Графен, суперконденсаторы и искусственный интеллект – основа графеновой энергетики
Накопленный опыт эксплуатации объектов солнечной энергетики и ветрогенерации показывает, что в секторе «зелёной» энергетики ощущается острая необходимость в новых устойчивых решениях.
Показательным примером тому является ситуация с солнечной фермой Северной территории недалеко от Кэтрин (Австралия) стоимостью 40 млн. долл., которая была построена в 2020 году, но на протяжении нескольких лет не подключена к сети. Вся проблема в том, что добавление 64 МВт, генерируемых солнечными панелями в сеть на 250 МВт, сделало электроснабжение потребителей нестабильным из-за зависимости от погодных условий, а работу сети непригодной к использованию.
В прессе и на телевидении, особенно в последнее время, происходят дискуссии о проблемах этих двух технологий электрогенерации не только в плане устойчивости работы из-за критической зависимости от погодных условий, но и относительно нанесения экологического вреда природе из-за отсутствия технологий переработки отслуживших свой срок работы солнечных панелей и лопастей ветрогенераторов, а также протечек масла при работе ветряков, что особенно критично при попадании его в воду. Также отмечается ненадёжность работы ветряных турбин из-за их низкого качества, что приводит к большим финансовым потерям.
В мире прослеживается явно выраженная тенденция проведения исследований в области бестопливной распределённой электрогенерации и возможности адаптации бестопливных технологий для нужд электромобилей, водного транспорта и т.д. Причём наиболее перспективным считается направление, связанное с изучением свойств и технологиями на основе двумерных наноматериалов и созданием на их основе бестопливных генераторов электрического тока.
Анализ опубликованных материалов учёных различных стран показывает, что приоритетным по значению наноматериалом с многофункциональным прикладным применением можно назвать графен, который является наиболее тонким и легким (1 м2 графена весит около 0,77 миллиграмма), известным науке соединением толщиной в один атом. Наряду с этим графен в 100-300 раз прочнее стали с пределом прочности при растяжении 130 ГПа и модулем Юнга 1 ТПа, лучший проводник тепла при комнатной температуре (от (4,84±0,44) × 10^3 до (5,30±0,48) × 10^3 Вт/м·К), а также лучший известный проводник электричества. Наибольшие успехи применения графена к настоящему времени достигнуты в высокочастотной электронике, био-, химических и магнитных датчиках, фотоприемниках со сверхширокополосной передачей, а также в накоплении и генерации энергии.
Одно из «узких» мест в технологических исследованиях и прикладном применении графена – это получение большой площади материала, что является необходимым условием для производства компактных промышленных бестопливных генераторов различного предназначения в отличие от бытовых генераторов нетто-мощностью 5-6 кВт, электрогенерирующие пластины для которых можно изготовить с применением метода химического осаждения из паровой фазы (CVD, chemical vapor deposition) при использовании токсичных химикатов для выращивания графена в виде монослоя путем воздействия карбида платины, никеля или титана на этилен или бензол при высоких температурах. Альтернативы использованию кристаллической эпитаксии (наращение кристаллического слоя на кристалл, именуемый, как подложка), на чем-либо, кроме металлической подложки, до 2012 года не существовало. Исследования, проведенные в 2012 году, показали, что, анализируя энергию адгезии графена к поверхности раздела, можно эффективно отделить графен от металлической пластины, на которой он выращен. Кроме того, качество графена, который был выделен с помощью этого метода, было достаточно высоким для создания молекулярных электронных устройств. За последние 10 лет исследования в области выращивания CVD-графена достигли значительных результатов, что сделало качество графена пригодным для внедрения технологий с его использованием. Кроме того, компании Neutrino Energy Group, лидеру в разработке бестопливной графеновой электрогенерации, совместно с партнёрами удалось разработать инновационный высокопроизводительный метод нанесения одноатомных слоёв графена и других материалов методом плазменного напыления на большие поверхности, что кардинально расширило возможности прикладного использования Neutrinovoltaic технологии.
Достижения исследователей в области технологии выращивания графена на больших площадях позволяет компании Neutrino Energy Group реализовать масштабные проекты в области графеновой электрогенерации.
В отличие от солнечной энергетики и ветрогенерации бестопливная графеновая технология получения электрического тока является устойчивым решением, т.к. не зависит от погодных условий, работа происходит в базовом режиме 24 часа в сутки.
