Черно-серый кристалл перовскита меняет наши представления об энергетике, связи и качестве изображения. Но происходит это не быстро. Минерал был открыт в XIX веке, объявлен прорывным материалом в 2013 году. А главные достижения перовскита по-прежнему в будущем.

Сегодня перовскит — это в первую очередь материал для изготовления недорогих и эффективных солнечных элементов. На то, чтобы поднять их КПД с 4 до 22%, ушло примерно 7 лет. А в апреле 2017 года физики из Австралийского национального университета отчитались о повышении эффективности до 26%. Для получения этого результата ученые механически соединили перовскитовые элементы с кремниевыми. Новые устройства оказались намного дешевле тех, которые мы применяем сейчас. А это ключевой параметр при использовании солнечной энергии, ведь преобразователями придется покрывать крыши домов или большие участки пустынь. Однако, по надежности перовскитовые элементы пока заметно уступают кремниевым, признались ученые.

Достижение австралийцев не помешало корейским и бельгийским исследователям заявить о собственных рекордах. Цифры, правда, прозвучали более скромные. Ученые из корейского университета UNIST довели эффективность перовскитовых солнечных элементов до 22,1%. Решением стал тщательный контроль за ростом кристальных слоев. Выигрыш в КПД достиг 2%.

Исследователи из бельгийского исследовательского центра IMEC смогли увеличить производительность перовскитовых солнечных батарей до 23,9%. Разработчики изменили архитектуру элементов — поместили между перовскитом и кремнием отражающую жидкость. В результате разброс рекордов колеблется от 23,9 до 26%, это позволяет говорить о том, какими цифрами мы оперируем. Для сравнения, самый дорогой и сложные кремниевый преобразователь гарантирует КПД 31,3%.

Но уже сегодня происходят открытия, которые позволят в ближайшем будущем поставить точку в этом соревновании.

Так, изобретение физиков из Университета Пердью способно удвоить эффективность фотоэлементов из перовскита. Ученые предлагают увеличить расстояние, которое электрон проходит в состоянии «горячего носителя», обладая дополнительной энергией. Применение гибридного материала, включающего перовскит, позволит носителям существовать до 100 пикосекунд. Речь идет о наноскопических величинах, но именно они обеспечивают улучшение результата в два раза.

Еще 30% эффективности обещают ученые из Кембриджского университета, но пока только в теории. Физики рассчитывают на огромной скорости, за несколько фемтосекунд, превратить солнечный свет в электроны, а затем извлечь из них электрический заряд.

Плюс 20% КПД планируют получить также специалисты из Технологического института Джорджии (США). Путем к эффективности они называют капельную печать.

Спрей, который превращает любую поверхность в фотоэлемент — это, наверное, самый завораживающий образ, связанный с применением перовскитов.

Вы наносите тонкую пленку на крышу дома, сарая или машины и через несколько минут новая солнечная батарея уже начинает вырабатывать энергию. Подобной разработкой занимается компания Oxford Photovoltaics, разумеется, с применением перовскита. Создатели обещают, что распылители жидких фотоэлементов поступят в продажу уже в 2018 году.

О перовскитовых чернилах думают и в Научной лаборатории ВВС США (AFRL). Военных больше всего интересует снижение цены продукта и возможность печатать солнечные батареи на трехмерных объектах. Эксперименты проходят успешно, вот только КПД преобразователя, нанесенного на объемный предмет, падает с 15,4% до 5,4%.

Принципиально новые решения, как это часто бывает, возникают на грани разных наук. Стэнфордские физики изменили дизайн перовскитовых солнечных батарей под впечатлением от биологического объекта — фасетчатых глаз насекомых. Такая архитектура не увеличивает КПД, но защищает хрупкий перовскит от износа, тепла и влаги.

Впрочем, вода может не только разрушить перовскит, но и восстановить его молекулярную структуру. Над этой возможностью работала Международная группа ученых из США, Великобритании и Нидерландов. Под действием воды и света формируется супероксид, который нейтрализует дефекты и создает защитный слой. Главное, чтобы воздействие воды на кристалл не превышало 30 секунд, больше он не выдержит.

Все это касалось солнечных батарей, повышения их эффективности и надежности. Но перовскит применяется не только в фотоэлектрических преобразователях.

Инженеры из Университета Квинсленда в Австралии воспользовались кристаллом, чтобы улучшить свойства твердооксидного топливного элемента — устройства, которое производит электрическую энергию, окисляя топливо. Перовскит придал этой системе лучшие результаты из известных науке.

