Если энергия, то чистая

Стартапы на ниве низкоуглеродной электрогенерации и экологии
29.02.2020
Мария Суханова

Энергетика - отрасль консервативная, так что инновационных компаний в ней сравнительно немного. Но они есть, и форум стартапов Slush в Хельсинки из года в год это доказывает. Slush-2019 (21-22 ноября) не был исключением.

Управление ООН по проектным услугам (United Nations Office for Project Services, UNOPS) на Slush-2019 объявило инициативу под названием Global Innovation Challenge. Она заключается в сборе всевозможных идей и решений по созданию инфраструктуры, способной смягчить угрозу глобального изменения климата. Подавать предложения можно было до 22 февраля 2020 года, авторы тех из них, которые признаны наиболее перспективными, вошли в программу акселератора, а также получили финансовую и иную поддержку для выхода на рынок. Конечно, конкурсы инноваций - национальные, международные, корпоративные - организуются постоянно (в рамках того же Slush их традиционно два: основное состязание стартапов Slush-100 и конкурс научно-исследовательских проектов, разрабатываемых университетами), но под эгидой ООН это произошло впервые.

Тематика проектов, принимаемых к рассмотрению, поистине всеохватная - как сказано на сайте UNOPS: «...от обеспечения устойчивого энергоснабжения и эффективных действий в чрезвычайных ситуациях, таких как разрушительные штормы, до инновационного земледелия, защиты биоразнообразия и снабжения людей чистой питьевой водой. А также многое, многое другое». Энергия, как видим, названа первой, и очевидно, что она должна быть «доступной по цене и чистой», как того требуют утверждённые ООН в 2015 году цели устойчивого развития.

Только добавь воды

Итак, UNOPS запрашивало от стартапов инновационные решения по выработке электроэнергии с обязательным условием «чистоты» - в том смысле, чтобы они не увеличивали концентрацию двуокиси углерода в атмосфере. (Метан с точки зрения парникового эффекта значительно опаснее, чем CO2, и его концентрация в атмосфере тоже растёт, но эту проблему - возможно, зря - рассматривают отдельно.) Технологии традиционной электрогенерации уже изучены вдоль и поперек и оптимизированы, но в случае безуглеродной и низкоуглеродной энергетики у стартапов есть широкое поле для деятельности.

Электрохимический генератор на алюминии от компании AL Technologies

Начнём с россиян. Компания AL Technologies, резидент Сколкова, разработала воздушно-алюминиевый электрохимический генератор. Он может быть изготовлен в двух вариантах: первый, стационарный, предназначается для использования в качестве резервного источника питания, второй, переносной, - для зарядки мобильных устройств. Активное вещество - алюминий - в виде стержней хранится неограниченно долго, не теряя своих свойств. Для запуска электрохимической реакции в ёмкость со стержнями заливают воду. Продукт реакции - широко распространённая в природе окись алюминия - нетоксичен и не нуждается в специальной утилизации. А поскольку в России алюминий выплавляют в основном за счёт энергии ГЭС, предлагаемая технология электрогенерации обеспечивает малый углеродный след.

Расплавленная соль

Компания Seaborg, созданная группой физиков, химиков и инженеров из Копенгагена в сотрудничестве с Датским техническим университетом, представила на Slush компактный жидкосолевой ядерный реактор. Суть технологии в том, что в качестве охлаждающей жидкости используется горячий расплав смеси солей, так что необходимая для эффективного теплового отбора температура поддерживается при низком давлении. Это повышает безопасность: в случае разгерметизации реактора расплав, соприкоснувшись с атмосферным воздухом, просто остынет и затвердеет, выброса радиоактивных веществ не последует.

Датские разработчики отказались и от традиционного замедлителя нейтронов - графитовых стержней, - заменив их расплавом NaOH, что помогло уменьшить размер энергоустановки. Реактор способен работать как на обогащённом уране, так и на тории, и «дожигать» отработанное ядерное топливо, поступающее с АЭС. В ближайшие пять лет Seaborg планирует подготовить проектную документацию и получить лицензии, в 2025 году запустить действующий прототип реактора, а с 2027-го - перейти к строительству коммерческих установок.

Электрический змей

Стартап Kitemill из Западной Норвегии сконструировал безбашенный ветрогенератор на основе воздушного змея, способного подниматься на высоту порядка 400 м, где ветер стабильнее и сильнее, чем вблизи земной поверхности. Собственно генератор находится внизу. Его ротор представляет собой электролебёдку, к тросу которой прикреплён змей. После подъёма в воздух змей движется по спирали, разматывая трос. Ротор вращается, вырабатывая электроэнергию. Когда трос оказывается полностью выбран, включается обратный ход лебёдки, которая подтягивает змея ближе к точке старта, после чего цикл повторяется. На возвращение, которое по времени занимает около 20% цикла, тратится менее 2% выработанной энергии. Взлетает и садится змей с помощью электроприводных пропеллеров, работающих от бортового аккумулятора.

Создатели змея Kitemill вместе со своим детищем

Важнейшей частью проекта Kitemill было создание систем навигации и автоматического пилотирования - без них вывод змея на рынок оказался бы невозможен. Сейчас у Kitemill есть вся требуемая автоматика. Близятся к завершению (либо уже завершились) работы по монтажу первых пяти коммерческих генераторов на юге страны. В октябре компания представляла свой проект на восьмой конференции по воздушной ветроэнергетике (Airborne Wind Energy Conference) в Глазго.

Топливо и удобрение

Последний проект, о котором хотелось бы рассказать, не энергетический, а климатический (поглощение CO2) и экологический (улучшение почв). Он хорошо показывает, насколько близкими могут быть решения, казалось бы, противоположных задач.

Финско-американский стартап Carbo Culture разработал технологию ускоренной переработки растительного сырья (это могут быть отходы) в высококачественный чистый биоуголь (biochar). Биоуголь предполагается не сжигать, а вносить в почву как удобрение: он улучшает почвенную структуру, абсорбирует полезные для растений вещества, удерживает воду и т. д. Но самое главное - углерод, входящий в состав угля, остаётся в земле в твёрдом виде и углекислого газа не образуется.

Примечательно, что биоуголь отличается от обычного древесного угля только назначением. Если бы разработчики стали фасовать свою продукцию в пакеты и продавать как топливо, она наверняка отлично горела бы во всевозможных мангалах и каминах. Но они решили двигаться в струе всеобщей декарбонизации: в планах Carbo Culture - к 2030 году довести массу выводимого из атмосферы CO2 до гигатонны в год.

Репортажи с ярмарки стартапов Slush 2018 года смотрите, щёлкнув здесь и здесь.

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы