Китайская компания SDIC Gansu New Energy ввела в эксплуатацию солнечную электростанцию Akesai Huidong мощностью 750 МВт в провинции Ганьсу. Утверждается, что это самая мощная гибридная солнечная электростанция в стране. Она вырабатывает электрическую энергию днём и ночью, используя гелиоконцентратор в качестве буфера в ночное время. В течение суток всю работу обеспечивает Солнце, что практично и дешевле, чем использование аккумуляторов.

Источник изображений: SDIC Gansu New Energy

Гелиоконцентраторы (Concentrated Solar Power) — это не новое изобретение, но их реализация требует достаточно места и связана со строительными работами. В основе гелиоконцентратора лежит высокая башня, окружённая огромным полем зеркал, направленных в одну точку на вершине башни. Сфокусированный солнечный свет создаёт высокую температуру, которая плавит соли и запасает энергию в расплаве. По сути, это тепловой аккумулятор. В ночное время накопленное тепло используется для производства электроэнергии. Установка Akesai Huidong, например, способна выдавать в сеть мощность 110 МВт в течение 8 часов непрерывно.

В сочетании с полем фотопанелей мощность электростанции Akesai Huidong достигает 750 МВт. Общая площадь электростанции составляет 16,5 км². Зеркала с башней занимают в этом комплексе площадь 2 км². Башня высотой 200 м окружена 11 960 пятиугольными зеркалами, расположенными концентрическими кругами. Площадь отражающей поверхности каждого зеркала достигает 48,5 м², а общая площадь отражения равна 580 000 м². Зеркала устойчивы к ветру и запылению.

Строительство двухбашенного гелиоконцентратора

Огромные ресурсы Китая позволяют реализовывать уникальные проекты. В этой же провинции другая компания строит двухбашенный гелиоконцентратор, аналогов которому в мире пока нет. Две башни будут использовать смешанное поле зеркал, что должно повысить эффективность установки примерно на четверть. Проект планируется подключить к сети до конца текущего года, и он может указать новое направление для развития зелёной энергетики.

Компания Commonwealth Fusion Systems построит свою первую коммерческую термоядерную электростанцию Arc неподалёку от Ричмонда (шт. Вирджиния, США). В начале тридцатых годов компания намеревается ввести её в эксплуатацию и подключить к сети.

Источник изображений: cfs.energy

Термоядерная энергетика долгое время рассматривалась как нечто из далёкого будущего, но последние достижения дают основания предположить, что коммерческая эксплуатация станет возможной уже в следующем десятилетии: два года назад Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций США (National Ignition Facility) продемонстрировал, что при контролируемой термоядерной реакции вырабатывается больше энергии, чем требуется для её запуска. Компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) привлекла больше средств, чем её конкуренты, — есть мнение, что у неё лучшие шансы в следующем десятилетии начать реализацию коммерческой термоядерной энергетики.

Коммерческая электростанция Arc, как ожидается, будет вырабатывать 400 МВт электроэнергии. Многие новые электростанции проектируются для прямого питания центров обработки данных, но CFS заручилась поддержкой коммунального оператора Dominion Energy с целью подключить Arc к общей сети. Для запуска первого объекта компания искала площадку с развитой транспортной инфраструктурой, чтобы упростить процесс строительства, и расположенной неподалёку действующей электростанцией, чтобы упростить подключение к сети и иметь доступ к квалифицированной рабочей силе. Рассмотрев множество вариантов, CFS остановилась на площадке в Вирджинии, в том числе из-за её близости к столице. «Мы хотим привозить сюда много людей. Хотим проводить экскурсии. Хотим показывать разным министрам и главам государств, что такое термоядерная энергия», — рассказали в компании.

CFS арендует землю у своего партнёра Dominion, и других денежных отношений между двумя компаниями пока нет. CFS рассчитывает, что Dominion поможет ей получить разрешения и подключить электростанцию к сети, а взамен коммунальный оператор станет первым или одним из первых, у кого появится опыт работы с термоядерной электростанцией. Термоядерная реакция на объекте станет осуществляться с использованием магнитной ловушки: плазма будет удерживаться и сжиматься при помощи мощных магнитов в токамаке — тороидальной установке, в которой частицы с высокой вероятностью будут сталкиваться друг с другом с такой силой, что атомные ядра начнут сливаться и высвобождать огромные объёмы энергии. Вырабатываемое тепло станет передаваться на паровую турбину, используемую для выработки энергии. Стенка реактора будет также поглощать нейтроны, которые станут использоваться для получения трития — изотопа водорода, на котором будет работать реактор.

