12 февр. 2010 г.

Плавающие города позволят заселить и освоить океанские просторы

Рано или поздно, вследствие различных причин, которыми могут стать экологические катастрофы или перенаселение, человечество для выживания должно будет освоить океанские глубины и просторы, которые занимают большую часть земной поверхности. И одним из пристанищ человечества на поверхности морей и океанов могут стать плавающие города. Конечно, реализация таких больших проектов плавающих городов, таких как город Атлантида из фантастического фильма "Звездные врата: Атлантида", в настоящее время вряд ли возможна по разным причинам, зато воплотить в жизнь плавающие города меньшего класса представляется возможным и на нынешнем уровне развития технологий. В настоящее время компания Zigloo предлагает всем заинтересованным принять участие в реализации проекта Gyre, представляющего собой проект плавающего города.



Город представляет собой коническую структуру, уходящую вглубь океана на глубину 400 метров. Площадь, верхней, самой широкой, части оставляет 30000 квадратных метров, а самой нижней и узкой - 600 квадратных метров, суммарная полезная площадь составляет порядка 212000 квадратных метров. На всех площадях этого плавающего города может с комфортом разместиться около двух тысяч человек. Город Gyre является самодостаточным и независимым сообществом людей, помимо жилых помещений, в городе могут быть расположены магазины, рестораны, зоны отдыха, научные лаборатории и производственные помещения.


Город Gyre так же представляет собой полностью энергетически независимую структуру. Необходимая электроэнергия вырабатывается с помощью имеющихся солнечных батарей, ветрогенераторов и генераторов, приводимых в действие энергией волн. Дождевая вода собирается, очищается и хранится в резервуарах, расположенных в нижней части. В случае нехватки пресной воды, полученной из атмосферных осадков, ее запасы можно пополнить в любой момент, используя электрохимический опреснитель морской воды, приводимый в действие электрической энергией. Единственное, о чем не было упомянуто в исходном проекте, это о добыче, выращивании или синтезе продуктов питания для проживающих людей. Быстрее всего продукты будут доставлять морскими судами или по воздуху, хотя вполне вероятно, что людям, живущим в этом городе, придется стать любителями морепродуктов.
Вполне вероятно, что плавающие города, подобные Gyre, могут появиться уже в ближайшем будущем. Конечно, в условиях столь ограниченного жизненного пространства речи о постоянном проживании в нем людей быть не может. С большим процентом вероятности такие города изначально будут использоваться в качестве плавающих отелей, предоставляющих своим посетителям услуги уникального морского отдыха, и в качестве научных баз, где будут проводиться океанографические или другие исследования.







 
DailyTechInfo 

11 февр. 2010 г.

Ультракомпактные солнечные ячейки открыли новые горизонты техники

Если при словах "солнечная энергия" пред вашим взором предстают бескрайние поля фотоэлектрических панелей, вы видите только половину картины. Не менее интересные вещи происходят сейчас на противоположном краю шкалы. Простое масштабирование существующих систем не годится, когда речь заходит об изделиях с поперечником в считанные миллиметры, а иной раз и доли миллиметра.

Учёным, создающим микроскопические солнечные батареи, приходиться "рисовать" такие системы с нуля, подбирая оригинальный дизайн и материалы. Незаметный на глаз "слоёный" пирог из полупроводников в малых масштабах работает несколько иначе — добиться хорошей эффективности тут непросто, а ведь ещё нужно подумать и о возможности недорогого серийного выпуска новинки.

 
Экспериментальный сенсор-микрочип из Мичигана в тысячу раз меньше, чем его коммерческие аналоги. Не последнюю роль в этом достижении сыграла ультракомпактная солнечная батарейка (фото Daeyeon Kim). 



Тем интереснее разработки, в которых исследователи пытаются по-новому взглянуть на строение фотоэлектрических преобразователей и что ещё важнее — на возможные стратегии их применения. В последнее время такие проекты растут как грибы после дождя. И самый свежий из них — "Миллиметровый и почти вечный сенсорный чип" (Millimeter-Scale Nearly Perpetual Sensor System) от лаборатории автоматизации Design Automation Lab университета Мичигана.
Размеры новинки составляют 2,5 х 3,5 х 1 миллиметр. И в этом пространстве создатели приборчика ухитрились поместить процессор, аккумуляторную батарею и солнечную батарею. Последняя — вариация тонкоплёночной технологии от компании Cymbet.

