, которая расположена на северо-востоке Исландии. Именно на его склоне и планируется пробурить скважину, при помощи которой ученые надеются узнать новые подробности о происходящих в глубинах Земли процессах.

Бурение скважины на вулкане. Вид на кальдеру Крабла сверху. Фотография: Hansueli Krapf. Фото.

Вид на кальдеру Крабла сверху. Фотография: Hansueli Krapf

Проект существует уже давно. В статье 2018 года представители компании говорили, что пробуренная скважина на вулканической котловине Крабла должна стать чем-то вроде космических телескопов и антарктических станций — местом, в котором можно будет изучать малоизвестную среду.

Читайте также: Вулканическая трещина длиной в 4 километра в Исландии — может ли она разрушить город?

Исландский проект глубокого бурения

Вулкан Крабла — это котловина диаметром 14 километров, которая имеет два кратера. Первая называется Вити и примечательна тем, что внутри него располагается озеро бирюзового цвета. Второй кратер носит название Наумафьядль и интересен тем, что на нем есть грязевые вулканы.

Специалисты из многих стран, в том числе и России, уже пытались пробурить дыру в кальдере Крабла в начале 21 века. Они не хотели достичь магматической камеры — их целью было добраться до очень горячих мест и использовать выделяемое тепло для выработки энергии. С 1978 году у кальдеры Крабла уже работала геотермальная электростанция Крюфлустюд (Kröflustöð), но люди хотели сделать ее более мощной.

Исландский проект глубокого бурения. Геотермальная электростанция «Крюфлустюд». Фотография: Villy Fink Isaksen. Фото.

Геотермальная электростанция «Крюфлустюд». Фотография: Villy Fink Isaksen

В 2006 году, в рамках «Исландского проекта глубокого бурения», специалисты начали бурить скважину IDDP-1. Руководители считали, что они смогут благополучно достичь глубины 4 километров. Однако, в 2009 году техника добралась до 2,1-километровой глубины и, ко всеобщему удивлению, вскрыла камеру с нагретой до 900 градусов Цельсия магмой. Воздух в области работы техники нагрелся до 450 градусов, так что продолжать работу было невозможно.

Исландский проект глубокого бурения. Место бурения скважины IDDP-1. Фотография: Inhabitat. Фото.

Место бурения скважины IDDP-1. Фотография: Inhabitat

Вам будет интересно: Сколько вулканов на Земле извергаются прямо сейчас — их больше, чем вы думаете

Изучение вулканической магмы

В результате этого происшествия, наружу вышел раскаленный пар. Но этот опыт показал, что вскрытие магматической камеры не приводит к извержению вулкана. Поэтому, сейчас у участников проекта гораздо больше смелости для продолжения работы. Изначально предполагалось, что бурение скважины начнется в 2024 году. Однако, недавно стало известно, что дата была перенесена на 2026 год. Перенос связан с тем, что инженерам необходимо выполнить много задач, самыми главными из которых являются разработка сверл и датчиков, которые могут выдержать работу в условиях экстремальной жары. Также не стоит забывать, что на большой глубине на все объекты оказывается высокое давление — инструменты должны быть готовыми к этому.

Изучение вулканической магмы. Как может выглядеть место проведения буровых работ. Изображение: Krafla Magma Testbed. Фото.

Как может выглядеть место проведения буровых работ. Изображение: Krafla Magma Testbed

Создав глубокую скважину на склоне вулкана, специалисты смогут разработать источник «неограниченной энергии». Если говорить коротко, они смогут создать очень мощную геотермальную электростанцию — комплекс, который способен вырабатывать электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.

Также рабочие станции Krafla Magma Testbed сможет изучать свойства вулканической магмы. В результате научных работ, ученые смогут выяснить, как формируется континентальная кора. Также они получат шанс тщательно исследовать многие происходящие внутри нашей планеты процессы — в перспективе, это поможет создать самую точную систему предсказания землетрясений. А она, в свою очередь, спасет тысячи или даже миллионы жизней.

Обязательно подпишитесь на наши каналы в Дзен и Telegram. Так вы не пропустите ничего интересного, что происходит в сфере науки!

Стоит отметить, что ученые занимаются бурением во многих уголках Земли. В 2023 году они впервые пробурили земную кору насквозь и добыли образцы мантии — это очень большое достижение для человечества.

