Новые материалы аккумуляторных батарей способны изменить подход к альтернативной энергетике


СОДЕРЖАНИЕ:

Повышения надёжности аккумуляторных батарей Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Таймаров М.А., Багаутдинов И.З.

В данной статье рассматривается изобретение относящие к области устройств для накапливания электрической энергии и последующего использования ее и преобразования автономном режиме для функционирования различных конструкций и аппаратов, в частности изобретение направлено на использование в двигателях транспортных средств, эксплуатирующихся в северных районах с низкой зимней температурой.This article considers the inventions relative to the area of the electric energy accumulating devices and its subsequent use, and its transformation in an autonomous mode for the functioning of various constructions and devices; in particular, the invention is directed on use of the engines of the vehicles which are operating in northern areas with a low winter temperature.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Таймаров М.А., Багаутдинов И.З.

Текст научной работы на тему «Повышения надёжности аккумуляторных батарей»

М. А. Таймаров, И. З. Багаутдинов

ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Ключевые слова: аккумулятор, анодная клемма, катодная клемма, электролит, электродные пластины, сепаратор, пластина, предохранительный клапан, пламегаситель, электролит.

В данной статье рассматривается изобретение относящие к области устройств для накапливания электрической энергии и последующего использования ее и преобразования автономном режиме для функционирования различных конструкций и аппаратов, в частности изобретение направлено на использование в двигателях транспортных средств, эксплуатирующихся в северных районах с низкой зимней температурой.

Keywords: accumulator, anode plug, cathodic plug, electrolyte, electrode plates, separator, plate, safety valve, flame arrester, electrolyte.

This article considers the inventions relative to the area of the electric energy accumulating devices and its subsequent use, and its transformation in an autonomous mode for the functioning of various constructions and devices; in particular, the invention is directed on use of the engines of the vehicles which are operating in northern areas with a low winter temperature.

Аккумуляторная батарея является источником энергии для питания потребителей тока на автомобиле при неработающем двигателе или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала.

В большинстве применяют свинцовые аккумуляторы. Они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени отдавать ток силой в несколько сотен ампер, который необходим для питания стартера при пуске двигателя.

Свинцовый аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный электролитом, в который опущены свинцовые электроды. Электролитом является раствор чистой серной кислоты в дистиллированной воде.

Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца (РЬ), а вторая — из двуокиси свинца (РЬ02). В результате взаимодействия электролита с электродами на них возникает разность потенциалов.

Основными параметрами аккумуляторных батарей, подлежащими проверке, являются уровень электролита, его плотность, напряжение аккумуляторов под нагрузкой.

Высота уровня электролита должна быть 10-15 мм от верхней кромки пластин аккумуляторной батареи или предохранительного щита. Снижение уровня ниже нормы может привести к сульфитации пластин в результате их обнажения.

Плотность электролита в работающей аккумуляторной батарее при заряде увеличивается, а при разряде — уменьшается. Поэтому, измерив плотность электролита, можно установить степень разряда аккумуляторной батареи. Для измерения плотности применяют денсиметры или индикаторы плотности. Плотность электролита (приведенная к 15оС) должна составлять 1,27 г/см3.

Конструктивная часть Аккумуляторной батареи

Изобретение относится к области устройств для накапливания электрической энергии и последующего использования ее и преобразования авто-

номном режиме для функционирования различных конструкций и аппаратов. В частности изобретение направлено на использование в двигателях транспортных средств, эксплуатирующихся в северных районах с низкой зимней температурой.

Известно устройство, содержащее корпус, анодную и катодную клеммы из свинцово-кальциевого сплава, ручку для транспортировки, крышку, электролит, положительные и отрицательные электродные пластины, диэлектрический сепаратор, вентиляционное отверстие с предохранительным клапаном , пламегаситель, газовый сепаратор, индикатор заряженности Недостатки известного устройства:

1. Индикатор заряженности начинает давать информацию о работоспособности аккумулятора в пусковом режиме при минимальной степени заря-женности 62-64% от номинального значения в виде цветовой характеристики, то есть в неоцифрованном представлении. Последующее увеличение плотно -сти электролита (до 100 % заряда) не меняет показания индикатора.

2. В случаях понижения уровня электролита до оголения электродных пластин, информация индикатора о состоянии заряженности батареи прекращается.

3. При работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести пар ячеек электродных пластин аккумулятора. В тех случаях, когда появляется дефект в другой ячеек, где нет индикатора, информация индикатора становится_бес-полезной, не отражающей общую работоспособность аккумулятора.

4. При понижении окружающей температуры воздуха ниже -20°С остается около 50% от емкости аккумулятора, имеющейся при температуре +20°С. В холодный период года это связанно не только с тем, что для пуска холодного двигателя при температурах ниже -25°С необходимо больше энергии, но и с тем, что при понижении температуры скорость химических реакций уменьшается. В совокупности при низких зимних температурах известный аккумулятор не только не способен выдать номинальную силу тока, но и не может начать заря-

жаться сразу в результате чего получается медленный разряд.

Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении, которое направлено на решение задачи обеспечения достоверной информации о работоспособности аккумулятора в пусковом режиме при всех уровнях степени заряженности аккумулятора и обеспечения работоспособности аккумулятора в зимний период при низких температурах окружающего воздуха ниже -25°С.

Достижение поставленной цели в заявляемом изобретении достигается путем применения интегрирующего сумматора ампер-часов, блока электронного управления, жидкокристаллического дисплея, электронагревателя электролита, датчика температуры электролита, наружной тепловой изоляции на корпусе аккумулятора.

Рис. 1 — Аккумуляторное устройство

Конструкция заявляемого устройства приведена на рис1. при продольном виде сбоку, где позициями обозначены следующие элементы и узлы: 1 — корпус с наружной тепловой изоляцией, 2 -анодная клемма, 3 -катодная клемма, 4- ручка для транспортировки, 5- крышка, 6-электролит, 7- положительная пластина, 8-отрицательная пластина, 9-диэлектрический сепаратор, 10-вентиляционное отверстие с предохранительным клапаном , 11- 12-газовый сепаратор , 13-электронагреватель электролита, 14-датчик температуры электролита, 15-интегрирующий сумматор ампер-часов, 16- программируемый блок электронного управления, 17-жидкокристаллический дисплей.

Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.

Корпус 1 с наружной тепловой изоляцией (на фиг. позицией тепловая изоляция не обозначена) и с внутри стеночным электронагревателем 13 электролита предназначен для размещения в нем электролита 6, наборов в виде ячеек из положительной 7 и отрицательной 8 пластин и диэлектрических сепараторов 9.

Анодная 2 и катодная 3 клеммы размещены на крышке 5 и предназначены для подсоединения электрической нагрузки к аккумулятору. К анодной 2 и катодной 3 клеммам крепятся ячейки с наборами положительной 7 и отрицательной 8 пластин и диэлектрических сепараторов 9.

Ручка 4 предназначена для транспортировки аккумулятора и в сложенном состоянии закрывает клеммы 2 и 3. Ручка 4 подвижно закреплена к корпусу аккумулятора 1.

Крышка 5 герметично крепится сверху корпуса 1, внутри которого находится электролит 6. Крышка 5 предназначена для размещения на ней вентиляционного отверстия 10 с предохранительным клапаном, пламегасителя 11, газового сепаратора 12 и съемного картриджа (на фиг. позицией не обозначен), состоящего из датчика 14 температуры электролита, интегрирующего сумматора 15 ампер-часов, программируемого блока электронного управления 16, жидкокристаллического дисплея 17.

При выходе из строя положительной 7 и отрицательной 8 пластин картридж снимается с крышки 5 и может быть установлен на другой аккумулятор с исправными пластинами. Картридж при установке на аккумулятор подсоединяется к анодной и катодной клеммам, а также к выводам электронагревателя электролита через встроенные разъемы (на фиг. разъемы позициями не обозначены). Таким образом, при отправке неисправного корпуса 1 в сборе на утилизацию стоимость нового аккумулятора снижается на величину, равную стоимости картриджа. Диэлектрический сепаратор служит для обеспечения рабочего зазора между положительной 7 и отрицательной 8 пластинами и предотвращения между ними прямого контакта.

Вентиляционное отверстие 10 с предохранительным клапаном (на фиг. предохранительный клапан позицией не обозначен) предназначено для выравнивания давления воздуха снаружи и внутри аккумулятора при изменении температуры и при зарядке из-за изменения плотности электролита. Пламегаситель 11 препятствует проникновению пламени во внутрь аккумулятора. Газовый сепаратор 12 служит для полной конденсации паров электролита и тем самым исключает потери электролита.

Датчик 14 температуры электролита служит для выработки электрического сигнала, который необходим для включения электронагревателя 13 при низкой температуре электролита 6. Электрический сигнал передается на программируемый блок электронного управления 16 с программным обеспечением. От прямого контакта с электролитом датчик температуры защищен гильзой ( на фиг. гильза позицией не обозначена).

Интегрирующий сумматор 15 ампер-часов предназначен для выдачи на жидкокристаллический дисплей 17 информации со звуковым сопровождением о текущем количественном уровне заряда аккумулятора. Звуковое сопровождение подключается при низком уровне заряда аккумулятора. Интегрирующий сумматор 15 ампер-часов работает совмещено с двумя встроенными счетчиками ампер-часов: накопительного и расходного (на фиг. накопительный и расходный счетчики позициями не обозначены). В качестве источника питания используется электрическая связь с клеммами 2 и 3.

Программируемый блок электронного управления 16 связан электрическими связями с электронагревателем 13, с датчиком 14 температуры электролита, с интегрирующим сумматором 15 ампер-часов и с жидкокристаллическим дисплеем 16. В качестве источника питания используется электрическая связь с клеммами 2 и 3.

Программируемый блок электронного управления 16 служит для автоматического включения электронагревателя 13 для подогрева холодного электролита при подключении нагрузки к аккумулятору и отключении электронагревателя 13 при заряде аккумулятора ниже допустимого уровня. Температура включения электронагревателя 13 устанавливается специальным задатчиком (на фиг. позицией не обозначен).

Жидкокристаллический дисплей 17 служит для количественной цифровой информации об уровне заряда аккумулятора, температуре электролита при низкой температуре окружающего воздуха и о температуре, при которой должен быть включен электронагреватель 13.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При понижении температуры электролита 6, ниже установленной на блоке электронного управления 16, блок по компьютеризированной программе выдает электрический сигнал на подключение электронагревателя 13 к клеммам 2 и 3. После подогрева электролита 6 электронагреватель 13 автоматически отключается по сигналу с датчика температуры 14. Подогретый электролит обеспечивает более высокую мощность аккумулятора и способствует быстрому запуску двигателя автомобиля. При работе двигателя подогретый электролит в зимнее время позволяет быстро заряжать аккумулятор.

Интегрирующий сумматор 15 ампер-часов имеет начальную информацию об уровне заряда аккумулятора от накопительного счетчика ампер-часов. При расходе электрического заряда происходит его регистрация с помощью встроенного расходного счетчика ампер-часов. Через определенные интервалы времени происходит суммирование количества ампер-часов по накоплению и расходу и выдачей информации на жидкокристаллический дисплей 17. При снятии картриджа, состоящего из датчика 14 температуры электролита, интегрирующего сумматора 15 ампер-часов, программируемого блока электронного управления 16, жидкокристаллического дисплея 17, информация на интегрирующем сумматоре обнуляется. При установке на другой аккумулятор происходит перепрограммирование блока управления 16 с выдачей текущей информации о заряде данного аккумулятора.

1. Устройство для аккумулирования электрической энергии, содержащее корпус, анодную и катодную клеммы, ручку для транспортировки, крышку, электролит, положительные и отрицательные электродные пластины, диэлектрический сепа-

ратор, вентиляционное отверстие с предохранительным клапаном, пламегаситель, газовый сепаратор, отличающееся тем, что корпус имеет наружную тепловую изоляцию и встроенный электронагреватель электролита, имеются программируемый блок электронного управления, интегрирующий сумматор ампер-часов, жидкокристаллический дисплей, датчик температуры электролита, соединенные электрической связью между собой электрическими связями, программируемый блок электронного управления соединен с анодной и катодной клеммами и с электронагревателем электролита, интегрирующий сумматор ампер-часов содержит накопительный и расходный счетчики ампер-часов.

2. по п. 1 программируемый блок электронного управления, интегрирующий сумматор ампер-часов, жидкокристаллический дисплей, датчик температуры электролита, соединенные электрической связью между собой электрическими связями объединены конструктивно между собой в виде съемного картриджа, снимаемого с крышки аккумулятора при выходе из строя положительных и отрицательных электродных пластин, и картридж может быть установлен на аккумулятор с исправными пластинами.

1. Богодский В.С. Скундин А. И. Химические источники тока изд. 1981 г.

2. Барковский В.И. и др. Влияние годичного хранения на параметры необслуживаемых свинцово-кислотных аку-муляторов//Электротехника. — 1988. — №8. — С.6-9.

3. Аккумуляторы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб.: 1890— 1907.

4. Дасоян М. А. Современная теория свинцового аккумулятора. — Л.: «Энергия», 1975. С. 312

5. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т.2. Электротехнические изделия и устройства/под общ. ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И. Н. Орлов) и др. 7 изд. 6 испр. и доп.М.: Энергоатомиздат, 1986. 712 с.

6. Сафин Р.Г. Зиатдинова Р.Г. Гайнулина Д.Ш.Гипотетическая. Вестник Казанского технологического Университета 2013. Т. 16, №6, с 43-45. Гипотетическая схема процессов физико-химической переработки древесных материалов, сопровождающихся выбросами веществ в атмосферу.

7. Сафин Р.Г. Садртдинов А.Р. Хуснуллин И.И. Энергонезависимая установка непрерывной переработки древесных отходов // Вестник Казан. технол. ун-та. 2013. Т. 16, №14, С 181-182.

8. Сафин Р.Р. Сафин Р.Г. Анализ современного состояния лесопромышленного комплекса и перспективы его развития на базе кафедр лесотехнического профиля КГТУ // Вестник Казан. технол. ун-та. 2010. Т.17, №4. С. 120-130.

Альтернативная энергетика: за чем будущее?

Сегодня весь мир обеспечен электроэнергией благодаря сжиганию угля и газа (ископаемое топливо), эксплуатации водного потока и управлению ядерной реакцией. Эти подходы достаточно эффективны, но в будущем нам придётся от них отказаться, обратившись к такому направлению, как альтернативная энергетика.

Во многом эта необходимость обусловлена тем, что ископаемое топливо ограничено. Кроме того традиционные способы добычи электроэнергии являются одним из факторов загрязнения окружающей среды. Поэтому мир нуждается в «здоровой» альтернативе.

Предлагаем свою версию ТОПа нетрадиционных способов получения энергии, которые в будущем могут стать заменой привычным электростанциям.

7 место. Распределённая энергетика

Перед тем как рассматривать альтернативные источники энергетики, разберём одну интересную концепцию, которая в перспективе способна изменить структуру энергетической системы.

Сегодня электроэнергия производится на больших станциях, передаётся на распределительные сети и поступает в наши дома. Распределённый подход подразумевает постепенный отказ от централизованного производства электричества. Добиться этого можно посредством строительства небольших источников энергии в непосредственной близости к потребителю или группе потребителей.

В качестве источников энергии могут использоваться:

  • микротурбинные электростанции;
  • газотурбинные электростанции;
  • паровые котлы;
  • солнечные батареи;
  • ветряки;
  • тепловые насосы и пр.

Такие миниэлектростанции для дома будут подключены к общей сети. Туда будут поступать излишки энергии, а при необходимости электросеть сможет компенсировать недостаток питания, например, когда солнечные панели работают хуже из-за облачной погоды.

Однако реализация этой концепции сегодня и в ближайшем будущем маловероятна, если говорить о глобальных масштабах. Связанно это в первую очередь с большой дороговизной перехода от централизованной энергетики к распределённой.

6 место. Грозовая энергетика

Зачем генерировать электричество, когда его можно просто «ловить» из воздуха? В среднем один разряд молнии – это 5 млрд Дж энергии, что эквивалентно сжиганию 145 л бензина. Теоретически грозовые электростанции позволят снизить стоимость электроэнергии в разы.

Выглядеть всё будет так: станции размещаются в регионах с повышенной грозовой активностью, «собирают» разряды и накапливают энергию. После этого энергия подаётся в сеть. Ловить молнии можно с помощью гигантских громоотводов, но остается главная проблема – за доли секунды накопить как можно больше энергии молнии. На современном этапе не обойтись без суперконденсаторов и преобразователей напряжения, но в будущем возможно появление более деликатного подхода.

Концепт громовой электростанции

Если говорить об электричестве «из воздуха», нельзя ни вспомнить о приверженцах образования свободной энергии. Например, Никола Тесла в своё время якобы продемонстрировал устройство для получения электрического тока из эфира для работы автомобиля.

5 место. Сжигание возобновляемого топлива

Вместо угля на электростанциях можно сжигать так называемое «биотопливо». Таковым является переработанное растительное и животное сырьё, продукты жизнедеятельности организмов и некоторые промышленные отходы органического происхождения. В качестве примера можно привести обычные дрова, щепу и биодизель, который встречается на заправках.

В энергетической сфере чаще всего применяется древесная щепа. Она собирается при лесозаготовке или на деревообрабатывающем производстве. После измельчения она прессуется в топливные гранулы и в таком виде отправляется на ТЭС.

К 2020 году в Бельгии должно завершиться строительство крупнейшей электростанции, которая будет работать на биотопливе. Согласно прогнозам, она должна будет производить 215 МВт электроэнергии. Этого хватит на 450 000 домов.

Интересный факт! Многие страны практикуют выращивание так называемого «энергетического леса» – деревья и кустарники, наилучшим образом подходящие для энергетических нужд.

Будет ли альтернативная энергетика развиваться в направлении биотоплива пока маловероятно, ведь есть более перспективные решения.

4 место. Приливные и волновые электростанции

Традиционные гидроэлектростанции работают по следующему принципу:

  1. Напор воды поступает на турбины.
  2. Турбины начинают вращаться.
  3. Вращение передаётся на генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Строительство ГЭС обходится дороже ТЭС и возможно только в местах с большими запасами энергии воды. Но самая главная проблема – это нанесение вреда экосистемам из-за необходимости строительства плотин.

Приливные электростанции работают по схожему принципу, но используют для выработки энергии силу приливов и отливов.

«Водные» виды альтернативной энергетики включают такое интересное направление, как волновая энергетика. Её суть сводится к генерации электричества посредством использования энергии волн океана, которая гораздо выше приливной. Самой мощной волновой электростанцией на сегодня является Pelamis P-750, которая вырабатывает 2,25 МВт электрической энергии.

Раскачиваясь на волнах, эти огромные конвекторы («змеи») изгибаются, вследствие чего внутри приходят в движение гидравлические поршни. Они прокачивают масло через гидравлические двигатели, которые в свою очередь вращают электрогенераторы. Полученное электричество доставляется на берег через кабель, который проложен по дну. В перспективе количество конвекторов будет многократно увеличено и станция сможет вырабатывать до 21 МВт.

3 место. Геотермальные станции

Альтернативная энергетика неплохо развита и в геотермальном направлении. Геотермальные станции вырабатывают электричество, фактически преобразуя энергию земли, а точнее — тепловую энергию подземных источников.

Существует несколько типов таких электростанций, но во всех случаях они основываются на одинаковом принципе работы: пар из подземного источника поднимается по скважине и вращает турбину, подключенную к электрогенератору. Сегодня распространена практика, когда в подземный резервуар на большую глубину закачивается вода, там она под воздействием высоких температур испаряется и в виде пара под давлением поступает на турбины.

Лучше всего для целей геотермальной энергетики подходят районы с большим количеством гейзеров и открытых термальных источников, которые разогреваются вследствие вулканической активности.

Так, в Калифорнии работает целый геотермальный комплекс под названием «Гейзеры». Он объединяет 22 станции, вырабатывающие 955 МВт. Источник энергии в данном случае – очаг магмы диаметром 13 км на глубине 6,4 км.

2 место. Ветряные электростанции

Энергия ветра – один из самых популярных и перспективных источников для получения электричества.

Принцип работы ветрогенератора прост:

  • под воздействием силы ветра вращаются лопасти;
  • вращение передаётся на генератор;
  • генератор вырабатывает переменный ток;
  • полученная энергия обычно накапливается в аккумуляторах.

Мощность ветрогенератора зависит от размаха лопастей и его высоты. Поэтому их устанавливают на открытых территориях, полях, возвышенностях и в прибрежной зоне. Эффективнее всего работают установки с 3 лопастями и вертикальной осью вращения.

Интересный факт! На самом деле энергия ветра является разновидностью солнечной энергии. Объясняется это тем, что ветры возникают из-за неравномерного прогрева солнечными лучами земной атмосферы и поверхности.

Чтобы сделать ветряк, не нужны глубокие познания в инженерии. Так, многие умельцы смогли себе позволить отключиться от общей электросети и перейти на альтернативную энергетику.

Vestas V-164 – самый мощный ветрогенератор на сегодня. Он вырабатывает 8 МВт.

Для производства электричества в промышленных масштабах используются ветровые электростанции, состоящие из множества ветряков. Крупнейшей является электростанция «Альта», расположенная в Калифорнии. Её мощность – 1550 МВт.

1 место. Солнечные электростанции (СЭС)

Наибольшие перспективы имеет солнечная энергетика. Технология преобразования солнечного излучения с помощью фотоэлементов развивается из года в год, становясь всё эффективнее.

Гелиотермальные электростанции также зарекомендовали себя неплохо. Их работа основана на использовании солнечного тепла для нагрева воды и получения пара, который раскручивает электротурбину.

В России солнечная энергетика развита относительно слабо. Однако некоторые регионы показывают отличные результаты в этой отрасли. Взять хотя бы Крым, где функционирует несколько мощных солнечных электростанций.

В будущем возможно может развиваться космическая энергетика. В этом случае СЭС будут строиться не на поверхности земли, а на орбите нашей планеты. Самое главное преимущество такого подхода – фотоэлектрические панели смогут получать гораздо больше солнечного света, т.к. этому не будет препятствовать атмосфера, погода и времена года.

Заключение

Альтернативная энергетика имеет несколько перспективных направлений. Её постепенное развитие рано или поздно приведёт к замещению традиционных способов получения электричества. И совершенно необязательно, что во всём мире будет использоваться только одна из перечисленных технологий. Подробнее об этом смотрите в ролике ниже.

Проточные батареи — аккумуляторы будущего

Иллюстрация: КОНСТАНТИН БАТЫНКОВ

По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), к 2030 году доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировой энергетике увеличится на 10% и составит 32%. Таким образом, ВИЭ станут лидерами в мировом энергобалансе. Однако это вопрос будущего — пока доля возобновляемых источников невелика. Даже в США, которые являются одним из лидеров в использовании альтернативных источников энергии, в 2020 году только 9,8% потребностей в энергии покрывалось за счет возобновляемой энергетики. Это обусловлено прежде всего качественными характеристиками нового оборудования, которое входит в инфраструктуру всей системы альтернативной энергетики: стоимостью материалов, из которых это оборудование изготавливается, их износостойкостью и коэффициентом полезного действия. Один из важнейших элементов этой инфраструктуры —проточные батареи, устройства, которые позволяют накапливать энергию в моменты, когда природные условия благоприятствуют этому (например, много солнца), и тратить ее в те периоды, когда она нужна людям. Проточные батареи настолько важны, что большинство экспертов в области будущего называют их в числе самых важных технологий для энергетики будущего.

Просто добавь воды

Коллектив ученых Гарвардской инженерной школы SEAS под руководством профессора Майкла Азиза создал новую проточную батарею, способную работать десять лет при минимальном обслуживании. В этом проточном аккумуляторе энергия сохраняется в органических молекулах, растворенных в воде, обладающей нейтральной кислотностью.

Проточные батареи работают следующим образом. Жидкий электролит, представляющий собой раствор солей металлов, прокачивают через ядро, которое состоит из положительного и отрицательного электродов, разделенных мембраной. Возникающий между катодом и анодом ионный обмен приводит к выработке электричества. Это делает проточные батареи чрезвычайно гибкими: их объем может быть изменен путем увеличения размера резервуаров, а выходная мощность может изменяться путем регулирования площади мембраны. Проточная батарея также может бездействовать в течение долгого времени без потери заряда и вне зависимости от экстремальных температур.

Но пока все проточные батареи обладают общим недостатком: после определенного числа циклов зарядки-разрядки им требуется замена электролита для поддержания емкости. К тому же в таких батареях в качестве электролитов обычно используются ванадий и бром, растворенные в кислоте. Такая комбинация эффективна, но она опасна, токсична и дорого стоит.

100 долларов за киловатт

Гарвардские ученые модифицировали структуру молекул, которые используются в положительных и отрицательных электролитных растворах (виологенов и ферроценов), и, сделав их растворимыми в воде, создали аккумулятор, теряющий всего 1% емкости на тысячу перезарядок.

Поскольку электролиты растворены в воде, такую батарею вполне можно установить в подвале дома. Если раствор прольется на пол, он не разъест цемент, а раз жидкость не вызывает коррозию, для изготовления цистерн и другого о

Полная версия материала доступна только подписчикам

Читать материалы в полном объеме могут только те, кто оформил платную подписку на ONLINE-версию журнала.

Новые материалы аккумуляторных батарей способны изменить подход к альтернативной энергетике?

Очень сложно представить нашу современную жизнь без аккумуляторов. Эти мобильные источники энергии можно без всяких сомнений назвать венцов всех существующих переносных электрических устройств, даже ни один автомобиль не обходится без его участия. Роль этого портативного источника энергии, безусловно, очень велика, а исследования в этой области очень перспективны. Их отсутствие притянуло бы нас к сети, проводам, делая нас менее подвижными и продуктивными. Но, как нам известно, эти устройства так же хороши, как и опасны. Хорошим примером может служить недавний выпуск телефона SAMSUNG galaxy note 7 с его известной взрывчатой «начинкой». Аккумуляторы известны своей взрывоопасностью, вздутием, потерей заряда (старость) и другими подобными проблемами. Какие аккумуляторы существуют? Как исключить взрыв устройства? Почему происходить потеря заряда аккумулятора? На эти вопросы мы постараемся ответить.

Традиционно начнём с истории возникновения мобильных источников энергии, и первом их применении.

Первые опыты, показавшие возможность аккумулировать, т.е. скоплять электрическую энергию, были произведены вскоре после открытия итальянским ученым Вольтой явлений гальванического электричества.

В 1801 году французский физик Готеро, пропуская через воду посредством платиновых электродов ток, обнаружил, что после того, как ток через воду прерван, можно, соединив между собой электроды, получить кратковременный электрический ток.

Ученый Риттер проделывал затем тот же опыт, употребляя вместо платиновых элекродов электроды из золота, серебра, меди и т. д. и отделяя их друг от друга кусками сукна, пропитанными растворами солей, он получил первый вторичный, т. е. способный отдавать запасенную в нем электрическую энергию, элемент.

Первые попытки создать теорию такого элемента были сделаны Вольтой, Марианини и Бекерелем, которые утверждали, что действие аккумулятора зависит от разложения электрическим током растворов солей на кислоту и щелочь и что эти последние затем, соединяясь, дают снова электрический ток.

Эта теория была разбита в 1926 году опытами Дерярива, который первый применил в аккумуляторе подкисленную воду.

Большое практическое усовершенствование в развитии аккумуляторов было внесено в 1859 году Гастоном Планте, который в результате длинного ряда опытов пришел к типу аккумулятора, состоящего из свинцовых пластин с большой поверхностью, которые при заряжении током покрывались окисью свинца, а. выделяя кислород и жидкость, отдавали электрический ток.

Дальше аккумулятор подвергался множественным усовершенствованием различных учёных, в результате первый не свинцовый аккумулятор был запатентован Эдиссоном и Юнгнером.

Этот аккумулятор состоит из двух систем пластин, содержащих одна окись железа, а другая черную окись никкеля, опущенных в 20% раствор едкой щелочи, обычно едкого кали, с прибавлением 0,5 — 1% едкого лития.

Элементы Эдиссона и Юнгнера получили широкое применение в тех случаях, когда необходим малый вес и неприхотливость аккумуляторов к зарядке, так как они могут стоять как угодно долго в разряженном состоянии. Вытеснить свинцовые аккумуляторы они, однако, не смогли как благодаря их высокой цене, так и вследствие малой отдачи и низкого напряжения, даваемого ими. Таким образом, железониккелевым аккумуляторам отведено, большое место во всех переносных и подвижных установках, в то время как за свинцовыми аккумуляторами стало широкое поле применения в стационарных установках[3].

В 1881 году, буквально перед появлением первого автомобиля был создан первый аккумулятор, похожий на современный. В нем уже использовались свинцовые литые решетки с запрессованной в них пасты двуокиси свинца.

С началом производства автомобилей, когда путем недолгих испытаний остановились на искровой системе зажигания, потребовался источник электроэнергии. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи оказалась как нельзя кстати, так как аккумулятор можно было снимать с автомобиля и проводить зарядку.

Снимать аккумуляторную батарею требовалось потому, что первые автомобили не имели генератор. А вся система электрооборудования автомобиля состояла из аккумуляторной батареи и несложной системы зажигания.

В дальнейшем автомобили стали оборудовать электрическими фарами, которые пришли на замену масляных и ацетиленовых горелок.

Первый автомобиль, который оснащен генераторам, был Cadillac и, сконструирован он в 1912 году. На автомобиле наряду с 6-вольтовым свинцово-кислотным аккумулятором имелось также резервное питание системы зажигания в виде сухих батареек.

Корпусы первых аккумуляторов изготавливались из деревянных досок, а впоследствии – из эбонита. Каждый элемент аккумулятора имел рабочее напряжение примерно 2,2 Вольта. Уже эти элементы формировались в одном корпусе и создавали 6-вольтовые аккумуляторы с тремя элементами, 12-вольтовые с шестью элементами и 24-вольтовые с двенадцатью элементами.

На легковых автомобиля прошлого века использовалась 6-вольтовая система электрооборудования. И только во второй половине XX века электрооборудование было переведено на напряжение в 12-вольт.

Легкий и прочный полипропилен заменил эбонит, из которого изготавливались корпуса аккумуляторных батарей. Синтетические материалы первыми стали применять в 1941 году австрийская фирма Baren. А фирма Johnson Controls в середине 60-х годов для изготовления корпусов аккумуляторов начала использовать полипропилен.

С тех пор в конструкции свинцово-кислотных аккумуляторных батарей произошло много других изменений, которые влияют на срок службы и технические параметры аккумулятора[4].

На современно этапе аккумуляторы можно поделить на пять типов: SLA (герметичный свинцово-кислотный), NiCD (никель-кадмиевый), NiMH (никель-металл-гидридный), Li-Ion (литий-ионный), Li-Pol (литий-полимерный). Давайте каждый по отдельности рассмотрим и приведём их основные сводные характеристики в таблицу.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы (SLA) – наиболее доступные по цене вторичные (перезаряжаемые) источники тока. Доступные, в нынешней экономике, означает, во-первых, наличие в продаже типовых батарей напряжением 6В и 12В, емкостью от одного до тысячи А*ч, во-вторых, то, что за 1 вечнозеленый у.е. можно купить от 1.5 до 6 Вт*ч номинальной емкости. Меньшая цифра соответствует малым батареям, большая – большим.

Среди плюсов можно выделить такие факторы как: относительно медленный саморазряд (не более 5% емкости в месяц при комнатной температуре), относительная долговечность при условии неглубоких циклов разряда. Отсутствие «памяти» (свойственной никель-кадмиевым аккумуляторам). Допускается постоянный «плавающий» подзаряд в дежурном режиме (именно так работают автомобильные аккумуляторы)[2].

Особенность герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов заключается в том, что электролит в них не жидкий, а гелеобразный. Корпус аккумуляторов герметичен. Эти качества позволяют использовать аккумуляторную батарею в любом положении, не боясь утечки электролита. Гелиевые кислотно-свинцовые батареи не требуют периодического пополнения электролита.

Кроме перечисленных качеств герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы не боятся глубокого разряда, могут длительное время храниться в заряженном состоянии при малом токе саморазрядки. Также гелиевые аккумуляторы лишены “эффекта памяти”.

За счёт использования электродов из эффективного свинцово-кальциевого сплава аккумуляторные батареи имеют длительный срок службы и работоспособны при интервале температур от -20 0 С до +50 0 C.

Герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторы пригодны и в радиолюбительской практике для резервирования питания различных самодельных электронных приборов.

Максимальный пятисекундный ток разрядки герметичного аккумулятора может достигать 360 Ампер! (у аккумуляторов ёмкостью 38 А*ч и номинальным напряжением 12 вольт).

Зарядное напряжение при циклическом режиме работы (для 12 вольтовых аккумуляторов) составляет 14,4 – 15 Вольт. Для резервного режима 13,5 – 13,8 Вольт (такой режим используется в автоматических охранных и пожарных системах).

Недостатки герметичных аккумуляторных батарей

На практике бывало, что герметичная батарея “раздувалась”, деформировался пластмассовый корпус аккумулятора, хотя аккумулятор сохранял свою работоспособность. Связано это с избыточным выделением газа или c производственным браком перепускных клапанов.

Несмотря на корпус из ударопрочного пластика не стоит надеяться на его надёжность. Если на корпусе аккумулятора есть трещины и сколы, то вскоре сквозь эти трещины начнёт просачиваться электролит, особенно если трещина на донной части корпуса. Так как электролит в герметичных батареях в виде геля, то утечка электролита слабая. Утечку электролита можно предотвратить, плотно заклеив трещину в корпусе, например скотчем. Работоспособность аккумулятора при таком дефекте, как правило, сохраняется[1].

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd) любят быстрый заряд, медленный разряд до состояния полного разряда и подзарядку импульсами тока, в то время как батареи других типов предпочитают частичный разряд и умеренные токи нагрузки. Это тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов крайне необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, значительно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).

  • Возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения аккумулятора;
  • Большое количество циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации — более 1000 циклов;
  • Хорошая нагрузочная способность и возможность эксплуатации при низких температурах;
  • Продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
  • Сохранение стандартной емкости при низких температурах;
  • Наибольшая приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации;
  • Низкая стоимость;
  • Относительно низкая по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность;
  • Присущий этим аккумуляторам эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;
  • Токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничивают использование аккумуляторов этого типа;
  • Относительно высокий саморазряд — после хранения неоходим цикл заряда.

Никель-металлгидридные аккумуляторы в последние десятилетия существенно потеснили никель-кадмиевые во многих областях техники. Особенно широко они применяются в автономных источниках питания портативной аппаратуры, где увеличение их удельных характеристик в 1,5-2 раза по сравнению с никель-кадмиевыми привело к улучшению потребительских свойств этой аппаратуры[6].

Никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах. Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.

В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Символом A обозночается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.

  • Большая емкость — на 40% и более, чем обычные NiCd батареи
  • Намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами — циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже
  • Простая возможность транспортировки — авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий
  • Экологически безопасны — возможна переработка
  • Недостатки:
  • Ограниченное время жизни батареи — обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).
  • Эффект памяти — NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)
  • Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.
  • Высокий саморазряд батарей
  • Ограниченная мощностная емкость — при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.
  • Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.
  • Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)[9].

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) – тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили. Первый литий-ионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году.

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов и варьируются в следующих пределах:

  • Напряжение единичного элемента:
    • номинальное: 3,7 В (у аккумуляторов на максимальное напряжение 4,35 В номинальное напряжение равно 3,8 В) (при разряде до середины ёмкости током, по величине равной пятой части ёмкости аккумулятора);
    • максимальное: 4,23 В или 4,4 В (у аккумуляторов на 4,35 В);
    • минимальное: 2,5-2,75-3,0 В (в зависимости от ёмкости и максимального напряжения);
      • Удельная энергоёмкость: 110 до 243 Втч/кг;
      • Внутреннее сопротивление: 5 до 15 мОм/Ач;
      • Число циклов заряд/разряд до достижения 80 % ёмкости: 600;
      • Время быстрого заряда: 15 мин до 1 час;
      • Саморазряд при комнатной температуре: 3 % в месяц;
      • Ток нагрузки относительно ёмкости С представленной в Ач:
    • постоянный: до 65С;
    • импульсный: до 500С;
    • оптимальный: до 1С;
    • Диапазон рабочих температур: от −20°C до +60°C (наиболее оптимальная +20°C);
  • Высокая энергетическая плотность (ёмкость)
  • Низкий саморазряд
  • Не требуют обслуживания
  • Взрывоопасна
  • Имеет эффект памяти (снижается электроёмкость при зарядке на холоде или в жару)[5].

Литий-полимерные аккумуляторные батареи (Li-Pol)

По своей энергоёмкости литий-полимерные аккумуляторные батареи имеют удельную энергоёмкость в 4-5 раз больше никель-кадмиевых и в 3-4 раза выше никель-металлогидридных. Оба этих типа относятся к щелочным АКБ. Сравнение производится именно с ними, поскольку в основном литиевые батареи заменили щелочные в мобильной электронике.

Li-Pol батареи имеют ресурс в 500-600 циклов заряд-разряд (при токе разряда 2С). По этому показателю они проигрывают кадмиевым (1 тысяча циклов) и примерно соответствуют металлогидридным. Технология производства и конструкция постоянно совершенствуется и в будущем, возможно, характеристики улучшаться. Стоит также отметить, что за 1-2 года полимерная АКБ теряет примерно 20% от своей ёмкости. По этому параметру они соответствуют ионным аккумуляторам[7].

Всю вышеперечисленную информацию можно свести для удобства в одну сводную таблицу.

Альтернативная энергетика на
СТРОИТЕЛЬНОМ ФОРУМЕ

Быстрый переход
Планировка участка, ландшафтный дизайн
Заборы, ворота, дорожки…
Строительство дома
Проектирование дома, планировка
Фундамент, закладка фундамента
Стены, возведение стен
Кровля, кровельные работы
Перегородки
Окна, двери
Полы
Отделочные работы
Мебель
Мансарда
Инженерные системы
Отопление дома. Печи, камины.
Водоснабжение дома, участка. Колодцы, скважины.
Электроснабжение дома, участка.
Газоснабжение
Летняя кухня. Планировка, строительство кухни.
Гараж. Планировка, строительство гаража.
Строительство бани, сауны, летнего душа.
Туалеты, канализация.
Теплицы, парники.
Стройматериалы
Пиломатериалы
Металлопрокат
Бетон, кирпич, цемент.
Лаки, краски
Прочие строительные материалы
Инструменты для строительства
Правовые вопросы строительства загородного дома
Купля продажа загородных домов
Строительная биржа труда
О форуме

Обзор альтернативных аккумуляторов, имеющихся в продаже

Накопление энергии и последующее ее использование является одной из основных проблем в развитии альтернативной энергетики. Человечество уже сделало первые шаги в освоении энергии природных стихий: солнца, ветра и течения воды, и даже сумело получить при этом неплохие результаты.
Сегодня, даже скептически настроенные граждане, признали, что энергии солнца и ветра вполне достаточно для удовлетворения практически всех потребностей человека в электричестве. При этом понятно, что получить электрическую энергию несложно, намного труднее научиться хранить ее длительное время и использовать лишь при необходимости.
Для хранения полученной энергии в большинстве случаев используются химические аккумуляторы, не потому, что это выгодно, а потому, что понятно абсолютному большинству граждан. Действительно, при использовании химических аккумуляторов система функционирует так же, как электрический фонарик, работающий на батарейке: есть заряд в источнике питания, он работает. Закончился заряд, фонарик также погас.
Но химические аккумуляторы могут хранить запас энергии лишь ограниченное количество времени: они способны самопроизвольно разряжаться, и даже выходить из строя. Более надежными и долговечными являются так называемые «альтернативные» накопители энергии, которые можно условно разделить на три вида:
— Пневматические
— Гравитационные
— Кинетические
Все они имеют свои достоинства и недостатки, но при этом действительно позволяют сделать запас энергии.
Несмотря на то, что все накопители энергии имеют принципиальные различия и, мягко говоря, не похожи друг на друга, они должны иметь одинаковую структуру и состоять из:
— Аккумулирующего элемента, непосредственно участвующего в накоплении энергии
— Блока, предназначенного для преобразования мощности
— Регулирующий элемент, увеличивающий или уменьшающий поток энергии
Блок, с помощью которого происходит преобразование мощности, является связывающим звеном между самой энергетической системой и аккумулирующим элементом.
Чтобы было понятней, рассмотрим один из накопителей гравитационной энергии: бассейн с водой, расположенный на возвышенности.
Из курса физики средней школы известно, что любое тело, находящееся на определенном расстоянии над поверхностью земли, обладает запасом энергии
E=mgh, где
m-масса тела
g-ускорение свободного падения
h-высота

Это значит, что для создания запаса энергии нужно воду поднять на определенную высоту. При этом нужно помнить, что запас энергии прямо пропорционален высоте.
В этом случае аккумулирующим элементов является поднятый на высоту объем воды, в роли преобразователя мощности выступает электрический обычный насос, подключенный, например, к солнечной батарее, вырабатывающей электрическую энергию.
В итоге, получив электричество, его удалось преобразовать в энергию гравитации и сделать запас в виде объема воды, поднятого на определенную высоту по отношению к уровню земли.
Если исключить возможность испарения воды, ее замерзания или утечки, то понятно, что такой запас энергии может храниться бесконечно долго. Преобразовать его в электричество можно в любой момент, открыв сбросной кран, и направив поток воды на генератор.
Все предельно просто, но для потребителя, решившего устроить в своем загородном доме собственную электрическую сеть, важно не то, как в принципе можно сделать запас энергии, а то, какие альтернативные аккумуляторы есть в продаже, где их купить и сколько при этом придется заплатить.
Попробуем общими усилиями выяснить, доступны ли эти устройства для собственника альтернативного источника энергии.
Поиск и покупка гравитационного аккумулятора
В торговой сети немало гравитационных аккумуляторов, или устройств, к которым идеально подходит этот термин. Например, песочные часы. Их принцип действия основан именно на запасе энергии в верхней их части и использовании ее при простом движении тонкой струйки песка через отверстие между двумя колбами. Обратите внимание, что именно размер этого отверстия является тем самым регулирующим элементом, с помощью которого можно уменьшить или увеличить расход энергии.
Гравитационным аккумулятором также являются часы с гирями, колодец с журавлем и много других не менее интересных вещей и предметов, окружающих нас в повседневной жизни. Но все они имеют одно общее: их нельзя использовать в автономной электрической сети для накопления энергии.
И все же в сети интернет нашелся вполне готовый гравитационный аккумулятор, специально разработанный для накопления энергии и используемый в комплекте с солнечными батареями и ветрогенераторами. Вернее, не сам аккумулятор, а патент на его изобретение и подробное описание самого изобретения с чертежами и пояснениями.
Вот ссылка на него http://www.ntpo.com/patents_electricity/electricity_6/electricity_58.shtml

А это схема устройства

Несущая конструкция аккумулятора (фигура 1) имеет раму 1 на колесах 2, направляющие 3, вертикальные опоры 4, тележку 5 на колесах 6, направляющие 7, привод, выполненный в виде трех звездочек 8, 9, 10, смонтированных на тележке 5, объединенных цепью 11, звездочки 12, 13, объединенные цепью 14, редуктор 15 (фигура 2), пару конических шестерен 16, тормоз 17, тяговый двигатель 18, крюк 19 для гири 20, шахту 21, емкость для свободного конца цепи 22.

