Энергия

Мир погружается в серьезный энергетический кризис

Энергетический кризис в Европе начал назревать еще осенью 2021 года, когда стали резко повышаться цены на природный газ и другие энергоресурсы. Вызвано это было сокращением поставок газа из Норвегии, России и США. В то же время стали сокращаться объемы добычи местного газа, о чем мы уже рассказывали ранее. В 2022 году ситуация ухудшилась, более того, по оценкам экспертов, ситуация будет усугубляться и дальше. В результате нынешний кризис может стать самым серьезным за последние 50 лет. То есть ситуация будет хуже, чем в 70-х и 80-х годах прошлого столетия. К такому выводу пришел Президент Ассоциации нефти и газа США Тим Стюарт. Но чем для мира обернется кризис и к чему нам готовиться? Попробуем далее разобраться в этом вопросе.

Энергетический кризис и санкции против РФ

В настоящее время в мире уже возник нефтяной кризис, газовый кризис, а также кризис электроэнергии. Казалось бы, летом ситуация могла бы улучшиться, ведь это пора, когда у стран есть время, чтобы накопить энергоресурсы и подготовиться к отопительному сезону. Однако по словам главы международного энергетического агентства Фатиха Бироля, жаркое лето, наоборот, может усугубить энергетический кризис.

Это связано с тем, что большое количество энергии будет уходить на кондиционирование. Одновременно с этим в Европе может возникнуть нехватка бензина, керосина и дизтоплива. Но, разумеется, причина кризиса не только в кондиционировании. Страны ЕС уже одобрили очередной пакет санкций против РФ, который включает в себя эмбарго на две трети российской нефти. Для России это грозит потерей $22 млрд, а для Европы еще большими проблемами с энергоресурсами.

Эмбарго на российскую нефть усугубит ситуацию на рынке энергоресурсов

Шестой пакет санкций предполагает, что через полгода после его вступления в ограниченную силу начнет действовать запрет на поставки нефти по морю в страны альянса. А спустя восемь месяцев также вступит в силу запрет на поставки нефтепродуктов. Правда, ограничения не касаются поставок по нефтепроводу Дружба.

Кроме того, усугубляет ситуацию самосанкционирование трейдеров. То есть они не имеют официального запрета на покупку нефти из России от запада, однако уменьшают объемы закупок, опасаясь общественного давления.

МЭА предполагает, что общий объем поставок нефти из России уменьшится до 9,6 млн б/с. Такой низкий уровень в последний раз наблюдался в 2004 году. Фатих Бироль, как и Тим Стюарт, предполагает, что нынешний нефтяной кризис станет крупнейшим за 50 лет, причем продержится они дольше, чем кризисы 70-х и 80-х годов.

Уже сейчас цены на бензин и дизтопливо максимально высокие, при этом их запасы на самом низком уровне. Но не все эксперты согласны с тем, что энергетический кризис, который коснулся всех энергоресурсов, усугубится уже этим летом. По мнению некоторых аналитиков, если дефицит топлива и возникнет, то он будет не сильно масштабным. Действительно серьезный кризис возникнет только через полгода, то есть ближе к концу года.

Одна из причин энергетического кризиса переход на возобновляемые источники энергии

Другие причины энергетического кризиса

Толчком к возникновению энергетического кризиса стала попытка перехода стран на возобновляемую энергетику. Как известно, в ее основе лежат достаточно неустойчивые источники, такие как ветер и солнце. Как выяснилось, мир еще не готов полностью отказаться от традиционных источников энергии. Кроме того, свою роль сыграли и климатические факторы. К примеру, в Латинской Америке энергетический кризис возник на фоне сильной засухи, которая отразилась на работе ГЭС.

Сложная ситуация сложилась и в Китае, где из-за наводнений оказались затопленными не менее 60 угледобывающих шахт. Кроме того, борьба с выбросами и ужесточение экологических требований привели к закрытию множество угледобывающих компаний. Египет столкнулся с нехваткой газа по другой причине в результате боевых действий были повреждены участки транзитного газопровода, который проходит через Сирию.

Такие страны, как Арабские Эмираты, могли бы компенсировать нехватку нефти за счет увеличения объемов добычи

Как предотвратить энергетический кризис

Существует несколько факторов, которые позволят избежать кризис или, по крайней мере, минимизировать его последствия. К примеру, ситуация на рынке энергоресурсов может улучшится, если удастся заключить ядерную сделку с Ираном и, соответственно, увеличить поставки нефти. Также положительно скажется на ситуации, если Китай уменьшит объемы закупки по причине ослабления экономики.

Частично компенсировать нехватку нефти и нефтепродуктов смогут арабские страны ОПЕК+, если смогут увеличить объемы добычи. Однако полагаться на все эти факторы пока не стоит.

Последствия энергетического кризиса для мира

Рост цен на энергоресурсы и дефицит топлива отразится на всех странах, и особенно тех, которые не обладают необходимыми запасами. В первую очередь подорожает отопление и электроэнергия. Следом за ними начнется рост цен на все товары. Собственно говоря, во многих странах этот процесс уже начался.

Особенно сильно подорожание может коснуться продуктов питания мяса, зерна, а также овощей и фруктов. Фермеры уже сейчас отмечают рост цен на удобрения. Надо сказать, что продовольственный кризис в мире намечается и без энергетического кризиса. А последний его только усугубит. Уже сейчас мир оказался на грани дефицита хлеба.

Мир может захлестнуть безработица и голод

Также от энергетического кризиса сильно пострадает металлургия, производство стройматериалов и машиностроение. Кроме того, он отразится и на других отраслях, таких как производство бытовой техники, электроники, автомобилестроение и т.д. Традиционно катастрофическая ситуация сложится в наиболее бедных странах, которых наверняка коснется голод. Но и богатые страны захлестнет безработица, инфляция и дефицит некоторых продуктов.

Генеральный директор NZT Rusfond Игорь Шимко считает, что энергетический кризис обязательно повлечет за собой стагфляцию. Это ситуация, которая возникает в результате инфляции и депрессивному состоянию экономики. Она приводит к тому, что потребители не смогут покупать товары и услуги в необходимых для них объемах. Как долго продлится такая ситуация? Точно ответить на этот вопрос пока не может никто, но выводы экспертов не утешительные. Кризис по их мнению будет длительным.

Развитые страны возвращаются к ТЭС и печному отоплению?

Все больше стран заговорили о возвращении к угольной генерации. В числе первых Великобритания, которая в серьез обсуждает запуск ТЭС. Даже Австралия запланировала ввод в эксплуатацию закрытых ранее угольных электростанций. Об этом заявил министр ресурсов страны Мадлейн Кинг. По его словам, именно закрытие угольных электростанций в 2020 году стало основной причиной возникновения энергетического кризиса в стране.

По его заявлению, операторы должны вернуть в строй электростанции как можно быстрее, чтобы Австралия получила дополнительно 30% энергетических мощностей и смогла пережить зиму. Очевидно, многие страны последуют этому примеру. Кроме того, богатые лесами европейские страны рассчитывают на печное отопление дровами, которое поможет пережить следующую зиму.

Отопление дровами этой зимой — реальная перспектива для некоторых европейских стран

К примеру, правительство Польши предложило гражданам бесплатно собирать ветки в государственных лесах для отопления домов. Такая же возможность имеется у жителей Эстонии, правд,а сбор веток здесь пока еще платный. Также ожидается, что использование дров для отопления будет популярным в Финляндии и Швеции. К примеру, в Финляндии в домах обычно имеются камины, которые и ранее ежедневно использовались гражданами в холодное время года.

ВНИМАНИЕ! Не забудьте подписаться на наш Пульс Mail.ru, где вы найдете больше увлекательных исследований и других интересных материалов.

Однако позволить себе такую роскошь, как отопление жилья дровами, могут далеко не все европейские страны, так как не все располагают лесами. Кроме того, за последние несколько лет цена на дрова увеличилась в несколько раз. Поэтому заготовка дров на зиму для европейцев, которые менее обеспечены, может оказаться непосильной задачей.

Но, в любом случае, как мы видим, борьба с глобальным потеплением климата отошла на второй план. Энергетический кризис в настоящее время воспринимается как более реальная и серьезная угрозу. А значит температура будет повышаться на планете и дальше, что впоследствии обязательно приведет к экологическим, климатическим, экономическим, продовольственным и прочим проблемам.

Газовые турбины Siemens после ремонта не могут вернуться в Россию

Недавно мы рассказывали, о том, что мир оказался на грани серьезного энергетического кризиса, который может стать самым мощным за последние полвека. Причем виной тому вовсе не нехватка энергоресурсов, а исключительно политика. Как бы это парадоксально не звучало, но западные страны сами прилагают максимум усилий, чтобы скорее погрузиться в пучину энергетической катастрофы до того, как возобновляемые источники энергии начнут конкурировать с ископаемым топливом. Очередным серьезным вкладом в приближение такого кризиса может стать остановка магистрального газопровода между Россией и Германией, известного как Северный поток. Уже сейчас его мощность сократилась более чем в два раза. 15 июня Газпром заявил об остановке одной турбины, в результате чего объем перекачки уменьшился более чем на 40%. На следующий день компания была вынуждена остановить вторую из четырех турбин. В результате объем перекачки упал со 167 млн кубометров до 67 миллионов кубометров в день. Но почему турбины не ремонтируют и зачем вообще они нужны?

Как работает магистральный газопровод и для чего нужны турбины Siemens

Многие люди представляют магистральный газопровод как просто трубу большого диаметра, по которой газ доставляется из точки А в точку Б. С одной стороны, так и есть. Однако одной трубы для перекачки газа недостаточно. Необходимо обеспечить его фильтрацию, определенную температуру и, самое главное, определенное давление в системе. Для этого используют компрессорные станции.

Именно от параметров работы компрессорной станции зависит режим функционирования газовой магистрали, то есть давление, объем перекачки и т.д. Другими словами, компрессорная станция является управляющим элементом в комплексе сооружений, входящих в систему магистрального газопровода.

Основным элементом компрессорной станции служит газоперекачивающий аппарат, который нагнетает природный газ в трубопровод. Приводом газоперекачивающего аппарата является газотурбинная установка. То есть газовая турбина, по сути, представляет собой двигатель, который использует для работы природный газ.

Газовые турбины используются в компрессорной станции для обеспечения давления в магистрали

Почему именно газотурбины применяются в качестве приводов для газоперекачивающего аппарата? Для них не требуются дополнительные виды топлива. Кроме того, они отличаются практичностью и эффективностью. Однако технологии производства газотурбин высокой мощности в России были утрачены за последние 30 лет.

Siemens же один из мировых лидеров по производству газотурбин. Причем газовые турбины, которые используются на магистрали Северный поток, созданы на заводе в Канаде. Как сообщается, это конвертированные, так называемые авиационные газовые турбины, которые отличаются достаточно высоким КПД.

Почему газопровод Северный поток оказался на грани остановки

Газовые турбины, как и любое другое оборудование, имеет свой ресурс, поэтому со временем они выходят из строя, что мы сейчас и наблюдаем на компрессорной станции. Ведь это оборудование эксплуатируется уже более десяти лет, что подтверждает компания Газпром. По словам ее представителей нынешняя остановка турбин связана с невозможностью их безопасной эксплуатации. Для того, чтобы трубопровод оставался в рабочем состоянии, необходимо регулярно проводить капитальный ремонт оборудования.

Газовые турбины Сименс эксплуатировались более десяти лет

Обслуживанием турбин занимается компания-изготовитель, то есть завод Siemens в Канаде. Поэтому одна из турбин, которая отслужила свой ресурс, была отправлена в Канаду. Но после ремонта ее попросту не возвращают. Как сообщает издание Berliner Zeitung, со ссылкой на представителей компании, Siemens не может вернуть турбины Газпрому в связи с санкциями, которые Канада ввела против России.

В настоящее время Siemens Energy не может поставлять отремонтированные газовые турбины заказчику, то есть Газпрому. На этом фоне мы проинформировали правительства Канады и Германии и работаем над жизнеспособным решением, сказала пресс-секретарь Siemens.

