Космическая СЭС и термоядерный реактор. Пять энергопроектов, которые изменят мир – фото
Энергетика – одна из самых динамичных отраслей мировой экономики. Еще несколько десятилетий назад главным двигателем энергетики считалось ископаемое топливо – нефть, природный газ и уголь. Но мир не стоит на месте: уголь и атом уступают место солнцу и ветру, а нефть и природный газ – водороду и биогазу.
С развитием технологий, проекты, которые раньше считались фантастикой, уже не кажутся далекими и невыполнимыми.
LIGA.net собрала пять главных энергетических проектов, которые могут изменить мир.
Термоядерный реактор в Китае
Декабрь 2020 года – точка отсчета для мировой ядерной энергетики. В прошлом году китайские физики ввели в эксплуатацию термоядерный реактор HL-2 Tokamak, способный разогревать плазму до 150 млн градусов по Цельсию. Это в 10 раз выше температуры солнечного ядра, из-за чего проект прозвали "искусственным солнцем".
Термоядерный реактор расположен в китайском городе Ченду – в административном центре провинции Сычуань на юго-западе Китая. Его задача – обеспечить техническую поддержку международному проекту ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – экспериментальному ядерному реактору, который строится во французском Марселе.
"Искусственное солнце" планируется использовать для производства электроэнергии. Термоядерные реакторы считаются более эффективной и безопасной альтернативой атомных электростанций, поскольку вместо распада изотопов, внутри реактора происходит контролируемый ядерный синтез, аналогичный тому, что происходит в ядрах космических звезд.
HL-2 Tokamak – не единственный в своем роде потенциальный производитель электроэнергии. В октябре 2019 года правительство Великобритании объявило о планах построить термоядерный реактор DEMO. Под него британский Кабинет министров выделил около $270 млн. Проект планируется завершить к 2040 году.
Водородный гигант в Нидерландах
Нидерланды могут стать водородным хабом Европы. В начале 2020 года консорциум из пяти нидерландских компаний представил проект водородного завода NortH2, мощностью 800 000 тонн водорода в год.
Соинвесторами выступят концерн Shell, инфраструктурная компания Gasunie, портовый оператор Groningen и два энергетических гиганта Европы – RWE и Equinor.
Сумма инвестиций не разглашается, однако по данным Gasunie, к 2050 году в водородную инфраструктуру Нидерландов планируется инвестировать около 9 млрд евро.
NortH2 будет производить так называемый "зеленый" водород.
Специально под проект инвесторы планируют построить в Северном море крупнейшую в Европе ветроэлектростанцию. Ее проектная мощность – 12 ГВт. Это всего на 2 ГВт меньше, чем общая мощность всех установленных в странах Европы ВЭС в 2020 году.
Ожидается, что первые поставки водорода NortH2 начнет производить уже с 2027 года. Он поможет снизить потребление природного газа.
Модульные ядерные реакторы
Малые модульные реакторы (SMR) – это ядерные реакторы малой и средней мощности – от 50 МВт и выше. Их главное отличие от традиционных на действующих АЭС – способность маневрировать и производить электроэнергию в гибком режиме.
По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в мире разрабатывается около 50 проектов SMR, четыре из них находятся на финальной стадии строительства – в Аргентине, Китае и России.
Один из показательных проектов – модуль NuScale Power Module (NPM), мощностью 77 МВт от американской компании NuScale.
По словам разработчиков, малые реакторы гораздо безопаснее обычных. Кроме того, они могут использоваться в небольших городах, на промышленных объектах и подводных лодках.
На вид модуль NPM похож на цилиндрический контейнер, диаметром 2,7 метров, в высоту – 20 метров.
Стандартная модульная АЭС будет состоять из 12 малых реакторов, которые будут работать по принципу традиционных атомных энергоблоков – испарять с помощью цепной реакции урановых стержней воду и запускать паровую турбину, генерирующую электроэнергию.
