Термоядерное будущее: из чего нам добывать энергию, чтобы на Земле можно было жить

17:19 06.06.2017  |    2111 прочтений



Микросети – это самый эффективный способ распространения электричества, выработанного альтернативными источниками энергии. Именно микросети станут энергетической основой умных городов.

 

По данным исследований, 65% россиян называют экологическую обстановку в своих городах и регионах неблагополучной. 59% опрошенных встревожены загрязнением водоемов, 52% – состоянием воздуха, 36% – обилием мусора и загрязненностью почвы, еще 35% жалуются на плохую питьевую воду. Почти 60% россиян отметили, что загрязнение окружающей среды приводит к ухудшению их здоровья.

Одной из главных проблем экологии при этом остается нерациональный подход к получению энергии: мы до сих пор получаем тепло и топливо из горючих ископаемых – нефти, природного газа, торфа, угля. Не только их использование, но и даже сам процесс их добычи приводит к выбросу в атмосферу большого количества углекислого газа, различных сернистых соединений, оксида азота – а кислорода, напротив, становится меньше. От этого меняется климат, наше здоровье и природа вокруг нас – нерациональное использование природных ресурсов оборачивается безумной энтропией: мы не можем жить без топлива, но разрушаем сами себя, не в силах отменить индустриальную революцию.

Термоядерное будущее: из чего нам добывать энергию, чтобы на Земле можно было жить

Микросеть снабжает определенный район энергией точно так же, как Wi-Fi снабжает интернетом свою зону покрытия.

Что такое микросети?

Микросеть или Smart Microgrid – это комплекс зданий (офис-парк, кампус, жилой комплекс или целый населенный пункт), обладающий собственными генерирующими мощностями. На его территории создается внутренняя сеть распределения и внутренний источник энергии. Она также зависит от единой энергосистемы и вряд ли сможет когда-нибудь полностью отказаться от ее ресурсов – однако может в любой момент отключиться и продолжительное время жить собственной, обособленной жизнью, питая людей электричеством и теплом.

«Принцип работы микросетей похож на принцип работы сети Wi-Fi, – рассказала Ирина Яхина, Директор по технологиям Hitachi Data Systems (HDS) в North EMEA, – Микросеть снабжает определенный район энергией точно так же, как Wi-Fi снабжает интернетом свою зону покрытия. Если объединить несколько сетей для разных районов в один кластер, они смогут брать энергию друг у друга – так же, как в случае сбоя одного сетевого узла в интернете, трафик начинает работать с другими узлами».

Правда, подобная работа микросетей возможна только при достижении высокого уровня устойчивости сетей, интеграции распределенных генерирующих мощностей и систем хранения энергии. Но в этом случае, по мнению американского журналиста Говарда Болдуина, Smart Microgrid – это энергетические сети эпохи Интернета.

Причем тут экология?

Микросети позволяют использовать электроэнергию экономнее: так, микросеть, снабжающая населенный пункт, берет у основной электросети ровно столько энергии, сколько действительно необходимо горожанам. Соответственно, электросеть не производит излишков энергии, не сжигая лишнее топливо и не угрожая тем самым окружающей среде. Цена электричества для конечного пользователя от этого тоже, кстати, падает.

Термоядерное будущее: из чего нам добывать энергию, чтобы на Земле можно было жить
Ирина Яхина: «Технологии помогают бизнесу и обществу лучше узнать друг друга».

Но главное преимущество микросетей заключается в том, что они являются самым эффективным способом распространения электричества, выработанного альтернативными источниками энергии. Так, некоторые компании, занимающиеся разработкой Smart Microgrid, используют в качестве источника энергии солнечные батареи. К примеру, предприятие General Microgrids с помощью альтернативных источников энергии электрифицирует сельские районы Кении и Индии: вместо того, чтобы строить длинные линии электропередач, компания передает энергию с помощью распределенных систем микросетей.

Компания Hitachi также занимается разработкой микросетей Microgrid. «К этому наших разработчиков подталкивает беспокойство о том, к каким природным катаклизмам могут привести изменения в экологии. В экстренных ситуациях людям необходимы свет и тепло – но когда в 2012 году ураган «Сэнди» обрушился на Карибы и Восток США, только в одном Нью-Йорке без электричества остались около 8 миллионов человек. Однако некоторые американские университеты, использовавшие микросети для питания своих кампусов, продолжали генерировать энергию. В России, где климат жестче, а природные катаклизмы также не являются редкостью, эта технология пришлась бы как нельзя кстати», – пояснила Ирина Яхина.

