Новейшие технологии и разработки в энергетике

• Установки для нагрева жидкости — вихревые теплогенераторы (существуют и другие названия этих установок). Жидкость прокачивается электронасосом через конструкцию определенным образом соединённых труб и нагревается до 90 градусов. Эти теплогенераторы давно используются для отопления помещений, но общепризнанной теории процессов, приводящих к нагреву жидкости, пока нет. Есть конструкции, в которых в качестве рабочего тела пытаются использовать воздух.
• «Холодный ядерный синтез». Попытки извлечь ядерную энергию без применения сверхвысоких температур предпринимаются с конца 1980-х годов. Недавно итальянскими инженерами было заявлено, что им такая попытка удалась, правда от наименования холодный ядерный синтез они отказываются. Но суть в том, что в их катализаторе энергии тепло получают в результате слияния ядер химических элементов. Установка готова для практического использования.
• Магнитомеханический усилитель мощности. По уверению авторов этого изобретения им удаётся использовать магнитное поле Земли для увеличения скорости вращения вала генератора или электромотора. Тем самым увеличивается количество электроэнергии, получаемой от генератора или уменьшается потребление энергии электромотором из сети. Такие устройства находятся на стадии полупромышленных образцов.
• Индукционные нагреватели. Индукционный нагрев с помощью электричества используется в промышленности давно, но этот процесс удалось усовершенствовать. Теперь индукционный электрокотёл даёт больше тепловой энергии при тех же затратах электроэнергии. Предлагаемый электрокотёл, благодаря усовершенствованию, по эксплуатационным затратам будет на уровне газовых котлов.
• Двигатели без выброса массы. Лабораторные образцы таких двигателей, не потребляющих топлива, демонстрируются в одном из космических исследовательских институтов (НИИ космических систем). Был проведен эксперимент с таким двигателем на спутнике. Перспективы этого направления пока не ясны.
• Плазменные генераторы электроэнергии. Эксперименты с различными конструкциями ведутся давно в основном на лабораторном уровне.
• Напряженные замкнутые контуры. По утверждению энтузиастов этого подхода существуют такие кинематические схемы, реализация которых позволяет извлечь дополнительную энергию. Демонстрировались возможности таких схем в конструкциях мельниц для измельчения отходов полимерных материалов. Затраты энергии на измельчение в этих мельницах меньше, чем в мельницах традиционных конструкций.
• Энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости. Разработчики этих потенциальных генераторов электроэнергии утверждают, что при определённой скорости вращения дисков возникает эффект динамической сверхпроводимости тока, что позволяет генерировать мощные магнитные поля. А уже эти поля можно использовать для генерации электроэнергии. В ходе экспериментов накоплен большой массив информации по необычным физическим эффектам. Есть возможность не только генерировать энергию, но и создать двигатель для транспортных средств. Это направление выглядит одним из самых перспективных в новой энергетике.
• Атмосферная электроэнергетика, объединяет различные способы и проекты получения накапливаемой в атмосфере электрической энергии. Наиболее очевидный путь состоит в захвате колоссальной энергии молний. Данное направление новой энергетики обладает немалым потенциалом.

Приведенный перечень исследований, направлений и готовых установок не является исчерпывающим. Однако он позволяет сделать вывод, что общество может приступить к осуществлению крупных проектов в инновационной энергетике, чтобы создать и развить принципиально новые технологии генерирования энергии. Благодаря этому будет создано важное условие выхода из тупика, как энергетической отрасли, так и всей экономики.

Крайне сомнительно, что нынешние руководство РАН и правительство России способны разработать целевую комплексную программу НИОКР в области новейших методов получения дешевой энергии на базе научных идей тех ученых и изобретателей, которые не могут до сих пор прорвать блокаду консервативной среды. Российские власти прямо заинтересованы в сохранении энергетического status quo на планете. Борьба начальства РАН с лженаукой обернулась забраковкой актуальных научных работ. Был зарублен «холодный синтез»; не видно развития других направлений энергетики в рамках официальной науки. Однако остановить прогресс в энергетической сфере невозможно. Его блокировка в России может лишь осложнить судьбу господствующих сырьевых монополий.

7. Радикальные инновации

Современные исследования позволяют выделить несколько изобретений и сфер, способных сыграть важную роль в энергетической революции. Возможно, благодаря таким новшествам привычный мир навсегда уйдет в прошлое. 

7.1. Нанопроводниковый аккумулятор

В 2007 году Стэндфордский университет представил новое изобретение. Им оказался нанопроводниковый аккумулятор, вид литий-ионного аккумулятора. Суть изобретения в замене традиционного графитового анода аккумулятора на анод из нержавеющей стали покрытый кремниевым нанопроводником. Благодаря способности кремния удерживать в 10 раз больше лития, чем графит стало возможно создавать значительно большую плотность энергии на аноде. Масса аккумулятора при этом снизилась. Предполагается, что со временем увеличение площади поверхности анода сделает процесс зарядки и разрядки более быстрым. До конца 2012 года ожидается начало коммерческого использования нового аккумулятора.

Появление в продаже более объемных и «быстрых» батарей способно не только облегчить жизнь владельцев переносных компьютеров и мобильных телефонов. Оно может означать начало реального вытеснения двигателя внутреннего сгорания в автодорожном транспорте электромобилями с большим запасом энергии и мощностью. Снижение стоимости производства аккумуляторов нового поколения, а также увеличение срока их жизни (как минимум до нескольких тысяч циклов) расширит поле применения автономных электронных устройств.

7.2. Беспроводная передача электричества

Необходимо различать беспроводную передачу электрических сигналов и электрической энергии. В первом деле человечество добилось уже больших успехов, во втором оно, как может показаться, делает первые шаги. В 2010 году Haier Group удивила мир первым в мире LCD телевизором. В основе разработки лежали исследования по беспроводной передаче энергии и на беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI). 

Однако еще в 1893 году Никола Тесла продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами как проект для Колумбовской всемирной выставки в Чикаго. В 1897 году ученый зарегистрировал первый план беспроводной передачи электричества. Но способ, разработанный Тесла, не нашел широкого практического применения, что было, прежде всего, связано с достаточностью для экономического развития уже имеющихся базовых изобретений в электроэнергетике. Консервативную роль сыграли энергетические компании, не проявившие заинтересованности в беспроводной передаче электричества не только в рамках помещения, но и на расстоянии в тысячи километров. Столь же холодно они воспринимали попытки Тесла предложить новые — революционные способы генерации, взамен ранее выдвинутым им же методам. В 1917 году была разрушена принадлежавшая ему Башня Ворденклифа, построенная для проведения опытов по беспроводной передаче больших мощностей.

Начавшие распространяться в наши дни беспроводные зарядные устройства для всевозможных гаджетов демонстрируют возрождение интереса к беспроводной передаче электроэнергии. Перспективы этого направления колоссальны. Не случайно в 2008 году корпорация Intel попыталась воспроизвести опыты Тесла 1894 года, а также группы Джона Брауна 1988 года по беспроводной передаче энергии для свечения ламп накаливания с 75% КПД.

Задачи и успехи современной беспроводной передачи выглядят скромно по сравнению с размахом работ Тесла столетней давности. Однако именно в наши дни кризис новой когда-то электроэнергетики делает работы в направление беспроводной передачи электричества чрезвычайно актуальными и ценными.

7.3. Атмосферная электроэнергетика

В 2010 году бразильский ученый Фернандо Галембекк сделал сенсационное заявление о возможностях получения атмосферного электричества. Согласно разработкам его группы из университета Кампинаш в Сан-Паулу мельчайшие заряды могут собираться из влажного воздуха. Как показали испытания, для сбора зарядов могут применяться определенные металлы, что в перспективе открывает крупные возможности для производства электроэнергии в регионах с влажным климатом. Считается, что совершенствование этой технологии даст человечеству еще один источник возобновляемой энергии.

Разработки бразильских ученых — не единственные попытки получить доступ к электричеству, заключенному в воздушном слое планеты. Существуют проекты летающих станций, занимающихся «ловлей» молний, а также наземных установок того же назначения. В России опытами в данной области занимаются сразу несколько групп, не имея никакой государственной поддержки. Бразильские исследователи стремятся разработать устройство для получения — «вытягивания» — электроэнергии из движущегося влажного воздуха. С этой целью проводятся эксперименты с материалами, что должно помочь выделить наиболее эффективные (более эффективные, чем кварц и фосфат алюминия) для содействия формированию электрического заряда в атмосфере. Однако описанные разработки в области атмосферной электроэнергетики не включают вызова молний — провоцирования грозовых разрядов с целью получения энергии, экспериментально опробованного Николой Тесла еще в конце XIX столетия. Работа в данном направлении может оказаться наиболее перспективной из всей группы исследований атмосферной электроэнергетики.

Критики опытов профессора Галембекка по получению «влажного электричества» подчеркивают, что данный способ может дать немного энергии. Но вся группа (как известных, так и не публичных) работ в области атмосферной электроэнергетики может оказаться куда более значительной по результатам. Постановка на службу человечеству энергии молний и атмосферного электричества вообще способна надолго и без гигантских затрат решить энергетический вопрос, как минимум дав один из основных источников электроэнергии недалекого будущего. Тесла говорил, что энергия окружает нас повсюду, и вопрос состоит лишь в том, как ее взять. Умение вызывать грозовые разряды и аккумулировать полученное электричество откроет новые возможности экономического развития мира, вновь сделав энергию дешёвой. Накапливаемая в атмосфере планеты энергия обладает колоссальным потенциалом.