Главная идея экспериментального прибора: он большую часть времени спит, просыпаясь на мгновение каждые несколько минут, чтобы произвести замеры и записать их в память чипа. Маленький расход электричества тут — ключ к успеху.
В той же Design Automation Lab ранее был создан микрочип Phoenix с феноменально низким энергопотреблением, однако, от опытного образца до серии — дистанция огромная. В нынешнем же проекте учёные пошли иным путём — свой прибор они создали на базе ARM Cortex-M3 — крошечного и экономичного серийного процессора, нашедшего применение в самых разнообразных системах — от автомобильной электроники, беспроводных систем связи и до контроллеров промышленного оборудования.
Как объясняют исследователи в пресс-релизе университета, секрет "вечности" этой схемы — в управлении питанием.
Солнечная батарейка выдаёт напряжение 4 вольта, тогда как процессору нужно всего 0,5. Вместо того, чтобы ставить преобразователь напряжения (сам по себе съедающий большую мощность), учёные из Мичигана придумали, как управлять "сердцебиением" процессора. Специальный алгоритм регулирует как такты чипа, так и меняет периоды его активности и сна. А результат: среднее энергопотребление составило менее одного нановатта.
Неудивительно, что для энергетической автономии этой схемы ей достаточно такой маленькой солнечной батарейки, да столь же крошечного аккумулятора, запасающего электричество в периоды сна. Срок службы такой схемы фактически ограничен только деградацией аккумулятора, — утверждает один из авторов разработки Дэвид Блаау (David Blaauw), — но и его должно хватить на многие годы.
На основе же этой разработки можно создать автономные датчики окружающей среды, миниатюрные сенсоры состояния мостов и сооружений, и даже медицинские имплантаты, регулярно посылающие медикам информацию о состоянии организма. Сейчас сотрудники университета работают над коммерциализацией технологии.

 
Этот крошечный чип питает себя сам, для чего его достаточно иногда выставлять на свет, пусть даже в помещении. Теоретически, он может работать почти вечно, не требуя внимания человека (фото Daeyeon Kim). 



Тем временем другие учёные куда дальше зашли по пути миниатюризации солнечных преобразователей. Доун Боннелл (Dawn Bonnell) и её коллеги из университета Пенсильвании сообщили на днях о создании первой в мире микросхемы, питающейся светом.
Титул "первая" тут достаточно спорен, однако, в отличие от других похожих разработок, здесь нет отдельных электронной схемы и солнечной ячейки, соединённых позднее в одном устройстве: здесь сама поверхность микросхемы обработана так, что является и солнечной батареей.
Доун вовсе не намеревается вытеснить со своей "самоподдерживаемой" схемой обычную электронику, зато в специфических областях такие чипы могут оказаться очень полезными. Как и в предыдущем случае, они могут послужить основой микроскопических автономных датчиков. Но это не всё.
Научив такой чип ещё и излучать свет, да на разных частотах, вы получите готовый кирпичик для построения оптического компьютера, способного работать с высокими скоростями или, к примеру, моделировать на уровне не софта, но железа, нейронные схемы мозга. Лучи света, связывающие такие чипы между собой заменяли бы в таком случае нейромедиаторы, а сами чипы — единичные нейроны.
Для превращения этой схемы в готовый к употреблению продукт потребуются ещё годы работы, так что пока достижение Боннелл представляет больше академический интерес. Зато оно наглядно показывает, насколько необычными могут быть фотоэлектрические преобразователи и как порой "простое" изменение их масштаба способно привести к появлению новых возможностей для техники.
О роли масштаба рассуждает и американская компания Semprius, разработавшая оригинальную технологию микропечати солнечных батарей. Идея, которую продвигает Semprius, в общем виде не нова: компания считает что наиболее эффективные (в том числе по соотношению мощность/стоимость) фотоэлектрические преобразователи можно получить применяя в них концентраторы света, сводящие большой поток к миниатюрным солнечным зайчикам.

 
Для выработки тока определённые участки этого чипа пришлось "сдобрить" металлическими наночастицами и молекулами пигмента. Детали должны быть раскрыты в статье, которая выйдет в ACS Nano (фото Dawn Bonnell). 


 