Еще минерал может стать важнейшим элементом коммуникационных схем, обеспечить терагерцовый спектр широкополосной связи. Физики из Университета Юты работают над тем, чтобы использовать его для передачи данных на частоте до 10 000 ГГц — фактически инфракрасного цвета. Оказалось перовскит позволяет модулировать терагерцовые волны при помощи простой галогенной лампы. Открытие может заметно увеличить скорость работы модемов и телефонов, привести к созданию принципиально новых вычислительных систем.

При создании HD-дисплеев нового поколения галоидные перовскиты будут использоваться как проводники, способные быстро менять цвета. Размер пикселя при этом уменьшится до 500 нанометров. А производство будет дешевле и проще, чем изготовление современных коллоидных полупроводников.

Большинство разработчиков обещают, что рыночные версии приборов с применением перовскита появятся уже в 2018 году. Так что это не столько обзор достижений прошлого года, сколько прогноз на будущее. Наглядный пример того, как наука у нас на глазах становится техникой.

К такому выводу пришло Международное энергетическое агентство (МЭА). На фоне рекордных объемов возобновляемой энергии в 2016 году агентству пришлось скорректировать свои прогнозы на ближайшие пять лет. Альтернативные источники энергии все быстрее вытесняют традиционные углеводороды, пишет Reuters.

По измененным прогнозам, в ближайшие пять лет возобновляемая энергия вырастет на 920 ГВт или на 43%. Этому будут способствовать меры, которые принимают страны для снижения зависимости от нефти и газа. Параллельно с этим стоимость фотоэлектрических панелей и ветровых установок падает, что делает их более доступными. Все эти факторы привели к тому, что прошлогодний прогноз роста пришлось увеличивать на 12%.

Пересматривать свои ожидания также заставили результаты 2016 года. Для ветровой, солнечной и гидроэнергетики год стал рекордным: суммарные мощности увеличились на 165 ГВт — на 6% больше, чем годом ранее. Мощности одних только фотоэлектрических установок увеличились на 50%. Впервые солнечная энергетика по уровню роста обогнала все остальные, в том числе и уголь.

«Мы ожидаем, что рост возобновляемой электроэнергии в ближайшие пять лет обойдет рост электроэнергии из угля и природного газа более чем в два раза», — рассказал исполнительный директор МЭА Фатих Бироль. По прогнозам агентства, к 2020 году выработка возобновляемой энергии увеличится на треть и составит 8 000 ТВт-ч, что эквивалентно суммарному потреблению Китая, Индии и Германии.

Из всех традиционных источников энергии самый благоприятный прогноз получил природный газ. Объемы его потребления будут по-прежнему расти, но во многом за счет использования его для отопления и для промышленности. К 2022 году уголь все также будет лидирующим источником электроэнергии, но его рост сильно замедлится. А через 5 лет возобновляемая энергия будет составлять 29% в мировом энергетическом балансе.

Использование возобновляемой энергии меняется от страны к стране. Популярнее всего она там, где сама география располагает к установке соответствующих генераторов. Например, треть электроэнергии в Британии поступает из возобновляемых источников. В прошлом году возобновляемые источники обеспечили энергией 70% домов в Австралии. Есть прогнозы, что возобновляемая энергия существенно обгонит традиционную к 2050 году — ее уровень составит 85% в энергетическом балансе мира.

Китайские солнечные батареи могут оставить без работы миллионы людей

В Китае начала работать фабрика, на которой ежедневно будет производиться «умное» оборудование – 1,35 млн высокоэффективных фотоэлементов.

Как утверждается, эти солнечные панели, которые производит компания Tongwei Group, позволят снизить трудовые затраты на 40%, также они помогут повысить эффективность производства на 25%.

Производство солнечных панелей находится в городе Чэнду, расположенном в Западном Китае. Предполагается, что ежегодно эти панели будут генерировать до 3,0 млрд кВт*ч электричества. Производственная мощность фабрики составит 2 ГВт в год.

Также на этой фабрике отмечен самый большой объем автоматизированного оборудования во всем Китае: по сравнению с рядовыми китайскими заводами, которые сегодня также переживают технологический бум, новая фабрика даст эффект сокращения трудовых затраты на 40%. Новое «умное» оборудование позволит сократить и потребление энергии – аж на 30%, а также повысить эффективность производства на 25%.

