Песок, глина и ржавчина могут стать основой энергетики будущего — ВЭФ назвал десять перспективных технологий

В новом докладе Всемирного экономического форума (ВЭФ) и издательства Frontiers представлены десять технологий, которые к 2030 году помогут сократить выбросы вредных веществ, снизить зависимость от главных поставщиков ископаемого топлива и обеспечить надёжное энергоснабжение для большего числа людей. Для этого всё есть, необходимы только желание и… деньги. Денег лучше побольше.

Отчёт ВЭФ и Frontiers опирается на исследования Потсдамского института изучения климатических изменений (Potsdam Institute for Climate Impact Research, PIK). Ещё в 2009 году исследователи PIK предложили концепцию «планетарных границ» — показателей состояния ряда характеристик Земли, выход за которые потенциально угрожает жизни на планете. Например, к ним относятся уровень закисления океана, сокращение биоразнообразия и другие параметры. В 2026 году, сообщают учёные, на Земле превышены семь из девяти таких показателей. Причём подавляющее большинство угроз планете несёт энергетика или связанные с ней сферы.

От того, как мы производим энергию, во многом зависит, сколько углерода попадает в атмосферу и как быстро происходит закисление океанов. Это влияет на то, как используются земля, вода и полезные ископаемые, а также на то, насколько хорошо сообщества справляются с аномальной жарой и другими потрясениями. Вот почему в докладе каждая технология оценивается с точки зрения её влияния на планетарные границы, равенство и безопасность. В нём взвешиваются преимущества и недостатки для планеты, людей и систем, обеспечивающих энергоснабжение.

Это будущее будут определять следующие десять технологий:

• Цемент на основе обожжённой глины и известняка (LC3). Почти половину клинкера в цементе предлагается заменить обожжённой глиной и известняком. Клинкер получают из тех же компонентов путём обжига при температуре около 1450 °C. Этот процесс предлагается заменить добавлением глины, обожжённой при температуре до 800 °C, и известняка, что позволит сократить выбросы углерода до 40 %.
• Виртуальные электростанции и сети. Программное обеспечение будет координировать работу домашних аккумуляторов, зарядных устройств для электромобилей и интеллектуальных термостатов, чтобы обеспечить подачу энергии или снизить нагрузку, а цифровые двойники — виртуальные копии энергосистемы — будут прогнозировать её дальнейшее поведение. Распоряжаться домашним аккумулятором, заряжать электромобиль и даже пользоваться горячей водой придётся с оглядкой на потребности страны.
• Аккумуляторы на основе распространённых материалов. Необходимо снижать зависимость от лития и Китая. Натриевые, цинковые и железные аккумуляторы должны стать альтернативой литиевым, уступая им в лёгкости, но выигрывая в устойчивости к холоду и пожаробезопасности. Особое внимание уделяется железо-воздушным аккумуляторам, которые накапливают и отдают энергию в ходе окислительно-восстановительных реакций с железом. Проще говоря, речь идёт об обратимом образовании ржавчины.
• Накопители тепловой энергии. Возобновляемую энергию предлагается хранить в виде тепла в кирпичах, песке или расплавленной соли, чтобы использовать его для работы промышленных печей, на которые приходится примерно пятая часть мирового энергопотребления. Кирпичами вплотную занимается компания Билла Гейтса, песком — финны.
• Тандемные солнечные элементы на основе перовскита и кремния. Это солнечные элементы со слоем перовскита, нанесённым на кремниевую ячейку. Такая комбинация позволяет охватывать более широкий спектр света и вырабатывать примерно на 20 % больше энергии с той же площади ячейки.
• Усовершенствованные подводные линии электропередачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Такие линии обычно соединяют национальные энергосистемы, чтобы передавать излишки чистой энергии туда, где она необходима. Технология предлагается для обеспечения перетоков электроэнергии и балансировки энергосистем соседних стран.
• Модульные ядерные реакторы. Это небольшие реакторы заводской сборки, которые можно транспортировать к местам производства энергии, — своеобразные атомные «батарейки» мегаваттной мощности. Такие реакторы призваны обеспечить более чистую энергию по конкурентоспособной цене.
• Интегрированные в здания фотоэлектрические системы. Превращение крыш, фасадов и окон с кремниевым покрытием в солнечные генераторы без использования новых земельных участков.
• Плавучие морские ветрогенераторы. Установка ветровых турбин на глубинах более 300 м, чтобы использовать энергию самых сильных морских и океанских ветров.
• Литиевые аккумуляторы нового поколения. Развитие литий-серных и твердотельных аккумуляторов, которые обладают большей энергоёмкостью при меньшем весе и меньшей пожароопасности.

«Многие из необходимых нам энергетических решений уже существуют в лабораториях. Проблема в том, чтобы внедрить их в дома, на заводы и в электросети достаточно быстро, чтобы это имело значение. Открытость науки ускоряет этот процесс, позволяя инженерам, руководителям компаний и правительствам опираться на результаты совместных исследований. Этот доклад предоставляет достоверные данные тем, кто решает, как укрепить энергетическую безопасность, снизив при этом ущерб для климата», — сказал Фредерик Фентер (Frederick Fenter), главный редактор Frontiers.

Источник:

Материалы по теме

Материалы по теме