 Такие приборы могут сочетать низкий расход сырья для изготовления с относительно высоким КПД, достигаемым именно в концентрированном световом потоке. Но во весь рост встаёт проблема организации теплоотвода: как линзы и изогнутые зеркала способны нагревать материалы — все прекрасно знают. Появляются вентиляторы и радиаторы — стоимость системы растёт.
Находка Semprius заключается в том, что при уменьшении размера отдельных солнечных ячеек проблема перегрева сначала нарастает, но потом вдруг просто перестаёт существовать.
По объяснению специалистов фирмы, у фотоэлектрических панелей меньше миллиметра в поперечнике очень большая доля тепла начинает уходить через боковые грани, в сравнении с плоскими солнечными батареями традиционного размера, так что субмиллиметровые панели нагреваются при освещённости в тысячу "солнц" примерно так же, как обычные солнечные батареи при освещении неконцентрированным солнечным светом.
Это доказывают солнечные батареи, созданные в Semprius. В них имеется три полупроводниковых слоя на основе арсенида галлия, каждый из которых впитывает свою полосу спектра (что повышает КПД).
Изготовлены эти панели комбинацией химического травления и печати, при которой очень мало сырья уходит в отбросы. Технологический процесс, разработанный профессором Джоном Роджерсом (John Rogers) из университета Иллинойса, таков, что из стандартной четырёхдюймовой пластины полупроводника можно получить 36 тысяч субмиллиметровых ячеек. Секрет не только в замене расточительного распиливания травлением, но и в том, что при создании каждой порции фотопреобразователей снимается очень тонкий слой с пластины, которая затем отправляется на новый круг.
По данным независимых тестов, КПД этих ячеек колеблется от 25% до 35%. Компания посчитала, что они могут поставлять электричество по цене порядка 10 центов за киловатт-час. А стоимость самой установки составит $2-3 за ватт выходной мощности. Массовый выпуск солнечных модулей с концентраторами-линзами и субмиллиметровыми солнечными батареями внутри, Semprius намерена начать в 2013 году.
А пока она заключила соглашение с Siemens Industry о совместной разработке и создании большой демонстрационной системы, призванной показать все достоинства технологии.



 
Солнечная батарейка от Semprius сама по себе насчитывает в поперечнике всего-то 0,6 миллиметра (чёрный квадратик). Она установлена на керамической подложке, снабжённой с двух сторон электрическими контактами (фото Semprius). 



Микроскопические солнечные батареи, да и обычные тоже, смогут получить куда большее распространение, если учёным удастся изготавливать их из более дешёвых материалов. И в этом плане как по заказу явилась работа группы учёных под руководством Дэвида Майци (David Mitzi) из IBM Research.
Она построила миниатюрную солнечную батарею с КПД 9,6%. Не впечатляет это значение только пока не узнаешь, из чего "испечена" ячейка: из меди, цинка, олова и серы — очень распространённых и недорогих веществ, плюс хотя и более редкого но тоже не слишком дорогого элемента селена (получился материал CZTS).

 
Опытный солнечный модуль от Semprius: десятки недорогих линз собирают свет в ряд ярких "точек", в которых установлены микроскопические солнечные батареи (фото Semprius). 


Учёные предполагают, что данный тип батарей сможет успешно конкурировать с тонкоплёночными солнечными ячейками в которых сегодня часто применяют теллур — его запасы на Земле весьма скромны. Также CZTS может потеснить активно развивающийся ныне вариант солнечных батарей на основе селенида меди-индия-галлия (CIGS), поскольку индий и галлий в десять раз дороже селена.



 
CZTS-ячейка, установившая рекорд для фотоэлектрических батарей данного типа (фото IBM Research). 



Отметим, достижение Дэвида и коллег состоит не в выборе материала (с CZTS учёные ставили опыты и раньше), а в разработке технологии, позволившей на этой базе построить столь эффективные ячейки. Обычно для создания финального полупроводникового композита учёные применяют растворение определённых составов в нужных растворителях, однако, соединения цинка были нерастворимы.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали комбинацию из растворённых смесей и взвеси крошечных твёрдых частиц, создав своего рода чернила, которые можно было распылять на подложке. Нагрев последней приводил к формированию финального материала.
Сейчас авторы этой технологии работают над улучшением своих батарей. Они поставили целью поднять КПД до 12%, что гарантировало бы удовлетворительный 10-процентный КПД для аналогичных ячеек, выработанных не в лаборатории, а на заводе.
Кроме того, Майци и его соратники стремятся снизить содержание селена в этих ячейках, в идеале чтобы они практически полностью состояли из доступных и дешёвых элементов. В текущей версии CZTS селена, к слову, вдвое меньше, чем в было предыдущих образцах.
Этот путь, как и оригинальные идеи, воплощённые в других родственных проектах, ведёт нас к эпохе, когда недорогие и действительно миниатюрные солнечные батареи начнут в массовом порядке встраивать в самую разнообразную технику — сенсоры и датчики, медицинские имплантаты и карманную электронику...
А на другом краю шкалы уже виднеются те самые огромные поля солнечных батарей, только уже новых — более дешёвых. Тут тоже масштаб играет большую роль — экономия в центы, полученная на "миллиметровых" образцах, в промышленном варианте означает экономию в миллионы, а, следовательно, подлинный взлёт солнечной энергетики.


 membrana.ru



Samsung заинтересовался летающим отелем на водороде

 "Медленно это новое быстро", - говорят авторы этого необычного транспортного средства. Роскошный дирижабль-небоскрёб видится им антитезой авиалайнерам, альтернативой суетливой погоне за скоростью, величественным объектом, возвращающим понятию "дальнее путешествие" прежний вкус, который человечество успело подрастерять за последние лет семьдесят.

