Вокруг электричества Июнь 2018

Нанопроводники атомарной толщины - новый способ высокоэффективного преобразования тепла в электричество

 

Тепло можно превратить в электричество. Этот простой принцип использовали в своём исследовании учёные из университетов Уоррика, Бирмингема и Кембриджа. Тепло от эксплуатации различных электронных и механических устройств преобразовали в электроэнергию при помощи нанопроводников атомарной толщины. Подобный способ преобразования тепла в электричество оказался более эффективным, чем другие известные технологии.

 


Обычно тепло в электрическую энергию преобразуют с применением пироэлектриков. Но дело в том, что подобные материалы не особо эффективны, потому что проводят слишком много тепла. В отличие от них нанопроводники проводят большее количество электричества, чем тепла, то есть имеют высокий КПД преобразования. Примененные в эксперименте нанопроводники получили путем кристаллизации теллурида олова внутри тончайших нанотрубок. Трубки препятствуют росту кристалла, способствуя образованию вещества нужной толщины. Причем, между масштабами трубок и КПД нанопроводников обнаружилась ярко выраженная прямая зависимость.


 

Инновационная технология делает производство миниатюрных термоэлектрических генераторов вполне возможным. В будущем ученые надеются получить нанопроводники без токсичной составляющей, но с не меньше эффективностью.

Китай может превзойти США в получении солнечной энергии от автострад

 

За прошлый год Китайская народная республика инвестировала в солнечную энергетику 126,6 миллиарда долларов. Это на 30% больше, чем в 2016-м году. Китайская компания Pavenergy собирается внедрить солнечную энергетику в дорожную инфраструктуру.

 


Китай сейчас — один из лидеров по выбросам углеводородов в атмосферу. Правительство всеми силами пытается изменить ситуацию и уменьшить городские смоги, которыми, к примеру, славится Пекин. В основном большое развитие уже получили плавучие и наземные солнечные электростанции, а Pavenergy собирается строить так называемые «солнечные трассы». Дорожное полотно, покрытое специальными прочными панелями, выдерживает давление от 45 тысяч автомобилей различных габаритов в день. Если технологи получит распространение, то солнечные панели, выпускаемые массово, станут в 10 раз дешевле, чем десятилетие назад.

 

 

В США проблема также актуальна. Но отличие в том, что на североамериканском континенте трассы покрыты толстым слоем асфальта, немного сжимающегося под воздействием тяжести. На асфальтовых дорогах панели будут ломаться. Для фотоэлектрики нужны прочные бетонные трассы, не деформирующиеся под воздействием большегрузов. В Китае же принято строить дороги из бетона, поэтому не требуется перестилать дорожное полотно для прокладки солнечных панелей. В США уже был поставлен эксперимент с солнечной дорогой, однако, проект застопорился, так как не нашел поддержки со стороны инвесторов. Небольшой участок, открытый в 2016 году, в 2017-м был закрыт властями.


 

Панели для солнечных трасс подходят не только для дорожного полотна, но и для установки на крышах зданий. Конечно, соларные трассы обслуживать дороже, чем асфальтовые. Разница составляет примерно в 4 раза. Но специалисты прогнозируют, что с развитием технологии себестоимость обслуживания и ремонта такой дороги будет снижаться. Также компания Pavenergy собирается ставить на солнечные дороги датчики, позволяющие бесконтактно заряжать электрокары прямо во время движения.

Новые турбины могут эффективно работать при слабом ветре

 

Центр технических исследований Финляндии провёл исследования потенциала ветряных турбин нового образца. Эти установки работают при более слабом ветре, а значит повышают эффективность станции.

 


Специалисты сравнили КПД ветровых турбин нескольких поколений, произведённых компанией Vestas в 2002, 2004 и в 2015 годах. Наземные ветряки обычно эффективно работают при сильном ветре, а при небольшой силе движения воздуха их эффективность резко падает, и они становятся экономически невыгодными. Эту проблему призваны устранить ветровые турбины нового поколения.

 

 

Обновлённые технологии хорошо реагируют и на слабый ветер, поэтому могут быть размещены в местности, которая не отличается повышенной силой ветров. В этом случае станции можно разместить даже в лесистой местности, что даёт гораздо больше возможностей эксплуатации ВИЭ. В хорошим КПД при низком ветре ветряные станции становятся более конкурентоспособными. Инвестиционная привлекательность новых технологий в пять раз выше, чем у станций старого образца, они вырабатывают электричества больше, а значит — быстрее окупаются. Подобные объекты генерации могут даже полностью удовлетворять энергетические потребности Финляндии, которые составляют 86 ТВт/ч.


 

Специалисты из Центра технических исследований считают, то, если внести поправки в действующее законодательство относительно использования земель под размещение ветротурбин и использовать новые технологии, что очень скоро Финляндия сможет перейти на ВИЭ и не испытывать дефицита энергии.

Чистая энергетика "убьёт" нефть и уголь к 2030 году

 

Агентство Bloomberg New Energy Finance представило отчёт об углеводородных источниках энергии. По результатам анализа информации стало видно, что потребление традиционных источников постоянно снижается. По некоторым прогнозам, уже спустя пару лет до половины энергии будет получаться от альтернативных источников. А спустя 30 лет спрос на газ и нефть начнёт заметно снижаться, а уголь и вовсе уйдёт в прошлое.

 


Очень влияет на распространение альтернативных источников энергии стоимость постройки таких станций. Например, цена солнечной электростанции за эти годы упадёт на 71%. Ветряные станции подешевеют на 58%. Поэтому эксперты прогнозируют, что в 250 году электричество на угле будет составлять не более 11% от общемировой выработки, а спустя полвека этот вид топлива вовсе уйдёт в прошлое. Уголь на сегодняшний день уже дороже, чем солнечная энергия. Солярные станции вырабатывают электричество по средней стоимости 50 долларов за 1 мегаватт/час, а угольные объекты генерации отличаются ценой аж в 100 долларов.


 

По прогнозам специалистов, в ближайшие тридцать лет в зелёную энергетику будет инвестировано 11,5 триллиона долларов, из них 8,4 триллиона придутся на солнечную энергетику.

Суточные колебания температуры могут стимулировать развитие водородной энергетики

 

Группа учёных из Гонконга осуществила интересный эксперимент: расщепление воды при комнатной температуре на водород и кислород. Были задействованы специальные материалы, которые способны генерировать электрический заряд под воздействием колебания температур в течение суток.

 


Эти материалы — пирокаталитические наночастицы, которые способны конвертировать заряд электричества достаточный для расщепления молекул воды. Этот новейший материал представляет собой перспективный источник энергии без выброса парниковых газов в атмосферу. Для разложения молекул воды нередко используют энергию солнца, но подобные устройства неудобны тем, что не работают в тёмное время суток. Поэтому тепловая энергия пирокаталитических наночастиц призвана решить проблему более функционального применения подобных объектов генерации.

 

 

Учёные из Чжэнцзянского педагогического университета и из Гонконгского политехнического университета реализовали разработку на практике. Для этого они изготовили наночастицы из титаната бария-стронция.


 

Материал при изменении температур в пределах суточной нормы генерировал заряд в несколько вольт. На следующих этапах испытаний учёные собираются генерировать и собирать не только водород, но кислород.