Arc станет не первым объектом CFS — сейчас компания строит демонстрационную установку Sparc в Девенсе (шт. Массачусетс). Её ввод в эксплуатацию начнётся в 2025 году, в 2026 году появится «первая плазма» — первый запуск термоядерного реактора. «Вскоре после этого мы достигнем чистого прироста энергии», — пообещал коммерческий директор CFS Рик Нидхэм (Rick Needham). Для строительства Arc компании потребуются новые средства, но уже сейчас она задумывается о том, что будет после строительства первых двух объектов: «Наша цель как компании — не просто построить термоядерную электростанцию. А построить тысячи».

Новый комплекс моделей и натурные испытания в городах Индии, Австралии, США и Европы показали, что размещение на крышах домов в городах солнечных панелей улучшает перемешивание воздуха и делает его чище на уровне земли, а также делает дни теплее, а ночи прохладнее.

Источник изображения: University of Calcutta

Международная группа учёных из Индии, Австралии, США и Европы провела первое в своём роде комплексное исследование вопроса влияния на городской климат солнечных фотоэлектрических установок, размещаемых на крышах. Но самым ценным в исследовании стало создание наиболее полной цифровой модели по оценке влияния солнечных панелей на микроклимат городов.

Предложенный учёными инструмент для расчётов использует новейшую модель исследований и прогнозирования погоды (WRF), интегрирующую в себя энергетическую модель здания (BEM) и параметризацию эффекта здания (BEP). Модель была проверена на десяти объектах наблюдения в Калькутте (Индия) с использованием экспериментально полученных данных.

«Хотя в существующей литературе сообщается о воздействии RPVSP [солнечных установок на крышах] на городскую среду, большинство из них основаны на конкретных полевых экспериментах или моделировании в масштабе здания, без всестороннего анализа в масштабе нескольких городов. В этих исследованиях также не учитывалась конвективная теплопередача между поверхностью крыши и нижней частью солнечных панелей, — пояснили учёные. — Наша работа устраняет эти пробелы, включив новые параметры для RPVSP, в том числе конвективную теплопередачу, что приводит к более согласованным результатам с другими исследованиями, включающими аналогичные соображения».

В Калькутте было проведено 5 экспериментов в течение одного самого жаркого месяца. Отражательная способность голой крыши (альбедо) принималась за значение 0,15. В ходе опыта исследовались варианты с покрытием городских крыш солнечными установками на уровне 0,25, 0,50, 0,75 и 1,0 площади. Альбедо для панелей, эффективность преобразования и излучательную способность установили на отметках 0,11, 0,19 и 0,95 соответственно.

Методика была протестирована сначала в Калькутте, а затем подтверждена в Сиднее (Австралия), Остине (США, Техас), Афинах (Греция) и Брюсселе (Бельгия), чтобы гарантировать, что результаты не ограничиваются конкретной климатической зоной. Выяснилось, что размещение на крышах домов в городах солнечных панелей повышает дневную температуру на уровне земли на 1,1–1,9 °C (в одних местах больше, в других — меньше). Также панели на крышах способствуют тому, что ночью температура воздуха на уровне земли становится чуть ниже — на 0,3-0,8 °C.

Наконец, что самое существенное, панели на крышах интенсифицируют перемешивание воздуха на городских улицах, что поднимает так называемый планетарный пограничный слой — самую низкую часть атмосферы, на которую непосредственно влияет поверхность Земли — до высоты 615,6 м. Это снижает уровень загрязнения воздуха на уровне земли, что можно считать благом для городов и их жителей.

Westinghouse Electric выполнила операции, необходимые для начала массового производства передовых атомных микрореакторов eVinci. Она подала пакет документов в Комиссию по ядерному регулированию США (NRC), чтобы ускорить одобрение заявки на начало массового производства установок. По планам Westinghouse, уже к началу 2030 года в мире будет установлено множество микрореакторов компании, которые помогут обеспечить климатические изменения.

Источник изображений: Westinghouse Electric

Компактные атомные реакторы должны стать более предпочтительной альтернативой строительству полномасштабных атомных энергоблоков. Малые реакторы — это почти как батарейки. Они легко заменяются на новые или простым образом перезагружаются, поскольку достаточно компактные, чтобы поместиться в стандартный транспортный контейнер для отправки на завод по восстановлению и обратно. Разовой загрузки безопасным ядерным топливом хватит на более чем 8 лет работы реактора, после чего его можно будет заменить на такой же, либо загрузить в него новое топливо.