Алмазные батареи из ядерных отходов — смогут ли они заменить литий-ионные аккумуляторы

Алмазные батареи из ядерных отходов — смогут ли они заменить литий-ионные аккумуляторы. Ученые разработали технологию создания батарей из ядерных отходов. Фото.

Ученые разработали технологию создания батарей из ядерных отходов

В настоящее время сразу две компании, Arkenlight и NDB, работают над технологией, позволяющей производить алмазы из ядерных отходов и впоследствии их использовать для создания батарей. Впервые об этих технологиях стало известно еще в 2016 году, когда ученые из Бристольского университета заявили, что создали прототип батареи, превратив ядерные отходы в алмаз. Теоретически она могла бы решить сразу две проблемы — утилизации ядерного топлива и создания более совершенных батарей, чем все, что имеются в настоящее время. На практике же за последние семь лет батареи из ядерных отходов так и не появились. В результате возникает вопрос — насколько данная технология вообще перспективна?

Проблема ядерных отходов

Атомные электростанции производят множество ядерных отходов, которые содержат радиоактивные изотопы. Ученые уже длительное время ломают голову, чтобы решить вопрос их утилизации. Безопасное длительное хранение не решает проблему, так как период полураспада некоторых изотопов очень большой. Например, у изотопа углерод-14 период полураспада составляет 5700 лет.

Это значит, что даже после того, как стронций-90 и цезий-137 исчезнут, проблему с углеродом-14 придется как-то решать. Если же компании Arkenlight и NDB смогут создавать из ядерных отходов батареи, проблема будет решена сама по себе.

Проблема ядерных отходов. Технология создания батарей может решить проблему утилизации ядерных отходов. Фото.

Технология создания батарей может решить проблему утилизации ядерных отходов

Технология создания батарей из отработанного ядерного топлива

Ученые Бристольского университета в 2016 году показали, что радиоактивный углерод можно нагреть и тем самым его превратить в газ. Впоследствии он конденсируется в алмазы. Но каким образом их можно использовать в батареях? Как сообщают ученые, при распаде изотопа углерода-14 до азота-14 высвобождаются электроны в виде бета-излучения.

Если алмазы состоят не из чистого углерода, как природные, а легированы особым образом, у них происходит высвобождение электронов. Проще говоря, они могут создавать ток, который можно направить в провода. Этого источника питания хватит на тысячи лет. То есть алмазные батареи никогда не нужно будет заряжать.

Чтобы радиоактивный материал не представлял опасности, ученые создали надежную изоляцию. Для этого они поместили алмаз из углерода-14 внутрь алмаза из стабильного (не радиоактивного) углерода-12. Благодаря такой изоляции, батарея не представляет никакой опасности человеку и электронному оборудованию.

Технология создания батарей из отработанного ядерного топлива. Алмазные батареи могут быть использованы в космических зондах. Фото.

Алмазные батареи могут быть использованы в космических зондах

Для каких целей можно использовать алмазные батареи

К минусам алмазных батарей относится то, что они производят сравнительно небольшое количество энергии, так как распад углерода-14 происходит очень медленно. Поэтому изначально предполагалось, что их использование будет целесообразным в ситуациях, когда крайне важна продолжительность работы источника питания, но не мощность.

Например, это могут быть космические зонды, исследующие внешнюю часть Солнечной системы. Также использование таких батарей целесообразно в аппаратах, в которых заменить аккумулятор очень проблематично. К таким относится различное мониторинговое оборудование, которое находится в вулканах и под водой. Все эти приборы, как и космические зонды, требуют небольшого количества энергии.

Однако компания NDB сейчас утверждает, что существенно совершенствовала технологию. В частности, инженерам удалось усовершенствовать изоляцию радиоактивных изотопов, а также систему отводы тепла. Кроме того, для выработки энергии теперь в батареях используется несколько радиоизотопов, а не только углерод-14, который медленно высвобождает электроны.

Для каких целей можно использовать алмазные батареи. Компания NDB утверждает, что их батарея сможет работать 28000 лет. Фото.

