- Наука и техника, https://naukatehnika.com
Энергетические поля земли станут источником электроэнергии
Рост цен на газ показал, что желания политиков по переходу на альтернативную энергетику, под которой сегодня понимается в основном солнечная и ветровая электрогенерации и гидроэнергетика, не всегда соответствуют возможностям энергетической отрасли. Многие специалисты соглашаются с утверждением, что качественное развитие и эффективность энергетической отрасли неразрывно связано с внедрением новых материалов, в том числе и наноматериалов с заданными свойствами.
Не является большим секретом тот факт, что требования форсированного перехода на альтернативную энергетику в ЕС – это в первую очередь политическая задача, чтобы избавиться от зависимости от монополистов энергоресурсов. В расчёт не берётся даже то, что солнечная и ветровая электрогенерации, составляющие основу альтернативной энергетики, критично зависят от погодных условий. Пример лета 2021 года: установился продолжительный период безветренной погоды, который отчетливо продемонстрировал уязвимость энергосистемы ЕС.
Безусловно, все понимают, что солнечная энергетика и ветрогенерация имеют критические минусы, но стремление избавиться от зависимости в поставках энергоносителей из России, перевешивает недостатки этих технологий. Следует отметить, что параллельно ведутся поиски новых технологии в области электрогенерации. Так в Германии и Швейцарии ускоренными темпами разворачиваются работы по началу промышленного выпуска источников электроэнергии Neutrino Power Cube, преобразующих энергию окружающих электромагнитных и энергетических полей, включая энергию нейтрино и антинейтрино, в постоянный ток. Базовая технология для таких нейтринных источников получила название Neutrinovoltaic.
Данная технология относится к источникам энергии низкой плотности в отличие от ТЭС или АЭС и не предназначена сегодня для электроснабжения промышленных предприятий, особенно энергоёмких, однако Neutrinovoltaic источники постоянного тока способны полностью обеспечить электроснабжение отдельных домохозяйств, а при массовом внедрении разработки немецких учёных в главе с доктором экономических наук, математиком Holger Thorsten Schubart можно говорить о создании устойчивой распределённой системы электрогенерации, когда источники тока располагаются непосредственно в месте потребления энергии.
Наступивший энергетический кризис ставит вопрос о будущем человечества. Что будет происходить, если энергоносителей не будет хватать физически?
С большой долей вероятности можно прогнозировать, что энергодобывающие страны запретят поставку на экспорт энергоносителей, и наступит время изоляционизма. Смогут ли в данном случае страны, не имеющие собственных энергоносителей, выжить в таких условиях?
Разработанная Neutrinovoltaic технология способна защитить частного потребителя от внешних шоковых условий и обеспечить надёжное и справедливое по цене электроснабжение. В основе технологии - наноматериал общей толщиной 10-20 нанометров, состоящий из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, нанесённых на металлическую фольгу. Свойство графена - преобразовывать энергию окружающих энергетических полей хорошо исследовано и известно научному миру. Именно графен является тем индикатором, который конвертирует тепловые и электромагнитные излучения в электрический ток. Плёнки графена удивительно прочны и упруги. Графен имеет очень высокую теплопроводность, что в сочетании с высокой электропроводностью обеспечивает возможность прохождения электрического тока в миллион раз превосходящего максимально возможный ток в пленках меди. При повышенных температурах, согласно распределению Ферми–Дирака, некоторая часть электронов переходит в зону проводимости, а в валентной зоне остаются "дырки". Это и предопределяет достаточно высокую электропроводность графена при комнатных температурах. Электроны проводимости и "дырки" в графене имеют нулевую эффективную массу, т.е. они не могут быть неподвижными, а всё время перемещаются со "скоростью Ферми", которая в графене составляет примерно 106 м/с, то есть является уже релятивистской. Этим обусловлены очень высокая подвижность носителей электрического заряда в графене, минимум на 2 порядка превышающая их подвижность в кремнии, и "баллистический" характер их движения вдоль пленки. Длина свободного пробега электронов проводимости и дырок в графене при комнатных температурах превышает 1 мкм.
Сам механизм такого преобразования энергии окружающих энергетических полей в электрический ток также хорошо известен и заключается в воздействии различных излучений на колебания атомов графена, который, являясь 2D материалом, ведёт себя как 3D материал. Такое «поведение» связано с особенностями кристаллической решётки графена. В научном мире не прекращаются споры, какие именно излучения приводят к появлению «графеновой волны». Один из ведущих исследователей Лаборатории исследования материалов Массачусетского технологического института Хироки Исобе убежден, что это терагерцевые волны (или Т-лучи). Группа ученых из University of Arkansas, проводившая исследование графена, нанесённого на пластину меди, убеждена, что причина заключается в тепловом смещении (броуновское движение атомов) одного атома, которое суммируясь с тепловыми смещениями других атомов, вызывает появление поверхностных волн с горизонтальной поляризацией, известных в акустике как волны Лява. Из-за особенностей кристаллической решётки графена его атомы колеблются как бы в тандеме, что отличает подобные движения от спонтанных движений молекул в жидкостях.
Доктор Holger Thorsten Schubart, научный руководитель Neutrino Energy Group, в свою очередь, убеждён в комплексном воздействии различных факторов на интенсивность и амплитуду колебаний атомов графена: «Любые электромагнитные излучения, природу которых мы можем и не знать сегодня, нейтрино, антинейтрино, температурное воздействие – всё влияет на колебательную систему атомов графена, что является ключом в процессе конвертации энергии. Проблемой до недавнего времени было найти практическое применение способности графена генерировать ток, так как один слой графена генерирует малую мощность, но нам удалось решить её, сделав наноматериал многослойным. Neutrinovoltaic технология прошла неоднократные независимые экспертизы, включая подтверждение её технических характеристик шведской королевской Академией Наук, и находится на стадии начала промышленного внедрения. Мы видим, что габаритные размеры Neutrinovoltaic источников тока и генерируемая мощность позволят инкорпорировать их внутри корпуса электромобиля. Наша компания активно приступила к работам по созданию такого электромобиля, получившего название Pi-Car, который планируется выпускать на нашем производстве в Германии.»
Текущая ситуация в энергетике требует больше энергии и самой разнообразной, а будущее предсказывает нелёгкие времена для энергетиков.
Возможности, открывающиеся за счёт внедрения новой технологии из Германии, сложно переоценить, несмотря на то что она находится на старте своего внедрения, она способна стать ответом на растущие потребности в безэмиссионном энергоснабжении в период истощения запасов ископаемого топлива и в процессе энергоперехода.
Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.