Внешний диаметр микрореактора Westinghouse eVinci — меньше 3 м. Обслуживающий реактор комплекс строится в кратчайшие сроки — за год или меньше на скромной площади около 8000 м². Всё располагается на поверхности с минимальным числом обслуживающего персонала, которому не будет требоваться особая квалификация. Большую часть работы будет делать автоматика. Задача людей — следить за общей обстановкой на площадке.

Микрореактор eVinci — это предельно простая конструкция, не имеющая движущихся частей. Тепло от распада ядерного топлива передаётся монолитной стальной станине, от которой оно пассивно отводится с помощью тепловых трубок, заполненных щелочными металлами. Почти как в случае охлаждения процессора кулером на тепловых трубках. Затем тепло утилизируется в генераторе электричества и в системе обогрева помещений. Возможность аварии и утечки радиоактивного вещества сведена к минимуму или даже вовсе исключена.

Тепловая мощность реактора eVinci достигает 15 МВт. Его электрическая мощность составляет 5 МВт. Это источник тепла и электричества для небольших городков, удалённых военных баз, ЦОД, геологических партий и удобный буфер для электростанций на возобновляемых источниках энергии. При разработке микрореактора компания Westinghouse использовала «космические» технологии и также рассчитывает, что реакторы eVinci или его последователи продолжат работу за пределами атмосферы Земли — на Луне, Марсе и в открытом космосе.

Но космос — это следующий этап. Пока Westinghouse намерена захватить значительную долю рынка микрореакторов на Земле. Есть договорённости о размещении этих установок в Канаде и в Восточной Европе. Дело за малым — получить необходимый пакет документов от национального регулятора. Поданный на днях регулятору «Предварительный отчет о проекте безопасности» (PSDR) для микрореактора eVinci стал важной вехой на пути к коммерциализации этой установки. Дальше будет разрешение и начало производства установок, которые должны быстро появиться во многих частях нашей планеты.

—

Отчет о состоянии мировой атомной промышленности (WNISR) за 2024 год, составленный немецким специалистом Майклом Шнайдером (Mycle Schneider), говорит о значительном превосходстве установленных солнечных электростанций над атомными. Несмотря на всю поднятую вокруг возрождения мирного атома шумиху, новых реальных проектов АЭС совсем немного, тогда как солнечная энергетика развивается очень и очень стремительно.

Этап строительства атомного энергоблока. Источник изображения: Hullernuc, Wikimedia

В отчёте WNISR указано, что по состоянию на 2024 год в мире насчитывается 408 действующих атомных реакторов, которые в середине года выдавали суммарно 367 ГВт электроэнергии. Это более чем в пять раз меньше установленных мощностей на солнечных электростанциях, совокупная мощность которых приближается к 2 ТВт (по прогнозу — 1,9 ТВт на конец июня). При этом необходимо понимать, что солнечные электростанции работают с перерывами и с разной эффективностью в светлое время суток. Поэтому реальная выработка в солнечной энергетике будет, очевидно, меньше.

Тем не менее солнечные мощности растут впечатляющими темпами и явно продолжат опережать атомную энергетику. В отчёте показано, что атомная энергетика остаётся ниже уровней 2019 и 2021 годов. В текущем году хоть и стало на один блок АЭС больше, но количество энергоблоков всё ещё остаётся на 30 меньше, чем в 2002 году, когда был отмечен пик по одновременно действующим реакторам. За прошедший год добавилось всего 0,3 ГВт атомных мощностей, что является довольно скромным показателем.

Интересно, но в стране с одним из самых больших количеством реакторов — в США — в 2024 году не подано ни одной заявки на строительство полномасштабного реактора. Заявка подана только на малый модульный реактор Билла Гейтса Natrium, который пока даже не получил лицензию от регулятора. Также от строительства новых блоков в этом году воздержались ОАЭ и Бразилия.

В отчёте также говорится, что только в прошлом году в Беларуси, Китае, Словакии, Южной Корее и США было введено в эксплуатацию пять новых ядерных реакторов общей мощностью 5 ГВт, и добавляется, что этого небольшого роста было недостаточно для увеличения действующих ядерных мощностей в мире, поскольку еще пять электростанций общей мощностью 6 ГВт были закрыты в Германии, Бельгии и на Тайване.

