Потребность в чистой, стабильной и возобновляемой энергетике никогда не была столь острой, как в современном мире. Цены на энергоносители растут, они сами становятся оружием геополитической борьбы, все это ведет к разгону инфляции и замедлению роста экономик. Но в цивилизованных странах давно сложился консенсус: в ближайшие десятилетия от ископаемого топлива надо уйти подальше, чтобы и с выбросами парниковых газов не жестить, и диверсифицировать источники энергии. Рассказываем о проекте Heliogen, который вознамерился избавиться от недостатков возобновляемой энергетики.
Возобновляемые источники энергии пускай и получили широкое распространение, но идеальными их назвать сложно. Солнечная и ветряная энергетика с каждым годом становятся дешевле, но у них есть проблемы с накоплением и хранением энергии. Батареи для этих нужд требуют использования редкоземельных металлов, процесс добычи которых достаточно грязен.
Серийный предприниматель Билл Гросс привлек инвестиции от фонда Билла Гейтса на проект Heliogen, где применяется особый подход к использованию лучей солнца и хранению тепла от них. Речь про гигантское увеличительное стекло и горячие камни.
Стоит сразу отметить, что ничего нового в концентрированной солнечной энергии как таковой нет. Еще в античные времена Архимед, как утверждается, использовал тепловой луч для сжигания римского флота. В послевоенное время эксперименты с гелиоконцентраторами проводились в Ташкенте, а позже и в западных странах.
Множество размещенных по кругу зеркал отражают свет в одну возвышенную точку, где находится вода или расплавленная соль. В отличие от солнечной энергетики, эти установки не используют солнечные панели и фотоэлектрический эффект для прямого преобразования солнечного света в электричество. Речь про тепловую энергию солнца, которая потом используется для генерации электричества и не только.
Например, в промышленности интенсивное тепло зачастую используют в таких производственных процессах, как плавка или производство цемента. Для этого сжигают много ископаемого топлива.
Американский стартап Heliogen обещает продемонстрировать достижение тех же температур без использования топлива и без сумасшедшего углеродного следа в атмосфере, сделать промышленные образцы своих гелиостанций и выдавать достаточно тепла даже для электролиза водорода, который затем уже можно использовать как «зеленое» топливо.
«Если вы сможете произвести зеленый водород, это изменит правила игры. Мы хотим в долгосрочной перспективе стать зеленой водородной компанией», — комментировал Билл Гросс перспективы своего стартапа в интервью CNN.
В американской Калифорнии, в пустыне Мохаве компания Heliogen построила миниатюрную версию своего планируемого завода по переработке солнечной энергии. Это испытательный завод на 400 зеркал — десятая часть от того, что будет на коммерческих образцах в будущем. Но даже с таким количеством зеркал температура поглотителя тепла достигает 1500 градусов по Цельсию. Для сравнения: в зависимости от технологии альтернативные установки, фокусирующие лучи на поглотителях, добиваются температуры в 600—1200 градусов по Цельсию при куда бо́льших размерах.
«Их способность достигать высоких температур, необходимых для промышленных процессов, является многообещающим достижением в стремлении однажды заменить ископаемое топливо», — говорил Билл Гейтс, когда объявлял о своих инвестициях в проект.
За счет чего удается добиться подобного превосходства? Все дело в программном обеспечении. Инженеры Heliogen используют искусственный интеллект и видеокамеры для того, чтобы максимально точно удерживать положение луча на теплопоглотителе в течение дня. Точность движения зеркал регулируется одной двадцатой градуса. Все вместе они работают как одно гигантское увеличительное стекло (с таким, но поменьше, вы, скорее всего, экспериментировали в детстве).
Под каждым зеркалом Heliogen находятся маленькие моторчики, управляемые искусственным интеллектом, который, в свою очередь, использует компьютерное зрение для анализа картинки с камер наблюдения на башне для точнейшей наводки зеркал на цель. ИИ настраивает зеркала таким образом, чтобы отражение в них было максимально ярким. Чем дальше от солнца смотрят зеркала, тем более темное синее небо в нем отражается.
Цель — солнечный приемник, небольшая тарелка на верхней точке башни. Каждые несколько секунд ИИ осматривает зеркала и отдает приказы о корректировании их позиции.
«Для этой индустрии это в корне меняет правила игры», — заявил один из создателей ИИ.
Еще одно нововведение компании Heliogen — это камни. Вместо батарей, соли или воды тепловые лучи нагревают именно их. Вся эта температура выше тысячи градусов по Цельсию генерируется лишь для того, чтобы нагревать камни в основании башни. Как утверждают создатели, температура нагрева столь высока, что внутренности башни приходится изолировать от ее внешней металлической оболочки.
Когда же солнце заходит, камни остывают крайне медленно, так как находятся, по сути, в изолированном термосе. Они остаются прогретыми на протяжении недель.
В будущем создатели гелиоконцентратора собираются довести масштабы установок до 40 тыс. зеркал. Все они будут находиться под управлением ИИ, который будет максимально эффективно использовать каждое зеркало. Оно совсем небольшое и к тому же довольно простое в производстве и перевозке. В теории из таких зеркал в пустынях можно было бы собирать огромные фермы, прогревать огромное количество каменных батарей, которые затем использовались бы в производстве водорода. А уже водород, в свою очередь, можно доставлять во все уголки света, где нужна энергия. Таким образом, страны, которые одарены солнцем, стали бы важными экспортерами энергии.
«Моя мечта — к концу этого десятилетия построить тысячу башен на юго-западе США, тысячу в Австралии, еще тысячу на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Таким образом мы будем генерировать энергию почти для всех континентов», — делится Билл Гросс своими амбициозными планами. Для этих целей ему потребуется занять своими зеркалами площадь, сравнимую с Аляской. Но если это будут пустыни, особо возмутиться никто не должен.
«Мы постоянно беседуем о климатических беженцах и войнах, которые ведутся за ископаемое топливо. Мы надеемся стабилизировать глобальную политику», — поддерживает его Стив Шелл, ведущий инженер проекта.
22 февраля Heliogen сообщила о подготовке строительной площадки на своем первом полномасштабном производственном объекте. Ввести его в эксплуатацию планируют в III квартале 2022 года. Со сборочных линий будут сходить зеркала (они же гелиостаты) и другие компоненты, необходимые для станций. Эта фабрика произведет зеркала для первого коммерческого проекта Heliogen в Калифорнии.
К стартапу присоединился Энди Ламберт, который ранее работал в SpaceX и BMW. Он занял кресло директора по производству и цепочке поставок.
В прошлом ноябре Heliogen в партнерстве с Bloom Energy продемонстрировала использование своей технологии при производстве водородного топлива. Обеспечиваемые установкой высокие температуры, как утверждается, позволили производить водород на 45% эффективнее, чем при применении низкотемпературных методов.
В декабре Heliogen анонсировала выпуск ИИ-роботов, которые будут устанавливать, позиционировать и очищать зеркала. Роботы будут полностью автономными. Ожидается, что они начнут работать на объектах Heliogen в 2023 году. Продолжим наблюдать за проектом.
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by