Учёные совершили прорыв в области бестопливной электрогенерации
- https://dni24.com
- 5 дней назад
- 4 мин. чтения
В XXI веке перед человечеством встал экзистенциальный вопрос: как обеспечить безопасность и доступность энергии в мире, когда спрос растет, а экологическая терпимость падает? Поиск этого баланса стал главной задачей нашего времени. Декарбонизация, которая когда-то казалась мечтой, превратилась в комплексную логистическую задачу, которая определяется взаимосвязью с наукой, материалами, передачей энергии и экономикой. Чтобы двигаться вперёд, нужен не только чистый, но и стабильный источник энергии, не только эффективный, но и независимый.
Многие государства активно инвестируют в возобновляемые источники энергии. Однако энергосистемы остаются уязвимыми, так как солнечная энергетика и ветрогенерация не решают вопросы стабильности энергосистем, а инфраструктура не успевает за ростом населения, развитием искусственного интеллекта, роботизацией, увеличением спроса центрами обработки данных (ЦОД) и т. д.
Этим объясняется тот факт, что разработка принципиально новой технологии нейтриновольтаики, созданной группой компаний Neutrino Energy под руководством Хольгера Торстена Шубарта, вызвала не только профессиональный интерес учёных, но и ускорила внедрение технологии в промышленность. В настоящее время в нескольких странах строятся заводы по производству бестопливного генерирующего оборудования. Ведётся активная работа по заключению соглашений с другими странами о строительстве аналогичных заводов.
Holger Thorsten Schubart, президент группы компаний Neutrino Energy
Такой интерес объясняется тем, что нет необходимости ждать до 10 лет строительства крупных блоков электростанций, инвестируя и замораживая капитал на этот период, а потом ожидать не один десяток лет окупаемости инвестиций. За этот срок инвестиции в нейтриновольтаик генераторы уже окупятся. В зависимости от страны их установки и цен на электроэнергию срок окупаемости в среднем составит 5 лет.
Более точно механизм получения электроэнергии можно описать так: это не генератор, а резонатор, преобразующий энергию частиц из невидимого спектра излучений в электрический ток. Эти частицы пересекают электрогенерирующие пластины, выполненные из металлической фольги, на одну сторону которой нанесены чередующиеся слои графена и легированного кремния (Si:n).
Солнечные нейтрино, проходя через наноматериалы, взаимодействуют с ядрами кремния через процесс когерентного упругого рассеяния нейтрино на ядрах (CEνNS). Они передают часть своего импульса ядрам, вызывая их смещение примерно на 10^-13 метра — это меньше атомного радиуса в тысячу раз. Эта микроскопическая сила распространяется на соседние атомы через связи в кристаллической решетке, создавая колебания поперечных акустических фононов (ТА-фононов) с частотой около 10^12 Гц.
Космические мюоны, в свою очередь, изменяют свою энергию через ионизационные потери. В кремнии они теряют примерно 2 МэВ на сантиметр пути. Около 70% этой энергии превращается в колебания решетки через электрон-фононное взаимодействие, что увеличивает начальную амплитуду колебаний на 10-15%. Окружающие электромагнитные волны резонансно поглощаются графеном, возбуждая продольные оптические фононы (LO-фононы) и дополнительно пополняя энергию колебаний. Колебания усиливаются и преобразуются в электрическую энергию благодаря двум механизмам, аналогичным работе микрогенератора с двумя источниками энергии:
Пьезоэлектрический эффект (составляет 70% вклада): Несоответствие параметров решёток на границе раздела графена и легированного кремния приводит к внутренним напряжениям. Вибрация вызывает периодическую деформацию этой границы, что в результате порождает разность потенциалов благодаря пьезоэлектрическому эффекту;
Транспорт горячих носителей заряда (около 30% вклада): Часть энергии колебаний переходит в тепло, возбуждая в графене «горячие носители» с энергией выше уровня Ферми. Эти носители целенаправленно перемещаются под действием встроенного электрического поля.
Резонатор-преобразователь Neutrino Power Cube
Учитывая пассивный характер электрогенерации 24/7/365 в базовом режиме и отсутствие деталей вращения, что само по себе исключает необходимость проведения планово-предупредительных работ в течение гарантийного срока службы резонаторов-преобразователей Neutrino Power Cubes. Расчётная стоимость электроэнергии Neutrino Power Cube в настоящее время снизилась по сравнению с началом 2024 года с 1,21 евро/кВт до 0,018 евро/кВт, что ниже цен от солнечной энергетики и ветрогенерации. Такие показатели стали возможны за счёт снижения стоимости высокочистого графена и созданию промышленной установки для нанесения одноатомных материалов на металлическую фольгу при изготовлении электрогенерирующих пластин.
В настоящее время направление работ группы компаний Neutrino Energy сосредоточено на следующих пунктах :
- Совершенствование Neutrinovoltaik технологии в части поиска дополнительных возможностей по увеличению мощности генерирующих пластин. Так, легирование графена микроскопическими количествами рутения с последующим воздействием магнитного поля увеличивает эффективность передачи колебаний на 25%, что позволяет использовать меньше материала при той же выходной мощности.
- Строительство к 2028 году децентрализованной демонстрационной бестопливной электростанции с общей мощностью 1 Гвт, состоящей из 1000 кубов размером 10х10х10 м. Каждый такой куб будет выдавать мощность 1 МВт.
- Внедрение нейтриновольтаик электрогенерации в производство электромобилей. В настоящее время проводятся работы по двум направлениям:
ограниченная генерация для выпускаемых сейчас электромобилей, предназначенных для относительно коротких поездок без зарядки от зарядных станций;
полностью автономный электромобиль Pi Car с увеличенной генерируемой мощностью как для ежедневных поездок, так и для поездок на длинные расстояния. Презентация прототипа такого электромобиля планируется на 2026 год.
4. Морские модули Pi Nautic с алмазоподобным углеродным покрытием, устойчивым к коррозии и обрастанию. Эти модули, площадью 500 квадратных метров, разместят на корпусе 3000-тонного грузового судна. Каждый день они будут вырабатывать 460 киловатт-часов электричества, покрывая 80% потребностей судна в энергии для вспомогательных систем, таких как освещение, навигация и связь. В 2026 году эту технологию установят на пяти контейнеровозах, что сократит выбросы на судно до 800 тонн в год.
Группа компаний Neutrino Energy сделала важный шаг в развитии Neutrinovoltaic технологии, доказав её потенциал для преобразования энергетики, экономики и транспорта. Традиционный расчет на долговечный спрос на нефть, газ и атомную энергетику получил серьезную альтернативу в области бестопливной энергетики, основанной на безопасной и чистой технологии Neutrinovoltaic.
Комментарии