«За два десятилетия, в 2004–2023 годах, было 102 запуска и 104 закрытия, — отмечается в отчёте. — Из них 49 запусков были в Китае, где не было закрыто ни одного реактора. В результате за пределами Китая за тот же период произошло резкое чистое снижение на 51 реактор, а чистая мощность сократилась на 26,4 ГВт».

Авторы отчёта также сообщают, что на конец июня в 13 странах строилось 59 атомных станций мощностью 60 ГВт, что сопоставимо с 64 проектами в 2023 году. На долю Китая приходится около 46 % от общего числа строящихся 27 проектов.

«Все строящиеся реакторы, по крайней мере, в девяти из 13 стран столкнулись с задержками, часто на год, — заявили авторы отчёта. — Из 23 реакторов, задокументированных как отстающие от графика, по меньшей мере, для 10 сообщалось об увеличении задержек, а о 2 реакторах сообщалось как о первых задержках за последний год».

По словам аналитиков, ключевым моментом является анализ доминирующей роли Китая и России. С декабря 2019 года и до середины 2024 года в мире было начато 35 строительных работ, 22 в Китае и 13 осуществлялись в различных странах Россией.

«Больше ничего, нигде и никем, — говорит автор исследования. — Но даже в единственной стране, которая ведёт массовое строительство [реакторов], Китае, развитие ядерной энергетики сравнительно незначительно. В 2023 году Китай запустил один новый ядерный реактор, то есть плюс 1 ГВт, и более 200 ГВт только солнечной энергии. Солнечная энергия вырабатывает на 40 % больше энергии, чем ядерная, а все не гидроэнергетические возобновляемые источники энергии — в основном ветер, солнце и биомасса — вырабатывают в 4 раза больше энергии, чем ядерная».

Авторы приходят к выводу, что, несмотря на распространенное мнение о том, что ядерная энергетика набирает обороты, она становится «неактуальной» на мировом рынке. «Использование солнечной энергии и накопителей может изменить правила игры для адаптации политических решений к текущим промышленным реалиям», — добавляют они.

Действующий министр окружающей среды Австралии Таня Плиберсек (Tanya Plibersek) объявила о выдаче экологического разрешения на создание в стране крупнейшей в мире солнечной электростанции. Детали проекта будут улажены к 2027 году, а ввод станции в строй ожидается в 2030 году. Две трети энергии Австралия оставит себе для питания 3 млн домов, а остальное по подводному кабелю передаст Сингапуру, став мировым центром солнечной энергетики.

Источник изображения: SunCable

Проект намерена реализовать местная компания SunCable. Его стоимость составит $24 млрд. Экологи согласились выдать разрешение только после того, как проектировщик убедил власти в бережном отношении к местам популяции местной разновидности бурундуков — кроличьих бандикутов.

Солнечная ферма раскинется на севере Австралии на площади 12 тыс. га. В стоимость работ войдёт создание линии электропередачи длиной 800 км до города Дарвин и прокладка подводного кабеля длиной 4300 км до Сингапура. Пиковая мощность выработки будущей электростанции будет достигать 20 ГВт. Буфером станет пул аккумуляторов ёмкостью до 42 ГВт·ч. Для потребностей Дарвина и округи будет предоставлено 4 ГВт, а для Сингапура — 2 ГВт. Министр и источники путаются в размерностях, но, скорее всего, речь о гигаватт-часах.

До сих пор самой мощной в мире солнечной электростанцией был новый объект в Китае с проектной мощностью 8 ГВт. Если власти Австралии сдержат обещания, то смогут гордиться новой супердержавой на карте мира — самой могучей в мире солнечной энергетикой.

«Это будет самый большой солнечный комплекс в мире, который провозгласит Австралию мировым лидером в области зеленой энергетики», — заявила министр окружающей среды Таня Плиберсек.

Подводный электрический кабель сможет удовлетворять до 15 % потребностей Сингапура в электричестве. В основном проект направлен на обеспечение Австралии экологически чистой энергией. Правда австралийские учёные бьют тревогу, указывая на то, что страна стремительно превращается в свалку убитых солнечных панелей. Однако политики у руля Австралии непреклонны — атомной энергетики с её дорогими и медленно строящимися реакторами в стране не будет.

В Норвегии на крыше футбольного стадиона «Уллевол» (Ullevaal Stadion) построена самая большая в мире солнечная электростанция с вертикальными панелями. Это позволило разместить работающие поверхности панелей бок о бок, чтобы свет работал с обеих сторон пар, что увеличило выход мощности на 20–30 %. Вертикальное расположение имеет также массу других преимуществ, чем норвежцы намерены воспользоваться ещё не один раз.

