В кругосветное плавание — без горючего


Катамаран Energy Observer, рисунок.
Катамаран Energy Observer, рисунок.

В феврале этого года катамаран Energy Observer отправится в кругосветное путешествие. Судно работает за счёт возобновляемых источников энергии и не выбрасывает отходов в окружающую среду. (далее…)

Открылось первое в мире «солнечное шоссе»


Министр экологии, устойчивого развития и энергетики Сеголен Руаяль на открытии «солнечного шоссе».
Министр экологии, устойчивого развития и энергетики Сеголен Руаяль на открытии «солнечного шоссе».

Во Франции открылось первое в мире солнечное шоссе — участок дороги, выложенный солнечными панелями. Предполагается, что вырабатываемая ими энергия обеспечит электричеством фонари города Турувр.

Километровый участок дороги RD5 уложен 2800 м2 солнечных батарей, подключённых к местной электросети. Панели покрыты резиной на кремниевой основе, по расчётам разработчиков, они могут выдержать тяжёлые грузовики и сложные погодные условия. Проект под названием Wattway получил государственное финансирование в размере 5 миллионов евро, постройкой дороги занималась французская компания Colas — дочернее предприятие строительного гиганта Bouygues. Предварительное тестирование технологии проводили на автостоянках и перед административными зданиями, на небольших участках площадью 50—100 м2. (далее…)

Солнечные батареи выплатили «энергетический долг»


В пятидесятых, когда солнечные батареи только появились, мало кто мог их себе позволить. Теперь они стали относительно дешёвыми и доступными.
В пятидесятых, когда солнечные батареи только появились, мало кто мог их себе позволить. Теперь они стали относительно дешёвыми и доступными.

Исследователи из Утрехтского университета (нидерл. Universiteit Utrecht), Университета Гронингена (нидерл. Rijksuniversiteit Groningen) и Технического университета Эйндховена (нидерл. Technische Universiteit Eindhoven) изучили сорокалетнюю историю применения солнечных батарей и пришли к выводу, что они давно покрыли затраты энергии на производство и компенсировали выбросы парниковых газов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. (далее…)

Топливо из биомассы. Лигнин больше не помеха


Экстракция лигнина
Экстракция лигнина с формальдегидом и без.

Лигнин — громоздкая цепь молекул, определяющая механическую стойкость древесины. В процессе производства биотоплива лигнин — досадная помеха, от которых надо избавиться. Но химики Федеральной политехнической школы Лозанны (фр. École polytechnique fédérale de Lausanne) разработали способ сократить количество отходов, расщепляя лигнин с помощью формальдегида.

Сокращение глобальной зависимости от ископаемого топлива возможно при должном развитии индустрии переработки возобновляемого растительного сырья в биотопливо. Но производить его из растений и других органических веществ (биомассы) экономически эффективно — сложно. Это серьёзная инженерная задача. В основном биомасса — это несъедобные растения — деревья, трава и водоросли, содержащие сахара, которые могут быть ферментированы для производства топлива. Но в биомассе также содержится лигнин, громоздкий органический полимер, и его много в древесине и коре. Он химически устойчив, и при производстве биотоплива его легче выбросить, чем переработать. (далее…)

Мировая энергетика. Часть II


Облик мировой энергетики постепенно меняется
Облик мировой энергетики постепенно меняется.

В предыдущей статье мы обсудили современное состояние мировой энергетики: какие источники первичной энергии существуют, каким образом, где и в каком количестве они используются. Выяснилось, что более 80% первичной энергии мы сегодня получаем из ископаемого топлива (то есть угля, нефти и природного газа), и более 85% — из невозобновляемых источников (то же, плюс атомная энергетика). На возобновляемые источники приходится менее 15% первичной энергии. При этом биоэнергетика, составляющая две трети всех возобновляемых источников и 10% общего потребления первичной энергии, по большей части присуща неиндустриальным обществам. Таким образом, современные технологии возобновляемой энергетики дают пока что не более 5% первичной энергии.

Понятие первичной энергии является ключевым для обсуждаемой темы; подробное описание этой концепции было приведено в предыдущей статье. Определение используемых здесь единиц измерения первичной энергии — миллионы тонн нефтяного эквивалента — можно найти там же.