 
Фото с сайта : www.seymourpowell.com 


Вернуть на новом витке истории межконтинентальные рейсы огромных цеппелинов (Zeppelin) мечтает лондонская дизайнерская компания Seymourpowell. Её проект Aircruise, однако, снабжён пояснением "отель в небе", что подчёркивает "люксовость" аппарата.

Ключевая идея замысла - путешествовать, отдыхая и расслабляясь. Отсюда небольшое число пассажиров при очень внушительных размерах сооружения. Максимальное количество людей, находящихся на борту нового дирижабля, - 100, но в обычном рейсе их будет куда меньше. Ведь Aircruise должен содержать четыре двухэтажных номера, пентхаус и пять обычных номеров. Обслуживать гостей призван персонал отеля числом 14, и ещё шесть душ составит экипаж, занимающийся собственно небесным кораблём (в том числе - два бортинженера).

В отличие от классических дирижаблей-сигар корпус этого аппарата вытянут по вертикали, словно поплавок. Сопротивление такой конструкции воздушному потоку должно быть солидным, потому летающему отелю-парусу придётся в большей степени полагаться не на двигатели, а на попутные высотные воздушные течения. Сами британцы сравнивают своё творение с клипером.

Тем не менее по проекту круизная скорость Aircruise - 145 км/ч. Он должен доставлять своих постояльцев из Лондона в Нью-Йорк за 37 часов, а, к примеру, из Лос-Анджелеса в Шанхай примерно за четыре дня. В сравнении с реактивными самолётами - вечность, но, по мнению британцев, за такой "ленивый" перелёт немало состоятельных людей с радостью отдадут круглую сумму.

Горстке счастливчиков будут предоставлены необычайно просторные прогулочные палубы с великолепными видами на облака и проплывающую внизу землю. Им откроют бары, а едва ли не самая лакомая деталь судна - круглое окно в самом низу колосса, снабжённое большим и прочным стеклом.

Авторы проекта пишут, что максимальная высота полёта Aircruise составит 3,66 километра, но над какими-нибудь достопримечательностями отель может снижаться до высоты в считанные десятки метров.

Не до конца ясно, как авторы концепта предлагают регулировать плавучесть огромного судна, хотя известно, что по конструкции это должен быть аппарат полужёсткого типа с прочными рамами, поддерживающими подъёмные ёмкости с эластичными упругими стенками. Кроме того, из полного взлётного веса отеля (это около 300 тонн) 20 т составят расходные материалы, вода и некий балласт.

Расчётный вес непосредственно конструкции, к слову, равен 270 тоннам - примерно как у пустого авиалайнера-гиганта A380.

И тут пора сказать, как эта гора поднимется в воздух. Колосс от Seymourpowell должен полагаться на водород. Этот газ обеспечивает вблизи земли силу Архимеда примерно в 1,2 килограмма на каждый кубометр. Общая ёмкость баллонов супердирижабля должна составить 330 тысяч кубов, что приводит к грузоподъёмности с хорошим запасом - 396 тонн.

Огнеопасность H2, однако, заставляет задуматься - чем обусловлен такой выбор британской компании? Ведь, к примеру, схожий по замыслу концепт огромного летающего клуба Strato Cruiser предусматривал в качестве подъёмного газа безопасный гелий. На него же рассчитывали и мечтатели, рисовавшие ранее двухбаллонный летающий отель WATG, небесный отель Aeroscraft и дирижабль-офис.

Водород, по мнению Seymourpowell, - основа экологически чистого полёта без какого-либо выброса загрязняющих веществ. Дело в том, что энергию отелю должны поставлять солнечные батареи (немного) и, главным образом, водородные топливные элементы (они же в качестве "выхлопа" сгенерируют питьевую воду). Для их работы летающему отелю потребуется забрать из баллонов совсем небольшую толику лёгкого газа, которую позднее можно будет восполнить в "порту".

Что до опасности пожара, то снизить риск призваны передовые технологии (куда же без них), а также сам дизайн оболочки. По замыслу лондонских умельцев, отель будут держать в небе четыре отдельные ромбовидные "дольки", каждая из которых должна состоять из множества изолированных секций, выполненных из самозатягивающегося (при повреждении) материала.

Выполнимость смелой фантазии британцев - вопрос открытый. Но, что интересно, ранний вариант концепта привлёк внимание корпорации Samsung Construction and Trading, сыгравшей ключевую роль в возведении самого высокого небоскрёба планеты Burj Khalifa, а также построившей некогда здания, занимающие вторую и третью строчки в этом рейтинге - Taipei 101 и Petronas Towers. Она и заказала британцам более детальную проработку концепции и создание анимации, раскрывающей всю прелесть замысла (ролик вы увидите в конце материала).