В NuScale обещают запустить свой проект в 2029 году.
Читайте также: Развод с Южмашем и инвестняня за €50 млн. Как в Украину заходит чешский гигант Witkowitz
Сила моря: волновые и приливные электростанции
"Зеленую" энергетику привыкли ассоциировать с солнечными и ветряными электростанциями. Но не с энергией волн и приливов. Почему? Очень просто: эта технология еще недостаточно развита, крупных проектов не так много.
Но они есть. Пример – проекты шведской компании Eco Wave Power украинки Инны Браверман. В 2012 году ее компания разработала и представила электростанцию, способную производить электроэнергию в относительно небольших масштабах из энергии морских волн.
В 2016 году Eco Wave Power установила на Гибралтаре свою первую электростанцию, мощностью 5 МВт. В будущем компания также планирует реализовать подобные проекты у побережья Израиля и Португалии, где мощность каждой электростанции составит 100 кВт и 20 МВт соответственно.
Eco Wave Power – не единственный производитель волновых электростанций. С 2010 по 2019 годы схожие по принципу проекты, мощностью от 20 кВт до 25 МВт, уже реализовали неподалеку от американского штата Гаваи, у берегов Португалии, Шотландии и России.
Однако есть и куда более разнообразные проекты. Например, в 2016 году компания Nova Innovation установила в проливе Блюмулл-Саунд у берегов Шотландии две турбины по 100 кВт, которые вырабатывают энергию приливов.
А в 2017 году, согласно данным BBC, на Оркнейских островах в водах Шотландии компания Scotrenewables Tidal Power (STP) установила приливную турбину SR2000, мощностью 2 МВт, чем-то напоминающую подводную лодку.
Турбина за первый тестовый год произвела около 3 ГВт-ч электроэнергии, покрыв четверть потребностей жителей Оркнейских островов. И поскольку проект оказался успешным, то STP планирует построить еще одну турбину аналогичной мощности.
Космическая электростанция
В начале 2019 года у китайских ученых возникла футуристическая идея: построить в космосе орбитальную электростанцию, которая будет собирать солнечную энергию и передавать ее на Землю.
По данным China Daily, строительство экспериментальной базы для приема энергии от электростанции начато еще в 2019 году в китайском городе Чунцин.
Проект планируется реализовывать поэтапно, отправляя в стратосферу Земли электростанции с небольшой мощностью, чтобы к 2050 году их соединить и построить на высоте 36 000 километров от планеты космическую СЭС на 1 ГВт.
Этого расстояния будет достаточно, чтобы электростанция вращалась синхронно с Землей, как бы зависнув над одной точкой, считают ученые из Китая.
Главное преимущество космической станции над наземной – ее способность производить электроэнергию круглосуточно, независимо от погодных условий, времени суток и смены сезонов.
Проект курирует Академия космических технологий Китая, которая в 2019 году посадила на Луне космический аппарат Чанъэ-4, а к 2022 году планирует запустить собственную космическую станцию.
Однако перспективы этого проекта пока туманны.
Во-первых, в космической академии Китая говорят, что существующие технологии позволяют передавать микроволновые волны с энергией только на расстоянии 100 метров. Во-вторых, еще неизвестно, как может повлиять на атмосферу и экологию Земли постоянное микроволновое излучение.
Исследования в этом направлении ведутся также в Европе, Индии и Японии.
По данным ресурса Engadget, в 2018 году Калифорнийский технологический институт объявил о создании прототипа, который может собирать и передавать солнечную энергию из космоса на Землю с помощью легких фотоэлектрических панелей.
У этой идеи есть не только поклонники, но и ярые критики – например, Илон Маск. Еще в 2012 году заявил, что подобные проекты крайне неэффективны.
"Вам придется конвертировать фотоны в электроны, потом обратно в фотоны, а потом снова в электроны. Какой тут может быть КПД? Эту идею надо убить в зародыше!", – цитировал тогда Маска журнал Popular Mechanics.