Источник изображений: Over Easy Solar

Солнечные панели мощностью по 200 Вт местная компания Over Easy Solar разместила в количестве 1242 штук на площади 2500 м². Заявленная мощность поля достигает 248 кВт. За год электростанция сможет выработать до 219 МВт·ч электричества. Панели ориентированы с севера на юг с отклонением на 20 ° на восток с южной стороны. Это позволит им работать зимой с большей эффективностью. Также отражение от снега сыграет значительную роль в увеличении выхода мощности зимой, что также является преимуществом вертикального расположения панелей. Данный фактор особенно важен, если принять во внимание не самое благоприятное расположение электростанции: она находится в Осло — городе, находящемся на широте Санкт-Петербурга и не избалованном солнечным светом.

Самым сложным вопросом для разработчика и изготовителя массива вертикально ориентированных панелей была возросшая масса системы крепления и оттяжки, чтобы удерживать панели в вертикальном положении. Проблему решили, снизив общую массу массива до 11 кг/м², а это огромное пространство для манёвра, что позволит создавать вертикальные солнечные фермы на крышах множества зданий.

К другим преимуществам вертикальной ориентации солнечных панелей подрядчик относит освободившееся пространство для инспекции состояния крыши и лёгкое обслуживание массива. Вместе с возросшей отдачей за счёт двухстороннего освещения, что создаёт два пика выработки вместо одного, метод вертикального размещения солнечных панелей обещает стать весьма востребованным, поэтому установленный рекорд компания обещает вскоре побить новым достижением.

Несмотря на то, что уголь по-прежнему остаётся основным источником энергии в Китае, страна активно развивает возобновляемую энергетику. В первой половине года на долю ветровой и солнечной энергии пришлось 38,4 % от общей выработки электричества, тогда как доля угольных электростанций снизилась до 38,1 %, открывая путь к более «зелёному» будущему.

Источник изображения: Alexey Komissarov / Unsplash

Как сообщает китайское издание SCMP, ссылаясь на отчёт Ассоциации торговли электроэнергией (CEC), ожидается, что в этом году Китай подключит к сети около 300 ГВт солнечных и ветряных электростанций, что немного превысит показатель предыдущего года в 293 ГВт. Это увеличит суммарную мощность возобновляемых источников энергии до 1350 ГВт к концу года, составив более 40 % от общей мощности в 3300 ГВт всех используемых на территории Китая источников энергии.

Продолжающийся рост установки солнечных и ветровых электростанций также приведёт к тому, что общая мощность источников энергии, включая атомную и гидроэнергетику, достигнет 1900 ГВт к концу 2024 года, что составит 57,5 % от общего энергетического баланса страны по сравнению с 53,9 % в 2023 году. При этом Китай, являющийся крупнейшим в мире источником выбросов парниковых газов и потребителем электроэнергии, намерен достичь углеродной нейтральности, доведя выбросы CO₂ к 2060 году до нуля и получая 80 % своего общего энергобаланса из возобновляемых источников энергии.

Источник изображения: American Public Power Association / Unsplash

По данным CEC, на конец первого полугодия общая мощность ветряных и солнечных электростанций в стране составила 1180 ГВт, что составляет 38,4 % от общей мощности в 3070 ГВт. Между тем, мощность угольных электростанций к концу июня сократилась до 1170 ГВт, или 38,1 % от общей установленной мощности, и по прогнозам опустится ниже 37 % к концу года.

Президент Си Цзиньпин заявил в 2021 году, что страна будет «строго контролировать потребление угля» до 2025 года и постепенно сокращать его потребление с 2026 года. Однако на данный момент инфраструктура Китая по-прежнему нуждается в модернизации для повышения гибкости передачи и хранения энергии.

Компания China Three Gorges Renewables Group сообщила о скором запуске строительства невообразимой по мощности солнечной электростанции мощностью 8 ГВт. В гигантский энергетический хаб стоимостью $11 млрд также войдут другие мощности, а обслуживать он будет треугольник Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй. Мегастройка стартует в сентябре этого года и завершится в 2027 году. Можно не сомневаться, что повторить такой трудовой подвиг сегодня никто не сможет.

Источник изображения: CGTN

Чтобы примерно представить масштабы новой солнечной электростанции достаточно знать, что три самые большие в мире солнечные фермы вырабатывают каждая примерно по 3 ГВт. Все они, к слову, размещены в Китае. Новая площадка будет создана в регионе Внутренняя Монголия на севере Китая. Потребителям она будет передавать электричество по линиям сверхвысоковольтного напряжения. Вот где сверхпроводимость была бы к месту, но пока её нет.

