Энергия и элементы питания

Уругвай — небольшое государство, одно из самых благополучных в Южной Америке. За последние десятилетия эта страна помимо успехов в экономике добилась впечатляющих результатов в трансформации собственной энергетики. На данный момент в стране более 99% энергии генерируется низкоуглеродыми источниками, преимущественно гидро‑ и ветрогенерацией. Доля полностью импортных ископаемых источников в 2005 году составляла 55%, сейчас — менее 1%. При этом Уругвай фактически стал крупным региональным экспортёром электроэнергии. Подобные показатели конечно же не являются уникальными. Несколько стран на данный момент уже на 100% «запитаны» низкоуглеродными источниками. Показатель выше 95% отмечен у более чем 10 стран. Однако Уругвай на их фоне выделяется особенно быстрым транзитом к возобновляемой энергетике. Кроме того, добиться таких результатов удалось без крупных государственных инвестиций и избежав использования атомной энергии.

Мы часто рассказываем об умных домах, но сегодня темой статьи станет офис. Ранее мы рассказывали об автоматизации офиса на 300+ сотрудников в Минске и умном офисе в Москва-Сити. Теперь мы зайдем со стороны диспетчеризации инженерных систем.

В Бишкеке мы посетили интересный объект: целый этаж гостиницы, который переделали под офисные помещения. Интегратору поставили задачу мониторинга и управления инженерными системами. В качестве основы выбрали контроллеры и модули Wiren Board. Система позволяет отслеживать протечки воды, контролировать потребление электроэнергии, управлять кондиционерами в серверной комнате. Кроме того, в нее добавили экспериментальную интеграцию с приточно-вытяжными установками Turkov.

Натрий-ионные аккумуляторы для электромобилей и систем хранения энергии все ближе к массовому внедрению. Их широкое распространение может привести к удешевлению устройств и авто с таким источником питания, снижению риска возгорания (помните ролики с горящими Tesla?) и сокращению зависимости от лития, кобальта и никеля. И я сейчас говорю не про лабораторные исследования и первые прототипы. 18 ноября китайская компания CATL, крупнейший в мире производитель аккумуляторов, представила второе поколение натрий-ионных батарей. Подробности — дальше.

Производство возобновляемой энергии почти полностью направлено на выработку электроэнергии. Однако мы используем больше энергии в виде тепла, которое солнечные панели и ветряные турбины могут производить только косвенно и относительно неэффективно. Солнечный тепловой коллектор пропускает преобразование в электричество и поставляет возобновляемую тепловую энергию прямым и более эффективным способом. Гораздо менее известно, что механическая ветряная мельница может делать то же самое в ветреном климате — за счет увеличения тормозной системы ветряная мельница может генерировать много прямого тепла за счет трения. Механическая ветряная мельница также может быть соединена с механическим тепловым насосом, что может быть дешевле, чем использование газового котла или электрического теплового насоса, приводимого в действие ветряной турбиной.

Тепло против электричества

В мировом масштабе спрос на тепловую энергию соответствует одной трети первичного энергоснабжения, тогда как спрос на электроэнергию составляет всего одну пятую. В умеренном или холодном климате доля тепловой энергии еще выше. Например, в Великобритании тепло составляет почти половину от общего потребления энергии. Если рассматривать только домохозяйства, тепловая энергия для нагрева помещений и воды в умеренном и холодном климате может составлять 60–80 % от общего внутреннего спроса на энергию. Несмотря на это, возобновляемые источники энергии играют незначительную роль в производстве тепла. Главным исключением является традиционное использование биомассы для приготовления пищи и отопления, но в «развитом» мире даже биомасса часто используется для производства электроэнергии вместо тепла. Использование прямого солнечного тепла и геотермального тепла обеспечивает менее 1% и 0,2% мирового спроса на тепло соответственно. В то время как возобновляемые источники энергии обеспечивают более 20% мирового спроса на электроэнергию (в основном гидроэлектроэнергия), они обеспечивают только 10% мирового спроса на тепло (в основном биомасса)

Современные воздушные шары с бортовым источником тепла были разработаны Эдом Йостом и Джимом Винкером, начиная с 1950-х годов; их работа привела к его первому успешному полету 22 октября 1960 года.

Историческая справка

В предыдущей статье о солнечных тепловых аэростатах % был описан самый «зеленый» способ использования энергии солнечного излучения аэростатами.

Но как всякая технология или идея концепция солнечных шаров имела и свои ответвления, которые на определенных этапах полета использовали углеводородное топливо, либо потенциально могли его иметь для лучшей стабильности и управляемости полета.

Друзья, в пост собрана информация о развитии рынка электрокаров в последние годы и прогнозы. Тренды, технологии, много графиков. Надеюсь, будет интересно.

Итак, к 2011 г. автомобильная промышленность мира была огромной, крайне конкурентной и спящей. Производство автомобилей, вдохновленное «системой бережливого производства» Toyota, стало высокоэффективным и перфекционистским, но также и консервативным. Инновации приходили по частям — система стабилизации от одной компании, GPS-навигация от другой, интеграция Bluetooth откуда-то еще. Это норма в зрелой отрасли со многими игроками в длительной тесной конкуренции. Прогресс происходит распределенными приращениями, а не концентрированными скачками. 