Нетрудно догадаться, что речь идет о довольно сложной громоздкой конструкции, производство которой в настоящее время никто не ведет. Покупка ее составляющих элементов, их монтаж и установка вряд ли окупятся в короткие сроки, да и сама конструкция вызывает опасения и больше подходит для установки где-то в районе промышленных площадок или производственных цехов, но никак не на территории садового участка.
По этой причине гравитационный аккумулятор нужно сделать самим, купив для этого в магазине все необходимые детали и элементы. При этом такой накопитель энергии лучше устраивать на участке, имеющем неровный рельеф.
Впрочем, при желании необходимый перепад высоты можно устроить самостоятельно, тем более, что в последние годы наблюдается настоящий бум в строительстве каскадов прудов на садовых участках, не имеющих никакого практического применении и предназначенных исключительно для декорирования территории.
Можно совместить «приятное с полезным» и устроить гидравлический аккумулятор на базе такого каскада прудов.
При этом аккумулирующим элементом будет некий объем воды, определяемый емкостью самого верхнего пруда в композиции. Следует помнить, что запас энергии при этом прямо пропорционален как массе воды, так и высоте, на которую она будет поднята. (E=mgh).
Напомним, что элементом, предназначенным для преобразования одного вида энергии в другой, в данном случае выступает обычный насос, например «малыш» или «ручеек». Купить его можно в любом магазине, торгующем товарами для огородников.
И так, самый простой и при этом надежный, гравитационный аккумулятор готов: есть вода, место для ее хранения и преобразователь электрической энергии, получаемой от солнечной батареи в энергию гравитации, представляющий собой обычный насос.
Но всего этого явно недостаточно. Ведь аккумулятор может считаться хорошим только в том случае, если есть возможность использовать сделанный запас энергии в соответствии с теми или иными нуждами. В данном случае, собственник автономной электрической сети, наверняка, хотел бы иметь возможность в любое время преобразовывать энергию гравитации в электрическую энергию.
Для этого потребуется миниатюрная гидроэлектростанция, купить которую не составит особого труда.

Подведем итоги
Гравитационный аккумулятор для загородного дома можно устроить на базе каскада прудов, одного из самых распространенных элементов ландшафтного дизайна. Для этого потребуется насос и мини ГЭС, купить которые можно в простом магазине или в онлайн магазине.

Маховики или кинетические накопители
Маховиками называют устройства, предназначенные для накопления кинетической энергии при его раскрутке до высоких скоростей с помощью электрической энергии. У этих устройств сравнительно низкая энергоемкость и сделать с их помощью действительно большой запас энергии не удастся.
Но при этом маховики просто незаменимы для создания запаса энергии при торможении, например, железнодорожного состава, а затем использования его для разгона поезда или поднятия его в гору. Нетрудно сделать вывод, что маховик отлично подходит для кратковременных запасов энергии, а это значит, что он может использоваться для выравнивания параметров сети и стабилизации ее параметров.
Следует отметить, что маховик, как аккумулятор кинетической энергии, является перспективным устройством . на его использование в энергетике возлагаются немалые надежды. Тысячи ученых, инженеров и проектировщиков именно маховик берут за основу своих проектов, в которых необходимо быстрое преобразование энергии в кинетическую энергию с высоким КПД.
К тому же современные маховики выдерживают почти бесконечное количество циклов разгонов и торможения.
В сети интернет, а также в обычной торговой сети, маховик, пригодный для использования в автономной электрической сети найти пока не удалось. Но автор статьи не теряет надежды и продолжает поиски.

Пневматический аккумулятор
Пневматический аккумулятор занимает лидирующие позиции среди альтернативных аккумуляторов. Дело в том, что газ отлично сжимается, а затем, расширяясь, совершает работу. Все это позволяет практически без проблем преобразовывать использовать электрическую энергию, получаемую от солнечных батарей для работы компрессоров, накачивающих газ в баллоны.
Еще одним достоинством сжатого газа является его способность хранить полученный запас энергии бесконечно долго. Для обратного процесса получения электрической энергии из энергии сжатого газа достаточно открыть запорный вентиль и направить поток газа на лопасти электрического генератора.
Разумеется, в данном случае речь идет лишь о принципиальном устройстве газового аккумулятора. Его разработка и использование потребуют различных доработок. Но главное, состоит в том, что пневматический аккумулятор это вполне реальное и высокоэффективное устройство.
Например, английская компания Energetix разработала и уже активно использует системы бесперебойного питания, работающие при использовании пневматических аккумуляторов. В качестве сжимаемого газа в них используется обычный атмосферный воздух, что значительно облегчает процесс и снижает его себестоимость.
Следует отметить, что при этом никакого вреда окружающей среде не наносится: воздух вначале закачивается в аккумулятор, а затем выпускается из него без изменений своих химических и физических свойств.
Напомним, что запас энергии в пневматическом аккумуляторе зависит от уровня давления воздуха, закачанного в него, а также от прочности самого аккумулятора. Одно дело просто наполнить баллон воздухом, создав в нем избыточное по сравнению с атмосферным, давление, и совсем другое дело, создать в аккумуляторе уровень давления, например, 300 атмосфер. Это уже совсем другая по уровню сложности, техническая задача.
В компании Eskom Holdings было найдено сразу несколько новых технических решений, при этом в их основе лежали уже имеющиеся разработки, используемые в энергетике и машиностроении.
Но не только в Англии пневматические аккумуляторы считаются перспективным направлением в энергетике. В США также считают, что именно сжатый газ может стать отличным накопителем энергии, позволяющим делать ее запасы на любой период времени. Правда в США речь идет о более масштабных проектах, а не о газовых аккумуляторах, использовать которые можно в частном доме. Там планируется располагать накопители газа в выработанных шахтах.
Итак, рассмотрим составляющие элементы пневматического аккумулятора. Это, прежде всего, газовый баллон, способный выдерживать давление в несколько атмосфер. Затем, компрессор для нагнетания воздуха, работающий от электричества, вырабатываемого солнечной батареей.
Затем простейший электрогенератор, приводимый в действие потоком воздуха. Все это можно купить в обычном магазине, а это значит, что пневматический аккумулятор при желании можно устроить в любой автономной электрической сети.
С его помощью альтернативная энергетика станет еще доступней.

Альтернативная энергетика
Россия и мир

Мировое потребление энергии растет. Хотя традиционные производства и сервисы становятся все более энергоэффективными, рост населения планеты и появление новых сервисов приводит к увеличению общего энергопотребления. В 2015 году мировое энергопотребление составило 20,76 трлн кВт*ч, по данным Международного энергетического агентства, прогноз на 2030 год — 33,4 трлн кВт*ч, а к 2050 — до 41,3 трлн кВт*ч.

Содержание

На «цифровую экономику» приходится примерно десятая часть глобального потребления энергии, но эта доля возрастает. Например, пару лет назад майнинг криптовалют был уделом гиков, а сейчас это направление в глобальном масштабе потребляет больше энергии, чем многие страны. Например, майнинг Bitcoin «съедает» за год 14,6 ТВт*ч, а потребление Таджикистана pа год составляет всего лишь 13 ТВт*ч, по данным DigiEconomist, а ведь есть еще и другие криптовалюты, например, на майнинг Ethereum за год уходит около 5 ТВт*ч [1] .

Миру нужно больше энергии, причем, по возможности, за меньшие деньги. Чтобы обеспечить растущие глобальные запросы, энергетике нужны качественные изменения. Использование восстанавливаемых источников энергии (ВИЭ), децентрализация генерации и широкое внедрение «умных сетей» (smart grid) приведут к радикальному снижению стоимости электроэнергии.

Восстанавливаемые источники

Использование восстанавливаемых источников энергии общественное мнение чаще всего рассматривает в контексте «зеленой энергетики», которая в процессе работы минимально влияет на окружающую среду, и считает это весьма инновационным направлением, которое появилось совсем недавно. Однако, это не совсем верно.

Классическим примером генерирующих мощностей, использующих ВИЭ, являются гидроэлектростанции, которые по всему миру строят более века. Ветряные, приливные, солнечные, геотермальные и другие электростанции на ВИЭ также разработаны многие десятилетия назад, причем в основу таких решений могут быть положены самые разные технологические подходы. Например, солнечные могут быть оснащены полупроводниковыми панелями, которые напрямую «конвертируют» свет в электричество, а могут представлять собой систему зеркал, которые фокусируют свет на резервуаре и нагревают содержащуюся там жидкость, которая крутит турбину. Вариаций приливных электростанций тоже множество.

ВИЭ-решения, принципы действия которых разработаны десятилетия назад, создают с использованием новых материалов и современных инженерных подходов, благодаря чему станции обходятся дешевле и становятся более эффективными. На примере солнечных батарей, в совершенствование которых вложены астрономические средства, такое развитие наиболее заметно, но для увеличения эффективности соответствующих решений есть и другие подходы. Например, в Южной Корее будет построена плавающая солнечная электростанция, батареи которой будут поворотными, чтобы в течение всего дня сохранять оптимальную ориентацию на Солнце. По заявлению компании Solkiss, которая уже испытала прототипы, такой простой подход новому решению позволит увеличить выработку солнечной энергии на 22% по сравнению с наземными электростанциями, использующими стационарные батареи. Размещение батарей на водной поверхности упрощает изменение ориентации панелей, аналогичное решение можно создать и наземное, только оно окажется сложнее и дороже. Напомним, что размещение панелей на воде позволяет избежать нагрева, который сильно уменьшает эффективность солнечных батарей. Как видно, для получения существенного прироста эффективности не понадобилось открывать новые физические эффекты, создавать новые технологии производства полупроводниковых панелей и т.д., а достаточно оказалось традиционных инженерных подходов. Подобных примеров много, внимание инженеров привлечено к «зеленым электростанциям», поэтому изящные решения для этих систем создают десятками.

Доля ВИЭ в общем балансе мирового потребления невелика — немногим более пяти процентов — но она растет и будет расти, причем очень быстро. Интересно, что «зеленость» электростанций, работающих на ВИ, для бизнеса глубоко вторична. Да, они действительно экологически чисты, но и современные тепловые и атомные станции достаточно экологичны при современном уровне развития очистных сооружений и систем безопасности.

Направления альтернативной энергетики

Ветроэнергетика

Солнечная энергетика

Электричество испарением воды

Испарение — это процесс, с помощью которого вещество переходит из жидкого состояния в газообразное. Как правило, испарение является следствием нагревания вещества до определенной температуры. Именно благодаря испарению на Земле поддерживается круговорот воды, и испарителем в данном случае выступает Солнце. Масштабы энергии, которая тратится на процесс испарения по всей планете, на самом деле весьма велики, хоть мы в повседневной жизни и не замечаем этого [2] .

По словам Озгура Сахина (Ozgur Sahin) и его коллег из Колумбийского университета, вода, которая испаряется из всех рек, озер и плотин на территории современных США (за исключением Великих озер) может обеспечить до 2,85 миллиона мегаватт-часов электроэнергии в год. Для сравнения, это эквивалентно двум третьим электроэнергии, произведенной во всех штатах США за 2015 год! И это при том, что в 15 из 47 штатов потенциальная мощность электростанций превышает реальный спрос на энергию.

Двигатели будущего: все дело в воде

Исследователи предлагают установить на пресноводных водоемах двигатели [3] , которые не только вырабатывали бы электроэнергию, но и вдвое уменьшили бы интенсивность самого испарения, что во многих ситуациях позволило бы сохранить огромные запасы питьевой воды. Однако подобная технология предполагает, что водный массив будет накрыт поглощающими панелями — что крайне нежелательно. Для начала, впрочем, необходимо построить сам испарительный двигатель, но здесь ученые уже продемонстрировали всю мощь науки и создали несколько миниатюрных, но вполне рабочих прототипов установки.


Тестовые двигатели основаны на материалах, которые при высыхании сжимаются — к примеру, в конструкции задействована лента, покрытая бактериальными спорами. Теряя воду, споры ссыхаются и сжимаются, сокращая при этом ленту. Сахин сравнивает принцип работы этой конструкции с мышечной системой, поясняя, что микроскопические споры могут натягивать ленту с довольно большой силой. Чтобы избежать загрязнения почвы из-за многократного вымачивания и обилия химических веществ, прототипы регулируют свою работу в зависимости от изменения общего уровня влажности. К примеру, в одной из версий двигателя «мышца» расположена чуть выше водного слоя. Когда испаряющаяся влага поднимается вверх, то ленты, натянутые по принципу жалюзи, расправляются и создают щели, благодаря которым в них поступает воздух и помогает лентам снова высохнуть и избежать переувлажнения.

Достоинства и недостатки изобретения

Научное сообщество согласно с тем, что потенциал этого изобретения огромен. На сегодняшний день основные проблемы заключаются в его использовании. Кен Калдейра из Института Карнеги по науке в Стэнфорде, штат Калифорния, сомневается, что можно эффективно преобразовать энергию испарения в электрическую энергию. По его мнению, промышленная разработка двигателей в той степени, когда их производство станет массовым, а использование — повсеместным, является чрезвычайно трудоемкой задачей.

Основным конкурентом новых двигателей выступают хорошо знакомые всем солнечные батареи, поскольку все более распространенным явлением для плавучих солнечных ферм является их размещение на водохранилищах. Однако испарительные двигатели могут быть изготовлены из дешевых биоматериалов, которые легче утилизировать, чем солнечные батареи — а это немаловажно.

Если технология получит распространение, то ее использование повлияет и на локальный климат за счет изменения степени испарения воды. Но это будет иметь хоть какое-то значение лишь в том случае, если площадь закрытой поверхности составит 250 000 км2 и более. Впрочем, когда речь идет о таких масштабах, то любая энергетическая установка, какой бы экологически чистой она не была, будет оказывать воздействие на окружающую среду. Более того, в дождливых районах, где частые осадки вызывают множество проблем, снижение интенсивности испарения воды будет крайне полезным.

«Зеленые» проблемы

Электростанции на ВИЭ работают нестабильно. По понятной причине в темное время суток солнечные электростанции не генерируют электричество, построенные на других принципах «зеленые» решения в большинстве случаев также сильно зависят от капризов погоды: например, наступает штиль — ветряные электростанции простаивают, а мощность волновых падает на порядки.

Сезонные явления тоже способны существенно изменить эффективность ВИ-станций по причинам, известным из школьного курса природоведения и физической географии. В зимнее время уменьшается световой день, становится меньше ясных дней и солнце ниже над горизонтом — и выработка электричества солнечными батареями снижается не на проценты, а в разы.

Это означает, что «зеленые электростанции» будут эксплуатировать параллельно с генерирующими объектами традиционной энергетики. Получаемый синтез обеспечивает снижение цены электричества при сохранении стабильности энергопитания. Но для смягчения ситуации, вызываемой нестабильностью электростанций на ВИЭ все чаще используют и другие решения. Ситуацию могут несколько смягчить энергонакопители.

Энергонакопители — от насосов до аккумуляторов

Выработанную электрическую энергию надо потреблять сразу, но такая возможность есть далеко не всегда. Ситуации, когда в силу каких-либо причин образовался избыток электричества, зачастую приводят к необходимости утилизации энергии. Фирма Google, купившая избыточные мощности, был вынуждена закупать промышленные калориферы, которые грели атмосферу. С экономической точки зрения совершенно непозволительно, но иногда другого выхода просто нет.

Электроэнергия очень плохо поддается «консервированию», но энергонакопители все же существуют, причем довольно разнообразные. Заметим, что энергонакопители также не являются продуктом последней пятилетки, подобные решения существовали давно, еще в доцифровую эпоху. Например, энергонакопителем является система, которая при избытке энергии насосами перекачивает воду в гидросистеме с нижнего уровня на верхний, а в последствии эта вода может быть использована для вращения генераторов, вырабатывающих электричество, когда оно нужно потребителям. Разумеется, потери будут огромными — КПД и у насосов, и у турбин далеки от стопроцентных, а также нужно обслуживать сложные и дорогостоящие гидросооружения — но в ряде случаев применение таких систем оказывается экономически обоснованным.

Все чаще в качестве энергонакопителей применяют аккумуляторы. Аккумуляторная батарея для дома, которую предлагает Элон Маск, по понятной причине является наиболее известным продуктом такого плана. Одна из компаний Маска предлагает домохозяйствам систему из солнечных батарей и аккумулятора. Батареи в светлое время суток обеспечивают домашние электроприборы энергией и заряжают домовой аккумулятор, а когда солнца нет — электричество дом получает уже от аккумулятора. Конечно, это не единственное такое решение, аналогичные системы предлагают и российские компании, например, «Эковольт».

Австрийская компания Luna создает накопителей энергии общей мощностью 100 МВт на основе литий-ионных аккумуляторов. Согласно планам, в 2020 году будут построены системы хранения энергии — они будут расположены в Австрии и в Германии — общей мощностью 60 МВт, а первой половине следующего года должны быть введены в строй оставшиеся 40 МВт. Разработчиком систем является японская Nidec, батареи поставляет LG. Накопители представляют собой сорокафутовые контейнеры, каждый из которых может хранить около 3 МВт. По заявлению компании, создаваемая система энергонакопителей будет позволять в течение часа обеспечивать электроэнергией примерно 350 тысяч домохозяйств.

Эффективность всех типов существующих сегодня накопителей оставляет желать лучшего, но все же лучше использовать их, чем попусту греть атмосферу, как в рассмотренном выше примере. Проблема нестабильной работы «зеленых электростанция» приводит к росту значимость и, соответственно, популярность решений собственной генерации.

Собственная генерация

Собственные генерирующие мощности — по сути, маленькие электростанции — давно присутствуют на большом количестве объектов. В первую очередь это, разумеется, удаленные от централизованных сетей электроснабжения площадки — строительные, геологоразведочные, промысловые, туристические и т.д. Но существует и большое количество ситуаций, когда собственные генерирующие мощности актуальны и на территориях с развитой инфраструктурой, в том числе, и электрическими сетями.

Иногда наличие решений собственной генерации — требование нормативов ГО и ЧС, предписывающих наличие таких решений на объектах, которые не могут остаться без электричества в любой ситуации. Централизованное электроснабжение по какой-либо причине — от стихийного бедствия до техногенных аварий — может пропасть, а без энергии даже на короткое время не могут остаться больницы, родильные дома аварийные службы, убежища и т.д. Иногда наличие мощностей собственной генерации — требование бизнеса. Любой бизнес-центр, оставшийся без электричества, понесет убытки, но существует множество площадок, на которых перебои с энергопитанием: дата-центры, узлы связи и т.д. Практически на всех перечисленных объектах есть дизель-генераторы, запуск которых в аварийных условиях обеспечит электричеством палаты интенсивной терапии, серверы, боксы для новорожденных и другие элементы инфраструктуры.Если в отдаленных от цивилизации районах мощности собственной генерации нагружены постоянно, в городах их чаще всего используют как резервные источники питания на случай аварийных ситуаций, но существует и другой вариант — когда их используют для снижения затрат на электричество. В ряде случаев такой подход экономически оправдан.

Часто в инфраструктуре — развернутой или создаваемой — есть элементы, которые можно заставить заодно крутить генераторы. Простейший пример — котельные, создающие достаточно количество потоков воды и пара, которые можно использовать для вращения генераторов. Такие решения, способные кроме тепла давать еще и электричество, и называют системами когенерации. Решения для собственной генерации не сводятся к упомянутым «дизелям» и котельным «двойного назначения», способным заодно с отоплением выдавать и электричество. Иногда, например, генераторы крутят сточные воды и это пример того, как собственная генерация может быть «зеленой».

Все чаще в решениях собственной генерации используют солнечные батареи. Наиболее выразительный пример — кампус Apple (ISpaceship (офис Apple)), крыша которого покрыта солнечными батареями, вырабатывающими столько энергии, что хватает и самому «яблочному» офису, и даже на продажу. Но этот пример не единственный — солнечные батареи все активней применяют в студенческих кампусах, дачных поселках и даже в отдельных офисах и жилищах. Решения, развернутые в масштабах дачного участка, квартиры, дома или жилого квартала относят к микрогенерации. Разумеется, мощность каждого отдельного такого решения невелика, но их очень много и их количество растет, соответственно, увеличиваются вырабатываемые ими мощности. Системы микрогенерации начинают конкурировать с традиционными электростанциями, с которыми успешно сосуществуют.

Что это значит для российского ИТ-рынка

Развитие энергетики требует участия локальных интеграторов на всех уровнях и на всех этапах. Разумеется, масштабные проекты, охватывающие города и регионы, могут быть реализованы крупными интеграторами, имеющими ресурсы и соответствующие компетенции (как чисто «айтишные», так и специализированные — от энергетики до ТГВ), причем в ряде случаев такие проекты потребуют привлечения различных субподрядчиков.

Однако SMB может выступать как в качестве субподрядчиков для крупных проектов, так и создавать свои решения. Например, упомянутая выше компания «Эковольт» создает решения собственной генерации для частных лиц, построенная по такому же принципу, что и знаменитый проект Маска из солнечных батарей и домового аккумулятора. Система компании пользуется спросом у российских дачников, только если на американском и европейском рынках такие системы ставят для экономии, то россияне в основном используют такие решения там, где централизованное электроснабжение или отсутствует вовсе, или работает нестабильно.

Может показаться, что собственная генерация в домашних условиях для российских реалий малоприменима, однако, в июле этого года Правительство РФ утвердило правила, по которым население сможет продавать в общую сеть электроэнергию «домашней микрогенерации» — установок до 15 кВт, работающих на возобновляемых источниках энергии. Гарантирующие поставщики (энергосбыт региона) будут обязаны выкупать создаваемые домохозяйствами объемы, причем получаемые гражданами от этого доходы не будут обложены налогами. Минэнерго, Минэкономики и ФАС должны подготовить проект соответствующего закона к январю 2020 года.

В России

Минэнерго поддержит продление программы поддержки возобновляемых источников энергии

Минэнерго считает, что программа поддержки строительства генерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) должна быть продлена, ведомство будет поддерживать ее продление до 2035 года при выполнении ряда условий. Об этом сообщил в июне 2020 года ТАСС заместитель министра энергетики РФ Юрий Маневич.

«Минэнерго РФ исходит из того, что программа поддержки ВИЭ должна быть сохранена и после 2024 года, мы будем поддерживать ее продление до 2035 года. При этом конкурентные условия для потенциальных инвесторов должны быть ужесточены в части снижения CAPEX (капитальные затраты — прим. ТАСС) и введения дополнительных целей в области экспорта продукции», — сказал он.

Маневич отметил, что развитие ВИЭ ставит перед Минэнерго и субъектами электроэнергетики дополнительные специфические задачи.

«Увеличение объема вводов возобновляемой генерации требует от нас комплексного взгляда на совместное функционирование возобновляемой генерации, традиционной генерации и электросетевого комплекса», — добавил замминистра.

Меры государственной поддержки строительства генерирующих объектов на основе возобновляемых источников энергии (ДПМ ВИЭ), предполагающие возврат инвестиций с гарантированной доходностью, работают до 2024 года, но в этом году был проведен последний отбор проектов, которые должны быть реализованы до 2024 года.

«Фортум» получил право на строительство солнечной и ветряной генерации в России на основе механизма возврата инвестиций

«Фортум» получил право на строительство 110 МВт солнечной генерации по результатам конкурсного отбора инвестиционных проектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии. Солнечные электростанции должны быть введены в эксплуатацию в 2021-2022 гг., на протяжении 15 лет гарантированная плата за электроэнергию составит примерно 150 евро за МВт*ч.

Помимо этого, по результатам того же конкурсного отбора совместный фонд «Фортум» и РОСНАНО получил право на строительство 823 МВт ветрогенерации. Доля «Фортум» в фонде составляет 50%. Ветропарки должны быть введены в эксплуатацию в 2020-2023 гг., и в течение 15 лет будут получать гарантированную плату за электроэнергию, примерно соответствующую 60-90 евро за МВт*ч.

По каждому конкретному объекту будет приниматься отдельное инвестиционное решение. Общая сумма инвестируемого «Фортум» капитала, как сообщалось ранее, не превысит 15 млрд руб. (215 млн евро). В нее входят проекты в рамках завершившегося конкурса, а также доля «Фортум» в генерации, строящейся совместным с РОСНАНО фондом развития ветроэнергетики по итогам конкурса, прошедшего в 2020 году. «Фортум» намерен сохранять гибкую структуру активов в долгосрочной перспективе путем заключения партнерских соглашений и сотрудничества в иных формах.

Согласно стратегии Fortum планирует создание портфеля генерации на основе возобновляемых источников энергии в объеме 1 ГВт. Компания осуществляет выборочные инвестиции в ВИЭ, эффективно используя профессиональные компетенции и технологические ноу-хау.

В настоящее время Fortum располагает 362 МВт генерации на основе возобновляемых источников энергии, из которых на Россию приходится 70 МВт: 35 МВт – ветропарк в Ульяновске и 35 МВт – солнечные электростанции в Оренбургской области и Башкортостане. В июне 2020 года совместный фонд «Фортум» и РОСНАНО получил право на строительство 1 ГВт ветрогенерации, который должен быть введен в эксплуатацию к 2022 году.

На завершившемся конкурсе на 2020-2023 гг. квота по солнечной генерации составила 150 МВт, по ветрогенерации – 830 МВт.

«Роснано» предложило зеленые концессии для солнечной и ветровой энергетики

Для развития зеленой энергетики в изолированных зонах «Хевел» и «Роснано» предлагают использовать механизм концессий с властями регионов. Ключевая идея инвесторов — обязать регионы прописывать в концессионных соглашениях долгосрочные инвесттарифы на срок окупаемости зеленых энергопроектов, гарантию местных властей по уровню платежей, а также разрешить передавать зеленую генерацию по банковским кредитам. Юристы замечают, что в целом базис законодательства для концессий уже есть и внести нужные изменения при лоббизме «Роснано» должно быть несложно [4] .

Инвесторы в зеленую энергетику предлагают развивать этот сектор в изолированных энергосистемах через концессии, следует из презентации «Роснано» (намерено развивать ветрогенерацию), представленной на круглом столе в Госдуме 4 апреля 2020 года.

По решению правительственной комиссии по электроэнергетике сейчас ведомства и участники рынка обсуждают способы поддержки возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на Дальнем Востоке. В аппарате вице-премьера Аркадия Дворковича сообщили, что работа еще ведется, проекты нормативных актов должны быть внесены в середине мая. Напомним, что субсидии для ВИЭ действуют в единой энергосистеме РФ: их окупаемость обеспечивает закупка выработки сетями либо по спецтарифу, либо через договоры на поставку мощности на оптовом энергорынке также с повышенными платежами.

Суть схемы в том, что инвестор замещает неэффективную дизельную генерацию ВИЭ или комбинирует дизель с ВИЭ, это снижает расходы на завозное топливо, но до возврата инвестиций тариф субсидируется из бюджета региона. В такую концессию также могут передавать электросети (в «Россетях» интерес к этому не комментируют). Концедентом в схеме выступает регион, получающий экономию за счет снижения субсидий после модернизации генерации. Инвесторам нужна гарантия возврата вложений: как следует из презентации «Роснано», надо обязать региональные энергетические комиссии (РЭК; регуляторы тарифов) устанавливать необходимый уровень тарифа с индексацией на срок окупаемости проекта. Концедент также должен гарантировать получение инвестором платежей (например, покрывать возможные неплатежи потребителей.— `Ъ`), а концессионеру нужно право отдать модернизируемый объект в залог банку по кредиту.

Гендиректор «Хевел» (СП «Реновы» Виктора Вексельберга и «Роснано», инвестирует в солнечную генерацию) Игорь Шахрай пояснил `Ъ`, что закон сейчас позволяет модернизировать неэффективные мощности на изолированных территориях за счет энергосервисного договора, который может заключаться в рамках ГЧП. «Но высок риск того, что оператор или концессионер не сможет защитить тариф при регулировании, что повлечет урезание субсидий и невозможность выплат по контракту в полном объеме»,— говорит он. «Хевел» предлагает фиксировать долгосрочные тарифы для инвестора на весь период окупаемости — 8–12 лет, заложив в них минимальную доходность. Это связано также с особенностями регулирования — сегодня в РЭК предоставляются документы, подтверждающие лишь затраты на проекты, в них не заложена рентабельность. По тем объектам, модернизация которых окупается дольше 12 лет, предлагаются дополнительные льготы по налогам на имущество и прибыль. До 90% себестоимости выработки в изолированных зонах формируется дорогим топливом, и «Хевел» предлагает фиксировать квоты на использование ВИЭ при модернизации: солнечно-дизельная установка с аккумуляторами позволяет экономить около 50% дизтоплива. В «Новавинде» (входит в «Росатом», развивает ветрогенерацию) поддерживают адаптацию законодательства к развитию ВИЭ в изолированных зонах и готовы участвовать в работе. В «РусГидро» от комментариев отказались. В Минэнерго «рассматривают предложения».

Партнер юркомпании «Стрим» Фарид Бабаев в целом положительно оценивает предложения «Роснано», замечая, что «законодательство содержит базис для того, чтобы такого рода проекты проводить, но могут потребоваться дополнения, поскольку принципы концессионного соглашения уже предусмотрены». По словам юриста, есть нормы, позволяющие создавать особые экономические зоны, и он не видит сложности, чтобы при необходимости внести дополнения в законы. «Роснано», представляющее интересы государства, как раз и может инициировать такие изменения, считает господин Бабаев. «Если есть потенциальные инвесторы и инвестпрограмма на ближайшие годы, думаю, проект вполне жизнеспособен»,— заключает он.

Возможность продления программы поддержки ВИЭ

Расчеты Минэнерго РФ о наличии в энергетике средств на модернизацию и иные проекты предусматривают возможность продления программы поддержки ВИЭ до 2035 г. в объеме 400 млрд руб., сообщил в апреле 2020 года журналистам министр энергетики Александр Новак.

«На возобновляемые источники энергии порядка 405 млрд руб.»- сказал министр, имея в виду наличие в энергетике средств на новую программу поддержки проектов в зеленой энергетике после завершения текущих вводов в 2024 году. «Вопрос дискуссионный и вопрос наличия ресурса, кто за это заплатит», — подчеркнул он. «Пока есть такие возможности, о которых мы можем уже сказать. Примерно столько же, сколько до 2024 года будет построено, те же 5-6 тысяч мегаватт с 2024 по 2035 год», — пояснил г-н Новак. «За счет этих средств может быть поддержка», — отметил министр. Сохранится ли действующий механизм поддержки строительства объектов ВИЭ, не ясно. «Я не уверен, что на таких же условиях [будет поддержка]», — ответил он на соответствующий вопрос.

Зеленая энергетика опять просит льгот

Как сообщает `КоммерсантЪ`, на фоне острых споров о том, в какие сегменты энергетики нужно привлекать инвестиции, ключевые инвесторы зеленой энергетики предложили Дмитрию Медведеву продлить поддержку возобновляемой генерации до 2035 года и поднять для нее план по вводам до 20 ГВт. Это, по оценкам аналитиков, при текущих ценах будет забирать у энергорынка около 600 млрд руб. в год, а доля зеленой энергетики составит 20% в цене электроэнергии. Но идея пока не получила поддержки ни в отрасли, ни у регуляторов.

Ключевые инвесторы возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в РФ попросили Дмитрия Медведева продлить программу поддержки зеленой энергетики до 2035 года (копия письма есть у `Ъ`). Письмо подписано главой «Роснано» (с финской Fortum строит ветрогенерацию — ВЭС, с «Ростехом» — мусоросжигающие ТЭС) Анатолием Чубайсом, владельцем «Реновы» (развивает солнечную генерацию — СЭС) Виктором Вексельбергом, гендиректорами «Фортума» Александром Чуваевым и «Энел Россия» (инвестирует в ВЭС) Карло Палашано Вилламаньей, а также главой совета директоров «Солар Системс» (инвестор в СЭС) Михаилом Лисянским. Отправку письма подтвердили в ряде компаний и источники `Ъ`, близкие к ним. Представитель премьера не ответила `Ъ`.

Ключевая просьба инвесторов — продление поддержки ВИЭ на 11 лет, до 2035 года. До 2024 года поддержка этой генерации идет за счет повышенных выплат с оптового энергорынка через договоры на поставку мощности (ДПМ ВИЭ). По расчетам «Совета рынка», в первом полугодии 2020 года в средневзвешенной цене на мощность в европейской части РФ и на Урале ДПМ-платежи составляют две трети — 431,7 тыс. руб. за МВт в месяц, из них на ДПМ ВИЭ придется 17,55 тыс. руб. На рост нерыночных надбавок жаловались потребители, а ситуация обострилась в конце года, когда Владимир Путин поддержал продление ДПМ для ТЭС (по оценкам Минэнерго, обойдется потребителям в 1,5 трлн руб. за 10 лет).

Но в итоге в поручение президента попал и пункт о поддержке ВИЭ и других сегментов энергетики.

ВИЭ-инвесторы в письме сообщают, что на конкурсах ДПМ ВИЭ отобрано 4,5 ГВт (построено 170 МВт СЭС), инвестиции в производство (требуется локализация оборудования для ВИЭ) — 40 млрд руб., а к 2024 году заводы смогут выпускать продукцию для 1,5 ГВт ВИЭ в год. Но есть риск, считают инвесторы, что через 10–15 лет технологии еще не смогут конкурировать с традиционной генерацией и мощности останутся без рынка сбыта. Продление программы до 2035 года «с сохранением показателей нагрузки на потребителей» позволит увеличить вводы в три-четыре раза до 20 ГВт и более, загрузит производства и нарастит экспорт. Премьера просят поручить ведомствам проработать вопрос с минимизацией нагрузки на потребителей за счет снижения удельных капзатрат, с внедрением льготного долгосрочного финансирования проектов ВИЭ и поддержки экспорта.

В Ассоциации предприятий солнечной энергетики согласны, что для выхода на внешние рынки СЭС необходим масштаб производства, выпуск солнечных модулей в РФ должен вырасти как минимум до 1 ГВт в год (пока 250 МВт). Средняя цена на выработку ВИЭ в 2013 году составляла 19 руб./кВт•ч, сейчас — 15 руб., а к 2035 году может достигнуть 2,79 руб., говорят в ассоциации. Гендиректор «Солар Системс» Михаил Молчанов говорит, что у СЭС по текущим ДПМ лимит CAPEX 93–116 тыс. руб. за кВт, в новой программе предложено снижение капзатрат на 2% ежегодно, на уровне 76–93 тыс. руб. за кВт. «Важным является льготное финансирование строительства ВИЭ»,— говорит он.

Потребители устали от зеленой энергии

Крупные промышленные потребители выступают против любого продления механизмов поддержки зеленой энергетики после 2024 года и настаивают на их сворачивании. Основная причина недовольства — рост платежей: общий платеж за строительство 6 ГВт возрастет до рекордных 2,3–2,5 трлн руб. Но участники рынка считают, что обсуждаемая сейчас реформа поддержки ВИЭ будет более конкурентной и поможет потребителям экономить до 100 млрд руб. ежегодно [5] . Об этом пишет в декабре 2020 года «Коммерсантъ».

Промпотребители просят Минэнерго не продлевать для зеленой генерации работу в режиме договоров на поставку мощности (ДПМ; гарантируют возврат инвестиций за счет повышенных платежей рынка) после 2024 года и не давать им иных механизмов субсидирования. «Сообщество потребителей энергии» 8 декабря сообщило об этом в письме главе Минэнерго Александру Новаку (копия есть у `Ъ`). В Минэнерго `Ъ` сообщили, что письмо получили, решение по нему пока не принято.

Система поддержки ВИЭ была введена, в частности, для локализации производства оборудования: ряд инвесторов ее уже завершили (СП «Реновы» и «Роснано» «Хевел») или нашли технологических партнеров («Энел Россия» с Siemens Gamesa, «ВетроОГК» «Росатома» с нидерландской Lagerwey, финский Fortum и «Роснано» с датской Vestas). В связи с этим встал вопрос о продлении механизмов поддержки ВИЭ, исходно рассчитанных до 2024 года. «Совет рынка» (регулятор энергорынков) предлагал (см. `Ъ` от 4 июля) не продлевать текущую схему ДПМ ВИЭ: она одновременно требует роста мощности зеленой генерации и расходов потребителей. Взамен регулятор предлагал перейти к поддержке через меры государственной промполитики.

Основной аргумент потребителей — поддержка ВИЭ обходится слишком дорого. По первоначальным расчетам «Совета рынка» в 2013 году, общий платеж за ВИЭ до 2034 года составит 1,2 трлн руб., при этом плата за ВИЭ составит 4,8% в общем платеже потребителей. Но в 2015 году в платеж ввели параметры, сделавшие программу дороже: корректировка CAPEX на курс валют, рост нормы доходности до 14%, возврат в конкурсы сгоревших объемов (квот, не выбранных в прошлые годы), распространение ДПМ ВИЭ на дорогостоящие мусоросжигающие ТЭС «Ростеха», продление программы до 2024 года. В результате, по расчетам потребителей, платеж за строительство 5,87 ГВт ВИЭ к 2039 году возрастет до 2,3–2,5 трлн руб., что сопоставимо с оплатой ДПМ на 30 ГВт новых парогазовых ТЭС (около 2,8 трлн руб.). В «Сообществе потребителей» считают, что нужно переходить к стимулированию спроса на возобновляемые источники на розничном рынке. В этом году правительство разрешило населению продавать в общую сеть электроэнергию «домашней микрогенерации» — ВИЭ-установок до 15 кВт.

В «Хевел» считают, что за счет поддержки развития ВИЭ снижается равновесная цена на электроэнергию за счет ценопринимающих заявок. По оценке компании, при продлении программы за счет возобновляемой генерации к 2035 году потребители будут экономить по 100 млрд руб. ежегодно. «Поэтому мы выступаем за сбалансированный комплекс мер поддержки, включая как продление ДПМ на новых, более конкурентных условиях, так и меры поддержки потребительского спроса на энергию ВИЭ — создание условий для развития микрогенерации, заключение прямых договоров на зеленую энергию и мощность, льготные кредиты»,— перечисляют в компании. Кроме того, в новом механизме ДПМ ВИЭ предлагается значительно увеличить долю выручки за счет продаж электроэнергии на РСВ, тогда как доля платежа на мощность в общей выручке снизится до 40–60% с текущих 70–90%.

В НП «Ассоциация предприятий солнечной энергетики» говорят, что цена за мощность СЭС (2,5 млн руб. за 1 МВт в месяц) уже сейчас ниже цены на мощность ГЭС (3 млн руб. за 1 МВт в месяц) и АЭС (4 млн руб. за 1 МВт в месяц), а с учетом новых параметров при продлении ДПМ ВИЭ — еще и ниже мощности новых ТЭС. «Таким образом, может быть открыта абсолютно новая возможность для потребителей — покупать напрямую мощность от ВИЭ, уменьшая свой совокупный платеж. Это потребует изменения правил оптового рынка, и мы будем готовить соответствующие предложения в правительство — предоставить потребителям право выбора как еще одной меры поддержки спроса»,— сообщили в ассоциации.

В России одобрили план выкупа электроэнергии от домашних ветряков и солнечных панелей

В России одобрили план по стимулированию установки ветряков и солнечных панелей в домохозяйствах, который позволит гражданам продавать избыточную электроэнергию. Как выяснил «Коммерсант», 19 июля план одобрил вице-премьер Аркадий Дворкович. В Минэнерго подтвердили, что план проходит окончательную доработку.

Речь в документе идет о солнечных панелях и ветрогенераторах мощностью до 15 киловатт. Региональные поставщики будут обязаны выкупать излишки выработанной энергии. Цена выкупа будет средневзвешенной, регулируемый тариф установят в Архангельской и Калининградской областях, а также в республике Коми и на Дальнем Востоке. Доход от продажи излишков энергии не будет облагаться налогом.

Ожидается, что постановления правительства о подключении «домашних» генераторов к электросетям подготовят весной 2020 года.

По оценке Натальи Пороховой из Аналитического кредитного рейтингового агентства, при текущих ценах на электроэнергию окупаемость небольших генерирующих установок составит около 80 лет. При этом глава Ассоциации предприятий солнечной энергетики Антон Усачев заметил, что в России уже каждый год устанавливают более 10 мегаватт крышных солнечных панелей, а с поддержкой от правительства этот показатель может вырасти в полтора раза.

Зеленую энергетику в России лишат господдержки после 2024 года

Альтернативную энергетику в России хотят лишить «тепличных» условий. Ассоциация «НП Совет рынка» выступила с инициативой отменить действующую систему поддержки отрасли через повышенные платежи потребителей с 2024 года. Эксперты опасаются, что последние понесут чрезмерные расходы [6] .

Ассоциация «НП Совет рынка» выступила в июне 2020 года с инициативой свернуть действующую систему поддержки отечественной отрасли альтернативной энергетики с 2024 года. Соответствующее письмо направлено в Минэнерго, выяснил «Коммерсант». В министерстве подтвердили изданию получение письма и отметили, что ведомство еще не выработало свою позицию.