Кроме собственно солнечного поля мощностью 8 ГВт проект предусматривает создание ветряной электростанции мощностью 4 ГВт, буферного хранилища мощностью 5 ГВт, комплекса по сбору солнечной тепловой энергии мощностью 200 МВт и угольной электростанции мощностью 4 ГВт. Владеть всем этим будут компания China Three Gorges Renewables (56 % доли) и компания Inner Mongolia Energy Group (44 %). В эксплуатацию объект сдадут к июню 2027 года.

Американская некоммерческая организация «Союз заинтересованных ученых» (UCS) провела анализ топлива HALEU или металлического высокопробного низкообогащённого уранового топлива, которое рассматривается в США в качестве основного для реакторов АЭС нового поколения. Как выяснилось, топливо HALEU легко превращается в оружие — атомные бомбы, эквивалентные по мощности боеприпасам, сброшенным на Хиросиму и Нагасаки. Это должно заставить ещё раз всё взвесить.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Перспективные реакторы в США должны быть значительно меньше современных вплоть до внедрения компактных решений. Это означает, что в качестве топлива должны использоваться радиоактивные материалы с большим процентом обогащения. Сегодня топливо для АЭС обогащается до 5 %. Перспективное топливо HALEU обогащается до 20 % и более. Анализ UCS показал, что для создания атомной бомбы «уровня Хиросимы» достаточно топлива HALEU с обогащением 12 %. Вся необходимая для создания бомбы литература есть в свободном доступе (откуда её также брали аналитики UCS). На изготовление уйдёт от 7 до 10 дней.

Топливо HALEU как-то само собой попало в перечень исключений в руководства и правила по ограничению ядерных вооружений. Сегодня оно не подлежит такому же строгому контролю, как оружейный плутоний или высокообогащённый уран. Между тем, всего-то надо взять в 10–15 раз больше HALEU, чтобы получить ядерный оружейный компонент не хуже, чем в случае использования оружейного. Если будет достаточно линий по переработке HALEU в оружейный компонент, то за неделю вполне можно управиться.

Организация рекомендует пересмотреть правила контроля и информирования надзорных органов в случае краж или иных потерь топлива HALEU. Также рекомендуется пересмотреть проекты перспективных атомных реакторов, чтобы снизить требования к уровню обогащения топлива HALEU ниже 12 %. Сегодня топливо HALEU в США поставляет в основном Россия (по разным оценкам не менее 95 %). В США пытаются за счёт субсидий развернуть производство собственного топлива такого типа. Оно достаточно скоро потребуется, например, для реактора Terra Power, субсидируемого Биллом Гейтсом. Его постройка начнётся в этом месяце и продлится до конца 2030 года. Регулировать обращение опасного топлива необходимо начинать уже сейчас.

В понедельник в энергосистему Китая была включена крупнейшая в мире солнечная электростанция. Её пиковая мощность достигает 5 ГВт, а за год эксплуатации создаётся до 6 ГВт·ч электрической энергии. Теперь три крупнейших в мире солнечных фермы размещены в Поднебесной: две по 3 ГВт и одна на 5 ГВт. Это настолько много, что, по мнению аналитиков, национальные линии электропередач перестают справляться с распределением выработки.

Источник изображения: CGTN

Согласно грандиозному плану китайских властей, в стране должно быть создано 455 ГВт генерирующих мощностей на возобновляемых источниках энергии — солнечной и ветряной. Солнечные станции создаются в отдалённых пустынных районах страны, откуда энергия передаётся в центральные и восточные прибрежные мегаполисы. Это подразумевает создание сверхсовременных линий электропередач со сниженными потерями. К тому же, учёные пока не до конца понимают степень воздействия электромагнитных полей таких линий на экосистему и климат. Но голова боится, а руки делают.

Новая солнечная электростанция была включена в сеть в минувший понедельник. Солнечная ферма мощностью 5 ГВт раскинулась на площади 81 тыс. га недалеко от столицы Синьцзян-Уйгурского автономного района города Урумчи. Примерный подсчёт говорит, что возможностей этой электростанции хватит на круглогодичное обеспечение энергией 2 млн электромобилей. Это означает, например, что для снабжения энергией всего парка автомобилей США (285 млн), если бы они были электрическими, потребовалась бы солнечная ферма площадью со штат Пенсильвания.