Где взять альтернативную энергию?

Солнце. Методов получения солнечной энергии масса: от небольших панелей до целых гелиостанций. В разработке уже находятся оконные солнечные батареи и даже космические солнечные станции – проще говоря, панель с фотоэлементами можно прикрутить в любом месте, где хотя бы иногда светит солнце. Конкурентоспособность этой технологии будет расти, однако для этого потребуется время: технология производства может быть совершеннее, а сами солнечные батареи – дешевле. К тому же, экономическая эффективность солнечной энергии доказана уже даже в России: так, в Якутии использование солнечных батарей в небольших обособленных энергосистемах оказывается дешевле, чем энергия дизельных станций, работающих на топливе, – она дорого обходится городам из-за проблем с доставкой.

Ветер. Ветряные электростанции очень органично вписываются в любой ландшафт – удивительно, что природа не создала их сама. Кроме того, они достигли определенного совершенства в технологическом и экономическом плане и понемногу начинают «выдувать» с рынков поставщиков горючего топлива. Однако ветряным электростанциям нужны просторные территории – чем европейские страны, к примеры, редко располагают. «Ветряки» можно устанавливать и в море – но это требует куда больших затрат.

Океан. Энергия приливов и отливов в меньшей степени зависит от погодных условий, чем солнечные и ветряные электростанции. Но в отличие от гидроэнергетики, она вряд ли сможет себя окупить – впрочем, гидроэнергетику вряд ли можно назвать экологически чистым способом получения энергии. Более перспективной может стать технология «подводного ветряка», приводимого в действие приливными течениями.

Вулканы. Энергия тепла подземных лавовых потоков обеспечивает 27% электроэнергии Филиппин и 30% Исландии. Запасы геотермальной теплоты в 35 млрд раз превышает годовое потребление энергии всего человечества. В Исландии 80% жилых домов обогревается с помощью горячей воды, добытой из геотермальных скважин под Рейкьявиком. Однако геотермальная энергетика естественным образом ограничена районами вулканической активности, к тому же естественные изменения земной горы делают производство такой энергии нестабильным.

Термоядерный синтез. Суть получения такого рода энергии заключается в объединении более легких атомных ядер в более тяжелые. Атомные осколки водородной плазмы – ядра и электроны – при колоссальной температуре разгоняются до огромных скоростей и налетают друг на друга с такой силой, что преодолевают свое взаимное электрическое отталкивание и сливаются воедино. Тогда из двух ядер обычного («легкого») водорода, получается ядро тяжелого водорода — дейтрон. Вместе с тем вылетают прочь отходы реакции – электрон и нейтрино. Так в результате реакции синтеза освобождается термоядерная энергия. В классическое физике феномен образования дейтрона попросту не существует – протоны должны отталкивать друг друга. Объяснить выделение термоядерной энергии смогла лишь квантовая механика – и благодаря ее стараниям к 2025 году на юге Франции будет достроен Международный экспериментальный термоядерный реактор (стоимость которого уже превысила €19 млрд). Возможно, он навсегда перевернет наше представление об энергии.

Возобновляемое будущее

«Это означает, что с каждым годом микросети как способ распространения и эффективного использования «зеленой» энергии будут становиться все более и более востребованными. Но это далеко не единственный способ сделать жизнь людей более здоровой, безопасной и комфортной. HDS участвует в программах создания и развития «умных» городов – на сегодняшний день совместно с властями Копенгагена мы запустили проект «Городской базы обмена данными» (City Data Exchange) – первой цифровой площадки, где общественные и частные данные стали доступными для любого бизнеса и каждого гражданина. Мы стимулируем бизнес к внедрению «умных» городских программ – ведь такие технологии, как аналитика Больших данных и информации с устройств Интернета вещей могут многое дать для грамотной организации дорожного движения, интеллектуального управления и «умного» использования цифровых городских сервисов. Таким образом, технологии помогают бизнесу и обществу лучше узнать друг друга», – считает Ирина Яхина.


Теги: HDS Hitachi Цифровая трансформация. Практическое руководство
На ту же тему: