Углеродную нейтральность не достигнуть без новых энерготехнологий

С развитием промышленности и ростом населения на планете мировое потребление энергии стремительно увеличивается. Это касается как общего объёма потребления, так и количества энергии, потребляемой на душу населения.

Согласно исследованию, опубликованному в августе 2024 года в издании «Our world in data», с 1965 по 2022 год потребление энергии на душу населения возросло на 62%. Из приведённых графиков видно, что доля энергии, получаемой за счёт ветра и солнца крайне не велика, что объясняется зависимостью данных технологий электрогенерации от погодных условий. Это значит, что солнечная и ветровая энергия могут лишь частично покрыть растущий спрос на электричество. Они не способны полностью заменить ископаемое топливо в энергетическом секторе. Более того, спрос на ископаемое топливо продолжает расти, что ставит под сомнение успехи международного сообщества в борьбе с глобальным потеплением, хотя эксперты Международного энергетического агентства утверждают, что к 2030 году ВИЭ обеспечат порядка 50 % мирового потребления электричества. По прогнозам, до 2030 года будет дополнительно построено свыше 5,5 тысячи ГВт мощностей, что является совокупной мощностью КНР, Индии, США и ЕС.

Однако реальность такова, что быстрый и зачастую принудительный переход к экономике с нулевыми выбросами может привести к серьёзным экономическим проблемам для крупных компаний. Например, сейчас сложилась очень сложная ситуация в автомобильном концерне «Фольксваген», который сделал ставку на производство электромобилей, так же и вся экономика Германии сейчас находится в кризисном положении как в экономическом, так и в политическом аспекте.

Всё больше крупных компаний, которые недавно взяли курс на углеродную нейтральность, начинают отказываться от этой стратегии в пользу развития бизнеса. Четыре года назад крупнейшая мировая нефтяная компания BP планировала достичь нулевых выбросов к 2050 году и сократить добычу нефти и газа на 40% к 2030 году. Сейчас компания не готова сократить добычу даже на 25%.

К сожалению, приходится констатировать, что всё больше мировых компаний не спешат переходить на альтернативные источники энергии, что значительно снижает шансы на достижение даже самых предварительных и осторожных целей. Основная задача бизнеса — получение прибыли для развития и удовлетворения интересов акционеров. Поэтому неудивительно, что крупные компании с опаской относятся к переходу на технологии солнечной и ветровой электрогенерации, которые сильно зависят от погодных условий. Риски слишком высоки, к тому же необходимо создавать системы хранения энергии, что делает эти технологии неконкурентоспособными по сравнению с ископаемым топливом.

Если говорить об электромобилях, то стоит отметить, что за пределами крупных городов инфраструктура для них развита недостаточно. Это создаёт определённые неудобства для водителей и повышает риск разрядки аккумулятора вдали от зарядных станций. Именно поэтому многие состоятельные люди предпочитают иметь как электромобиль, так и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания для дальних поездок.

Однако прогресс в исследовании двумерных материалов для нужд электрогенерации способен убедить даже закоренелых скептиков в возможности полного отказа от использования ископаемого топлива. Первый шаг в этом направлении уже сделан. Учёные компании Neutrino Energy Group провели исследования комбинации графена с кремнием и рядом легирующих элементов и создали многослойный наноматериал, способный преобразовывать энергию частиц окружающих полей излучений и тепловое движение атомов графена в электрический ток.

В ходе исследований была разработана электрогенерирующая пластина размером 200х300 мм, изготовленная из металлической фольги с нанесённым на одну сторону многослойным наноматериалом. Эта пластина демонстрирует стабильные выходные параметры по току и напряжению. При температуре около 20 °C пластина выдаёт 1,5 В и 2,0 А. Покрытая сторона металлической фольги становится положительным полюсом, а непокрытая — отрицательным. Многослойность наноматериала позволяет увеличить величину тока с единицы поверхности, что является ключевым фактором для создания компактного источника тока.

В настоящее время работы по созданию бестопливных графеновых электрогенераторов финализированы и в ближайшие месяцы планируется их промышленный выпуск на первом построенном в Европе заводе, что позволит говорить о наступлении новой технологической эры получения энергии без использования ископаемого топлива.

Уникальность созданной графеновой технологии электрогенерации заключается в её компактности и способности работать в любых климатических условиях. Эта технология может быть использована не только для обеспечения электричеством домов, но и для создания полностью автономного электромобиля с графеновым источником тока.

Революционное значение разработки компании Neutrino Energy Group ещё только предстоит оценить, но уже сегодня отчетливо виден серьезный потенциал технологии графеновой электрогенерации.