Впрочем, от солнечных электростанций масса других выгод, кроме эксплуатации бесплатной энергии Солнца. Во-первых, они поддерживают экономику Китая. Во-вторых, они вытесняют ископаемую энергетику с её выбросами. В-третьих, это позволяет рационально использовать не имеющую других выгод территорию. Для густозаселённых стран это не самое лучшее решение, но никто не мешает вырабатывать энергию в пустынях и, например, по подводным кабелям передавать в Европу. Но это уже другая история.

Китай, крупнейший в мире производитель и потребитель солнечной энергии, столкнулся с неожиданной проблемой — избытком солнечной электроэнергии, которую его энергосистема не в состоянии полностью использовать и хранить.

Источник изображения: Moritz Kindler/Unsplash

Согласно отчету агентства Reuters, опубликованному на днях, Китай установил настолько много солнечных панелей, что страна просто не в состоянии потребить или сохранить сгенерированную электроэнергию в таком количестве даже с помощью систем хранения.

Источник изображения: Reuters

Эта ситуация заставила китайские власти сократить некоторые субсидии для солнечной отрасли, что привело к замедлению темпов установки новых мощностей. Тем не менее, несмотря на это замедление, Китай по-прежнему опережает все остальные страны по объемам ввода новых мощностей солнечной генерации. Так, по состоянию на март 2024 года, установленные мощности солнечной энергетики Китая достигли 660 ГВт. Для сравнения, в США, которые занимают второе место в мире в этой сфере, на конец 2023 года работало 179 ГВт солнечных станций.

Как отмечает Businessinsider, стремительный рост солнечной энергетики является частью китайской стратегии развития «новых трех отраслей» — ветряной энергетики, солнечной энергетики и электромобилей. Однако теперь Китай столкнулся с тем, что его энергосистема не поспевает за высоким ростом генерации электроэнергии.

Эксперты предупреждают, что избыток производства солнечных панелей в Китае может привести к еще большему затовариванию мирового рынка и падению цен. Так, крупнейший китайский производитель солнечных панелей Longi Green Energy уже объявил о сокращении нескольких тысяч рабочих мест из-за перепроизводства и, соответственно, низких цен.

Чтобы справиться с ситуацией, Китайская ассоциация фотоэлектрической промышленности призывает к консолидации отрасли, ограничению внутренней конкуренции и большему контролю за мощностями. Однако пока неизвестно, будут ли предприняты конкретные шаги правительством для решения этой проблемы и если будут, то когда.

Тем временем, несмотря на внутренние трудности, Китай, вероятно, продолжит наращивать экспорт солнечных панелей. Это, в свою очередь, вызывает обеспокоенность США, ЕС и других стран, которые видят в этом угрозу для своих производителей. Запад призывает Китай сдерживать экспорт.

В минувшую пятницу в Дании к одной из местных электросетей подключили необычную приливную электростанцию. Она выглядит как воздушный змей, только «парит» она в подводных течениях. Восходящие потоки воздуха и воды ускоряют движение «змея», и он всегда летает быстрее встречных потоков, что позволит вырабатывать достаточную мощность даже в условиях слабых приливов.

Источник изображений: Minesto

Манёвренную приливную электростанцию Dragon 12 спроектировала и построила компания Minesto. «Дракон 12» способен вырабатывать 1,2 МВт электричества. Его вес достигает 28 т, а размах «крыльев» — 12 м. Внешне он похож на военный беспилотник из будущего, что, впрочем, обусловлено банальными законами гидродинамики. Электростанция крепится ко дну на длинном тросе и это даёт ей возможность перемещаться в воде с относительной свободой. Установленная на борту электроника следит за безопасностью движения, предотвращая рискованные манёвры.

Согласно расчётам Minesto, для первой сотни установок нормированная стоимость вырабатываемой ими электроэнергии составит $108 за 1 МВт·ч. После этого нормированная стоимость снизится до $54 за 1 МВт·ч. Пару лет назад Министерство энергетики США сделало заключение, что морские электростанции с якорным (мёртвым) креплением ко дну, включая приливные, в среднем будут вырабатывать электроэнергию стоимостью $89 за МВт·ч. Нетрудно увидеть, что в таком случае у проекта «морских змеев» Minesto хорошие перспективы.

Первая из электростанций Dragon 12 установлена в проливе в районе Фарерских островов, где течения всегда сильные. Её подключили к электросети одного из островов, где проживает 55 тыс. человек.

