Разберем темы, которые могут кардинально изменить нашу жизнь как в худшую, так и в лучшую сторону. Посмотрим, какие новые технологии помогут избежать экологической катастрофы и какой есть прогресс в сфере создания источников питания, способных обеспечить энергией все мировые запросы (да, о термоядерной энергии тоже напишу). И еще поговорим об аккумуляторах).

Экология

• Сельское хозяйство без пестицидов

Насекомые, сорняки, грызуны и иные вредители уничтожают посевы. Пестициды уничтожают вредителей. Но пестициды также негативно влияют на окружающую среду. Как отказаться от пестицидов и сохранить урожай?

Вариант решения проблемы был предложен в Швейцарии, где были изобретены силикатные наночастицы, богатые кремниевой кислотой, которые повышают собственную устойчивость растений ко многим вредным организмам. После оказания своего эффекта частицы просто разлагаются на экологически безвредные компоненты.

• Меньше пластика

1 октября 2020 года в Англии запретили (точнее, запретили ввозить на территорию Англии) ватные палочки, пластмассовые палочки для размешивания напитков и пластиковые трубочки. Любители коктейлей с трубочками грустят.

• Ветер дешевле угля и газа

Почему мы еще не перешли на экологически чистые источники энергии? До недавнего времени их получение было гораздо затратнее, чем получение энергии от сжигания угля или газа, например. Но эффективность относительно неиссякаемых природных источников энергии увеличивается и «переход на светлую сторону» неминуем.

Развитие технологий ветрогенераторов дошло до такого, что энергия, которую обеспечивают офшорные ветряки (которые ставят на расстоянии от берега), уже к 2023 году станет дешевле угля и газа. Это подрасчитали специалисты из Имперского колледжа. Они пишут:

«Офшорная ветровая энергия вскоре станет настолько дешевой в производстве, что станет более выгодной, чем электростанции на ископаемом топливе, и, возможно, самой дешевой формой энергии в Британии. Обычно субсидии на энергетику увеличивали счета за электричество для домохозяйств, но через пару лет дешевая возобновляемая энергия станет более выгодной. Это поразительное достижение».

• Зеленая энергия производит больше электроэнергии

За последние годы были сообщения, что в относительно небольших странах с помощью «зеленых» технологий удалось получить больше энергии, чем с помощью более традиционных методов. Однако в первые полгода 2020 удалось получить больше энергии от «чистых» источников по сравнению с энергией от ядерных электростанций и угольной промышленности… в США! И эксперты отмечают, что влияние пандемии на эти процессы было незначительным.

При этом, по сравнению с тем же периодом 2019 года, выработка электроэнергии от солнечных батарей увеличилась на 22% (обеспечила 3,4% от общего объема электроэнергии в стране), от ветряных станций – на 14,5% (более 9,1% от общей выработки). Совместно с гидроэнергетикой, биотопливом и геотермальной энергетикой чистая энергия обеспечила более пятой части (а точнее 22,3%) общего объема производства электроэнергии, что на 2,4% выше показателя 2019 года. Для сравнения, электроэнергией от угля покрыли только 16,9% общего количества. При этом количество электроэнергии, полученной от ядерных электростанций за полгода 2020 было на 7,8% меньше, чем выдали «чистые» источники.

Да и в электроэнергетике Евросоюза, кстати, в первом полугодии 2020 впервые в истории доля возобновляемых источников энергии превысила долю ископаемого топлива (угля и природного газа). Зеленая энергетика начинает в больших масштабах обгонять ископаемое топливо!

• Улучшение КПД солнечных панелей

Посмотрите на эти графики. Это снижение стоимости (по оценкам разных ведомств и организаций) выработки электроэнергии солнечными панелями. А пунктирной линией показаны прогнозы, которые давали крупные организации и международные энергетические сообщества.

То есть, за 10 лет стоимость электроэнергии не только снизилась в 5 раз, но и достигла показателей, которые прогнозировались на 2035-2045 годы! И ведь такое стремительное падение цены только набирает обороты в связи с улучшением эффективности солнечных панелей.

Показатель, который мы видим на графике на 2020 году получен при КПД солнечных панелей 22,3%. А в Германии уже в этом (2021 году) начинают выпуск панелей с КПД в 33% (то есть, почти в полтора раза эффективнее).

• Amazon и чистая энергия

Мегакорпорации, на удивление, становятся одними из лидеров в продвижении чистой энергии. В основном за счет перехода на экологически friendly энергию.

Так огромная индустрия компании Amazon, по планам, к 2025 году будет покрывать 100% своих потребностей в электричестве за счет возобновляемых источников энергии. Сейчас компания уже вложилась в ветряные и солнечные электростанции суммарной мощностью 6,5 ГВт и добавит в ближайшее время к этому еще больше «чистых» энергетических станций на 3,4 ГВт.

