Энергетика на грани фантастики: новейшие проекты, которые дадут миру чистую и дешевую энергию
Интеллектуальная турбина
Компания General Electric создала турбину 9HA- Harriet. Это самая мощная и самая эффективная в мире газовая турбина, способная обеспечить потребности в электроэнергии целого города. На реализацию проекта было потрачено несколько лет работы и более $1 млрд. В 9HA собраны наилучшие технологии, она изготовлена из самых современных материалов, в том числе монокристаллов. Керамические матричные соединения, которые были разработаны в конце 90-х, но реализованы только в последние годы, позволяют турбине работать при более высоких температурах без деформации и с высокой эффективностью. При этом общая эффективность превращения энергии газа в электрическую энергию составляет 61%, что является рекордным показателем на сегодняшний день.
Конструкция Harriet оснащена более чем 3 тысячами датчиков температуры, давления и пр., которые контролируют ее работу. Сигналы с них оцифровываются и поступают в центр управления на мощный компьютер. Интеллектуальное программное обеспечение системы управления позволяет турбине запускаться, отключаться и реагировать на изменения различных условий без участия человека.
С момента начала запуска турбины 9HA до выхода на полную мощност
ь проходит всего 10 минут времени. Благодаря этому такие турбины будут идеальны для гибридных энергетических систем, в состав которых входят также солнечные батареи и ветряные генераторы. В случае уменьшения потока энергии из этих источников турбина быстро начнет работу и компенсирует недостаток электроэнергии.
Зеленая электростанция
На днях в Канаде в провинции Саскачеван официально открылась первая в мире коммерческая угольная электростанция, которая "питается" собственными выбросами углекислого газа. Установка, разработанная компанией SaksPower, способна захватить и обработать около миллиона тонн углекислого газа в год, то есть до 90% выбросов одного из оборудованных энергоблоков.
Электростанция оснащена системами улавливания и хранения углерода: углекислый газ будет храниться на глубине примерно 3,2 км под землей в слое солей и песчаника. Основная его часть пойдет по трубопроводу к близлежащим нефтяным месторождениям, где будет использоваться для извлечения остатков нефти из отработанных скважин. Станция сможет генерировать около 110 мегаватт "чистой" электроэнергии. Захват углекислого газа и его последующее хранение - невероятно важная технология, способная спасти планету от глобального перегрева.
Экономный ветрогенератор
Неделю назад датская компания Vestas, специализирующаяся на разработке и производстве турбин ветрогенераторов, запустила самый мощный в мире ветрогенератор V164. Его лопасти охватывают площадь, эквивалентную размеру трех футбольных полей. Опытный образец генератора обладает мощностью 8 МВт - этого достаточно для снабжения 7500 европейских домашних хозяйств. До того самыми мощными были ветрогенераторы на оффшорных электростанциях в море - с максимальной мощностью в 6 МВт. Ветрогенератор V164Агрегат, установленный на датском полигоне для испытаний больших ветряных генераторов Danish National Test Centre for Large Wind Turbines, начал вырабатывать электроэнергию, которая поступает в общую энергетическую сеть Дании.
Использование ветрогенераторов большой мощности позволит существенно снизить стоимость энергии для конечных потребителей, ведь для ее получения потребуется меньшее число турбин, что, в свою очередь, позволит сократить расходы на создание и обслуживание сопутствующей инфраструктуры, прокладку кабелей и возведение дополнительных подстанций. Предполагается, что серийное производство установок начнется в 2015 году.
Реактор на ядерных отходах
Японская компания Hitachi в сотрудничестве с учеными из Массачусетского технологического института, Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли ведут разработки нового реактора, который будет использовать трансурановые ядерные отходы в качестве топлива. В результате переработки будет оставаться лишь малая часть быстроразлагающихся радиоактивных элементов.
Некоторые современные модульные ядерные реакторы уже используют радиоактивные отходы в качестве топлива, однако идея Hitachi отличается от них тем, что компания хочет создать на базе уже существующих и действующих реакторов кипящего типа новый тип кипящего реактора с возобновляемым топливным источником (Resource-Renewable Boiling Water Reactor, RBWR).
Новые по конструкции твэлы (тепловыделяющие элементы) можно будет интегрировать в обычные реакторы кипящего типа и повторно использовать радиоактивные отходы вместе с тем же ураном в качестве топлива. Это не только удешевит строительство таких реакторов, но и позволит значительно сократить время, необходимое для распада радиоактивных элементов отработавшего топлива.
Дышащая батарея
Исследователи из университета Огайо разработали высокоэффективную солнечную аккумуляторную батарею, преобразующую в энергию все 100% улавливаемого тепла. До того этот показатель составлял не более 80%.
В основе структуры солнечно-аккумуляторной батареи, разработанной химиками из Огайо - сетка, сплетенная из титановых нанопроводников, покрытых частицами диоксида титана, размерами в несколько нанометров. При этом шаг сетки составляет всего 200 микрометров.
Когда солнечная батарея поглощает свет, фотоны разрывают молекулы пероксида лития, находящиеся в электролите, на ионы лития и кислород. Кислород улетучивается в воздух, а ионы лития, имеющие электрический заряд, хранятся внутри батареи. Когда батарея начинает отдавать накопленный электрический заряд, она впитывает кислород из окружающей среды и в ее электролите снова образуется пероксид лития.
Таким образом, получилась дышащая батарея - она делает вдох, когда отдает накопленную в ней энергию, и выдох - когда заряжается солнечным светом.
Число циклов заряда-разряда, которые батарея может выдержать без потери своих характеристик, практически совпадает с аналогичными показателями обычных литий-ионных аккумуляторов. Вскоре солнечно-аккумуляторные батареи появятся на рынке, что снизит общую стоимость технологии получения и аккумулирования солнечной энергии минимум на 25%.