«Глобальная энергия» 2019: практические аспекты альтернативной энергетики

Лауреаты международной премии «Глобальная энергия» 2019 года  обозначили сроки внедрения своих разработок в производство.

В Москве состоялось вручение премии лауреатам премии «Глобальная энергия» 2019 года. Напомним, что их имена были объявлены в мае. Это профессор Халил Амин (Khalil Amine, США) за вклад в развитие технологии эффективного хранения энергии и профессор из Дании Фреде Блобьерг (Frede Blaabjerg). Он удостоился награды за развитие интеллектуальной системы управления для возобновляемой энергетики.

Профессор Халил Амин, самый цитируемый в мире специалист в области аккумуляторных батарей,  – разработчик передовых материалов и аккумуляторных систем для электромобилей, электроэнергетики, спутников, военной и медицинской промышленности. Последняя разработка профессора – новая супероксидная система аккумуляторов, способная выдавать в пять раз больше энергии по сравнению с литий-ионными батареями, отличающаяся большей стабильностью. Характеристики созданного аккумулятора предполагают его использование в следующем поколении электромобилей, что, по мнению учёного, открывает перспективу  их массового использования, а значит, устранения одной из главных причин загрязнения городов – выхлопов транспорта.

На данный момент в мире успешно эксплуатируется около двух миллионов электромобилей. Половина из них находится в Китае, остальные в Европе, США и Японии. Однако производство двигателей на супероксидных аккумуляторах до сих пор остается сверхзатратным. Ещё одно препятствие к быстрому внедрению новых аккумуляторов – долгая, по сравнению с заправкой бензином, зарядка батареи. Согласно статистике, в среднем американец проезжает в день около 60 км. Ёмкость аккумулятора обеспечивает на сегодняшний день порядка 500 км пробега. Полученное расстояние сокращается в холодных климатических условиях из-за затрат на обогрев, на который идёт около 20% энергии аккумулятора. Таким образом, без учёта длинных поездок, требуется, в среднем одна зарядка аккумулятора в неделю. В числе возможных решений рассматривается полная замена аккумуляторов на заправках, а также применение кислотных батарей, как источника энергии для наиболее затратной части цикла работы двигателя электромобиля – включения. По прогнозу Халила Амина, полный переход на супероксидные аккумуляторы с литий-ионных батарей займёт от 10 до 15 лет. В числе перспективных исследований профессор назвал поиск альтернативы сложно добываемому кобальту, применяемому при производстве катодов, а также полную переработку токсичного для биосферы лития.

Профессор Фреде Блобьерг – второй лауреат премии «Глобальная энергия» 2019 года  обозначил ещё одну проблему, с которой придётся столкнуться при переходе на возобновляемые источники энергии. С повсеместным их внедрением возникает трудность передачи больших объёмов энергии высокого напряжения без потерь. Сжигание угля на тепловой станции регулируется количеством топлива и поддержанием рабочего давления. Ветер же (если говорить о ветряной энергетике) дует с различной скоростью, а солнце (в случае использования солнечной энергетики) светит с разной интенсивностью. То есть, получаемая энергия генерируется и передается неравномерно.

60 лет назад контроль за генерацией, передачей и транспортировкой энергии осуществлялся с помощью тиристоров. Для их работы требовалась внешняя сеть, а это лишние затраты энергии. С изобретением транзистора включение/отключение системы контроля стало происходить с меньшими энергетическими затратами. По мнению профессора Блобьерга, будущее в этом вопросе стоит за силовой электроникой. Замена базового материала кремния на кремниевые карбиды обеспечит увеличение эффективности передачи энергии до 80%.  Разработки профессора Блобьерга уже привели к усовершенствованию приводов с регулируемой скоростью вращения ротора, что позволяет экономить миллионы долларов в год.

Как скоро возобновляемые источники получат широкое распространение? Первые успехи есть уже сегодня. Расчёты себестоимости ветряной станции показали, что затраты на её строительство окупаются уже через три месяца эксплуатации. Открытыми вопросами остаются безопасная утилизация отработавшего оборудования и повторное использование материалов и механических узлов. На сегодняшний день вторичному использованию поддаются 10 – 15% отходов силовой электроники.

Премия «Глобальная энергия» входит в ТОП-99 самых престижных международных наград по версии Международной обсерватории IREG.

Автор: Елена Ли