Пісок, глина та іржа можуть стати основою енергетики майбутнього — ВЕФ назвав десять перспективних технологій

У новому звіті Всесвітнього економічного форуму (ВЕФ) та видавництва Frontiers представлені десять технологій, які до 2030 року допоможуть зменшити викиди шкідливих речовин, знизити залежність від основних постачальників викопного пального та забезпечити надійне енергопостачання для більшої кількості людей. Для цього все є, необхідні лише бажання і… гроші. Грошей краще побільше.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews

Звіт ВЕФ та Frontiers спирається на дослідження Потсдамського інституту вивчення кліматичних змін (Potsdam Institute for Climate Impact Research, PIK). Ще в 2009 році дослідники PIK запропонували концепцію «планетарних меж» — показників стану ряду характеристик Землі, вихід за які потенційно загрожує життю на планеті. Наприклад, до них належать рівень закислення океану, скорочення біорізноманіття та інші параметри. У 2026 році, повідомляють науковці, на Землі перевищено сім з дев'яти таких показників. Причому переважна більшість загроз планеті несе енергетика або пов'язані з нею сфери.

Від того, як ми виробляємо енергію, залежить, скільки вуглецю потрапляє в атмосферу і як швидко відбувається закислення океанів. Це впливає на те, як використовуються земля, вода та корисні копалини, а також на те, наскільки добре громади справляються з аномальною спекою та іншими потрясіннями. Ось чому в звіті кожна технологія оцінюється з точки зору її впливу на планетарні межі, рівність і безпеку. У ньому зважуються переваги та недоліки для планети, людей і систем, що забезпечують енергопостачання.

Це майбутнє визначатимуть наступні десять технологій:

• Цемент на основі обожненої глини та вапняку (LC3). Майже половину клінкеру в цементі пропонується замінити обожненою глиною та вапняком. Клінкер отримують з тих же компонентів шляхом обжарювання при температурі близько 1450 °C. Цей процес пропонується замінити додаванням глини, обожненої при температурі до 800 °C, і вапняку, що дозволить зменшити викиди вуглецю до 40 %.
• Віртуальні електростанції та мережі. Програмне забезпечення буде координувати роботу домашніх акумуляторів, зарядних пристроїв для електромобілів та інтелектуальних термостатів, щоб забезпечити подачу енергії або знизити навантаження, а цифрові двійники — віртуальні копії енергосистеми — будуть прогнозувати її подальшу поведінку. Керувати домашнім акумулятором, заряджати електромобіль і навіть користуватися гарячою водою доведеться з оглядкою на потреби країни.
• Акумулятори на основі поширених матеріалів. Необхідно знижувати залежність від літію та Китаю. Натрієві, цинкові та залізні акумулятори повинні стати альтернативою літієвим, поступаючись їм у легкості, але виграючи в стійкості до холоду та пожежобезпеки. Особливу увагу приділяють залізо-повітряним акумуляторам, які накопичують і віддають енергію в ході окисно-відновних реакцій з залізом. Простими словами, йдеться про оборотне утворення іржі.
• Накопичувачі теплової енергії. Відновлювальну енергію пропонується зберігати у вигляді тепла в цеглі, піску або розплавленій солі, щоб використовувати її для роботи промислових печей, на які припадає приблизно п'ята частина світового енергоспоживання. Цеглою активно займається компанія Білла Гейтса, піском — фінни.
• Тандемні сонячні елементи на основі перовскиту та кремнію. Це сонячні елементи зі слоєм перовскиту, нанесеним на кремнієву клітину. Така комбінація дозволяє охоплювати більш широкий спектр світла та виробляти приблизно на 20 % більше енергії з тієї ж площі клітини.
• Удосконалені підводні лінії електропередач постійного струму високої напруги (HVDC). Такі лінії зазвичай з'єднують національні енергосистеми, щоб передавати надлишки чистої енергії туди, де вона необхідна. Технологія пропонується для забезпечення перетоків електроенергії та балансування енергосистем сусідніх країн.
• Модульні ядерні реактори. Це невеликі реактори заводської збірки, які можна транспортувати до місць виробництва енергії — своєрідні атомні «батарейки» мегаватної потужності. Такі реактори покликані забезпечити більш чисту енергію за конкурентоспроможною ціною.
• Інтегровані в будівлі фотоелектричні системи. Перетворення дахів, фасадів і вікон з кремнієвим покриттям на сонячні генератори без використання нових земельних ділянок.
• Плавучі морські вітрові генератори. Установка вітрових турбін на глибинах понад 300 м, щоб використовувати енергію найсильніших морських і океанських вітрів.
• Літієві акумулятори нового покоління. Розвиток літій-сірчаних та твердотільних акумуляторів, які мають більшу енергомісткість при меншій вазі та меншій пожежонебезпечності.

«Багато з необхідних нам енергетичних рішень вже існують у лабораторіях. Проблема в тому, щоб впровадити їх у домівки, на заводи та в електромережі достатньо швидко, щоб це мало значення. Відкритість науки прискорює цей процес, дозволяючи інженерам, керівникам компаній та урядам спиратися на результати спільних досліджень. Цей звіт надає достовірні дані тим, хто вирішує, як зміцнити енергетичну безпеку, зменшуючи при цьому шкоду для клімату», — сказав Фредерік Фентер (Frederick Fenter), головний редактор Frontiers.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки