Все новости от 13 июля 2004 г.

Технология ищет новые источники энергии

Сегодня компании, которые занимаются солнечными батареями и другими альтернативными источниками энергии, легко привлекают венчурный капитал, научные гранты и, что не менее важно, интерес со стороны многих талантливых специалистов и влиятельных фигур в отрасли.

«В этом веке энергетическая проблема встанет перед нами во весь рост, и политическими средствами ее не решить. Реальное решение может дать только технология, — говорит декан Школы инжиниринга Стэнфордского университета Джим Пламмер. — Иначе наша экономика просто остановится».

Энергетическая проблема сейчас волнует США, пожалуй, больше, чем когда-либо с момента ввода арабскими странами нефтяного эмбарго в 1970-е годы. Растущие цены на нефть, конфликты на Ближнем Востоке, террористические угрозы и «веерные отключения» вроде тех, что поразили Калифорнию несколько лет назад, оставляют все меньше надежды на безотказные поставки топлива и энергии в будущем.

И все же история показывает, что кризис не всегда ведет к долгосрочным переменам. В 1978 году, после ввода арабами эмбарго, Министерство энергетики США вложило в фотоэлектрическую технологию, или технологию преобразования солнечной энергии, $250 млн. Но в 1983 году ассигнования сократились до $35 млн, говорит консультант Научно-исследовательского института электроэнергии Терри Петерсон.

Интерес к альтернативным источникам энергии сегодня дополнительно стимулируют технологические усовершенствования и снижение затрат — иными словами, то, что побуждает венчурных капиталистов Кремниевой долины и других мест искать новые коммерческие возможности.

К примеру, компания из Массачусетса Konarka Technologies собрала у ChevronTexaco, Electricite de France, венчурной инвестиционной фирмы Draper Fisher Jurvetson и других $32 млн. К концу этого года компания, основателем которой считают нобелевского лауреата Алана Хигера, обещает заказчикам — крупным производителям — солнечные элементы из тонкого листового пластика.

В Кремниевой долине компания Nanosys работает вместе с Matsushita над напыляемыми фотоэлектрическими покрытиями для крыш. А компания Nanostellar, основанная Уильямом Миллером, почетным генеральным директором SRI International, обещает более чистые и дешевые каталитические преобразователи энергии. В число других компаний, вынашивающих идеи альтернативных источников энергии, входят Ocean Power Deliver (энергия морских волн); Clarke Energy (природный газ из бытовых отходов); а также Bowman Power (микротурбины). Рынки для своих продуктов ищут и компании, разрабатывающие топливные элементы и батареи, такие как MTI MicroFuel Cells, PolyFuel и Solicore.

«В течение прошлого года ощущался повышенный интерес к этому сектору», — говорит глава британской фирмы венчурного инвестирования 3i Шон Браунли. По его оценкам, в 1999 году шесть компаний во всем мире собрали $64 млн венчурного капитала, в 2001 году 22 компании — $114 млн, а в 2003 году 26 компаний получили финансирование в $277 млн.

В Стэнфордской школе инжиниринга каждая третья крупная научная тема связана с альтернативами топливу, или «чистыми» источниками энергии. ExxonMobil, Toyota, Schlumberger и General Electric намерены инвестировать $225 млн в проект Global Climate and Energy Project университета.

Пламмер отмечает, что мировая энергетическая система стоит перед лицом гигантских проблем. Согласно статистике, собранной National Geographic, уровень добычи легко извлекаемой нефти достигнет своего пика между 2016 и 2040 годами, а затем пойдет на спад. Эта ситуация вынудит нефтяные компании поднимать цены и искать нефть в необычных местах, таких как битуминозные пески. В то же время проблемы окружающей среды и здоровья, связанные со сжиганием ископаемого топлива, вызывают все большее беспокойство и приводят к увеличению расходов на очистку и защиту окружающей среды.

Космическая гонка
«Полет на Луну был великим вызовом спутнику. Сегодня мы сталкиваемся с несколько другими вызовами, и я бы сказал, что нам нужно что-то делать с нашей энергетической средой», — сказал в недавнем интервью глава Intel Крейг Барретт.

Одно из направлений альтернативной энергетики, привлекающих наибольший интерес, это так называемые тонкопленочные солнечные элементы.

Традиционные солнечные батареи представляют собой твердые кремниевые кристаллы, которые изготавливаются на дорогостоящем оборудовании и в конечном счете оказываются вмонтированными в громоздкие конструкции, установленные на крышах. Для производства тонкопленочных элементов применяются струйные форсунки, наносящие на листы пластика или черепицу крыш тонкие узоры из фотоэлектрических материалов. Это не только снижает стоимость технологии, но и делает электрогенерирующие материалы более изящными.