Посмотрим теперь, какие существуют прогнозы в отношении мировой энергетики. Международное энергетическое агентство (МЭА), помимо ранее нами изученных данных по текущему состоянию мировой энергетики, готовит также и прогноз до 2040 года. (далее…)

Спасут ли дирижабли и электросамолёты от глобального потепления?


Небесный замок Лапута из одноимённого мультфильма Хаяо Миядзаки
Небесный замок Лапута из одноимённого мультфильма Хаяо Миядзаки.

Вы мечтали о полёте на дирижабле? А на огромной воздушной крепости, которую не нужно заправлять? Если да, запомните 26 июля 2016 года как особенную дату — в этот день случились два важных события, наверняка приблизившие к нашей реальности эти экзотические транспортные средства со страниц дизельпанка. Дело в том, что именно в этот день самолёт на солнечных батареях Solar Impulse 2 завершил годовое кругосветное путешествие, а компания Lockheed Martin представила роботов оригинальной конструкции для проверки целостности газовых баллонов своих гибридных дирижаблей LMH-1. (далее…)

Фотографии превратили в солнечные батареи


На фотографии, напечатанной с использованием сенсибилизированных красителем солнечных батарей, изображены члены научной группы Гуфран Хашми, Мерве Озкан и Янне Халме.
На фотографии, напечатанной с использованием сенсибилизированных красителем солнечных батарей, изображены члены научной группы Гуфран Хашми, Мерве Озкан и Янне Халме.

Учёные финского Университета Аалто (фин. Aalto-yliopisto) создали фотографию, способную вырабатывать электричество. Разработанный ими метод позволит печатать солнечные батареи почти любых форм и расцветок.

Последние десять лет исследователи по всему миру работают над технологией создания солнечных элементов посредством струйной печати. Она привлекает учёных низкой ценой и возможностью сократить количество производственных отходов. Как правило, в этом процессе используют органические или сенсибилизированные красителем солнечные батареи. «Мы хотели пойти дальше и проверить, можно ли этими материалами печатать на струйном принтере картинки и текст, так же как традиционными чернилами», — объясняет Янне Халме (Janne Halme), один из авторов исследования.

Обычные чернила, поглощая свет, нагреваются, а фотоэлектрические превращают часть этой энергии в электричество. При этом чем насыщеннее цвет (и темнее оттенок), тем электричества больше. Самые производительные солнечные батареи — чёрные. Основная идея создания цветной панели с изображением состояла в том, чтобы на одной поверхности объединить и фотоэлементы, и визуальную информацию. «К примеру, установленные на электронное устройство небольшой мощности, эти батареи будут частью дизайна, и в то же время смогут снабжать прибор энергией», — говорит Халме.
(далее…)

Витамин для проточного аккумулятора


Экспериментальная проточная батарея
Экспериментальная проточная батарея.

Учёные Гарварда развивают технологию проточных аккумуляторов. Вдохновившись формулой витамина B2, они нашли совершенно новый класс высокопроизводительных органических молекул, которые могут быть основой безопасного способа хранения электричества, полученного от непостоянных источников, таких как солнечные панели и ветрогенераторы.

Предыдущим успехом команды была разработка мощной проточной батареи, в которой энергия сохраняется с помощью хинонов и жёлтой кровяной соли (ранее для этого использовались ионы ванадия, дорогого и токсичного металла). Это стало прорывом, обеспечившим высокоэффективным, негорючим, нетоксичным, не вызывающим коррозии и недорогим химическим веществом проект по созданию мощного и дешёвого устройства хранения электроэнергии. (далее…)

Микробный топливный элемент — энергия из мочи


Изобретатели инновационного топливного элемента
Изобретатели инновационного топливного элемента: аспирант Джон Чулер (Jon Chouler), старший преподаватель кафедры химической иннженерии доктор Мирелла Ди Лоренцо (Dr. Mirella Di Lorenzo), старший преподаватель кафедры химии доктор Петра Кэмерон (Petra Cameron).

Исследователи из университета Бата (Великобритания) разработали миниатюрный топливный элемент, генерирующий электроэнергию из мочи.

Возможно, что уже в ближайшем будущем это устройство послужит прототипом для создания альтернативных источников электроэнергии — микробных топливных элементов — одновременно и дешёвых, и экологически чистых, работающих без использования ископаемых видов топлива и без связанных с этим выбросов парниковых газов.

Микробный топливный элемент — устройство, которое использует естественные биологические процессы «электрических» бактерий для переработки энергии химических связей органических веществ в электричество. Такой топливный элемент может быть эффективным и относительно дешёвым, а отходов, по сравнению с другими способами выработки электроэнергии, производит совсем мало.

Моча, попав в микробный топливный элемент, спровоцирует деятельность бактерий, вырабатывающих электричество. Энергия может быть использована непосредственно для питания электротехнических устройств или сохранена в аккумуляторах. (далее…)

Рост выбросов углекислого газа остановился, но этого мало


Laurent Fabius,  Ban Ki-moon
Министр иностранных дел Франции Лоран Фабиус и генеральный секретарь Организации Объединённых Наций Пан Ги Мун на Конференции по изменению климата 2015. Париж, Франция, 11 декабря. Фото: REUTERS/Stephane Mahe

Рост выброса углекислого газа на планете, источник которого — сжигание ископаемого топлива, может остановиться в 2015 году. Об этом говорится в докладе Глобального проекта по углероду (The Global Carbon Project), подготовленном под руководством учёных из Стэнфордского университета. Этот неожиданно на фоне данных о росте выбросов, который наблюдался до 2014 года.

«В 2014 году глобальный выброс CO2 от сжигания ископаемого топлива вырос всего на 0,6 процента, — говорит ведущий автор исследования Роб Джексон (Rob Jackson), профессор Стэнфордского университета. — В этом году мы ожидаем, что рост общего объёма выбросов остановится или немного снизится, несмотря на сильный рост валового внутреннего продукта во всём мире».

«Выбросы CO2 уменьшаются в период экономического спада, но снижение в период экономического роста наблюдается впервые», — отмечает Джексон.

Доклад опубликован 7 декабря в журнале Nature Climate Change, подробная информация об исследовании есть и в журнале Earth System Science Data. (далее…)

Google предлагает рассчитать экономию на солнечных панелях для дома


Project Sunroof
Стартовая страница проекта.

Компания Google запустила сервис Sunroof («солнечная крыша»), который призван помочь с установкой солнечных панелей на крышу собственного дома. Основываясь на данных аэрофотосъёмки местности — тех же самых, что используются в Google Maps, — новый проект способен рассчитать, сколько солнечной энергии можно собрать на конкретной крыше. Если же пользователь введёт данные о расходах на электричество, Sunroof оценит, какую сумму можно экономить ежемесячно за счёт использования солнечного света. Наконец, программа поможет выбрать поставщика панелей из числа находящихся поблизости.

При расчёте количества энергии, которое можно собрать с крыши конкретного дома, Sunroof учитывает множество параметров: погодную статистику в данной местности, наличие зданий и деревьев по соседству, площадь крыши и то, как она ориентирована. Проект, созданный Карлом Элкином (Carl Elkin), работает пока что в агломерации залива Сан-Франциско и в крупном городе Фресно в центральной Калифорнии, а также в Бостоне, где действует программа Solarize Massachusetts, стимулирующая использование солнечных панелей. (далее…)

Энергия из канализационных труб


Труба, генерирующая электроэнергию. Вид изнутри.
Труба, генерирующая электроэнергию. Вид изнутри.

Вода, которую мы сливаем в раковины и унитазы, обычно течёт по трубам самотёком. В Портленде (штат Орегон, США) течение воды в канализационных трубах вырабатывает электрическую энергию. Впервые в США метод был применён в Риверсайде (штат Калифорния) в 2012 году. В Портленде трубы, генерирующие электроэнергию, разработаны местной компанией Lucid Energy. Финансирование проекта осуществляет Harbourton Alternative Energy (подразделение Harbourton Enterprises).