Одним из особенностей альтернативной электрогенерации в отличие от традиционной энергетики является необходимость использования аккумуляторных батарей, из-за чего в мире развернулась серьезное соперничество за контроль над месторождениями лития. По убеждению президента компании Neutrino Energy Group Holger Thorsten Schubart, потребность в новой технологии хранения энергии, которая заменит аккумуляторные батареи очень высока. Именно поэтому компания совместно с контрагентами разрабатывает систему хранения энергии на основе суперконденсаторов.
Holger Thorsten Schubart отмечает, что устойчивая работа системы хранения энергии на основе суперконденсаторов невозможна без использования искусственного интеллекта (ИИ) для интеллектуального управления энергией. ИИ привносит в управление энергопотреблением уровень сложности, который ранее был недостижим. Анализируя большие объемы данных в режиме реального времени, ИИ может предсказывать закономерности потребления энергии, оптимизировать циклы зарядки и разрядки суперконденсаторов и управлять распределением энергии в сети с непревзойденной точностью.
Графеновая электрогенерация, система суперконденсаторов и ИИ позволит построить новую бестопливную распределённую энергетическую инфраструктуру, а также даст возможность человечеству перейти на принципиально новые технологические решения в области производства автономного электротранспорта без ущерба для экологических целей.
«Компания Neutrino Energy Group, - по утверждению Holger Thorsten Schubart, - достигла огромных успехов в изучении и применении графена для нужд электрогенерации, подключив к проводимым работам лучших в мире учёных в области графеновой электрогенерации, суперконденсаторов и ИИ. Компания является мировым лидером в этом направлении, и наши учёные обладают уникальными знаниями о графене, графеновой электрогенерации, системе суперконденсаторов и интеллектуальной системе управления, позволяющих в будущем отказаться от аккумуляторных батарей. Сейчас мы знаем намного больше о графене и его свойствах, чем публикуется в открытой печати, что позволяет нам утверждать о неизбежной технологической трансформации системы электроснабжения потребителей и электротранспорте, которому будет не нужна зарядка от внешних источников».
Подводя итог, можно сказать, что это графеновая технология электрогенерации вкупе с суперконденсаторами и ИИ полностью изменит в недалёком будущем наше мировоззрение и мироуклад в области потенциальных пределов развития науки.
Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.
Показательным примером тому является ситуация с солнечной фермой Северной территории недалеко от Кэтрин (Австралия) стоимостью 40 млн. долл., которая была построена в 2020 году, но на протяжении нескольких лет не подключена к сети. Вся проблема в том, что добавление 64 МВт, генерируемых солнечными панелями в сеть на 250 МВт, сделало электроснабжение потребителей нестабильным из-за зависимости от погодных условий, а работу сети непригодной к использованию.
В прессе и на телевидении, особенно в последнее время, происходят дискуссии о проблемах этих двух технологий электрогенерации не только в плане устойчивости работы из-за критической зависимости от погодных условий, но и относительно нанесения экологического вреда природе из-за отсутствия технологий переработки отслуживших свой срок работы солнечных панелей и лопастей ветрогенераторов, а также протечек масла при работе ветряков, что особенно критично при попадании его в воду. Также отмечается ненадёжность работы ветряных турбин из-за их низкого качества, что приводит к большим финансовым потерям.
В мире прослеживается явно выраженная тенденция проведения исследований в области бестопливной распределённой электрогенерации и возможности адаптации бестопливных технологий для нужд электромобилей, водного транспорта и т.д. Причём наиболее перспективным считается направление, связанное с изучением свойств и технологиями на основе двумерных наноматериалов и созданием на их основе бестопливных генераторов электрического тока.
Анализ опубликованных материалов учёных различных стран показывает, что приоритетным по значению наноматериалом с многофункциональным прикладным применением можно назвать графен, который является наиболее тонким и легким (1 м2 графена весит около 0,77 миллиграмма), известным науке соединением толщиной в один атом. Наряду с этим графен в 100-300 раз прочнее стали с пределом прочности при растяжении 130 ГПа и модулем Юнга 1 ТПа, лучший проводник тепла при комнатной температуре (от (4,84±0,44) × 10^3 до (5,30±0,48) × 10^3 Вт/м·К), а также лучший известный проводник электричества. Наибольшие успехи применения графена к настоящему времени достигнуты в высокочастотной электронике, био-, химических и магнитных датчиках, фотоприемниках со сверхширокополосной передачей, а также в накоплении и генерации энергии.