Но проблема для китайской экономики заключается в другом: снижение трудозатрат на 40% наверняка приведет к существенному сокращению рабочих мест. Однако глава китайского гиганта электронной коммерции Alibaba Джек Ма уверен, что уже в среднесрочной перспективе главным стимулом китайского рынка труда станет именно индустрия услуг, а не промышленность.

Как заявил Ма, уже пришло время прекратить говорить “made in China” и “made in USA”, поскольку в наступление пошла новая эпоха – “made in Internet”. Об этом, в частности, миллиардер заявил на Bloomberg Global Business Forum, который состоялся в Нью-Йорке.

Снижение стоимости солнечной энергии приведет к тому, что майнеры биткойнов постепенно будут переезжать из Китая в США. О том, как энергетика изменит расклад сил на рынке добычи криптовалюты в колонке Greentech Media рассказывает эксперт в области права по возобновляемым источникам энергии Тэм Хант.

На сегодняшний день только компания Genesis Mining и некоторые другие операторы используют геотермальную энергию в Исландии для добычи биткойнов. По мнению Ханта, добыча биткойнов с использованием солнечной энергии может стать более выгодной. Со сроком окупаемости в один-два года, они будут иметь доход с почти нулевыми текущими затратами еще 25 лет и более.

В США существуют возможности для использования очень дешевой, а в некоторых местах и бесплатной энергии. Более того, ее можно даже продавать обратно в сеть, что еще больше повысит рентабельность добычи. В сценарии негативного ценообразования сеть получает слишком много энергии, и оператор должен либо временно закрыть некоторые электростанции, либо заплатить потребителям электричества за превышение мощности и таким образом избежать остановки станций.

По мнению эксперта, майнеры могут получать дополнительный доход двумя способами. Во-первых, за счет отрицательного ценообразования, которое дает возможность заработать до двух центов за киловатт-час. Во-вторых, за счет использования этой мощности для добычи биткойнов, которые могут давать доход в 25-50 центов за киловатт-час или больше, если цена криптовалюты будет расти.

Такой подход позволяет биткойн-майнерам в зависимости от рыночной ситуации либо использовать энергию для добычи криптовалюты, либо продавать электричество другим потребителям. Это снижает риск потери инвестиций.

Бельгийский производитель счетчиков энергии Smappee представил новый сервис на базе блокчейна для обладателей солнечных панелей. Теперь они смогут получать криптовалюту — SolarCoin — за выработку солнечной энергии. Такая система стимулирует пользователей более активно пользоваться альтернативными источниками энергии, считают создатели проекта.

Калифорнийский стартап Advanced Rail Energy Storage (ARES) планирует гонять товарные поезда по горам в Неваде, чтобы решить проблему хранения энергии, получаемой из возобновляемых источников, пишет Seeker.

Идея состоит в том, чтобы преобразовать потенциальную и кинетическую энергию поезда в электричество. Избыточная электроэнергия от солнечной или ветровой станции позволит электровозу с тяжелыми вагонами и генераторами на борту взобраться на крутой склон. В пиковое же время, когда необходимо будет отдать электричество обратно в сеть, поезд спустят с горы. Прием похож на возвратную тормозную систему, которая используется на гибридных и электромобилях: аккумулятор слегка заряжается в момент торможения.

Система ARES напоминает существующие гидроэлектрические («насосные») решения, которые по существу делают то же самое, но с водой — перекачивают воду вверх-вниз по склону. Однако для этого необходим поблизости крупный источник воды. Это проблема в случае с солнечными и ветровыми станциями, нередко расположенными засушливых местах.

Гонять туда-сюда поезда может показаться не очень технологичным и даже идиотским решением, но оно обходится в два раза дешевле любой современной системы хранения энергии. Строить и обслуживать железнодорожную петлю — это вам не гигантские аккумуляторы охлаждать в пустыне. К тому же, если что, ее можно разобрать за несколько месяцев и увезти в другое место.

Самое главное, что система ARES вообще не требует батарей для хранения энергии. Энергоэффективность поезда составляет 80%, тогда как насосная система выдает лишь 60%. Аккумуляторы более эффективны, но со временем теряют емкость. «Мы не используем воду, не сжигаем ископаемое топливо, не производим никаких выбросов и не используем экологически опасные материалы, такие как литий», — говорит генеральный директор ARES Джеймс Келли.

В апреле 2016 года Бюро по управлению земельными ресурсами штата Невада выдало экологический сертификат и участок землю в аренду ARES для строительства первой коммерческой железнодорожной петли. Стройка начнется в начале 2018 года и изначально поможет местным коммунальным предприятиям внести небольшие корректировки в региональную энергосистему.