Компания NDB утверждает, что их батарея сможет работать 28000 лет

На сайте компании NDB изображен автомобиль, что намекает на возможность использования батарей в автомобилях вместо литий-ионных аккумуляторов. А генеральный директор компании говорит о возможности внедрения батарей даже в смартфоны. Однако у многих экспертов возникают сомнения относительно подобных заявления.

Почему алмазные батареи не смогут заменить литий-ионные

Если в батареях используется изотоп углерод-14 с длительным периодом полураспада, мощность батареи, как уже было сказано выше, будет очень низкой. Поэтому вероятность питания смартфона очень мала, а про автомобили и говорить не приходится, даже если сделать батарею очень большой.

Почему алмазные батареи не смогут заменить литий-ионные. NDB обещает создать ядерные батареи для автомобилей и смартфонов. Фото.

NDB обещает создать ядерные батареи для автомобилей и смартфонов

Необходимую мощность могут обеспечить изотопы с более коротким периодом полураспада, но в этом случае батарея довольно быстро разрядится. Перезарядить же ее будет крайне не просто. Кроме того, чтобы батарею можно было использовать в смартфонах и автомобилях, она должна быть доступной. Ведь покупать смартфон по цене самолета, даже если его не нужно будет заряжать, вряд ли кто-то захочет.

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

Конечно, можно допустить, что NBD создали технологию, которая позволит сделать дешевую батарею, причем мощной и “долгоиграющей”. Однако компания ничего о ней не говорит. Причем, вопрос был поднят еще два года назад, но по сей день остается без ответа со стороны NBD. Поэтому надежды на то, что алмазные батареи смогут заменить литий-ионные аккумуляторы крайне мало. Однако ученые работают и над другими источниками энергии. Ранее мы рассказывали о батареях из нанотрубок, которые тоже совершенней чем существующие источники питаний.

Самая большая ветряная турбина может уцелеть даже после тайфуна

Самая большая ветряная турбина может уцелеть даже после тайфуна. В Китае заработала самая большая ветряная турбина в мире. Фото.

В Китае заработала самая большая ветряная турбина в мире

Каждый год от загрязненного воздуха в Европе умирает по 500 000 человек — такой тревожной новостью в 2017 году поделились европейские эксперты. Вполне логично предполагать, что в мире количество смертей по этой же причине еще больше. На чистоту воздуха негативно влияют преимущественно автомобили, а также тепловые электростанции. Поэтому человечество пытается пересесть на экологически чистый транспорт с электрическими двигателями и перейти на «зеленую» энергию — для выработки электричества часто используются солнечные панели и ветрогенераторы. Недавно в Китае заработала самая большая ветряная турбина в мире высотой 152 метра и лопастями массой 54 тонн. Считается, что она может обеспечивать энергией тысячи людей и выдерживать даже самые мощные ураганы.

Интересный факт: считается, что если человечество откажется от тепловых электростанций, можно будет спасти жизни 12 миллионов человек. Заменить их можно ветряными станциями, о которых и пойдет речь ниже.

Самый большой ветрогенератор в мире

О самом большом ветрогенераторе в мире рассказали авторы издания IFL Science. Она называется MySE 16-260 и располагается на побережье китайской провинции Фуцзянь, а если еще точнее, в Тайваньском проливе. Высота этой конструкции составляет 152 метра, что можно сравнить с величиной стандартного небоскреба. Генератор имеет три лопасти, каждая из которых весит по 54 тонны. Размах лопастей огромен — когда они крутятся, охватывают площадь в 50 000 квадратных метров.

Самый большой ветрогенератор в мире. Ветряная турбина MySE 16-260 самая большая в мире и может выдержать даже разрушительный тайфун. Фото.

Ветряная турбина MySE 16-260 самая большая в мире и может выдержать даже разрушительный тайфун

По данным китайской энергетической компании China Three Gorges Corporation, это первая настолько большая ветряная турбина, подключенная к коммерческой сети. Ее мощность оценивается в 16 мегаватт — этого хватает для обеспечения энергией 36 000 домохозяйств по три человека в каждом. Можно сказать, что ее энергии хватит на освещение небольшого города. Одна такая конструкция может сократить выбросы углекислого газа на 54 000 тонн, то есть она точно экологически чище, чем угольные электростанции.

