Бестопливная электрогенерация станет основой энергетики 21 века - «Технологии»

Глобальные изменения в мире, касающиеся как политики, так и образа жизни, связаны сегодня во многом с внедрением новых технологий и инноваций в различных областях науки и техники. Вероятнее всего через 10-15 лет мир будет жить в совершенно иных условиях. Многие профессии исчезнут в связи с внедрением искусственного интеллекта и достижениями науки.

Потенциал критических противоречий в мире связан в первую очередь с истощением и сокращением ресурсной базы. Из-за чего в прессе начала муссироваться теория заговора мирового теневого правительства о необходимости сокращения народонаселения на Земле.

Если посмотреть на объемы денежных средств, связанных с оплатами за поставки природных ресурсов, то на первом месте стоит оплата за энергоресурсы. Сложившая система электроснабжения существует уже около 150 лет. И она выстроена в основном на работе больших генерирующих энергоблоков, электроэнергия от которых транспортируется на большие расстояния к потребителю.

Дорогие генерирующие блоки АЭС и ТЭС строятся только для того, чтобы турбины механическим способом крутили ротор генератора. Кроме того, работа генерирующих станций требует большого количества обслуживающего персонала, проведения планово-предупредительных ремонтов, но основная проблема – это сжигание углеводородов и уранового топлива, запасы которых на Земле конечны.

Уже сейчас существуют разработки, которые делают возможность автономной работы генераторов без необходимости строительства блоков электростанций. Такие технологии получили название бестопливная электрогенерация. Условно, бестопливные электрогенераторы (БТГ) можно разделить на 2 вида:

1. С наличием вращающегося ротора.

Это разработки, схемы которых концептуально мало отличаются от генератов, устанавливаемых на электростанциях. Отличие только в наличии электромотора для вращения ротора вместо наличия механической передачи. Необходимо отметить, что данная технология работает,  и в прессе есть упоминания о промышленной генерации в различных странах, но в единичных экземплярах. О причинах этого можно только догадываться, но не исключено, что БТГ таких схем предназначены скорее для подключения к централизованным системам электроснабжения. И тут встает вопрос стоимости БТГ и заинтересованности электроснабжающих и электрогенерирующих компаний в покупке электроэнергии от таких БТГ.

2. Без вращающихся деталей.

Такая технология разработана компанией Neutrino Energy Group несколько лет назад и является намного предпочтительнее и универсальнее с точки зрения потребительских свойств. Ноу-хау технологии – наноматериал, способный преобразовывать энергию электромагнитных, тепловых и других энергетических полей излучений невидимого спектра, включая кинетическую энергию частиц нейтрино, имеющих массу, в электрический ток.

Энергетические поля существуют 24 часа в сутки вне зависимости от погодных условий обладая высокой проникающей способностью, что делает равнозначным размещение источника энергии на улице, внутри помещения или, скажем, в подвале жилого дома.

Наноматериал наносится на металлическую фольгу, образуя плотноспресованный тонкий слой, образующий единое целое с фольгой, что позволяет избежать отслаивания наноматериала и потерю его эксплуатационных свойств.

Наноматериал состоит из чередующихся слоев графена и легированного кремния. Схематично наноматериал показан на рис.1.

Графен (углерод) и кремний относятся к 4 группе периодической системы химических элементов Менделеева и имеют 4 ковалентных связей. И если удельная проводимость графена близка к удельной проводимости таких металлов, как медь, то кремний относится к классу полупроводников. Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при комнатной температуре составляет около 1,5⋅1010 см-3. Поэтому для создания в кремнии электронной или электропроводности n-типа  кремний допирован элементами 5 или 6 группы периодической системы Менделеева, как указано в патенте № EP3265850A1. Также в патенте указано, что графен легируется химическими элементами, обладающими магнитными свойствами.

Механизм генерации электрического тока заключается в возникновении «графеновой волны» под действием теплового движения атомов графена и упругого взаимодействия нейтрино, имеющих массу, с ядром атомов графена. Поперечное сечение ядра атома графена, состоящее из 6 протонов и 6 нейтронов, очень маленькое по сравнению с размером самого атома графена (размер атома углерода 0,7 Å = 0,07 нм = 0,000 000 000 07 м), однако поток нейтральных частиц нейтрино составляет 60 млрд частиц в секунду, пересекающих 1 см2 земной поверхности. Хотя только доля процента общего потока нейтрино ударяют по ядру атома графена, но это взаимодействие, приводящее к полной или частичной передаче кинетической энергии нейтрино в кинетическую энергию движения атомов графена, очень важно, т.к. это способствует увеличению частоты и амплитуды колебаний атомов графена и переводу их в резонанс атомных колебаний.

Импульсное взаимодействие электрического поля заряженных частиц графена с магнитными полями, создаваемыми химическими элементами, обладающими магнитными свойствами, в наноматериале приводит к возникновению в каждом слое вибрирующего графена электродвижущей силы (ЭДС), направляющей заряженные частицы в одном направлении, т.е. возникновению постоянного электрического тока (рис.2).

Кардинальное отличие от существующих схем бестопливных генераторов с вращающимся ротором и существующих генераторов, устанавливаемых на электростанциях, заключается в том, что в Neutrinovoltaic технологии ЭДС возникает не в результате вращения ротора с магнитной катушкой, а из-за вибраций графена в наноматериале. В настоящее время с пластины 200х300 мм удается получить напряжение 1.5 В и силу тока 2 А. Электрогенерирующий блок нетто-мощностью 5-6 кВт (рис.3), составленный из таких пластин, имеет размер 800х400х600 мм.

В следующем году планируется запуск 2 промышленных производств в Швейцарии и Корее. Если в Швейцарии строится завод небольшой мощности (100 тыс. штук генераторов мощностью 5-6 кВт), то в Корее будет построена мегафабрика, которая к 2029 году планирует достигнуть ежегодной мощности производства 30 ГВт с дальнейшим увеличением объемов производства. Одновременно ведутся интенсивные переговоры между международным консорциумом институциональных инвесторов и производственными компаниями о строительстве аналогичных заводов в Юго-Восточной Азии.

Лицензии на право производства Neutrinovoltaic источников электроэнергии проданы также ряду компаний различных стран, включая Россию. Кроме того, совместно с индийскими партнерами компания Neutrino Energy Group начинает опытно-конструкторские работы по созданию самозаряжающегося Pi электромобиля, силовая установка которого будет схожа в некотором роде с электромобилям Tesla, однако корпус Pi — электромобиля будет иметь систему точек сбора энергии из окружающих полей излучений невидимого спектра и тепловых полей, а также систему конденсаторов. Согласно плана проведения работ Pi – электромобиль должен быть разработан в течение 3 лет.

Будущее в энергетике и транспорте за бестопливной генерацией, поскольку это единственная возможность сохранения жизни на Земле, а в качестве альтернативы возможен и такой сценарий — природные катаклизмы и климатическая катастрофа, резкое сокращение населения и возврат к лучинам и лошадям.

Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.