После того, как объект будет запущен на полную мощность в 50 МВт, он сможет конкурировать с угольными и газовыми пиковыми резервными станциями. По словам Келли, ARES запатентовала свою систему хранения энергии в 52 странах, включая США, страны ЕС и Китай. Также ARES получила предложения рассмотреть применение новой технологии в Австралии, Южной Америке и ЮАР.

Согласно отчету банка Morgan Stanley, американский рынок хранения электроэнергии вырастет до $4 млрд с нынешних $300 млн всего за три года.

Согласно отчету банка Morgan Stanley, американский рынок хранения электроэнергии вырастет до $4 млрд с нынешних $300 млн всего за три года, пишет Clean Technica.

Новый отчет, подготовленный Стивеном Бердом, аналитиком энергетического сектора и чистых технологий и автомобильным аналитиком Адамом Джонасом, показывает, что спрос на энергоносители для коммунального сектора в 2019-2020 годах будет расти быстрее, чем ожидает рынок. Они прогнозируют, что спрос на сетевое хранение электроэнергии увеличится с менее чем $300 млн в год сегодня до $4 млрд в ближайшие 2-3 года. Берд и Джонас считают, что скоро рынку потребуется до 85 ГВт•ч хранения стоимостью $30 млрд в год. Этого объема достаточно, чтобы обеспечить большую часть Нью-Йорка электричеством на целый год.

Снижение цен на энергию из возобновляемых источников и системы хранения создает ситуацию, при которой ветровая и солнечная энергетика могут стать основной коммунального хозяйства в США. Пиковые спрос на электроэнергию происходит утром и во второй половине дня. В это время включаются так называемые «пиковые станции», которые снимают нагрузку с сети. Однако запуск этих станций стоит коммунальным предприятиям огромных денег. Гораздо удобнее и дешевле в пиковое время получать электроэнергию из хранилищ.

«Хранение энергии — это недорогой источник, по сравнению со станциями, работающими в пиковое время», — говорит Берд. Крупные хранилища позволят создать более распределенную сетевую архитектуру для внедрения модели plug and play, которая лучше подходит для нужд коммунальных предприятий, владельцев солнечных панелей на крышах и электромобилей.

В Германии открыли резервное хранилище энергии на случай сбоев в сети. Первую в Европе электростанцию-аккумулятор запустила компания Younicos.

Минстрой: В проектную документацию будут включаться требования энергетической эффективности

Минстрой России внес в Правительство РФ проект постановления, которым устанавливаются требования к проектной документации в части обеспечения соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов.

Об этом 20 июля на расширенном совещании по вопросам совершенствования системы ценообразования в строительстве в Иркутске сообщил замглавы Минстроя России Хамит Мавлияров.

«В проектную документацию должны быть включены перечни мероприятий, которые позволят обеспечить соблюдение установленных требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов», - сообщил Хамит Мавлияров.

Как пояснил замминистра, проектная документация теперь должна быть дополнена сведениями, в которых содержится обоснование принятых архитектурных, функционально-технологических, конструктивных и инженерно-технических решений, используемых в системах электроснабжения, водоснабжения, газоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха помещений, тепловых сетях в объектах производственного назначения.

В разделах проектной документации, где содержатся сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, дополнительно предусматривается описание мест расположения приборов учета используемых энергетических ресурсов, устройств сбора и передачи данных от таких приборов.

Кроме того, в проектной документации должны содержаться сводные сведения о показателях потребления энергетических ресурсов и энергетической эффективности объекта капитального строительства; энергопотребляющем оборудовании, использовании возобновляемых источников энергии, перечнях требований энергоэффективности, которым здание, строение и сооружение должны соответствовать при вводе в эксплуатацию и в процессе эксплуатации, местах расположения приборов учета используемых энергетических ресурсов, устройств сбора и передачи данных от таких приборов.

Компания выпустила две новые работающие на водороде модели домашних электрогенераторов специально для европейского региона, а также заключила соглашение о сотрудничестве с немецкой Viessmann.