Связь между передовыми строительными технологиями и дирижаблем-отелем неочевидна. Но стоит вспомнить силовой каркас летающего сооружения, к которому должны быть снаружи подвешены те самые баллоны с водородом, а изнутри - палубы-этажи "небоскрёба". Эти несущие системы очень напоминают те, что применяются в современных высотных зданиях или, к примеру, мостах (которые также входят в сферу интересов Samsung C&T).

Для корейцев летающий отель - это возможность "пофантазировать" насчёт конструкционных материалов будущего. А позднее, может быть, даже опробовать свои силы в необычной области.

Сын Мин Кхим (Seung Min Kim), дизайн-директор Samsung C&T, говорит: "Для нас это проект-мечта, который поможет реализовать в будущем экологически "устойчивые" здания в сочетании с инновациями и роскошным образом жизни.

В эпоху, когда воздействие на окружающую среду является одним из ключевых факторов для архитектуры, мы готовы расширить это видение будущего в поиске решений, которые могут быть реализованы к 2015 году, который многие футурологи считают поворотным моментом для будущего".

Почему именно 2015-й, Сын Мин не уточнил. Ещё недавно учёные и изобретатели очень любили говорить о 2010-м. Но вот он наступил, и... Впрочем, говоря о будущем, не стоит забывать прошлое.

Распространено суждение, что конец эры пассажирских дирижаблей начала XX века - огромных цеппелинов - был положен ужасной катастрофой Гинденбурга (Hindenburg disaster). На деле же крушение водородного монстра лишь подтолкнуло человечество к решению, которое давно напрашивалось. Бурно развивающаяся в те годы авиация представлялась более выгодной и удобной вещью, как ни посмотри.

Таким образом, в 1930-х годах транспортники отдали комфорт в жертву скорости (о круизных морских теплоходах не вспоминаем, у них иная задача). И, наверное, на тот момент это было логичным.

Дирижабли требовали просто огромных ангаров, управление такими левиафанами в условиях плохой погоды представляло собой настоящий вызов мастерству пилотов, процесс причаливания крупного дирижабля к мачтам можно было считать просто искусством, огромная парусность летающего корабля заставляла его экипаж, даже при наличии на борту мощных двигателей, с почтением относиться к ветрам и со всей тщательностью - к выбору маршрута.

В последующие десятилетия бесчисленное количество раз изобретатели, инженеры и предприниматели пытались вернуть эпоху массовых полётов на дирижаблях, однако возврата "золотой эры" так и не случилось. Хотя были отдельные примеры применения дирижаблей в роли платформ для наблюдения и съёмки, носителей рекламы и туристических "такси".

Воздухоплавание наиболее уверенно закрепилось во владениях спорта, а мечты об огромных "китах" легче воздуха, переносящих по небу мачты ЛЭП или атомные реакторы, так мечтами и остались. О регулярных же пассажирских рейсах на борту дирижаблей, тем более через океаны, в свете печальной истории никто обычно и не заикался.

Концепт Aircruise выбивается из общей картины и, несмотря на спорность ряда моментов (три километра потолка явно недостаточно для спокойного полёта над "погодой", а на борту - прорва водорода), привлекает своим размахом и дерзостью. Увидеть такой аппарат не на компьютерных рисунках было бы очень интересно.




Newsland

Белорусская самодостаточность

АЭС или альтернативные источники энергии
 
 Евгений Иванович Широков - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Международного общественного объединения экологов. При подготовке статьи использован доклад "Снижение потребления природного газа в Беларуси: ядерный и инновационный сценарии" www.greenpeace.org/russia/ru/press/reports/3519657.


Вопрос о будущем энергетики Беларуси является достаточно дискуссионным, несмотря на принятое политическое решение о строительстве АЭС. И хотя декрет о строительстве АЭС еще не подписан, проектирование и создание инфраструктуры АЭС уже начато. Однако приведет ли возможная реализация этого проекта к светлому энергетическому будущему Беларуси – этот вопрос однозначным считать никак нельзя…