Каждый электрик должен знать:  Схема электроснабжения двухэтажного дома с двумя щитами

Действующая система поддержки возобновляемых источников энергии (ВИЭ) основана на праве поставщиков с таких мощностей взимать повышенную плату с потребителей. Таким образом инвесторы ВИЭ возвращают капитальные расходы. Отбор подобных проектов идет через конкурсы на выделение определенных энергогенерирующих мощностей с 2013 года. Основной критерий — наименьшие капитальные затраты на единицу мощности. В «Совете рынка» считают, что схема себя не оправдывает.

В частности, для привлечения в отрасль новых игроков и роста производства оборудования нужно увеличить отбор проектов до 10-15 ГВт, говорится в письме. Но это приведет к «недопустимому» росту нагрузки на потребителей. В свою очередь, ставка на снижение стоимости ВИЭ за счет эффекта масштаба «оказалась неоправданной», сказано в документе.

Позицию «Совета рынка» об отмене поддержки альтернативной энергетики после 2024 года разделяют и в Ассоциации гарантирующих поставщиков и энергосбытовых компаний.

«По нашему мнению, ВИЭ по окончании срока поддержки должны работать по тем же правилам, что и другие субъекты рынка»,— отметила первый зампред правления ассоциации Елена Фатеева.

«Это единственно возможный способ масштабной поддержки. Субсидирование ВИЭ в РФ с каждым годом уменьшается и переходит во все более конкурентное русло», — отметил замгендиректора ОА «ОТЭК» Ростатома Эмин Аскеров.

Инвестиции в проекты альтернативной энергетики: Когда стоит ожидать реальной отдачи?

Инвесторы, раздумывающие над тем, куда вложить свои временно свободные денежные средства, всё чаще стали присматриваться к проектам в сфере альтернативной энергетики. Из очевидных плюсов данных проектов навскидку можно назвать два [7] .

Во-первых, альтернативная энергетика в России практически не развита. По итогам 2020 года ее доля в совокупной установленной мощности составила только 1%, из которых 0.6% приходится на производство электроэнергии с использованием отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности, 0.3% – на малые ГЭС, 0.1% – это ветряная и солнечная электроэнергетика, а также геотермальные источники. Таким образом, имеется потенциально большая свободная ниша на энергетическом рынке, за которую в будущем может развернуться ожесточенная борьба.

Во-вторых, это использование возобновляемых источников энергии (типа солнечного света или энергии ветра), за которые в отличие от нефти, газа и урана не нужно платить. И если государство будет всерьез рассматривать альтернативную энергетику как составную часть долгосрочной энергетической стратегии, инвестиции в эту сферу могут стать весьма прибыльными.

Можно выделить два подхода к тому, как следует развивать альтернативную энергетику. Первый из них демонстрирует Германия. В развитие альтернативной энергетики были вложены огромные средства, и все же после отказа от использования нефти для производства электроэнергии возобновляемые источники не смогли заместить выбывшие мощности. В результате энергетический дисбаланс сегодня приходится компенсировать за счет угля, самого «грязного» топлива с точки зрения экологии. При этом стоимость электроэнергии в Германии – самая высокая в Европе.

Второй подход популярен в России. Вкратце его можно сформулировать следующим образом: «На наш век нефти и газа хватит, а потому вкладываться в альтернативную энергетику мы пока не будем». В подобном ключе высказываются не только авторитетные аналитики топливного рынка, но и члены правительства – например, Аркадий Дворкович, которые отвечает в том числе за развитие возобновляемой энергетики. Отсутствие интереса на государственном уровне говорит о том, что ставка по-прежнему делается на углеводороды, которые продолжают оставаться основным драйвером российской экономики.

В этом контексте интересна дискуссия, которая развернулась на Гайдаровском форуме между Чубайсом и Грефом. Анатолий Борисович заявил, что «солнечная энергетика в России уже состоялась, а ветровая может стать реальностью уже в 2020 году». Однако Герман Оскарович не видит шансов для развития альтернативной энергетики в России в течение десяти лет, поскольку спрос на возобновляемые источники в ближайшее время будет нулевым. Слова главы Роснано рисуют заманчивые перспективы перед инвесторами (к которым они, собственно, и обращены), тогда как председатель Сбербанка ориентируется на реалии сегодняшней жизни. И вот одна из них: Сбербанк не может найти покупателя на уже действующую солнечную электростанцию в Крыму. Ее строительство было профинансировано украинской «дочкой» Сбербанка, однако продать ее не получается даже по цене ниже рыночной.

Слабым местом альтернативной энергетики является то, что применяемые сегодня технологии дороги и при этом не отличаются высокой эффективностью. К тому же солнце в облаках или отсутствие ветра делают солнечные батареи и ветрогенераторы бесполезными. Все это приводит к тому, что сегодня альтернативный киловатт обходится дороже, чем тот же киловатт, произведенный на ГЭС, АЭС или ТЭЦ.

В таких условиях интерес к проектам альтернативной энергетики проявляют только частные компании. Чтобы увеличить их заинтересованность и, как следствие, приток инвестиций, государству достаточно создать привлекательные условия для работы в этой сфере. Сделать это можно с помощью механизма договоров предоставления мощности. ДПМ позволили в 2008-2014 годах привлечь в электроэнергетику дополнительно 3.6 трлн. рублей частных инвестиций. Благодаря этому установленная мощность энергосистемы страны уже увеличилась более чем на 20 ГВт, и еще 7 ГВт на подходе. Если компенсация затрат со стороны государства и гарантированная покупка объемов мощности и электроэнергии сработали для традиционной энергетики, значит, можно ожидать сходного результата и для альтернативной.

Подводя итог, мы со всей очевидностью можем утверждать, что альтернативная энергетика в России будет развиваться, поскольку вопрос об исчерпании углеводородов в обозримом будущем никто с повестки дня не снимал. Также очевидно, что российские власти пока не видят необходимости активно работать в этом направлении, а потому основная нагрузка будет ложиться на частные компании. Государство со своей стороны должно создать для них максимально благоприятные условия работы, понимая, какую выгоду это принесет в будущем. Но даже если все сложится максимально удачно, инвесторы должны понимать, что реальную отдачу от своих вложений они получат очень не скоро.

Под Москвой появится центр альтернативной энергетики

Российские инвесторы намерены продвигать в Московской области нетрадиционные источники энергии. Для этого в подмосковных Химках компания Unisaw Group откроет Центр альтернативной энергетики, который станет предлагать конкретные технические решения по использованию возобновляемых источников. Среди потенциальных потребителей как промышленные предприятия, так и частные дома [8] .

Работа центра будет направлена на продвижение технологий и оборудования, которые позволят получать энергию из возобновляемых источников: Солнца, ветра и внутреннего тепла земли. Структура станет предлагать соответствующие технические решения для промышленных предприятий, городского хозяйства и частных загородных домов.

Инициатива уже получила одобрение администрации городского округа, добавляется в материалах.

«При успешной реализации проекта мы сможем получать солнечную, ветряную и газовую энергию для загородных домов и предприятий. Это позволит привлечь дополнительные инвестиции не только из нашего региона, но и из других субъектов РФ, что позволит создать благоприятный инвестиционный климат в округе», — заявил глава Химок Дмитрий Волошин.

В России рынок альтернативной энергетики все еще не развит. В 2015 году по данным ФСГС объем установленных мощностей объектов ВИЭ составил 906,3 МВт, из которых более половины приходится на Республику Крым (электростанции были введены до вхождения в состав РФ). По данным Минэнерго на начало 2020 году установленные мощности составили примерно 70 МВт, из которых подавляющее большинство составляют солнечная энергетика.

В 2015 году в России был принят ряд поправок в законодательство о развитии возобновляемых источников энергии, о которых в течение 2-х лет говорили участники рынка. Государственная поддержка, принятая в 2013 году, реально оказала влияние на развитие рынка солнечной энергетики – подавляющее большинство крупных солнечных электростанций было введено в 2015 году и планируется к вводу на ближайшие годы.

На момент написания отчета в Росси действовало 5 относительно крупных ветряных электростанции, большая часть из которых работала в пол силы, из них две были введены в 2014-2015гг. в рамках государственной поддержки. Также действует 6 солнечных электростанций, введенных также в рамках государственной программы развития, совокупные установленные мощности в несколько раз превышают ветряные электростанции.

Другие сегменты альтернативной энергетики в России, как и в мире, практически не развиты. В России действует несколько электростанций, действующих на основе биогаза, мощностью которых не превышает 500 КВт, и установлены они на сельскохозяйственных агрокомплексах. Крупнейшая биогазовая электростанция была запущена в 2012 году в Белгородской области («Лучки»), именно данная область является наиболее перспективным регионом для возведения биогазовых электростанций. Сегмент геотермальной энергетики представлен 4-я электростанциями, три из которых входят в холдинг «Русгидро». Наиболее крупная – «Мутновская ГеоЭС», мощностью 50 МВт. Сегмент малой гидроэнергетики в России также почти не развит, крупнейший игрок на данном рынке «Русгидро», которая в рамках государственной стратегии развития ВИЭ получила поддержку на строительство нескольких малых ГЭС, которые будут введены в эксплуатацию уже в 2020 году. Сегмент приливной энергетики представлен всего одной электростанций в Мурманской области мощностью всего 1,7 МВт. Также уже несколько лет планируется строительства нескольких приливных электростанций.

В 2011 году глобальное потребление возобновляемой энергии составило 205,6 млн. т н. э., в 2012 году оно достигло 237,4 млн. т н. э. Объём инвестиций в развитие новых возобновляемых источников энергии постепенно возрастает – в 2012 году это количество составило $244 млрд. По данным специализированных государственных организаций совокупная мощность электростанций альтернативной энергетики вместе с гидроэнергетикой в 2012 году составила 1470 ГВт. В неё включается ветряная энергия, общая установленная мощность которой в мире в 2012 году составила 282,6 ГВт., солнечная энергетика – 121,4 ГВт. По оценкам экспертов, объём рынка ветряной энергетики в России в 2012 году составил 16,6 МВт. Самая крупная ВЭС в России это Втропарк «Куликово». По данным исследования маркетингового агентства DISCOVERY Research.

В структуре альтернативных источников энергии в России наибольшую долю занимают БиоТЭС, на втором месте Малые ГЭС. В России наиболее активно используются ресурсы тепловых электростанций на биомассе. Крупнейшими биогазовыми станциями в России являются: Биогазовая станция «Лучки» (ООО «АльтЭнерго»), Биогазовая станция «Байцуры», БГС СГЦ «Мортадель», Биогазовая станция «Дошино».

Наибольший рост в объёме установленных мощностей наблюдается в солнечной энергетики. Лидером на мировом рынке солнечной энергетики является Европа. В последние время усилилась конкуренция между американскими и китайскими производителями оборудования для солнечной энергетики. К числу перспективных проектов по производству солнечных модулей и их комплектующих можно отнести: ООО «Хевел», «Солнечный ветер», Nitol Solar, «Кремний-ин-Ру», Солнечные модули в Мордовии.

Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих стран мира. Азия является самым крупным регионом в мире по по установленной мощности. В России на сегодняшний момент насчитывается несколько десятков действующих МГЭС. Среди реализуемых проектов по строительству МГЭС в России имеются: МГЭС Алтайского края, МГЭС Республики Алтай, МГЭС Карелии, МГЭС Кабардино-Балкарии и другие.

В мире

Проект по использованию камней в качестве накопителей энергии

Немецкий энергоконцерн Siemens презентовал летом 2020 года пилотный проект по использованию камней в качестве накопителей энергии.

При ветровой электростанции в Гамбурге открыто пилотное хранилище, где находится 1000 тонн вулканической породы. С помощью выработанной лопастями электроэнергии камни нагреваются до 750 градусов по Цельсию. Камни могут сохранять до 130 МВт·ч тепловой энергии в течение недели. При необходимости с помощью паровой турбины ее можно переводить обратно в электрическую. Задача инженеров – довести этот показатель до 1 ГВт·ч, что позволит сутки обеспечивать электрической энергией город на 50 тысяч домохозяйств.

«Каменная» идея Siemens – решение одной из самых актуальных проблем в «зеленой» энергетике: как хранить выработанные солнцем и ветром гигаватты. И делать это дешево: камни коммерчески гораздо более привлекательны, чем гидроаккумулирующие устройства и просто мощные батареи. Еще одно преимущество – практически неограниченные возможности для масштабирования [9] .

Гамбургское камнехранилище – часть совместного проекта концерна Siemens, Института инженерной термодинамики при Гамбургском технологическом университете и местной коммунальной компании Hamburg Energie GmbH. Финансирует Future Energy Solutions правительство Германии.

Солнце и ветер снова уступили углю

В 2020 году во всем мире в очередной раз увеличился спрос на электроэнергию — по оценкам нефтегазовой компании BP, рост составил 3,7%, что стало одним из самых высоких показателей за последние 20 лет [10] .

Об этом заявил главный экономист BP Спенсер Дейл, представляя ежегодный обзор мировой энергетики компании в ИМЭМО РАН. Главным образом рост обеспечили потребности развивающихся рынков, прежде всего Китая и Индии, а также США.

Как отмечают в компании, с точки зрения способа получения электроэнергии рост обеспечили источники возобновляемые (ВИЭ). Так, за счет последних во всем мире в прошлом году уже вырабатывалось на 14,5% больше электроэнергии. И значительно меньшими темпами росло производство электроэнергии за счет угля и природного газа. Больше всего электроэнергии из возобновляемых источников было произведено в Китае, а активнее всего росло использование ветряных электростанций.

Однако, несмотря на, казалось бы, все более активное использование ВИЭ, доля последних в производстве электричества практически не меняется на протяжении последних 20 лет. Крайне значимую роль здесь по-прежнему играет природный газ, а главное, уголь. Так, именно за счет угля, уточняется в докладе, производится 38% электроэнергии в мире, а за счет возобновляемых источников — 36%. Оборотной стороной такой структуры рынка остается высокий уровень углеродных выбросов.

Исследование EWG: 100% переход на возобновляемую энергию в 2050 году рентабельнее нынешней энергосистемы

Переход на 100%-ное использование возобновляемой энергии во всех странах Европы более рентабельный по сравнению с нынешней энергетической системой и ведет к сокращению выбросов до нуля к 2050 году. К такому выводу пришли исследователи EWG в своём исследовании, результаты которого были опубликованы в декабре 2020 г. Исследование моделирует полномасштабный переход на возобновляемую энергию в электроэнергетическом, теплоснабжающем и транспортном секторе. Подробнее здесь.

В Ирландии планируется довести долю регулируемой ВИЭ-генерации в общем объеме потребления до 75%

После успешного завершения пятимесячных испытаний системные операторы Ирландии EirGr >[11] .

Системные операторы отметили, что в период испытаний зафиксирован исторический максимум нагрузки ветровой генерации в размере 3 655 МВт (14 марта 2020 г.).

Одновременно EirGrid и SONI приняли решение о переносе на 1 октября 2020 г. запуска новой структуры энергорынка (Integrated Single Electricity Market, I-SEM) из-за задержек с проведением тестирования. Ввод в эксплуатацию программного обеспечения I-SEM, разрабатываемого специально для рынков мощности, а также рынка на сутки вперед и внутрисуточного изначально был намечен на 1 мая 2020 г.

40 городов по всему миру полностью перешли на возобновляемую энергию

Более 40 городов по всему миру полностью перешли на возобновляемую энергию, и по меньшей мере сотня городов обеспечивает 70% запроса на электроэнергию с помощью чистых источников. С момента подписания Парижского соглашения, количество городов, которые работают над сокращением углеродных выбросов, выросло с 308 до 572, сообщает Fast Company [12] .

В список городов США, которые на 70% перешли на возобновляемые источники, входят Сиэттл, Юджин и Аспен. Берлингтон перешел на чистую энергетику в полном объеме. Аналогичную цель поставили Атланта и Сан-Диего. Именно города больше всех влияют на загрязнение окружающей среды, поэтому их курс на возобновляемые источники сможет внести самый весомый вклад в борьбу с изменением климата. В частности, они могут выделять субсидии для предприятий, готовых отказаться от ископаемого топлива и вводить финансовые стимулы организаций, чьи новые объекты будут изначально оборудованы солнечными панелями.

Если же поощрительные меры не возымеют эффекта, можно ужесточить строительные нормы и правила. Например, в Сан-Франциско 15-30% крыш вновь построенных домов должны быть оборудованы либо солнечными панелями, либо — зелеными насаждениями. Само собой, ограничения должны касаться и выбросов с предприятий, которые используют уголь и природный газ.

В Европе к 2030 году разрешения на выбросы CO2 будут стоить €31 за тонну — это в три раза дороже, чем сейчас. Закрывать угольные электростанции будет выгоднее, чем модернизировать их в соответствии с новыми экологическими стандартами. Поэтому все угольные электростанции Европейского Союза и Великобритании станут убыточными в ближайшие десять лет. Их будет субсидировать государство, отведя им роль страховочного варианта на случай, если солнечные и ветровые электростанции не будут справляться в периоды пикового спроса на электричество.

Франция собирается стать крупным игроком на рынке приливной энергии

В начале 2020 года стало известно, что Франция запускает исследования побережья Бретани и Нормандии на наличие потенциала для производства приливной электроэнергии. В конечном итоге, страна хочет стать европейским лидером в этой отрасли, пишет Renewable Energy World [13] .

Об этом заявил генеральный директор аналитического центра Ocean Energy Europe Реми Груэ, выступая на ежегодной конференции Союза возобновляемой энергетики в Париже. По его словам, этот шаг призван позиционировать Францию как мирового лидера в области приливной энергии. «У Франции есть один из крупнейших приливных ресурсов в мире, ведущие технологии в области приливной энергетики и сформированная цепочка поставок на море», — говорит он. Исследования будут сосредоточены на побережьях Бретани и Нормандии.

Северное побережье Франции уже много лет обсуждается в качестве серьезного источника приливной энергии. В 2013 году местные власти встречались с представителями Европейского морского энергетического центра Шотландии (EMEC) с целью создания испытательных полигонов в этом районе.

С предложениями провести испытания в Нормандии выступали компании Alstom и GDF Suez, а Fortum, DCNS и AW-Energy — в Бретани. DCNS — теперь Naval Energies — объявила о планах по строительству первой приливной турбины в Шербуре стоимостью $146 млн.

Ocean Energy Europe не раскрывает, какова будет экономическая выгода для Франции от строительства приливных электростанций. Тем не менее, аналогичные усилия, предпринимаемые в Великобритании, показывают, что это весьма выгодное направление. К 2050 году мировой рынок приливной энергии может составить $6,8 млрд, а по данным Marine Energy Pembrokeshire, инвестиции в этот рынок только в Уэльсе составили около $52 млн. Приливную энергетику также собирается развивать Шотландия.

Общий объём инвестиций в возобновляемые источники энергии в мире составил $ 279,8 млрд

Согласно данным совместного отчета «Общие тенденции инвестирования в возобновляемую энергетику 2020», подготовленного офисом Программы ООН по окружающей среде (UNEP) и компанией Bloomberg New Energy Finance (BNEF), объем инвестиций в ВИЭ за последние восемь лет превысил $ 200 млрд.

Общий объём инвестиций в ВИЭ в течение 2020 г. составил $ 279,8 млрд (без учёта инвестиций в крупные гидрогенерирующие объекты) и обеспечил рекордный объем ввода в эксплуатацию ВИЭ-генерации, составил 157 ГВт. Для сравнения в 2020 г. объем ввода в эксплуатацию ВИЭ-генерации составил 143 ГВт (+9.7%). При этом объем вводов генерации на ископаемом топливе в 2020 г. составил 70 ГВт.

Крупнейшим инвестором в ВИЭ, как и в предшествующие годы, стал Китай — $ 126,6 млрд (+31% в сравнении с 2020 г.), из которых две трети было направлено на развитие солнечной энергетики. В 2020 г. в КНР было введено в эксплуатацию 53 ГВт СЭС.

В то же время в США объем инвестиций в ВИЭ снизился на 6% и составил $ 40,5 млрд. В Европе также наблюдается снижение на 36% (до $ 41 млрд) инвестирования в ВИЭ. В Великобритании объем инвестиций в ВИЭ снизился на 65% (до $ 7,6 млрд), а в Индии — на 20% (до $ 10,9 млрд).

Инвестиции в солнечную энергетику в целом по миру достигли $ 160,8 млрд, что на 18% больше, чем в 2020 г. Инвестиции в строительство СЭС составили 57% от всех инвестиций в ВИЭ, произведённых в 2020 г. (за исключением инвестиций в сооружение крупных ГЭС), и превосходят глобальные инвестиции в угольную и газовую генерацию.

В отчете отмечается чрезвычайно мощный рост вложений в ВИЭ в 2020 г.: в Австралии на 147% (до $ 8,5 млрд), в Мексике на 810% (до $ 6 млрд) и в Швеции на 127% (до $ 3,7 млрд). В Египте инвестиции в ВИЭ выросли в шесть раз и составили $ 2,6 млрд.

В то же время на «старых» европейских и азиатских энергорынках, таких как рынки Великобритании, ФРГ или Японии, наблюдается снижение инвестирования в ВИЭ. Частично это связано с изменением тарифного регулирования ВИЭ-генерации (Великобритания), а частично — со снижением удельных капитальных затрат на сооружение объектов генерации на базе ВИЭ, что позволяет строить тот же объем новой генерации при прежнем уровне расходов.

Треть электричества в Британии обеспечивают возобновляемые источники

В то же время доля безуглеродной генерации в общем объеме производимой в Британии электроэнергии достигла отметки 54,4%, благодаря ветровым и солнечным фермам, а также атомной энергетике, пишет Independent [14] .

В третьем квартале 2020 года возобновляемые источники энергии произвели треть электричества в Великобритании. Их доля в энергопотреблении выросла на 5% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, достигнув 30%. По словам аналитика Energy and Climate Intelligence Unit Джонатана Маршала, такие цифры «забили последний гвоздь в гроб утверждения, что чистая энергетика не может быть полноправным участником рынка».

В целом, доля неуглеродной генерации в общем объеме производимой электроэнергии возросла до 54,4%, благодаря ветровым и солнечным электростанциям, а также АЭС. При этом, доля атомной энергетики стремительно падает, в то время, как инвестиции в ветровую и солнечную генерацию растут.

Энергетический сектор составил 17,5% от общего потребления топлива в Великобритании в 2020 году. По мнению Маршала, декарбонизация именно этой сферы позволит впоследствии произвести революцию и в других областях. В частности, электрифицировать транспорт.

Этого можно будет достичь за счет увеличения мощностей ветровых электростанций. Недавние ограничения на строительство наземных ветровых электростанций заставили британцев перейти на морские ветрогенераторы.

В Германии электроэнергия из возобновляемых источников также составит 33% от общего потребления на конец 2020 года. Разрыв между углем и возобновляемыми источниками в выработке электроэнергии в Германии сократился с 11% до 4% всего за один год. На самом деле, доля энергии из чистых источников была в Германии в этом году еще выше — почти 36%, просто ФРГ экспортирует излишки в соседние страны.

20 стран откажутся от угольных электростанций к 2030 году

Отказаться от использования угля для получения электроэнергии пообещали в ноябре 2020 года 20 стран с разных континентов. Ожидается, что в 2020 году количество противников углеводородов увеличится более чем в три раза. Однако самые активные потребители угля пока не стали присоединяться к альянсу.

На конференции ООН по климатическим изменениям в Бонне (Германия) 20 государств присоединились к альянсу Powering Past Coal. Он выступает за прекращение использования угля в электроэнергетике. Реализовать этот план страны намерены до 2030 года, сообщает ABC News.

К проекту присоединились такие европейские державы, как Дания, Италия, Финляндия, Франция, Португалия, Нидерланды, Великобритания, Люксембург, Австрия, Швейцария и Бельгия. Также отказаться от угля для выработки электроэнергии решили Канада, Новая Зеландия, Ниуэ, Эфиопия, Ангола, Мексика, Сальвадор, Фиджи и Маршалловы острова.

Однако главными потребителями угля в мире остаются Китай, Индия, Россия, США и Германия, которые пока не стали вступать в союз.

ООН предполагает, что на климатическом саммите в Катовице (Польша) в 2020 году число стран-участниц альянса вырастет до 50. Юридически участие в Powering Past Coal ни к чему не обязывает, соглашение лишь подчеркивает намерения государств. Также предполагается, что участницы объединения будут делиться друг с другом технологиями сокращения выбросов CO2.

Многие страны, вошедшие в состав Powering Past Coal, уже объявили о планах полностью отказаться от угля. К 2025 году такой план реализует Италия, к 2030 — Финляндия. К 2030 году Нидерланды закроют все угольные электростанции в стране, Франция сделает это к 2023 году, а Британия — к 2025. Избавиться от угольной энергетики к 2030 году также планирует Канада.

Крупнейшие потребители углеводородов Китай и США пока планируют только сокращение добычи угля. В 2020 году КНР сократит этот показатель на 150 млн тонн, а Америка к концу следующего года урежет потребление на 30 млн тонн в год.

Узбекистан: Пользователей альтернативных источников энергии освободят от налогов

Законопроект, согласно которому в Узбекистане для граждан, которые используют альтернативные источники энергии, хотят отменить налог на землю и налог на имущество, подготовил осенью 2020 года Государственный налоговый комитет республики Узбекистан. Документ доступен для обсуждения общественности на портале нормативно-правовых актов [15] .

По проекту закона, освобождение от уплаты налогов будет действовать в течении трех лет, начиная с месяца, в котором установлены источники альтернативной энергии. Для того, чтобы воспользоваться этим правом, нужно будет взять в энергосберегающей организации справку, подтверждающую использовании альтернативных источников электрической энергии.

В текущей версии документа есть и один минус – льгота будет предоставляться в том случае, когда домохозяйство будет полностью отключено от действующих сетей энергоресурсов.

Программа мер по дальнейшему развитию возобновляемой энергетики и повышения энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 2020–2021 годы была утверждена главой государства в конце мая этого года. Правительством запланированы в ее рамках 28 мероприятий, направленных как на разработку нормативно-правовых актов, так и адресных программ.

Большинство стран могут полностью перейти на возобновляемую энергию к 2050 году

Международная группа ученых под руководством Марка Джейкобсона (Mark Z. Jacobson) из Стэнфордского университета подготовила «дорожную карту» мер, которые позволят 139 странам мира к середине века получать всю необходимую электроэнергию из возобновляемых источников. По оценкам ученых, использование альтернативной энергетики не только позволит сократить использование невозобновляемых ресурсов, но и создаст десятки миллионов рабочих мест [16] .

Авторы работы оценили, каким количеством потенциальных источников «зеленой энергии» обладает каждая из стран. Учитывалась энергия, получаемая с помощью воды, ветра и солнечного света. Ученые подсчитали, сколько «зеленых» генераторов потребуется каждой из стран для перехода на возобновляемые источники и сколько места для них понадобится. По оценке экспертов, большинству стран будет достаточно всего 1% доступных площадей земли и искусственных поверхностей (например, крыш зданий). Также были подсчитаны затраты, которые понесут промышленность и бизнес.

В исследовании рассматривались страны, данные о которых доступны Международному энергетическому агентству. Этим странам принадлежит 99% выбросов углекислого газа в атмосферу. Ученые определили, каким странам легче и труднее всего будет перейти на возобновляемые источники энергии. Проще всего эта задача окажется для стран со средней плотностью населения, например для некоторых стран Евросоюза. Сложнее всего переход пройдет для жителей небольших, но густо населенных стран, окруженных морем, — таких как Сингапур.

По мнению ученых, «зеленая энергетика» способна решить множество современных проблем. Снижение выбросов в атмосферу позволит избежать миллионов преждевременных смертей из-за заболеваний, вызванных загрязнением воздуха. В связи с этим уменьшатся и затраты на здравоохранение. Также ученые прогнозируют изменения рынка труда. По их оценке, переход к возобновляемой энергии уничтожит около 28 миллионов рабочих мест, но создаст 52 миллиона новых.

Впрочем, у таких «дорожных карт» есть и критики. Они отмечают, что изменение основных источников энергии потребует больших затрат [17] .

Япония впервые в истории смогла получить энергию из океанских течений

Японская IHI Corporation и Организация по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO) успешно завершили тестирование первой в мире системы получения электроэнергии от океанских подводных течений, сообщает телеканал NHK.

По данным телеканала, в ходе эксперимента, который проходил в районе течения Куросио недалеко от острова Кутиносима, на глубину от 20 до 50 метров была погружена установка, состоящая из металлических цилиндров. Длина каждого цилиндра составляет около 20 метров, по бокам двух из них установлены генераторы с лопастями диаметром 11 метров.

За время эксперимента специалистам удалось добиться выработки электроэнергии мощностью до 30 киловатт. Разработчики надеются начать практическое использование установки уже к 2020 году.

Азербайджан намерен продавать альтернативную энергию

Экспортный потенциал планирует повысить Азербайджан с помощью альтернативной и возобновляемой энергетики. К 2020 году в стране этот сегмент должен занять 20% рынка.

В настоящее время, как сообщает в апреле 2020 года Trend [18] со ссылкой на замглавы Госагентства по альтернативным и возобновляемым источникам энергии Азербайджана Джамиля Меликова, альтернативная энергетика пользуется большим спросом во многих странах мира [19] .

В Азербайджане, по словам эксперта, к 2020 году доля данных энергетических источников должна дойти до 20%. Преимущества налицо. Это положительное влияние на экологию, широкие возможности использования в аграрном секторе. Главный эффект, которого ждут от широкого распространения альтернативной и возобновляемой энергетики в прикаспийском государстве, это заметное повышение экспортного потенциала Азербайджана.

В настоящее время в стране в год в среднем производят 20 млрд кВт/ч электроэнергии. На это уходит примерно 6 млрд кубометров газа, что является настоящим ударом по экспорту, как считают эксперты.

Саудовская Аравия вложит $50 миллиардов в альтернативную энергетику

Власти Саудовской Аравии намерены инвестировать от 30 до 50 млрд долл. в строительство на территории страны ветряных и солнечных электростанций. Об этом пишет Bloomberg. В планах довести суммарную мощность альтернативной энергетики до 10 гигаватт уже к 2023 году.

Уже объявлен первый конкурс на строительство ветряных и солнечных электростанций суммарной мощностью в 700 мегаватт. Заявки от потенциальных участников принимаются до 20 марта, итоги конкурса объявят 10 апреля. Об этом объявил министр энергетики страны Халид аль-Фалих.

В апреле 2020 года член королевской семьи Саудовской Аравии принц Мухаммад ибн Салман рассказал о подготовке страны к «сумеркам нефтяного века». Он сообщил, что страна планирует создать суверенный фонд объемом 2 трлн долл. Средства фонда направят на избавление страны от нефтяной зависимости.

2020: В ООН зафиксировали рекорд мощности от «зеленой энергетики»

По данным организации ООН по охране окружающей среды (ЮНЕП), в условиях минимального инвестирования отрасли возобновляемой энергетики замечен максимальный прирост глобальной мощности.

По итогам года рекордный показатель мощности в области экоэнергетики составил 138,5 ГВт. За аналогичный период 2015 года эта цифра не превысила 127,8 ГВт.

Собранные в ЮНЕП данные доказывают: рост мощности произошел на фоне падения инвестиций. Инвестиционный климат отрасли возобновляемых источников энергетики «потерял» 23% в сравнении с 2015 годом.

Однако специалисты говорят, что вкладывать в «зеленую энергетику» перспективно и выгодно. Спад общей суммы инвестиций связан в первую очередь с доступностью установок. В среднем расходная часть на единицу МВт «упала» минимум на 10%. Цифры 2020 года засвидетельствовали, что на «зеленую энергетику» пришлось свыше половины (55%) от общих инновационных энергогенерирующих мощностей.

2015 год является рекордным для мирового рынка альтернативной энергетики в целом и возобновляемых источников энергии в частности по объему установленных мощностей, по объему выработанной электроэнергии и по объемам инвестиций в ВИЭ. Тем не менее, на долю ВИЭ приходится всего 3% в общем объеме потребления первичной энергии. Наиболее развиты рынки альтернативной энергетики в Китае, США и Европе (особенно Германии). В 2015 году сильный рост продемонстрировал Китай, а также остальные развивающиеся страны, в частности, Индия. На развитие рынка ВИЭ в мире наибольшее влияние оказывает государственная поддержка альтернативной энергетики, также отмечается постоянно снижающиеся цены на солнечную и энергию ветра.

Новые материалы аккумуляторных батарей способны изменить подход к альтернативной энергетике?

Новый материал, графено-нанотрубочная «пена», способен выдержать вес, в 3 тысячи раз превышающий его собственный

28 февраля, 2020

Графен известен всем в большей части как первый двухмерный материал, полученный учеными. Однако, его тончайшая плоская двухмерная структура как раз и является препятствием к использованию целого ряда удивительных свойств графена, высочайшей механической прочности, легкости и отличной проводимости по отношению к электричеству и теплу. Не так давно ученые из Массачусетского технологического института разработали новый «трехмерный» материал на основе графена, который в 10 раз прочнее стали , а теперь ученые из университета Райс, продолжив предыдущую работу, создали материал на основе графена, укрепленного углеродными нанотрубками. Получившаяся «пена» может быть отформована прессованием и она выдерживает без изменений своей структуры воздействие веса, в 3 тысячи раз превышающего ее собственный вес .

Основой прочности нового материала являются углеродные нанотрубки с несколькими концентрическими оболочками, своего рода нанотрубками внутри других нанотрубок. Для того, чтобы совместить гарфен с нанотрубками ученые использовали порошок нанотрубок, перемешанный с никелевым катализатором и сахаром, который являлся источником дополнительного углерода. Полученная смесь была помещена под высокое давление путем ее сжимания при помощи винта, и отправлена в печь, где поддерживалась заданная высокая температура. Сахар в смеси распался на углерод и другие составные части, а углерод под воздействием катализатора обратился в графен. Полученная заготовка была очищена от никеля и других примесей химическим путем, что оставило в руках ученых структуру из пенообразного материала, состоящего из чистого углерода.

Когда образцы полученного материала были помещены под электронный микроскоп, ученые увидели, что внешние слои нанотрубок распустились, словно с одной из их сторон «расстегнули змейку», и объединились с графеном, который получился в результате процесса осаждения углерода из парообразной фазы. В результате высокого сцепления между элементами этого материала он, материал, выдерживает без изменений структуры вес, в 3.000 раз превышающий его собственный вес. А при воздействии на него веса в 8.500 раз превышающего его вес, структура материала деформируется на 25 процентов от начального размера. И, после снятия нагрузки, материал полностью восстанавливает свою изначальную форму . Для сравнения, «пена», состоящая из графена, не укрепленного углеродными нанотрубками, может выдержать усилие, всего в 150 раз превышающее ее собственный вес .

Как уже упоминалось выше, новый пенообразный углеродный материал может быть отформован любым способом . И для демонстрации этого ученые изготовили из нового материала образцы электродов для литий-ионных аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, которые обладают высокой механической прочностью, химической стабильностью и большим значением эффективной площади поверхности.

21 декабря 2020 г

Китайские ученые заявили, что создали рабочую версию бестопливного двигателя EmDrive , чей принцип действия до сих пор остается неизвестным. Аппарат испытали на борту космической лаборатории «Тяньгун-2» и теперь собираются использовать на орбитальных спутниках , сообщает Daily Mail.

На пресс-конференции, которая прошла в Пекине, исследователи из Китайской академии космических технологий подтвердили, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, который якобы нарушает закон сохранения импульса . По словам ученых, им удалось построить несколько версий устройства для испытаний в невесомости. Результаты экспериментов, в которых учитывалось влияние различных факторов, подтвердили, что EmDrive действительно создает небольшую тягу .

Двигатель EmDrive представляет собой устройство из магнетрона, генерирующего микроволны, и резонатора. Внешне агрегат напоминает ведро. Такая конструкция позволяет, по словам инженеров, преобразовывать излучение в тягу. Силовая установка на основе EmDrive позволила бы достичь края Солнечной системы не за несколько десятилетий, а за несколько месяцев.

HP принимает заказы на 3D-принтер нового поколения Jet Fusion

Современные трёхмерные принтеры делятся на три класса: аддитивные, фото-литографические и порошковые, причём первый тип самый дешёвый, но и демонстрирует наихудшее качество печати. По сути, это лишь игрушка, позволяющая печатать простые и не слишком прочные детали и предметы, хотя и иногда выручающая в быту. Два других типа гораздо точнее и дороже, а лазерные модели, использующие метод спекания металлического порошка, уже довольно давно и успешно используются в индустрии для производства таких точных и важных деталей, как, например, лопатки авиационных турбин. Но компания Hewlett-Packard планирует произвести на рынке компактной 3D-печати настоящую революцию.

Она уже объявила приём предварительных заказов на принтер Jet Fusion . Данное семейство использует порошковый метод печати и способна параллельно распечатывать несколько десятков деталей, а не одну, как обычно. Кроме того, она базируется на воксельной модели и каждый воксель теоретически может иметь свой цвет, фактуру и физические свойства, включая электропроводность, а в будущем, вероятно, и полупроводниковые характеристики . Достигается это применением специальных моди-фикаторов материала. Звучит поистине революционно. Теоретически, такой принтер, в отличие от различных клонов RepRap, действительно может напечатать себя если не целиком, то большую часть деталей; впрочем, на данный момент речь пока идёт о 50 % запчастей.

Возможности новой технологии выглядят поразительно

В качестве примера способностей Jet Fusion приводится электрическая зубная щётка: такой принтер может напечатать её за один цикл, причём распечатаются все элементы сразу: щетина, ручка, двигатель и все необходимые электрические каналы . Достаточно будет отряхнуть готовую щётку от пыли, вымыть, просушить и вставить батарейку. Это уже довольно близко к фантастическим «синтезаторам» и «репликаторам» . К производству HP пока планирует две модели , Jet Fusion 3200 и 4200, последняя будет примерно на 25 % быстрее первой. Цены соответствуют возможностям новой технологии и стартуют с отметки 130 тысяч долларов США .

Новый метод позволит делать солнечные панели длиной в километр

Технология, разработанная в лаборатории Пенсильванского университета (Penn State), делает возможным получение больших листов тонкоплёночных кремниевых полупроводников в простых малогабаритных реакторах и значительно дешевле, чем с сегодняшними плазменными методами . Об этом сообщается в статье, которая 13 марта вышла в журнале Advanced Materials.

Традиционно тонкоплёночные кремниевые полупроводники изготовляют химическим осаждением из газовой фазы. Силан, газ, состоящий из кремния и водорода, в результате химической реакции расщепляется на составные элементы, которые образуют тонкий слой на поверхности подложки. Для того, чтобы воспрепятствовать испарению и утечке водорода, вся процедура осуществляется при низком давлении, когда весь газ находится в состоянии плазмы — смеси ионов и свободных электронов. Для получения такой низкотемпературной плазмы требуются гигантские и дорогостоящие реакторы.

«Заставив этот процесс протекать в условиях высокого давления, наша новая техника удешевляет и упрощает получение больших и гибких полупроводников, которые применяются в плоских мониторах и солнечных панелях и являются вторыми по коммерческой важности полупроводниками», — отмечает профессор Джон Баддинг (John Badding), возглавляющий исследовательскую команду из Penn State.

Эта разработка позволяет низкотемпературным реакциям протекать в значительно меньших объёмах газа, благодаря чему полупроводниковые слои можно одновременно создавать на нескольких поверхностях, и даже на гибкой полосе длиной до 1 км, свернутой в рулон .

Чем будет питаться человек будущего?

сойлент — цифровая еда

В этом году на российский рынок полноценного быстрого питания ворвался лидер сегмента «цифровой еды» — сойлент. Идейный последователь функционального питания и первопроходец на пути к формированию полноценного меню будущего, сойлент наконец начал производиться и в России .

«Сойлент — так называется и бренд, и товарная категория еды нового поколения — не пытается вытеснить привычную еду , — объясняет основатель проекта Smartfood и руководитель группы по разработке российского сойлента Владимир Фальков. — Не каждый человек может позволить себе сбалансированное питание в течение рабочего дня. Пирожки у метро или бутерброды из фастфуда это просто, но к здоровому питанию отнести их нельзя. При регулярном несбалансированном питании появляется риск навредить своему здоровью – отсюда лишний вес, сбои в работе пищеварительной системы и даже депрессия. В данном случае сойлент может стать прекрасным заменителем полноценного обеда — включая первое, второе и третье. При этом никаких противопоказаний нет, и побочных действий у этого продукта выявлено не было» .

Сойлент оказался безвреден даже в тех случаях, когда человек полностью отказывался от любой другой еды и несколько дней питался только быстро приготавливаемым коктейлем. Первым это доказал сам изобретатель, а затем закрепить его результат решили и россияне. В начале года 10 добровольцев на собственном примере продемонстрировали, что на «цифровой еде» можно прожить как минимум месяц. Летом эксперимент планируется повторить, но уже на более длительный срок, доказав тем самым, что мир уже вполне готов перейти на новый формат питания .

И это очень своевременно, ведь спрос среди потребителей стремительно набирает обороты . К примеру, в интернет-сообществах уже активно обсуждают диеты, в том числе и спортивные, на основе сойлента. А энтузиасты со всего мира старательно добавляют в его состав новые элементы, стремясь довести КПД продукта до максимума .

Сойлент изобрел в 2013 году Роб Рейхнарт для личного употребления. Всего через три года порошковая смесь из витаминов и минералов распространилась на 154 страны и начала конкурировать с тем, с чем, казалось бы, конкурировать невозможно — с растительной и животной пищей. В 2020 году «цифровую еду» начали производить и в России .

В России универсальную вакцину против гриппа испытают на волонтерах

Экспериментальные исследования универсальной вакцины против гриппа, которые проводил научно-исследовательский институт гриппа Минздрава РФ, завершены .

Тесты препарата уже прошли первый этап, после чего вакцину станут испытывать на людях. Следующий этап – испытание вакцины на волонтерах.

Ожидается, что дальнейшее исследование новой вакцины будет длиться около трех лет, и только при успешном тестировании препарат можно будет регистрировать.

Универсальная вакцина позволяет организму человека выработать иммунитет против всех видов гриппа, что немаловажно при новых агрессивных штаммах.

Вакцина индуцирует иммунитет к внутренним белкам вируса гриппа, которые, как правило, не меняются от сезона к сезону. Это говорит о том, что вакцину не нужно вводить ежегодно. Привитый человек, если и заболеет, то в легкой форме. Летальный исход полностью исключен.