Избыточное давление в трубах канализационной системы Портленда способно обеспечить электроэнергией 150 домов, это 1100 мегаватт-час ежегодно. Согласно планам компании Harbourton Alternative Energy, в ближайшие 20 лет она получит 2 млн долларов в качестве оплаты энергии, получаемой таким образом. Часть средств будет передаваться организации, управляющей системами водоснабжения и водоотвода, Portland Water Bureau.

Солнечное десятиборье 2015: участники


Проект доступного дома
Доступное жильё по-американски. Проект команды Университета штата Калифорния в Сакраменто.

Министерство энергетики США с 2002 года проводит «Солнечное десятиборье» (Solar Decathlon), конкурсную программу по отбору самых недорогих, энергетически выгодных, удобных и привлекательных домов на солнечной энергии. Соревнуются команды университетов и колледжей. «Солнечное десятиборье» проходит не только в США, в 2013 году соревнование проведено в Китае, в 2010 и 2012 — В Европе, в декабре 2015 впервые будут определены лучшие проекты Латинской Америки и Тихоокеанского региона.

Определены участники Солнечного десятиборья США, команды, которые будут бороться за победу в октябре 2015. Среди них:

Политехнический университет штата Калифорния в Сан-Луис-Обиспо

Проект Политехнического университета штата Калифорния — развитие идеи экологичного дома, занявшего третье место в Солнечном десятиборье 2005 года. Новый дом будет красивее, дешевле и мобильнее прототипа.

Команда считает, что жильё должно быть не просто «экологичным» (использование природных материалов и солнечной электрики), а «глубоко зелёным». Следует стремиться к симбиозу строений и окружающей среды, отказаться от борьбы с климатом, использовать все возможности, которые даёт природа, чтобы обеспечить удовлетворение потребностей в отоплении, охлаждении и освещении. (далее…)

Утилитарное значение космоса


Утилитарное значение космоса
Схематическое изображение всех искусственных объектов, находящихся на земной орбите. Космос нам давно не такой уж и чужой.

В 50—70-х гг. прошлого века, когда в космос полетели первый спутник и первый человек, когда первые люди вышли на поверхность Луны, энтузиазм в обществе по поводу космических программ был огромным. Дети во всём мире мечтали стать космонавтами, те были героями, их знали по именам. Во время каждого космического запуска мир буквально прилипал к экранам телевизоров и динамикам радиорепродукторов. В важности космоса почти никто не сомневался.

Сегодня космос стал привычным. Большинство людей и не знает, есть ли на орбите экипаж, кто в него входит, чем они заняты. То и дело раздаются голоса в духе: «Зачем нужен этот космос? Нам бы на Земле разобраться». Противники космических программ обычно понимают, что на космос тратится много денег («на которые можно было бы накормить бедных», «которые можно было бы пустить на медицинские исследования» и т. п.), но упускают из виду то, что мы и на Земле сегодня окружены космическими технологиями со всех сторон, нам тут «без космоса» — уже не разобраться. (далее…)

Дешёвый материал для солнечных батарей — панцири креветок


Креветка.
Креветка. Её панцирь может быть источником материалов для изготовления солнечных батарей.

Исследователи из лондонского университета королевы Марии (QMUL) создали элементы солнечных батарей из химических веществ панцирей креветок и других ракообразных.

Материалы хитин и хитозан имеются в изобилии в природе, получать их значительно легче и дешевле, чем дорогие металлы, такие как рутений, необходимые в настоящее время для создания наноструктурированных ячеек солнечных батарей.

В настоящее время КПД солнечных элементов, изготовленных из биоматериалов низкий, но в случае, если это можно исправить, они могут применяться повсеместно, от носимых зарядных устройств для планшетов, телефонов и «умных» часов до полупрозрачных генерирующих электрический ток плёнок на окнах.

Метод, известный как гидротермальная карбонизация, был применён для создания углеродных квантовых точек из широкодоступных и дешёвых химических веществ, получаемых из панцирей ракообразных. Далее углеродные квантовые точки были нанесены на нанотрубки из оксида цинка.

По словам работающих над проектом специалистов, их работа открывает перспективы удешевления наноматериалов и создания новых, экологически чистых, технологий.