Исходные данные

Согласно данным последней переписи (2009 года), население Беларуси составляет 9 млн. 452 тыс. человек, уменьшившись за последние 10 лет примерно на полмиллиона, и этот тренд вряд ли претерпит изменения в ближайшем будущем. Около 70% населения проживает в городах. Страна только на 14% обеспечена собственными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР), остальные 86% – импорт из России, в основном природный газ (в 2009 году – около 20 млрд. куб. м).
Имеющихся генерирующих мощностей в Беларуси на сегодняшний день в целом достаточно для покрытия потребностей страны. Суммарная установленная мощность электростанций Беларуси составляет более 7,7 тыс. МВт, и они в основном были созданы в 60–70-е годы прошлого века. Баланс электроэнергии страны с 1990 года, исходя из официальной доступной информации, приведен в таблице 1. Тренды потребления/производства электроэнергии очевидны и стабильны в последнее десятилетие.
Вместе с тем, по словам первого вице-премьера Владимира Семашко, энергоемкость ВВП Беларуси за последние семь-восемь лет сократилась вдвое. Соответствующие государственные программы предусматривают дальнейшее сокращение энергопотребления с целью приблизиться по этому показателю к развитым странам Европы. По информации Семашко, «если семь-восемь лет назад энергоемкость ВВП составляла примерно 750 килограмм в нефтяном эквиваленте на тысячу долларов ВВП, то уже в 2006 году энергоемкость ВВП составила 415 килограмм в нефтяном эквиваленте на тысячу долларов ВВП. В 2007 году она снизилась до 365 килограмм на тысячу долларов ВВП». По его словам, сейчас в Беларуси энергоемкость ВВП в 2–2,5 раза выше, чем в развитых странах Европы. Так, соответствующий показатель в Бельгии, Голландии, Франции составляет 150–180 кг на тысячу долларов валового внутреннего продукта. Резервы снижения энергопотребления в Республике Беларусь налицо.
Директива № 3 президента РБ «Об энергоэффективности» предусматривает ряд мер по сбережению электроэнергии, повышению энергоэффективности экономики, внедрению энерго- и ресурсосберегающих технологий и техники, использованию местных ТЭР (до 20% в энергобалансе к 2012 году).
Сейчас речь идет о наиболее острых проблемах в энергетическом секторе Беларуси и путях их решения.
Поскольку руководством российского «Газпрома» недавно озвучена мысль о «равнодоходности от продажи газа в Европу и Беларусь» в 2011 году (это же требование является условием вступления в ВТО) – остро встает вопрос о конкурентоспособности белорусской (равно как и российской) экономики и функционировании жилищного сектора, особенно многоквартирного панельного советских времен, известного своей неэнергоэффективностью, да и всей системы ЖКХ (система перекрестного субсидирования услуг ЖКХ вряд ли выдержит европейские цены на ТЭР в условиях более сурового климата). «Дешевое» атомное электричество рассматривается в этой ситуации в белорусских СМИ почти как панацея, но так ли это на самом деле?