Как заметила замдиректора НИИ Людмила Цымбалова, вакцина против гриппа будет действовать и на вирус А(H1N1), или, как его называют, свиной грипп.


На разработку новой вакцины ушло пять лет: два года были потрачены на конструирование вакцины, еще три года — на доклинические испытания. Вакцину испытывали на мышах, крысах, кроликах, морских свинках, на хорьках, так как хорьки и обезьяны болеют гриппом так же, как человек.

На работы, которые финансировались по линии Минпромторга, было потрачены 30 млн. рублей.

Ученые научились определять наличие раковой опухоли по капле крови

Ученые университета Умео (Швеция) совместно с коллегами из США разработали уникальный метод, позволяющий особым способом исследовать человеческую кровь, анализируя РНК в тромбоцитах крови. Благодаря новому тесту можно почти со 100% точностью определить наличие раковой опухоли в организме человека с помощью всего одной капли крови .

Специалисты уже испытали уникальный метод на добровольцах, исследуя образцы крови 282 человек. Отмечается, что еще до проведения анализов было известно, что 228 из них имеют различные формы рака, а остальные здоровы. Разработанный метод подтвердил, что из всех образцов крови в 228 присутствуют онкомаркеры, а в 55 — нет. Кроме того, метод позволил установить локализацию заболевания .

По словам одного из авторов исследования Джонас Нильссон, возможность обнаруживать онкологию на ранней стадии представляет огромную важность. В ходе исследования удалось установить, как новый метод биопсии на основе крови может быть использован для локализации рака. Более того, специалисты смогли выявить практически все формы онкологии, что подтверждает огромный потенциал метода . Оперативность диагностики заболевания позволяет значительно облегчить дальнейшее лечение пациента, приняв правильное решение заблаговременно.

В США разработали лазерную бритву

Стартаперы из Ирвина, штат Калифорния, представили прототип лазерной бритвы . Skarp – станок, который при соприкосновении с волоском аккуратно срезает его, при этом получить ожоги или порезы от инновационной лазерной бритвы невозможно .

Кроме того, Skarp предупреждает развитие кожных инфекций , ведь микробы и бактерии паразитируют как раз на поврежденных участках кожи .

В сравнении с одноразовыми станками лазерная бритва Skarp обладает и множеством других преимуществ. Так, для нее не нужно покупать дорогостоящих картриджей, а также пену или средства после бритья. Процесс осуществляется без усилий и боли, не вызывает раздражения . Skarp также является экологически безопасным устройством: одноразовые станки – это пластик, на природную переработку которого уйдут века (а каждый год в мире выбрасывается более 2 млрд бритв или бритвенных картриджей), к тому же для их промывания требуется значительное количество воды.

Skarp даже промывать после бритья не нужно, но разработчики отмечают, что в душе использовать лазерную бритву можно. Ее корпус изготовлен из сплава 6061 алюминия. Работает лазерная бритва от одной батареи AAA, которой хватает примерно на месяц .

В создании устройства принял участие Морган Густавссон (Morgan Gustavsson), который в 1989 году разработал технологию IPL (интенсивно пульсирующего света) – она и сегодня является одной из наиболее актуальных в удалении волос и дерматологическом лечении. Идея лазерной бритвы у Густавссона возникла в 2001 году, но тогда ее реализация была слишком затратной. В 2009 году ученый совершил прорыв и смог подобрать длину волны лазерного луча таким образом, чтобы он мог удалять волоски любого цвета .

В 2013 году к Густавссону присоединился Пол Бинан (Paul Binun), который усовершенствовал технологию. Впоследствии ученые обнаружили во всех типах волосков хромофоры (особые группы атомов, отвечающие за цвет волос и поглощающие электромагнитное излучение вне зависимости от наличия у химического соединения окраски) и поняли, что, воздействуя на них лазером, могут удалять волосы более эффективно у любого человека вне зависимости от его пола, расы и индивидуальных особенностей.

Для сбора средств на запуск Skarp в промышленное производство стартаперы опубликовали кампанию на Kickstarter. Первым инвесторам вечная лазерная бритва обошлась в 89 долларов, и за 22 дня до завершения кампании на выпуск Skarp уже собрано более 350 тысяч долларов.

Вот некоторые преимущества, заявленные авторами:

  • нет царапин и порезов;
  • нет раздражения кожи;
  • нет риска попадания инфекции;
  • побритый участок кожи не чешется;
  • минимум усилий при бритье;
  • не нужен крем или гель;
  • невероятно чистое бритье;
  • не нужно покупать дорогие картриджи;
  • бритье требует очень мало воды (или даже не требует вовсе).

А во главу угла авторы проекта ставят экологичность новой бритвы: по их словам, использование новой технологии сулит выгоду сразу по двум направлениям. Во-первых, можно будет снизить потребление воды и нагрузку на канализацию; во-вторых, должно уменьшиться количество мусора, поскольку у людей пропадет необходимость в покупке сменных картриджей и одноразовых бритвенных станков.

Расходы на литий-ионные аккумуляторы могут упасть до $ 100 за кВт/ч

Согласно отчету Wall Street Journal у технического гиганта Google есть закрытая команда инженеров, занимающаяся конструированием аккумуляторных батарей. Аналитики основываясь на регистрациях работы компании Apple предполагают, что там занимаются тем же самым. Почти у каждого крупного автомобилестроителя уже есть электромобиль для продажи, а многие – особенно Тойота и General Motors – инвестируют миллионы в проектировании новых батарей, чтобы добиться их практического применения. Это — истинная лунная гонка, цель которой постановка на конвейер доступного электромобиля с возможностью пробега на одной зарядке не менее 300 километров. Много аналитиков полагают, что достижение такой цели существенно ускорило бы глобальный переход от ископаемого топлива к электричеству как более предпочтительному виду энергии для автомобильного мира.

Между 2007 и 2014 расходы на батареи электромобиля снизились более, чем в двое с 1,000$ за киловатт/ час приблизительно до 410$ за кВт•ч. Бостонское издание Lux Recearch подсчитало, что к 2025 году стоимость батарей в электромобилях упадет до 172$ за кВт•ч . По данным той же Lux аккумулирование энергии – это часть глобальной промышленности объемом в $33 миллиарда, которая генерирует почти 100 гигаватт/часов электроэнергии в год. К концу десятилетия, как ожидают, стоимость этого рынка превысит $50 миллиардов и он будет производить 160 гигаватт/ч электроэнергии. Этого достаточно, чтобы привлечь внимание крупнейших компаний, которые не могли бы иначе интересоваться только пешеходной технологией. Даже коммунальные предприятия, которые долго рассматривали батареи и альтернативные формы энергии, как угрозу, учатся использовать технологии аккумулирования как “предоставление возможности”, а не “подрыв” основ своего существования.

Tesla среди тех, кто приближает эру электричества наиболее решительно. Калифорнийская компания за последние 12 лет сделала с электромобилем то, что Apple сделала со своим MP3-плеером – довела его до совершенства . У нее уже есть работающий от аккумулятора автомобиль, который едет более 420 километров на одной зарядке – Мodel S, но ее ценник $70,000 + еще держит вне досягаемости большинство водителей.

Большинство аналитиков ожидают, что батареями Тесла для домов Powerwall, пока воспользуется небольшое количество людей, по крайней мере до того момента, пока цены на ее покупку и связанные с этим расходы не понизятся. С запасом энергии между 7 и 10 кВт•ч и ценником в пределах от 3,000$ до 3,500$, покупка просто не имеет смысла для большинства потребителей США. Но Powerpack уже сегодня оказываются привлекательными для компаний и коммунальных предприятий, у которых имеется большая материальная заинтересованность избежать сильных колебаний в энергоснабжении и потреблении электроэнергии. Тесла надеется, что с вводом в строй первой очереди Gigafactory в 2020, начнет осуществляться на практике принцип «экономия за счет роста производства», который приведет к снижению цен на средства аккумулирования и домашние батареи заинтересуют многих потребителей.

Илон Маск в апреле на представлении аккумуляторов говоря “много потребителей” имел ввиду примерно всех. По его подсчетам потребуется примерно 2 миллиарда Powerpack, чтобы электрифицировать весь мир . Это кажется много, но, как Маск отметил, это на одном уровне с сегодняшним числом автомобилей и грузовиков на дороге. Navigant Recearch (Denver, Colorado) считает, что стоимость материалов, входящих в батарею от Gigafactory Тесла на обработанной химической основе (не сырая руда) составит $69/кВт•ч. Стоимость самой батареи только на10-20% выше, чем перечень входящих материалов . Предложение такой потенциально долгосрочной и конкурентоспособной цены для литий-ионных аккумуляторов может приблизиться к

100$ за кВт•ч . Тесла в настоящее время платит за батареи Panasonic $180/kвт/ч , хотя другие обычные системы все еще продаются за $500-700/кВт•ч.

Но Navigant Recearch утверждает, что при расширяющемся рынке другие его участники достигнут уровней Тесла в следующие два — три года .

Учёные успешно проверили на мышах универсальную вакцину от гриппа

Вирус гриппа цепляется к мембране посредством гемагглютининов

Сообщество американских микробиологов (American Society for Microbiology, ASM)) в своём новом исследовании описывают метод, с помощью которого будет возможно создать «универсальную» вакцину от гриппа. Такая вакцина сможет защитить людей от разных штаммов вируса, включая те, что пока ещё не встречались медикам .

Благодаря достижениям современной медицины в наше время люди не умирают от гриппа в таких количествах, как раньше. Нашумевшие смертельные инфекции нового времени не были такими ужасными, как раньше. Например, печально известный «птичий грипп» H5N1 унёс жизни 227 человек. Последовавший за ним «свиной» H1N1 привёл к 2627 смертям.

Для сравнения, тот же H1N1, прозванный «испанкой», привёл к самой массовой пандемии гриппа за всю историю человечества. В 1918-1919 годах во всем мире испанкой было заражено около 550 млн. человек (почти 30% населения планеты). Умерло по некоторым оценкам почти 100 млн. человек (до 5% населения Земли). Эпидемия началась в последние месяцы Первой мировой войны.

Тем не менее, нельзя сказать, что грипп побеждён. Особенностью этого вируса является способность крайне быстро мутировать. Ежегодно людей прививают от тех штаммов, которые, по оценке эпидемиологов, будут самыми распространёнными в следующем году. Но к этому времени уже появляются новые мутации, для которых опять необходимо готовить вакцины. Благодаря мутациям новые штаммы вируса получают новые последовательности гемагглютининов на поверхности вируса, антигены, из-за чего иммунная система оказывается не в состоянии распознать этот штамм, как вредоносный.

«Исследователи ежегодно меняют вакцины, поскольку они должны создать очень точное соответствие конкретным вирусам гриппа, циркулирующим в данный момент,- говорит Джеффри Таубенберг, доктор медицины, доктор наук, заведующий лабораторией инфекционных заболеваний Государственного института аллергий и инфекционных заболеваний. – Если вакцина хоть немного отличается от вируса, она уже не будет действовать так эффективно. Наша стратегия заключается в том, что вам не нужно больше будет беспокоиться о точном соответствии вакцины вирусу».

В созданном учёными «коктейле» из вирусоподобных частиц присутствует целый набор ключевых поверхностных белков вируса гриппа (гемагглютининов) — H1, H3, H5 и H7. Выбор подтипов не случаен: H1 и H3 принимали участие в эпидемии «испанки», а H5 и H7 – в недавней эпидемии «птичьего гриппа».

«Всего существует 16 подтипов гемагглютининов, циркулирующих в птицах, и, судя по всему, являющихся основой для текущих и будущих пандемий гриппа,- говорит Таубенберг. – Мы проверяли гипотезу, согласно которой введение в организм этого набора из различных белков стимулирует выработку иммунитетом устойчивости к различным подтипам гриппа».

В двойном исследовании оказалось, что 95% мышей, получивших новый тип вакцины, успешно справились с восемью различными штаммами гриппа, в то время, как в контрольной группе выжило лишь 5% подопытных . Учёные отмечают, что выжили даже те мыши , которые столкнулись с вирусами, имевшими поверхностные подтипы белков, не представленные в вакцине – это H2, H6, H10 и H11.

Вакцина успешно работала в течение 6 месяцев, в том числе и в организмах у престарелых мышей. Пожилые люди обычно более подвержены заболеваниям гриппом, а современные вакцины менее эффективно работают с ними.

Альтернативным подходом к борьбе с этим заболеванием является разработка лекарства, которое, вместо того, чтобы пытаться убить вирус, помогает самому организму, предотвращая острый респираторный дистресс-синдром лёгких (повреждение сосудов и последующее просачивание жидкости) – того явление, которое и вызывает смерть.

В июле ветрогенераторы полностью обеспечивали потребности Дании в электроэнергии

В конце 2011 года новое правительство Дании утвердило программу, согласно положения которой к 2020 году ветрогенераторы должны будут на 50% обеспечивать потребности всей страны в электроэнергии . Полный переход на возобновляемые источники энергии в стране был запланирован к 2050 году, однако, скорее всего, и первая и вторая планки будут преодолены гораздо раньше .

В статье, опубликованной на сайте The Guardian, говорится о том, что вечером 9 июля ветрогенераторы полностью обеспечивали потребности Дании в электроэнергии. Если говорить точно, то они производили электроэнергии даже больше, чем необходимо — 116%. К 3 часам ночи 10 июля, когда потребление энергии в стране упало до минимального, показатель вырос до 140%. В результате 80% излишней сгенерированный электронергии было перенаправлено поровну в Германию и Норвегию, оставшиеся 20% приняла Швеция.

«Это наглядно подтверждает, что мир, потребности которого полностью обеспечиваются возобновляемыми источниками энергии — вовсе не фантазия , — заявил Оливер Джой (Oliver Joy), — пресс-атташе Европейской ассоциации ветроэнергетики. — Энергия ветра и возобновляемые источники энергии могут стать реальным решением энергетической проблемы».

Компания «НСЛ» представила домашний лазер для забора крови

Российская компания «НСЛ» презентовала портативный лазерный перфоратор для забора крови из пальца. Прибор можно применять дома, он минимизирует риск инфицирования и болевые ощущения при проведении медицинских анализов.

На выставке Laser Photonics-2015 резидент кластера биомедицинских технологий «Сколково» компания «НСЛ» представил свою новую разработку — портативный лазерный перфоратор для забора крови. Новый прибор работает от встроенного аккумулятора и может применяться в домашних условиях, например для анализа крови на сахар при диабете. Благодаря лазерному перфоратору, медики впервые смогут отказаться от металлических ланцетов, с помощью которых прокалывают кожу для забора крови.

Новый лазерный перфоратор от «НСЛ» — самый миниатюрный прибор такого рода. Он весит всего 100 г и оснащен встроенным аккумулятором, который обеспечивает выполнение более 100 проколов. Аппарат мгновенно (за 1/4000 секунды) прожигает кожу с помощью тонкого лазерного луча. Через лазерный прокол можно выдавить порцию крови, необходимую для анализа. Лазерные проколы менее болезненные, быстрее заживают, и риск инфицирования раны во время лазерного прокола минимален .

Лазерная замена привычным ланцетам особенно пригодится людям, которым приходится делать частые заборы крови для регулярных анализов. Кроме того, сегодня биохимический анализ крови — один из основных способов экспресс-диагностики множества болезней, так что спрос на новые технологии забора крови высок как никогда.

Новинка от «НСЛ» может использоваться в домашних условиях и полностью заменить, например, простые металлические ланцеты и выдвижные иглы в экспресс-тестах на сахар в крови для диабетиков.

Российский биочип обнаруживает тысячи вирусов в капле крови

Биочипы, созданные в Ижевской государственной медицинской академии , по словам создателей, составят серьезную конкуренцию западным разработкам как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Разработка, которую показали на совете по инновационному развитию Удмуртии, представляет собой твердую подложку, на которой молекулы антител иммобилизованы в строго определенных участках . Они могут связаться с поверхностными антигенами клеток и позволяют определить большее количество агентов в сравнении с традиционными методами, которые используются в настоящее время .

Основное назначение биочипа – проведение комплексного исследования клеток, широкомасштабного скрининга, который позволяет выявлять патологии или риск их развития. Микроматрица обеспечивает одновременное обнаружение нескольких тысяч чужеродных микроорганизмов, аллергенов и вирусов даже в минимальной концентрации . Российские биочипы помогут выявить врожденные заболевания и патологии, которые возникают из-за мутаций в клеточном генетическом коде.

Как и вирусный сканер VirScan, разработанный учеными из Гарвардского университета, биочип российского производства сможет поставить диагноз всего по одной капле крови . Использовать его можно будет в клинической иммунологии, гематологии и военной медицине.

Кроме того, разработка и эксплуатация российских биочипов обойдется дешевле уже существующих аналогов. Разработчики отмечают, что один биочип будет стоить всего 300-400 рублей, причем себестоимость его изготовления – 5-50 рублей .

Александр Шишкин, заведующий учебно-экспериментальной лабораторией Ижевской государственной медицинской академии, отмечает: «В нашем случае все определяется просто, в условиях даже обычной лаборатории, одновременно определяются несколько десятков антигенов, и системы предельно дешевые. Биочипы можно применять для выполнения массовых скрининговых обследований населения с целью выявлений очень часто встречающихся патологий со стороны клеточного звена ».

Если использование биочипа будет включено в федеральную программу диспансеризации населения, то разработчики смогут продавать от 100 тысяч до миллиона биочипов ежегодно. В России потребность в них только в гематологии составляет 200-300 тысяч штук в год, а в клинической иммунологии – 20-30 миллионов.

Электромеханическая память на базе CNT заменит DRAM и SSD уже в ближайшее время?

Использование электромеханических устройств в вычислительной технике имеет давнюю историю и восходит к изобретению табулятора Голлерита 118 лет назад. Высокая надежность этих компонентов по сравнению с электронными лампами и транзисторами заставила конструкторов вычислительных машин мириться с присущими им низким быстродействием и другими недостатками спустя долгое время после появления ламповых и транзисторных ЭВМ.

Теперь, после полувекового перерыва, электромеханические технологии готовятся взять реванш над электронными на новом эволюционном витке. Устройства Nonvolatile Random Access Memory (NRAM) разработчика альтернативной памяти, фирмы Nantero , способны заменить собой как чипы флэш NAND, так и DRAM . По скорости коммутации они в 100 раз превосходят первые и примерно эквивалентны последним , при этом не нуждаются в тратах энергии на циклическое обновления, в «уборке мусора» или компенсации износа. Кроме того, они обеспечивают энергонезависимое хранение информации более 1000 лет при температуре 85°C , поддерживают уровень детализации менее 5 нм и могут производится на линиях по выпуску DRAM, флэш-памяти или процессоров .

«Для того, чтобы изготовить емкостную структуру DRAM необходимо много сложных этапов и слоев маск, – комментирует исполнительный директор Nantero, Грег Шмергель (Greg Schmergel). – Вместо этого мы используем для хранения данных всего лишь слой углеродных нанотрубок (CNT), заменяя дорогостоящий элемент на дешевый».

Технологический процесс, совершенствуемый компанией уже на протяжении 14 лет, размещает нетканый слой CNT между двумя электродами. Электрическое напряжение, превышающее некоторое пороговое значение, заставляет нанотрубки механически смещаться, устанавливая или разрывая электрическое соединение, а исключительная прочность CNT предохраняет такую память от повреждений.

Nantero была образована в 2001 г., в 2008 г. она отделилась от родительской компании Lockheed Martin. Обладая одним из крупнейших портфелей полупроводниковых патентов она рассчитывает позиционировать себя как «ARM энергонезависимой памяти». Подобно этой британской фирме она не выпускает чипы сама, а лицензирует свои технологии производителям микроэлектроники.

Nantero утверждает, что за два года ей удалось снизить себестоимость чипов NRAM на порядок, и что семь КМОП-фабрик уже переоборудованы для массового производства такой памяти. Компания создала 4-мегабитную микросхему, оценочные образцы которой направлены клиентам. Она имеет в своем активе соглашения с ведущими чипмейкерами и недавно сообщила о получении 31,5 млн долл. в пятом раунде финансирования от Charles River Ventures, Stata Ventures, Globespan Capital Partners, Harris & Harris Group и Draper Fisher Jurvetson.

Японские учёные, возможно, нашли выключатель старения клеток человека

Профессор Хаяши / University of Tsukuba

Учёные из Цукубского Университета обнаружили, что старение человеческих клеток можно замедлить или даже обратить. Они установили два гена, функционирование которых связано с механизмами старения.

Клетки нашего тела получают энергию благодаря живущим внутри органеллам митохондриям. Судя по всему, на заре эволюции анаэробные клетки, не способные усваивать кислород, объединились в симбиотическом сотрудничестве с древними бактериями, которые умели это делать. В результате, сегодня митохондрии уже не являются самостоятельными организмами, и служат источником энергии для клеток. Популярная теория старения состоит в том, что из-за постоянного деления митохондрий в клетках происходит постепенное накопление мутаций митохондриальной ДНК. Митохондрии «портятся» и их энергетические свойства сходят на нет.

Вскоре после появления митохондриальной теории старения была предложена теория, согласно которой на «порчу» митохондрий влияет присутствие в организме свободных радикалов. Но в настоящий момент довольно много исследований приводит доказательства против радикальной теории.

Но учёные из г. Цукуба считают, что, возможно, дело не том, что ДНК митохондрий портится, а в том, что со временем начинают включаться и выключаться определённые гены. Под руководством профессора Джун-Ичи Хаяши исследователи смогли переключить некоторые гены в положение «молодость» и таким образом обратить процесс старения .

В своём исследовании учёные сравнивали фибробласты, клетки соединительной ткани человека, у детей возрастом до 12 лет и у пожилых людей от 80 до 97 лет. Естественным образом, в пожилых организмах наблюдалось существенное уменьшение клеточного дыхания. Это совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды. Однако учёные не увидели признаков того, что в клетках пожилых людей ДНК была повреждена сильнее, чем у молодых. Исследователи предположили, что здесь имеют место эпигенетические эффекты — процессы, изменяющие физическую структуру ДНК, в результате чего некоторые гены включаются или выключаются, но при этом не изменяющие саму её последовательность. А это значит, что теоретически возможно обратить вспять эпигенетические изменения ДНК, перепрограммировав для этого клетки.

Учёные перепрограммировали взятые ими клетки в состояние стволовых клеток, а затем превратили их обратно в фибробласты. В результате оказалось, что у всех клеток клеточное дыхание было восстановлено до уровня молодых.

Поэтому исследователи начали поиск генов, которые можно было бы переключить для того, чтобы предотвратить возникновение вышеописанных дефектов. Они обнаружили два гена, GCAT и SHMT2, которые регулируют синтез глицина — аминокислоты, производимой митохондриями . Было установлено, что регулируя работу этих генов, удаётся полностью восстановить нормальную работу митохондрий в клетках. А добавление глицина в клетки пожилых людей на срок в 10 дней привело к полному восстановлению клеточного дыхания фибробластов .

Из исследования вытекает, что в противовес существующей теории старения, дефекты клеточного дыхания фибробластов возникают из-за эпигенетических процессов. Можно ли, регулируя эти процессы, управлять старением человека? Это необходимо будет установить — и в случае успеха, можно будет разработать глициновую терапию для борьбы со старением .

Google патентует передачу личности человека роботам

Поисковый гигант Google, как известно, занимается множеством проектов из далекого будущего. Для этого существуют даже отдельные лаборатории в компании: Google X, благодаря которой появились самоходные автомобили, Google Glass и Google Y, где занимаются еще более амбициозными проектами. Сидя по всему, там кипит серьезная работа — Google запатентовала технологию, которая позволяет запрограммировать личность человека в робота.

В соответствии с представленными материалами, Googlе надеется, что в будущем роботы смогут получить большое количество личностей, которые можно будет переносить из одной машины на другую. Личности эти будут практически полностью соответствовать тем людям, с кого снят этот образ. Причем речь идет не о визуальном сходстве, а поведении, словах и привычках .

В патенте отмечается, что мобильные гаджеты (конечно, под управлением Android), облачные вычисления и роботы с интегрированным набором сенсоров могут использоваться для принятия машиной личности и характера реально существующего человека. Более того, такой робот в зависимости от обстоятельств будет способен обратиться к личности наиболее подходящей персоны. Впрочем, пользователь тоже сможет выбрать, с кем он хочет пообщаться.

«Робот может быть запрограммирован, чтобы получить личность реально существующего человека (например, на основе пользователя, умершего любимого человека, знаменитости и так далее), чтобы съэмулировать черты характера», — отмечается в патенте. Кроме того, речь идет о хранении всех личностей в облачном хранилище, откуда и будет получать необходимые вводные робот .

Google хочет интегрировать конструктор личности. Сюда входит как создание собирательного образа из разных законченных обликов, так и полноценный конструктор с базовой личности. Это уже похоже на The Sims, только в реальной жизни. При этом не обязательно отталкиваться, по мнению компании из Маунтин-Вью, от гуманоидов, это может быть и обычный компьютер.

Ещё больше сюрреализма представлено в принципах взаимодействия. Например, по запросу «будь мамой», в изначальной базе заложенных характеристик нет команды либо комбинации «мама». В таком случае, робот поищет в сети других таких же машин для того, чтобы создать необходимый образ, утверждается в патенте.

Сомнительно, что проект будет реализован в ближайшее время. Однако сам факт оформления таких странных патентов намекает, что в Google в том или ином виде работают над описанием технического процесса работы с записанными на носители личностями. Пора Биллу Гейтсу и Стивену Хокингу бояться еще больше развития искусственного интеллекта.

Элон Маск планирует оснастить батареями весь мир

Powerwall Home Battery (название рабочее) предлагает аккумулятор объемом 7 или 10 кВт ⋅ч и позволит пользователям накапливать энергию, которую производят с помощью солнечных батарей. «Наша задача — в корне изменить то, как мир использует энергию, — говорит Маск. — В грандиозных масштабах».

Так же, как в случае с автомобильной промышленностью, Маск надеется встряхнуть энергетический бизнес. Сегодня производство электроэнергии неразрывно связано с ее потреблением. Коммунальщики не накапливают то, что производят, а сразу поставляют, то есть производят ровно столько, сколько необходимо в конкретный момент. По этой причине коммунальщики часто выставляют счета пользователям в зависимости от пикового использования электроэнергии: скачки в потреблении могут быть редкими, но поставщик должен быть готов всегда, а это дорого обходится.

Другая проблема в том, что чтобы возобновляемая энергия стала действительно эффективной, нужно найти способ ее накапливать по мере выработки и доставать, когда нужно. Батареи отлично с этим справляются, поэтому всем нужны. «Это [предложение] должно перевернуть все с ног на голову».

Возможность хранить энергию

Идея хранения энергии витала в воздухе еще с 1970-х годов, говорит Рави Мангани, старший аналитик по хранению энергии в GTM Research, однако реальных успехов не было до начала 2000-х. За последние десять лет повышенный аппетит к возобновляемой энергии и достижения в сфере солнечных панелей и литий-ионных батарей привлекли десятки игроков к теме накопления энергии силами потребителей и возможности использовать ее, когда будет необходимо. Эффективность батарей растет примерно на 8% в год, говорит Мангани. Цены должны упасть на 50% в ближайшие два-три года , говорит Сэм Уилкинсон, старший менеджер по хранению солнечной и электрической энергии в IHS Technology. Во многом благодаря Tesla и поскольку есть пространство для маневра, все начинается хорошо.

С точки зрения коммунальщиков, в энергосеть можно встроить мощные батареи, чтобы сбалансировать спрос и предложение энергии, сделать всю систему более устойчивой и эффективной. Производство энергии может перейти от относительно небольшого числа больших заводов к так называемым «виртуальным электростанциям» — небольшим солнечным, ветряным и другим сооружениям по всей стране, поскольку они смогут хранить то, что будет производиться, в батареях, объединенных в сеть.

Десятки тысяч владельцев американских домов установили на крышах солнечные панели, многие из них — пользователи SolarCity. Они используют солнечную энергию, и она снижает расходы. Батареи будут хранить избыточную энергию и делать ее доступной в любой момент. Вопрос и в энергетической безопасности, и в своего рода эмоциональной идее: люди хотят быть более независимы и производить собственное электричество, хранить его и использовать .

100-килограммовый Powerwall, как следует из названия, должен крепиться на стену и сделан для домашнего использования. Его толщина — всего пятнадцать сантиметров, на выбор есть разные цвета, 10-летняя гарантия и две версии: 10 кВт ⋅ ч за 3500 долларов и 7 кВт ⋅ ч за 3000 долларов. Он подключается к интернету и оснащен встроенным инвертором постоянного-переменного тока. Он уже доступен для заказа, а устанавливаться будет дистрибьюторами. Tesla планирует начать поставки в конце этого лета.

Маск говорит, что у потребителей будет масса преимуществ с этой штуковиной. Если сеть отрубается, у вас есть электричество. Вы можете зарядить батарею в то время, когда тарифы дешевле. В США, говорит Маск, потребителям часто приходится продавать энергию обратно по оптовым ценам, а потом закупать по розничным, поэтому его решение «имеет огромный экономический смысл».

Для серьезных применений есть Powerpack на 100 кВт ⋅ ч, размером и формой похожий на холодильник. Бизнес, который не удовлетворится размером Powerwall, может использовать Powerpack для избегания пиковых цен и сохранения всего в рабочем состоянии, если линию электропередач разрушит бушующий ураган.

Коммунальщикам же нужно намного больше энергии. Поэтому Tesla делает Powerpack «бесконечно масштабируемым», говорит Маск: вы можете сложить вместе сколько угодно этих холодильничков. И потребуется всего 2 миллиарда таких штук, чтобы перевести весь мир на возобновляемую энергию, хранящуюся в батареях. Примерно столько же на дорогах Земли автомобилей и грузовиков, говорит Маск.

Если Tesla не ошибается, потребители выиграют, поскольку попадут в мир, где нагрузка на энергосети будет меньше, а автомобили перестанут жечь топливо.

Гигафабрика аккумуляторов Tesla

Корпорация Tesla возлагает значительные надежды на свою «Гигафабрику аккумуляторов». Уже в 2020 году компания Илона Маска собирается производить здесь аккумуляторы для электромобилей Model S и Model X. Выход на полную мощность состоится в 2020 году . Благодаря большому объему производства аккумуляторов их стоимость должна снизиться на 30%. Кроме того, аккумуляторы будут производиться и для установки в домашние аккумуляторные системы компании.

На днях в одном из выступлений Илон Маск назвал производство, которое сейчас строится в Неваде, «Гигафабрикой аккумуляторов №1». Насколько можно понять, это означает, что через какое-то время будут строиться и другие фабрики по производству аккумуляторов. При этом вовсе необязательно, что эти проекты будут реализовываться Tesla. Илон Маск также сообщил, что компания будет продолжать политику открытости, предоставляя свои наработки обществу, так что любая компания сможет использовать их для своих нужд. «В будущем понадобится много гигафабрик. Многие компании будут реализовывать схожие проекты своими силами», — сообщил Маск.

Google стала оператором мобильной связи

Каждый раз, когда дело доходит до внедрения очередного революционного технического новшества, потребитель, ради которого всё и затеяно, отнюдь не торопится воспользоваться плодами технической революции: ему мешает инерция сознания. Средний покупатель мыслит знакомыми образами, цепляется за привычную «конфигурацию» реальности, и не желает уложить в голове изменённый её вариант — хоть очень вероятно, что это откроет новые горизонты.

Всеми нынче обожаемый iPad пробил дорогу к сердцам не сразу — поначалу его считали глупой игрушкой. А сегодня то же самое происходит с мобильной связью. Посмотрите, какие трудности испытывают люди старшего возраста, выбирая между SMS и интернет-пейджингом! Между тем мы опять стоим на пороге технологического рывка в коммуникациях.

На прошлой неделе компания Google, наконец, стала оператором мобильной связи. Она долго к этому шла и теперь предлагает подключение к собственной сети под названием Project Fi . Насколько можно судить по имеющейся информации, собственных «сот» у компании нет, она — оператор виртуальный, арендующий мощности третьих компаний (в США это Sprint и T-Mobile ). Но и связь у неё… как бы это сказать… не совсем сотовая.

Сами гугловцы называют Fi «сетью сетей» и означает это следующее. В тех районах, где «покрытие» хорошее, но доступна только сотовая связь какого-либо одного оператора, передача данных производится традиционно, через «соты». Однако, если в данной конкретной точке доступны две сотовых сети, смартфон самостоятельно выберет самую быструю из них. А если вдобавок возможно подключение к интернету по Wi-Fi (скажем, абонент находится дома, или в кафе, или в общественном транспорте), смартфон опять же автоматически переключится на него.

Для пользователя эти манипуляции незаметны: входящие и исходящие вызовы, SMS, IM, веб-сёрфинг — всё как работало, так и продолжит работать. Разницу он ощутит только получив месячный счёт: данные, ушедшие по Wi-Fi, обойдутся дешевле, либо вовсе бесплатно. Единственный тариф в Project Fi, кстати, такой: $20 за безлимитку по звонкам и текстовому общению, плюс по $10 за каждый гигабайт . Предоплаченные, но не использованные гигабайты возвращаются (деньгами).

В пакет базовых услуг «The Fi Basics» входят:

  • Безлимитные звонки и сообщения в домашней сети;
  • Безлимитные сообщения в другие страны;
  • Доступные звонки в другие страны;
  • Услуга Wi-Fi-роутера;
  • Покрытие более чем в 120 странах.

Разговорная безлимитка за двадцатку и 10 долларов за «мобильный» гигабайт — это (по крайней мере для Соединённых Штатов) очень привлекательно. Услуга же возврата неиспользованного трафика и вовсе уникальна. Однако на самом деле цены в данном случае не главное. Project Fi — первая ласточка операторов связи нового поколения, отделяющих собственно связь от привычных нам материальных категорий .

Не совсем понятно, как именно в Google Fi достигнуто переключение между несколькими сотовыми сетями. Подозревают, что без аппаратных фокусов на телефоне не обошлось, откуда и требование: только Nexus 6.

До сих пор связь зависила от используемого канала. Мобильный интернет-канал дорог и в то же время его можно сделать бесплатным, проведя не через оператора мобильной связи, а через интернет-провайдера. Сложно? Да. Но абоненту необходимо разбираться в этом, хотя бы для минимизации телефонного счёта. А Project Fi устраняет канал из уравнения. Абоненту Fi нет нужды задумываться о разнице тарифов, стандартов, тонкостях маршрутизации: все данные направляются через наиболее дешёвое в данный момент соединение, да и цена практически всегда одна .

Второе, от чего избавляет Project Fi, это от ассоциации «связи» со «средством связи». В привычном понимании, каждая форма связи требует использования своего, особого устройства. И каждое устройство/программа пригодны только для какого-то одного вида связи. Fi устраняет и это.

Абонент Fi тоже получает SIM-карту, которую вставляет в свой Nexus 6 (пока единственный поддерживаемый Fi смартфон). Однако в данном случае «симка» — скорее дань традиции, нежели необходимость: информация, идентифицирующая абонента, хранится в гугловском «облаке», и общаться — хоть текстом, хоть голосом — абонент Fi волен как со своего смартфона, так и с компьютера, и с планшетки, и, вероятно, в скором будущем, с «умных» часов (в которых, понятное дело, «симки» нет). Вам звонят, а вы забыли телефон дома? Вызов поступит на планшетку или ПК. Телефонный номер в Fi не привязан к конкретному устройству.

Назвать Google изобретателем будет преувеличением. Всё вышеперечисленное в той или иной форме какое-то время уже эксплуатируют некоторые участники широкого рынка (от Apple до мелких операторов связи). Google хороша тем, что у неё хватило сил собрать всё вместе и предложить в форме, интересной, а главное — понятной среднестатистическому обладателю мобильника. Если же удастся обеспечить массовость, станут возможными удивительные вещи!

Мобильная связь подешевеет на порядок, что спровоцирует разорение или радикальную трансформацию крупных операторов. Покрытие станет полным и непрерывным : не будет в обжитых районах точки, где абонент оказался бы «вне зоны действия сети». Наконец, исчезнет вековая привязка связи к проводам и устройствам: возможность коммуникации на расстоянии станет неотъемлемым свойством человека, доступным всегда и везде. Достойная цель .

Стартап создаст технологию, которая позволит сажать по миллиарду деревьев ежегодно

Стартап BioCarbon Engineering предлагает, пожалуй, лучший и наиболее естественный способ борьбы с избытком углекислоты в атмосфере – масштабное высаживание лесов. Но вместо субботников с привлечением населения изобретатели хотят приспособить технологии 21 века – беспилотные летательные аппараты.

Ручная высадка деревьев отнимает слишком много времени и ресурсов, и не успевает за промышленной вырубкой лесов. Сложно оценить скорость, с которой наша планета лишается её «лёгких» – по некоторым оценкам, до 80% лесозаготовок происходят незаконно, особенно в развивающихся странах.

По прикидкам продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в 21 веке ежегодно на планете вырубают по 6 миллионов га. Это чуть больше площади Московской области. По их же оценкам, количество вырубаемых ежегодно деревьев составляет 26 миллиардов , а новых посадок производится всего 15 миллиардов . Кстати, Россия занимает первое место в мире по скорости вырубки лесов – на её долю приходится почти половина добычи древесины.

Природа не справляется со всё возрастающими потребностями людей в древесине (топливо, строительство, мебельное производство, бумага, отделочные материалы), и потребности человечества, судя по всему, уменьшаться не будут. Единственный выход из ситуации, которая может привести к глобальной экологической катастрофе – как можно быстрее разработать и внедрить технологии ускоренного возобновления лесных покровов.

BioCarbon Engineering поставили своей целью устранить тот ущерб, который был нанесён окружающей среде за столетия человеческого вмешательства. Их цель – высаживать миллиард деревьев ежегодно. «Единственный способ, которым мы сможем решить эту проблему – использование недоступных ранее технологий,- говорит руководитель и CEO проекта, бывший инженер NASA с 20-летним стажем, Лорен Флетчер. – С таким подходом мы сможем справиться с масштабом задачи».

Система посадки выглядит следующим образом: на первом этапе с помощью беспилотников составляется трёхмерная карта местности и планируются посадки. На втором дроны выбрасывают капсулы, внутри которых в гидрогеле содержатся уже пророщенные семена деревьев. После этого те же дроны помогут отслеживать процесс роста молодых деревьев.

По оценкам Флетчера, два оператора дронов за день могут высадить до 36.000 деревьев. При этом стоимость работы составит не более 15% от стоимости посадки обычными методами. К концу лета обещает показать полностью рабочую версию своей системы.

Отредактированная картошка «взорвет» рынок продуктов питания

Новая техника редактирования генов помогла создать картофель, который можно хранить в холоде . Ученые заявляют, что новая методика открывает уникальные возможности для сельхозпроизводителей .

Генетик Дэн Войтас (Dan Voytas) из Университета Миннесоты в ходе своей работы в компании Cellectis успешно использовал новую технологию редактирования ДНК для создания генно-модифицированного (ГМ) картофеля. По его мнению, совсем скоро создание ГМ-растений станет доступным даже для небольших компаний . Также, предположительно, новая технология вызовет менее негативную реакцию у общественности.

Разработчик новой технологии редактирования генов растений Дэн Войтас

В настоящее время ботаникам приходится тратить годы, чтобы с помощью традиционной селекции вывести растение с желаемыми характеристиками. Что касается ГМ-растений, то большинство генетически модифицированных сельскохозяйственных культур на рынке включают в себя гены бактерий, например, для сопротивления вредителям и токсинам. Такие растения не только вызывают негативную реакцию у части потребителей, но и очень дороги в разработке . Именно поэтому наиболее востребованные ГМ-культуры, такие как, кукуруза и хлопок, продаются только несколькими крупными компаниями, например, Monsanto и DuPont.

Новая технология пока используется для простого удаления нескольких генов с помощью специально сконструированных белков названных TALEN. В частности, новый картофель под названием Ranger Russet при хранении в холоде не накапливает сахар, к тому же во время жарки он выделяет меньше канцерогенного акриламида .

Следующим шагом будет замена генов в ДНК растений, то есть от обычных растений новые ГМ-культуры будут отличаться всего парой генов. Проще говоря, они не более опасны, чем выведенные с помощью селекции . Но селекция – очень трудоемкий и длительный метод. Например, на селекцию картофеля Ranger Russet потребовалось бы до 10 лет, а для медленно размножающихся апельсинов срок селекции увеличивается до 150 лет .

Технология редактирования генов позволит создать множество недорогих ГМ-культур

Новая технология редактирования открывает широкие перспективы для ГМ-продукции. Так, в августе 2014 г. Министерство сельского хозяйства США заявило, что ГМ-растения, созданные французской фирмой Cellectis с помощью новой технологии, не будут подпадать под строгие правила регулирования генно-модифицированных культур. Это означает, что выращивать такие растения не обязательно на специальных закрытых участках . Также для регистрации новых культур не нужны многочисленные тесты , как в случае с обычными трансгенными растениями, поэтому можно быстро вывести культуру на рынок .

Первый урожай опытной партии нового картофеля компании Cellectis будет собран уже в 2015 г. в Миннесоте (США) . Как только ученые убедятся, что картофель действительно сохраняет свои свойства в холоде, начнутся переговоры о продаже Ranger Russet фермерам.

19 апреля 2015 года исполнилось 50 лет самому известному эмпирическому правилу в мире, которое до сих пор актуально и определяет темпы и перспективы развития микроэлектроники — закону Мура . Сам автор этого правила, Гордон Мур, а по совместительству один из основателей компании Intel, в честь этого знаменательного события пообщался с журналистами из разных стран мира и поделился своими мыслями по поводу развития микроэлектронной промышленности за последние 50 лет.

Влияние закона Мура на нашу жизнь трудно переоценить. Однако человеку, который не является специалистом в области микроэлектроники, довольно трудно представить, насколько далеко ушел прогресс в области создания микропроцессоров за последние 50 лет.

Если бы телефон Intel на базе платформы Android был создан с использованием технологии 1971 г, микропроцессор телефона был бы размером с одно парковочное место.

По сравнению с первым микропроцессором Intel 4004, современные 14-нанометровые процессоры обеспечивают в 3.500 раз более высокую производительность, в 90.000 более высокую эффективность и стоят 1/60.000 от стоимости первого микропроцессора .

