Зарубіжні інновації у сфері енергетики

За підрахунками вчених- і практиків-енергетиків, орієнтовно до 2030 року індустрія видобутку викопних джерел енергії (вугілля, нафта, газ) зайде в глухий кут, тому що кількість енергії, затраченої на видобуток, зрівняється з кількістю енергії, що міститься у видобутих енергентах (energy input will equal energy output), тобто втратиться сенс бізнесу у цій сфері.

В даному випадку порівнюються суто енергетичні параметри. В грошовому еквіваленті при деформації ринків можливі різні варіанти, в т.ч. і продовження видобутку ще певний час завдяки стрімкому підвищенню відпускної ціни, але суті кризи це не міняє і триватиме це недовго.

Це була би чудова новина для прихильників зеленого переходу, якби не одне але: за такий короткий час абсолютно нереально, щоби відновлювальні джерела енергії повністю замістили викопні. Їхня нинішня частка приблизно в 15% (разом з атомною, гідро, біо і т.д.) навряд чи сильно виросте пропорційно у наступні 5 років. Навіть якщо в результаті колосальних колективних зусиль вона зросте до 25%, це все одно означатиме скорочення як мінімум вчетверо світової пропозиції первинної енергії з відповідними соціально-економічними і геополітичними наслідками в глобальному масштабі.

Скоріше за все, ця дефіцитна енергія буде пріоритетно спрямовуватися на ведення агресивних та оборонних війн по всьому світу, бо збройні сили не здатні функціонувати без нафтопродуктів.

Серед інших постраждалих секторів економіки найбільше піке може статися в сільському господарстві. Критична залежність агровиробників від добрив, пестицидів і пального, які виробляються переважно з газу або нафти, в умовах гострого дефіциту цих продуктів призведе до абсурдної ситуації, коли виробляти їжу сучасними конвенційними методами стане збитково, і кількість фермерських господарств почне стрімко скорочуватися. Це було би дуже смішно, якби не було так трагічно: люди вмиратимуть з голоду, бо вирощувати їжу буде економічно невигідно. Це просто апофеоз сучасної економіки.

Універсальні модульні генератори

З метою запобігання енергетичному колапсу, група науковців і практиків на чолі з французьким професором Louis Arnoux пропонує оригінальне технологічне рішення, яке базується на законах термодинаміки, (переважно) концентрованій сонячній енергії і розподіленій генерації.

Їхній запатентований винахід nGeni GreenBox має такі параметри:

-         Це компактні модульні генератори, які встановлюються в місцях безпосереднього споживання енергії потужністю від декількох кіловат до декількох мегават для обслуговування приміщень розміром від приватних помешкань до торговельних центрів, лікарень, військових частин, офісних будівель і невеликих підприємств;

-         Генератор на вході може працювати від будь-якого джерела енергії (дизель, природний газ, біомаса, відпрацьоване тепло, концентрована сонячна енергія – як окремо, так і комбіновано);

-         Генератор на виході здатний забезпечити будь-яку потребу споживача: струм, механіка, тепло різної температури, гаряче водопостачання, кондиціонер, холодильні або морозильні камери тощо;

-         Фізичний принцип роботи агрегату: інтегрований відновлений термодинамічний цикл Брайтона-Еріксона непрямого нагріву з використанням теплових насосів і теплових трансформаторів з позитивним переміщенням рідини або повітря;

-         Електрична і механічна ефективність понад 50% в точці використання; загальний коефіцієнт роботи 200-400%;

-         Низький рівень шумів, мінімальний рівень викидів оксидів азоту, можливість встановлення додаткового модуля вловлювання СО2 або модуля переробки «сірої» стічної води на виході;

-         В разі потреби можливість встановлення вогнетривких модулів накопичення та зберігання енергії з розплавленим склом або базальтовою породою всередині;

-         nGeni GreenBox довговічний і невибагливий у користуванні, з невеликою кількістю складових частин, низьким тертям і зношуванням механізмів, простий в обслуговуванні та ремонті;

-         Капітальні видатки на спорудження: 500 євро на 1 кВт потужности (при масовому виробництві); собівартість виробленої (електро)енергії: 4 євроценти за 1 кВт (порівняно з 20 євроцентами за 1 кВт в середньому в країнах ОЕСР).

Джерело:

Fourth Transition Ltd | Sustainable Living & Working

Міні-турбіни всередині водопроводів

Процес забору, технологічної підготовки і транспортування прісної води до і від споживачів забирає 4% світової енергії, а викиди парникових газів від цієї діяльности перевищують викиди авіації. Якщо воду ще треба спочатку опріснювати, то кількість необхідної енергії зростає в рази.

При цьому в самій системі водопостачання і водовідведення є власне джерело енергії, яке сьогодні практично не використовується і втрачається. За винятком тих випадків, коли вода надходить з великої висоти й відтак головну роботу виконує сила тяжіння, система потребує розгалужену мережу насосів. У свою чергу, це вимагає встановлення запобіжних клапанів тиску, які скидають надлишкову воду або пару, щоби запобігти розриву труб.

Вбудована в трубу (міні)-турбіна здатна перетворити цей надлишковий тиск в електроенергію, обсяг якої залежить від діаметру труби, наявного тиску і розміру турбіни. За консервативною оцінкою Департаменту енергетики США, такі технологічні нововведення здатні додати 1,41 ГВт електроенергії до національної мережі щорічно. Цього достатньо для енергозабезпечення 1 мільйона домогосподарств в США або 10 мільйонів в Індії. Більш оптимістичні оцінки Alden Research Lab прогнозують 43 ГВт тільки для одного штату Масачусетс.

Такі великі розбіжності в оцінках пояснюються тим, що індустрії енергетики і водозабезпечення не комунікують між собою з метою отримання синергетичного ефекту, при тому що забезпечення енергією складає до 65% витрат водогосподарств, і можливість генерації ними власної енергії значно поліпшило би їхній фінансовий стан, а відтак і знизило ціни для споживачів.

Крім бонусів для домогосподарств цікавим варіантом використання згенерованої водним тиском енергії є підзарядка електрокарів на станціях поблизу таких «врізаних в трубу» турбін.

Окупність інвестицій в нову енергетичну інфраструктуру досягається від декількох до десяти років залежно від масштабів, тому певним стримуючим фактором є початкові капіталовкладення. Менше з тим, цей спосіб отримання додаткової енергії вже сьогодні застосовується в місті Портленд американського штату Орегон і в турецьких містах Маніса та Діярбакир. На черзі Сан-Франциско і Кейптаун.

Джерела:

https://www.youtube.com/watch?v=4TBuF5R42Uc

https://www.ornl.gov/news/existing-water-infrastructure-may-hold-key-generating-more-hydropower

https://www.mass.gov/doc/in-conduit-hydropower-project-phase-2-report/download

Олександр Александрович, посол з особливих доручень МЗС України

з вивчення міжнародного досвіду трансформації економіки