Финны придумали новый тип аккумулятора. В его основе обычный песок

Где находится ветряная электростанция в Китае

Тайваньский пролив выбран в качестве места установки огромной ветряной турбины неспроста. Это крайней неспокойное место — сила порывов ветра там не опускается ниже 51 километра в час, там почти всегда наблюдается шторм. Лопасти генератора будут постоянно находиться в движении и вырабатывать электроэнергию. Конечно, в таких условиях существует риск поломки ветряной турбины, однако представители разработавшей ее компании Mingyang Smart Energy уверены, что конструкция может выдержать даже ветер скоростью более 79 метров в секунду. Это было доказано, когда ветрогенератор выдержал тайфун Талим, обрушившийся на Восточную Азию в июле 2023 года.

Где находится ветряная электростанция в Китае. Мужчина наблюдает за волнами тайфуна Талим в 2023 году. Фото.

Мужчина наблюдает за волнами тайфуна Талим в 2023 году

Безусловно, мощность и стойкость MySE 16-260 воодушевляет компанию China Three Gorges Corporation. Ее представители с надеждой смотрят в будущее и планируют установить еще больше таких конструкций.

Вам будет интересно: Самая необычная электростанция, которую видно из космоса

Самые крупные ветряные электростанции

На сегодняшний день Китай лидирует в области установки огромных генераторов энергии, работающих за счет ветра. Но другие страны отстают от нее не так уж и сильно. Например, в США ведется строительство ветряной электростанции Vineyard Wind 1 — она будет располагаться в водах Атлантического океана. Ожидается, что она будет состоять из 62 ветряных турбин Haliade-X общей мощностью 804 мегаватт. Считается, что примерно такого объема энергии будет хватать для питания 400 000 домов каждый год.

Самые крупные ветряные электростанции. Vineyard Wind 1 может стать одной из самых больших и мощных электростанций в мире. Фото.

Vineyard Wind 1 может стать одной из самых больших и мощных электростанций в мире

Еще один интересный проект есть у Дании — по данным издания IFL Science, там хотят построить искусственный остров площадью 120 000 квадратных метров для управления сотнями гигантских ветряных турбин. С трех сторон он будет окаймлен стеной, а с одной стороны расположится безопасная гавань для судов, необходимых для обслуживания острова.

Самые крупные ветряные электростанции. Примерный внешний вид будущего искусственного острова в Дании. Фото.

Примерный внешний вид будущего искусственного острова в Дании

Безопасная энергетика неплохо развита и в России — у нас есть много солнечных и ветряных электростанций. Эта область развивается очень быстро, и в этом можно убедиться, если посмотреть на статистику. Согласно ей, примерно десять лет назад количество крупных сооружений для выработки чистой энергии можно было сосчитать по пальцам. А сегодня их количество превышает 210 штук.

Чтобы оставаться в курсе новостей науки и технологий, подпишитесь на наш Дзен-канал. Нас уже более 100 тысяч человек!

Ветряная энергетика это круто. Однако, некоторые люди считают, что генераторы могут навредить человеческому здоровью. О том, чем именно они потенциально могут быть опасными, читайте в нашей статье «Ветряные электростанции могут навредить здоровью».

Ученые нашли способ, как добывать электричество из воздуха

Ученые нашли способ, как добывать электричество из воздуха. Ученые разработали устройство, которое добывает электричество из влажного воздуха. Фото.

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.

Откуда берется электричество в воздухе. В воздухе содержится колоссальное количество энергии, но люди не умеют ее добывать. Фото.

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.

Как работает искусственное облако. Устройство Air-gen добывает энергию, создаваемую молекулами воды в воздухе. Фото.

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.

Как работает искусственное облако. Air-gen генерирует электрический ток в лабораторных условиях. Фото.

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.

Можно ли построить дороги, которые сами заряжают электромобили?

Возможно, в будущем дороги будут сами заряжать автомобили

Электрические автомобили Tesla классные — они у всех на слуху, красиво выглядят, оснащены огромным дисплеем и даже системой автоматического вождения (но весьма опасной). Неплохо выглядят и другие электромобили вроде Wuling Hong Guang Mini EV, который стоит смешные по современным меркам 4 000 долларов. Но у всех них есть огромный минус в виде маленького запаса хода — без подзарядки редко какой электромобиль может преодолеть более 500 километров пути. А ведь станции для зарядки в основном имеются только в относительно больших городах. Недавно автопроизводитель Stellantis и компания ElectReon попытались решить эту проблему весьма необычным способом — они проложили в Италии дорогу, которая обеспечивает автомобили электричеством прямо во время езды. Как такое возможно?