Энергия и батарейки

• «Вечная» батарейка

Надоело вечно подзаряжать гаджеты или новенькие электромобили? Кто знает, может благодаря аккумуляторам от Nano Diamond Battery мы сможем на одной «батарейке» держать наши устройства заряженными столетия или даже тысячелетия (по заявлению создателей этих самых бета-гальванических батарей). Убедится, не обманывают ли, сможем уже в этом году, так как на него был перенесен старт продаж (возможно, изначально будут поставлять такие аккумуляторы в крупные компании по контракту). Вероятно, батарейки будут не дешевыми, так как состоят из корпуса из синтетических алмазов с радиоактивными элементами внутри. В результате реакций изотопов (а точнее, углерода 14) генерируется электричество. По вопросам безопасности производители говорят, что такие батарейки более безопасны для человека и окружающей среды, чем те, которые мы используем сегодня.

Если обещанной батарейки не увидим, можно поинтересоваться, в чем причина неоправданных ожиданий, у CEO стартапа https://www.linkedin.com/in/ngolsharifi/

• Улучшенные батарейки

Если ядерных батареек мы не увидим, то нас ждет тоже неплохая альтернатива. В 2020 году исследователи из Великобритании и Австралии представили миру была представлена технология производства литий-селеновых аккумуляторов, которые могут прийти на смену литий-ионным, которые используются во многих гаджетах в наше время. Продолжительность работы и эффективность в разы лучше того, что имеем сегодня.

А может свое место найдет и литий-серный аккумулятор от компании Oxis, параметры которого в 2-5 раз превышают показатели литий-ионных аккумуляторов.

• Передача энергии «по воздуху»

А если вечных батареек в ближайшее время мы не увидим, возможно облегчить жизнь сможет технология зарядки аккумуляторов на расстоянии.

Никола Тесла работал в этой сфере еще 120 лет назад, вдохновленные его идеями новозеландцы из компании Emrod смогли воспроизвести эксперименты и улучшить систему. Так в 2020 году появился рабочий прототип системы беспроводной передачи энергии на большие расстояния. Прототип передает энергию на расстояние нескольких километров между двумя антеннами и при этом работает при любой погоде.

Передаются волны безопасного радиодиапазона ISM, которые уже активно используются в промышленных, научных и медицинских целях. Да и под воздействие передаваемых волн никто попасть и не должен, ведь рабочую систему будет сопровождать система безопасности, которая отключает передачу волн, если периметр действия пересекает птица, дрон, вертолет или другое летающее нечто.

Кто его знает, может мечта Тесла о вышках, которые обеспечивали бы всех беспроводной энергией, скоро воплотится в жизнь?

• Зарядка гаджетов «по воздуху»

А в компании Huawei анонсировали лазерную технологию, с помощью которой можно будет заряжать гаджеты на расстоянии. По этому поводу компания показала видеоролик, в котором демонстрирует штуки под потолком, которые «раздают энергию» сразу на несколько гаджетов.

Ждем в 2024 году практическое использование этой технологии.

Термоядерное будущее

Посмотрим, как обстоят дела с появлением рабочих станций термоядерного синтеза, который не только существенно безопаснее, экологичнее и дешевле реакций, протекающих в современных АЭС, но также и существенно более энергопродуктивный. И без всяких радиоактивных отходов.

• Больше нет препятствий

Представители компании HB11 Energy запатентовали технологию, которая, по их словам, позволит реализовать полноценный термоядерный синтез, который будет в миллиард раз эффективнее АЭС, работающих сегодня. При этом в основе технологии не нагрев плазмы с помощью реакторов-токомаков, а использование лазеров. Директор компании заявил, что они «обошли все научные затруднения, которые сдерживали термоядерную энергию на протяжении более полувека». Пока дат даже постройки прототипа, который реализовал бы новую технологию, нет.

• Американцы близко

В Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций США смогли достичь энерговыделения плазмы свыше 60 килоджоулей. Когда будет достигнут порог в 100 килоджоулей, то пойдет самоподдерживающаяся термоядерная реакций и можно начинать получать энергию этим путем. 10 лет назад получаемый показатель был 1 килоджоуль, в 2013м 14 килоджоулей. Отличный прогресс!

• Китай близко

Около полутора месяца назад в Китае (в лаборатории в Чэнду, провинция Сычуань) вступил в эксплуатацию термоядерный реактор HL-2M Tokamak. Новый токомак позволит разогревать плазму до температуры 150 млн °C, что в три раза превышает температуру, получаемую в предыдущегм реакторе (HL-2A), и в десять раз больше, чем температура внутри Солнца.

• Корея близко

А в южнокорейском токамаке KSTAR установлен новый мировой рекорд по времени удержания высокотемпературной плазмы (100 миллионов кельвинов) в магнитном поле. 20 секунд. Думаете мало? Еще полтора года назад максимум был всего 8 секунд! Прогнозируется, что к 2025 году показатель увеличится до 300 секунд. А к 2040 году Корея намерена создать свой вариант демонстрационного термоядерного реактора K-DEMO.

• А что там с ITER?

А с Международным термоядерным экспериментальным реактором все хорошо)

Напомню вкратце, ITER – это термоядерный реактор, который строят множество стран (Страны ЕС, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США, Япония, Казахстан).

Так вот, в 2020 году уже была начата сборка ITER на юге Франции из компонентов, которые были созданы в странах-участницах. Прогнозы не сдвинулись и остаются прежними:

-Первые эксперименты с рабочей плазмой на ITER должны начаться в декабре 2025 года,

-На полную мощность реактор планируют вывести к 2035 году.