«Можно изготовить даже фотоэлектрическую краску, — говорит Мартин Лагод, директор основанной в 2002 году венчурной инвестиционной фирмы Firelake Capital, которая специализируется на энергетике. — Самыми перспективными направлениями в ближайшие пять-семь лет будут энергетика и технология материалов».

Государственные субсидии также стимулируют развитие энергетических технологий. Япония, Германия и штат Калифорния стали тремя крупнейшими рынками солнечных электростанций благодаря субсидиям, которые наполовину сокращают расходы на их установку. Даже отдельные домовладения, использующие солнечную технологию, могут продавать избытки электроэнергии своим энергетическим компаниям по ценам выше рыночных.

Аналогичные программы приняли штаты Иллинойс, Нью-Джерси и Нью-Йорк, а также правительства Италии, Люксембурга, Испании и других стран, говорит Субхенду Гуха, президент компании United Solar Ovonic, специализирующейся на тонкопленочной солнечной технологии.

Без субсидий электроэнергия от солнечных установок может стоить 30 или более центов за киловатт-час. Это намного дороже, чем электроэнергия, произведенная традиционными средствами, такими как гидроэлектростанции (6-15 центов за киловатт-час). С субсидиями общая стоимость солнечной электроэнергии может опускаться до 25 и менее центов за киловатт-час.

По мере того, как стоимость солнечной энергии, благодаря совершенствованию технологии, будет снижаться, а стоимость традиционной электроэнергии — повышаться, этот источник будет становиться все привлекательнее. Установленные системы окупаются за пять-восемь лет, говорит Гуха.

И бизнес этот растет. Доходы United Solar Ovonic за последний финансовый год, завершившийся 30 июня, достигли $35 млн — это на 90% больше, чем в прошлом году. А в этом году компания рассчитывает на 110% рост.

В числе выдающихся солнечных электроэнергетических установок здание Coca-Cola в Лос-Анджелесе и система нового Музея столицы в Пекине, которая будет вырабатывать 360 тыс. кВт-час электроэнергии в год. Как и большинство солнечных электростанций, эти здания остаются подключенными к городской электроэнергетической сети, но берут из нее энергию только тогда, когда солнечной энергии не хватает.

Как это работает
Искусство превращения света в электричество пока остается несовершенным. Свет в виде фотонов улавливается солнечными элементами, которые могут изготавливаться из твердых, кристаллических полупроводников или наноситься в виде рисунка из напыляемых гибких полупроводников. Фотон возбуждает электрон и заставляет его покидать свое место, в результате чего образуется «дырка», или положительный заряд. Электроны и дырки устремляются к разным электродам и питают энергией здание, аккумуляторную батарею или другое устройство. Если электроны и дырки воссоединяются, или электроны уходят в землю, то электричество теряется.

Каждая компания предлагает собственное технологическое решение. Konarka разработала кристаллы, которые размещаются в оксиде титана и способны абсорбировать свет и самоорганизовываться в особые структуры. Nanosys использует аналогичный подход, но с молекулами другого типа. Обе компании сотрудничают с производителями, которые, в свою очередь, внедряют солнечные элементы в собственные продукты. Первые солнечные элементы Konarka, вероятно, появятся в форме складных панелей, позволяющих заряжать сотовые телефоны, — об этом сообщил исполнительный вице-президент компании Дэниел Маган. Военные изучают такие приложения, как электрогенерирующие палатки и черепица для крыш, которые начнут появляться в 2006 или 2007 году.

Miasole и United наносят на пластиковую ленту аморфный кремний. Это менее экзотическая технология, но обе компании утверждают, что их производственный процесс проще, а фотоэлектрические свойства кремния лучше изучены. До того как Miasole занялась солнечными батареями, она продавала оборудование для нанесения покрытий компаниям, строящим оптические сети. «Мы занимаемся нанесением новых материалов», — сказал СЕО Miasole Дэвид Пирс, добавив, что опытные образцы этих фотоэлектрических материалов появятся в ближайшие три месяца, а массовое производство начнется в будущем году. Продукты United уже продаются.

Другие компании разрабатывают молекулы, подобные хлорофиллу и способные преобразовывать солнечный свет в энергию.

Сейчас различные наночастицы в лабораторных экспериментах дают КПД — количество солнечного света, который превращается в электричество — от 3% почти до 12%. По словам Майкла Маги, доцента кафедры материаловедения и инжиниринга Стэнфордского университета, где проводятся исследования органических фотоэлектрических наночастиц, эту цифру можно довести до 20%.

Конечно, это означает, что 80% солнечной энергии так и не будет превращено в электричество, однако дешевизна тонкопленочных солнечных элементов сделает такую систему гораздо более экономически эффективной по сравнению с современными солнечными батареями — и более конкурентоспособной с традиционными источниками энергии.