Каждый электрик должен знать:  Как собрать распределительный щит своими руками видео, схема, фото

Первые полупроводниковые транзисторы были размером со стирательную резинку на конце карандаша. Благодаря закону Мура, более 6 миллионов современных транзисторов можно разместить на точке в конце предложения. Современные транзисторы невидимы для невооруженного глаза. Для того чтобы увидеть один транзистор, нужно увеличить чип до размера дома.

19 апреля 1965 года 36-летний глава научно-исследовательского отдела фирмы Fairchild Semiconductor опубликовал прогноз в отраслевом журнале Electronics. Ученый утверждал, что число компонентов — транзисторов — на одном компьютерном чипе будет удваиваться каждый год, а стоимость на чип будет оставаться постоянной . «Интегральные схемы приведут к таким чудесам, как домашние компьютеры — или, по крайней мере, терминалы, подключенные к центральном компьютеру, — автоматическому контролю автомобилей, а также персональному портативному коммуникационному оборудованию», — писал этот ученый Гордон Мур .

В наше время надежность закона Мура также сформировала ожидания. Сегодня пользователи надеются на то, что их устройства будут становиться быстрее, дешевле и компактней, идти в ногу с законом Мура. Этот императив заставляет технические компании двигаться вперед, соответствуя установленным ими же стандартам, если они хотят остаться на плаву.

Это ожидание распространяется за пределы устройств в сферы инноваций в облачных вычислениях, Интернета, соцмедиа, поиска, потокового видео и остального. Рыночная стоимость компаний по всему спектру технологий, зависимых от закона Мура, составила 13 триллионов долларов в 2014 году — это одна пятая стоимости активов мировой экономики .

В результате закон Мура также стал означать, что компании находятся в постоянном соперничестве со своим собственным прогрессом, говорит Стив Браун, стратег Intel. Это движет прогресс технологических компаний, заставляет их превосходить самих себя год за годом, и этой вере привержены пользователи.

Помимо достижений в самих вычислительных технологиях, всплеск мощности, предсказанный законом Мура, привел к логичным трансформациям и в других отраслях, в том числе здравоохранении, фармацевтике и генетике . Многие препараты были протестированы «в сознании компьютеров» , отмечает Браун. Программное обеспечение может проанализировать геном человека за минуты .

Именно эти достижения, считает Браун, могут быть важными для всех нас. «В конечном счете дело не в том, чтобы сделать лучший и быстрый смартфон. В конечном счете мы можем обнаружить, как производить больше пищи, энергии, улучшать условия жизни и объединять людей. Закон Мура может стать ключом в разгадке всего этого» .

Siemens представила электродвигатель для самолёта с рекордными характеристиками

Компания Siemens недавно представила новый авиационный электромотор с рекордными характеристиками. Двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в 260 КВт . Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлётной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется редуктор, поскольку мотор выдаёт 2500 оборотов в минуту .

«Эта инновация позволит серийно выпускать самолёты на гибридной тяге с четырьмя и более посадочными местами,- говорит Фрэнк Энтон, глава исследовательского подразделения по авиационным разработкам eAircraft в компании Siemens. Испытания должны начаться уже в этом году, а тем временем инженеры компании планируют дальнейшее увеличение характеристик движителя. Энтон считает, что вполне реально в среднесрочной перспективе увидеть на местных авиалиниях гибридные самолёты с сотней посадочных мест. Кто знает, может быть скоро Tesla или кто-то ещё сделает летающий автомобиль на электротяге…

Безболезненный отбор крови — новая реальность, спонсируемая DARPA

Отбор проб крови для анализа — достаточно неприятная, болезненная процедура. Некоторые люди равнодушно к этому относятся, но у многих отбор крови вызывает панику. И это мы говорим о взрослых людях. А дети? Компания Tasso, работающая совместно с Висконсинским Университетом (США) предложила новую технологию отбора крови, являющуюся совершенно безболезненной . Всю работу выполняет специальный портативный девайс, внутри которого — вакуумная помпа . Всего за две минуты устройство отбирает достаточный для нужд медиков объем крови. Разработчики называют свою систему «отбор крови слабым вакуумом».

Разработка перспективная, что уже признало агентство DARPA, профинансировавшее проект сразу на $3 млн. Компания, работающая над проектом, собирается потратить большую часть гранта на сотрудничество с компаниями, производящими надежные и относительно недорогие консерванты для донорской крови.

Объем крови, отбираемый методом, разработанным компанией Tasso, составляет 0,15 мл. Этого хватает для проведения достаточно большого количества распространенных анализов: включая маркеры раковых заболеваний, холестерин, пробы сахара и инфекционные заболевания.

Ванкувер полностью откажется от традиционных источников энергии

Канадский город Ванкувер взял на себя обязательство работать на 100 процентов только от возобновляемых источников энергии. После голосования городского совета 26 марта в пользу принятия этого проекта город официально объявил, что придерживается экологической политики, в конце прошлой недели на конференции ICLEI World Conference 2015 в Сеуле, Южная Корея.

Так Ванкувер пополнил список из более чем 50 городов по всему миру, которые взяли на себя обязательство отказаться от традиционных источников энергии в пользу солнечной энергии и энергии ветра. Весь город будет отапливаться, освещаться и охлаждаться только от экологически чистых технологий .

В настоящее время 32 процента энергетических потребностей Ванкувера обеспечиваются из возобновляемых источников. Сотрудникам городского совета была поставлена задача определить, сколько потребуется времени для полного перехода на возобновляемые источники, и они дали ответ – цель будет достигнута между 2030 и 2035 годами . Только чтобы адаптировать канадское метро под новые источники питания, потребуется 9,5 млрд канадских долларов. Подсчет расходов на модернизацию остальной инфраструктуры пока ведется.

Первоначально идею полностью перейти на возобновляемые источники энергии выдвинул мэр Ванкувера Грегор Робертсон (Gregor Robertson). Идея пришлась горожанам по душе, и они объявили о своей поддержке власти города в этом вопросе. Так Ванкувер решил идти «зеленой» тропой , в то время как многие области Канады по-прежнему придерживаются традиционных источников энергии. Возможно, пример Ванкувера вдохновит их в дальнейшем на изменение консерваторских взглядов .

Представлена алюминий-ионная батарея

Создана первая алюминиевая батарея, превосходящая по всем показателям литий-ионные аккумуляторы

Ученые из Стэнфорда смогли создать батарею с огромным числом циклов заряда, безопасную для потребителей, при этом гнущуюся и быстрозаряжаемую.

Разработка представляет собой первый высокопроизводительный алюминиевый аккумулятор, который может быстро заряжаться, долго работать и при этом является недорогим. Также исследователи говорят о том, что новая технология значительно безопаснее большинства существующих коммерческих батарей широкого использования на рынке.

Алюминий-ионная батарея состоит из двух электродов: анода из алюминия с отрицательным зарядом и катода — с положительным. Разработчики говорят, что проблема с материалом для катода была решена методом перебора. Выбор пал на несколько типов графитовых материалов. В экспериментальной батарее ученые помещают алюминиевый анод и графитовый катод, наряду с ионным жидким электролитом, внутрь гибкой полимерной оболочки. В качестве электролита выступает соляной раствор.

А ккумулятор не подвержен возгоранию даже после ее физического разрушения: «Наша новая батарея не будет загораться, даже если вы ее просверлите… батарея даже продолжит работать некоторое время». Ученые говорят о возможности заряда аккумулятора за 60 секунд, тысячи циклов (7500, если верить создателям) без потери емкости и одной из главных особенностей — работоспособность батареи не нарушается при изгибе. Это закладывает огромный потенциал для создания гнущихся по всей плоскости смартфонов.

До сих пор алюминиевые аккумуляторы в лабораторных условиях работали не дольше 100 циклов. Ученые долгое время не могли подобрать материал для катода, который мог бы выдержать многократный заряд/разряд в алюминиевой батарее

Алюминий намного дешевле лития, а значит появляется возможность создании дешевых и долговечных аккумуляторов для электромобилей, домашних систем хранения энергии, электростанций на альтернативных источниках энергии. Расчеты показывают, что алюминиевые аккумуляторы могут выдержать десятки тысяч циклов заряд/разряд, так что, возможно, действительно идет речь о долгожданном прорыве в области хранения электроэнергии.

Процесс зарядки занимает около ОДНОЙ минуты! В отличие от ранних разработок алюминий-ионных батарей, чей ресурс работы был ограничен примерно сотней циклов перезарядки, прототип батареи, разработанной в Стэнфордском университете, рассчитан более чем на 7500 циклов без потери ее энергетической емкости. А это примерно в 7-10 раз больше, чем ресурс среднестатистической литий-ионной батареи.

Алюминий-ионные батареи в текущем состоянии способны производить напряжение в 2 В, в отличие от литий-ионных батарей, способных обеспечивать напряжение в 3,6 В. Помимо этого, плотность энергии алюминиевых ячеек пока составляет 140 Ватт*часов/кг , когда в случае литий-ионного носителя этот показатель может превышать 250 Ватт*часов /кг.

«Улучшение катодного материала может поспособствовать увеличению мощности и плотности хранимой энергии. Во всем остальном наша новая батарея имеет все, что нужно для батареи-мечты: недорогие электроды, высокий уровень безопасности, быстрая зарядка, гибкость и высокая продолжительность работы. И все это я уже вижу даже в раннем прототипе. Перспективы действительно выглядят впечатляюще» .

«Прорыв» в ядерной энергетике

5 апреля 2015 г.

Началось строительство экспериментального завода по производству топлива для первого в мире опытного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Проект получил название «Прорыв» .

Утверждается, что он станет настоящим открытием для всего мира и изменит будущее энергетики. Отработанное ядерное топливо будет перерабатываться в «таблетки», на которых и работает прорывной российский реактор . О начале строительства завода было объявлено в Томске заместителем генерального директора Госкорпорации «Росатом» Вячеславом Першуковым в рамках пленарного заседания Всероссийского форума молодых ученых U-NOVUS.

«Что касается инновационных проектов, это создание новой формы атомной энергетики на быстрых реакторах с замыканием топливного цикла. И реализуем мы этот проект в Томске, на СХК. И мы уже его начинаем реализовывать на уровне капитального строительства, это началось буквально несколько дней назад», — заявил Вячеслав Першуков.

Завод по производству новейшего топлива планируется запустить в 2020 году , чтобы к пуску реактора «БРЕСТ-300» уже была готова первая загрузка нового топлива. «БРЕСТ» должен начать работу в 2020 году . И уже в 2022 году будет запущен модуль переработки топлива для формирования безотходной технологии и замкнутого цикла .

Обычные реакторы работают на низкообогащенном уране – после них остается множество ядерных отходов, которые представляют серьезную экологическую проблему, а эффективность реактора далека от идеала. В мире уже 345 000 тонн ядерных отходов, в том числе 110 000 тонн в США. В то же время технологии переработки есть только у России и Франции.

«БРЕСТ-300» представляет собой ядерный реактор замкнутого типа четвертого поколения. Он позволяет осуществлять безотходную выработку ядерной энергии. И это в полном смысле мирный атом – при наличии такого реактора невозможно создать ядерное оружие, так что его можно поставлять и на экспорт. А топлива для него уже припасено достаточно: по словам доктора физико-математических наук А. Крюкова, за 60 лет работы АЭС у нас уже накопилось топлива для переработки на несколько сотен лет .

Завод в Томской области как раз и предназначен для переработки ядерных отходов в специальные «таблетки», пригодные для сжигания в реакторе «БРЕСТ-300». Все это осуществляется в рамках беспрецедентного в мировой практике проекта «Прорыв». Если заверения российских специалистов верны, то «Прорыв» способен решить ряд важнейших мировых проблем: от хранения ядерных отходов до грядущего энергетического кризиса .

Помимо замкнутого цикла переработки российский реактор нового поколения обладает и беспрецедентным уровнем безопасности. Аварии даже критического уровня диверсионного происхождения с разрушением здания реактора, крышки его корпуса не могут привести к радиоактивному выбросу, требующему эвакуации населения и появления на долгие годы отчужденных участков территории, вроде печально известного Чернобыля.

Отрасль возобновляемой энергетики в США в 2014 году совершила революцию: стоимость электроэнергии, выработанной с помощью возобновляемых источников, в ряде случаев стала ниже полученной на традиционных газовых и угольных электростанциях. И это без учета господдержки.

Как говорится в отчете инвестиционной компании Lazard, за последние пять лет в США нормированная стоимость электроэнергии (LCOE), получаемой в ветропарках, снизилась на 58%. Цена «солнечного» электричества упала еще больше — на 78%. В настоящее время средняя стоимость 1 МВт∙ч, вырабатываемого на СЭС, составляет 56 долларов (5,6 цента за кВт∙ч), на ВЭС — 14 долларов. Это с учетом государственных субсидий. Без них стоимость солнечной электроэнергии доходит до 72 долларов за МВт∙ч, ветровой — до 37 долларов . Цена электроэнергии, получаемой на газовых и угольных станциях, в последние пять лет практически не менялась и составляет 61 доллар и 66 долларов за МВт∙ч соответственно. То есть даже без субсидий ветровая энергия стала почти вдвое дешевле традиционной .

Нормированная стоимость электроэнергии (LCOE, Levelized Cost of Electricity) — средняя расчетная себестоимость производства электроэнергии в течение всего жизненного цикла генерирующего объекта. Она включает учет различных аспектов — первоначальные инвестиции, стоимость эксплуатации и обслуживания электростанции, цена топлива и стоимость капитала — и используется для сравнения затрат на производство из различных источников.

Снизить себестоимость электроэнергии, генерируемой ВИЭ, удалось за счет удешевления технологий и новых подходов к финансированию и эксплуатации объектов. Свою роль в увеличении распространенности возобновляемых источников, а значит, снижения цены энергии за счет эффекта масштаба, сыграли субсидии. В США в последние годы действовал крайне выгодный налоговый кредит для генерации на базе ВИЭ. Дальнейшая судьба этого вида субсидирования сегодня бурно обсуждается между компаниями сектора и федеральными властями.

В США уже заключены крупные контракты на поставку «зеленой» энергии по крайне низким ценам. Как сообщает New York Times, техасская компания Austin Energy весной этого года подписала 20-летний контракт на поставку солнечной электроэнергии с ценой менее 5 центов за кВт∙ч . Власти Оклахомы одобрили соглашение о приобретении электроэнергии нового ветропарка, которое позволит покупателям сэкономить около 50 млн долларов по сравнению с закупкой энергии у традиционных источников. Там же, в Оклахоме, крупнейшая американская энергокомпания American Electric Power утроила объем закупки энергии от ветропарков на фоне низких цен, сложившихся в последнее время. И это при том, что Оклахома, в отличие от многих других штатов, не требует от компаний, продающих электроэнергию потребителям, иметь долю «зеленой» энергии в своих поставках — то есть решение AEP было продиктовано исключительно экономической логикой.

Дешевеет не только «большая» возобновляемая электроэнергетика. К примеру, так называемая солнечная энергетика на крышах (Rooftop solar PV — фотоэлектрические панели небольшой мощности, размещаемые частными потребителями на крышах зданий) уже достигла сетевого паритета в 10 штатах США из 50, а в остальных, по прогнозам аналитиков Deutsche Bank, доберется до этого показателя максимум в 2020 году. Не удивительно, что только в 2013 году американцы установили на своих крышах 1 ГВт солнечных панелей, а к 2020 году их совокупная мощность вырастет в шесть раз .

Сетевой паритет — термин, используемый в возобновляемой энергетике, который означает, что стоимость «зеленой» электроэнергии в сети сравнялась с ценой традиционной энергии.

Возобновляемая энергетика успешно конкурирует с традиционной уже во многих странах мира, говорят эксперты. США в числе первых стран, в которых солнечная энергетика достигла сетевого паритета. В этом же списке ЮАР, Италия. Это явление обусловлено огромными объемами ввода солнечной генерации в этих странах, что оказывает влияние на снижение издержек на производство оборудования и строительство самих объектов. Сетевой паритет, по оценкам Deutsche Bank, также достигнут в Индии, а в 2015-2020 годах, как ожидается, будет достигнут в большинстве районов Китая, который, к слову, на конец 2014 года ввел в строй 28 ГВт солнечной генерации . Ветропарки на суше достигнут сетевого паритета в течение нескольких лет, а морские ВЭС — в 2020-х годах, прогнозирует Siemens Wind Power.

США планирует к 2050 году получать до 35% электричества от ветра

Администрация Обамы заявила, что ветряная энергетика к 2050 году может давать до 35% электричества страны. Об этом говорится в отчете Министерства энергетики США, передают Вести Экономики.

«Ветряная энергетика остается одним из лучших решений Америки, которое позволяет получать недорогую, возобновляемую энергию с низким уровнем загрязнения. При этом растет количество рынков, на которых ветряная энергетика может стать самым дешевым источником доступной энергии», – отмечается в документе.

Сейчас ветряная энергетика генерирует 4,5% электричества, однако ожидается, что этот показатель вырастет более чем в два раза и к 2020 году составит 10%. Еще во время президентского срока Джорджа Буша обещалось достигнуть 20% ветряной энергии к 2030 году.

Как отмечает администрация, благодаря усовершенствованным технологиям ветряная энергетика стала более надежным и дешевым источником, что привело к тому, что она стала более быстрыми темпами распространяться по всей стране. Тем самым рост использования ветряной энергетики приведет к положительному эффекту в сфере экологии и экономики. Это приведет к сокращению выбросов СО2, а также к росту рабочих мест в строительстве ветряных ферм и других объектов сопутствующей инфраструктуры.

Помимо прочего, в отчете дается прогноз, что стоимость ветряной энергии может снизиться на 37% к 2050 году, при этом экономия среди потребителей составит $14 млрд. в год к тому времени.

«Шелковые» батареи смогут работать в пять раз дольше обычных

Возможный путь улучшения характеристик Литий-ионных батарей предложили ученые из Пекинского технологического института — авторы статьи, вышедшей 11 марта в журнале ACS Nano. Ими разработан высокоэффективный и экологичный материал, способный заменить графит в электродах литий-ионных батарей.

Чуаньбао Цао (Chuanbao Cao) и его коллеги по институтскому центру исследования материалов нашли способ обработки натурального шелка, позволяющий получать пористую структуру, состоящую из углеродных нанолистов, легированных азотом .

Испытания показали, что такой материал способен поглощать в пять раз больше лития , чем графит, что является важнейшим результатом для увеличения емкости батарей. Исследователи уже создали образцы батарей и суперконденсаторов с применением нового материала. Ёмкость полученных образцов составила 1865 мА·ч/г против 372 мА·ч/г у стандартных изделий.

Помимо этого, прототип «шелкового» электрода продемонстрировал прекрасную стабильность. После более 10 тыс. циклов перезарядки его емкость уменьшилась лишь на 9% .

Авторы успешно встроили свой материал в прототипы батарей и суперконденсаторов. Применявшийся для этого одноэтапный технологический процесс, по их утверждению, может быть легко адаптирован к условиям крупномасштабного производства.

Китай в 2014 году увеличил выработку солнечной энергии на 200%

В 2014 году в Китае были сданы в эксплуатацию новые солнечные установки общей мощностью 10,6 ГВт , что составило около одной четверти мирового показателя. В том числе начали работать солнечные электростанции мощностью 8,55 ГВт и распределенные солнечные установки мощностью 2,05 ГВт. Общая выработка электроэнергии действующих в Китае солнечных установок в годовом исчислении увеличилась более чем на 200 процентов и достигла почти 25000 ГВт*ч. Об этом сообщил представитель Государственного управления по делам энергетики Китая Лян Чжипэн.

В 2014 году солнечная энергетика получила в Китае стабильное и планомерное развитие. К концу 2014 года общая мощность действующих в стране солнечных установок достигла 28 ГВт при увеличении на 60 процентов. В том числе мощность солнечных электростанций составила 23,38 ГВт, а мощность распределенных солнечных установок выросла до 4,67 ГВт, также сообщил Лян Чжипэн.

Лян Чжипэн также назвал некоторые проблемы, которые предстоит разрешить для дальнейшего развития солнечной энергетики в Китае. Согласно намеченной цели, в 2015 году в стране постараются сдать в эксплуатацию новые солнечные установки мощностью 15 ГВт , сообщил он.

Город Берлингтон в США полностью перешел на возобновляемые источники энергии

Самый крупный город в штате Вермонт, Берлингтон, официально стал первым городом в США, использующим исключительно энергию из возобновляемых источников . Ветряные, солнечные и гидроэлектрические установки, более того, дают переизбыток энергии в сравнении с тем, сколько потребляют горожане.

По словам президента Burlington Electric Кена Нолана, переход на «зеленую» энергетику позволит городу в будущем сэкономить более 20 миллионов долларов за 20 лет, при этом цены на электричество для жителей повышаться не будут. Они не повышались уже с 2009 года именно благодаря инновационному подходу к энергетике.

Около трети всей энергии в городе производится от сжигания биомассы, которая в основном состоит из древесных отходов со всего Вермонта. Пятая часть идет от ветряных турбин и солнечных батарей, но основным источником является вода. Течение реки вращает огромные подземные турбины, которые генерируют электричество. Пример Берлингтона доказывает, что применение возобновляемой энергии не только возможно, но и необходимо в массовом порядке.

VW увеличит пробег электромобилей и подключаемых гибридов благодаря инвестиции в QuantumScape

VW значительно увеличит диапазон пробега электромобилей и подключаемых гибридов благодаря инвестиции в батарейный стартап QuantumScape . Их твердотельные батареи , как говорят, предлагают огромные преимущества в удельной ёмкости и безопасности.

Подробностей не много, но, согласно неназванным источникам Bloomberg, VW Америка купил пять процентов акций QuantumScape (и имеет возможность повысить свою долю). Технология может «более чем в три раза» увеличить диапазон пробега электромобилей и подключаемых гибридов VW, Porsche и Audi уже к середине 2015 года .

Бывшие исследователи из Стэнфордского университета начали проект QuantumScape в 2010 году. На сайте QuantumScape ничего нет, кроме какой-то контактной информации, но GigaOm отмечает, что QuantumScape запатентовал технологию «полностью электронной батареи» в Стэнфорде несколько лет назад.

Это, конечно, звучит удивительно — совершенно новый класс электрических накопителей энергии для электрических транспортных средств, которые имеет потенциал, чтобы обеспечить плотность сверхвысокой энергии и мощности, с чрезвычайно продолжительным сроком службы. «Полностью электронная батарея» хранит энергию движущихся электронов, а не ионов , и использует электронно — дырочный окислительно — восстановительный потенциал вместо емкостной поляризации двойного слоя. В случае успеха, этот проект будет развиваться в совершенно новую парадигму хранения энергии для электрифицированных транспортных средств и может революционизировать различные отрасли транспорта.

Технология Enevate HD-Energy Technology многократно повышает энергетическую плотность литий-ионных аккумуляторов

Компания Enevate представила разработку в области литиево-ионных аккумуляторов. По словам разработчика, технология HD-Energy Technology позволяет за счет использования нового материала анода с преобладанием кремния значительно увеличить энергетическую плотность аккумуляторов по сравнению с широко распространенными аккумуляторами с графитовым анодом.

Энергетическая плотность графитового анода равна 372 мА∙ч/г. Технология HD-Energy Technology, ставшая итогом нескольких лет исследований, уже позволяет получить в четыре раза более высокую энергетическую плотность , а в перспективе позволит выпускать аккумуляторы с энергетической плотностью анода до 4200 мА∙ч/г .

Аноды из нового материала получаются гибкими и сохраняющими форму. Их основой служит микроматрица из композита на основе кремния, который на 100% участвует в реакциях. Собственно, за счет исключения пассивных участков анода и удалось столь радикально повысить энергетическую плотность. Кроме того, для элементов, изготовленных специалистами Enevate, характерно очень низкое внутреннее сопротивление, вдвое меньшее, чем у графитовых. Разработчик отмечает, что новые аккумуляторы соответствуют принятым нормам безопасности.

Важно, что технология готова для массового производства , в отличие от альтернатив, в которых используются кремниевые нанопровода или наночастицы, сложные и дорогие в производстве (еще один альтернативный подход — с добавлением оксида кремния в графитовый анод — не дает должного прироста энергетической плотности). Более того, производители могут использовать в новых батареях существующие катоды, разделители и электролиты, что упрощает внедрение разработки.

Enevate специализируется на создании литий-ионных батарей для смартфонов, планшетных компьютеров, сверхтонких и гибридных ноутбуков, носимых устройств. Её продукты отличаются высокой ёмкостью при небольших габаритных размерах, что обеспечивает длительное время автономной работы карманным устройствам. Как отметил один из авторов разработки, профессор материаловедения Техасского университета в Остине доктор Джон Гудинаф (Goodenough), технология HD-Energy является практичной, технологичной (легко внедряется в производство) и может быть сравнительно недорогой.


Новый рекорд эффективности солнечных панелей

Новый мировой рекорд по преобразованию солнечного света в электричество был установлен в Европе, благодаря солнечным панелям, разработанным совместными усилиями французской и немецкой компаний. Новая планка эффективности теперь составляет 46% , по сравнению с прошлым рекордом в 43,6%.

Этот рекорд был достигнут с помощью четырехконтактной ячейки, разработанной французскими компаниями Soitec и CEA-Leti совместно с Институтом Фраунгофера по изучению солнечной энергии в Германии. Институт Фраунгофера основан в городе Фрайбург, является крупнейшим научно-исследовательским институтом солнечной энергии в Европе.

Продукт представлен в качестве одного из линейки нового поколения мульти-контактных солнечных батарей, разработанных специально для концентраторных фотоэлектрических электростанций, и ожидается, что эффективность солнечных элементов достигнет отметки 50% под концентрированными солнечными лучами.

Мульти-контактные солнечные ячейки основаны на многокомпонентных полупроводниках группы III-V. Ячейка, поставившая мировой рекорд, является четырехконтактной и преобразует в электричество солнечное излучение в диапазоне волн длиной от 300 до 1750 нанометров. Будучи установленными в концентраторные фотоэлектрические системы, каждая маленькая ячейка оснащается линзой Френеля, которая концентрирует солнечный свет на ячейке. Рекорд был поставлен при степени концентрации солнечного света равной 508.

«Для производства солнечных элементов нового поколения уже установлены новые линии во Франции . Они используют наши технологии по нанесению и соединению слоев, а над оптимизацией процесса трудится более 25 инженеров и техников», сообщила Жаклин Васселин (Jocelyne Wasselin), вице-президент департамента Развития Солнечных Элементов французской компании Soitec.

В начале мая 2014 года представители гонконгского венчурного фонда Deep Knowledge Ventures, специализирующегося на инвестициях в биотехнологии, объявили о том, что в их совете директоров ожидается пополнение. Но на этот раз кресло займёт не человек, а искусственный интеллект.

Он получил название VITAL (Validating Investment Tool for Advancing Life Sciences) . Алгоритм был разработан крупной командой биоинформатиков, работающих в британском агентстве Aging Analytics. Это агентство специализируется на постоянном анализе рынка регенеративной медицины и биогеронтологии — исследованиях старения. Эксперты Aging Analytics много лет консультируют инвесторов, заинтересованных в финансировании науки, но теперь количество проектов возросло и имеющейся команды стало не хватать. Поэтому учёные создали VITAL — первый алгоритм, работающий с огромной базой данных о рынке регенеративной медицины . Как утверждают разработчики, в этом и состоит его принципиальное отличие от аналогов — в узкой специализации. Искусственный интеллект просматривает базу данных обо всех проектах, институтах, учёных и коммерческих компаниях, задействованных в исследованиях в области регенеративной медицины. Затем он просматривает предысторию каждой переменной этого огромного уравнения и рассчитывает, какова вероятность того, что какой-либо проект будет успешен или же, наоборот, провалится. На основе этих данных инвесторы смогут принять окончательное решение, стоит ли им вкладывать деньги в рассматриваемый проект или нет .

Представители фонда Deep Knowledge Ventures утверждают, что новый член совета директоров позволит им сэкономить миллионы долларов США, которые они могли бы потратить на финансирование заведомо обречённых на провал проектов. В отличие от человека, который полагается в том числе и на интуицию, машина оперирует только логикой. Сочетания этих двух подходов даст идеальную команду, уверены представители фонда .

С помощью Aging Analytics инвесторы Deep Knowledge Ventures уже вложили крупную сумму денег в две компании — Pathway Pharmaceuticals и InSilico Medicine. Обе они занимаются исследованиями в области продления жизни и лечения онкологических заболеваний. Когда закрывался первый раунд инвестирования, VITAL ещё находился в доработке. Однако инвесторы решили проверить, правильное ли они приняли решение, и спросили у искусственного интеллекта, какова вероятность успешного развития этих двух компаний. Алгоритм признал их самыми перспективными стартапами в сфере биогеронтологии .

В дальнейшем каждое инвестиционное решение в фонде будет приниматься только после консультации с VITAL . Как утверждают первопроходцы, это позволит им не только избежать ошибок в анализе рынка и инвестирования, но и не нанимать людей, чью работу способна делать машина .

«Квантовые батареи» готовы к массовому производству!

Некая японская компания вдруг заявила, что втихую разработала и подготовила к серийному производству слоистую батарею совершенно нового типа, и это не химический источник тока и не конденсатор . Тем не менее разработка способна накапливать и хранить энергию много лучше традиционных аккумуляторов .

Авторы называют батарею «квантовой», подчёркивая её физическую, а не химическую природу. Одиночная ячейка, уже демонстрировавшаяся разработчиками, представляет собой плёнку из металл-оксид-полупроводниковой структуры n-типа, в которой используются частицы диоксида титана, диоксида олова и оксида цинка, покрытые изолирующей плёнкой . В роли последней могут выступать как органические, так и неорганические изоляторы.

Образец нового квантового накопителя энергии в виде тонкой одиночной пластинки

Вместо использования для хранения энергии ионов, слоистая «квантовая батарея» эксплуатирует электроны, только совсем не так, как конденсаторы. Утверждается, что система основана на хранении электронов «в запрещённой зоне» полупроводника.

При производстве структур «металл — оксид — полупроводник» зарядовый слой накопителя облучают ультрафиолетом неназванных параметров. После изготовления, при зарядке, которую можно осуществлять из любых источников, электроны занимают свободные энергические уровни в рабочем материале и хранятся там до тех пор, пока батарею не потребуется разрядить. Таким образом, перед нами перезаряжаемые батареи с очень высокой плотностью хранения энергии . По заявлению компании Micronics Japan Co. Ltd., серийные образцы (обещанные в ближайшем будущем) будут иметь ёмкость до 500 Вт•ч/л и при этом смогут выдавать до 8.000 Вт пиковой мощности на литр объёма.

Это выдающиеся показатели: такие накопители даже при малой ёмкости смогут выдавать большую пиковую мощность, объединяя лучшие черты аккумуляторов и суперконденсаторов. То есть в теории регенеративное торможение с ними удастся использовать много эффективнее, чем в сегодняшних электромобилях и гибридах. При этом, в отличие от суперконденсаторов, напряжение, снимаемое с таких накопителей, не уменьшается по мере их разрядки, до конца оставаясь стабильным.

Кроме того, заявлено, что «квантовая батарея» сможет работать в диапазоне от -25 до +85 °C, а её жизненный цикл достигает 100 тыс. циклов зарядки-разрядки до падения ёмкости ниже 90% от первоначальной. В отличие от прежних вариантов «квантовых батарей», новинка не использует «непростые» и дорогие материалы типа графена, а потому «полностью готова к массовому производству» .

В демонстрации нового накопителя использовался лишь один аккумулирующий лист — на подложке из нержавеющей стали толщиной 10 мкм, то есть возможность объединять такие накапливающие элементы в масштабные группы предстоит доказать. Кроме того, разработчики намерены потратить некоторое время на замену стали алюминием, чтобы уменьшить удельную массу новинки.

Безусловно, у концепции в том виде, в котором её анонсирует Micronics Japan, налицо несколько несомненных плюсов. Нехимическая батарея явно не будет пожароопасной. Определённо, способность быстро выдавать и забирать из сети большое количество энергии резко ускорит зарядку таких накопителей . Сама за себя говорит и высокая ёмкость «квантовой батареи»: если производитель сдержит своё слово, она позволит наконец-то удвоить дальность нынешних электромобилей.

Топливные элементы: начало

Твердооксидные топливные элементы Redox Power Systems могут произвести революцию в энергетике .

Компания Redox Power Systems LLC вместе с исследователями из Мэрилендского университета (США) продвигает на рынок PowerSERG 2-80 , он же просто «Куб», ибо на вид это действительно куб с габаритами 1×1×1,3 м (д×ш×в). А по сути, это революция.

Весит «Куб» 340 кг, имеет мощность 80 кВт (4,25 кг/кВт) и работает на обычном природном газе, то есть может быть установлен везде, где сумеет запуститься обычный напольный газовый котел, с той только разницей, что ему не нужна вытяжная труба, а подвод/отвод воды минимален.

Разработчики уверяют, что «Куб» будет прекрасно трудиться на метане, пропане (там, где нет трубопроводов и СПГ), солярке и авиационном керосине. При этом шум обещают в 47 дБ на расстоянии в один метр — что чуть тише повседневных звуков обычного тихого двора.

Установку предлагается размещать за пределами жилой части помещения (подвал, эксплуатируемая крыша etc.) — из обычных для США соображений газовой безопасности, причём особой защиты от непогоды и дополнительной теплоизоляции не потребуется.

Одна модульная установка в зависимости от цены (и количества пластин) может выдать мощность от 2,5 до 80 кВт без изменения габаритов. Для 80 кВт КПД установки равен 60%, что выше, чем у лучших крупномасштабных комбинированных парогазовых решений, применяемых сегодня в большой энергетике . Кроме того, «Куб» может быть использован для отопления (отводя тепло от охлаждающего контура), что, если верить производителю, даёт общий КПД по тепло- и электрогенерации порядка 80%.

Что внутри? Квадраты со стороной 10 см и толщиной в миллиметр, представляющие собой керамический электролит. Цена? «Благодаря более высокой энергоотдаче на один топливный элемент цена будет вдесятеро ниже, чем у нынешних топливных элементов за киловатт мощности », — уверяют разработчики. Ну а начать продажи системы обещают в 2014 году.

Конкурент в лице Bloom Box Energy Server при мощности каждого «сервера» в 100 кВт стоит по $700–800 тыс., да ещё и весит 11 тонн (110 кг/кВт), а шум даёт (на 1,7 м) в 70 дБ — как автомагистраль! Преимущества PowerSERG 2-80 налицо, и на фоне имеющихся решений в сегменте автономного энергоснабжения это огромное достижение. При одном «но» — если не подкачает стабильность работы. Е Bay, Google, Wal-Mart, FedEx, Coca-Cola, Bank of America уже купили себе Bloom Box Energy Server’ ы . До старта запланированных на начало 2014 года продаж PowerSERG 2-80 трудно сказать, будет ли его надёжность выше или ниже, чем у уже действующей системы. Однако меньшая рабочая температура теоретически предполагает более высокую надёжность, а расчётный ресурс конкурентов «равен 10 годам».

Сроки окупаемости системы явно будут существенно ниже: в Калифорнии сейчас киловатт-час стоит порядка 14 центов, в то время как Bloom Box Energy Server даёт электричество за 8–10 центов/кВт·ч, а у её установок электрический КПД равен лишь 50%, а не 60%, как у потенциального мэрилендского конкурента.

Средняя американская семья потребляет 958 кВт·ч в месяц, поэтому один PowerSERG 80 в теории может обеспечить электричеством до 60 домохозяйств. Если заявления мэрилендцев и Redox Power Systems LLC отвечают действительности, их система может здорово выбить из колеи американскую и мировую энергетику уже в ближайшие годы и практически наверняка вызовет живейший интерес у военных.

Когда перовскитные фотоэлементы перевернут мир?

Не останавливаясь на плюсах солнечной энергетики, о которых все наслышаны, сразу напомним о минусах: пока она разумна для Сахары и экономически самоистребительна для Германии.

Для производства самого перовскитного материала не нужны тысячи градусов и сверхвысокая чистота конечного продукта. (иллюстрации Oxford Photovoltaics.)

Чтобы поправить это, нужно либо поднять эффективность солнечных батарей в несколько раз, при этом не повысив цену, либо удешевить в 10–100 раз, пусть даже ценой падения КПД; главное — перебить нехватку солнечного света в развитых странах. Но есть и третий путь.

Материалы типа хлорид-иодида метиламмония свинца с формулой типа CH3NH3Pb2Cl могут сломать шаблон «либо дорого, либо с низким КПД».

Профессор Мартин Грин (Martin Green) из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия), один из ведущих исследователей в области перовскитных солнечных батарей, замечает, что их можно изготавливать «при помощи очень простой и потенциально дешёвой технологии, при том что их эффективность растёт исключительно быстро». И действительно, группа Михаэля Гретцеля, открывшего одноимённые ячейки и затем переключившегося на их перовскитные варианты, недавно добилась от них КПД в 15,4%. Да, это норма для сегодняшних фотоэлементов из кристаллического кремния, но значительно больше, чем у полимерных солнечных батарей или стандартных ячеек Гретцеля. Главное — материал этот «дешёв, как грязь», по словам самого г-на Гретцеля.

Перовскитные материалы имеют сравнительно простую структуру и не нуждаются для своего производства в энергоёмких и сложных процессах: не требуют вакуумных камер и тысячеградусных температур, как кристаллический кремний, или даже сверхвысокой чистоты самого материала. Его ещё и расходуется меньше, поскольку стандартный фотоэлемент на кремнии в толщину имеет 180 мкм, а перовскитные ячейки — всего 1 мкм, то есть по кубометру на квадратный километр площади. Следовательно, они много легче и требуют более дешёвых поддерживающих конструкций, а также без труда могут наноситься на обычные поверхности вроде домовых стен и пр. В итоге оценка стоимости новых фотоэлементов при массовом производстве весьма заманчива: 10-15 центов за ватт мощности при стоимости нынешних фотоэлементов made in China в 50-75 центов за ватт (без установки и поддерживающих рам). Напомним, что для ветротурбин общая стоимость той же единицы установленной мощности превышает доллар, а для ТЭС доходит до полутора.

Наконец, сам г-н Гретцель заявляет, что нет никаких причин, по которым КПД перовскитных ячеек не может вырасти до 20–25% при той же цене , а такая эффективность уже равна лучшим кремниевым достижениям в лабораториях. Мы могли принять его слова за оптимизм первооткрывателя, если бы не факты. Они упрямы: в 2009 году, когда появился первый перовскит-фотоэлемент, 3,5% для них были потолком; в прошлом году рекордом стали 11%; сегодня же зафиксирован показатель в 15,4%. Рост КПД в 4,4 раза за четыре года сопровождался резким увеличением ресурса ячеек, уже сейчас доведённого до уровня обычных массовых аналогов. Причём потенциал роста не исчерпан: материал хорошо проводит заряд — лучше оксида титана, первоначально использовавшегося в ячейках Гретцеля. Электролит в нём твердый, что исключает вероятность замерзания, а перовскитная плёнка на поверхность пористого оксида алюминия (изолятор) наносится обычным накручиванием.

Есть и попытки коммерциализации: Oxford Photovoltaics во главе с Генри Снейтом (Henry Snaith) из Оксфордского университета уже собрала $4,4 млн. инвестиций. Учитывая, что оригинальные ячейки Гретцеля на диоксиде титана, несмотря на не столь высокую эффективность, уже коммерциализированы (в том числе на чехлах iPad ‘ов), нет оснований сомневаться в неплохом будущем перовскитов. Плёнка перовскитного фотоэлемента может легко наносится на кремниевую солнечную батарею, резко наращивая её КПД, повышая стоимость не более чем на 20%.

Нынешние варианты этого вещества включают некоторое количество свинца. Но не стоит драматизировать: квадратный километр перовскитных фотоэлементов содержит куда меньше свинца, чем аккумуляторы 1 000 легковых автомобилей, да и их утилизация не так сложна.

Его можно легко наносить на стекло, что особенно важно сейчас, когда удешевление самих фотоэлементов делает долю несущих их рам и установки всё более значимой.

Нынешние лабораторные успехи требуют массового тиражирования. Вспомним, что сегодня солнечная энергетика удваивается раз в пять лет, и после очередного скачка в 2020 году цена вырабатываемого ею киловатт-часа должна упасть ниже цены паритета с традиционной энергетикой. Кажется, что к 2030 году немецкая решимость переориентировать свою энергетику на Солнце больше не будет выглядеть экономическим самоубийством — в отличие от российской «равнодоходности», которую нам обещают устроить гораздо раньше.

Чтобы превращать свет в электричество, перовскиты не нуждаются в дорогих полупроводниках

12 сентября 2013

Новые фотоэлементы способны четырёхкратно удешевить солнечные батареи, считают их разработчики . Физик Генри Снейт ( Henry Snaith ) из Оксфордского университета (Великобритания) вместе с коллегами едва ли не случайно установил, что фотоэлементы на основе перовскитов типа титаната кальция могут работать много лучше, если им не помогать включением полупроводниковых пузырьков, как это делается сейчас.

Кроме того, новые перовскитные солнечные батареи будут и намного легче кремниевых, то есть не потребуют столь прочных и дорогих рам . (иллюстрации Boshu Zhang, Wong Choon Lim Glenn, Mingzhen Lui.)

Открытие было не просто неожиданным, но и, казалось бы, противоречащим здравому смыслу. Перовскиты — диэлектрики. Несколько лет назад перовскит впервые поместили в фотоэлементы, чтобы собирать фотоны, которые затем нужно было транспортировать внутри солнечной батареи. Согласно общепринятым взглядам, с этим могли справиться только полупроводники. И в самом деле, заряд в фотоэлементах переносят экситоны, пары электрон — дырка, свободно передвигающиеся именно по полупроводникам. Чтобы облегчить задачу, полупроводники с перовскитами, когда их впервые сделали (2009 год), были выполнены в виде пузырьковых наноструктур, в которых перовскит окружён полупроводниковыми слоями. В прошлом году ситуация сдвинулась: команда Генри Снейта экспериментально выяснила, что если перовскит окружить вместо полупроводника изолятором, то экситоны, которым некуда деваться, вполне прилично двигаются по перовскиту сами. Иными словами, диэлектрик обернулся самым настоящим и неплохим полупроводником.