Одно из «узких» мест в технологических исследованиях и прикладном применении графена – это получение большой площади материала, что является необходимым условием для производства компактных промышленных бестопливных генераторов различного предназначения в отличие от бытовых генераторов нетто-мощностью 5-6 кВт, электрогенерирующие пластины для которых можно изготовить с применением метода химического осаждения из паровой фазы (CVD, chemical vapor deposition) при использовании токсичных химикатов для выращивания графена в виде монослоя путем воздействия карбида платины, никеля или титана на этилен или бензол при высоких температурах. Альтернативы использованию кристаллической эпитаксии (наращение кристаллического слоя на кристалл, именуемый, как подложка), на чем-либо, кроме металлической подложки, до 2012 года не существовало. Исследования, проведенные в 2012 году, показали, что, анализируя энергию адгезии графена к поверхности раздела, можно эффективно отделить графен от металлической пластины, на которой он выращен. Кроме того, качество графена, который был выделен с помощью этого метода, было достаточно высоким для создания молекулярных электронных устройств. За последние 10 лет исследования в области выращивания CVD-графена достигли значительных результатов, что сделало качество графена пригодным для внедрения технологий с его использованием. Кроме того, компании Neutrino Energy Group, лидеру в разработке бестопливной графеновой электрогенерации, совместно с партнёрами удалось разработать инновационный высокопроизводительный метод нанесения одноатомных слоёв графена и других материалов методом плазменного напыления на большие поверхности, что кардинально расширило возможности прикладного использования Neutrinovoltaic технологии.
Достижения исследователей в области технологии выращивания графена на больших площадях позволяет компании Neutrino Energy Group реализовать масштабные проекты в области графеновой электрогенерации.
В отличие от солнечной энергетики и ветрогенерации бестопливная графеновая технология получения электрического тока является устойчивым решением, т.к. не зависит от погодных условий, работа происходит в базовом режиме 24 часа в сутки.
Одним из особенностей альтернативной электрогенерации в отличие от традиционной энергетики является необходимость использования аккумуляторных батарей, из-за чего в мире развернулась серьезное соперничество за контроль над месторождениями лития. По убеждению президента компании Neutrino Energy Group Holger Thorsten Schubart, потребность в новой технологии хранения энергии, которая заменит аккумуляторные батареи очень высока. Именно поэтому компания совместно с контрагентами разрабатывает систему хранения энергии на основе суперконденсаторов.
Holger Thorsten Schubart, президент компании Neutrino Energy Group
Суперконденсаторы известны своей способностью быстро накапливать и выделять большое количество энергии. В то время как обычные аккумуляторные батареи накапливают энергию за счет химических реакций, суперконденсаторы накапливают энергию за счет разделения зарядов, что обеспечивает гораздо более быструю передачу энергии. Эта способность имеет решающее значение в сочетании с непрерывным источником энергии, таким как графеновый бестопливный Neutrinovoltaic генератор. Суперконденсаторы могут улавливать устойчивый поток энергии, генерируемый Neutrinovoltaic генерирующими элементами, и выделять её по требованию, обеспечивая доступность энергии в периоды пиковой нагрузки.Holger Thorsten Schubart отмечает, что устойчивая работа системы хранения энергии на основе суперконденсаторов невозможна без использования искусственного интеллекта (ИИ) для интеллектуального управления энергией. ИИ привносит в управление энергопотреблением уровень сложности, который ранее был недостижим. Анализируя большие объемы данных в режиме реального времени, ИИ может предсказывать закономерности потребления энергии, оптимизировать циклы зарядки и разрядки суперконденсаторов и управлять распределением энергии в сети с непревзойденной точностью.
Графеновая электрогенерация, система суперконденсаторов и ИИ позволит построить новую бестопливную распределённую энергетическую инфраструктуру, а также даст возможность человечеству перейти на принципиально новые технологические решения в области производства автономного электротранспорта без ущерба для экологических целей.
«Компания Neutrino Energy Group, - по утверждению Holger Thorsten Schubart, - достигла огромных успехов в изучении и применении графена для нужд электрогенерации, подключив к проводимым работам лучших в мире учёных в области графеновой электрогенерации, суперконденсаторов и ИИ. Компания является мировым лидером в этом направлении, и наши учёные обладают уникальными знаниями о графене, графеновой электрогенерации, системе суперконденсаторов и интеллектуальной системе управления, позволяющих в будущем отказаться от аккумуляторных батарей. Сейчас мы знаем намного больше о графене и его свойствах, чем публикуется в открытой печати, что позволяет нам утверждать о неизбежной технологической трансформации системы электроснабжения потребителей и электротранспорте, которому будет не нужна зарядка от внешних источников».
Подводя итог, можно сказать, что это графеновая технология электрогенерации вкупе с суперконденсаторами и ИИ полностью изменит в недалёком будущем наше мировоззрение и мироуклад в области потенциальных пределов развития науки.
Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.
