- https://infuture.ru
Neutrinovoltaic - энерготехнология без углеродного следа завоёвывает рынок энергетики
Приоритет внедрения новейших энергетических технологий в связи с поиском решений для удовлетворения растущих потребной человечества в чистой энергии будет определять политику и экономику мирового сообщества ещё долгие десятилетия, поэтому сложившаяся в мире политическая ситуация даёт уникальный шанс технологическим компаниям, работающим в области энергогенерации, внедрять свои разработки максимально быстро, а не тратить десятилетия борьбы за возможность выйти на этот крайне важный, строго структурируемый и контролируемый рынок.
Современный мир остро нуждается в создании источников получения электроэнергии, которые смогли бы в недалеком будущем заменить существующую систему генерации энергии, основанную на сжигании ископаемого топлива, и приблизить источники получения энергии к местам непосредственного её потребления в целях радикального уменьшения потерь в электросетях и сокращения затрат на их строительство.
Альтернативные источники получения электроэнергии, как солнечная и ветровая энергетики, имеют критические недостатки, которые накладывают серьёзные ограничения на их широкое использование, а для подавляющей части территории России они просто экономически не имеют никаких перспектив.
Россия избрала путь, связанный со строительством в стране и за рубежом водо-водяных реакторов ВВЭР-1200, хотя потенциал атомной электрогенерации в стране ограничен выработкой 21-23% от общего баланса электрогенерации. Широкое же использование газа в переходный период в меньшем количестве, чем уголь, но всё также приводит к выбросу парниковых газов в атмосферу. Кроме того, большинство стран берут путь на широкое использование электромобилей, которые также являются загрязнителями окружающей среды, поскольку требуют большего потребления электроэнергии, производимой в настоящее время не самыми экологичным методами, и эта тенденция нарастает с каждым годом.
Крупнейшие компании мира вкладывают огромные средства в поиск перспективных технологий для получения электроэнергии, привлекаются к работам лучшие ученые. Успешным примером тому может послужить развитие Neutrino Energy Group с центральным офисом в Берлине, компании, которая за последние 2-3 года сделала стремительный рывок от создания в лабораторных условиях Neutrinovoltaic технологии получения электроэнергии от воздействия окружающих электромагнитных полей излучений и других энергетических полей, включая поток космических нейтрино, до развертывания опытного производства на 2 площадках в Германии, что объясняется в первую очередь уникальностью и востребованностью разработки рынком.
Уникальность технологии заключается в том, что впервые со времён Никола Теслы разработана технология получения электроэнергии от воздействия полей излучений, что стало возможным в результате создания многослойного наноматериала, наносимого на одну сторону металлической фольги, способного преобразовывать различные виды излучения для выработки электроэнергии. Наноматериал состоит из чередующихся слоёв графена и кремния с добавлением легирующих элементов. Колебания атомов графена под воздействием броуновского движения усиливаются внешним воздействием окружающих полей излучений, что вызывает резонанс атомных колебаний атомов графена, который снимается в виде постоянного электрического тока. Атомные колебания в резонансе позволяют усилить отдачу электронов при контакте с легированным кремнием. Графен, относясь к 2D материалам, проявляет свойства 3D материала. Именно он является тем индикатором, который преобразовывает энергию полей излучений, включая поток нейтрино, в электрический ток.
Наноматериал с заданными свойствами и есть то изобретение, которое создали учёные Neutrino Energy Group во главе с научным руководителем проекта Holger Thorsten Schubart. К неоспоримым достоинствам деятельности Хольгера Шубарта и его команды можно отнести тот факт, что в процессе работы над проектом удалось объединить передовые теоретические знания современной науки в области создания наноматериалов заданных характеристик с практическими потребностями человечества.
Теоретическая возможность получения электроэнергии под воздействием различных видов излучений подтверждалась уже неоднократно работами различных авторов, в том числе учёными ETH (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich) под руководством профессора Ванессы Вуд. Опубликованные результаты показали, что именно происходит с атомными колебаниями в наноразмерных материалах, и как полученные результаты могут быть использованы для практической разработки наноматериалов для различных видов практического применения.
В статье журнала Nature профессор Ванесса Вуд и её коллеги объясняют, какие процессы вызывают атомные колебания, когда материалы имеют наноразмер, и как эти знания могут быть использованы для систематической разработки наноматериалов для различных видов применения. В публикации показано, что, когда материалы производятся с размерами менее 10–20 нанометров, то есть в 5000 раз тоньше человеческого волоса, колебания внешних атомных слоев на поверхности наночастиц велики и играют важную роль в том, как этот материал ведет себя. Анализируя результаты, можно утверждать, что можно подобрать материалы наноразмера, которые будут усиливать атомные колебания. Это очень важный вывод, который подтверждает заложенные в основе Neutrinovoltaic технологии свойства слоистого композитного покрытия на металлическом носителе толщиной наноразмера, который способен преобразовывать энергию полей излучений невидимого спектра в электроэнергию. При этом необходимо отметить, что созданный материал покрытия уже сам по себе увеличивает величину атомных колебаний. Сторона подложки с напылением представляет собой положительный полюс, а непокрытая поверхность - отрицательный.
Важная особенность новой технологии Neutrinovoltaic заключается в том, что абсолютно различные виды излучения, например, электромагнитные, ионизирующие, нейтронное и т.д., пригодны для выработки энергии.
Энергию нейтрино, которые проходят через 1 см2 земной поверхности с интенсивностью 60 млрд. частиц в секунду, также можно преобразовать в электрический ток, и такое преобразование не зависит ни от погодных условий, ни от сезона и стабильно днём и ночью. О том, как воздействует нейтрино на ядра материалов, сообщается в опубликованных работах коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США).
Одним из прикладных технических применений технологии Neutrinovoltaic в повседневной жизни должны стать источники электроэнергии Neutrino Power Cube, которые состоят из многочисленных спрессованных между собой слоев металлической фольги с нанесённым наноматериалом, и способных вырабатывать электроэнергию совершенно независимо от централизованной энергосистемы. Лист фольги размером A-4, покрытой специальным плотным слоем легированных наночастиц, обеспечивает стабильную выходную электрическую мощность в лабораторных условиях 2,5-3,0 Вт. Neutrino Power Cube, предназначенный для производства электроэнергии мощностью от 4,5 до 5,5 кВт/час, будет иметь компактный размер.
Neutrino Power Cube обладает несомненным преимуществом, т.к. электроэнергия вырабатывается непрерывно 24 часа в сутки, поскольку фоновое излучение (невидимый спектр излучения) достигает Земли даже в полной темноте.
Технические параметры Neutrino Power Cube позволят создать распределенную систему производства электроэнергии, исключающую потери в электрических сетях. Электроэнергия будет производиться там, где непосредственно осуществляется её потребление. Кроме всего прочего, адаптация Neutrino Power Cube к установке на электромобили позволит исключить необходимость их зарядки от зарядных станций и централизованного электроснабжения.
Учитывая многосторонние возможности применения на практике безэмиссионной технологии Neutrinovoltaic, можно уже сегодня говорить о ней, как о первом и, безусловно, очень значительном шаге в процессе энергетической трансформации, определяющей сегодня все процессы развития мировой экономики.