И вот теперь группа г-на Снейта сделала и вовсе сногсшибательное заявление: будет ещё лучше, если. убрать изолятор и оставить в фотоэлементе только титанат кальция, и ничего кроме. Вся эта пузырьковая наноструктура оказалась вообще лишней: покрывая поверхность тонким слоем перовскита с помощью обычного химического парофазного осаждения, удалось получить не менее эффективный фотоэлемент. «Начав со сложной наноструктуры, мы свели её к тонкой плёнке, — рассказывает исследователь. — И это изумительно».

Замечательно и то, что КПД этих перовскитных фотоэлементов достиг в лаборатории 15% , то есть, по сути, сравнялся с показателями предшественников со сложными наноструктурами и близко подобрался к сегодняшним массовым кремниевым фотоэлементам. При несравнимо меньшей энергоёмкости производства и стоимости.

Разработчики считают, что при массовом производстве фотоэлементы на основе перовскитов могут стоить в пределах 100 — 150 долларов за киловатт мощности — против 600 долларов у современных кремниевых.

Кстати, с учётом того, что г-н Снейт уже учредил стартап по коммерциализации разработки (ещё прошлого поклонения, со сравнительно сложной структурой), можно не сомневаться, что попытка выхода на рынок с дешёвыми солнечными батареями совсем не за горами.

Натрий-ионные аккумуляторы поставили рекорд ёмкости и долговечности

Экспериментальный тип батарей достиг ресурса, пригодного для портативных электронных устройств. Благодаря высокой ёмкости он способен существенно удлинить время их работы от одной зарядки . Исследователи из Сеульского национального университета (Южная Корея) во главе с Йонг Юк Паком ( Young-Uk Park ) представили новую модификацию натрий-ионных батарей, обладающих весомыми преимуществами перед нынешними литий-ионными разработками.

Несмотря на бóльшую ёмкость, натриевые аккумуляторы обычно не рассматриваются как серьёзные игроки на рынке накопителей энергии. Дело в том, что диаметр иона натрия — 1,02 Å, а иона лития — 0,59 Å. Поскольку в процессе зарядки-разрядки ионы должны входить и выходить из удерживающих их структур аккумулятора, вдвое бóльшие ионы значительно сильнее «расшатывают» такие элементы и со временем разрушают их. Поэтому в норме натриевые батареи уже через 50 циклов зарядки-разрядки теряют свыше половины своей ёмкости. Но у них есть и несомненный плюс: ёмкость устройств на столь крупных ионах в теории существенно выше, чем у литиевых, находящихся на конвейере сегодня.

Группа Йонг Юк Пака создала новый катод для натрий-ионных аккумуляторов, который содержит ванадиевые окислительно-восстановительные пары, предохраняющие систему от разрушения и в то же врем позволяющие иметь более высокую, чем обычно, ёмкость. По заявлениям разработчиков, новые аккумуляторы имеют до 600 Вт·ч на килограмм веса , что в 2–5 раз больше, чем у серийных литиевых батарей, присутствующих на рынке сегодня. Кстати, лучший предшествующий натриевый образец располагал 520 Вт·ч/кг.

Что со стабильностью? После 100 циклов зарядки-разрядки ёмкость нового накопителя падает на 5%, однако после этого процесс деградации начинает резко замедляться, и через 500 циклов ёмкость снижается лишь до 85% . Более длительные циклы испытаний ещё только ждут новинку, но уже сейчас показатель сравним с цифрами литиевых батарей предыдущего поколения, и на порядок больше, чем у натриевых предшественников.

Натрий стоит почти в 30 раз меньше, он широко распространен и батареи из него будут куда дешевле литиевых. Причём ресурсы для его добычи есть везде (обычная поваренная соль — хлорид натрия). Следовательно, аккумуляторы для лэптопов и смартфонов на этой основе имеют смысл уже сегодня: при такой ёмкости стандартный ноутбук и смартфон проработают под большой нагрузкой в несколько раз дольше.

В июле Германия сгенерировала 5.1 ТВт*ч электричества с помощью энергии Солнца

Германию сложно назвать солнечной страной в отличие от Австралии или Испании, но пример этой европейской страны показывает, что не обязательно строить электростанцию в сердце пустыни Сахара для генерации большого количества экологически чистой энергии с помощью Солнца. В июле 2013 года немцы установили новый мировой рекорд, сгенерировав в общей сложности 5.1 тераватт*часа (5.1 млрд. кВт*ч) электричества благодаря гелиоэнергетике . Примечательно, что в январе этого года все та же Германия установила мировой рекорд в области ветряной энергетики: все ВЭС немцев за месяц сгенерировали 5 млрд. кВт*ч электроэнергии .

Впечатляет и общая установленная мощность гелиоэлектростанций Германии, особенно в расчете на душу населения. В этом плане немцы обходят любое другое государство. В конце 2012 года она достигла 400 МВт солнечных генерирующих мощностей на миллион человек. Это значительно больше, чем у оказавшейся на второй строчке рейтинга Италии с ее 267 МВт на миллион человек, Бельгии (254 МВт на миллион человек), Чехии (204 МВт на 1 млн. жителей) и Греции (143 МВт на миллион человек). США в этом рейтинге оказались лишь на 20 месте с 25 МВт на миллион человек.

Возвращаясь к июльскому рекорду Германии, отметим, что солнечная погода и рост установленной мощности гелиоэлектростанций обернулись тем, что в июле 2013 года в стране было сгенерировано на 42% больше электроэнергии с помощью Солнца, чем в июле 2012 года. Заслуживает внимания и тот факт, что большая часть солнечных генерирующих мощностей Германии распределена по крышам частных домов и коммерческих зданий. Увеличение спроса на солнечные панели и рост конкуренции привели к снижению цены на солнечные батареи. В настоящее время фотоэлектрические панели здесь продаются почти вдвое дешевле, чем в США.

IBM нашла суперкомпьютеру Watson еще одно применении. Могучий интеллект Watson уже начал помогать докторам в онкологических клиниках ставить диагнозы, а банкирам – просчитывать инвестиционные риски. Новая должность Watson звучит не так престижно: суперкомпьютер возьмет на себя задачи по работе с обычными клиентами.

Watson прославился благодаря своей победе в ток-шоу Jeopardy! (американская версия «Своей игры»), когда на глазах миллионов телезрителей стер в порошок двух «человеческих» чемпионов. Watson понимает естественный язык и в состоянии за пару секунд проанализировать несколько сотен миллионов страниц текста, чтобы найти ответ на интересующий собеседника вопрос. Ценность сотрудника с такими качествами для работы в каком-нибудь колл-центре сложно переоценить.

IBM хочет создать на основе Watson целую мобильную платформу, поверх которой бизнес сможет строить собственные эппы для служб клиентской поддержки .

Общаться с Watson можно будет как посредством текста, так и голоса. Среди тестовых клиентов IBM – аналитическая компания Nielsen и Royal Bank of Canada. Большинство из них на первых этапах будут использовать Watson внутри компаний, но первые версии, ориентированные на рядовых клиентов, должны появиться в течение полугода .

Energy Catalyzer — реактор холодного ядерного синтеза

Группа независимых специалистов изучила устройство, якобы позволяющее генерировать огромное количество энергии с использованием холодного ядерного синтеза. Научно-исследовательская работа, которая еще не прошла рецензирование, вероятнее всего подтверждает, как реальность самого холодного ядерного синтеза (предполагаемая возможность осуществления ядерной реакции синтеза в химических системах без значительного нагрева рабочего вещества), так и огромный его потенциал. Прототип, который проходит испытания, демонстрирует примерно в 10.000 раз большую плотность энергии и 1000 раз большую плотность мощности по сравнению бензином, который в настоящее время является лучшим топливом в распоряжении человечества.

Тестируемое устройство, которое называется Energy Catalyzer (E-Cat), было создан ученым по имени Андреа Росси. Росси на протяжении последних двух лет неоднократно заявлял, что ему, наконец, удалось покорить холодный термояд, но к большому огорчению научного сообщества он никому не предоставлял возможности самостоятельно проанализировать устройство — до настоящего момента. Сообщается, что независимые наблюдатели и ученые имели полную свободу действий во время тестирования E-Cat. Но следует подчеркнуть, что они до сих пор не знают точно, что происходит внутри герметичного стального цилиндра реактора. Тем не менее, семь специалистов из влиятельных европейских университетов сделали весьма однозначные выводы касательно данного проекта: система действительно работает.

А что касается происходящего внутри реактора, Андреа Росси и его коллега Серджио Фокарди ранее заявили, что их устройство работает, инфундируя водород в никель и преобразовывая никель в медь, что приводит к выделению большого количества тепла. Росси не предоставил своим коллегам и представителям СМИ более подробной информации, но мы можем использовать результаты исследований НАСА в этой области, чтобы пролить свет на то, что происходит внутри этой установки.

По сути, ионы водорода (одиночные протоны) всасываются в решетку никеля (на рисунке выше); электроны никеля вынуждены перемещаться к водороду для получения нейтронов; ядро никеля поглощают эти нейтроны; нейтроны лишаются электронов и таким образом становятся протонами; атомный номер никеля увеличивается с 28 до 29, и он становится медью.

Этот процесс, как и «обычное» слияние атомов водорода с образованием гелия, производит большое количество тепла. Главное отличие заключается в том, что в ходе процесса холодного синтеза (также известного как низкоэнергетические ядерные реакции LENR, Low-Energy Nuclear Reactions) возникают очень медленные нейтроны, которые не создают ионизирующего излучения или радиоактивных отходов. В ходе обычного термоядерного синтеза, с другой стороны, возникают быстрые нейтроны, которые уничтожают все на своем пути. Синтез типа LENR можно с большой долей уверенности назвать достаточно безопасным. Именно поэтому инженеры НАСА уже мечтают в ближайшем будущем создать компактные реакторы, которые можно будет разместить в каждом доме, автомобиле и самолете. Никель и водород, кстати, гораздо более дешевые и экологически чистые виды топлива, чем бензин.

Основным барьером для холодного синтеза – как и в случае обычного синтеза – является тот факт, что необходимо заставить систему производить больше энергии, чем требуется для начала самой реакции. Возможно, Росси нашел секретный «ингредиент», который значительно снижает количество энергии, необходимое для начала реакции. Но никто пока не знает, что это такое. В работе независимых ученых этот компонент упоминается под называнием «неизвестные добавки». Там также сказано, что E-Cat, вероятно, обладает плотностью мощности 4.4 × 10 в 5-й степени Вт / кг, а плотность энергии составляет 5.1 × 10 в 7-й степени Вт * ч / кг. Если эта технологии реальна, и E-Cat действительно имеет в 10.000 раз более высокую плотность энергии, чем традиционный бензин, то наш мир изменится и очень быстро.

Недавно Андреа Росси объявил о завершении независимой экспертизы своей установки, результаты которой подтвердили тот факт, что его устройство выделяет гораздо большее количество энергии в виде тепла, чем то, количество, которое оно потребляет.

Для того, чтобы доказать работоспособность изобретенной им технологии холодного ядерного синтеза, Андреа Росси в ноябре месяце прошлого года обратился к представителям НАСА и университета Болоньи в Италии с просьбой сформировать команду, которая проведет независимую экспертизу реактора E-Cat. Такая команда была сформирована, экспертиза была проведена и ее результаты представлены для всеобщего ознакомления.

Справедливости ради стоит отметить, что результаты вышеупомянутой независимой экспертизы были опубликованы в онлайн-издании arXiv , там, где происходит публикация научных работ и трудов прежде, чем они рассматриваются и рецензируются ведущими специалистами и учеными. В таких публикациях зачастую отсутствуют всевозможные подробности, к примеру, можно встретить упоминания о «специальных добавках» вместо точного перечня химикатов, которые были задействованы в реакции, и т.п. Поэтому нельзя утверждать о 100-процентной достоверности информации в материалах, опубликованных на данном ресурсе.

Вот что пишут исследователи, проводившие независимую экспертизу: «Нами было произведено экспериментальное исследование реактора E-Cat HT, который служит для получения энергии в виде тепла. Реактор был загружен небольшим количеством никелевого порошка, содержащего некоторое количество водорода, плюс некоторые добавки. Реакция внутри реактора была инициирована за счет высокой температуры, вырабатываемой с помощью резистивных нагревательных элементов внутри реактора. Измерение температуры реактора и количества выделяемого тепла было выполнено с помощью тепловых камер (тепловизоров), имеющих высокую чувствительность и разрешающую способность, которые делали запись данных с периодом в одну секунду. Измерения количества энергии, потребляемой реактором из электрической сети, производились высокоточным трехфазным энергетическим анализатором, имеющим широкую полосу пропускания.

Данные были собраны во время двух экспериментальных включений реактора, которые длились 96 и 116 часов. В обоих случаях было зарегистрировано аномально высокое выделение тепла. Во время 116-часового эксперимента была произведена процедура калибровки реактора и регистрирующего оборудования. Калибровка реактора проводилась без загрузки в него активного вещества, и в ее ходе не было зарегистрировано никакого дополнительного тепла, выделяющегося сверх количества энергии, потребляемой реактором от электрической сети.

Рассчитанная объемная и гравиметрическая плотность тепловой энергии, выделяемой реактором E-Cat, оказалась выше уровня энергии, которую мог бы выделить любой источник энергии химической природы. Даже учитывая с самой жесткой позиции возможные погрешности и ошибки в результатах измерений, мы обнаружили то, что количество выделяемой реактором энергии минимум на порядок, т.е. в 10 раз, превышает уровень выделения энергии любым другим обычным химическим источником энергии.

Eurostat назвала страну-лидера в области производства электроэнергии из ВИЭ

В Евросоюзе стремительно растет доля использования электроэнергии, произведенной с помощью возобновляемых источников. Лидером в этом сегменте является Норвегия, за ней следуют Испания, Швеция, Латвия и Финляндия. Что касается Люксембурга и Великобритании, то в них показатель развития альтернативной энергетики крайне мал.

По информации Eurostat, в 2011 году 13% потребленной в Евросоюзе электроэнергии было сгенерировано на объектах альтернативной энергетики. В Норвегии этот показатель достиг значения 65%. В Европе доля электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников, с 2004 года выросла на 5,1%, в Норвегии — на 6,1%.

К 2020 году в Европе доля электроэнергии из ВИЭ достигнет уровня 20%, в Норвегии — 67,5%. В настоящее время европейскими лидерами по степени использования электроэнергии из альтернативных источников является Испания с 50%, Швеция с 48%, Латвия с 33% и Финляндия с 32%, в «аутсайдерах» — Великобритания с 3,8%, Люксембург с 2,9% и Мальта с 0,4%.

В апреле Испания получила 54% электроэнергии из возобновляемых источников

В Испании Альтернативная энергетика развивается стремительными темпами. В апреле страна установила новый рекорд: 54 процентов электроэнергии было сгенерировано с помощью возобновляемых источников энергии. Апрельский рекорд закрепил результат за март, когда доля ВЭИ в общем энергетическом балансе западноевропейского государства составила 51.8 процента. Налицо восходящий тренд. По мнению экспертов, цифра продолжит расти благодаря активному развитию ветровой и солнечной энергетики в средиземноморской стране.

Представители организации Red Electrica De Espana (REE), которая является одной из крупнейших электросетевых компаний Испании, сообщили, что на долю гидроэнергетики пришлось 25 процентов от общего объема сгенерированной в апреле электроэнергии, на долю ветроэнергетики — 22 процентов, на долю гелиоэнергетики – 4.8 процента (3.6% – массивы солнечных батарей , 1.2% — солнечные тепловые электростанции). Если текущая ситуация сохранится, Испания может сгенерировать по итогам года больше электроэнергии из возобновляемых источников, чем когда-либо прежде. В 2006 году на долю ВЭИ приходилось всего 19%. Показатель достиг пиковых 35 процентов в 2010 году и продолжал держаться на уровне 32-33 процента в 2011 и 2012 годах.

Кислородная инъекция позволяет людям дышать, не используя лёгкие

Команда Бостонского детского госпиталя изобрела микроскопическую частицу, которая может быть введена в кровоток человека для насыщения крови кислородом – и для этого не требуется помощь лёгких.

Эти частицы способны поддерживать жизнь пациента до 30 минут после остановки дыхания – этого времени обычно достаточно, чтобы предотвратить сердечный приступ или необратимые повреждения мозга, вызванные кислородным голоданием.

Каждая частица содержит в три-четыре раза больше кислорода, чем каждый из наших собственных эритроцитов. Этот кислород заключён внутри клеточной мембраны, состоящей из жира. Мембрана может изготавливаться и из других материалов, но как показала практика, такие частицы имеют тенденцию застревать в мелких капиллярах тела. Жировые же мембраны гораздо гибче и позволяют избежать подобной проблемы.

Доктор Джон Кейр, стоящий во главе разработки новой частицы, начал свои поиски способа насытить кровь кислородом без участия лёгких после трагического случая с одной из своих пациенток. Маленькая девочка страдала от пневмонии и в какой-то момент её лёгкие начали заполняться кровью. Понадобилось 25 минут, чтобы удалить кровь из лёгких, но, к сожалению это было слишком долго, чтобы предотвратить остановку сердца, в результате которой девочка умерла.

Потенциальные применения новой технологии включают в себя медицинское, военное и частное. Применение в военном деле позволит командам диверсантов находиться под водой до 30 минут без необходимости подниматься на поверхность. Частное применение позволит лучше оснастить различные спасательные команды, или, к примеру, даст возможность починить подводную поломку оборудования без дайверского снаряжения.

Найден ключевой фактор регенерации органов у саламандр

Австралийские ученые обнаружили ключевой фактор регенерации саламандр. Возможно, это позволит людям отращивать новые конечности взамен потерянных.

Саламандры являются уникальным видом позвоночных, поскольку способны регенерировать, то есть полностью восстановить даже после серьезной травмы или ампутации, важнейшие части тела и органы, включая ноги, хвост, сердце и даже спинной или головной мозг. Уникальная иммунная система, которая помогает саламандре восстанавливаться, интересует ученых возможностью создания аналогичных методик регенерации, применимых к людям. Не надо объяснять, какие грандиозные перспективы это открывает: полное восстановление поврежденного, изношенного сердца или отращивание новых ног может дать новую жизнь миллионам людей.

К сожалению, несмотря на масштабные исследования саламандр, до сих пор скопировать регенеративную способность этих животных не удалось. И вот, ученые из Австралийского института регенеративной медицины в университете Монаш заявили, что они смогли обнаружить вероятно ключевой фактор «суперспособностей» саламандр. Судя по всему, важнейшую роль в регенерации играют макрофаги – клетки иммунной системы, предназначенные для захвата и переваривания бактерий, грибков, умерших клеток и других чужеродных для организма объектов. Эти клетки не только «убирают мусор», но, как оказалось, активно корректируют ремонт тканей, например, направляют восстановление человеческих мышц. В ходе экспериментов, ученые очищали организм саламандр от макрофагов и наблюдали «выключение» уникальных регенерационных способностей животных. На ранах просто образовывался рубец, как это происходит при серьезных травмах у людей .

Австралийские ученые считают, что макрофаги производят особые химические вещества, которые имеют важнейшее значение для процесса регенерации. Возможно это вещество выделяется непосредственно в месте травмы, по крайней мере именно оттуда ученые планируют начать поиски.

В настоящее время австралийцы готовят долгосрочный проект по изучению работы макрофагов у саламандр и людей. Скорее всего в ближайшие несколько лет удастся выявить то самое различие, которое позволяет саламандрам отращивать конечности и органы. В любом случае, даже если будет найден эффективный способ избавления от рубцов, то уже одно это открытие окупит исследования, поскольку образование рубцовой ткани являются серьезной проблемой не только в косметологии, но и в трансплантологии и протезировании.

Беспилотник X-47B обучается самостоятельно садиться на палубу авианосца

Робо-апокалипсис стал еще на шаг ближе к реальности благодаря усилиям специалистов компании Northrop Grumman и ВМФ США, которые обучили беспилотный летательный аппарат X-47B Unmanned Combat Air System (UCAS) совершать самостоятельную посадку на палубу авианосца. Первая тестовая посадка была произведена 4 мая на аэродроме Naval Air Station Patuxent River в Мэриленде. Во время этой посадки на взлетно-посадочной полосе была развернута кабельная посадочная система, используемая на палубах авианосцев. После совершения еще нескольких посадок на аэродроме беспилотник X-47B, предположительно в конце этого месяца, приступит к испытательным полетам с взлетом и посадкой на палубу настоящего авианосца.

Посадка на палубу авианосца является одним из наиболее сложных маневров, которые приходится выполнять пилотам флотской авиации. Даже достаточно опытному пилоту приходится «потеть», учитывая множество факторов, сажая боевую машину, летящую на скорости 250 километров в час, на летную палубу, которая с высоты выглядит не больше плитки шоколада. И если пилоты выполняют такие посадки, основываясь на своем опыте и интуиции, то системе управления беспилотника придется в режиме реального времени рассчитывать все параметры посадки.

Испытательное приземление, которое совершил беспилотник X-47B 4 мая, проводилось с помощью кабельной системы торможения, которая позволяет высокоскоростному летательному аппарату совершать безопасную посадку на короткую палубу авианосца. Во время посадки аппарат выпускает специальный крюк, который цепляется за трос, натянутый поперек полетной палубы. В случае посадки X-47B точно такая же система была установлена на полосе аэродрома, а в ходе посадки проверялась и отрабатывалась работа алгоритмов системы управления и навигации, которая позволяет беспилотнику действовать полностью в автономном режиме.

Проведенная посадка стала кульминацией трехмесячной программы полетных испытаний беспилотника X-47B, которая проводилась на суше. Эта программа включала точные заходы на посадку, обычное приземление на полосу и другие элементы полетов. «Беспилотный аппарат X-47B выполняет все маневры в точности так, как и было предсказано компьютерным моделированием и симулированием, которые мы проводили ранее в рамках программы UCAS-D. Беспилотник взлетает, летит и приземляется, отклоняясь всего на пару футов от расчетной траектории» — рассказывает Карл Джонсон (Carl Johnson), наблюдатель программы UCAS.

В соответствии с контрактом, компания Northrop Grumman изготовила два опытных образца беспилотников X-47B. Хотя X-47B и называют беспилотником, он не является таковым в традиционном понимании этого термина. Подавляющее большинство современных беспилотников управляются оператором дистанционно, а X-47B является полностью автоматическим летательным аппаратом выполняющим набор заложенных в него заранее инструкций.

Беспилотник X-47B не предназначен для участия в каких-либо боевых действиях. Для этого у него не предусмотрена установка каких-либо систем вооружения, датчиков и камер для ведения разведки и наблюдения. Целью создания беспилотника является отработка технологий, включая взлет, выполнение различных задач на удалении 100 километров от базы, возвращение, дозаправку, посадку и других техник, которые будут впоследствии использованы при создании действительно боевых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Как уже упоминалось выше, в скором времени начнутся тестовые полеты, во время которых беспилотник X-47B будет совершать самостоятельные взлет и посадку на палубу авианосца. А отработка техники автоматической дозаправки в воздухе запланирована на 2014 год.

Беспилотник впервые взлетел с авианосца

14 мая состоялось важное событие, которое изменит практику войны. С борта авианосца GEORGE H.W. BUSH взлетел беспилотный палубный ударный самолет X-47B. Беспилотник впервые в автоматическом режиме справился с взлетом с авианосца, находящегося в море . X-47B стартовал с помощью обычной паровой катапульты, выполнил несколько маневров и вернулся на базу в Patuxent River. Полет проходил приблизительно в 160 км от побережья Вирджинии. БПЛА получил собственный позывной Salty Dog 502 (дословно «Соленая Собака 502»), стартовал со второй катапульты, и выполнил два прохода над авианосцем: на высоте 304 м и 18 м. Затем БПЛА приземлился на сухопутный аэродром. Весь полет проходил в автоматическом режиме, то есть без непосредственного управления оператором, что отличает X-47B от всех современных ударных БПЛА.

Сегодня такие беспилотники, как MQ-9 Reaper, фактически управляются в режиме реального времени через спутниковые каналы связи. X-47B не требуется постоянный контроль оператора – беспилотнику достаточно выдать команду с помощью простого интерфейса (кликом мышки), и он выполняет ее сам, вплоть до дозаправки в воздухе, взлета/посадки и применения оружия по заданным целям. Теоретически, для управления десятком X-47B нужен будет всего один оператор, кроме того, весь полет палубный беспилотник может находиться в режиме радиомолчания.

Испытания X-47B идут очень быстрыми темпами. Совсем недавно БПЛА имитировал посадку на палубу авианосца, теперь он выполнил взлет с реального носителя, а посадку на авианосец запланировали на июль-август 2013 года . Если все пройдет успешно, к следующему году X-47B будет готов к испытанию в боевых условиях.

Посадка на движущийся авианосец является очень сложной задачей даже для опытного пилота. Беспилотнику придется отслеживать положение посадочной полосы и точно рассчитать точку и скорость касания палубы для надежного захвата троса аэрофинишера. Для этого X-47B использует распознавание оптических сигналов и данные GPS. Данная система автоматической посадки уже успешно испытана на истребителе F/A-18 Hornet: навигационную систему от X-47B установили на пилотируемый самолет, но летчик лишь наблюдал, как робот сажает его самолет . Получается, что оборудование и программное обеспечение, разработанное для X-47B, универсально и, теоретически, может применять на различных БПЛА и пилотируемых самолетах.

Оснащение авианосцев беспилотниками с боевым радиусом около 2000 км радикально повысит ударную мощь авианосцев. Сегодня боевой радиус палубных истребителей приблизительно равен 800 км, чего недостаточно для нанесения ударов по удаленным регионам. Малозаметный беспилотник X-47B позволит вести боевые действия даже против противника имеющего мощную ПВО и укрывшего важные объекты инфраструктуры вдали от береговой линии. После того, как X-47B «освоит» автоматическую дозаправку в воздухе (от пилотируемых танкеров или своих беспилотных «собратьев»), он станет стратегическим оружием, способным преодолевать любые расстояния .

LED-лампы позволят круглый год собирать урожай на городских фермах

В будущем основой для круглогодичного земледелия станут отнюдь не привычные нам фермы, а огромные городские склады, в которых горят розовые LED-лампы. Исследователи обнаружили, что выращивание помидоров с помощью светодиодных ламп в зимнее время позволяет значительно сократить выбросы парниковых газов без ущерба в плане урожайности, при этом переход на данный техпроцесс оборачивается минимизацией расходов фермерского хозяйства на электроэнергию. Ученые говорят, что новый метод может изменить саму природу сельского хозяйства .

Фирма Caliber Biotherapeutics, головной офис которой находится в штате Техас (США), выращивает с использованием новой системы похожее на табак растения. Урожай будет использоваться для производства новых лекарств и вакцин. Бывший склад площадью в 14 тысяч квадратных метров полностью изолирован от внешнего мира. Под потолком на высоте около 15 метров крепятся синие и красные светодиоды. У ченые разработали специализированные LED-лампы. Это позволило максимизировать эффективность процесса фотосинтеза, протекающего внутри растений. В итоге биомасса растет почти на 20 процентов быстрее, чем в обычных условиях. Кроме того, фермеры могут сэкономить много электроэнергии.

Исследователи из Университета Пердью говорят, что этот метод может быть использован для круглогодичного производства сельскохозяйственных культур . Профессор садоводства Кэри Митчелл сказал, что в большинстве случаев те же помидоры поставляется в страны с прохладным климатом из распложенных ближе к экватору государств, преодолевая при этом многие тысячи километров. В холодных регионах подобные культуры выращивать неэффективно с экономической точки зрения. А светодиоды позволяют получать урожаи круглый год – вне зависимости от места, где выращивается та или иная культура. Переход на фермы с LED-лампами поможет фермерам активнее конкурировать между собой, что выльется в снижение цен на их продукцию и самым положительным образом отразится на конечных потребителях. Эта технология может позволить производителям сельскохозяйственной продукции из стран с холодным климатом создать новые рабочие места, и даже выращивать еще более вкусные овощи и фрукты (как показывают исследования).

Вертикальная ферма в Токио, представляющая собой городской агропромышленный комплекс

Митчелл и его коллеги долго экспериментировали со светодиодами, которые требуют гораздо меньше энергии, чем традиционно используемые в теплицах газоразрядные лампы высокого давления. Они получили тот же самый урожай — размер и количество фруктов — но светодиоды использовали на 75 процентов меньше электроэнергии по сравнению с обычными лампами. Ученые считают, что данный метод может иметь и другие преимущества, так как слабо нагревающиеся светодиоды могут быть размещены гораздо ближе к грядкам и вдоль боковых стенок растений, освещая не только верхнюю их часть, но и нижнюю.

Искусственное мясо всё ближе

В Лондоне на днях пройдёт презентация первого в истории мяса, выращенного в лаборатории. Говорят, будет вкусно .

Всё ближе событие, с которого может начаться новая гастрономическая эпоха. Через несколько недель на специальном мероприятии в Лондоне Марк Пост из Маастрихтского университета (Нидерланды) предложит гурманам искусственное мясо — деликатес, собранный из 20 тыс. слоёв выращенной в лаборатории мышечной ткани .

Впервые публике (и потенциальным инвесторам) будет продемонстрирована принципиальная возможность технологии, о которой говорят уже не первое десятилетие не только вегетарианцы, но и экологи. Например, исследование, результаты которого были опубликованы в 2011 году, показало, что полномасштабное производство искусственного мяса значительно снизит использование воды, земли и энергии, а также выбросы метана и прочих парниковых газов по сравнению с традиционным животноводством. С ростом спроса на мясо в Китае и прочих постепенно богатеющих странах актуальность этого вопроса только возрастает.

Г-н Пост — лишь один из целого ряда исследователей, которые переключились с выращивания искусственных органов в медицинских целях на изготовление вкусной и здоровой пищи, — несколько раз откладывал премьеру, которая первоначально должна была состояться в прошлом ноябре. По его собственным словам, мясо на вкус очень даже ничего, несмотря на полное отсутствие жира . На лондонской презентации он добавит к нему лишь соль да перец.

Но демонстрация возможности — решение далеко не всех проблем. Нынешнее искусственное мясо выращивается из стволовых клеток телят-эмбрионов, и в будущем их придётся чем-то заменить. Кроме того, один бутерброд с таким мясом стоит €250 тыс., и с этим тоже надо что-то делать, иначе продукт категорически не сможет конкурировать с обычной говядиной.

Начнём со стоимости. В том, что она снизится, нет сомнений. Во-первых, свою роль сыграют автоматизация процесса и прочие технические новшества: например, Габор Форгач из Миссурийского университета (США), основатель компании Modern Meadow , изобрёл 3D-биопринтер для производства более толстых слоёв ткани. Во-вторых, на смену низкоэффективному комбинату по переработке растительной пищи в мясо (то бишь скотине) придёт процесс с высоким КПД. Кроме того, не надо будет тратить драгоценные ресурсы на выращивание того, что в пищу потом не пойдёт (рога, копыта и пр.).

Теперь к клеткам. Г-н Пост пользуется миосателлитами — стволовыми клетками, с помощью которых ремонтируются повреждённые мышцы. Их извлекают из шеи коровы и помещают в ёмкости с питательной средой. Путём проб и ошибок исследователи разобрались, как их количество можно удваивать за три недели (это и прорыв, и сущий пустяк, ведь нужны миллиарды клеток ).

Затем клетки попадают в комочек геля на пластиковой посуде. Количество питательных веществ резко снижается, и клетки начинают голодать, что побуждает их к превращению в клетки мышечной ткани. Со временем они объединяются и формируют мышечные волокна, обрастают белками, организуются в сокращающиеся элементы. Главное тут, подчёркивает г-н Пост, — правильно расположить клетки и позволить им закрепиться, чтобы нарастить напряжение, без которого мышцы не смогут сокращаться.

Результатом становиться крошечная розовая ниточка длиной около 12 мм и диаметром всего 1 мм. Она такая узкая, потому что клеткам надо располагаться как можно ближе к источнику питательных веществ. Если вы хотите получить полоску потолще (и приготовить стейк, а не гамбургер), придётся создавать сеть каналов — эквивалент кровеносных сосудов, дабы питательные вещества дошли до каждой клетки. (А для стейка придётся к тому же выращивать жировую ткань.)

Г-н Пост оправдывает свой выбор в пользу миосателлитов тем, что они легко дифференцируются. «Клетка-сателлит подходит идеально, — говорит он. — Не надо прибегать ко всяческим фокусам. Кроме того, тут есть практическая выгода, ибо за производство стволовых клеток и контроль качества отвечает само животное».

Но поскольку воспроизводству миосателлитов есть предел, искусственное мясо г-на Поста всегда будет зависеть от коровы. Поэтому другие исследователи ставят на такие типы стволовых клеток, которые способны воспроизводиться неопределённо долго, так что в регулярных походах на мясокомбинат нужда отпадёт . Например, сотрудники Утрехтского университета (Нидерланды) пытаются выделить эмбриональные стволовые клетки свиней и коров. А Николас Дженовезе из Миссурийского университета занят обыкновенными зрелыми клетками, которых «заставили» стать стволовыми: в таком случае источниками искусственного мяса могут быть, к примеру, клетки кожи свиньи.

Но даже если не удастся полностью отказаться от живого скота, необходимость в нём резко сократится. «Я буду рад, если число стад по всему миру уменьшится хотя бы в миллион раз», — признаётся г-н Пост.

Наночастицы серебра обеспечат семью чистой водой всего за 2 долл. в год

Ученые из Индийского технологического института разработали дешевый высоко-эффективный фильтр на основе алюминиевого композита с наночастицами серебра, который может обеспечить дешевой питьевой водой миллионы людей по всему миру .

Новый фильтр отличается дешевизной: фильтр стоимостью 2-2,5 долл. может обеспечивать семью из 5 человек чистой водой в течение 5 лет . В ходе экспериментов 50-граммовый фильтр смог очистить 1500 литров воды без необходимости повторного использования. Для семьи на год хватит 120-грамового фильтра. Индийский фильтр работает просто: вода проходит через фильтр, наночастицы серебра окисляются и освобождают ионы, которые убивают вирусы, бактерии и нейтрализуют токсичные химические вещества, такие как свинец и мышьяк. Одиночные наночастицы попадают в питьевую воду, но разработчики утверждают, что это безопасно для здоровья.

При разработке нового фильтра индийским ученым удалось решить главную проблему: надежный выпуск ионов серебра в очищаемую воду при минимальном засорении фильтра. Нанокомпозитный фильтр не требует электропитания и очищает воду от патогенов одним из самых эффективных способов . Восстановление фильтра также происходит очень легко – он просто промывается дистиллированной или максимально чистой питьевой водой. Таким образом экспериментальные образцы полностью восстанавливали свои свойства не менее 5 раз .

Найдена бактерия похудения

Кишечная микрофлора влияет в нашем организме на самые разные процессы, от высшей нервной деятельности до беременности, но в первую очередь она всё-таки воздействует на пищеварение и обмен веществ. Бактерии помогают расщеплять то, что мы съели, способствуют всасыванию одних веществ и препятствуют усвоению других, а это не может не влиять на общую биохимию и физиологию. К примеру, не так давно было расшифровано влияние желудочно-кишечных бактерий на уровень холестерина . Эта роль бактерий была известна, но конкретные детали процесса, в который вовлечены желчные кислоты и специальный рецептор кишечных клеток, удалось понять лишь сейчас.

Неудивительно, что среди учёных большой популярностью пользуется идея о том, что с помощью бактерий можно вылечить больной метаболизм, результатом которого оказываются ожирение, диабет и прочие малоприятные вещи. Исследования в этом направлении ведутся полным ходом, достаточно упомянуть недавние результаты учёных из Гарварда (США), которым удалось уменьшить массу тела у лабораторных животных с помощью желудочно-кишечных бактерий. Эти эксперименты показали, что в принципе идея работает: ожирение действительно можно свести на нет с помощью микрофлоры .

Однако микрофлора — это сотни и тысячи штаммов микроорганизмов. Какие из них отвечают за похудение? Вопрос первостепенного практического значения, однако ответ на него дать весьма непросто. Если мы захотим лечить больных с расстройствами обмена веществ, нам придётся создать чистый препарат нужной бактерии. Просто переселять бактерии от худых доноров полным реципиентам, как это делали в Гарварде, довольно рискованно: человек, конечно, похудеет, но, кроме бактерий для похудения, получит целый букет других бактерий, которые привыкли к чужому — донорскому — кишечнику. Кишечную микрофлору можно с полным правом сравнивать с экосистемой, а экосистеме может стать не очень хорошо, если в ней внезапно нарушатся пропорции: одних видов сильно прибавится, других убудет, и т. д. И всё это обязательно скажется на состоянии организма в целом.

Поэтому открытие исследователей из Лувенского католического университета (Бельгия) представляется очень важным. Группе Патриса Кани удалось найти конкретную бактерию, которая заставляет организм сбросить лишний вес. Ей оказалась Akkermansia muciniphila , её доля в пищеварительном тракте млекопитающих равна 3–5% от всех местных бактерий. Раньше никто не замечал корреляции между численностью A. muciniphila и ожирением.

Желудочно-кишечные бактерии человека.

Как пишут учёные в журнале PNAS, у мышей, генетически предрасположенных к ожирению, количество A. muciniphila было в 3000 раз меньше. Кроме того, если мышей кормили жирной пищей, то, независимо от массы тела животных, численность A. muciniphila у них падала в 100 раз.

Авторы работы пробовали восстановить уровень этой бактерии, либо просто кормя ею мышей, либо давая животным олигофруктозный пребиотик, избирательно стимулировавший рост бактерии. После этого у мышей уменьшалась масса тела, и доля жировой ткани приходила в норму, хотя животных продолжали пичкать жирным . Кроме того, у мышей спадало воспаление жировой ткани и снижалась устойчивость тканей к инсулину — а ведь и воспаление в адипоцитах , и устойчивость к инсулину есть признаки диабета второго типа. Также падал уровень эндотоксинов в крови, слабела гипергликемия . Одновременно возрастал уровень эндоканнабиноидов, которые помогают контролировать глюкозу в крови, а также регулируют всасывание в желудочно-кишечном тракте и воспалительные процессы.

Среди других плюсов от A. muciniphila исследователи отмечают утолщение слизистой оболочки кишечника . Ожирение обычно сопровождается истончением слизистой кишечного эпителия, а это открывает патогенным бактериям непосредственный доступ к клеткам эпителия — со всеми вытекающими. Так вот, в присутствии A. muciniphila слизистый защитный барьер восстанавливался. То есть эта бактерия вообще помогает организму защититься от самых разных болезнетворных агентов . Авторы работы полагают, что A. muciniphila посылает какие-то сигналы клеткам кишечника, заставляя их ударно производить слизь и антимикробные реагенты, но что это за сигналы, учёные пока не знают.

Хотя жирная диета сильно меняла состав микрофлоры, последующая «добавка» A. muciniphila не приводила в ней ни к каким радикальным перестройкам. А это говорит о том, что похудения можно добиться с помощью одного-единственного штамма , не беспокоясь, грубо говоря, насчёт множественных и комплексных изменений в составе желудочно-кишечных бактерий. Усилий одной только A. muciniphila будет вполне достаточно.

Кстати говоря, с другими бактериями такой номер не проходил: исследователи, например, безрезультатно кормили ожиревших мышей Lactobacillus plantarum, которая в изобилии содержится в пробиотиках .

Теперь дело только за тем, чтобы проверить эти результаты на человеке.

Поразительная интернет-статистика за 2012 год

Работники мониторинговой компании Royal Pingdom собрали гигантский список различных данных, связанных с интернетом за 2012 год .

Facebook набрал 1 миллиард пользователей в октябре 2012 года, а его конкурент — соцсеть Twitter — 200 миллионов в декабре.

Выделяются из списка 2.2 миллиарда пользователей электронной почты по всему миру (425 миллионов используют Gmail, делая его самым большим почтовым сервисом в мире), 634 миллиона веб-сайтов (ежегодно добавляется в сеть 51 миллион) и 246 миллионов регистраций доменных имён в 2012 году, 2.4 миллиарда пользователей сети интернет по всему миру и 1.2 триллиона поисковых запроса в Google в 2012 году.

Если окунуться в статистику социальных сетей за 2012 год, то можно увидеть 2.7 миллиарда лайков на Facebook за один день, 175 миллионов записей в Twitter, в то время как кнопка Google +1 побила рекорд в 5 миллиардов кликов за день.

Также выделяются из списка 1.3 миллиарда смартфонов, проданные во всём мире за 2012 год, 4 миллиарда часов просмотра видео на YouTube в месяц и поразительные 7 петабайт фотографии, которые добавлялись на Facebook ежемесячно.

ФСИН соберет ДНК всех российских заключенных

С помощью генетической базы полиция и тюремное ведомство смогут раскрывать преступления, отслеживать судьбу заключенных, а также идентифицировать их личность

Федеральная служба исполнения наказаний (ФСИН) приступила к реализации масштабного проекта по созданию генетической базы всех российских заключенных. Первоначально ДНК-метки возьмут у осужденных за тяжкие и особо тяжкие преступления — убийства, разбои и насилие, для чего ФСИН заказала почти 200 тыс. специальных наборов и готова потратить на них более 84 млн рублей. Этой базой смогут воспользоваться все российские силовики, но в первую очередь — оперативники и сыщики угрозыска МВД. С помощью ДНК-меток можно будет раскрывать преступления, отслеживать судьбу заключенных, а также идентифицировать их личность, чтобы предотвращать побеги под данными других людей.

Работа по составлению генетической базы началась еще в прошлом году. Теперь ФСИН закупает еще 189,5 тыс. наборов «для взятия, хранения и предварительной обработки геномного материала человека при проведении геномной регистрации». Стоимость одного набора составляет около 450 рублей. Набор представляет собой пластиковый пакет, в котором находятся пропитанные дезинфицирующим средством салфетки, пару стерильных перчаток, одноразовый ланцет для забора крови, а также специальная карта-носитель, которая и используется для хранения и транспортировки образцов крови. В заказе прописаны адреса и телефоны 58 управлений ФСИН по всем регионам России, куда предстоит доставить комплекты для забора крови.

