Вокруг электричества Август 2018

Новые самонагревающиеся аккумуляторные батареи сделают электрические автомобили независимыми от климатических условий

 

Литий-ионные батареи очень чувствительны к холоду. При температуре окружающей среды ниже 10 градусов по Цельсию они не способны заряжаться в нормальном режиме. Это стало проблемой для эксплуатации электрокаров в холодном климате. Для таких машин даже устанавливают специальные нагревательные элементы, например, в Скандинавских странах используют такую уловку. Но и это не всегда является панацеей. К тому же для холодного климата нужны менее мощные зарядные станции, заряжаться на которых автомобиль будет дольше.

 


Ученые из Университета Пенсильвании во главе с Чэо-Янг Ванном изобрела новый тип аккумуляторов, которая расходует часть собственного заряда на разогрев и поддержание нужной температуры. Такую батарею можно зарядить за 15 минут даже при температуре окружающей среды минус 43 градуса по Цельсию. В новой батарее имеются аж три электрода вместо двух. Третий электрод изготовлен из никелевой фольги. Встроенный температурный датчик при снижении температуры ниже 25 градусов, подает сигнал, чтобы замкнуть цепь и пустить электричество по третьему электроду. Таким образом, содержимое аккумулятора разогревается. Когда нужная температура достигнута, датчик снова срабатывает и нагрев прекращается.

 

 

В ходе испытаний опытные конструкции выдержали 4500 циклов зарядки по 15 минут каждая, температура окружающей среды при этом составляла ноль градусов по Цельсию. После испытаний были замеряны показатели ёмкости. Потери составили не более 20 процентов, тогда как традиционная батарея потеряла столько уже после 50 циклов зарядки.


 

В новой конструкции исключается риск формирования литиевых нитей и шипов, которые приводят к спонтанному разогреву и даже взрыву аккумулятора.

Реактор Wendelstein 7-X установил и готовится к установлению новых рекордов в области термоядерного синтеза

 

Новый термоядерный реактор Wendelstein 7-X проходит испытания. На сегодняшний день специалистам уже удалось увеличить время удержания плазмы и создать рекордное количество продуктов синтеза.

 


Сейчас реактор проходит очередную модернизацию. Год назад на реактор Wendelstein 7-X поставили защитную оболочку из графитовых плиток. Эта мера дала возможность повысить температуру плазмы и удерживать её намного дольше. В камеру также поместили устройства диверторы, которые контролируют плотность и уровень частоты плазмы. Они же удаляют примеси из плазменного шнура. Данные меры увеличили время удержания плазмы с 6 до 26 секунд, а энергия, которая разогревает плазму, была доведена до показателя 75 мегаджоулей. Когда температура ионов составляла примерно 40 миллионов градусов, а плазменная плотность имела значение 0,8*10^20 частиц на м3, значение показателя термоядерной реакции достигло отметки 6*10^26 градусов за одну секунду на м3. Это максимальный показатель на сегодня для реакторов этого типа.


 

Модернизация оборудования реактора Wendelstein 7-X идёт с осени 2017 года. Устанавливается новая система нагрева плазмы и новейшее измерительное оборудование. Специалисты полагают, что этой осенью им удастся достичь показателя удержания плазмы в 30 секунд.

Сверхгигантские ветротурбины уже на подходе

 

Для достижения максимальных показателей эффективности и оку3паемости операторы ветроэлектростанций стремятся создать турбины, которые будут вырабатывать рекордное количество энергии. Достичь такого результата можно, увеличив размеры устройств.

 


Эксперты компании MAKE Consulting придерживаются мнения, что подобная «гонка вооружений» приведёт к появлению и повсеместному распространению гигантских ветротурбин. Уже сейчас готовятся к выпуску турбины в 5 МВт, предназначенные для установки на суше. Диаметр их лопастей составит 160-175 метров. Для установки в море разрабатываются устройства ещё больше: 12-15 МВт и размер лопастей 200-250 метров.

 

 

Компания MHI Vestas в настоящее время уже заканчивает создание турбины в 9,5 МВт. Её конкурент GE Renewable Energy презентовал агрегат с размером лопастей 220 метров и мощностью 12 МВт. Однако, турбины такого размера можно использовать не везде. К примеру, Китай и Индия эксплуатируют ветряки 2-2,5 МВт, которые рассчитаны на среднюю скорость ветра. А вот Соединённые Штаты Америки могут позволить себе турбины побольше за счет особенностей климата: во многих штатах дуют оченьсильные ветры.


 

Кроме климатических условий, на размеры ветряных турбин влияет логистика. Такую объёмную конструкцию ещё нужно как-то доставить от места изготовления к месту эксплуатации. Именно для облегчения логистики существует методика посекционного изготовления лопастей. И здесь приходится выбирать: более дешёвая технология цельных лопастей и дорогая доставка, либо более дорогое изготовление частями и дешёвая доставка.

Биогенные солнечные батареи более эффективны

 

Ученые разрабатывают солнечные батареи на основе живых бактерий. Микроорганизмы живут за счет солнечного света, поэтому исследователи решили применить их это свойство для улучшения КПД фотопанелей.

 


Первыми использовать микроорганизмы на пользу электроэнергетике придумали учёные из Университета Британской Колумбии. Они разработали технологию создания солнечных батарей с живыми организмами внутри. Подобная конструкция показывает высокую производительность даже тогда, когда небо затянуто тучами. Чтобы создать солнечную батарею с подобными свойствами, необходимо извлечь из них особое вещество для синтеза света. Однако, этот процесс требует токсичных растворителей. Но исследователи из УБК отыскали простой выход: использование не вещества, а непосредственно самих бактерий. Биоинженеры генетически спроектировали E. Coli, чтобы производить ликопин, участвующий в производстве фотосинтеза. Бактерии были заключены в стеклянную ячейку вместе с полупроводниковым материалом.


 

Пока ученым не удаётся удерживать бактерии долгое время в живом виде. Но, благодаря этому исследованию, стал ясен дальнейший путь развития. Исследователи надеются, что в скором времени они найдут решение для долгосрочной эксплуатации подобных батарей.

Развитие гидроэнергетики грозит юго-восточной Азии неприятными экономическими последствиями

 

Дамбы для гидроэлектростанций — необъемлемый аспект для гидроэлектроэнергетики. Но в ряде государств ущерб от дамб перевешивает все плюсы.

 


Плотины нарушают экосистему и угрожают жизни общин, которые зависят от водоёмов. Например, в Юго-Восточной Азии плотиной перегородили реку Меконг, в которой рыбный промысел является основным источником дохода для множества местных жителей. В Меконге вылавливают 25% всей пресноводной рыбы, за счет этого живут около 60 миллионов человек.

 

 

Дамбы ГЭС нарушают устоявшуюся систему, что приведёт к уменьшению количества рыбных ресурсов. К 2040 году на реке в Лаосе планируется возвести 11 больших и 10 малых дамб для наращивания производства электроэнергии. Государство собирается стать «батареей» для соседних стран и поставлять электроэнергию. Стоимость проектов составит более 7 миллиардов долларов.

 

 

До возведения плотин Меконг давал в год 160 миллионов тонн осадочных отложений, которые играют ключевую роль в местном земледелии. В 2014 году этот показатель уже сократился в два раза.


 

Потеря источника дохода в виде рыбной ловли и эрозия плодородных почв поставит местное население на грань выживания, от этого сильно пострадает и экономика страны, а также экология, климат и экономика стран ниже по течению Меконга, в том числе — Китая. Эксперты придерживаются мнения, что вред от плотин в несколько раз превысит пользу, в том числе в финансовом выражении.