Прогнозы себестоимости электроэнергии в Беларуси

При обосновании возможности строительства АЭС в Беларуси использовались данные Всемирной ядерной ассоциации, в соответствии с которыми себестоимость электроэнергии АЭС во Франции составляет 2,54 и 3,93 евроцента/кВт-час. По расчетам НАН Беларуси, ввод АЭС в энергосистему республики позволит стабилизировать себестоимость производства электроэнергии на уровне 13 центов/кВт-час в период 2025–2030 годов, тогда как при «газовом» варианте развития энергосистемы себестоимость поднимется до уровня 18 центов/кВт-час в 2025 году и 21 цент/кВт-час в 2030 году. Однако это далеко не так. В 2008 году в связи с ростом стоимости строящегося реактора во Фламанвиле (Франция) на 20% – с 3,3 до 4 млрд. евро – прогнозная стоимость электроэнергии была увеличена с 4,6 до 5,4 евроцента/кВт-час (с 6,9 до 8,1 цента/кВт-час). Таким образом, недооценка стоимости электроэнергии АЭС составляет примерно 40%, что делает все последующие выводы о стабилизации себестоимости электроэнергии в Беларуси благодаря строительству АЭС некорректными.
Особое внимание следует уделить итогам недавнего тендера на строительство АЭС в Турции. Заявленная цена на отпускаемую электроэнергию с энергоблоков российского дизайна составила 20,79 (!) цента/кВт-час. Итоги тендера в Турции показывают реальную стоимость атомной энергии, причем без стоимости социальной инфраструктуры АЭС.
Показатели «дешевой» атомной энергетики достигаются за счет прямых и скрытых субсидий. Суммарные субсидии в российскую атомную энергетику с учетом невыполнения социальных программ, по оценке «Гринпис», снижают себестоимость атомной энергии примерно на 30%.
Аналогичные схемы скрытого субсидирования закладываются и в Беларуси. Например, в соответствии с недавно принятым в РБ Законом «Об атомной энергии» предполагается, что «для атомной электростанции или ее блока фонд вывода из эксплуатации формируется за счет средств, полученных от продажи электрической и тепловой энергии, и оказания иных услуг, а также за счет иных источников, не противоречащих законодательству». Фактически закон открывает путь к использованию бюджетных средств для формирования фонда вывода АЭС из эксплуатации и других статей расходов, характерных исключительно для атомной энергетики. Также «забыт» такой важный элемент, как хранение и утилизация отходов, образующихся в результате переработки отработавшего ядерного топлива.
Удельная стоимость строительства АЭС, использованная в расчетных моделях защитников атомного проекта, составляет 1116 долл./кВт установленной мощности (А.П.Якушев, «Ядерная энергетика в Беларуси» по материалам международной конференции «Энергетика Беларуси: пути развития». – с. 72–84. – Минск, 2006). Это чистейшей воды фальсификация исходных данных и введение в заблуждение политического руководства республики.
Поскольку для белорусской АЭС принят российский проект «АЭС-2006», для оценки стоимости строительства следует принять во внимание российские данные. В соответствии с правительственными документами Российской Федерации стоимость капстроительства почти в два раза выше, чем указано А.П.Якушевым, и составляет 2140 долл./кВт (на 2007 год). При этом рост официальной стоимости удельных капвложений в атомной генерации для АЭС российского дизайна значительно превышает инфляционные показатели: за семь лет стоимость 1 тыс. МВт энергоблока выросла почти в три раза – с 20,2 млрд. российских рублей в 2000 году до 55,7 млрд. рублей в 2007 году и продолжает расти.
Реальная стоимость строительства по опыту возведения атомных энергоблоков в России будет значительно выше заявленной. Например, реальная стоимость строительства третьего блока Калининской АЭС (введен в 2004 году) оказалась более чем в 2 раза выше заявленной. А по расчетам авторов проекта второй очереди Балаковской АЭС, увеличение объема капитальных вложений в промстроительство более чем на 60% делает строительство энергоблоков ВВЭР-1000 нерентабельным.
Избежать экономической нерентабельности позволяют все те же субсидии, на которые будет обречено правительство Республики Беларусь. Но если в Российской Федерации такое субсидирование может быть за счет более широких возможностей российской экономики, основанной на нефтегазовом экспорте, то в Беларуси атомное субсидирование будет иметь более ощутимые последствия.

Технические риски и убытки для экономики

Строительство АЭС приведет к тому, что около 30% электроэнергии в стране будет вырабатываться на АЭС. Атомная генерация (2200 МВт) займет около 70% базовой нагрузки . Такая концентрация мощности приведет к тому, что практически все газовые ТЭС будут работать в пиковом режиме (суточные и недельные скачки мощности), что чревато крупными авариями в энергосистеме и большими убытками для экономики.
«Коварство» работы в пиковом режиме не столько в перерасходе топлива на каждый цикл (то есть в снижении экономичности блоков), сколько во влиянии в длительной перспективе на повреждаемость и аварийность блоков и их элементов (котлов, турбин и генераторов), а также количество различных ремонтов. Большинство аварий на станциях случается чаще всего при пусках блоков из «холодного» состояния – это и взрывы котлов, и повреждения валов турбогенераторов, и поломка лопаток турбин, которые иногда сопровождаются человеческими жертвами. Ущерб от аварий может исчисляться десятками и сотнями миллионов долларов, как показывает печальный опыт Саяно-Шушенской ГЭС – использование турбины гидроагрегата в пиковом режиме резко повышает технические риски, как и в случае использования в пиковых режимах турбин тепловых электростанций.
Кроме того, строительство АЭС потребует строительства неядерных мощностей для дополнительного горячего резерва в 550 МВт стоимостью около 0,8 млрд. долл. для компенсации низкой маневренности ядерных энергоблоков.
Наличие большой доли атомной генерации делает всю сеть заложником внеплановых отключений, которые обязательно будут сопровождать работу атомных энергоблоков. Провалы рабочей мощности атомной станции в результате внеплановых, в том числе аварийных остановов, будут случаться системно, как это происходит, например, в Украине.
В России из года в год происходит около 41 внепланового останова реакторов, из них около 13 – в аварийном режиме (см. ежегодные отчеты Ростехнадзора). То есть 13 раз в год почти мгновенно из энергосистемы выбывает до 1000 МВт мощности. С учетом того что в России действует 31 промышленный реактор, вероятность аварийных остановов составляет 41% в пересчете на одно срабатывание аварийной защиты на реактор в год. Но в России это выбывание может быть скомпенсировано сетевым маневром и другими действиями. Для Беларуси неизбежные аварийные остановы АЭС станут серьезной проблемой.
Даже с учетом наличия горячего резерва одномоментное исчезновение из сети 15–30% мощности, которое, судя по российской статистике, может происходить раз в год, станет значительной проблемой для электроэнергетики страны.