Санкционный список против РФ был расширен Канадой в начале июня. Ограничения касались 28 видов деятельности, в том числе нефтегазовых компаний. Судьба второй турбины так же под вопросом. Как сообщает агентство Блумберг, она тоже нуждается в техническом обслуживании, но не может быть отправлена за границу.

Наверняка у многих возникает вопрос, зачем газовые турбины компания Сименс отправляет в Канаду? Как сообщает пресс-секретарь, ремонтом этого оборудования может заниматься только завод в Монреале. Больше его, по техническим причинам, ни кто отремонтировать не может.

Газопровод «Северный поток» может остановиться из-за отсутствия турбин

Северный поток остановится?

Как пишет Блумберг, немецкая энергетическая компания Uniper SE уже получила на 25% меньше газа, чем должна была согласно договору. Очевидно, в ближайшее время ситуация только усугубится, так как объем перекачки газа в Германию сократился еще больше.

Как сообщает постпред России при ЕС Владимир Чижов, если проблема с ремонтом турбин для Северного потока не будет решена, это приведет к полной остановке проекта, что наверняка обернется катастрофой для Германии. Кроме того, уменьшение поставок газа ударит и по другим некоторым странам странам. К примеру, Италия рискует остаться без 15% потребляемого ею газа, о чем сообщает энергетическая компания Eni.

Обязательно подпишитесь на наш Яндекс.Дзен канал. Здесь только интересная информация.

Надо сказать, что рынок уже отреагировал на сложившуюся ситуацию вокруг Северного потока, в результате чего природный газ подорожал еще на четверть. Это в свою очередь приводит к закрытию многих заводов, о чем сообщает The Wall Street Journal. Производители попросту теряют возможность конкурировать на мировом рынке. Кроме того, подобная ситуация приближает продовольственный кризис, о котором мы рассказывали ранее.

Заполненный песком аккумулятор Polar Night Energy

Из-за напряженной обстановки в мире, некоторые страны мира перестали получать от России газ. Летом это не доставляет особых проблем кроме, разве что, значительного повышения счетов. Но в зимнее время жителям лишенных российского газа придется очень нелегко во многих домах попросту может исчезнуть отопление и людям будет холодно. Власти стран пытаются решить эту проблему при помощи возобновляемых источников энергии вроде солнечных панелей и ветрогенераторов. Но вот проблема солнечные дни бывают не всегда, да и ветра дуют далеко не каждый день. Энергия, которая уже выработана, может храниться в изготовленных из лития аккумуляторах, но они стоят очень дорого и занимают много места. Недавно финская компания Polar Night Energy показала очень дешевую, но весьма эффективную технологию хранения выработанной энергии. Она представляет собой огромную батарею, заполненную грязным строительным песком. Звучит интригующе, не так ли?

Зима в европейских странах может быть тяжелой

Финляндия является одной из самых близких к российской границе европейских стран. Без российского газа жителям страны будет очень тяжело пережить зиму она длится долго, и особенно суровой становится в декабре. Тем, как в такие периоды будут согреваться жилые дома, обеспокоены как политики, так и простые граждане. Можно было бы спастись зелеными источниками энергии вроде солнечных и ветряных станций, но они не могут обеспечивать постоянную выработку энергии из-за не самого солнечного и ветреного климата Финляндии.

Зима в Финляндии иногда бывает очень суровой

Читайте также: Будут ли в 2022 году серьезные лесные пожары?

Новый аккумулятор для хранения тепла

Аккумуляторы для хранения выработанной энергии стоят дорого и занимают много места, поэтому компания Polar Night Energy продемонстрировала дешевую и относительно компактную альтернативу, единственную в своем роде. Она построила гигантский контейнер, внутрь которого насыпано 100 тонн песка. Принцип работы песчаного аккумулятора до неприличия прост: вырабатываемая солнцем и ветром энергия будет нагревать контейнер с песком, а тот долго хранить это тепло и при необходимости его отдавать.

Аккумулятор Polar Night Energy заполнен строительным песком

По словам представителей компании Polar Night Energy, строительный песок может нагреваться до 500 градусов Цельсия. Нагрев песка происходит довольно долго, но и процесс остывания занимает много времени считается, что новый аккумулятор сможет хранить тепло по несколько месяцев, чего должно хватить для долгой зимы.

Как согреть квартиру после отключения отопления? Вот несколько способов.

Альтернативный способ отопления домов

Находящийся в контейнере горячий песок будет нагревать собой воздух в специальной емкости, а этот воздух кипятить воду, которая подается для отопления домов. Идея звучит здраво и наверняка поможет если не полностью заменить обычный способ отопления жилых домов, то хотя бы немного снизить стоимость отопления за счет комбинированного использования. Единственный минус технологии заключается в том, что такой аккумулятор невозможно использовать для хранения электроэнергии в чистом виде. А обеспечение граждан дешевым электричеством было бы очень приятным бонусом.

К сожалению, разработанный аккумулятор не может хранить электричество в чистом виде

На данный момент песочный аккумулятор работает в тестовом режиме огромный сосуд располагается на территории финского города Канкаанпяа. Конструкция стоит на местной электростанции Ватаянкоски, откуда в близлежащие дома поступает отопление. Стоит отметить, что в аккумуляторе будет накапливаться не все тепло, которую вырабатывают солнечные и ветряные электростанции. Первым делом зеленая энергия будет питать электрическую сеть, а в песочную установку будут направляться только излишки выработанной энергии.

Песочный аккумулятор возвышается на несколько метров

По словам директора электростанции Пекка Пасси, данный способ хранения тепла действительно очень простой. Но им очень понравилось быть первыми, кто создал что-то подобное. В какой-то степени это безумный проект, но директор электростанции уверен, что испытания технологии завершатся успехом. Не исключено, что новым и простым методом хранения тепла заинтересуются и другие страны, но все будет зависеть от результатов тестирования. А как считаете вы насколько хороша эта технология? Своим мнением делитесь в комментариях или нашем Telegram-чате.

А вы подписаны на наш Дзен-канал с эксклюзивными статьями? Вы только посмотрите, что у нас есть.

Стоит отметить, что энергетический кризис в Европе начал назревать еще осенью 2021 года, когда цены на природный газ и другие энергоресурсы начали резко повышаться. О том, чем грозит самый крупный энергетический кризис за последние 50 лет, вы можете почитать в материале моего коллеги Андрея Жукова. Вот ссылка.

Нынешний энергетический кризис может сильно отразиться на науке в Европе

Нынешний энергетический кризис в Европе может стать самым серьезным, как минимум, за последние 50 лет. Рост цен на энергоносители стал серьезной проблемой не только для рядовых европейцев и промышленности. Уже сейчас от сложившейся ситуации страдают некоторые направления науки. Дело в том, что многие институты эксплуатируют энергоемкие суперкомпьютеры, ускорители, лазерные установки и другое энергоемкое оборудование. Многим из них приходится сокращать количество важных исследований. Причем проблемы возникли еще в январе нынешнего года, то есть до событий в Украине. Если цены на энергоносители продолжат расти этой осенью и зимой, урон, который будет нанесен науке, будет критическим.

Что происходит с наукой в Европе

Впервые наука ощутила на себе все тяготы энергетического кризиса в Чехии, когда энергетический подрядчик в январе нынешнего года сообщил о банкротстве. В результате исследовательским центрам и университетам пришлось покупать энергию по более высоким ценам, что вынудило сократить количество исследований.

К примеру, IT4Innovations, национальный суперкомпьютерный центр, стал использовать суперкомпьютер Karolina на треть мощности. Это привело к тому, что 1500 пользователей не смогли своевременно получить к нему доступ. Разумеется, речь идет не о частных пользователях, а исследователях, которые моделируют климат, работают над созданием новых медицинских препаратов и т.д.

В Чехии мощность суперкомпьютера пришлось снизить на треть

ELI Beamlines, чешский исследовательский центр, на котором размещены мощные лазерные установки, приостановил свою работу на несколько недель. Правда, правительство Чехии взялось обеспечить электричеством оба объекта до 2023 года. Однако их руководство опасается, что в стране будет объявлено чрезвычайное положение, в результате которого ограничат подачу не только электричества, но и газа для обогрева зданий. В результате сотни пользователей не смогут провести свои эксперименты. По сути, работа центров будет остановлена.

Разумеется, подобная ситуация сложилась не только в Чехии. К примеру, крупнейший ускорительный центр Германии DESY оплатил электричество до 2023 года. Но, если правительство Германии введет энергетические ограничения, электричество не будет поставлено в полном объеме.

Правда, это не значит, что работа DESY будет остановлена полностью. Может быть задействовано оборудование с более низким энергопотреблением. Однако два больших линейных ускорителя DESY придется отключить, что нанесет ущерб важным исследованиям.

Ускорительный центр Германии DESY будет отключать два больших линейных ускорителя

Чтобы вы понимали важность этого оборудования, поясним, что производитель вакцин BioNTech использовал рентгеновское оборудование DESY, чтобы выявить структуру вируса SARS-CoV-2. Также благодаря этому оборудованию удалось выяснить как вирус использует спайковый белок чтобы прикрепляться к клеткам человека.

Также оборудование DESY используется для изучения материалов для солнечных панелей. Соответственно, развитие технологий в области возобновляемых источников энергии замедлится как раз в тот момент, когда они крайне необходимы.

Надо сказать, что в некоторых исследовательских центрах и университетах имеется оборудование, которое вообще не рассчитано на полную остановку, поэтому его будет сложно перезапустить. К примеру, такое оборудование имеет физико-технологический отдел ускорителей в Технологическом институте Карлсруэ. Отключение вакуума может привести к повреждению чувствительных систем. Остановка потока воды в системах охлаждения может вызвать коррозию. Кроме того, старая управляющая электроника может после простоя попросту не включиться.

Без электричества может остаться даже ЦЕРН

Как энергетический кризис повлияет на ЦЕРН

ЦЕРН в представлении не нуждается. Это самая крупная в мире лаборатория физики элементарных частиц, которая находится в Швейцарии. Организация закупает энергию у французской сети. В настоящее время CERN заботит не столько цена электричества, сколько вопрос его поставок, которые этой осенью и зимой могут быть существенно сокращены.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

В течение года CERN потребляет порядка 1,3 тераватт-часа энергии, что равно примерно 250 тысяч частных домохозяйств. Для подобной организации это не так много. Однако существует вероятность того, что французские энергетики запретят лаборатории работать в периоды, когда электросеть наименее стабильна. Обычно такое случается утром и вечером.

Вполне возможно, что ЦЕРН придется отказаться от использования небольших ускорителей, чтобы обеспечить работу Большого адронного коллайдера, самого мощного ускорителя в мире.

Энергетический кризис в Европе продлится еще как минимум два года

Когда завершится энергетический кризис

Эксперты называют основной причиной энергетического кризиса восстановление после экономического спада, вызванного пандемией коронавируса. Электрогенераторы не смогли оперативно повысить мощность, чтобы обеспечить возросший спрос на электричество. Кроме того, как мы рассказывали ранее, в Европе давно начали сокращаться объемы добычи собственного газа. Европейские санкции в отношении России и ответные действия усугубили ситуацию.

Цены в Европе на газ в настоящее время более чем в 10 раз превысили средние исторические значения.

По мнению экспертов, цены на энергоносители упадут не ранее, чем через два года. При этом пиковая стоимость будет зависеть от погодных условий этой зимой. Пока неясно, будут ли правительства стран поддерживать исследовательские лаборатории или в приоритете окажутся промышленные предприятия. Однако уже понятно, что развитие технологий в любом случае в ближайшее время замедлится.