На 1 апреля 2013 года 85% содержащихся в тюрьмах и СИЗО осуждены или подозреваются в тяжких или особо тяжких преступлениях, поэтому в первую очередь образцы ДНК возьмут у них. Всего в учреждениях уголовно-исполнительной системы России содержится 693,4 тыс. человек, а забрать кровь предстоит ориентировочно у 589 тыс. человек.

В средиземноморской диете нашли убийцу раковых клеток

Исследователям из университета штата Огайо полагают, что им удалось установить молекулярный механизм, лежащий в основе отмечаемого ранее антиракового эффекта средиземноморской диеты, богатой овощами и фруктами.

Как оказалось, все дело во флавоноиде апигенине, в изобилии содержащемся в петрушке, сельдерее, аптечной ромашке, а также во многих фруктах и овощах, который перепрограммирует раковые клетки на генетическом уровне, делая их тем самым более уязвимыми.

В ходе экспериментов in vitro на клетках рака молочной железы авторы исследования обнаружили, что апигенин благодаря связыванию с белком hnRNPA2, регулирующим РНК-метаболизм, фактически превращает раковые клетки в нормальные благодаря восстановлению процесса однократного сплайсинга – совокупности реакций, происходящих при созревании информационной РНК, с которой затем считываются белки.

При примерно 80 процентах онкологических заболеваний в раковых клетках наблюдается ненормальный, удвоенный сплайсинг, что обуславливает их «живучесть» и бурное размножение. Нормализация этого процесса возвращает раковым клеткам способность к апоптозу – запрограммированной смерти, а также делает их более подверженными воздействию со стороны препаратов химиотерапии.

«Получается, что, потребляя это вещество, мы активируем механизм, убивающий раковые клетки, – отметила одна из авторов исследования, специалист по молекулярной генетике Андреа Досефф (Andrea Doseff). – Следовательно, здоровое питание обеспечивает нормальное функционирование клеток нашего организма».

Результаты исследования, как сообщает ScienceDaily, будут опубликованы на текущей неделе в онлайн-издании журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

Создать универсальную еду

Вторая проблема – многие из нас недостаточно хорошо питаются. Процент тех, кто питается хорошо, очень мал. Немногие исходят из того, что нужно нашему организму, а потребляют слишком много сахара, соли и жиров.

Роб Райнхарт решил выяснить какие питательные вещества необходимы нашему организму и скомпоновать так называемую «супер-еду» – долговечную, дешевую и которая подойдет человеческому организму на 100%.

  • Мальтодекстрин (углеводы),
  • Овсяный порошок (углеводы, клетчатка, белки, жиры),
  • Белок,
  • Масло из виноградных косточек (жир),
  • Глюконат калия,
  • Соли (натрия),
  • Магния глюконат,
  • Мононатрийфосфат,
  • Карбонат кальция,
  • Метилсульфонилметан (сера),
  • Креатин,
  • Сухой соевый лецитин,
  • Глюконат железа (железо),
  • Различные витамины и минеральные добавки.
Каждый электрик должен знать:  Диф.автоматы для отдельных розеток

Роба бесило чрезмерное количество времени необходимое для того, чтобы пожарить яичницу с утра и он решил, что он должен это изменить. И он принял и воплотил идею упрощения процедуры приготовления пищи. Роб решил, что еда — это всего лишь «питательные вещества, которые необходимы для функционирования организма.» И Роб пришел с бежевому коктейлю без запаха, который он назвал Soylent.

Soylent содержит все питательные компоненты самой сбалансированной диеты в мире, но содержит только треть калорий и ни одного из токсинов и канцерогенов, которые обычно можно найти в своём обеде. Soylent имеет потенциал, чтобы изменить отношение всего мира к пище. По мнению Роба тело должно получать, в любом виде витамины, минералы и микроэлементы, а также аминокислоты, углеводы и жиры. В качестве жира, Роб использовал оливковое масло и добавил ещё рыбий жир. Олигосахарид заменил сахар. Также там присутствуют всякие прибиотики и прочие вещества нужные организму.

На вопрос о вкусе он отвечает, что на вкус его раствор очень неплох. Но в отличие от привычного вкуса еды, его коктейль большинству по вкусу будет непривычен. Главное его оправдание непривычному вкусу то, что он просто не хочет быть зависимым от вкусовых ощущений и хочет получать удовольствие от жизни, а не от вкуса еды. В среднем Роб экономит до 3 часов в день и около 400 долларов в месяц. При этом Роб сомневается в том, что потребительское общество готово к тому, чтобы сейчас принять его продукт. Требуется время и изменение мировоззрения, в основном у американцев, как говорит создатель коктейля, с ними будет сложнее всего.

Идея научно сформулирована, множество людей считают ее весьма привлекательной. Soylent берет на себя все ваши потребности в питании. Теперь можно очень просто выяснить сколько калорий вы принимаете, если есть потребность набрать или сбросить вес.

Электромобили Tesla получат бесплатную пожизненную подзарядку

Разработчик и производитель электромобилей Tesla Motors сообщил о радикальном расширении сети зарядочных станций. При этом покупатели автомобиля Tesla Model S получат пожизненное право использовать эту сеть бесплатно.

В настоящее время компания имеет собственную сеть зарядочных станций в Калифорнии и Неваде, а также охватила восточное побережье от Бостона до Вашингтона. Центральная часть и юг США, то есть большая часть территории страны, остаются вне зоны покрытия. Через полгода, как заверяют представители фирмы, ситуация должна поменяться. Tesla Motors утверждает, что через шесть месяцев фирменные станции для зарядки аккумуляторов электромобилей будут «стоять вдоль всех шоссе, соединяющих основные мегаполисы». На этом этапе планируется покрыть пространство от Аризоны до Флориды и захватить часть Канады с Оттавой и Монреалем. Еще год планируется потратить на развитие сети в южной части США и в это же время увеличить плотность зарядочных станций так, чтобы сделать их доступными для всего населения страны. После реализации этих планов, как говорят в компании, владельцы Tesla Model S смогут бесплатно перемещаться где угодно .

Зарядные станции, спроектированные по новой технологии, смогут перезарядить аккумуляторы за полчаса и получают часть энергии от солнечных батарей, смонтированных на своей плоской крыше .

Стоимость седана Model S составляет от 80 до 100 тысяч долларов, а пробег от одной зарядки достигает 500 километров. В последние месяцы в США электромобиль по продажам обошел немецкие седаны представительского класса.

Автомобиль без водителя способен обойтись и без лидара

Элон Маск , глава производящей электромобили Tesla Motors и частного космического перевозчика SpaceX , недавно сделал довольно интригующее заявление: он хочет, чтобы самые продвинутые из сегодняшних электромобилей производимые его компанией справлялись с работой самостоятельно, оставив водителю роль пассажира на переднем сиденье. В том же заявлении он предположил, что мог бы поработать над этим вместе с Google. Правда, в интервью, данном Bloomberg чуть позже, от слов про Google он всё же отказался. Лидары, применяемые на Google Prius, слишком дороги — по крайне мере в их сегодняшнем виде, уточнил г-н Маск.

Израильская фирма Mobileye настроена абсолютно в том же духе. Хотя новые методы производства лазеров и лидаров способны радикально снизить стоимость системы подобных сенсоров, для Google Prius она колеблется в районе $60 000–70 000, что не очень пригодно для выхода на рынок. Mobileye дорабатывает систему с импользованием нескольких камер, и её стоимость не превысит $1 000. Наличие камер со всех направлений увеличит автономность, включая возможность обгона на трассе и в городе без участия водителя. Кроме того, благодаря модулю распознавания дорожных знаков и разметки системе не потребуется трёхмерная карта местности, которую Google предпочитает закладывать в свой робомобиль до начала движения.

Mobileye не новичок в автоматизации управления автомобилем. Ещё в 1990-х компания убедила General Motors купить у неё систему автоматического обнаружения машин в соседних потоках, не дающих совершать перестроение вбок, если оно угрожает столкновением. Автоконцерн Nissan, который недавно приобрёл у израильтян систему объезда пешехода, внезапно выбегающего из-за припаркованной машины в момент её выезда, уже испытывает её, заявляя о намерении вывести на рынок в ближайший год. Нацеленность на работу с уже существующими производителями даёт основания ожидать, что многокамерные автопилоты Mobileye появятся в обещанные сроки — то есть до 2020 года. В случае успеха новой системы, она будет весьма выгодно выглядеть на фоне с трудом удешевляемой Google-разработки, которую сама компания надеется довести до приемлемой цены к 2020 году.

Известный ученый Владимир Александрович Миронов — автор технологии печати органов

Научный руководитель Лаборатории 3D Bioprinting Solutions Владимир Александрович Миронов – тканевый инженер, автор первой публикации о печати органов, рассказал о своей работе и поделился достигнутыми в этой области результатами.

Каждый год миллионы людей испытывают острую потребность в органах для пересадки, в то время как найти доноров становится все сложнее. В этих условиях остро ощущается потребность в альтернативных подходах к лечению тяжелобольных пациентов. Решением проблемы нехватки донорских органов является регенеративная медицина – область науки, занимающаяся восстановлением пораженной болезнью или поврежденной (травмированной) ткани с пмощью активации эндогенных стволовых клеток или с помощью трансплантации клеток (клеточной терапии). 3D-печать органов, то есть, organ-engineering или 3D-биопринтинг – это одна из наиболее интересных областей, возглавляющих сегодня рейтинги самых инновационных технологий 2013 года, отмеченных аналитическими компаниями Gartner, РБК и крупнейшего американского агентства JWT.

Промышленные 3D-принтеры становятся с каждым годом все доступнее, в этом году в продажу поступили портативные устройства по цене всего 1500 долларов. Принтеры для печати биоматериала также уже присутствуют в продаже, такое оборудование доступно по цене от 150 до 500 тысяч долларов. С появлением этих устройств на рынке исследователи получили новые ранее не доступные возможности. Ученые вплотную подошли к реализации идеи того, что можно воссоздавать внутренние органы человека не прибегая к использованию доноров.

Как же можно вырастить живой орган?

На первом этапе с помощью специального программного обеспечения создается компьютерная модель, так называемый «блюпринт». Это не просто «скан» органа с нужной детализацией: живые ткани динамичны, имеют способность сокращаться, и это значит, что модель должна быть бóльших размеров, чем будущий орган. На втором этапе с использованием созданной модели производится непосредственно печать при помощи биопринтеров. Заключительный этап профессор Миронов называет ускоренным тканевым созреванием (accelerated tissue moderation). На этом этапе орган находится в биореакторе под постоянным мониторингом и с помощью специальных веществ ускоряется созревание тканевых структур, чтобы механические свойства тканей соответствовали требуемым для пересадки.

Когда ждать появления первых пациентов с напечатанными органами?

Сегодня получены реальные результаты в создании тканей органов с использованием биопринтеров и известны технологии, с помощью которым можно создавать сосуды различного диаметра. Согласно авторитетным источникам из США к 2030 году технология трехмерной биопечати органов будет доступна для пациентов .

3D печать может восстанавливать межпозвонковые диски. Уже сейчас в Германии и США проводят операции по воссозданию хрящевой и костной ткани. При этом из здорового хряща берутся хондроциты, выращиваются в сыворотке пациента, и вводятся в поврежденные области.

На следующем этапе развития технологии можно будет создавать сухожилия, бронхи, кожу и т.д. Идея биопечати представляется очень эффективной и перспективной как для науки, так и для индустрии. Профессор обосновывает это на примере пациентов с заболеваниями почек: «Сейчас есть разные методы поддержания жизни таких больных. Например, можно использовать диализ. В Америке это стоит в районе 75 тысяч долларов в год, то есть примерно 1 млн. долларов за 12 лет. Если мы сделаем почку, которая будет стоить 250 тысяч (столько сегодня стоит механическое сердце), и проведем больному операцию стоимостью еще 250 тысяч, и после пересадки не нужно будет использовать диализ и иммунодепрессанты, в общей сложности потребуется полмиллиона долларов. Расходы снизились на 50%. При этом все остаются в выигрыше – и больные, и государство, и производители. Это мощная индустрия. Только рынок почки сегодня – 25 млрд. долларов».

Таким образом, 3D-печать органов в недалеком будущем произведет новую медицинскую революцию. Эта технология позволит удешевить и упростить лечение тяжело больных, которым требуются органы для пересадки, а также откроет новые возможности для исследователей. «Первая медицинская революция – открытие структуры ДНК, вторая – расшифровка генома. Теперь у нас есть стволовые клетки, биоматериалы, компьютеры и 3d-моделирование, поэтому мы можем устроить новую медицинскую революцию – создать новые человеческие органы, не прибегая к пересадке или суррогатам».

НАСА собирается обесценить золото и платину

Для начала, НАСА планирует отыскать подходящий астероид весом около 500 тонн поблизости от Земли и перетащить его на орбиту Луны. Данный астероид станет испытательным полигоном для разработки технологий космодобычи. Проект этой миссии уже готов и ведется ее подготовка. К 2021 году выбранный астероид посетят астронавты – для сбора образцов. Затем начнется подготовка автоматизированных добывающих станций.

На первый взгляд, идея добычи полезных ископаемых в космосе выглядит умопомрачительно дорогой утопией. Тем не менее, в НАСА считают, что основную проблему, высокую цену вывода оборудования в космос, можно решить с помощью существующих технологий, вроде селективной лазерной плавки (SLM), а попросту говоря «печати» металлических деталей лазером. Благодаря SLM, производство, например ковша для космического экскаватора, выглядит не так уж сложно: добытый на астероиде металл превращается в порошок, который сплавляется в готовый ковш лазерным лучом SLM-принтера. Аналогичным способом роботизированные добывающие комплексы могут собирать других роботов и увеличивать выработку металлов. При этом 3D-печать универсальна: с ее помощью можно делать практически все: от прочных бетонных сооружений, до корпусов транспортных капсул для отправки готовой продукции. Первое поколение роботов будет простым, сродни первым машинам эпохи паровых двигателей. Затем на астероид можно отправлять более сложных роботов, которые будут собирать сложных механических «шахтеров» и «рабочих», насыщенных сложной электроникой. Для производства основных компонентов роботов на астероидах есть все, что нужно: вода, углерод, металлы, солнечная энергия. Ну а сложная электроника весит немного и занимает малый объем — ее можно доставить с Земли.

После того, как на Землю станут прибывать первые партии редкоземельных элементов, предприятие полностью окупится и начнет приносить большие прибыли. Благодаря доступности такого сырья, как платина или иридий, станет возможным широкомасштабное внедрение большого количества перспективных технологий, например топливных водородных элементов. Драгоценные металлы, такие как золото, могут повторить судьбу алюминия, который поначалу стоил баснословно дорого, а после открытия процесса переработки бокситов стал очень дешев. Не исключено, что все государственные резервы в золоте и платине превратятся в груды дешевых «болванок» и их останется только пустить в промышленное производство.

В продаже появился первый полноцветный настольный 3D-принтер

Появился первый полноцветный 3D-принтер, способный печатать сразу пятью цветами. С его помощью можно изготовить практически любой пластиковый предмет, необходимый в быту. Компания botObjects, которая ранее представила первый в мире полноцветный настольный 3D-принтер ProDesk3D, объявила о начале предзаказа на свой инновационный товар. Первая поставка принтеров по сделанным предказам ожидается 1 октября 2013 года. Предполагаемая цена ProDesk3D составит $3000, однако при предзаказе указана стоимость $2849 для стандартной комплектации. Расширенная комплектация при предзаказе обойдется в $3349.

Одновременно botObjects объявила о запуске новой версии сайта с полезной информацией для будущих пользователей нового ProDesk3D. Так, теперь на сайте можно увидеть образцы напечатанных изделий, которые демонстрируют превосходство ProDesk3D над другими товарами в категории настольных принтеров. Это подтверждают и опубликованные технические характеристики нового продукта: ProDesk3D печатает с разрешением 25 микрон — примерно в 4 раза точнее, чем конкуренты, и с максимальной скоростью 175 мм в секунду (что сравнимо со скоростью промышленных 3D-принтеров).

Принтер стандартной комплектации может печатать одновременно 5 цветами PLA-пластика, а для печати пластиком ABS нужны дополнительные печатающие головки (в базовом комплекте их нет). При этом прибор самостоятельно смешивает цвета и выдает продукт заданной расцветки. Максимальный размер площадки для печати составляет 300х275х275 мм.

В компании botObjects полагают, что 3D-принтеры совершат такую же революцию, как в свое время совершили персональные компьютеры. Инновация найдет применение дома, в офисе, промышленности, образовании. Такие области как дизайн, моделирование, машиностроение, архитектура и многие другие полностью изменятся с повсеместным распространением 3D-принтеров.

Электронное правосудие: лёд тронулся

Суд присяжных был впервые введён в систему российского судопроизводства почти 150 лет назад, а вообще его появление относят к временам правления Генриха II Плантагенета, то есть к XII веку. С тех пор мало что изменилось в сути этого института, в том числе и квалификация присяжных заседателей. Например, в России ими не могут быть лица моложе 25 лет, имеющие непогашенную или неснятую судимость, имеющие физические или психические недостатки, препятствующие полноценному участию в рассмотрении судом уголовного дела и т.п. А в США процветает целая индустрия экспертов, призванных обеспечить отбор «правильных» присяжных для конкретного дела.

Индустрия эта стала возможной только потому, что закон законом, но присяжные, как, впрочем, и судьи, тоже люди и ничто человеческое им не чуждо. Речь в данном случае идёт не о подкупе, а об эмоциях. Вопрос о контроле над эмоциями давно заботит исследователей, которые публикуют вполне научные работы о том, например, что для большей вероятности условно-досрочного освобождения судья, принимающий решение, должен быть сытым. Другие специалисты, стараясь привести процесс принятия решений в процессе судопроизводства, прибегают к искусственному разуму.

Так, на предстоящей Международной конференции по искусственному разуму и праву, которая состоится в Риме с 10 по 14 июня 2013 года, разработчик из мюнхенского отделения Института Фраунхофера Том Гордон (Tom Gordon) представит приложение под названием Elterngeld или «Деньги родителей». Несмотря на двусмысленное название, приложение предназначено для автоматического рассмотрения дел, связанных с пособиями на детей, выплачиваемых Федеральным агентством по трудоустройству Германии. Одной из проблем, с которой столкнулся разработчик, является сложности с пониманием текста закона, возникающие у компьютера – алгоритмов и логики не хватает, чтобы разобраться.

Поэтому другая программистка Анна Ронкайнен (Anna Ronkainen) из финской компании Onomatics решила пока что освоить довольно логичную отрасль права – товарные знаки. Её приложение осуществляет поиск по базе данных товарных знаков США и Европы и определяет, не является ли новый знак «сходным до степени смешения». Конечно, до суда присяжных ещё далеко, но, как говорил Остап Бендер, лёд тронулся .

Винтовка TrackingPoint поступила в продажу

Благодаря изобретению американской компании TrackingPoint метко стрелять может кто угодно, причём без всякой специальной подготовки.

В декабре прошлого года прошла информация о цифровом прицеле Xact, который позволяет стрелку только выбирать в поле зрения, куда он хочет стрелять, после чего винтовка сама производит выстрел именно в тот момент, когда цель находится на линии огня, с учетом всех поправок баллистического вычислителя. Тогда компания TrackingPoint обещала, что первые три модели винтовок, оборудованных новым устройством, поступят в продажу в этом году, и не обманула. Первая партия винтовок по цене 22.500 долларов была отправлена в магазины в середине мая 2013г. Винтовки оборудованы прицелом автоматического сопровождения движущейся цели с цифровым дисплеем, лазерным дальномером и целеуказателем и баллистическим вычислителем.

Программное обеспечение прицела защищено паролем, который не позволяет кому попало пользоваться устройством. В комплекте также поставляется iPad «мини» со специальным интерактивным мобильным приложением. Работа устройства напоминает видеоигру. С помощью приложения ShotView видеосигнал в реальном времени через WiFi передаётся с дисплея прицела на смартфон или планшетник.

Первые винтовки выпускаются на базе охотничьих ружей Winchester Magnum калибра .300 и Lapua Magnum калибра .338, однако компания сообщила, что подписала контракт на поставку своей технологии фирме Remington для более дешёвых винтовок с меньшей дальностью стрельбы.


Хан, который перевернул мир

Как устроить революцию из кладовки и стать самым популярным учителем в истории

В последние полгода университеты всего мира один за другим включаются в гонку за право бесплатно обучать миллионы студентов по всему миру, а к лету 2013 года цунами образовательного контента настигло и Россию. Размещенные в открытом доступе в Сети учебные курсы (MOOC — Massive Open Online Courses) влияют на глобальный рынок образования. Но, пожалуй, лучшим примером комплексного отношения к инновациям в образовании является Khan Academy и ее основатель Салман Хан, открытые и бесплатные уроки которого в Сети посмотрели по меньшей мере 270.000.000 раз. Бывший финансовый аналитик оказался гениальным маркетологом и упорно продвигает свой проект, призванный до неузнаваемости реформировать школьное образование.

В конце июня Санкт-Петербургский государственный университет начал переговоры с американской компанией Coursera о размещении курсов, в том числе русскоязычных, на ее сайте. В случае если переговоры завершатся успехом, СПбГУ окажется в элитной компании Принстона, Стэнфорда и еще 70 университетов рангом поменьше. Пока же англоязычные курсы Coursera на русский язык переводит компания Digital October.

Перемены, которые несут с собой новые технологии доставки цифрового контента, еще до конца не осмыслены, но уже само появление MOOC стало мощным стимулом для учебных заведений всего мира конкурировать за студентов, большинство из которых не смогут не то что получить доступ в аудитории этих университетов, но даже просто закончить большинство из этих курсов из-за слабой базовой подготовки. Однако университеты не собираются прекращать эксперимент — то ли из стремления заявить о себе, то ли из страха упустить момент, пока провайдеры декларируют свое намерение доставить знания в те уголки мира, которые их лишены, и вслед за университетами вступают в отчаянную конкуренцию за пользователей.

Сервис Udacity уже объявил, что с 2014 года в партнерстве с университетом Georgia Tech и компанией AT&T запускает полноценную магистерскую программу в Сети, которая будет разительно отличаться от программ, существующих сейчас. Неизвестно не только то, насколько успешным окажется эксперимент, но и чем Udacity ответят конкуренты — вышеупомянутая Coursera и «гарвардский» edX. Но пока технологические платформы бьются за пользователей, университеты — за студентов, а вместе — за потенциальную возможность капитализировать свои наработки, другие новаторы ушли по схожему пути гораздо дальше. Пусть даже речь идет не об университетском, а о базовом, школьном образовании.

Сегодня бывший аналитик хедж-фонда 36-летний Салман Хан является, пожалуй, самым известным учителем в мире. Между тем мало кто представляет себе, как он выглядит, и практически никто из десятков миллионов его учеников не встречал Хана в реальной жизни. Но именно на сайт Khan Academy, за которым стоит некоммерческая организация, созданная Ханом, словно в школу, ежедневно заходят миллионы пользователей, чтобы получить доступ к лучшему собранию математических микролекций.

Хан родился в США, хотя его отец — выходец из Бангладеш, а мать — из Индии. Отец рано оставил семью, и Хана вырастила мать; из-за нехватки денег будущий основатель Khan Academy учился в государственной школе, которая не отличается хорошим уровнем подготовки школьников. Но страсть к знаниям вообще и к математике в частности позволила Хану поступить в престижный Массачусетский технологический институт и стать в итоге обладателем сразу четырех дипломов: бакалавра математики, бакалавра и магистра компьютерных наук MIT и диплома MBA Гарварда. Завершив обучение, Хан устроился аналитиком в инвестиционный фонд, где ему постоянно пеняли на средненькие показатели и откуда он вскоре уволился. Неудача не сломала Хана, и вскоре он уже работал в гораздо более престижном хедж-фонде, женился и ни о каком образовании вовсе не думал.

Все изменилось, когда Хан вызвался помочь своей племяннице с математикой. Правда, возникла сложность: Хан в тот момент находился в Бостоне, а его племянница жила в Новом Орлеане. Чтобы объяснить девочке математику, Хан сперва использовал мессенджер и специальный сервис, где рисовал для нее с помощью графического планшета решения задач, а позднее по совету знакомых стал использовать YouTube, размещая на сервисе микролекции и сопровождая их закадровым комментарием. Результат поразил Хана, полагавшего, что YouTube подходит лишь для того, чтобы постить ролики про котиков. Вскоре он стал получать тысячи писем от родителей школьников, авторы которых благодарили его за внятное объяснение элементарной математики, которую они благополучно забыли со школьных времен и были не в состоянии объяснить своим детям. В тот момент на YouTube существовало множество похожих каналов, но именно Khan Academy привлекла внимание Билла Гейтса, который в 2010 году рассказал, что использовал лекции Хана для обучения своих детей. С того момента популярность Khan Academy возросла экспоненциально. Хан настолько увлекся своей Академией, что уволился с работы и все свое время проводил в кладовке, где записывал ролики. Правда, жить ему при этом пришлось на заработки жены — благодарственные отзывы по-прежнему поступали во множестве, но денег они не приносили.

В тот момент, когда Хан уже почти отчаялся, он внезапно получил пожертвование в 10 тысяч долларов, а после того как написал дарителю письмо, еще 100 тысяч. Поддержка спонсоров всего за несколько лет позволила Салману Хану превратиться из никому неизвестного финансиста в едва ли не нового мессию от образования. Еще бы — Хан в одиночку создал почти 4 тысячи 10-минутных лекций для школьников обо всем на свете, причем его ролики посмотрели более 270 миллионов раз, как в онлайне, так и офлайн — лекции Хана можно скачать, чтобы смотреть там, где нет интернета.

Сперва лекции у Хана были примитивны, но теперь он все чаще включает в них игровые элементы. Сам Хан, как, впрочем, и раньше, на экране компьютера не появляется, но успешно создает иллюзию, что рядом с пользователем находится вдумчивый и терпеливый учитель, готовый продвигаться вперед вместе с учеником. В итоге всего за несколько лет Хан создал сервис, позволяющий не только разобраться в математических концепциях в ходе лекций, но и закрепить материал с помощью упражнений.

Программное обеспечение, разработанное Ханом, позволяет постоянно возвращаться к уже пройденному материалу, а также получать в случае успешного усвоения материала виртуальные поощрения в виде разноцветных камешков. «Карта знаний» помогает постепенно освоить всю базовую математику — от сложения до линейной алгебры. По сути, Khan Academy — это видеоигра, в которой геймер, прежде чем пройти новый отрезок, должен сперва отточить свои навыки на отрезке низшего уровня сложности. В случае особых сложностей на помощь приходит форум, где математики посильнее объясняют новичкам, как именно решить ту или иную задачу, дополняя лекцию самого Хана.

Академию спонсируют как одни из самых богатых людей мира (Билл Гейтс, Карлос Слим), так и сотни спонсоров калибром поменьше, а Google оплачивает перевод лекций Хана на различные языки. Хан ставит своей целью изменить с помощью технологии и концепции «перевернутого школьного класса» устоявшийся за века институт школьного образования, чтобы дать каждому ребенку в мире возможность обучаться с той скоростью, с какой это удобно ему, а не ставить ученика в зависимость от общего темпа обучения в классе . Традиционная схема обучения в школе укладывается в схему «лекция — домашняя работа — лекция — домашняя работа — экзамен», тогда как Хан хочет «перевернуть» процесс обучения. В школе ученики тратят строго определенное время на изучение предмета, а затем идут дальше, причем отстающие рискуют отстать навсегда. Но после того как Хан провел эксперимент с внедрением Khan Academy в обычной калифорнийской школе, он заметил, что ученикам удобнее пользоваться его программой задом наперед — слушая лекции и решая задачи дома, а на уроках обсуждая сложные места с учителем в небольших группах, а то и вовсе индивидуально. С учетом того, что Khan Academy позволяет учителям и родителям видеть прогресс ребенка, получается, что отведенное на учебу время тратится более эффективно, не говоря уже о том, что подобная система обучения максимально далека от того, что можно было бы называть «элитарным» образованием.

Далеко не всем успехи Khan Academy пришлись по душе. Критики Хана часто обвиняют его в попытках занизить роль учителя, обвиняют бывшего финансиста в непонимании школьного образования. Хану указывают, что пропагандируемый им подход может отменить в школе деление на классы как таковые. Критики кивают на неточность формулировок Хана и предлагают ему советоваться с более профессиональными математиками перед тем, как изготавливать свои видеоролики. В ответ Хан указывает своим критикам на то, что они не понимают самой сути его идеи: учитель в «перевернутом классе» становится гораздо важнее, чем раньше, — а также кивает на Билла Гейтса, сумевшего стать преуспевающим бизнесменом без всякого диплома. Еще один аргумент создателя Khan Academy: его проект еще очень молод, а скептицизм критиков зачастую вызван либо банальным незнанием процесса, либо страхом косной системы образования перед новизной.

Но многие школьные учителя признают пользу методики Хана, отмечая, что с Khan Academy преподавать математику стало гораздо проще, так как наработки Хана позволяют учителю с помощью компьютера подглядывать за всеми студентами и в случае чего вовремя приходить на помощь. Сейчас с методикой Khan Academy экспериментируют десятки школ в США, а сам Хан проводит детские образовательные лагеря, чтобы лучше понять будущее школьного образования. Его уже приводят в пример в качестве новатора, исповедующего jugaad — индийскую концепцию, сторонники которой ратуют за поиск эффективных решений через использование того, что есть под рукой (желательно, чтобы еще и по минимальной цене). Но свои взгляды на школьное образование Салман Хан сформировал не из трудов, пропагандирующих jugaad, а из фантастических романов, указывая, что его вдохновляют заложенные в них идеи о преодолении человеком самого себя, с тем чтобы достигнуть чего-то большего.

Еще одна книга, которую мельком упоминает Хан в одном из интервью, — роман американского писателя-фантаста Нила Стивенсона «Алмазный век, или Букварь для благородных девиц», действие которого разворачивается в футуристическом Шанхае. Главная героиня книги — девочка из бедной и неблагополучной семьи — получает в руки интерактивную книгу, которая была сделана для детей знати и не должна была попасть к ней. В результате вооруженная знаниями героиня завоевывает страну. И пристрастие Хана к роману Стивенсона понятно. В конце концов, он уже создал свой «Букварь для благородных девиц», руководствуясь принципом «Знания не могут принадлежать отдельному человеку, даже тысячам людей». И теперь пытается перевернуть мир. Ну или хотя бы поставить с ног на голову школьные уроки.

Впервые продемонстрирован практичный метод создания длинных проводов из нанотрубок

Чтобы полностью вытеснить металлические провода, им пока что не хватает проводимости, а вот по всем остальным параметрам они существенно опережают как медные, так и алюминиевые изделия. Да и с проводимостью разработчики обещают существенные подвижки!

Исследователи из Кембриджского университета под руководством Кшиштофа Козёла впервые представили провода из углеродных нанотрубок, которые на практике способны реализовать давно подмеченные преимущества нанотрубок над обычной медью и алюминием. Прочность нанотрубок на разрыв значительно выше, чем у любых металлов, и уж тем более алюминия или меди. Однако до последнего времени уверенно контролировать параметры производимых в лабораториях нанотрубок было чрезвычайно трудно, и когда в проводах накапливались «неправильные» нанотрубки, прочность конечного изделия хромала. И вот теперь английским материаловедам удалось создать техпроцесс, который позволяет следить за качеством выращиваемых наноизделий и влиять на него.

Что мы ждём от проводов из такого материала? Сегодня крупный космический спутник весом в 15 тонн несёт примерно пять тонн медных проводов. Boeing 747 старается поспеть за космическим аппаратом: общая длина медной проводки на нём равна 216 км, а это свыше двух тонн веса. При перегреве этих проводов наступают проблемы с электроникой, критически важные как для самолётов, так и для спутников, нередко выходящих из строя. Наконец, тяжёлые металлические провода серьёзно поднимают стоимость опор ЛЭП.

Чтобы добиться контролируемого и высококачественного сырья для проводов нового типа, кембриджские учёные использовали химическое парофазное осаждение. В камеру, где идёт процесс, подаётся сырьё (метан), которое начинает разлагаться на компоненты. Образующийся при этом углерод оседает на частицах катализатора (железо). Добавляя серу или особые модификации углерода, разработчики смогли создать «облако» волокон из нанотрубок. На выходе из реактора это уже бесшовная нить, поступающая со скоростью примерно 20 метров в минуту. Полученные нити скручиваются вместе в относительно толстый (по меркам нанотрубок) провод диаметром в 1 мм, имеющий необычайную прочность, при весе, вдесятеро меньшем, чем у медного изделия.

Для соединения нанотрубочного провода с металлическими компонентами электротехнических систем нужна некая особая технология, ибо обычная низкотемпературная пайка, способная соединять металлические компоненты, здесь не годится. Вместо привычного припоя на базе олова был разработан новый сплав, пригодный для пайки как углеродных проводов, так и последних с металлическими, имея на выходе «гибриды». Авторы сообщают, что их припой может использоваться и для графена.

Итоговые цифры откровенно впечатляют: в десять раз легче и в тридцать раз прочнее медного провода! Проводимость углеродных проводов с их нагревом падает значительно меньше, чем у обычных металлических. Абсолютная устойчивость к коррозии и, как заявляют исследователи, способность проводить ток, сравнимая медью! Точные цифры в этом месте отсутствуют, хотя и говорится, что пока проводимость всё-таки уступает меди.

Что дальше? Отдельная нанотрубка уже сейчас обладает лучшей проводимостью, чем медный провод тех же размеров. Но вот её размеры. Она всего в миллиметр длиной, и на каждом нанотрубочном стыке проводимость только падает. Но англичане собираются научиться производить нанотрубки существенно большей длины, что позволило бы сократить потери при передаче электричества.

Инженеры из ZSW создают литий-ионный аккумулятор, способный продержаться 27 лет

Должностные лица из немецкого Центра Использования солнечной Энергии и Водородных Исследований Баден-Вюртемберга (ZSW) выпустили пресс-релиз, описывающий усовершенствования, которые они сделали с литий-ионными аккумуляторами. Они утверждают, что их усовершенствования позволяют одной батареи подзаряжаться до 10.000 раз с сохранением 85 процентов своей зарядной емкости. Они отмечают, что такие батареи, если их использовать в электрическом автомобиле, позволят его владельцу подзаряжать аккумулятор каждый день в течение почти 30 лет.

Сообщение от ZSW не стало неожиданностью для большинства специалистов автомобильной промышленности. Компания опубликовала статью в журнале «Power Sources» в прошлом году, описывая текущие исследования в сфере улучшения процесса производства электрода, которые по их утверждению, могут значительно улучшить долговечность литий-ионных батарей. С обновленным дизайном батареи имеют в четыре раза большую плотность, чем обычные батареи (1100 ватт на килограмм), и были разработаны для использования при сохранении ветряной и солнечной энергии.

ZSW не сообщает в своем пресс-релизе, когда будут производить поставки батареи производителям. Это, вероятно, означает, что компания по-прежнему тестирует свою идею, чтобы гарантировать, что батареи выдержат требования по долговечности и безопасности. Компания также отметила, что она разработала новый тип самой клетки, а также процесс производства. Они также сделали несколько прототипов аккумулятора формата 18650.

Представлены фотоэлементы на основе углеродных нанотрубок и фуллерена

Не так давно у массового производства углеродных нанотрубок забрезжили перспективы серьёзного удешевления, что, понятно, накалило страсти вокруг их потенциальной эффективности. Теоретический КПД таких фотоэлементов может достигать немыслимых 75% — в несколько раз выше, чем у нынешних кремниевых солнечных батарей.

Майкл Арнольд ( Michael Arnold ) из Висконсинского университета в Мэдисоне (США) вместе с коллегами создал базисную единицу такой вот солнечной батареи — однослойный фотоэлемент из нанотрубок (частиц, размеры которых позволяют эффективно захватывать фотоны).

В отличие от большинства попыток решить эту проблему, в которых нанотрубки используются для передачи электрического заряда основному фотоэлементному материалу, висконсинцы пошли по принципиально иному пути. Они создали ультратонкий лист (скорее, плёнку из углеродных нанотрубок), уложенный поверх тонкого листа фуллерена C60. В такой схеме нанотрубки, абсорбирующие солнечный свет, получают положительный заряд, а фуллерен удерживает отрицательный. В итоге была достигнута практическая эффективность конвертирования солнечной энергии в электрическую, составляющая . 1%. Мало? Не то слово, но, подчёркивают разработчики, толщина их двухслойной плёнки из нанотрубок-и-фуллерена не превышала нескольких атомов. И, само собой, солнечный свет в действительности в основном проходит через неё не захваченным, а если учитывать только поглощенное плёнкой излучение, то эффективность его преобразования как раз и «равна где-то 75%».

«Из поглощённого света удалось конвертировать основную часть», — утверждает г-н Арнольд, а если это так, то уверения теоретиков о недетском потенциале нанотрубок в фотоэлементах следует принимать за чистую монету. Ну а у группы г-на Арнольда следующая цель будет куда более амбициозной: вместо однослойного фотоэлемента толщиной в 5 нм предстоит создать солнечную батарею того же типа, но толщиной не менее 100 нм — и на практике добиться с помощью углеродных трубок конвертирования солнечной энергии в электрическую с эффективностью не ниже, чем у кремниевых фотоэлементов, при значительно меньшем расходе материалов.

Почему умирают пчёлы — сельскохозяйственный апокалипсис

В конце июня 2013г. во время встречи Президента Путина и госсекретаря США Джона Керри российское руководство выразило «крайнее неодобрение» действиям режима Обамы, который продолжает поддерживать гигантов биогенетической индустрии «Сингента» и «Монсанто» на фоне продолжающегося «пчелиного апокалипсиса», который — как считает Кремль — «с большой долей вероятности» приведет к мировой войне.

Согласно протоколу, выпущенному Министерством природных ресурсов и экологии ( МПРЭ ) РФ, раздражение Путина, вызванное нежеланием режима Обама обсуждать этот важный вопрос, было так велико, что он в течение трех часов отказывался встретиться с Керри , который прилетел в Москву с заранее запланированной дипломатической миссией. Позже Путин смягчился, чтобы не обострять и без того натянутые отношения между двумя странами. Основанием конфликта служат «твердые доказательства» того, что нейроактивные инсектициды, близкие по структуре к никотину, называемые неоникотиноиды , угрожают популяции пчёл нашей планеты, что может привести к невозможности выращивать достаточно еды и угрозе голода для населения Земли.

Согласно докладу МПРЭ, ситуация сложилась настолько угрожающая, что Европейская Комиссия с 1-го декабря 2013 года вводит двухлетний мораторий на использование убийственных для пчел инсектицидов , вслед за Швейцарией, Францией, Италией, Россией, Словенией и Украиной — все эти страны ранее запретили использование этих опасных веществ. Самыми опасными из запрещенных неоникотиноидов являются Актара и Круйзер , их производит Швейцарский биотехнологический гигант Сингента АГ, на который работают более 26 тыс человек в 90 странах. Как говорится в докладе, Сингента, Монсанто, Байер, Доу и ДюПон контролируют практически 100% глобального рынка пестицидов, генетически измененных растений и семян. Что касается Сингенты, в 2012 году в Германии против нее было возбуждено уголовное дело по факту скрытия данных о том, что их генно-модифицированная кукуруза убивает скот, также против нее было возбуждено дело в США на 105 миллионов долларов по причине загрязнения пестицидом «Артразин» водных источников, снабжающих водой 52 миллиона американцев. «Атразин» вызывает иммуносупрессию, рак, меняет гендерное поведение и гормональный профиль у лягушек, рыб и крыс.

В докладе , представленной Американским обществом защиты птиц (АОЗП) написано: «АОЗП призывает к полному запрету неоникотиноидов до окончания исследований влияния этих продуктов на птиц, земных и водных беспозвоночных и других животных». «Мы знаем, что эти химикаты влияют на все пищевые цепи. Присутствие в окружающей среде неоникотиноидов, их способность проникать в почвенные воды, их кумулятивное и необратимое воздействие на беспозвоночных — все это внушает тревогу,» — заявила Синтия Пальмер, со-автор доклада и менеджер программы по пестицидам АОЗП.

АОЗП пригласило всемирно извесного токсиколога доктора Пьера Мине для проведения исследования, результаты которого опубликованы в 100 страничном докладе «Воздействие наиболее распространенных инсекцтицидов на птиц», где приводится обзор 200 работ по неоникотиноидам, включая индустриальные исследования, которые доступны по закону США о свободе информации. В докладе оценивается токсикологический риск для птиц и водных систем, проводится сравнение со старыми инсектицидами, которые были вытеснены неоникотиноидами. Делается вывод, что неоникотиноиды — смертельный яд для птиц и водных систем, от которых они зависят. «Одно зернышко кукурузы, обработанное неоникотиноидом может убить певчую птицу», — сказала Палмер. «Даже зернышко пшеницы или рапса, обработанное самым старым из неоникотиноидов — имидаклопридом — может убить птицу. А для того, чтобы нарушить репродукцию требуется всего лишь одна десятая отравленного неоникотиноидом зернышка кукурузы в день в сезон размножения».

В докладе делается заключение, что загрязнение неоникотиноидами поверхностных и грунтовых вод в США и во всем мире уже перешло порог, за которым начинается гибель многих водных беспозвоночных. После обнародования данного доклада большая группа американских пчеловодов и защитников окружающей среды подала иск против правительства Обамы. Степень угрозы для мировой системы сельского хозяйства, исходящей от генетически измененных растений, пестицидов и семян, можно оценить по недавнему предложенному в ЕС закону , в котором помимо запрета на неоникотиниды, предлагается запретить разведение растений и семян, не зарегистрированных в Европейском союзе и не одобренных новым агенством под называнием.“EU Plant Variety Agency.” Закон в свою очередь называется «Plant Reproductive Material Law», цель его введения — контроль правительства за разведением всех растений и за производством семян. Садоводы любители, которые выращивают что-то для себя, по новому закону будут подвергаться преследованиям. В докладе МПРЭ говорится, что хоть новый закон и кажется драконовским, давно назрела необходимость очистить континент от генетически измененных «семян-монстров».