Водородные генераторы электроэнергии для домашнего использования, которые преобразуют газ в электричество и тепло, появились в Японии в 2009 году. В конце прошлого года объем их рынка в этой стране составил около $1,7 млрд, сообщает Nikkei Asian Review.
Теперь Panasonic, один из крупнейших производителей домашних водородных генераторов в Японии, готовится к расширению на европейский рынок: компания выпустила две новые модели специально для европейских стран и заключила договор о сотрудничестве с немецким производителем компонентов систем отопления Viessmann.
Домашний водородный генератор в стандартной комплектации обойдется в Германии примерно в €25 000, но некоторые федеральные земли выделяют субсидии на установку генераторов в размере до €12 500. После запуска новых моделей в Германии компании планируют расширение на рынки Швейцарии, Австрии и Великобритании.
Ранее о том, что водород — это топливо будущего, заявляли Honda и GM. Компании вложили по $85 млн в строительство в Мичигане фабрики по производству водородных топливных элементов для автомобилей.

Нарушители будут обязаны выплачивать штрафы вплоть до миллиона рублей

1 сентября Минэкологии Московской области заканчивает «водную амнистию», объявленную в начале этого года, сообщает газета «Известия». С этого момента миллионы владельцев участков в садовых товариществах, сельскохозяйственные и другие предприятия, не имеющие лицензии на водные скважины, должны будут платить штраф за незаконную добычу воды.

Министр экологии Московской области Александр Коган напоминает, что добыча подземных вод - это один из видов недропользования, которое нельзя осуществлять без официальной лицензии. При этом миллионы дачников незаконно качают воду. В том числе незаконный забор воды осуществляют садовые некоммерческие товарищества (СНТ), которые эксплуатируют большинство подмосковных скважин.

«Бесконтрольная добыча воды ведет к истощению запасов, несоблюдению правил пользования источниками воды, загрязнению подземных вод», - говорит Коган.

Минэкологии регулярно проводит в муниципальных образованиях совещания и административные рейды, в ходе которых разъясняет собственникам механизм лицензирования. Пока действует мораторий на наказание тех, кто незаконно добывает воду. Тем, кто успеет обратиться за лицензией в ближайшие три недели, штраф не грозит, обещают чиновники.

Начиная с сентября сумма штрафа за добычу подземных вод без лицензии для физических лиц составит от 3 тыс. до 5 тыс. рублей, для должностных лиц - от 30 тыс. до 50 тыс. рублей, а для юридических лиц - от 800 тыс. до 1 млн рублей.

По данным Росгидромета, на территории Московской области действует около 10 тыс. водяных скважин. Лицензию, по словам экспертов, имеет лишь половина.

Первая в Евросоюзе коммерческая волновая электростанция будет построена у побережья Гибралтара. Ранее подобные проекты были экспериментальными. Такие электростанции используют для генерирования тока движение морских волн. Особенно актуальны они там, где для солнечных батарей или ветрогенераторов нет свободного места.

Первый проект по использованию энергии волн в Европейском союзе запущен компанией Eco Wave Power на территории Гибралтара, заморской колонии Великобритании. Станция скромных размеров, но в планах — на 100% обеспечить потребности полуострова чистой энергией.

Технология Eco Wave Power основана на плавающих на волнах платформах, или буях, которые используют поверхностные волны для преобразования движения вверх-вниз во вращательное. Инновация заключается в возможности приспосабливать форму потока для большего колебания волны, а также в особой гидравлической системе, позволяющей буям занимать наиболее эффективное положение при сезонных и погодных изменениях уровня вод.

В 2014 году Eco Wave Power установила у побережья Гибралтара станцию на 5 МВт. Она состоит из 8 модулей, превращающих энергию волн океана в электричество, от 1 МВт до 5 МВт. Дополнительные модули еще строятся, они будут намного мощнее. Возведенная целиком, станция должна покрывать 15% потребностей Гибралтара. По словам компании, это единственная в Европе подключенная к электросети, многомодульная станция, которая функционирует на основе коммерческого соглашения о приобретении энергии.

 

Солнечная энергия может стоить €0,02 уже сегодня

Впервые информация о Eco Wave Power появилась, когда компания только что успешно завершила испытания своей уменьшенной версии с двумя модулями в Черном море в 2012 году. Очевидно, этого хватило, чтобы впечатлить Китай, потому что в ноябре того же года Океанский университет Китая послал делегацию в штаб-квартиру компании, в Израиль, чтобы подписать соглашение о разработке технологии энергии волн промышленного использования. В прошлом году проект набрал силу, и было получено разрешение построить станцию на 100 кВт на острове Цзоушань, пишет CleanTechnica.

Опрос

Что Вы знаете о тепловых насосах

Другие опросы...