Дорога для электрических автомобилей

Питающая электричеством дорога была проложена на территории, расположенной примерно в 50 километрах от Милана. Протяженность кольцевого маршрута равна одному километру — все это расстояние оснащено системой беспроводного питания электромобилей. Прямо посередине дороги установлен массив катушек индуктивности, который подключен к генератору мощностью один мегаватт. Углубление для катушек было сделано на уже готовом участке дороги, то есть установить систему можно где угодно. После перекрытия углубления с катушкой слоем асфальта, дорога ничем не отличается от обычной.

Демонстрация дороги, которая способна заряжать электромобили

Важно отметить, что дорога не заряжает аккумулятор автомобиля, а прямиком подает электричество на электрический мотор. Конечно, дорогу можно сделать и зарядной, но авторы проекта по неизвестным причинам посчитали это лишним. Когда автомобиль, оснащенный приемным контуром, едет по дороге, под асфальтовым покрытием формируется электрический ток, который передается на электромотор. Это очень краткое объяснение технологии, но для нас важен сам факт того, что она работает и позволяет электрическим автомобилям ездить без подзарядки чуть ли не вечно.

Почему в США и Китае есть бетонные дороги, а в России их нет? Ответ тут.

Тестирование «электрической» дороги

В рамках тестирования, приемными катушками были оснащены легковушка Fiat 500 и автобус IVECO E-WAY. По словам представителей компании Stellantis, которая и является производителем электромобиля Fiat 500, автомобиль полноценно питался электричеством и ездил по дороге со скоростью «типичной для шоссе». А компания, которая является производителем автобуса IVECO, отметила, что он двигался со скоростью 70 километров в час и принимал энергию мощностью 75 киловатт.

Электрический Fiat 500

Электрический автобус IVECO E-WAY

В мире уже существуют электрические автомобили, которые не нужно заряжать. Вот самый лучший из них.

Какими будут дороги будущего?

Кажется, технология действительно рабочая. Только вот будет ли она использоваться массово — большой вопрос. Авторы проекта не раскрыли даже примерную стоимость установки системы беспроводного питания, а ведь она может быть очень высокой. К тому же, для работы технологии электромобили будет необходимо оснащать приемными катушками — это нужно либо договариваться с производителями, либо привлечь владельцев к самостоятельной установке.

Электрический Fiat 500 проходит тестовый заезд

Как показывает практика, такого рода проекты не достигают большого успеха — они максимум используются в небольших участках дорог. Например, в 2019 году компания Siemens и власти Германии открыли участок заряжающей электрические грузовики дороги на трассе A5 между Франкфуртом-на-Майне и Дармштадтом. Восполнение энергии происходит за счет контакта выдвигающихся «антенн» грузовиков с расположенными на краю дороги линией электропередач с двумя контактными кабелями. Сообщалось, что тестовое использование этой дороги продлится до 2022 года — большее количество таких дорог будет построено только если система докажет свою эффективность. Должно быть, скоро мы узнаем результаты.

Конструкция для зарядки грузовиков в Германии

Было бы очень хорошо, если в будущем дороги начали выполнять дополнительные функции, а не просто лежали под колесами автомобилей. Инженеры из самых разных стран работают в этом направлении, но часто терпят неудачи. Так, несколько лет назад французская компания Colas построила у себя на родине дорогу, покрытую солнечными панелями. Предполагалось, что она сможет вырабатывать энергию, которую можно пустить на питание фонарных столбов в городе Турувр-о-Перш. Однако, все пошло не по плану — место строительства дороги было выбрано очень глупо, а из-за грязи и поломок дорога стала бесполезной. Про эту историю у нас есть отдельная статья, читайте тут.

Дорога, покрытая солнечными панелями

В нашем телеграм-канале уже почти 8000 человек! Станьте одним из них.

Как вы думаете, что из себя будут представлять дороги будущего? Своим мнением делитесь в комментариях или нашем чате в телеграме.

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.