Neutrinovoltaic - ключ к переходу на «зелёную энергетику»

30 апреля 2021 11:13

Современный мир остро нуждается в новых технологиях получения энергии. Стратегическое развитие государства, основанное преимущественно на добыче ископаемого топлива, можно охарактеризовать по меньшей мере, как недальновидное: в тренде международной политики – переход к «зелёной энергетике».

Наиболее сильные в экономическом плане страны уже на протяжении последних 10 лет активно развивали альтернативную энергетику и замещали тем самым мощности традиционной энергетики. Планы развития большинства стран опираются на внедрение солнечной и ветровой электрогенерации при сохранении роли гидро и атомных электростанций, анонсируется широкое внедрение водорода, как источника получения энергии без выбросов СО2. Немаловажным фактором эффективности в энергетике будущего будет создание распределённой системы электроснабжения, т.е. размещение электрогенерирующих мощностей как можно ближе к месту потребления энергии, что подразумевает уменьшение потерь в электросетях и сокращения затрат на их строительство.

К сожалению, все внедряемые виды альтернативной энергетики имеют существенный недостаток, а именно, зависимость от погодных условий, ставящий вопрос о надёжности работы энергосистемы или необходимости строительства дорогостоящих страхующих компенсирующих мощностей, что увеличивает цену и так недешёвой альтернативной энергетики. В мире объективно существует потребность создания новых надёжных источников и технологий получения энергии.

В последние полгода мировая общественность изучает с повышенным вниманием   разработку немецкого математика Holger Thorsten Schubart, создавшего совместно с коллективом лучших учёных мира, объединившихся в  немецко-американской компании Neutrino Energy Group, технологию получения постоянного электрического тока, получившую название Neutrinovoltaic.

Уникальность разработки - в её универсальности. Учеными был создан наноматериал, который преобразовывает энергию электромагнитных излучений, включая нейтрино и терагерцевые волны, в электрический ток. Название технологии говорит о том, что учёные нашли техническую возможность получения энергии от космических нейтрино, поток которых составляет круглосуточно около 60 млрд. частиц в секунду через 1 см2 земной поверхности.

Holger Thorsten Schubart, характеризуя возможность получения электрического тока от космических нейтрино, говорит о некоторых деталях:  «Основа технологии – это многослойный наноматериал толщиной 10-20 нанометров, нанесённый на одну строну металлической фольги. Он состоит из чередующихся слоёв графена и легированного кремния. Название Neutrinovoltaic не должно вводить в заблуждение, мы не утверждаем, что созданный нами наноматериал преобразовывает только энергию нейтрино в электрический ток, наоборот, мы утверждаем, что нейтрино только один из факторов, вызывающих появление тока, что в настоящее время доказано опубликованными результатами экспериментов COHERENT в лаборатории Ок-Ридж (США), подтвердившие, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Аналогичную модель взаимодействия нейтрино с атомами графена можно принять в качестве теоретического обоснования схемы конвертации энергии нейтрино в постоянный электрический ток.  Эти взаимодействия являются одним из факторов, усиливающих колебания атомов графена, происходящих в виде «графеновых волн». Механизм появления электрического тока в цепи определяется интенсивностью и амплитудой колебаний атомов графена, происходящих в виде «графеновых» волн, которые зависят не только от воздействия нейтрино, но и от электросмога, терагерцевых волн (Т-лучи), антинейтрино, других электромагнитных излучений, природу которых мы можем и не знать сейчас, а также температуры.»

Holger Thorsten Schubart, генеральный директор Neutrino Energy Group

Интенсивные «графеновые» волны не являются несомненным условием появления направленного движения электронов (электрического тока). Нужна сила, которая заставила бы их течь в одном направлении, а для этого должна быть нарушена внутренняя симметрия материала, или то, что физики называют «инверсией». Электроны графена должны чувствовать равную силу между ними, а это означает, что любая поступающая энергия рассеивает электроны во всех направлениях, симметрично. Необходимо было нарушить инверсию графена и вызвать асимметричный поток электронов в ответ на поступающую энергию от нейтрино и других электромагнитных излучений.

Учитывая опубликованные результаты исследований графена другими учёными, команда Holger Thorsten Schubart предположила, что размещение слоя графена между слоями легированного кремния выбивает электроны графена из равновесия, электроны, ближние к кремнию, испытывали определенное воздействие. Общий эффект заключается в том, что физики называют «косым рассеянием» - термин, определяющий процесс, при котором облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении. Чем сильнее энергия поступающих излучений, тем больше энергии можно преобразовать в устройстве-конверторе в постоянный ток.

Однако, для науки важен несомненно сам факт открытия, а для реальной жизни -  возможность прикладного его применения. Насколько в этом аспекте можно говорить о значении этой технологии для повседневности?

Neutrinovoltaic технология позволяет создавать автономные и очень компактные источники электроэнергии, поскольку электрогенерирующие пластины могут размещаться «стопкой», как пачка бумаги, в отличие от пластин солнечных коллекторов.

 К примеру, источник постоянного тока размером «с дипломат», имеет выходную мощность от 4,5 до 5,5 кВт /час. Такие габаритные характеристики позволяют создавать источники постоянного тока для их внутрикорпусного размещения в различных гаджетах, электроинструментах и даже электромобилях. Neutrino Energy Group совместно с индийской компаний C-MET, одним из лидеров в области изучения и создания метаматериалов и компьютерных технологий, заключили в марте 2021 года Меморандум о сотрудничестве в области изучения возможностей прикладного использования технологии Neutrinovoltaic и совместной разработки, производства Pi-Car электромобиля из нового метаматериала со встроенными в его корпус источниками тока на основе Neutrinovoltaic технологии. Стартовые инвестиции в проект составили $2.5 млрд. Также компания Neutrino Energy Group заключила ряд лицензионных соглашением с несколькими производственными компаниями по производству источников тока.

Интенсивная динамика разворачивающихся работ обещает уже в ближайшие годы появление на рынке автономных источников постоянного тока различной номенклатуры и назначения. Их массовое внедрение будет означать появление распределённой системы электроснабжения, что подразумевает размещение электрогенерирующих устройств в месте потребления энергии.

Подобный подход к трансформации системы энергогенерации даст возможность совершить контролированный и логичный переход к «зеленой энергетике», которая позволит удовлетворять растущие потребности человечества в энергии – чистой, безопасной, экологичной и доступной, без загрязнения атмосферы вредными выбросами, истощения природных ресурсов и разрушения экологического баланса Планеты.

Автор: к.т.н. Румянцев Л.К.