В процессе переработки нефти в атмосферу выбрасывается большое количество парниковых газов

Несмотря на все усилия, которые предпринимает мировая общественность для того, чтобы перейти на возобновляемые источники энергии, нефть по прежнему остается, можно сказать, двигателем цивилизации. Но углеводороды, как известно, наносят большой ущерб экологии и климату. Причем выбросы происходят не только в результате их сжигания, но и в процессе переработки нефти, то есть разделения ее на отдельные компоненты. На этот процесс приходится 1% от общих годовых выбросов парниковых газов. Кроме того, переработка нефти требует огромного количества энергии около 230 гигаватт. Это сопоставимо с годовым потреблением энергии целого штата в США, такого как Невада. Но, похоже, что ученые нашли более экологичный и энергозатратный способ переработки нефти. Кроме того, он удешевит этот процесс, в результате чего цена на нефтепродукты может снизиться.

Как перерабатывают нефть

Сырая нефть содержит десятки тысяч химических веществ. Поэтому переработка начинается с разделения нефти на отдельные вещества при помощи дистилляции. Жидкость подогревают до 500C. В результате легкие компоненты испаряются и затем улавливаются. Они входят к примеру, в состав бензина. После дистилляции нефть подвергается дальнейшей обработке.

Несколько лет назад ученые из Лондонского университета королевы Марии, в журнале Science предложили разделать компоненты механическим способом. Для этого они создали специальную мембрану с порами, способными пропускать легкие углероды. Более крупные и тяжелые углеводороды не могут проходить сквозь нее. То есть вместо дистилляции, по мнению химиков, можно использовать метод фильтрации.

Компоненты бензина получают методом дистилляции нефти

Мембраны для переработки нефти

Механическое разделение компонентов не нужен подогрев, соответственно, для этого процесса требуется меньше энергии, к тому же в ходе разделения не происходит выбросов. Однако этот метод имел один серьезный недостаток легкие углероды проходили слишком медленно. Поэтому ученые стали работать над его совершенствованием.

Чтобы ускорить процесс прохождения углеродов сквозь мембрану, они использовали технологию, которую применяют для промышленного производства мембран, предназначенных для опреснения воды. Она называется межфазной полимеризацией. Ученые надеялись, что ускорить процесс прохождения легких углеродов через поры получится за счет применения более тонких мембран. Однако эксперимент показал, что под воздействием углеводорода мембраны быстро разрушаются.

Тогда было решено изменить полимеры. В итоге получилось сделать мембрану со вспененной структурой, которая получилась устойчивой к агрессивной среде, и при этом сквозь пузырьки (везикулы) легкие углероды проходили в 10 раз быстрее. Но, самое главное, что разработанная учеными технология позволяет создавать мембраны с визикулами любого размера. То есть сквозь них можно пропускать разные углеводороды.

Мембранный метод разделения нефти более экологичный

Преимущества переработки нефти фильтрацией

По словам ученых, мембранный способ разделения нефти позволит сэкономить до 50% энергии, которая уходит только на нагрев нефти. В общей сложности данный способ позволит сэкономить до 75% электроэнергии. Если говорить в денежном эквиваленте, экономия составит 3,5 млрд долларов в год. К слову, это важно не только для нефтеперерабатывающих компаний. О том, как цена на нефть и нефтепродукты влияет на людей, вы можете узнать здесь.

Однако новые мембраны еще не готовы к промышленному использованию. Их нужно увеличить. Ученым удалось создать мембрану размером с лист бумаги А4, но для промышленного использования понадобятся мембраны площадью до сотни квадратных метров. Кроме того, необходимо проверить долговечность данного материала. Для этого потребуются месяцы беспрерывных испытаний.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Однако, как утверждают эксперты, результаты уже обнадеживают. Это значит, что нефтяные компании гарантированно будут продолжать изучать технологию, которая позволит не только сэкономить деньги, но и уменьшить количество выбросов углерода. Химические компании в этом, безусловно, заинтересованы. Ведь полный переход на возобновляемые источники энергии произойдет еще не скоро.

Правда, некоторые ученые считают, что нефть отчасти можно назвать возобновляемым источником, так как она способна восстанавливаться. Какие этому имеются доказательства, вы можете почитать здесь.

Ученые предлагают производить водород из морской воды

В последнее время водород считается одним из наиболее перспективных источников энергии, так как способен питать не только автомобили, но и целые промышленные отрасли. В то же время при его использовании в окружающую среду не выделяется углекислый газ, который стал причиной глобального потепления климата. Но если водород имеет столько преимуществ, почему бы не перейти на его использование прямо сейчас? На это есть несколько причин. Одна из них заключается в том, что массовое производство этого газа может усугубить проблему нехватки пресной воды, количество которой во многих странах ежегодно сокращается с катастрофической скоростью. Однако ученые предложили другое решение использовать для производства морскую воду, и даже объяснили как преодолеть имеющиеся технические сложности.

Недостатки водорода в качества источника энергии

Водород нельзя назвать идеальным источником энергии, так как он имеет ряд своих недостатков. К примеру, один килограмм водорода содержит столько же энергии, сколько примерно в 4 литрах бензина. Но при нормальном атмосферном давлении килограмм водорода занимает в сотни раз больше пространства. Для сжижения водорода его необходимо охладить до -253 градусов по Цельсию, либо обеспечивать высокое давление.

Кроме того, следует учитывать, что в настоящее время отсутствуют трубопроводы и распределительные системы, что делает невозможным быстрый переход на водород, как основной источник энергии. Тем не менее водород
в настоящее время считается одним из самых перспективных источников энергии для большегрузных транспортных средств, которые невозможно обеспечить электрическими батареями.

К таким транспортным средствам относятся грузовики, корабли и даже самолеты. Более того, транспорт, работающий на водороде, набирает популярность уже сейчас. К примеру, в Китае начали производство водородных пассажирских поездов. А в Великобритании построили водородный самолет еще три года назад.

Другим вероятным рынком сбыта водорода являются такие отрасли, как сталелитейная промышленность, где требуется высокотемпературное сгорание.
Кроме того, со временем будут расти и нынешние рынки водорода, к примеру, он необходим для производства аммиачных удобрений. В настоящее время мировое потребление водорода в год составляет 90 миллионов тонн в год.

В чем сложность производства водорода

Постепенный переход на водород позволит уменьшить количество выбросов углекислого газа, что необходимо для борьбы с глобальным потеплением климата. Однако для этого водород должен производиться экологически чистым способом. В настоящее время существует три основных способа производства водорода: зеленый, синий и серый.

В настоящее время только один из трех способов производства водорода является экологичным, но он очень дорогой

Зеленый способ подразумевает электролиз воды источник питания постоянного тока подключается к двум электродам, которые находятся в воде. В результате на катоде образуется водород, а на аноде кислород. Синий водород получают путем паровой конверсии метана из природного газа. При таком производстве в атмосферу выбрасывается столько же углекислого газа, сколько и при сжигании природного газа. Серый же водород считается самым грязным источником водородного топлива, так как для его производства используются все остальные ископаемые виды топлива.

Отсюда следует, что единственным оптимальным решением для борьбы с глобальным потеплением климата является производство зеленого водорода. Однако он стоит 5 долларов США за 1 кг, что в два раза дороже, чем серый водород. Поэтому в настоящее время ученые работают над способами удешевления зеленого водорода хотя бы до 1 доллара за 1 кг. Но высокая стоимость является не единственной проблемой.

Электролизеры предназначены для работы только с чистой водой. Увеличение объемов производства зеленого водорода может усугубить глобальную нехватку пресной воды. Для получения 1 кг водорода с помощью электролиза требуется около 10 кг воды. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, для работы грузовиков и ключевых отраслей промышленности на зеленом водороде может потребоваться примерно 25 миллиардов кубометров пресной воды в год, что эквивалентно потреблению воды в стране с населением 62 миллиона человек.

Использование водорода может решить многие проблемы производства водорода

Ученые предлагают использовать соленую воду для производства водорода

Для электролиза водорода применяют электроды из драгоценных металлов. При использовании морской воды, электрический разряд, который генерирует кислород на аноде, превращает ионы хлорида в соленой воде в высококоррозионный газообразный хлор. Этот хлор разъедает электроды и катализаторы в течение нескольких часов.

Ученые из Университета RMIT в Мельбурне, чтобы решить эту проблему, предлагают покрывать электроды отрицательно заряженными соединениями, такими как сульфаты и фосфаты. Они способны отталкивать отрицательно заряженные ионы хлора, и тем самым предотвращать образование газообразного хлора. Как сообщают исследователи в журнале Small, их электроды проработали в течение двух месяцев, генерируя водород из морской воды, при этом не имеют никаких видимых следов повреждения.

Другая команда ученых из Университета Аделаиды внесла изменения в конструкцию электролизера. Их установка расщепляет воду на аноде, а не на катоде. При этом ученые покрыли свои электроды оксидом хрома, который притягивал пузырьки ионов ОН-, которые отталкивали ионы хлора. Как сообщается в исследовании, аппарат проработал с морской водой в течение 100 часов. Об этом команда сообщает в журнале Nature Energy.

Ученые предлагают внести изменения в существующие электролизные установки, что позволит им добывать водород из соленой воды

Инженеры-химики из Нанкинского технологического университета предлагают вообще не изобретать велосипед, а использовать третий способ решения проблемы, который лежит на поверхности устанавливать перед электролизерами мембраны тонкой очистки, и таким образом отфильтровывать воду, прежде чем подавать ее на электроды.

В своем эксперименте ученые окружили электроды мембранами, которые пропускают только пары пресной воды из окружающей ванны с морской водой. По мере того, как электролизер преобразует пресную воду в водород и кислород, он создает давление, которое проталкивает больше молекул воды через мембрану, пополняя запас пресной воды. То есть образуется замкнутый круг, что позволяет не тратить дополнительную энергию на создание высокого давления. Об этом исследователи сообщают в журнале Nature. Установка с мембранным опреснителем, по словам ученых, проработала 3200 часов без признаков повреждений.

Все предложенные способы нуждаются в дополнительных исследованиях, так как они должны быть экономически оправданными и пригодными к масштабированию. Однако уже сейчас понятно, что она из главных проблем производства водорода в большом количестве может быть решена.

Еще больше захватывающих материалов из области науки и высоких технологий вы найдете на нашем ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. Кликайте прямо сейчас и подписывайтесь, чтобы не потерять.

Напоследок напомним, что, вполне возможно, в скором будущем вообще не придется производить этот газ. По мнению некоторых ученых, большие запасы водорода имеются в недрах Земли. Более того, уже даже существуют скважины, из которых его добывают. Это дешевый и экологичный способ получения топлива.

Ученые разработали устройство, которое добывает электричество из влажного воздуха

Ученые Массачусетского университета в Амхерсте разработали технологию, которая позволяет добывать электричество из воздуха в прямом смысле этого слова. Разумеется, никакого нарушения закона сохранения энергии в этой технологии нет. В воздухе на самом деле содержится большое количество энергии, поэтому задача состоит лишь в том, чтобы извлечь ее и направить в провода или, к примеру, аккумуляторы. Свое новое открытие, которое именно эту функцию и выполняет, ученые назвали общим эффектом Air-gen. Прибор, построенный на этом принципе, уже успешно генерирует электричество и показывает большие перспективы.

Откуда берется электричество в воздухе

В воздухе содержится колоссальное количество энергии. К примеру, парящие над нами облака это, фактически, целые электростанции. Одно из исследований показало, что напряжение в одном грозовом облаке достигает 2 гигавольт. Но, к сожалению, люди еще не придумали как улавливать энергию молний, чтобы ее можно было использовать. Но что вообще такое облако и откуда в нем берется энергия?

Облака представляют собой пар, который сконденсировался в мелкие капельки воды, находящиеся в атмосфере во взвешенном состоянии. Как мы рассказывали в статье о снежных грозовых бурях, именно влага вызывает молнии. Отсюда следует, что пар в воздухе является источником энергии.

В воздухе содержится колоссальное количество энергии, но люди не умеют ее добывать

Ученые же смогли создавать устройство, которые позволяет непрерывно получать электричество из влажного воздуха. Его можно использовать по назначению, как и электроэнергию от любых других источников энергии.