Альтернатива – энергосбережение и использование местных ресурсов

В качестве менее затратной альтернативы атомному сценарию можно рассматривать энергосбережение и использование местных топливно-энергетических ресурсов .
Как видно из приводимых данных, основанных на официальной статистике, удельная стоимость мероприятий в области энергосбережения более чем в 2,2–3,3 раза дешевле, чем строительство АЭС в пересчете на стоимость экономии тонны условного топлива. Соответственно внедрение местных видов ТЭР в 1,6–2,4 раза дешевле ядерного строительства.
Динамика развития различных секторов энергетики в мире в последние годы показывает, что энергетика на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) значительно опережает в развитии атомную. Например, в 2008 году ввод новых мощностей только в ветроэнергетике составил 27 000 МВт. С учетом КИУМ ветровых станций 20% эквивалентно вводу примерно пяти атомных энергоблоков. Согласно данным ООН, мировые инвестиции в ВИЭ в 2008 году достигли 140 млрд. долл., что превысило мировые инвестиции в угольную и газовую электроэнергетику (110 млрд. долл.) Это также значительно выше объема инвестиций в атомную энергетику.
Беларусь может включиться в процесс мирового развития ВИЭ, тем более что республика обладает достаточным потенциалом для развития возобновляемых источников энергии и уже развивает их в отличие от атомной генерации. Например, десятилетняя эксплуатация (с 2000 года) двух промышленных ветроэнергетических установок суммарной мощностью около 1 МВт в северо-западной части Беларуси показала, что они вырабатывают электроэнергии на 10% больше, чем аналогичные ВЭУ в Германии, срок возврата инвестиций не более 10 лет, а промышленный ток они могут давать через полгода с момента начала строительства.
Сравнить потенциалы ВИЭ и атомной генерации для Беларуси можно на примере объемов замещаемого природного газа в том и другом сценариях.
В атомном сценарии нет кардинального ухода от газовой зависимости – снижение потребления газа составляет 23% (4,35 млрд. куб. м в год). С учетом газа, необходимого для дополнительного горячего резерва атомной станции, эффект сокращения газопотребления в атомном сценарии будет еще ниже. Дополнительный горячий резерв на основе газа потребует 0,12 млрд. куб. м газа в год. В сценарии, основанном на ВИЭ, снижение потребления газа в энергетике может быть значительно выше – почти на 50%, или с 18,5 млрд. куб. м до 9,3 млрд. куб. м.
Мировые тенденции в энергетике показывают, что за ВИЭ – будущее не только по экологическим, климатическим, «чернобыльским», но и экономическим соображениям. Чем раньше мы это осознаем и начнем действовать, тем больше шансов на устойчивое будущее будет у нас и наших детей.


"Независимая газета"

10 февр. 2010 г.

Ученые создали самый маленький в мире датчик на солнечной энергии

Ученые создали самый миниатюрный датчик в мире, способный в течение многих лет работать, подпитываясь от энергии света. Будучи имплантированным, он может быть использован для постоянного мониторинга здоровья пациентов или для слежения за изменениями в состоянии конструкций или окружающей среде, сообщает пресс-служба Мичиганского университета в США.
Разработка была представлена в докладе, сделанном во вторник на конференции Solid-State Circuits Conference в Сан-Франциско.
"Наша система может функционировать практически неограниченное по продолжительности время, если периодически будет подзаряжаться от освещения, естественного или искусственного. Единственным ограничивающим фактором является износ батареи, но он произойдет через много лет", - сказал профессор Дэвид Блааув (David Blaauw), один из авторов разработки, слова которого приводит пресс-служба Мичиганского университета.
Сенсор имеет размеры всего лишь 2,5 на 3,5 на один миллиметр и, таким образом, является в тысячу раз более миниатюрным образцом, чем аналогичные коммерчески доступные устройства и потребляет в две тысячи раз меньше энергии.
Большую часть времени сенсор находится в "спящем" режиме, проводя измерения один раз в несколько минут.
Разработчики надеются найти применение своему сенсору в самых разных областях. Так, по мнению авторов доклада, их система, будучи имплантированной пациентам, может служить для мониторинга глазного давления, давления крови в мозге и опухолях у пациентов, страдающих глаукомой или раком, или перенесших травмы головы.
Более того, ученые могут изменить конструкцию датчика таким образом, что он будет получать энергию от движений человеческого тела или тепла, вместо солнечной.
Кроме того, разработка может использоваться в массивах датчиков, использующихся для мониторинга состояния крупных сооружений, таких как мосты, или отслеживания изменений в состоянии окружающей среды в городах или на удаленных территориях.


РИА НОВОСТИ

*

 
Rambler's Top100