Но затем в 2012 г. дерзкая новая компания представила гламурную версию древнего вида автомобиля, и все изменилось. Журнал Motor Trend присудил новому автомобилю награду «Автомобиль года» с беспрецедентным единогласным голосованием. Журнал Consumer Reports объявил, что это, вероятно, лучший автомобиль из когда-либо созданных, и присвоил ему наивысшую оценку — 99 из 100.

Автомобиль мог разогнаться с нуля до 100 км/ч за 4-5 секунд. Он был признан самым безопасным автомобилем в истории. Он вмещал семь человек, с роскошными функциями, управляемыми с огромного сенсорного экрана рядом с водителем. Его двигатель был в два раза эффективнее любого другого на дороге. И самое главное, вредных выхлопов не было вообще.

Новой компанией стала Tesla. Новый автомобиль – полностью электрическая Model S от Tesla. Но новый автомобиль был одновременно и старейшим типом автомобиля.

«Люди всегда мечтали летать. Сегодня эта мечта стала кошмаром для экологии. А что, если бы мы могли летать по‑другому?»

Томас Сарасено

Сегодня отмечается день гражданской авиации. Смысл праздника напомнить важность авиации, особенно международных авиаперевозок, для социального и экономического развития мира. Сам смысл этого развития все чаще в наше время приобретает зеленый оттенок, и все больше критики с точки зрения экологов достается именно международным перевозкам.

И все это в основном относится к аппаратам тяжелее воздуха, несмотря на то что сам факт начала полета человека начался с воздушных шаров.

А точнее тепловых воздушных шаров, которые и придали самому понятию авиация изначальный смысл, но вскоре утратили его по причине своей тихоходности и зависимости от погоды.

Но в наше время все более актуальным становятся вопросы экологичности и независимости от потенциальных мест посадки. И поэтому стоит вновь рассмотреть варианты возможного второго возрождения изначальной авиации — аэронавтики.

Конечно сейчас тепловые шары летают тоже используя углеводородное топливо для поддержки положительной плавучести, но так было не всегда!

Более того по отношению к всем тепловым воздушным шарам утверждать такое теоретически неверно! А чтоб стало понятнее для начала приведу один исторический пример.

Привет, Хабр!

Мне очень понравилось, что в комментарии к предыдущей моей статье «Пещерные астронавты. Предыстория освоения внеземных лавовых трубок» уважаемый @ZekaVasch сравнил описанные проекты с фантазиями Николая Носова из книги «Незнайка на Луне». Поэтому теперь я вернусь к теме Солнечного Города.

Ранее в этом блоге я уже обращался к истории солнечных панелей и способам их оптимизации. Действительно, пока сложно всерьёз воспринимать идеи из разряда «застелить солнечными батареями значительную часть Сахары», во многом потому, что утилизация отработанных солнечных панелей ничуть не экологична. Однако уже существуют интересные проекты по встраиванию солнечных панелей в имеющуюся инфраструктуру, что позволяет переиспользовать её в качестве генератора энергии. Например, в 2023 году на Хабре вышла статья уважаемого @Zel «Действительно ли солнечные эксперименты неудачны?», где он упомянул о превращении в экспериментальные солнечные панели отдельных участков дорожного полотна в Европе. Небольшой обзор реализованных и ведущихся проектов такого рода на начало 2024 года (не только в Европе) приведён здесь, но в целом такая технология воспринимается с осторожным пессимизмом. Я же сегодня хочу рассказать о схожей технологии: в настоящее время разрабатываются прозрачные материалы для производства солнечных батарей, что позволило бы просто застеклить такими панелями высотные здания в районах с хорошей инсоляцией.

С неолита до начала двадцатого века подстриженные леса, подстриженные деревья и живые изгороди обеспечивали людей устойчивым источником энергии, материалов и продовольствия.

• крайне просто устроен, что позволяет проводить эксперименты по самостоятельной постройке такого устройства практически любому желающему;
• сразу генерирует постоянный ток без каких-либо выпрямителей;
• при достаточно малом выходном напряжении (может быть скорректировано, об этом ниже) может потенциально генерировать огромные токи (до миллиона ампер и более), что позволяет использовать его в качестве источника питания для мощной электросварки (сразу сваривающей даже бруски металла) и рельсотронов (над этим типом питания, в частности, работала американская DARPA), заменяя собой батарею конденсаторов.

На дворе 1947 год, и США оправляются от разрушительных последствий Второй мировой войны. Жизнь людей потихоньку возвращается в мирное русло, и многие ищут новые способы заработать.

Одним из таких людей стал Джесс М. Ричи — оператор бульдозера из Калифорнии, который заявил, что нашел специальную добавку для продления срока службы свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов. Якобы она позволяла существенно увеличить их надежность и долговечность, что было крайне актуально в условиях растущего спроса на автомобили. Ну казалось бы, нашел и нашел — молодец. Но эта добавка под названием AD-X2 стала причиной слушаний комитета в Сенате, отставки двух директоров Национального бюро стандартов и личного вмешательства министра торговли США.