Как работает искусственное облако

Прежде всего отметим, что идея получения электричества из воздуха уже далеко не новая. Недавно мы рассказывали о том, что ученые смогли добывать электричество при помощи бактерий, а точнее, ферментов бактерий, которые преобразовывают водород в электроэнергию.

Нынешняя же разработка не требует использования бактерий и водорода, так как электричество образуют молекулы воды. Для сбора этой энергии ученые использовали нанопоры (Air-gen). Их можно представить как трубки, диаметр которых составляет менее 100 нанометров. Это примерно одна тысячная диаметра человеческого волоса. Создать такие нанопоры хоть и сложно, но вполне возможно. Причем, по словам ученых, они могут быть выполнены из самого разного материала.

Устройство Air-gen добывает энергию, создаваемую молекулами воды в воздухе

Длина нанопор зависит от расстояния свободного пробега молекул воды в воздухе с повышенной влажностью, то есть расстояния, которое молекула проходит, до того как столкивается с другой молекулой воды. Поры имеют стенки из пленки, выполненной из таких материалов, как целлюлоза, протеин шелка или оксид графена.

Молекулы воды проникают Air-gen и проникают от верхней части к нижней, но при этом сталкиваются с боковыми пленочными стенками. В этот момент они передают заряд материалу, который накапливается. Так как больше молекул скапливаются в верхней части, разные стороны нанопоры накапливают разное количество энергии, то есть возникает дисбаланс.

Именно этот эффект приводит к возникновению молний в облаках. Из-за восходящих потоков, капли воды активнее сталкиваются в верхней части облака, поэтому вверху возникает избыток положительного заряда, а в нижней избыток отрицательного заряда.

Air-gen генерирует электрический ток в лабораторных условиях

Заряд из Air-gen можно направлять для питания устройств или накапливать в аккумуляторе. Правда, ученые предупреждают, что прибор находится еще на довольно ранней стадии разработки. Сейчас он способен генерировать 260 милливольт энергии. К примеру, чтобы запитать смартфон, необходимо порядка 5 вольт. Однако Air-gen можно масштабировать, и команда знает как это сделать. По их словам, мощность будет увеличиваться по мере увеличения толщины пленок, то есть пленки их можно накладывать друг на друга, о чем ученые сообщают в издании Advanced Materials.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Так как нанопоры могут быть изготовлены из разных материалов, устройства можно адаптировать к разной среде, в которой они будут эксплуатироваться. В настоящее время ученые работают над тестированием Air-gen в разных средах, а также занимаются масштабированием, что позволит сделать устройство более практичным.

Ученые смогли передать энергию из космоса на Землю

Солнце нескончаемый и мощный источник энергии, который, теоретически, мог бы покрыть все потребности людей в электричестве. Однако эффективного способа преобразовывать энергию Солнца в электричество пока не существует. Конечно, есть солнечные панели, но они имеют несколько ключевых недостатков. Главный из них заключается в том, что эти батареи способны вырабатывать электричество только днем, причем для этого должна быть хорошая солнечная погода, в противном же случае их эффективность сильно падает. Проблему можно было бы решить, разместив панели в космосе на околоземной орбите, но как передать электричество на Землю, ведь провести кабель от спутника не получится? Похоже, что решение этой проблемы смогли найти Инженеры Калифорнийского технологического института. Они не только разработали технологию, но и успешно ее испытали, передав энергию с околоземной орбиты на Землю. По их мнению, это может стать прорывом энергетике.

Орбитальные электростанции обеспечат людей электричеством

Зависимость человечества от ископаемого топлива сделала многие страны уязвимыми перед глобальным энергетическим кризисом. Поэтому в настоящее время многие ученые работают над технологиями, которые позволили бы эффективно использовать экологичные, доступные и надежные источники энергии. Одни считают, что будущее за термоядерным синтезом, другие видят решение проблемы в модульных мини-реакторах или даже ветряках и волновых генераторах, установленных в морях.

Отличной альтернативной всем этим решениям является энергия Солнца. Но солнечные панели, как мы сказали выше, следует размещать в космосе на земной орбите. Такая электростанция смогла бы эффективно генерировать электричество круглые сутки, причем независимо от погоды. Теоретически, электрическую орбитальную станцию можно построить даже сейчас, однако для этого нужно решить вопрос передачи электричества на землю.

Солнечные батареи могут эффективно и круглосуточно добывать энергию только в космосе

Среди ученых началась, буквально, гонка по разработке технологии беспроводной передачи электричества на Землю. Первыми, кто заявил, что им удалось это сделать, стали ученые Калифорнийского технологического института.

Как работает беспроводная передача энергии

В своем эксперименте исследователи использовали построенный ими низкоорбитальный демонстратор SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator). По словам самих инженеров, в нем реализовано сразу три технологии, по сбору и передаче энергии на Землю. В недавнем эксперименте был испытан один из модулей MAPLE, который принимает солнечную энергию,
а затем преобразует в микроволновое излучение, которое передает на приемник, расположенный на Земле. Передача микроволнового излучения осуществляется при помощи фазированной антенны, то есть антенной решетки направленного излучения.

Кроме того, приемником и передатчиком энергии был оборудован сам модуль MAPLE. Демонстратор в ходе эксперимента передал энергию от одной стенки модуля другой, о чем исследователи сообщают в своем заявлении.

Принятое приемником микроволновое излучение преобразуется в постоянный ток (DC). Таким образом ученые показали возможность беспроводной передачи энергии не только с космоса на Землю, но и в условиях открытого космоса. Но можно ли прямо сейчас построить орбитальную электростанцию использовать эту технологию? Скорее всего нет.

Модуль MAPLE смог передать электричество беспроводным способом в открытом космосе

Сигнал, полученный на Земле, был очень слабым. Электричества было недостаточно, даже чтобы от него зажглись светодиоды. Но в ходе данного эксперимента это было и не важно. Задача заключалась в том, чтобы проверить сам принцип, и он оказался вполне работоспособным. Теперь осталось лишь масштабировать технологию, чтобы в будущем можно было ее полноценно использовать. По мнению авторов работы, это вполне возможно.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Ученые планируют уже в ближайшее время развернуть созвездия модульных космических аппаратов, которые будут собирать солнечный свет, а затем передавать по беспроводной сети на большие расстояния. В частности, таким образом можно будет обеспечить электричеством районы, которые в настоящее время не имеют доступа к надежному источнику питания.

Напоследок напомним, что ученые работают и над другими интересными технологиями. Недавно мы рассказывали о том, что группе исследователей удалось добывать энергию из воздуха. Для этого использован тот же принцип, из-за которого в облаках возникают молнии.

Корейский термоядерный реактор KSTAR установил новый рекорд. Источник фото: www.eurekalert.org

Термоядерная энергетика все еще далека от использования в промышленных масштабах, однако похоже, что время, когда это случится, уже не за горами. За последние несколько лет удалось установить несколько важных рекордов. Один из них совсем недавно был поставлен корейским реактором Кorea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). В настоящее время он является одним из самых передовых реакторов в мире, несмотря на компактные размеры. В ходе последних испытаний, он обеспечивал устойчивую температуру термоядерного синтеза в течение почти минуты, а также показал способность удерживать чрезвычайно горячую плазму в течение более 100 секунд.

Температура в термоядерном реакторе

Как мы ранее уже рассказывали, термоядерный синтез это тот процесс, который происходит в звездах. Именно благодаря ему Солнце согревает нашу планету. Однако, чтобы воссоздать термоядерный синтез в земных условиях, температура плазмы должна быть гораздо выше, чем в звездах, что связано с отсутствием на Земле настолько сильной гравитации. Например, температура в термоядерных реакторах типа токмак, то есть в форме бублика, должна в семь раз превышать температуру в ядре Солнца, которая составляет 15 миллионов градусов. То есть плазма должна иметь температуру около 100 миллионов градусов.

KSTAR уже достигал этот порог в 2018 году, но такую температуру удалось удерживать только в течение 1,5 секунды. Впоследствии это время удавалось продлевать. Например, уже в 2021 году плазма сохраняла такую температуру в течение примерно 30 секунд. Но в какой-то момент команда уперлась в потолок возможностей реактора, в результате чего в него были внесены определенные технические изменения.

Реактор токмак имеет форму бублика. Источник фото: www.iflscience.com

После того, как инженеры Корейского института термоядерной энергетики (KFE) модернизировали термоядерный реактор, высокая температура сохраняется в течение гораздо более длительного времени.

Какая цель термоядерного реактора KSTAR

Как сообщают сами ученые, KSTAR теперь может выдерживать температуру в 100 миллионов градусов по Цельсию в течение 48 секунд, а также может сохранять горячую плазму в режиме высокого ограничения, или H-режиме, в течение 102 секунд. Однако цель еще не достигнута. Задача состоит в том, чтобы удерживать необходимую температуру в течение 300 секунд во время горения плазмы. Исследователи рассчитывают, что добиться этой цели удастся к концу 2026 году.

Чтобы добиться желаемого результата, ученые собираются последовательно повышать производительность устройств нагрева и управления током. Кроме того, они будут работать над повышением безопасности основных технологий.

Реактор ITER будет запущен в 2025 году Источник фото: Википедия

Следует отметить, что KSTAR, как и Joint European Torus (JET), который недавно побил другой рекорд, служат испытательными полигонами, позволяющими разрабатывать и совершенствовать технологию термоядерного синтеза. То есть они являются термоядерными-реакторами первопроходцами. Впоследствии же полученный опыт будет использован для строительства и эксплуатации более совершенных реакторов, таких как ITER и DEMO. Они уже будут полноразмерными прототипами промышленных термоядерных реакторов.

ИТЭР должен быть запущен уже в следующем году. Ученые ожидают, что он сможет генерировать в 10 раз больше энергии, чем будет затрачиваться на поддержание термоядерной реакции. А еще более совершенный реактор DEMO, который станет его преемником, будет генерировать в 25 раз больше энергии.

Надо сказать, что термоядерного реактора DEMO еще не существует, однако его строительство должно начаться в ближайшее время, так как вся документация должна быть подготовлена уже в нынешнем году.

Термоядерный синтез может сделать революцию в области энергетики

Как говорят корейские ученые, нынешнее исследование дает зеленый свет для разработки основных технологий, необходимых для термоядерного реактора DEMO. При этом они в настоящее время делаю все возможное, чтобы обеспечить безопасность основных технологий, необходимых для эксплуатации более совершенных и мощных реакторов.

Обязательно подпишитесь на наши каналы в Дзен и Telegram. Так вы всегда будете в курсе новых научных открытий!

Напоследок напомним, что в конце прошлого года был открыт термоядерный реактор JT-60SA. Это крупнейший в настоящее время термоядерный реактор, который является предшественником ITER. Если все эксперименты завершатся успешно, произойдет настоящая энергетическая революция, так как реакторы будут вырабатывать большое количество доступной и экологичной энергии.

Аккумуляторные батарейки устроены просто, и принцип их работы тоже нельзя назвать сложным. Источник изображения: Freepik

Аккумуляторы уже давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они обеспечивают энергией все: от наших часов на запястье до электрических автомобилей. Даже смартфон, с которого вы читаете этот текст, работает на энергии небольшого аккумулятора. Мы настолько привыкли к этим маленьким источникам питания, что часто не замечаем их, пока не случится самое неприятное они не разрядятся. Хотя современные батарейки разработаны так, чтобы служить максимально долго, у каждой из них есть свой предел. Чтобы понять, почему они перестают работать, нужно немного разобраться в их устройстве.

Как устроены аккумуляторные батарейки

Аккумуляторные батарейки это поистине удивительные устройства, которые выделяют электричество, позволяя нам использовать самые разнообразные устройства. Но откуда в них энергия? Ответ на этот вопрос дали авторы IFL Science.

На самом деле, внутри батарейки нет готовой электрической энергии. По словам профессора материаловедения Антуаан Алланор (Antoine Allanore), электричество нельзя поймать и сохранить, но мы можем сохранить электрическую энергию в химических веществах внутри батарейки.

