Следует ли России при наличии значительных запасов ископаемого топлива активно внедрять альтернативные виды электрогенерации? Вопрос далеко не праздный, сторонники и противники альтернативной энергетики приведут десятки аргументов «За» и десятки – «Против». Причём обе стороны будут правы.
Под альтернативной энергетикой в основном понимают сегодня солнечную и вертогенерацию. Сторонников отказа от ископаемого топлива и перехода на альтернативную энергетику легко понять, рано и поздно это придётся делать. Дело даже не только в глобальном потеплении, которое почему-то связывают в основном с выбросами СО2, (хотя влияние водяного пара на изменение теплового баланса в 3 раза сильнее, чем от углекислого газа), а в конечности запасов ископаемого топлива на Земле. В этой довольно комплексной тематике присутствует и политическая составляющая отказа от использования ископаемого топлива, имеющая своей целью ликвидировать зависимость от поставщиков энергоресурсов.
Однако, чем более широко идёт внедрение солнечной и ветряной электрогенераций, тем отчётливее видны их глобальные недостатки, связанные с зависимостью от погодных условий. Кроме того, опыт эксплуатации солнечных панелей показывает, что любые загрязнения существенно снижают их эффективность, и их необходимо постоянно очищать. Ярким примером уязвимости и ненадёжности этих двух видов электрогенерации является сложившаяся сегодня ситуация с ценами на электроэнергию в ЕС. Согласно данным Wall Street Journal, приведённых 13.09.21, в Великобритании цена за мегаватт-час выросла с начала августа почти в три раза, а с сентября 2020 года — почти в семь раз, составив €331. Это рекорд с 1999 года. Значительное повышение цен наблюдается и в странах ЕС. Электрогенерация, которая зависит от погодных условий, может рассматриваться только как промежуточная модель в процессе перехода к энергетике без ископаемого топлива.
Энергопереход будет затратным, тяжёлым и долгим, даже если наука уже сейчас предложит более надёжные способы электрогенерации, которые не наносят вред природе и климату, в этой связи новые технологии в области энергетики и электрогенерации вызывают у специалистов совершенно обоснованно повышенный интерес.
11.09.21 на конференции Швейцарского объединения за свободную энергию (SAFE), которое с 1988 года занимается исследованием практического использования космической энергии, выступил Holger Thorsten Schubart, Президент компании Neutrino Energy Group c докладом о разработке Neutrinovoltaic – технологии создания источников постоянного тока. В докладе он особо отметил необходимость принципиально нового видения тематики электроснабжения в среднесрочной перспективе на фоне тенденции отказа от использования ископаемого топлива в мире.
Принятая в настоящее время схема работы энергосистем во всех странах построена на работе крупных энергоблоков и системы линий электропередач, в которых происходят значительные энергопотери на пути от электростанций до потребителей. В современном мире, когда экономическую борьбу выигрывают наиболее эффективные экономики, мириться с такими потерями становится непозволительной роскошью. Шубарт считает, что система электрогенерации должна быть максимально распределённой, что означает – источник электрогенерации находится непосредственно в месте потребления энергии. Для решения этой задачи компания предлагает собственную разработку – Neutrinovoltaic наногенераторы постоянного электрического тока. Ноу-хау разработки – это создание наноматериала, позволяющего преобразовывать энергию окружающих энергетических полей в электроэнергию. Структурно наноматериал состоит из чередующихся слоёв графена и легированного кремния общей толщиной 10-20 нанометров, нанесённых на металлическую фольгу.
Свойство графена преобразовывать различные окружающие излучения в электроэнергию подробно описано в опубликованных статьях различных авторов. Однако все эти публикации не давали ответ на вопрос о возможности практического применения данного эффекта и имели чисто научный фундаментальный характер. Проблема заключалась в крайне маленькой генерируемой мощности. Holger Schubart рассказал в своём выступлении на конференции, каким образом удалось решить эту задачу: было испробовано много различных комбинаций, но решение пришло, когда слой графена чередовался со слоем кремния, – получался как бы «сэндвич». Добавление легирующих элементов в состав наноматериала приводит к появлению эффекта «косого рассеяния» для электронов графена, которые находятся ближе к легированному кремнию, и это заставляет электроны графена двигаться в одном направлении, т.е. появлению постоянного электрического тока. Преобразование энергии окружающих энергетических полей в электрический ток стало возможным в виду особенностей шестигранной кристаллический решетки графена. Колебания атомов графена под воздействием энергетических полей приводит к появлению «графеновых» волн, видимых через микроскоп с сильным разрешением. При анализе этого явления было сделано очень значимое открытие — в графене возникает волна, подобно волнам на поверхности моря, возникающая из-за комбинации небольших спонтанных движений и приводящая к появлению более крупных спонтанных движений. Тепловое смещение (броуновское движение атомов) одного атома, суммируясь с тепловыми смещениями других атомов, вызывает появление поверхностных волн с горизонтальной поляризацией, известных в акустике как «волны Лява». В связи с особенностями кристаллической решётки графена его атомы колеблются как бы в тандеме, что отличает подобные движения от спонтанных движений молекул в жидкостях.
В результате получилась электрогенерирующая пластина, где сторона фольги с нанесённым наноматериалом имеет положительный полюс, а сторона фольги без наноматериала – отрицательный, что позволяет соединять различные пластины последовательно или параллельно для достижения необходимых показателей по выходному току и напряжению.
Такие наногенераторы предназначены в основном для розничного потребителя. Данная разработка даже несмотря на тот факт, что находится на самом начальном этапе своего развития, заслуживает самого пристального внимания, поскольку массовый выпуск Neutrinovoltaic источников тока позволяет перейти к автономному электроснабжению домохозяйств и обеспечению независимыми источниками тока электроприборы, снижая при этом постоянно растущую нагрузку на систему централизованного электроснабжения, а, в конечном счёте, к постепенному отказу от сжигания ископаемого топлива. Индивидуальное электроснабжение от Neutrinovoltaic источников постоянного тока также защищает потребителя от постоянно растущих цен на электроэнергию и тепло, что сегодня является явной тенденцией развития мировой экономики.