«Сейчас кристаллические солнечные батареи стоят по $300 за квадратный метр. Мы надеемся сбить цену до $30 за квадратный метр», — говорит Маги.

Обращение необращенных
Специалисты по альтернативным источникам энергии признают, что скептицизм по отношению к ним очень силен. «Общее восприятие, даже в хайтек-сообществе, таково, что солнечная энергия — это хорошая идея, которая родилась в семидесятые и тогда же умерла», — говорит Макган из Konarka.

И все же Лагод из Firelake считает, что за прошедшие десятилетия многое изменилось. Для создания материалов, полупроводников, молекул и других элементов, которые сегодня применяют компании новой энергетики, используются настольные компьютеры и ПО моделирования, которых тогда не существовало.

Вопреки общепринятому мнению, стоимость энергии и забота об окружающей среде все же вынудят потребителей устремиться за новыми продуктами и технологиями, считают их сторонники. «Нефтяной кризис 70-х приучил американцев к экономичным японским машинам, — говорит Лагод. — До того никто не знал, что такое Toyota. А теперь это лидер рынка».

И обстоятельства складываются в пользу альтернативных источников энергии. Если в 1990 году США импортировали 46% потребляемой нефти, то в 2000 эта цифра подскочила до 57%. К тому же ограниченные в средствах правительства продолжают субсидировать традиционную электроэнергию и очистку воды.

Трудно сказать, когда именно может произойти переход к новым технологиям. Промышленности тонких пленок еще не существует, поэтому они намного дороже обычных источников электричества. Однако усовершенствованная технология и более широкая производственная база могут привести к их частичному освоению уже в 2006 или 2008 году.

Темпы развития других альтернативных видов энергии тоже трудно прогнозировать. Ветряные электростанции работают, но они, скорее всего, останутся чисто европейским феноменом, говорит Браунли.

Еще сохраняется надежда на возможность обуздания энергии океана, так как волны, в отличие от ветра и солнца, не исчезают никогда. Проблема в том, что все оборудование должно плавать в бурных морях. Водородное топливо тоже красиво выглядит на бумаге, но эксперименты оказались неудачными, а инфраструктуры — системы хранилищ, трубопроводов и т. п. — не существует.

Но несмотря на все трудности, похоже, что электрическая лампочка вдохновения вспыхивает сегодня гораздо чаще — от солнечной энергии или какой-либо другой. «Нанотехнологии сейчас на подъеме, и люди ищут им хорошее применение, — говорит Маги. — Я никогда не думал, что увижу это в Кремниевой долине, но к ним приходит понимание того, что рынок энергии гораздо больше компьютерного рынка». 

 Предыдущие публикации:

 В продолжение темы:

Обсуждение и комментарии

	Анатолий - meridarmail.ru 9 Jul 2005 10:23 AM
Разработано несколько устройств преобразования энергии волн. Возможно преобразование волн с ампплитудой от 0,25 м. до 10м. Стоимость энергии составляет (расчетная) 4 цента/кВт. Окупаемость полная 5 лет. Нужны инвестии для создания опытного образца. Разработка защищена патентами.
	ДМИТРИЙ - NEJADNICHAITUT.BY 25 Aug 2005 11:28 PM
РАЗРАБОТАЛ ну оень простой источник энергии ПРОВЕРЕНО КАК В ВИДЕ ФОРМУЛ ТАК И НА ОПЫТЕ НУЖНЫ ИНВЕСТИЦИИ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ МАСШТАБНОГО БРАЗЦА
	serko - chak8547rambler.ru 21 Dec 2005 7:09 PM
Есть у меня одно изобретение, на основе иобретения Михайлюка Василия Петровича. - усовершенствование его магнитной машины. Движок, работающий на постоянном магните, и вырабатывающий эл.энергию. Время работы - 5-6 лет без подзарядки. Мое изобретение можно собрать за 1-2 часа при наличии всех деталей ДОМА! Все детали можно легко купить и изготовить вручную. Пока сей движок в режиме разработки, но опытные образцы - работают, и занимают совсем мало места. Всем кому интересно - пишите на мыло chak8547@rambler.ru нет времени описывать это изобретение сейчас. с ув. СЕРКО.
	Творец - ertwolhotbox.ru 27 Oct 2006 11:20 PM
Просьба если кто-то распологает конкретным адресом фирмы или сайта где могут заинтерисоваться иновационной технологией аэрокосмической области желательно НПО "Энергия" скиньте письмо на почтовый. Благодарен за помощь
	Sergey - can3bk.ru 28 Mar 2007 3:08 PM
"Движок, работающий на постоянном магните, и вырабатывающий эл.энергию. Время работы - 5-6 лет без подзарядки. Мое изобретение можно собрать за 1-2 часа при наличии всех деталей ДОМА!" Это же новый вечный двигатель! Не верю в такие изобретения.