Все батарейки работают примерно одинаково. Источник изображения: АИФ

Основной принцип работы батареек одинаков: внутри происходит химическая реакция, которая перемещает заряженные частицы (электроны) от одного конца батарейки анода к другому, который называется катодом.

В зависимости от типа батарейки, эти концы изготавливаются из разных материалов. Например, в литий-ионных аккумуляторах, которые используются в смартфонах и электромобилях, катод сделан из соединений лития, а анод из графита. А в обычных щелочных батарейках, которые чаще всего приходят на ум при слове батарейка, катод состоит из диоксида марганца, а анод из цинка.

В 2022 году финны придумали новый тип аккумулятора. В его основе обычный песок

Как работают батарейки

Когда батарейка подключается к устройству, например к фонарику, начинается движение заряженных частиц это и есть электричество. Электроны, отрицательно заряженные частицы, начинают перемещаться по внешним проводам от одного конца батарейки к другому. Это движение создает электрический ток, который питает устройство.

Принцип работы пальчиковой батарейки. Источник изображения: Huawei

В то же время внутри батарейки происходит ещt один процесс: положительно заряженные частицы, называемые ионами, перемещаются через специальное вещество электролит. Этот электролит разделяет два конца батарейки, позволяя ионам свободно перемещаться внутри, но не давая электронам пройти через него напрямую. Благодаря такому разделению, ионы и электроны взаимодействуют друг с другом, создавая стабильный поток энергии.

Таким образом, электроны движутся снаружи, а ионы внутри, и это взаимодействие поддерживает работу батарейки, обеспечивая электричество для устройства.

Почему батарейки разряжаются

Батарейки разряжаются по вполне объяснимой причине: химическая реакция, которая обеспечивает их электричеством, не может длиться бесконечно. В случае обычных щелочных батареек, которые мы обычно используем в пультах или часах, эта реакция происходит между цинком и диоксидом марганца. Пока этих веществ достаточно, батарейка генерирует ток. Однако, как только цинк полностью вступает в реакцию с диоксидом марганца, процесс останавливается, и батарейка теряет свою емкость. Это означает, что все химические компоненты внутри нее израсходованы, и больше энергии она произвести не в силах.

Срок службы батарейки зависит от того, для чего он используется. Источник изображения: New Retail

Интересно, что если батарейка не подключена к устройству, химическая реакция не происходит. Поэтому новая батарейка может храниться на полке годами, не теряя свою энергию. Однако, как только человек начинает ее использовать, начинается процесс разряда, и батарейка постепенно утрачивает свою способность питать устройство.

Зарядка на 1000 км за 9 минут: прорыв в области аккумуляторов для электромобилей

Почему на холоде быстро садится батарея

Температура также играет значительную роль в разряде батарейки. В холоде химические реакции замедляются, и батарейка производит меньше электричества. При слишком низкой температуре она может временно перестать работать, хотя в тепле она может снова ожить. Однако, если батарейка перегревается, особенно это касается литий-ионных аккумуляторов, то может произойти перегрев, что может привести к поломке или даже возгоранию.

Смартфоны часто выключаются на морозе, и это легко объяснимо. Источник изображения: АИФ

Еще одна причина, по которой батарейки могут разряжаться быстрее это протечки. Если корпус батарейки поврежден и химические вещества начинают вытекать, внутри остается меньше активных компонентов для реакции, и батарейка умирает быстрее.

А вы уже подписаны на наш Telegram-канал? Там вы найдете много чего интересного!

Важно отметить, что батарейки нельзя просто так выбрасывать в мусорное ведро они сильно загрязняют окружающую среду. В интернете можно найти адреса мест, куда можно сдать батарейки. Хранить их дома тоже не стоит, и этому есть веская причина.

В разных странах существуют разные стандарты напряжения в электросети, и они возникли не случайно

Стандарты бытового напряжения в разных странах могут сильно отличаться. В России и большинстве Европы принято 230 В с допустимыми отклонениями, тогда как в США бытовые сети работают на уровне около 110120 В. Различия в стандарте напряжения между странами отражают не случайность, а результат исторических решений, технических возможностей и инфраструктурных ограничений.

Истоки стандартов электросетей и причем здесь Томас Эдисон

В США история напряжения уходит корнями в эпоху Томаса Эдисона, который создавал первые в мире электросети, использовал постоянный ток на 110 В для освещения. Использовать более высокое напряжение было опасно, так как в те времена не существовало надежной пластиковой изоляции для проводов. Для этих целей использовали целлюлозу в марле.

Напряжение в 100 В казалось оптимальным с точки зрения безопасности и потребностей электроприборов. Однако постоянное напряжение практически невозможно передавать на большие расстояния без потерь. Поэтому 10 дополнительных вольт было добавлено с целью компенсировать потери. Таким образом в США для электросетей возник стандарт в 110 В.

Когда в конкуренцию вступил переменный ток, индустрия уже была готова к переходу со 110 В на более высокое напряжение. Однако история свидетельствует, что желание сохранить совместимость с существующим оборудованием и не разрушать инфраструктуру сильно влияли на выбор стандарта.

Томас эдисон виновен в том, что напряжение в электросети США составляет 110 В

Но что интересно, Эдисон уже использовал трехпроводную систему с centre tap двумя фазами по 110 В и нейтралью между ними, что позволяло получить 220 В между фазами. Это решение и стало основой современной split-phase системы в США, о которой подробнее поговорим ниже.

Как в США запитывают энергоемкие приборы

Напряжения в 110 В вполне достаточно для освещения и не сильно энергоемких приборов, таких как телевизоры, компьютеры и т.д. Однако для более мощных приборов, например, стиральных машин, этого недостаточно. Поэтому, как уже было сказано выше, применяется система split-phase, то есть две фазы.

В подающем кабеле от трансформатора используется центральная точка (нейтраль), и две фазы по 110 В. Между ними создается напряжение около 240 В, достаточно мощное для включения стиральных машин, духовок и других энергоемких приборов. Поэтому в домах есть отдельные зоны, где напряжение в специальных розетках составляет 240В, так как к ним подводится два провода, а не три.

Розетки на 220 В в США часто устанавливают в подвалах, где устанавливают стиральные машины

Наверняка вы обращали внимание в американских фильмах, особенно старых, на то, что стиральные машины находятся в подвалах. Это было связано как раз с тем, что в квартиры не заводились розетки на 240В, а были установлены только в подвальных помещениях.

Почему в Европе напряжение 220230 В

В отличие от США, где электрическая сеть формировалась постепенно и на базе уже существующих решений Эдисона, в Европе развитие систем электроснабжения началось позднее. Это дало инженерам возможность учесть ошибки первых экспериментаторов и сразу выбрать более выгодный вариант.

Переход на более высокое напряжение позволил сделать системы энергоэффективнее. Ведь при напряжении 220230 В для передачи той же мощности требуется в два раза меньший ток, чем при 110 В. А меньший ток это меньшее сопротивление, меньше тепловых потерь и более тонкие, дешевые кабели. Для густонаселенной Европы с ее компактными городами и растущим спросом на электричество этот фактор был решающим.

В Европе появились позже, чем в США, и они сразу имели напряжеие 220 В

Кроме того, выбор напряжения был тесно связан с развитием бытовой техники. В начале XX века в Европе стали массово использоваться лампы с вольфрамовой нитью. Они лучше всего работали именно при напряжении около 220 В, а значит, не требовали сложных трансформаций и были дешевле в производстве.

Европейские инженеры понимали, что рано или поздно электричество будет использоваться не только для освещения, но и для питания бытовых приборов, поэтому закладывали запас по мощности. Таким образом, стандарт в 220 В стал стратегическим решением он позволял сэкономить на кабелях и одновременно обеспечивал энергией более требовательную технику.

В России современный стандарт 230 В 10 %

В России, как и в большинстве европейских стран, сегодня используется стандартное напряжение 230 В с допуском 10 %, а не 220 В, как многие считают. Однако из-за допуска в 10%, в розетке может быть от 207 В до 253 В, и техника нормально работает в этих пределах.

В России стандартом напряжения является 230 В, и этому есть несколько причин

Такой диапазон учитывает нестабильность сетей, особенно в сельских районах или старых домах, где колебания напряжения случаются регулярно. Унификация стандартов с Европой сделала возможным свободный импорт бытовой техники и оборудования без необходимости переделки под особые параметры.

Кроме того, как уже было сказано выше, чем выше напряжение, тем меньше требуется ток для питания приборов, а значит, провода не нагреваются и служат дольше. В результате снижаются затраты на медь и алюминий, используемые в кабелях. Для страны с огромными расстояниями, где нужно передавать электричество на сотни километров, этот фактор оказался особенно важен. Правда, для передачи электричества на очень большие расстояния используются высоковольтные ЛЭП, которые издают характерный гудящий звук.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

В итоге Россия, перейдя к общеевропейскому стандарту, получила сразу несколько преимуществ удобство в международной торговле, энергоэффективность и надежность работы сетей. Как вы видите, разные стандарты напряжения это результат исторических обстоятельств, технологической эволюции и практических решений.

Отказ от одного из источников энергии может спасти миллионы жизней

В 2017 году эксперты из Европейского агентства по окружающей среде (ЕЕА) пришли к выводу, что из-за загрязнения воздуха в Европе ежегодно умирает более 500 000 человек. В глобальном масштабе количество жертв плохой экологии шокирует еще больше, поэтому власти многих стран пытаются исправить ситуацию. На данный момент правительства пытаются регулировать уровень выбрасываемых отходов из заводов и пересадить людей на электрический транспорт. Но этого мало, потому что источников загрязнения воздуха гораздо больше. Недавно китайские ученые выяснили, что отказавшись всего лишь от одной распространенной технологии, в перспективе можно спасти жизни около 12 миллионов человек. Может, у вас уже есть догадки, о чем идет речь?

Вредность тепловых электростанций

Как бы банально это ни звучало, речь идет об угольных электростанциях. В результате сжигания угля на ТЭЦ, в воздух выделяется много вредных веществ. К ним относится не только углекислый газ, но и оксид азота, бензапирен, диоксид серы и так далее. Помимо газов, в в окружающую среду попадают и твердые частицы вроде сажи и неорганической пыли.

Ученые предлагают как можно быстрее отказаться от угольных электростанций

По данным научного издания Science Alert, в период с 2010 по 2018 год из-за загрязнения воздуха ежегодно умирало по 800 000 человек. Вопреки информации от агентства ЕЕА, большинством жертв являлись не европейцы, а жители стран с низким уровнем дохода: Индия, Африка и так далее. Именно в этих странах находятся самые малоэффективные электростанции, выбросы из которых никак не регулируются. Если учесть, что спрос на энергию в этих местах постоянно растет, в будущем смертей от плохой экологии может стать в разы больше.

Одна из африканских угольных электростанций

По прогнозам, при нынешних темпах в одной только Индии количество вредных выбросов к 2050 году может возрасти в 4 раза.

Как улучшить экологию на Земле?

Сегодня даже самые амбициозные проекты не предполагают глобальной очистки воздуха раньше второй половины XXI века. Это значит, что примерно до 2050 года на нашей планете из-за плохой экологии будут погибать миллионы человек. Авторы новой научной работы, результаты которой были опубликованы в журнале Nature Climate Change, предлагают предотвратить смерти путем отключения или регулирования крупных электростанций. По данным Global Power Emissions Database, самые опасные для окружающей среды электростанции расположены на Ближнем Востоке, Индии и Африке.

Самые опасные угольные электростанции расположены в расположены на Ближнем Востоке, в Индии и Африке

По мнению авторов научной работы, все эти электростанции можно вывести из эксплуатации или хотя бы начать регулировать количество выбросов. В первом случае, уже к 2030-м годам можно будет спасти жизни около 12 миллионов людей (если учитывать, что в последнее десятилетие ежегодно погибало 800 000 людей). А если просто ввести ограничения по количеству отходов или же установить мощные фильтры, можно будет спасти примерно 6 миллионов жизней. Так, по крайней мере, говорят авторы исследования.

Непроглядный смог в больших городах это уже привычное явление

Больше всего пользы получат жители Индии и Африки, потому что именно там частота смертей из-за последствий загрязнения воздуха выше всего.