Большинство одноразовых батареек для вейпов на самом деле можно перезаряжать. И вот очередное тому доказательство. Блогер Крис Доэл собрал 130 одноразовых батареек для вейпа и превратил их в аккумулятор для электровелосипеда.

Сегодня я немного расскажу про очень хайповую тему в мировом материаловедении в последние несколько лет — перовскитные солнечные батареи. Они широко исследуются как источник экологически чистой электроэнергии.

Принцип работы солнечных батарей следующий: используется полупроводниковый материал. Такие материалы в своей электронной структуре имеют так называемую запрещенную зону — область энергий, которую электрон в нем иметь не может. Ниже по энергии находится валентная зона — в ней в нормальных условиях находятся электроны. Выше лежит незанятая зона проводимости. Если материал поглотит фотон с энергией, равной или большей ширине запрещенной зоны — один из электронов выкинет вверх в зону проводимости, оставив дырку (именно так ее и называют) в валентной зоне. При наличии в изделии материалов, проводящих отдельно электроны и отдельно дырки, электроны могут уйти во внешнюю цепь, запитав какую‑то нагрузку. Таким образом, световая энергия напрямую превращается в электрическую.

Все знают, что промышленная революция произошла где-то там пару столетий назад, и чего-то там с паровыми двигателями. Так вот, то были лишь цветочки. Мы сейчас находимся на пороге шестой, и последней, промышленной революции. Мы переживаем фундаментальную трансформацию нашего экономического промышленного энергетического метаболизма в масштабах цивилизации.

Хотя некоторые аспекты этой статьи по определению являются спекулятивными, её предсказания легко можно проверить, они основаны на простых аксиомах и общедоступной информации. То, что неизбежность этого исхода ещё недостаточно хорошо осознаётся, всего лишь побочный эффект когнитивных ошибок и многолетней промышленной стагнации.

Ключевым фактором для радикальной энергетической трансформации является дешевая солнечная энергия. Стоимость солнечной электроэнергии снижается уже пятое десятилетие подряд. С каждым удвоением объёмов производства затраты стабильно падали на 30-40% с начала коммерческой эксплуатации панелей в 1970-ых, но только в последние несколько лет эта цена стала конкурентоспособной с традиционной генерацией электроэнергии. Это явно видно на графике ниже, и там же видно, насколько небольшой прогресс необходим, чтобы солнечная энергия чисто экономическими методами вытеснила нефть и газ.

Хочу представить устройство, полезное для людей занимающихся электроникой, ремонтом и разработкой различных блоков питания, а также удобный способ тестирования бытовых аккумуляторных батарей. Это самодельный вариант так называемой электронной нагрузки или по другому эквивалента нагрузочного сопротивления применяемый для проверки соответствия характеристикам аккумуляторов и источников питания постоянного тока.

Перспектива получения практически неограниченной чистой геотермальной энергии теперь стала значительно ближе. Лаборатория экспериментальной механики горных пород (LEMR) из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) показала, что полупластичную, липкую породу на сверхкритических глубинах все ещё можно разрушить, чтобы она смогла пропускать воду.

Наряду с ядерной энергией в форме деления или синтеза и ещё одним-двумя передовыми источниками, геотермальная энергия имеет реальную перспективу сделать концепцию всеобщего дефицита энергии такой же устаревшей, как беспокойство о саблезубых тиграх. Используя огромное тепло земных недр, теоретически можно добыть достаточно чистой энергии, чтобы удовлетворить все энергетические потребности человечества на миллионы лет вперёд, решив главную проблему изменения климата более или менее за одну ночь.

Проблема в том, что вся эта чудесная энергия заперта на много миль под земной корой, а затраты на её добычу астрономические. В результате сегодня геотермальная энергия является нишевым источником, доступным только в нескольких разбросанных по планете вулканических регионах, где тепло находится гораздо ближе к поверхности — как правило, они находятся далеко от тех мест, где энергия необходима.

Привет, жители Хабра! Это Виктор Сергеев из команды спецпроектов МТС Диджитал. Идея получения солнечной энергии прямиком из космоса появилась примерно в середине XX века, возможно, даже раньше. Ее озвучил, например, Айзек Азимов в НФ-рассказе «Логика» в 42-м году. Что касается практики, а не фантастики, то один из ранних проектов NASA из 60-х предполагал размещение больших солнечных панелей на орбите Земли с целью бесперебойной подачи энергии на Землю. Но отсутствие необходимых технологий и огромные затраты, требующиеся для их поиска, привели к заморозке проекта.

Сейчас компания Aetherflux, созданная Байджу Бхаттом (сооснователь платформы Robinhood), намерена превратить эту мечту в реальность. Миссия Aetherflux — использовать спутники на низкой околоземной орбите для сбора солнечной энергии и передачи ее на Землю через инфракрасный лазер. Подробности — под катом.