Уже третий год прямо рядом со штаб-квартирами Google, eBay и WalMart стоят несколько симпатичных металлических ящиков, похожих на холодильники. К ним подведены трубы с газом и водой. А от них в здания фирм идут электрические кабели.
На пресс-конференции в Калифорнии губернатор штата и бывший начальник штабов США рассказали об электрогенераторах нового типа, которые восемь лет готовились под покровом промышленной тайны.
Передвижной дизельный генератор — довольно полезное устройство, которое позволяет не зависеть от перебоев с электричеством. У них одно неудобство — они дымят, шумят и вибрируют: чтобы извлечь химическую энергию углеводородного сырья и преобразовать её в электричество, топливо надо сначала сжечь и заставить вращаться электрогенератор. Такое преобразование не очень эффективно, поскольку часть добытой энергии уходит на трение, а другая часть и вовсе пропадает. Есть и другой минус — выхлопные газы. Дизель-генератор средней мощности дымит как КамАЗ. Технология эта, впрочем, стала привычной и человечеством освоена давно и вполне успешно: общее глобальное потепление и резкие перепады температуры в Северном полушарии — лучший тому свидетель.
Компания Bloom Energy теперь может предложить замену дизельным электрогенератором: твердооксидные топливные элементы. Процесс электрохимического преобразования известен ещё с XIX века, но до последнего времени оставался технологической экзотикой, доступной разве что космической индустрии, — для прямого преобразования энергии окисления в электричество требовались либо не самые обычные ингредиенты типа водорода, либо дорогие конструкционные материалы типа платины.
Впрочем, именно из космической индустрии и появилась Bloom Energy. Основатель компании К.Р. Сридхар вместе с коллегами из Университета Аризоны по заказу Национального аэрокосмического агентства США (НАСА) разрабатывал системы энергоснабжения будущих марсианских поселенцев. Полученные результаты были настолько многообещающими, что после завершения работы по гранту НАСА команда разработчиков решила продолжать исследования и в 2001 году основала свою фирму. А в 2002 году у фирмы появился инвестор. И не просто инвестор, а Kleiner Perkins Caulfield & Byers, венчурная компания, прославившаяся тем, что в своё время именно она смогла оценить потенциал и поддержала Google, Amazon и Genentech. Топливные ячейки стали первым вложением Kleiner Perkins в область чистой энергетики и довольно объёмным (400 млн долларов) и долгосрочным — на завершение исследований потребовалось, однако, не год и не два, а почти восемь лет.
Разработчикам пришлось решить множество проблем, чтобы сделать эффективный топливный элемент, не требующий использования редких и дорогих металлов, опасных материалов и надёжно работающий при высокой температуре. Основной материал, из которого сделаны электролитные пластины, — обычный оксид кремния, то есть песок, в честь которого и была названа Кремниевая долина. Из него же сделаны и пластины анода и катода, покрытые специальным составом, формула которого, собственно, и является главным секретом Bloom Energy. После первичного нагревания до 800 градусов на топливном элементе, состоящем из этих трёх пластин, при участии воды и природного газа запускается серия химических реакций. В ходе их выделяется тепло, которое возвращается на поддержание процесса, вода, которая также возвращается в систему, и углекислый газ. Плюс, конечно же, электричество.
Один элемент — набор из трёх пластин — даёт 25 Вт, достаточных для питания одной электролампы. «Энергосервер» из нескольких тысяч элементов c выходным напряжением 480 вольт имеет мощность 100 кВт. И — имейте в виду — никаких движущихся частей, поэтому КПД устройства превышает 50%, что практически невозможно получить обычными способами (например, теплогенерацией). Поскольку весь процесс преобразования химической энергии углеводородного сырья не сопровождается горением, то на выходе практически нет соединений серы и азота, а выделение углекислого газа почти в два раза ниже, чем при сжигании природного газа. Кроме того, в «выхлоп» уходит практически чистый углекислый газ, который, заботясь о предотвращении глобального потепления, значительно проще подвергать секвестрированию.
Только в 2006 году фирме удалось довести технологию до промышленного образца и отправить опытные устройства мощностью 5 кВт на тестирование. Летом 2008 года у компании появился первый коммерческий заказчик — Google, установивший четыре «энергосервера» на 400 кВт у стен своей штаб-квартиры. Сейчас у Bloom Energy уже дюжина клиентов (по преимуществу крупные американские корпорации), установивших несколько десятков «энергосерверов». Пресс-релизы компании с гордостью цитируют слова генерального директора eBay Джона Донахью о том, что «энергосерверы» позволяют его компании существенно сократить расходы на электричество.
Крупные корпоративные заказчики будут ещё долго оставаться основным контингентом Bloom Energy по простой причине — цена «энергосервера» составляет около 700—800 тыс. долларов. Даже притом что, по предварительным расчётам Bloom Energy, цена 1 кВт электроэнергии будет чуть ниже средней цены на рынке в Калифорнии, а сами «электростанции» могут окупиться уже за три года — с учётом государственных субсидий, приобретать такое дорогое оборудование может позволить себе только крупный бизнес. Планы у доктора Сридхара, правда, амбициозные. Он обещает через пять лет начать производство киловаттных мини-«энергосерверов» для частных лиц, которые будут стоить не более 3 тыс. долларов.
Медиашум вокруг Bloom Energy вполне понятен: «энергосерверы» компании кажутся воплощением старой техноутопии энергетической свободы. Свободы от крупных энергосетей и производителей, от естественных и не очень монополий, от загрязнения окружающей среды, наконец.
Разработкой твердооксидных элементов занимается не только BE, а их внедрением в других странах — в отличие от США — занято государство. Так, например, с апреля 2010 года в Великобритании вводятся специальные тарифы для пользователей комбинированных топливных элементов, которые предполагают выкуп не использованного и возвращённого потребителем в общую сеть электричества, а правительство Японии планирует к 2020 году перевести четверть всех домохозяйств в стране на топливные ячейки.
Bloom Energy — это ещё не революция, но явное доказательство того, что в энергетической индустрии действительно происходят радикальные изменения, которые уже в ближайшие годы могут изменить принципы функционирования промышленного производства, экономики и, в конце концов, нашей жизни.
ОТПРАВИТЬ:
| Читать @chaskor |
Статьи по теме:
