Альтернативные источники энергии — это не только солнечные и ветроэлектростанции. Какие новые технологии позволяют добывать энергию с минимальным воздействием на окружающую среду?

Солнечная электростанция в космосе

Китай находится на пороге испытаний потенциально революционной технологии, она может позволить собирать большие объёмы солнечной энергии в любое время суток. Для этого будет использоваться орбитальная станция, которая будет отправлять мощный луч солнечной энергии на Землю из космоса.

Испытания пройдут в городе Чунцин на юго-западе Китая. Ожидается, что строительство испытательного комплекса будет завершено до конца этого года. На объекте будут тестироваться технологии, которые позволят мощному лучу энергии эффективно проникать сквозь любую облачность и точно определять местоположение наземной станции. Эксперименты пройдут с использованием дирижаблей и воздушных шаров для передачи энергии в высокочастотных микроволновых лучах на Землю. Эта технология может обойти некоторые ограничения традиционных солнечных ферм. Самое главное — это то, что станция сможет избегать тени Земли и получать прямой солнечный свет 24 часа в сутки. Плюс в космосе электростанция может собирать больше электроэнергии, в то время как атмосфера Земли отражает или поглощает почти половину энергии солнечного света, прежде чем она достигнет любых наземных солнечных панелей.

Космическая солнечная электростанция мощностью 1 мегаватт (МВт) будет построена к 2030 году. Китай намерен постепенно наращивать мощность этой станции после запуска и дойти до 1 гигаватта (ГВт) к 2049 году.

Энергия из ядерных отходов

Ядерная энергетика также меняется. Например, над этим сейчас работает стартап Oklo из Кремниевой долины. Компания хочет построить крошечные ядерные реакторы, которые могут работать с отработавшим топливом гораздо более крупных обычных ядерных реакторов.

Первый реактор Oklo, названный Aurora, будет иметь мощность 1,5 МВт, А-образную конструкцию и не требовать участия человека-оператора. Это будет особый вид ядерных энергетических генераторов, реактор на быстрых нейтронах, что сделает его более эффективным по сравнению с традиционными генераторами. Здесь более крупный атом разделяется на два, в результате образуются более мелкие ядра, которые движутся со скоростью около 15 000 километров в секунду. Реактор на быстрых нейтронах не замедляет нейтроны, чего не происходит с реакторами на тепловых нейтронах, которые используют воду как их замедлитель. Одним из ключевых преимуществ этой технологии является то, что в быстрых реакторах можно использовать отходы обычных ядерных реакторов. Они могут разблокировать оставшуюся часть энергии топлива.

В феврале 2020 года Национальная лаборатория Айдахо, входящая в систему национальных лабораторий Министерства энергетики США, объявила, что планирует предоставить Oklo доступ к ядерным отходам. Oklo будет использовать уран, извлечённый из экспериментального реактора-размножителя II (EBR-II), который работал с 1964 по 1994 год. Владельцы Oklo ставят целью строительство нескольких реакторов на быстрых нейтронах к середине 2020 годов.

Термоядерная электростанция в Великобритании

В Великобритании будет построена крупномасштабная демонстрационная установка ядерного синтеза. Её финансированием занимается один из самых богатых людей в мире, основатель Amazon Джефф Безос.

Воплощением в жизнь проектов по термоядерной энергии сейчас посвящено много стартапов. Этот проект осуществляет компания General Fusion. Вместо того чтобы расщеплять атомы, ядерный синтез включает сплавление атомов водорода вместе под действием высокой температуры и давления внутри реактора. Процесс высвобождает огромное количество энергии. Теоретически термоядерный синтез обещает более безопасный безуглеродный источник энергии, который производит очень мало радиоактивных отходов.

Для начала реакции синтеза пока ещё требуется значительно больше энергии, чем она способна произвести. Однако с таким крупным финансированием в 100 млн долларов этот проект имеет больше шансов превратить термоядерный синтез в жизнеспособную альтернативу другим возобновляемым формам производства энергии.

Испытательная установка General Fusion не будет вырабатывать электроэнергию. Она составит примерно 70% от размера коммерческого реактора и должна быть введена в эксплуатацию к 2025 году, чтобы продемонстрировать инвесторам потенциал для расширения технологии.

General Fusion использует подход, который называется синтезом намагниченной цели. В этом процессе перегретый газ (плазма), состоящий из особой формы водорода, впрыскивается в цилиндр, окружённый жидким металлом. Затем используются сотни пневматических поршней для сжатия плазмы до тех пор, пока атомы не сливаются, генерируя огромное количество тепла. Это тепло передаётся жидким металлом и используется для кипячения воды и получения пара, который заставляет двигаться турбину.

Параллельно с этим проектом ведётся создание термоядерного реактора ITER на юге Франции с задействованием международных усилий. Но этому предприятию стоимостью 20 млрд долларов помешали задержки, и вряд ли он начнёт эффективно работать до 2035 года.

Международное сообщество объединено в своём стремлении к устойчивой глобальной энергетической экономике. Во всём мире ускоряется движение к экономически эффективному и устойчивому энергетическому переходу, который включает недорогие возобновляемые источники энергии, интеллектуальные энергосистемы, адаптируемые накопители энергии и энергоэффективные технологии для снижения потребления энергии. В условиях, когда весь мир объединился в борьбе с изменением климата, глобальное движение к устойчивому энергоснабжению набирает обороты.