Почему закрывают угольные электростанции?

Некоторые страны уже начали отказываться от угольных электростанций. Например, в 2016 году правительство Великобритании дало приказ на закрытие всех угольных электростанций уже к 2025 году. Причиной для принятия такого решение была не только забота об окружающей среде. Дело в том, что такие источники энергии становятся все дороже и не выгоднее, поэтому инвесторы все чаще смотрят в сторону возобновляемых источников энергии. Часть электричества в Великобритании уже вырабатывается на ветряных станциях, поэтому власти больше обращают внимание именно на них.

Самая крупная ветряная электростанция расположена в Великобритании

Читайте также: Загрязнение воздуха причина роста преступности

Вред ветряных генераторов

Тем временем некоторые люди считают, что ветряные генераторы могут вредить здоровью. Недавно супружеская пара из Франции смогла доказать, что установленная недалеко от их дома ветряная электростанция плохо повлияла на их самочувствие. Победив в суде, пара получила от владельцев станции компенсацию в размере 110 тысяч евро. Чтобы предотвратить наплыв судебных исков на владельцев таких станций с целью заработать денег, адвокаты предупредили, что доказать вред от генераторов очень сложно. О том, как это удалось сделать французской паре, можете почитать по ссылке.

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

Что вы думаете о планах ученых по спасению людей от грязного воздуха? Пишите в комментариях.

Искусственный интеллект тратит настолько много энергии, что пугает ученых

Каждый день миллионы людей задают искусственному интеллекту самые разные вопросы, от рецептов борща до сложных инженерных задач. Кажется, будто ответы появляются буквально из воздуха, но на самом деле за каждым словом стоит огромная работа серверов, которые потребляют колоссальное количество энергии. И если нас все это выглядит как простая магия, то в реальности нейросети жгут электричество так, что им позавидует любая ферма для майнинга криптовалют.

Сколько энергии тратит искусственный интеллект

Искусственный интеллект кажется легким и удобным инструментом, но его аппетит к электричеству растет с бешеной скоростью. Речь идет о чат-ботах вроде ChatGPT и других нейросетях их уже огромное количество.

В США дата-центры уже потребляют 4,4% всей электроэнергии, а в мировом масштабе около 1,5%. Ученые предупреждают, что к 2030 году эти цифры могут вырасти вдвое.

Вы только представьте: еще три года назад ChatGPT даже не существовал, а теперь прогнозируют, что одни лишь нейросети вскоре будут ответственны почти за половину потребления энергии всеми дата-центрами планеты.

Почему обучение нейросетей такое затратное

Главная причина в том, что обучение искусственного интеллекта требует невероятных ресурсов. Современные модели настолько огромные, что не помещаются на одном сервере и используют десятки графических процессоров, работающих неделями или даже месяцами без перерыва.

Чтобы обучить GPT-4, например, понадобилось около 50 гигаватт-часов энергии этого хватило бы, чтобы обеспечить электричеством весь Сан-Франциско на три дня. Чем больше данных и сложнее модели, тем больше серверов приходится запускать, а вместе с ними растут и счета за электричество.

Энергии требуют как обучение нейросетей, так и их непосредственная работа

Но история не заканчивается на этапе обучения. Ежедневная работа нейросетей, то есть ответы на запросы пользователей, тоже жрет огромное количество энергии. Да, один отклик модели требует меньше ресурсов, чем ее обучение, но когда таких запросов миллиарды в сутки, нагрузка на серверы становится колоссальной.

Только ChatGPT обрабатывает больше 2,5 миллиарда вопросов каждый день, а ведь есть еще Google Gemini и десятки других конкурентов. В итоге даже фаза обычного использования превращается в настоящий марафон для дата-центров.

Читайте также: Может ли искусственный интеллект взломать шифровальную машину Энигма?

Сколько энергии тратит ИИ на самом деле

Ученые стараются оценить, сколько на самом деле потребляют такие системы. Появляются даже специальные рейтинги, отслеживающие энергоэффективность открытых моделей. Однако крупные корпорации, вроде Google и Microsoft, скрывают точные цифры. Пользователю сообщают только общие данные, которые мало что объясняют. Поэтому сегодня сложно понять, насколько реально растут энергозатраты и сможет ли мир справиться с этой нагрузкой.

Есть и хорошая новость: все больше экспертов и пользователей требуют прозрачности. Если компании будут обязаны раскрывать реальные данные о потреблении энергии, появится шанс влиять на ситуацию как на уровне технологий, так и на уровне политики.

Еще больше познавательных статей про искусственный интеллект вы найдете в нашем Дзен-канале. Подпишитесь прямо сейчас!

Пока же мы пользуемся умными чат-ботами, не всегда задумываясь, что за мгновенным ответом скрывается гудящий дата-центр, который работает на износ и прожигает электричество.

Разработан новый способ зарядки носимых устройств. Остается надеяться, что он рабочий

По данным исследовательской компании Gartner, в 2017 году в мире было продано 140 миллионов носимых устройств. В своем отчете специалисты организации учитывали только умные часы , но ведь помимо них также есть медицинские устройства вроде патчей для слежения за сердечным ритмом, слуховых аппаратов и так далее. Главным минусом потребительской и медицинской техники такого рода является необходимость в частой подзарядке. А все потому, что в небольшие устройства невозможно впихнуть огромные аккумуляторы из-за этого от одного заряда устройства работают всего лишь по паре дней. Недавно группа ученых из Сингапура разработала способ зарядки носимых устройств без использования проводов. Если вкратце, по их идее, заряжать часы и браслеты можно будет при помощи смартфона по беспроводной связи. Звучит как что-то фантастическое, поэтому давайте разберемся, как такое возможно?

Зарядка носимых устройств

На самом деле, длительность работы устройств от одного заряда зависит от их размеров и списка выполняемых функций. Например, умные часы Apple Watch с постоянно включенным дисплеем, показом уведомлений и слежением за состоянием здоровья на одном заряде могут проработать до 14 дней. А вот фитнес-браслеты с небольшим дисплеем и ограниченным перечнем возможностей способны держаться даже целый месяц. В случае с потребительской техникой для ношения на руках особых проблем с зарядкой нет после работы часы можно снять и спокойно подсоединить к розетке.

Длительность автономной работы Apple Watch может достигать 14 дней

Но что делать владельцам медицинской электроники? Ведь если у пациента больницы есть устройство для слежения за сердцем, на время подзарядки мониторинг явно придется остановить. Маловероятно, но все же во время этой паузы в сердце могут возникнуть опасные изменения. Вот бы было хорошо, если такие устройства могли восполнять запас энергии за счет лежащего в кармане смартфона, причем безо всяких проводов? Кажется, в будущем такая технология наконец-то будет создана.

Слуховые аппараты и другие медицинские устройства тоже нуждаются в подзарядке

Зарядка умных часов по воздуху

По данным портала SlashGear, ученым из Национального университета Сингапура удалось совершить настоящий прорыв в области носимой электроники. Они разработали технологию, которая позволяет смартфону или другому имеющемуся при человеке устройству с большим аккумулятором делиться энергией с умными часами, фитнес-браслетами и другой носимой электроникой. К большому сожалению, исследователи смогли опубликовать только одну фотографию с устройством для беспроводной зарядки. Они вкратце объяснили, как все это работает.

Единственная фотография изобретения Сингапурских ученых

Если говорить в общих чертах, разработанная система состоит из передатчика и приемников. Передатчик необходимо закрепить на одном из носимых устройств, например, на фитнес-трекере. А приемники можно расположить в разных частях тела логично предполагать, что лучше выбирать места поближе к карманам. На нашем примере браслет будет заряжаться от смартфона путем процесса, именуемого как передача энергии через тело. Опять же к большому сожалению, принципы работы этого процесса объяснены не были.

Читайте также: В США научились быстро заменять аккумуляторы электромобилей

Как работает зарядка по воздуху?

Есть некоторая доля вероятности, что упомянутый выше процесс работает почти так же, как зарядка по воздуху от компании Xiaomi. Технология Mi Air Charge была представлена в начале 2021 года и ее суть заключается в зарядке устройств без использования кабелей и даже док-станций. В эту систему так же входит нечто вроде передатчика это коробка, которая формирует луч для отправки миллиметровых волн на требующее зарядки устройство. Эти волны превращаются в электрическую энергию, которые и питают аккумулятор. Для определения местоположения смартфона используются 5 антенн. Для передачи волн используются дополнительные 144 антенны.

Демонстрация работы Mi Air Charge

Справедливости ради стоит отметить, что принципы работы обеих технологий описываются очень туманно. К тому же, сингапурские ученые называют приемником устройство для передачи энергии, а передатчиком компонент для приема. По крайней мере, именно такие термины используются в зарубежных СМИ и какова правда понять сложно. Но на самом деле для простых людей принципы работы технологий совершенно не важны, потому что для них главное, чтобы она просто выполняла свои функции.

Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!

Если упомянутая выше технология действительно создана, хорошо работает и скоро начнет использоваться в носимой электронике, будет очень круто. По сути, мы сможем просто заряжать смартфон, а маленькие устройства вроде часов будут заимствовать энергию у него. Главное, чтобы к моменту популяризации технологии, смартфоны стали хотя бы немного более автономными.

Вулкан Крабла в Исландии

Вулкан Крабла является одним из самых красивых природных чудес Исландии. Его высота равна 800 метрам, а в кратере находится озеро с бирюзовой водой, клубами дыма и сернистыми пузырями. В 2024 году ученые планируют пробурить в нем отверстие глубиной в 2 километра, чтобы построить вулканическую обсерваторию Krafla Magma Testbed (KMT). Ожидается, что она позволит тщательно изучить свойства магмы расплавленной массы под твердой земной корой. Дело в том, что до сих пор ученые знали только о характеристиках вулканической лавы, которая является той же магмой, но лишенной газов. Полученные в ходе изучения магмы знания могут дать ответы на многие интересующие ученых вопросы. Например, они наконец-то смогут рассказать новые подробности об истории возникновения материков. Давайте же выясним, как именно родилась идея проекта? Это произошло случайно, в результате аварии на электростанции.

Особенности вулкана Крабла

Вулкан Крабла образовался примерно 20 миллионов лет назад. Он располагается в северной части Исландии, в 15 километрах от озера Миватн, и возвышается на 818 метров. Вулкан можно разделить на две части. Первой является кратер Вити, внутри которого и находится бирюзовое озеро. Вторая область это геотермальная зона Наумафьядль, в которой находятся грязевые вулканы. В свое время вулкан уничтожил три фермы в деревне Рейкьяглид, но все обошлось без жертв. Последний раз вулкан активничал в период с 1975 по 1984 год. В ходе изучения извержений ученые узнали, что под вулканом находится большая магматическая камера.

Кратер Вити с бирюзовым озером

Геотермальная электростанция в Исландии

В 1978 году у вулкана была построена геотермальная электростанция Крюфлустюд. Как можно понять из названия, она вырабатывает электричество из тепловой энергии, которая имеется под Краблом. В 2009 году инженеры пытались расширить станцию при помощи буровой установки и на глубине 2,1 километра случайно попали в тот самый карман с магмой, раскаленной до 900 градусов Цельсия. Обычно магма находится на глубине от 4,1 километра, поэтому рабочие удивились своей находке. Во время инцидента из недр Земли вырвался пар, нагретый до 450 градусов Цельсия это рекордный показатель.

Фото происшествия 2009 года

Ученые готовятся к изучению магмы

Ученые быстро смекнули, что вулкан Крабла это отличное место для изучения магмы. В 2014 году они решили построить обсерваторию Krafla Magma Testbed и долгое время вынашивали идею. По данным издания Science Alert, начало бурения скважины запланировано на 2024 год, на это выделено 100 миллионов долларов. К проекту привлечены инженеры из 38 разных институтов и компании из 11 стран.

Мы никогда ранее не встречали подземную магму, за исключением случайных находок во время бурения в вулканах на Гавайях и в Кении, отметил итальянский вулканолог Паоло Папале (Paolo Papale).

По его словам, в ходе изучения магмы они смогут узнать много интересного об истории формирования материков и их движении. Также полученные данные дадут понять многое о вулканах и улучшить предсказание грядущих извержений. При этом, самое главное это то, что до сих пор люди действительно не имели дела с магмой при извержении вулканов люди видят только лаву. На данный момент ученым известно, что в магме содержатся практически все известные химические элементы, среди которых особое место занимают кремний, алюминий, железо, кальций и магний. В его составе также много летучих компонентов вроде оксидов углерода, сероводорода и так далее. При остывании магма превращается в магматические горные породы.

Скоро ученые наконец-то смогут изучить свойства магмы

Читайте также: 10 самых странных отверстий на поверхности Земли

Скважина позволит добывать больше энергии

Свою выгоду получит и энергетическая компания Ландсвиркьюн, которая владеет электростанцией. Благодаря наличию скважины, которая идет напрямую к карману с магмой, вырабатываемая на ней энергия будет мощнее в 5-10 раз, чем на остальных восемнадцати скважинах. По словам главы отдела по управлению ресурсами Вордиса Эйриксдоттира (Vordis Eiriksdottir), компания очень надеется, что в ходе строительства обсерватории будет изобретена новая технология бурения глубоких скважин. Это позволит им вырабатывать больше электроэнергии, чем раньше.

Если хотите обсудить новости высоких технологий, вступайте в наш Telegram-чат. Будем вам рады!

Геофизик Джон Эйчелбергер (John Eichelberger) отметил, что бурение скважины может спровоцировать извержение вулкана. Это веский повод для беспокойств, но ученый сравнил будущий проект с тыканьем слона иглой. То есть, ничего страшного произойти не должно.

Такая электростанция просто поражает воображение.

Выработка электричества — одна из самых важных задач в последнее время. Смартфоны, домашняя техника, портативный электротранспорт, электромобили и другие потребители требуют постоянного роста выработки электроэнергии. Традиционные ископаемые источники (нефть, газ) постепенно истощаются и через несколько десятков лет закончатся полностью. Да и пользоваться ими в современном мире как-то неправильно. Массовый переход на возобновляемые источники электроэнергии продвигается недостаточно быстро, хотя и набирает обороты. Мы часто рассматриваем необычные методы получения электричества, но есть и совсем непривычные, про которые мало кто знает. А если кто-то и знает об их существовании, то не знает, как они работают. Например, как горит свеча, которая никогда не погаснет? Сейчас расскажу об этом. Это действительно эпичное сооружение.

Самая крутая солнечная электростанция

Gemasolar первая в мире солнечная электростанция коммерческого масштаба с центральным башенным приемником. Это также первая солнечная электростанция в мире, использующая технологию накопления тепла расплавленной соли. Она расположена в городе Фуэнтес-де-Андалусия в провинции Севилья в Испании. Ее установленная мощность составляет 19,9 МВт. Это сопоставимо с тем уровнем энергии, который добывается на атомной электростанции.

Небольшая электростанция концентрированной солнечной энергии (CSP) была введена в эксплуатацию в апреле 2011 года. Ее официальное открытие состоялось в октябре 2011 года. Комплекс принадлежит Torresol Energy Investments, совместному предприятию базирующейся в Абу-Даби компании Masdar (40%) и занимающейся возобновляемыми источниками энергии, и испанской инженерной компании Sener (60%).

Когда умрет наше Солнце?

Сколько энергии вырабатывает Gemasolar

Годовой объем производства энергии составляет 110 ГВт-ч. Этого достаточно для обеспечения экологически чистой энергией 25 000 домов. В результате развертывания этого комплекса и с учетом количества вырабатываемой энергии, получается сократить количество выбросов углекислого газа примерно на 30 000 тонн в год.

Так Gemasolar выглядит из космоса

Естественно, такой объект не может быть дешевым, и его строительство обошлось в 171 миллион евро. Финансирование производилось из разных источников. Среди инвесторов были Европейский инвестиционный банк, Banco Popular и Banesto ICO.

Как устроена солнечная электростанция

Электростанция Gemasolar состоит из ресивера центральной башни, поля гелиостата и системы накопления тепла из расплавленной соли. Солнечное поле создается путем установки 2650 гелиостатов (больших отражающих панелей) на 185 гектарах земли.

Гелиостаты изготовлены из стальных штампованных поверхностей площадью около 40 квадратных метров каждая. Они установлены массивом вокруг башни центрального приемника высотой 140 м.

Как работают солнечные батареи.

Система хранения расплавленной соли — предмет отдельной гордости создателей этой электростанции. Она включает в себя холодный и горячий резервуары для хранения соли, в которых она может храниться в течение 15 часов. Резервуары изготовлены из стали и соединены с центральной башней.

На эту башню концентрируется свет, отраженный панелями.

Температура расплавленной соли в резервуарах холодного хранения составляет примерно 290-300C. Соли при температуре 565C хранятся в горячих резервуарах. Резервуары имеют диаметр до 23 м и высоту до 14 м.

На центральную башню поступает концентрированное солнечное излучение, отраженное гелиостатами. Зеркала увеличивают силу излучения в 1000 раз и отражают его на центральный приемник. Гелиостаты соединены сетью из 26 колец. Для управления каждый из них имеет свой двигатель. Те, в свою очередь, запрограммированы так, чтобы солнечные лучи в течение всего дня отражались на башню и нагревали ее.

Центральный ресивер в верхней части башни наполнен холодной солью, которая нагревается за счет излучения, отраженного гелиостатами. В результате соль становится жидкой из-за высокой температуры. В жидком виде она подается в горячий накопительный бак и далее в теплообменник. В результате жидкая соль конденсируется с образованием пара, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии.

Как Земля может служить источником неисчерпаемой энергии.

Может ли солнечная электростанция работать ночью

Резервуар для хранения расплава позволяет избежать потерь избыточного тепла. Оно используется для выработки электроэнергии в те моменты, когда солнечного тепла и излучения недостаточно или оно недоступно. Например, в пасмурную погоду или ночью.

На строительство этой электростанции потребовалось примерно два года, а начато оно было в феврале 2009 года. В апреле 2011 года объект был подключен к электрической сети.

Одного зеркала достаточно, чтобы зажечь бумагу, а на что способны такие панели, даже сложно представить.

Кто построил самую Gemasolar

При строительстве использовалось оборудование самых разных производителей. Так, Foster Wheeler отвечала за проектирование и поставку парогенератора мощностью 17 МВт для центральной башни, компания Emypro совместно с Outokumpu изготовила стальные резервуары горячего и холодного хранения, Nord Drivesystems поставила 5300 мотор-редукторов для гелиостатов, а сеть связи была построена компаниями Schneider Electric и Hirschmann Electronics.

Астрономы утверждают, что у Солнца кризис среднего возраста. Но что это значит?

Благодаря продуманной технологии и использованию самых передовых на момент строительства разработок, получилось достигнуть 1,5-3 кратной прибавки производительности по сравнению с традиционными возобновляемыми источниками энергии.

Многие источники энергии работают только в определенное время. Например, приливным электростанциям нужно движение воды, ветрякам нужен ветер, а солнечные панели работают только днем и требовательны к ясной погоде.

Даже с такими продуманными сооружениями мы не сможем за несколько лет избавиться от зависимости от ископаемых источников энергии. Но подобные наработки делают чистую энергии более доступной, а ее массовое применение — более близким.

Разработчики новой батареи хвастаются ее минимальным размером

Сегодня, когда в мире существует огромное количество заболеваний, врачам нужно постоянно следить за состоянием здоровья своих пациентов. Каждый день ходить в больницу никто не захочет, поэтому в организмы людей с серьезными проблемами со здоровьем устанавливают крошечные датчики для слежения за частотой сердечных сокращений, уровнем сахара в крови и другими показателями. Крошечные устройства нуждаются в источниках питания, но нынешние батарейки слишком большие, поэтому инженеры пытаются сделать их как можно меньше. Недавно большой прорыв в этом деле сделали немецкие ученые они разработали источник питания, который по размерам можно сравнить с пылинкой. На создание самой маленькой батареи в мире их вдохновила, как бы странно это не звучало, кулинария.

Самая маленькая батарея в мире

По данным технологического издания New Atlas, батарея состоит из полимерных, металлических и диэлектрических материалов. Как именно работает крошечный источник питания, авторы научной работы не рассказали. Зато они в подробностях поделились тем, как они нашли способ сделать батарею минимального размера.

Крошечная батарея сравнении с крупицей соли

Технология компоновки составных частей источника питания получила название Swiss-Roll. Созвучие с бисквитным рулетом это не случайность. Чтобы свести к минимуму размер батареи, исследователи наложили слои составных веществ на натянутую пластину. После того, как все элементы оказались на своем месте, пластину скрутили, будто это тесто с намазанным поверх вареньем. Получилось что-то вроде рулета, размер которого составляет меньше одного квадратного миллиметра.

Для чего нужны маленькие батарейки?

По словам исследователей, минимальная плотность энергии в батарее равна 100 микроватт-часам на квадратный сантиметр. Считается, что этого вполне хватит для того, чтобы питать энергией медицинские датчики для постоянного слежения за частотой сердцебиения и другими показателями пациентов. Если верить открытым источникам, это действительно так современные кардиостимуляторы потребляют 15-40 микроватт энергии. Примерно такое же количество электрического тока должна хватать и датчикам для слежения за уровнем кислорода в крови, контролирования сахара и так далее.

Современные кардиостимуляторы потребляют минимум энергии

Помимо медицинской техники, крошечный источник питания может пригодиться в сфере создания роботов. Исследователи напомнили, что в мире уже существуют крошечные компьютеры небольшая батарейка размером с пылинку может питать их на протяжении 10 часов. Одним из самых маленьких компьютеров в мире является устройство от компании Micro Mote, о котором мы уже рассказывали около пяти лет назад. Инженеры говорили, что он будет использоваться не только внутри устройств для слежения за здоровьем людей, но и в компонентах интернета вещей и даже роботах.

Крошечный компьютер Micro Mote

Читайте также: Создан самый маленький оптический гироскоп в мире

Пример использования батарейки

В качестве примера маленького робота можно привести созданный в 2021 году летательный аппарат для сбора информации о загрязнении окружающей среды. Разработчики из американского штата Иллинойс говорили, что созданное ими устройство по размерам сравнимо с песчинкой и его можно оснастить батареей для более длительной работы. Кажется, если американские и немецкие ученые свяжутся друг с другом, из этого проекта может выйти действительно что-то стоящее. Среди потенциальных функций крошечного летательного аппарата даже было слежение за вспышками опасных заболеваний, что на данный момент очень актуально. Подробнее об этом проекте можете почитать тут.

Самый маленький летательный аппарат

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Крошечная батарея может стать еще лучше

Создание крошечной батареи это хорошо, но на данный момент не ясно, насколько хорошо она работает. У скручивания компонентов в рулет могут быть побочные эффекты вроде небольшого срока службы и так далее. Но инженеры прекрасно понимают, что на данный момент технология недостаточно проверена и намерены продолжить работу над ее улучшением.

Созданная нами технология обладает огромным потенциалом, поэтому в будущем мы сможем создать гораздо более мощные микробатареи, поделился руководитель проекта Оливер Шмидт (Oliver Schmidt).

Также нужно надеяться, что новая батарея будет как можно более безопасной для окружающей среды. Ведь нынешние аккумуляторы (не все) отравляют окружающую среду и поэтому их категорически не рекомендуется выбрасывать в мусорное ведро правильнее сдать в пункты, которые есть во многих торговых центрах.

Съедобная батарея может изменить мир к лучшему, как минимум сферу медицины

Итальянские ученые совершили новый прорыв в области создания аккумуляторов для хранения энергии они создали крошечную батарейку, которая полностью состоит из съедобных материалов. Размер нового источника питания равен одному квадратному сантиметру, он может поддерживать работу электроники на протяжении 12 минут и при необходимости перезаряжаться. Если кто-то случайно (или специально!) его проглотит, с ним не произойдет ничего плохого батарея просто переварится в желудке. Звучит очень круто и высокотехнологично. Но возникает вопрос: зачем нужна такая батарея? Ученые видят в нем большой потенциал, о котором мы сейчас и расскажем.

Новый аккумулятор из еды

О новом виде батареек для питания электроники рассказали авторы издания Science Alert. Созданный итальянскими инженерами прототип сделан из полностью съедобных материалов.

Компоненты съедобной батарейки

В качестве положительного электрода анода они использовали витамин рибофлавин, а отрицательным электродом является пигмент кверцетин. Электролитом для проведения электрического тока служит раствор на водной основе. Сепаратор для разделения компонентов в электролите это водоросли нори, которые используются при изготовлении суши. Для увеличения электропроводности, инженеры использовали активированный уголь. Внешние контакты для передачи электричества на другое устройство изготовлены из пчелиного воска с пищевым декоративным золотом.

В общем, безопасный для здоровья человека аккумулятор действительно на все 100% сделан из съедобных материалов.

Самая маленькая батарейка в мире

Батарея размером около сантиметра имеет напряжение в 0,65 вольт и обеспечивает электрический ток 48 микроампер на протяжении 12 минут. Она способна выдержать до десяти циклов перезарядки. По словам одного из разработчиков Марио Кайрони, они уже работают над созданием батареи с гораздо большей емкостью и и меньшими габаритами.

Съедобная батарейка питает небольшую лампочку

Справедливости ради стоит отметить, что прототип от итальянских ученых не является самой маленькой батарейкой в мире. По данным издания Gizmochina, таковой можно назвать разработку ученых из Хемницкого технического университета в Германии. В 2022 году они разработали источник питания размером 1 квадратный миллиметр в поперечнике. Это значит, что он не больше крупицы соли. Считается, что батарейка может питать небольшие компьютерные чипы на протяжении десяти часов.

Самая маленькая в мире батарейка похожа на крупицу соли

Читайте также: Финны придумали новый тип аккумулятора. В его основе обычный песок

Медицинские приборы будущего

Возникает вопрос для чего нужны настолько маленькие элементы питания? По мнению разработчиков, создаваемые ими батарейки в будущем могут пригодиться для производства датчиков слежения за состоянием здоровья человека контроля хранения пищевых продуктов.

Более того, учитывая уровень безопасности этих батареек, их можно было бы использовать в детских игрушках, где высок риск проглатывания, заключили разработчики.

Для большей ясности можно привести пример. Скорее всего, каждому человеку приходилось идти на гастроскопию (ФГДС) обследование, в котором врачи обследуют слизистую оболочку пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки при помощи эндоскопа. Это крайне неприятный процесс, при котором в рот человека проталкивают шланг с камерой на одном конце. Возможно, в будущем об этом ужасе можно будет забыть благодаря съедобной батарее, инженеры смогут создать саморазлагающуюся камеру, которую можно будет просто проглотить.

Крайне неприятная процедура гастроскопии

Также съедобный источник питания можно будет использовать для того, чтобы следить за условиями хранения и сроком годности продуктов. Навскидку можно предположить, что будет создан крошечный датчик, который предупреждает о необходимости поставить продукт в холодильник или о том, что его пора выбрасывать. Звучит как что-то из сферы фантастики, но съедобная батарейка действительно имеет большой потенциал.

Хотите оставаться в курсе научных открытий и новых изобретений? Подпишитесь на наш Дзен-канал и следите за обновлениями!

Наконец, разработчики считают, что их проект это доказательство того, что батареи можно сделать максимально безопасными для здоровья человека. Например, есть шанс, что в будущем мир откажется от нынешних литий-ионных аккумуляторов и перейдут на что-то более экологичное. Такие экологически чистые аккумуляторы уже разрабатываются в 2022 году была разработана батарейка из бумаги и воды.

GaN-зарядки используют нитрид галлия вместо кремния, что позволяет им работать быстрее и эффективнее

Кажется, обычные зарядки скоро уйдут в прошлое на смену им приходят GaN-зарядки, которые уже успели наделать шуму. Они меньше, легче и при этом заряжают смартфоны, ноутбуки и другие устройства быстрее, чем ты успеешь сказать где мой кабель?. Но в чем именно заключается их секрет и почему о них так много говорят? Сейчас разберемся как всегда, максимально простыми словами.

Как работает GaN-зарядка

GaN-зарядки работают на новом типе полупроводников нитриде галлия. Он заменил старый добрый кремний и дал возможность делать зарядки куда компактнее и мощнее.

Обычная зарядка внутри это мини-фабрика, которая берет 220 вольт из розетки, превращает их в постоянный ток, потом нарезает его высокочастотными импульсами, понижает до нужного уровня и уже готовый результат отправляет в телефон или ноутбук.

Умные протоколы, вроде USB Power Delivery, следят, чтобы гаджет не сгорел, а получил ровно столько, сколько нужно. Работает всн это через транзисторы, и вот тут начинается магия GaN. Вместо старых кремниевых деталей в этих зарядках стоят транзисторы из нитрида галлия. Они работают в 1020 раз быстрее, значит можно поднять частоту и уменьшить размеры почти всех деталей внутри.

GaN-транзисторы могут включаться и выключаться в 1020 раз быстрее кремниевых

В результате GaN-зарядка не только компактнее, но и почти не греется. Почему? Потому что она теряет меньше энергии в виде тепла у нее меньше внутреннее сопротивление и быстрее переключаются транзисторы. Меньше времени на щелк-щелк меньше потерь.

Это позволяет ей стабильно держать высокую мощность даже под нагрузкой, не сбрасывая скорость, когда в комнате жарко или в розетке скачет напряжение. Так что пока старая зарядка пыхтит и нагревается до состояния утюга, GaN просто делает свое дело быстро, тихо и без лишней драмы.

Кто придумал GaN-зарядку

Появились они не вчера. В 2009 году компания EPC выпустила первые транзисторы на GaN. Потом в игру вступила Navitas, которая собрала полноценные чипы, а в 2018 году Anker показал первый массовый GaN-адаптер. С тех пор такие зарядки начали клепать все кому не лень от Ugreen до Baseus. Сейчас на рынке уже полно моделей мощностью от 30 до 240 ватт, и это только начало.

Благодаря высокой частоте GaN-зарядки получаются меньше и легче

Как выглядит GaN-зарядка

На вид это обычная зарядка, но в руке сразу чувствуется разница. Маленькая, легкая, а тянет как взрослая. Модель на 65 ватт по размеру примерно как коробок спичек. А если брать что-то помощнее, вроде 150-ваттного блока, то он все равно окажется в разы тоньше стандартной ноутбучной зарядки. И главное в один корпус часто влезают сразу 24 порта, так что можно заряжать все и сразу.

Читайте также: Что будет, если смартфоны научатся читать мысли?

Преимущества GaN-зарядок

В работе GaN-зарядка выигрывает почти по всем параметрам: меньше вес, меньше тепла, выше эффективность. Она почти не тратит энергию впустую до 95% уходит в дело. При этом устройства заряжаются быстрее, а блок не раскаляется, как обычный адаптер. Минусы есть цена все еще кусается (минимум 1500 рублей), а корпус может быть горячеватым на ощупь. Но с каждым годом такие зарядки становятся всё доступнее.

А вы пользуетесь GaN-зарядками? Своими отзывами делитесь в нашем Telegram-чате!

По прогнозам, уже к 2025 году половина всех быстрых зарядок будет на GaN. Технология быстро захватывает рынок: блоки становятся мощнее, тоньше, умнее. В одном устройстве теперь можно заряжать телефон, планшет, ноутбук и даже электровелосипед. Все идет к тому, что через пару лет кремниевые адаптеры останутся только в ящиках с запасными проводами.

На далеких островах тоже надо иметь энергию и пресную воду. Изображение: Панда Тревел

Мировой энергетический переход давно вышел за пределы солнечных панелей и ветряков. Одним из самых недооценённых источников возобновляемой энергии остаётся океан точнее, его волны. Многие уверены, что именно морская энергетика способна стать настоящим прорывом для островных государств, которые сочетают в себе высокую зависимость от импортного топлива и постоянный доступ к мощной волновой активности. Новые соглашения между крупными энергетическими компаниями и правительством отдаленных островов показывает, как будет добываться энергия.

Электрическая энергия из волн

В 2026 году государственное агентство Export Barbados подписало Меморандум о взаимопонимании с датской компанией Wavepiston о запуске коммерческого пилотного проекта мощностью 50 МВт.

Этому предшествовали месяцы предварительных исследований на острове. Проект не является ни полноценной коммерческой электростанцией, ни лабораторным экспериментом это своего рода флагманская установка, призванная доказать надёжность, стабильность и окупаемость технологии перед её масштабным использованием. Для Барбадоса партнёрство вписывается в амбициозную цель достижения углеродной нейтральности к 2030 году. А в рамках островов это серьезный уровень.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Почему энергия волн лучше ветра и солнца

По данным исследователей, ежегодный энергетический потенциал волн только у берегов Соединённых Штатов достигает 2,64 триллиона кВтч это более 60% всей коммунальной генерации страны. При этом волны принципиально отличаются от солнца и ветра: они существенно более предсказуемы и стабильны.

Солнце заходит, ветер меняется, а волны почти никогда не останавливаются. Тем не менее из более чем 200 активных технологий морской энергетики лишь единицы достигли той стадии разработки, которая позволяет получать хоть сколько-то серьезные результат.

В глубинах океана найдены коралловые рифы, которые могут пережить климатическую катастрофу

Как получают электричество из волн

Технология Wavepiston это модульная система, которая преобразует кинетическую энергию волн одновременно в электричество и опреснённую питьевую воду. В основе конструкции длинная гибкая струна протяжённостью около 350 метров, заякоренная в море. Вдоль неё, словно бусины на нитке, расположены энергетические коллекторы с небольшими подводными парусами.

Новая установка выглядит примерно таким образом. Изображение: New Atlas

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

По мере прохождения волн паруса совершают возвратно-поступательные движения, приводя в действие встроенный гидравлический насос внутри каждого коллектора. Насос нагнетает давление морской воды, которая затем по трубопроводам поступает на центральную конверсионную станцию береговую или офшорную.

Там она либо вращает гидротурбину для выработки электроэнергии, либо подаётся в систему обратного осмоса для производства пресной воды. Два результата от одной установки это редкость даже по меркам возобновляемой энергетики.

Важная особенность системы так называемый эффект компенсации сил. Поскольку каждый коллектор работает в слегка сдвинутой фазе относительно соседних, разнонаправленные усилия волн на разных участках струны взаимно гасятся. Это снижает нагрузку на якорную систему, делает всю конструкцию легче и дешевле в эксплуатации, а поток воды на выходе получается равномерным, а не пульсирующим.

Если ищете что-то интересное на AliExpress, не проходите мимо Telegram-канала "Сундук Али-Бабы"!

Экологичные способы получения энергии

Отдельного внимания заслуживает экологический аспект. Тестирование показало отсутствие негативного влияния на морские экосистемы более того, в ряде случаев вокруг установок наблюдался рост биоразнообразия: конструкции становились искусственными рифами.

Сама конструкция не мешает жизни местных морских обитателей. Они даже селятся рядом с ней. Изображенеи: New Atlas

Помимо чистой энергии и питьевой воды, проект нацелен на создание местных рабочих мест и повышение долгосрочной энергетической устойчивости острова. Wavepiston прямо говорит о намерении сделать Барбадос региональным маяком волновой энергетики в Карибском бассейне. И это пример только одного региона. В случае положительных результатов все это можно масштабировать по всему миру.

Технология разрабатывается с 2009 года, когда компания получила свой первый патент. Путь от идеи до коммерческого пилота занял полтора десятилетия и сегодня Барбадос становится тем местом, где это путешествие выходит на финишную прямую. Посмотрим как технология будет развиваться дальше, но выглядит она перспективно и интересно.

Последние комментарии