Гнев Путина против США вызвали усилия режима Обамы защитить производителей пестицидов, несмотря на чудовищный ущерб, причиняемый окружающей среде , в статье «Гардиан Ньюс Сервис» от второго мая, озаглавленной «США отвергает обвинения ЕС в адрес инсектицидов, как главной причине гибели пчёл » говорится: «На прошлой неделе ЕС голосовал за двух-летний мораторий на использование неоникотиноидов, которые отвественны за гибель пчел. В докладе правительства США выражается другая точка зрения и гибель медоносных пчёл объясняется множеством других причин.»

Истинная причина, по которой режим Обамы защищает биотехнологических гигантов, разрушающих наш мир, излагается в докладе под названием « Как Барак Обама стал человеком Монсанто в Вашингнтоне » , где написано: «После победы на выбора 2008 г. Обама поставил на ключевые посты в федеральных агенствах, занимающихся продовольствием, людей Монсанто — в сельхоздепартамент США (USDA), в администрацию по контролю за лекарствами и продовольствием (FDA) — в USDA директором Национального института продовольствия и сельского хозяства (National Institute of Food and Agriculture) стал Роджер Бичи, бывший директор центра Монсанто в Данфорте. А заместителем комиссара FDA, новым «повелителем» вопросов безопасности продовольствия стал печально известный Майкл Тейлор, бывший вице-президент по публичной политике Монсанто. Тейлор протолкнул разрешение на использование генно-модифицированного бычьего гормона роста, разработанного Монсанто.»

Россия запретила импорт и использование генетически измененной кукурузы Монсант о, после того, как в научном исследовании, проведенном в сентябре 2012 г, была описана связь между данной кукурузой и раком груди. На это режим Обамы ответил следующим шагом : «Палата представителей США без лишней огласки приняла добавление к сельскохозяйственному биллю 2013 г (Agricultural Appropriations Bill), где генетически измененные семена защищаются от судебных исков, выдвинутых на основании возникновения риска для здоровья людей».

Двадцать шестого марта Обама без публичного освещения подписал «Акт защиты Монсанто», который лишил американский народ инструментов борьбы с этим биотехнологическим гигантом, несмотря на то, что от его действий заболеют десятки миллионов и умрут миллионы — то, что МПРЭ назвало в своем докладе величайшим сельскохозяйственным апокалипсисом в человеческой истории.

Аккумуляторы нового поколения

Новое поколение аккумуляторов в десять раз увеличит время работы мобильных устройств и сделает электромобили конкурентоспособными на рынке. В этой статье мы расскажем про самые перспективные разработки.

В отношении аккумуляторов действует правило «все или ничего». Без энергетических накопителей нового поколения не будет ни перелома в энергетической политике, ни на рынке электромобилей.

Закон Мура, постулируемый в IT-индустрии, обещает увеличение производительности процессоров каждые два года. Развитие аккумуляторов отстает: их эффективность увеличивается в среднем на 7% в год. И хотя литий-ионные батареи в современных смартфонах работают все дольше и дольше, это во многом связано с оптимизированной производительностью чипов.

Литий-ионные батареи доминируют на рынке из-за их малого веса и высокой плотности накапливаемой энергии.

Ежегодно миллиарды аккумуляторов устанавливаются в мобильные устройства, электромобили и системы для хранения электричества от возобновляемых источников энергии. Однако современная техника достигла своего предела.

Хорошей новостью является то, что следующее поколение литий-ионных батарей уже почти соответствует требованиям рынка. В качестве аккумулирующего материала в них применяется литий, который теоретически позволяет в десять раз увеличить плотность хранения энергии.

Наряду с этим приводятся исследования других материалов. Хотя литий и обеспечивает приемлемую плотность энергии, однако речь идет о разработках на несколько порядков оптимальнее и дешевле. В конце концов, природа могла бы предоставить нам лучшие схемы для высококачественных аккумуляторов.

Научно-исследовательские лаборатории университетов разрабатывают первые образцы органических аккумуляторов. Однако до выхода таких биобатарей на рынок может пройти не одно десятилетие. Мостик в будущее помогают протянуть малогабаритные батареи, которые заряжаются путем улавливания энергии.

Мобильные источники питания

По данным компании Gartner, в этом году будет продано более 2 млрд. мобильных устройств, в каждом из которых установлен литий-ионный аккумулятор. Эти аккумуляторы сегодня считаются стандартом, отчасти потому, что они весьма легкие. Тем не менее они обладают максимальной плотностью энергии только 150-200 Вт·ч/кг.

Литий-ионные батареи заряжаются и отдают энергию путем перемещения ионов лития. При зарядке положительно заряженные ионы двигаются от катода через раствор электролита между слоями графита анода, накапливаются там и присоединяют электроны тока зарядки.

При разрядке они отдают электроны в контур тока, ионы лития перемещаются обратно к катоду, в котором они вновь связываются с находящимся в нем металлом (в большинстве случаев — кобальтом) и кислородом.

Емкость литий-ионных аккумуляторов зависит от того, какое количество ионов лития может располагаться между слоями графита. Однако благодаря кремнию сегодня можно добиться более эффективной работы аккумуляторов.

Для сравнения: для связывания одного иона лития требуется шесть атомов углерода. Один атом кремния, напротив, может удерживать четыре иона лития.

Литий-ионный аккумулятор сохраняет свою элетроэнергию в литии. При зарядке анода атомы лития сохраняются между слоями графита. При разрядке они отдают электроны и перемещаются в виде ионов лития в слоистую структуру катода (кобальтит лития).

Кремний повышает емкость

Емкость аккумуляторов растет при включении кремния между слоями графита. Она увеличивается в три-четыре раза при соединении кремния с литием, однако после нескольких циклов зарядки графитовый слой разрывается.

Решение этой проблемы найдено в стартап-проекте Amprius, созданном учеными из Стэндфордского университета. Проект Amprius получил поддержку таких лю­дей, как Эрик Шмидт (председателя совета директоров Google) и лауреат Нобелевской премии Стивен Чу (до 2013 года — министр энергетики США).

Пористый кремний в аноде увеличивает эффективность литий-ионных аккумуляторов до 50%. В ходе реализации стартап-проекта Amprius же произведены первые кремниевые аккумуляторы.

В рамках этого проекта доступны три метода решения «проблемы графита». Первый из них — применение пористого кремния, который можно рассматривать как «губку». При сохранении лития он крайне мало увеличивается в объеме, следовательно, слои графита остаются неповрежденными. Amprius может создать аккумуляторы, которые сохраняют до 50% больше энергии, чем обычные.

Более эффективно, чем пористый кремний, накапливает энергию слой кремниевых нанотрубок. В прототипах было достигнуто почти двукратное увеличение зарядной емкости (до 350 Вт·ч/кг).

«Губка» и трубки должны быть по-прежнему покрыты графитом, так как кремний вступает в реакцию с раствором электролита и тем самым уменьшает время работы аккумулятора.

Но есть и третий метод. Исследователи проекта Ampirus внедрили в углеродную оболочку группы частиц кремния, которые непосредст­венно не соприкасаются, а обеспечивают свободное пространство для увеличения частиц в объеме. Литий может накапливаться на этих частицах, а оболочка остается неповрежденной. Даже после тысячи циклов зарядки емкость прототипа снизилась только на 3%.

Кремний соединяется с несколькими атомами лития, но при этом расширяется. Для предотвращения разрушения графита исследователи используют структуру растения граната: они вводят кремний в графитовые оболочки, размер которых достаточно велик, чтобы дополнительно присоединять литий.

Эффективные аккумуляторы

Эффективность элементов питания напрямую связана с плотностью энергии химических веществ. График ниже показывает, что комбинации материалов, например, литий-сера или металл-воздух, значительно лучше аккумулируют энергию. Литиево-серные (LiS) аккумуляторы обеспечивают усовершенствование катода: сера в катоде, так же как и кремний в аноде, может накапливать больше лития.

В следующем поколении аккумуляторов используются сера и цинк. Большим потенциалом обладают только биоаккумуляторы.

Ранее разработанные LiS-прототипы со значением 350 Вт·ч/кг обеспечивают большую плотность энергии, чем литий-ионные аккумуляторы, однако они тоже не достигли предела. На пути увеличенной эффективности стоят две проблемы: теоретическая плотность энергии на практике может быть достигнута только в том случае, если использовать в аноде чистый литий.

Сера может хранить больше лития в катоде, что увеличивает плотность энергии. Литий-серные аккумуляторы (разработка университета Беркли) дополнительно используют оксид графена как переносчик энергии и дезинфицирующее средство (СТАВ) в качестве защитного слоя.

Сера может хранить больше лития в катоде, что увеличивает плотность энергии. Литий-серные аккумуляторы (разработка университета Беркли) дополнительно используют оксид графена как переносчик энергии и дезинфицирующее средство (СТАВ) в качестве защитного слоя.

Это затруднительно, так как он реагирует с электролитом. Однако то же самое делает и сера, а именно — ионы полисульфида, которые подобным же образом перемещаются к аноду и там разлагают литий или осаждаются в форме сульфида лития Li2S. Такой аккумулятор выдерживает лишь небольшое число циклов зарядки.

Команде исследователей общества Фраунгофера под руководством профессора Хольгера Альтуэса удалось «защитить» серу. Они «обернули» ее углеродной оболочкой и использовали аналогичную оболочку на аноде. Прототип выдержал две тысячи циклов зарядки.

К 2020 году Альтуэс ожидает выхода на рынок LiS-аккумуляторов с плотностью энергии около 600 Вт·ч/кг, что примерно втрое превышает значения литий-ионных аккумуляторов.

Хранение энергии

Химическую реакцию лития с кислородом используют металл-воздушные аккумуляторы: при разрядке атомы металла в аноде реагируют с кислородом воздуха и выделяют электроны. Затем они перемещаются через электролит в форме ионов к катоду. Потенциальная плотность энергии (1100 Вт·ч/кг) намного превышает значения литий-ионных аккумуляторов.

Цинково-воздушные батареи применяются уже давно, однако цинк разрушается при разрядке. Чтобы этого не происходило в аккумуляторах, во время подзарядки кислород на катоде должен быть удален.

Таким образом из ионов металла вновь возникает цинк. Кроме того, требуется особый катализатор, такой как раствор калия, в качестве защиты от воздуха для цинкового электрода с целью предотвращения его нежелательного окисления.

В стартап-проекте Imprint Energy разработаны даже готовые к печати аккумуляторы с полимерным катализатором, которые благодаря своей гибкости превосходно подходят для малогабаритных уст­ройств.

Поскольку для цинково-воздушных аккумуляторов требуется постоянный обмен воздуха, они мало пригодны для мобильных устройств, однако в будущем смогут использоваться в электромобилях, тем более что они не содержат горючих материалов. Накопленная энергия едва ли уменьшается в течение десятилетий, что делает эти аккумуляторы весьма интересными.

Использование сил природы

В современных аккумуляторах электроны испускают только твердые материалы. Но существует также концепция окислительно-восстановительного потока или жидкостных ячеек: две растворенные соли металлов перемещаются рядом в отдельных контурах. Они приводятся в движение с помощью насосов и соприкасаются на проницаемой мембране. Происходит ионообмен, а ячейка разряжается и вновь заряжается при подаче тока.

Такая система имеет смысл для применения в электромобилях: вместо того, чтобы тратить многие часы на зарядку автомобиля от розетки, его можно заправить, как это делается сегодня с применением бензина. При этом необходимо просто заменить отработанную жидкость новой, после чего жидкостный аккумулятор будет вновь заряжен.

Автомобиль Quant массой 2,3 т приводится в действие от 400-литровой жидкостной ячейки и якобы предлагает дальность поездки около 600 км.

На Женевском автосалоне в 2014 году был представлен подобный автомобиль (Quante), дальность поездки которого якобы составляет 600 км, однако данные получены только в процессе моделирования. Ответы на проблемы материалов жидкостных ячеек до сих пор могут дать только исследовательские лаборатории.

В Массачусетском технологическом институте разработана жидкостная ячейка без мембраны, в которой две жидкости в процессе ионообмена не смешиваются при ламинарном течении. Благодаря этому исследователи смогли работать с бромом, который во время разрядки восстанавливается до бромоводорода. Использование брома позволит еще вдвое увеличить плотность энергии ванадиево-жидкостной ячейки.

Аккумуляторы, действующие на принципе окислительно-восстановительного потока (разработка Гарвардского университета), дости­гают восьмикратной плотности энергии по сравнению с жидкостными ячейками. Для этого они используют AQDS (антрахинон-дисульфонат) и бромид, получаемые из ревеня. Электроды освобождаются и заряжаются путем обмена ионами водорода.

Биоаккумуляторы побеждают всех

Органические вещества очень хороши в качестве энергоносителей. Они недороги и, как правило, не ядовиты. Исследователи Гарвардского университета разработали жидкостную ячейку, извлекающую энергию хранения из антрахинона-дисульфоната (AQDS) — составной части ревеня. Однако они не могут отказаться от использования брома.

Аккумулятор, разработанный в Виргинском техническом колледже, в качестве накопителя энергии использует сахар (мальтодекстрин), который разрушается ферментами при разрядке. В нем достигается примерно десятикратная плотность энергии по сравнению с литий-ионными моделями.

Пока неясно, сможет ли выдержать биоячейка несколько тысяч циклов зарядки, однако барьер в несколько сотен циклов она уже преодолела.

Настолько же эффективно, как и «ревеневая ячейка», действует сахарно-воздушный аккумулятор (разработка специалистов Политехнического университета Виргинии). Плотность энергии в подобной системе почти в десять раз превышает значения современных литий-ионных аккумуляторов.

Анод из мальтодекстрина плавает в растворе различных ферментов, которые постепенно разрушают его, освобождая при этом электроны. Руководители исследовательской группы прогнозируют возможность применения «сахарных» аккумуляторов в мобильных устройствах уже через три года, однако подобные прогнозы в отношении биоаккумуляторов впоследствии оказываются малореалистичными.

Так, компания Sony еще семь лет назад заявила о разработках в области биоаккумуляторов, но с тех пор мало что произошло. Опыт показывает, что для разработки чудо-батарей требуется довольно много времени.

Зарядка без розетки

В будущем электроэнергию для смартфонов можно будет вырабатывать даже посреди лесной глуши. Исследователи из США и Китая разработали крошечные генераторы, которые способны использовать для зарядки даже самые слабые вибрации. Эти устройства состоят из поливинилиденфторида (PVDF) — материала, генерирующего ток при давлении и деформации. Как правило, фторопласты используются для уплотняющих покрытий и фильтров, а также находят применение в динамиках и микрофонах.

Новые процессоры поглощают энергию радиоволн и обмениваются при этом сообщениями, они не нуждаются в электроэнергии

Для производства генераторов в полимерную массу вводят частицы оксида цинка, которые затем растворяют соляной кислотой. В результате остается губчатая структура, изготовленная из мягкого и гибкого материала с крупными отверстиями, являющаяся чрезвычайно чувствительной к колебаниям всех видов.

Наногенераторы на базе PVDF подходят для любого современного смартфона

В конце производственного процесса получается PVDF-пленка, на которую с обеих сторон наносится тонкая медная фольга в качестве электродов. Если наногенераторы устанавливаются на смартфон, достаточно, чтобы устройство во время поездки просто лежало на пассажирском сиденье. Вибрации заряжают аккумулятор: при частоте колебаний 40 Гц прототип достиг пиковых значений 11 В и 9,8 микроампер.

Использование энергии радиоволн

Эксперты прогнозируют, что до 2020 года более 50 млрд миниатюрных устройств будут взаимодействовать друг с другом. Исследователи Вашингтонского университета разработали беспроводную коммуникационную систему, использующую энергию телевизионных сигналов и сигналов мобильной связи. Хотя КПД и невысок, однако достаточен для передачи сообщений.

В ходе тестов система отправляла до 1000 бит в секунду и использовала для этого волны ТВ-передатчиков, расположенных на расстоянии от 800 м до 11 км.

Аккумуляторы для элементов автомобиля

В электромобилях или гибридных машинах аккумуляторы обычно располагаются в багажнике. Европейский исследовательский проект StorAGE хочет устранить этот недостаток,
и Volvo в качестве участника данного проекта представила решение.

Производитель разработал легкие аккумуляторы. Их электроды из углеродных волокон окружают углеродные нанотрубки, покрытые литием. Вся конструкция заливается полимерной смолой, а в качестве изолирующего слоя применяется стекловолоконный холст.

Аккумулятор получается настолько плоским, гибким и прочным, что его можно использовать в качестве несущей конструкции автомобиля.

Также с каждым движением тела мы производим небольшое количество энергии, которая может быть преобразована в ток. Генератор на колесе велосипеда — лучший пример. Было бы неплохим вариантом использовать эту энергию для подзарядки смартфона. В технологическом институте Джорджии (Атланта) исследователи изобрели генератор, который вырабатывает электричество из трения.

Он состоит из четырех плоских дисков, расположенных друг над другом. Три из них смонтированы неподвижно и выглядят как слои торта, к ним прикреплены электроды. Над ними перемещается медный диск. Когда ротор трется по расположенному под ним «куску торта» с покрытием из золота, возникает напряжение, благодаря чему генератор непрерывно вырабатывает переменный ток и обеспечивает мощность до 1,5 Вт.

Все устройство невелико и помещается в кармане: при диаметре 10 см и объеме 0,6 см 3 его вес составляет1,1 г. В будущем у нас всегда будет под руками источник питания — стоит лишь немного потереть его.

Фотографии в статье: Eliza Grinnell/Harvard School of Engineering and Applied Sciences; Lawrence Berkeley National Laboratory, Imprint Energy, Inc.; Nanoflowcell; Sensor Systems Laboratory/University of Washington; Xudong Wang; Volvo

Новые материалы аккумуляторных батарей способны изменить подход к альтернативной энергетике?

В настоящее время все чаще возникает вопрос замены традиционных источников энергии ввиду их неэффективности в разн ых отраслях , путем замены на новые перспективные альтернативные возобновляемые источники энергии. Учеными а ктивно ведутся исследования по разработке новых компактных эффективных устройств хранения энергии, в том числе разработка, исследование новых материалов для литий-ионных батарей и суперконденсаторов, а также технологий их производства.

Центр Материаловедения активно принимает участие в разработке, исследовании свойств и производстве современных материалов для нового поколения устройств хранения и накопления электрической энергии — электрохимических конденсаторов, суперконденсаторов, а также для литий-ионных батарей. Кроме этого MRC занимается проектированием, расчетами и инженерным дизайном новых устройств хранения энергии.

Т акже Центр М атериаловедения занимается внедрением прогрессивных технологий и оборудования по превращению и использованию энергии ветра для локальных энергосистем, а также разрабатывает оборудование в области электрической солнечной энергетики. Центр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает, поставляет и устанавливает ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии. Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе.

Солнечные установки — это системы энергосбережения. Солнечная энергетика является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время. Солнечные батареи и ветрогенераторы помогают быть менее зависимыми от традиционных поставщиков электроэнергии. А изделия, использующие солнечные батареи, стали надежными помощниками в повседневной жизни. Солнечные батареи и ветрогенераторы долговечны, и не наносят вред окружающей среде.

Электрохимические потоковые суперконденсаторы — Новая концепция быстрого накопления и восстановления энергии

Аргументы и доказательства преимуществ исследовательской концепции потоковых суперконденсаторов представлены в журнале Advanced Energy Materials. Oпубликованные в статье исходные данные производительности потоковых ячеек довольно перспективны, что дает возможность обсуждать дальнейшие шаги развития этой технологии.

Центр Материаловедения, Materials Research Centre (Украина), принимал участие в разработке инжинирингового дизайна потоковой ячейки суперконденсатора (Electrochemical Flow Cells, на рисунке слева) и изготовлении экспериментального опытного образца для новой технологии.

Рабочее совещание в Университете Дрекселя, США, по электрохимическим потоковым конденсаторам

Где заканчиваются аккумуляторные батареи и начинаются суперконденсаторы?

Различия между типами материалов накопителей энергии и лежащими в их основе механизмов можно проиллюстрировать с помощью результатов электрохимических измерений, тем самым очерчивая дальнейшие перспективы и направления развития в области накопителей энергии. Для быстрой подачи энергии и подзарядки используются электрохимические конденсаторы (суперконденсаторы), обладающие высокой удельной мощностью. Суперконденсаторы обычно применяются в системах бесперебойного электроснабжения, и наиболее эффективны в таких областях, где требуется импульсное выделение энергии за максимально короткий отрезок времени (гибридные автомобили, электроника, источники импульсной мощности для разгона электромобилей и рекуперации энергии при торможении, а также они используются в комбинации с ветрогенераторами, солнечными батареями).

Новая энергетика: от аккумуляторных батарей до суперконденсаторов

Если вы думаете, что электричество сегодня играет просто важную роль в нашей жизни, то вы еще не осознали насколько она значительная! К примеру, в ближайшие несколько десятилетий наша транспортная система, отопительные сети и др., использующие в качестве источника энергии ископаемое топливо, нуждаются в переходе на электроэнергию, если мы хотим иметь предотвратить катастрофические изменения в окружающей среде. Электричество является чрезвычайно универсальной формой энергии, но имеет один большой недостаток: батареи могут сохранять большое количество энергии, но это занимает несколько часов для зарядки. Суперконденсаторы, с другой стороны, заряжаются почти мгновенно, но могут хранить небольшое количество энергии. В нашем электроприводном будущем, когда будет нужно аккумулировать и быстро расходовать большое количество электроэнергии, вполне вероятно, мы обратимся к суперконденсаторам, которые сочетают в себе лучшее от обычных батарей и конденсаторов. Каковы они и как они работают, рассмотрим поближе.

Суперконденсаторы как перспектива для электродвигателя: эффективность новых технологий

В связи с ростом мирового спроса на энергоносители, существует проблема рационального использования ограниченных ресурсов энергии. Решения требует вопрос о снижении потребления энергии одним из основных энергоемких направлений, к которому относится транспорт. В автомобильной промышленности активно ведутся разработки альтернативных видов топлива и высокоэффективных устройств накопления и сбережения энергии для электромобилей, грузового транспорта, самолетов и поездов.

Суперконденсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами в автомобильной промышленности. Они очень хорошо выдерживают резкие перепады напряжения и делают возможным сверхбыстрое накопление, хранение и подачу электрической энергии, необходимой для автомобильной промышленности. Наконец, они должны пережить срок эксплуатации транспортного средства — суперконденсаторы имеют очень большой срок службы и могут выдерживать огромное количество циклов перзарядки.

Исследование физико-химических свойств нанопорошка диоксида титана, разработка технологии его производства и применение синтезированного ТіО2

На протяжении нескольких последних лет ООО «Центр материаловедения» активно занимается исследованиями в области нанотехнологий, а именно разработкой методики синтеза нанопорошка диоксида титана (ТіО2) и дальнейшим исследованием его физико-химических свойств.

В настоящее время диоксид титана применяется как фотокатализатор для очистки воды и воздуха, дезинфекции в общественных местах, учебных заведениях, медицинских клиниках (антибактериальные покрытия для стен, инструментов, мебели, протезов и имплантантов), для создания самоочищающихся поверхностей (стены и окна зданий, окна, товары широкого потребления), промышленных и бытовых установок очистки воздуха, стоковых и загрязненных вод, очистки жидкостей и газов.Также диоксид титана может быть использован для изготовления солнечных батарей — превращения солнечного света в электроэнергию; для производства водорода; в с фере электроники для псевдоконденсаторов и т.д.

Солнечные батареи

Множество научных лабораторий изучают и создают способы получения солнечными батареями более объемной энергии, путем поглощения широкого диапазона волн. Множество работ по созданию солнечных батарей на основе полупроводниковых материалов наглядно показывали, что преобразовывать фотоны сразу нескольких частот в ток, возможно.

Солнечные батареи современного типа ограничены. Ограничение заключается в том плане, что для них невозможно преобразование света с низкой частотой, и соответственно, имеющее низкую энергию излучения. По крайней мере, на сегодняшний день. Но «обойти» систему возможно, путем монохромизации прямых солнечных лучей, которые попадают непосредственно на батарею. При этом энергия, попадающая на батарею, не должна терять свою силу.

Разаботка, исследование и производство материалов для суперконденсаторов — электрохимических конденсаторов с двойным слоем, псевдоконденсаторов и гибридных конденсаторов

Центр Материаловедения занимается исследованиями, разработкой и производством материалов для суперконденсаторов.

Мы производим широкий спектр углеродных наноматериалов с регулируемой пористостью — производим мезопористый, макропористый, микропористый и нанопористый углеродный материал. Наши специалисты помогут подобрать вам материал для суперконденсаторов с необходимыми параметрами и свойствами.
Суперконденсаторы (или электрохимические конденсаторы) хранят энергию способом адсорбции ионов (благодаря электрохимическому двойному слою) или благодаря быстрой окислительно-восстановительной реакции на поверхности (псевдоконденсаторы). Суперконденсаторы могут быть дополнительным элементом или полностью заменять аккумуляторы в устройстве накопления электрической энергии, в случае, когда не требуется мощная подача и поглощение энергии. В последнее время произошел заметный рост производительности благодаря достижениям в понимании непосредственно механизмов и процессов хранения заряда, а также благодаря развитию новейших наноструктурных материалов, а именно различных углеродных наноматериалов.

Электролитические солнечные батареи на органических красителях ( Dye-sensitized Solar Cell )

Сотрудниками Центра материаловедения из хлорида титана (побочного продукта изготовления нанопористого углерода для суперконденсаторов и биомедицинских применений из карбида титана украинского производства) по собственной технологии Центра Материаловедения было синтезировано наноразмерный диоксид титана (анатаз).

Для изготовления экспериментальных действующих электролитических солнечных ячеек использовался именно этот материал. Таким образом было обеспечено производство электролитических солнечных батарей полностью из отечественного украинского сырья.

Испытания Ветрогенератора

Испытания ветрогенератора проводились в Центре Материаловедения на испытательном стенде. Для испытания ветрогенератора с него были сняты носовая часть и крылья. Генератор тока ветрогенератора был подключен к валу токарного станка, который вращался с различной скоростью, создавая различный крутящий момент для генератора тока, имитируя ветер.

Генератор тока ветрогенератора был подключен через контроллер и инвертор к аккумуляторным батареям. Подключая последовательно в цепь от генератора тока, ведущую к аккумуляторам, амперметр — фиксировался ток. По знаку тока определялось питание идет от аккумуляторов к нагрузке в виде лампочки (положительный ток) или лампочка питается от генератора тока и одновременно заряжаются аккумуляторы на тот случай если не будет ветра.

Ветрогенераторы

Центр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает, поставляет и устанавливает ветрогенераторы и ветрогенераторные энергетические установки (ВЭУ) торговой марки ДОМ — комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением — ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам.
Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии. Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе.

Центр материаловедения

Научное, технологическое и лабораторное оборудование

R&D проекты

Наука

Подписаться на новости

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

В январе 2020 года профессор Юрий Гогоци был избран членом Европейской академии наук (EURASC). Профессор Юрий Гогоци — ведущий украинский и американский ученый в области химии, с 2000 года профессор Университета Дрекселя, Филадельфия, США, в области материаловедения, инженерии и нанотехнологий.

Ученый исследователь Виталис Лейсис из Каунасского университета, Каунас, Литва, посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, в ноябре-декабре 2020 года для выполнения работ по проекту MSCA RISE NANO2DAY в рамках международной европейской научно-исследовательской программы Горизонт-2020.

Целью этого проекта является разработка новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами путем включения новых наноматериалов MXene в полимерные матрицы. Во время своего визита доктор Виталис Лейсис ознакомился с разработками партнера проекта MRC, также обсуждались и прорабатывались компьютерные симуляции и моделирование структуры полимерных композитов допированных максенами (MXenes) для дальнейшего расчета их прочностных свойств.

Юрий Гогоци прирожденный химик, его волнуют научные открытия и он даже не представляет, что мог бы заниматься чем- то иным.

Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего». Он с большим энтузиазмом относится к использованию нанотехнологий для создания «новых искусственных материалов, конструкций и устройств из наноразмерных строительных блоков» и к более широкому применению «симуляций, моделирования и компьютерных расчетов для решения проблем материаловедения», хотя и признает обеспокоенность по поводу неизвестных эффектов, которые искусственный интеллект окажет на нашу будущую жизнь.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Дрекселя, перенимают опыт в синтезе двумерных наноматериалов максенов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег из группы Института Наноматериалов Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци по синтезу максенов, их обработке и применениям для разных назначений. Участниками от MRC совместно с исследователями из Дрекселя в химической лаборатории Университета Дрекселя были синтезированы максены для нужд проекта NANO2DAY.

Директор Materials Research Centre (Киев, Украина) Алексей Гогоци во время рабочей поездки по по проекту европейской программы HORIZON 2020 MSCA RISE Project №777810 NANO2DAY в Университет Дрекселя выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre, ее деятельности и участии в международных научно-исследовательских проектах, и в частности проекта NANO2DAY.

Во время рабочей поездки в Университет Дрекселя по международномунаучно-исследовательскому проекту NANO2DAY в рамках европейской научной программы HORIZONT 2020 директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer из Высшей школы химической технологии , Прага, Чехия, и посетил его семинар по наноматериалам. Професоор Zdenek Sofer выступил с интересным докладом посвященным разным двумерным материалам помимо графена.

Ученый-исследователь Максим Плахотнюк из исследовательской группы Technical University of Denmark (DTU), возглавляемой проф. Леоном Мишнаевским (prof. Leon Mishnaevsky, Technical University of Denmark) , посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении сентября-ноября 2020 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

Награду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы — высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы — самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2020. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

Ученый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2020 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties)

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег по полимерам и композиционным материалам.

Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2020 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2020, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины» Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2020!

Проект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2020 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы.

C 2 по 5 октября 2020 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита — ключевой компонент большинства батарей — в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

Алексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

Инструменты альтернативной энергетики

На правах рекламы

Инструменты альтернативной энергетики

А.Б. Шаронин, заместитель директора, ООО «МикроАРТ», г. Москва

Проблема экологии становится все более острой и актуальной, население земного шара растет не по дням, а по часам, с обратной пропорциональностью тают запасы углеводородов на планете. Назрела необходимость резкого сокращения выбросов вредных веществ, образующихся от сжигания углеводородов в атмосферу. Наступает эпоха извлечения энергии из чистых возобновляемых источников. Нам надо построить экологически чистое будущее, и времени для этого осталось не так уж много. Выход есть — альтернативные источники энергии и применение технологии Smart Grid (Интеллектуальные Сети).

Какие предпосылки имеются для применения этих новшеств в России? Ежегодно в России теряется при передаче огромное количество электроэнергии. От общего объема около 13-14%. Необходимо учитывать особенности структуры линий электропередач и рынка электроэнергии в целом. В России 52% оборудования уже превысило свой нормативный срок (30-40 лет), а 7% — отработало его дважды. Не секрет (данные Росстата), что в настоящее время в России около 65% электричества вырабатывается на тепловых электростанциях. Порядка 1-2 % всей получаемой энергии поступает из геотермальных, ветряных, солнечных источников, что по сегодняшним меркам крайне мало. Ведь в Европе, уже сегодня, эта доля составляет 15-25%.

Альтернативные источники энергии (а это, прежде всего солнечные панели и ветрогенераторы) могут поставлять энергию, как правило, с помощью контролеров заряда аккумуляторных батарей (АКБ), инверторов (преобразователей постоянного напряжения АКБ в переменное 220В) и самих АКБ. При необходимости АКБ могут так же заряжаться от стационарного генератора, или от сети 220 В, если энергии от альтернативных источников не хватает.

Для чего нужен инвертор? Самое простое и распространенное применение инвертора — это использование его в качестве резервного или аварийного источника 220 В. Вы подключаете инвертор к аккумуляторной батарее, а затем включаете ваш бытовой прибор в розетку, получая мобильный источник 220 В. С помощью инвертора можно запитать от аккумулятора (их может быть много), практически любой прибор как домашней бытовой, так и профессиональной техники: кухонная электротехника, микроволновая печь, электроинструменты (в том числе и мощные до 5 кВт), телевизор, стерео, компьютер, принтер, холодильник, не говоря уже о любых приборах освещения (в том числе и прожекторы). Всю эту технику Вы можете использовать где угодно (хоть в тайге, тундре, степи и т.д.) и когда Вам вздумается!

Обычные инверторы, подключенные к сети электроснабжения (например, в частном доме) в комплекте с солнечными панелями, при наличии в сети 220 В, фактически не задействованы. Солнечные панели работают вхолостую. Система ждет аварии в электросети.

Гибридные инверторы и компания ООО «МикроАРТ»

Совсем другое дело — применение гибридных инверторов.

Наша компания ООО «Микроарт» является разработчиком и производителем инверторов (Многофункциональный Автономный Преобразователь) МАП SIN «Энергия» (разработка защищена патентом), контроллеров заряда и стабилизаторов напряжения. Мы первые и ведущие производители инверторов для электропитания домов в России, с более чем 12-ти летним опытом работы в этой области. Наша последняя разработка — гибридный инвертор МАП SIN «Энергия» PRO в настоящее время проходит стадию тестирования.

Так чем отличаются гибридные инверторы от обычных? С использованием гибридных инверторов появляется возможность закачивать в сеть электроэнергию, вырабатываемую альтернативными источниками, т.е. не только подменять 220 В, когда основная сеть аварийно отключена, а и подмешивать свои 220 В в работающую сеть 220 В (способность приоритетно брать энергию от альтернативных источников, а после того, как АКБ наберут свою емкость, в случае ее избытка, отдавать энергию в общую сеть). Установка смешанной системы, в которой есть и возобновляемые источники энергии (например, массив солнечных панелей) и имеется промышленная сеть, сердцем которой будет являться гибридный мощный инвертор МАП «Энергия» — возможна повсеместно и является наиболее перспективной. Здесь стоит заметить, что зарубежные гибридные инверторы стоят в 3-4 раза дороже отечественного МАП «Энергия».

Зеленые электростанции

Такая смешанная, гибридная энергосистема является аналогом гибридного автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания в нем соответствует промышленная сеть (ее электричество тоже, в основном, получается от сжигания топлива), а электродвигателю — персональная «зеленая» электростанция. Но эффект, в случае применения гибридной энергосистемы, может быть намного весомее. Ведь такой дом, имеющий смешанное энергоснабжение, сможет не только обеспечить себя электроэнергией во время аварий и отключений, не только покрыть существенную часть своего обычного внутреннего энергопотребления, но и несколько часов в сутки выдавать электроэнергию промышленного качества во внешнюю промышленную сеть. Т.е. при внедрении технологии Smart Grid (подробнее о ней далее), участники, установившие у себя «зеленые» электростанции, смогут стать экономически выгодной частью системы российского энергоснабжения. Отметим, что наиболее перспективными источниками возобновляемой энергии являются солнечные панели. Срок их службы измеряется десятками лет, они не требуют ухода и не создают шума и иных проблем. Солнце ежедневно посылает на Землю в 20 раз больше энергии, чем ее использует все население земного шара за год. Мы научились извлекать эту энергию, а технологический прогресс позволяет использовать возобновляемые источники энергии все более эффективно. Солнечная энергия является зеленой и безопасной для планеты, вы будете испытывать удовлетворение, зная, что оставляете мир зеленым и чистым для будущей жизни ваших детей и внуков.

Идеальная энергетика

Один из энтузиастов альтернативной энергетики, при наличии промышленной сети, установивший у себя солнечные панели, ветрогенератор и инвертор МАП «Энергия» с аккумуляторами, пишет: «. Как показал опыт, когда источники вырабатывают, например, солнечные батареи выдают до полутора киловатт, а аккумуляторы полные, и дома никого нет (потребление 100 Вт), то девать добро некуда. А если еще и ветряк работает. Надо думать о том, куда мы денем энергию. ».

Дело в том, что современные отечественные счетчики, при подаче на них обратной мощности, не вычитают ее из потребленной, а наоборот, суммируют. Вероятно, что такие «хитрые» счетчики были разработаны для борьбы с воровством. Но воровать меньше не стали, а зеленую энергию частник поставить в электросеть пока не может.

Необходимо добиваться отмены архаичных ограничений. С учетом масштабов, если подобный опыт гибридных установок распространится повсеместно, получаем гигантскую распределенную в масштабах страны электростанцию. Требуется только узаконить применение двунаправленных счетчиков и обязать электроснабженческие организации не только продавать, но и покупать выработанную потребителем энергию, пусть даже по той же розничной цене (в Европе за такую энергию государство даже доплачивает).

В Швеции уже в 2003 г. правительство обязало компании к июлю 2009 г. перейти на систему «умных сетей», обеспечивающих ежемесячное снятие показаний приборов учета. В настоящее время инвестиции в интеллектуальные сети обосновываются ожидаемым снижением эксплуатационных расходов для операторов систем распределения электроэнергии. Это, как правило, устранение расходов на считывание показаний приборов учета, уменьшение хищений электроэнергии, дистанционная активация и деактивация услуг, более быстрое обнаружение перебоев энергоснабжения и более эффективная борьба с неплательщиками.

Smart Grid (Умные сети)

Масштабное развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и технологий аккумулирования энергии (в том числе литий-ионных батарей) будет означать снижение доли централизованной крупной энергетики. Людям это даст независимость от крупных энергетических компаний, а также повышение надежности электроснабжения и снижение расходов.

Традиционно, электрическая сеть всегда строилась как система односторонней передачи. Она состояла из одной или нескольких очень мощных электростанций, связанных с потребителями энергии. Переход к возобновляемым источникам энергии и появление новых интеллектуальных устройств, требуют иного подхода — энергия может идти и от потребителей, т.е. в обратную сторону. На помощь должна прийти технология Smart Grid (интеллектуальные сети).

Smart Grid поможет решить основные проблемы, стоящие перед энергетическими компаниями и потребителями. Smart Grid — это интеллектуальные счетчики, динамическое управление электросетями, регулирование спроса, повышение безопасности и экономия расходов. В будущем, такие счетчики смогут отслеживать потребление энергии бытовыми устройствами и поддерживать определенные правила их поведения в часы пиковой нагрузки и в разное время суток. Smart Grid необходима для более полного использования энергии из всех возобновляемых источников для их объединения с существующей энергетической инфраструктурой. По своему значению Smart Grid так же важна, как и сами возобновляемые источники энергии.

МАП SIN «Энергия» PRO и литий-ионные аккумуляторы

Благодаря своим уникальным характеристикам, литий-ионные аккумуляторы находят широкое применение в качестве: накопителей энергии, вырабатываемой альтернативными источниками (солнечные батареи, ветро-генераторы и т.д.); накопителей энергии для сглаживания пиков нагрузки в энергосистемах и регулирования частоты напряжения электростанций и электросетей; мобильных аварийных источников питания, размещенных на грузовом автотранспорте; источников бесперебойного питания для особо важных объектов (метрополитены, аэропорты, железные дороги, больницы, центры хранения данных и т.д.).

Ключевые преимущества аккумуляторов Лиотех: отсутствие эффекта памяти после многочисленных циклов зарядки и разрядки; большой ресурс батареи более 5000 циклов заряд-разряд при 70% глубине разряда; возможность заряда большими токами за 20 мин. до 70% емкости; надежность и безопасность, подтвержденные международными сертификатами; широкий температурный диапазон эксплуатации от -45 до +65 °C; сравнительно низкая стоимость батарей (в несколько раз ниже ближайших аналогов по оценке стоимости одного цикла заряд-разряд);

Но. Т.к. до введения системы Smart Grid и двунаправленных счетчиков в наш постоянный обиход еще далеко, а выход в серию МАП SIN «Энергия» PRO ожидается уже в этом году, специалисты нашей компании решили исходить из реальности сегодняшнего дня.

Не секрет, что в Новосибирской обл. запущен крупнейший в мире завод по производству литий-ионных аккумуляторов высокой емкости компании «Лиотех» под эгидой РОСНАНО.

Завод «Лиотех» будет выпускать аккумуляторы различной номинальной емкости: 200, 300 и 700 А ч с использованием экологичного наноструктурированного катодного материала литий-железо-фосфата (LiFePO4). На сегодняшний день этот материал позволяет достигать наилучших характеристик аккумуляторов при их промышленном производстве.

Такие литий-ионные аккумуляторы, выступающие в роли накопителя электроэнергии в тандеме с инвертором, солнечными панелями и ветро-генераторами, позволят добиться высоких результатов в деле развития «зеленых» электростанций.

Единственным инвертором, производимым в России (иностранные аналоги неизвестны), который позволяет работать в режиме заряда с этими батареями, является МАП SIN «Энергия» PRO Li.

Одним из основных факторов, сдерживающих развитие сектора, является пока еще относительно высокая (по сравнению с традиционными и другими альтернативными источниками) стоимость «солнечных» систем. Тем не менее, рост солнечной энергетики удвоился в 2010 г., а цена на солнечные панели снизилась вдвое с 2007 г.

Так же удорожает персональную «зеленую» электростанцию и применение аккумуляторов для накопления энергии. Конечно, аккумулятор в энергосистеме все равно нужен. Но он может иметь относительно небольшую емкость, и будет использоваться лишь в редких случаях отключений и аварий в промышленных сетях. А в таком ждущем режиме, например, современный литий-ионный аккумулятор может стоять десятилетиями.

Но прогресс не стоит на месте — постепенно снижается стоимость компонентов альтернативной энергетики, например, тех же солнечных панелей, а себестоимость традиционной — растет. Ожидаемое падение стоимости на литий-ионные аккумуляторы к 2015 г. ожидается в пределах 40%. Соответственно, сетевой паритет — ситуация, когда стоимость «солнечного» электричества сравняется со стоимостью электричества, генерируемого электростанциями, имеет шанс быть достигнутым в ближайшие пару лет в некоторых странах Южной Европы (Италия, Испания), а в течение 2-5 лет — и в других странах (таких как Германия, Япония и др.).

Согласно прогнозам, сетевой паритет будет, сначала достигнут в южных регионах (в течение ближайших нескольких лет), а затем к 2020-2030 гг. распространится и на северные регионы, в том числе и на Россию. Пройдет время, и практически каждый загородный дом будет оснащен солнечными панелями с системой автономного, бесперебойного питания. А мы (компания ООО «МикроАРТ»), сделаем все возможное, чтобы обеспечить потребителей доступными по цене и высококачественными гибридными инверторами МАП SIN «Энергия».

Посмотреть данную технологию более подробно,
Вы можете в Каталоге энергосберегающих технологий

Добавить комментарий