В конце XIX — начале XX века Тесла попытался экспериментально получить доступ к «неиссякаемому источнику энергии неба». Работы в этой области шли совместно с исследованиями по беспроводной передаче электричества. Финансовые затруднения вынудили ученого свернуть работу, хотя он много лет безуспешно пытался найти поддержку своих исследований. Известным результатом его экспериментальной работы оказался вызов в Колорадо молнии, что привело к аварии на местной электростанции в результате возникновения короткого замыкания. В современных условиях при наличии государственной поддержки исследований по «приручению» атмосферного электричества такая технология способна оказаться чрезвычайно продуктивной, что в конечном итоге должно помочь технологическому преодолению энергетического кризиса.

Атмосферная электроэнергетика может в ближайшие десятилетия стать ведущим направлением в группе технологий, призванных обновить энергетику. Соответствующие работы сейчас активно ведутся в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology — MIT), есть также и российские разработки. Бесспорным является революционный характер исследований в области получения атмосферного электричества. При этом источник энергии зачастую оценивается как почти безграничный, а затраты по ее получению должны оказаться минимальными.

7.5 КОРТЭЖ — технология

Группой московских инженеров прорабатывается возможность производства электроэнергии на основе так называемой динамической сверхпроводимости. Эффект сверхпроводимости возникает при вращении металлического диска на высоких скоростях. Предполагается, что при вращении электроны диска концентрируются по периметру диска, что позволяет пропускать в этом месте очень большой ток. Сконцентрированные электроны образуют короткозамкнутый тороидальный электронный жгут (КОРТЭЖ). Благодаря этому жгуту ток отделяется от металла диска и не нагревает его, что и обеспечивает возможность пропускать электроток большой величины. Большой ток, в свою очередь, позволяет получать сверхсильное магнитное поле, которое может использоваться для генерации электроэнергии.

По данной технологии проведено большое количество опытов на экспериментальной установке, отработаны основные способы использования эффекта электронного жгута в качестве средства генерации энергии. Осталось проверить работоспособность технологии на полупромышленном образце. Остановка на данной фазе связана с финансовыми проблемами этого проекта. 

7.5. E-Cat и «холодный синтез»

Изобретение Андреа Росси автономного реактора E-Cat открывает эпоху революции в энергетике. Демонстрация готовой работающей установки дает основания надеяться на запуск серийного производства аппаратов. 

В конце октября 2011 года группа итальянских ученых во главе с Андреа Росси представила и протестировала в Болонье революционный автономный реактор, источник «бесплатного тепла» — «катализатор энергии» (E-Cat). Принцип действия его строится на использовании в качестве топлива никеля и водорода, в процессе взаимодействия которых выделяется тепловая энергия и образуется медь. В основе функционирования устройства лежит низкоэнергетическая ядерная реакциям (LENR). При работе установки Росси мощностью в 1000 кВт в течении шести месяцев будет расходоваться только 10 кг никеля и 18 кг водорода. Создатели подчеркивают: реактор обеспечивает выработку абсолютно чистой энергии, количество которой не ограничено. Ее производство возможно в промышленных масштабах, а сами установки планируется предоставлять в аренду.

Выпуск генераторов Росси, вероятно, начнется в США. Предполагается, что цена «домашнего» E-Cat составит 400-500 долларов, что не должно помешать изобретению окупится в ходе всего одного года. Перезарядка генераторов и их техническое обслуживание не будет дорогим. В отличие от автономных генераторов для промышленности, экономичные «домашние» агрегаты нельзя будет перестроить для применения в индустрии. Интерес в мире к работе итальянского ученого все более возрастает.

Длительное время мировая экономика обходилась без инноваций в энергетике. Прогресс в информационной сфере 1970-2000-х годов соединялся с застоем в области энергетики. Так называемые «альтернативные источники» не создавали реальной замены сжиганию углеводородного топлива. Биотопливо, ветровые и солнечные генераторы не ставили под удар старую энергетику. Разработки революционных технологий в энергетике, для получения атмосферного электричества или экономичной автономной генерации, блокировались правительствами и корпорациями. Появление реактора Росси пробивает брешь в обороне консерваторов. В ближайшие годы появятся и другие изобретения, радикально снижающие себестоимость энергии.

Новые генераторы позволят предприятиям и людям автономно получать дешёвое электричество. Составной частью глобального экономического кризиса является энергетический кризис, выражающийся в удорожании ключевых энергоресурсов, нефти и газа. Резкое удешевление электроэнергии — одно из необходимых условий преодоления кризиса и запуска нового подъема в экономике. И чем скорее оно будет выполнено, тем скорее пойдет дальне
йший научный, культурный, социальный, политический и экономический прогресс человечества.