Пока основными источниками «зелёной» электроэнергии для транспорта пытаются выступать солнечные и ветровые электростанции, но они сильно зависимы от погоды. Поддерживаемый Honda израильский стартап NT-Tao надеется в следующем десятилетии вывести на рынок транспортируемые термоядерные реакторы, которые смогут питать зарядные станции для электромобилей в районах с неразвитой наземной энергетической инфраструктурой.

Источник изображения: NT-Tao

Термоядерный реактор, разрабатываемый NT-Tao, будет занимать пространство стандартного морского контейнера, но при этом выдавать до 20 МВт электроэнергии. По замыслу Honda, при подключении такой транспортируемой электростанции к зарядной станции можно одновременно снабжать электроэнергией до 1000 электромобилей. Тем более, что описываемый термоядерный реактор не должен выделять парниковых газов, и от погоды его функционирование тоже не будет зависеть.

Такая маленькая электростанция мощностью 20 МВт будет стоить от 70 до 100 млн долларов, как поясняют представители NT-Tao. Правда, получить к ним доступ клиенты смогут не ранее следующего десятилетия, когда такие энергетические установки начнут поставляться на рынок. Демонстрационные образцы должны появиться к 2029 году. Honda и другие инвесторы уже вложили в этот израильский стартап $28 млн.

По оценкам разработчиков, себестоимость 1 кВт‧ч генерируемой таким способом электроэнергии будет варьироваться от 6 до 13 американских центов. Такие источники электроэнергии можно использовать и для обособленных центров обработки данных или предприятий. Наличие мощных линий энергоснабжения поблизости в этом случае перестаёт быть определяющим положение объекта фактором.

ЦОД Microsoft используют огромное количество электроэнергии, поэтому для достижения климатической нейтральности компании требуются чистые источники энергии. Развитие крайне энергоёмкого ИИ значительно усугубляет проблему. Microsoft считает, что ядерные реакторы следующего поколения могут обеспечить энергией её ЦОД и помочь в реализации амбиций в области ИИ. Сейчас компания ищет человека, который «возглавит проектные инициативы по всем аспектам инфраструктуры ядерной энергетики для глобального роста».

Источник изображения: unsplash.com

Ядерная энергетика не создаёт выбросов парниковых газов. Тем не менее, это может открыть ящик Пандоры в случае аварий, не говоря уже об утилизации радиоактивных отходов и сложности логистических цепочек поставок урана. Роль ядерной энергетики в борьбе с изменением климата до сих пор горячо обсуждается, хотя соучредитель Microsoft Билл Гейтс (Bill Gates) давно является большим поклонником этой технологии.

Microsoft планирует развивать направление малых модульных реакторов (SMR). В отличие от своих гораздо более крупных предшественников, SMR значительно проще и дешевле строить. Гейтс является основателем и председателем TerraPower, разрабатывающей проекты SMR, но у компании «в настоящее время нет никаких соглашений о продаже реакторов Microsoft».

Для справки, последний на сегодняшний день крупный ядерный реактор, который будет введён в эксплуатацию в США после семи лет задержек, обошёлся бюджету в более чем $17 млрд. SMR должны обходиться как минимум на порядок дешевле.

Комиссия по ядерному регулированию США недавно впервые сертифицировала проект SMR, что может открыть совершенно новую главу в ядерной энергетике. Основным препятствием к быстрому внедрению SMR является потребность в большем количестве высокообогащённого уранового топлива (HALEU), чем для традиционных реакторов, основным мировым поставщиком которого до сих пор была Россия.

США предпринимают усилия по созданию внутренней цепочки поставок урана, но этому препятствуют активисты с территорий, расположенных вблизи урановых рудников и заводов. Кроме того, до сих окончательно не решён вопрос утилизации ядерных отходов.

Microsoft стремится диверсифицировать свои источники электроэнергии, в частности уже заключена сделка по покупке кредитов на чистую энергию у канадской коммунальной компании Ontario Power Generation, которая собирается развернуть сеть SMR в Северной Америке. Microsoft также планирует в будущем приобретать электроэнергию у компании Helion, которая разрабатывает проект термоядерной электростанции. Одним из сторонников Helion является генеральный директор OpenAI и разработчик ChatGPT Сэм Альтман (Sam Altman).

В отличие от классических ядерных реакторов, генерирующих большое количество радиоактивных отходов, термоядерный реактор может стать реальным источником чистой энергии, благодаря другому принципу работы. К сожалению большинство экспертов уверены, что до создания работающей термоядерной электростанции осталось ещё как минимум несколько десятилетий, а проблемы изменения климата актуальны уже сегодня.