Новые материалы и зеленые технологии для энергетики Арктики и Севера

Изменение климата и сохранение многолетней мерзлоты – глобальные проблемы, которые взаимосвязаны между собой. На состояние окружающей среды во всем мире и на происходящее сегодня глобальное изменение климата влияют процессы, наблюдаемые в настоящий момент именно в Арктике. Многолетняя мерзлота в свою очередь занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара.

Арктика является одной из самых хрупких экологических систем планеты. Уменьшение толщины льда и сокращение площади ледового покрова существенно изменят характеристики экосистем, связанных с морским льдом. Изменение климата становится наиболее существенным долгосрочным фактором для существующего биоразнообразия. В течение последних десятилетий набирает силу процесс исчезновения уникальных мест обитания арктической флоры и фауны. На суше отмечается наступление древесной растительности на традиционные экосистемы тундры, в том числе трав, мхов, лишайников, площадь которых сокращается. Сокращение ледового покрова может также отрицательно сказаться на арктической морской фауне.

Особое значение приобретает проблема деградации многолетней мерзлоты, процесс таяния которой способен оказать негативное влияние на состояние инфраструктуры, возведенной на мерзлых грунтах, а также воздействовать на эмиссию парниковых газов. Таяние многолетней мерзлоты под воздействием климата способно кардинально повлиять на жизнедеятельность населения, которому в связи с происходящими изменениями необходимо будет адаптироваться к вновь возникшим условиям.

Решению этих проблем и вопросам устойчивого развития Севера и Арктики в условиях глобального потепления был посвящён III Северный форум, состоявшийся 27‒30 сентября 2021 года в Якутии. Основная идея Форума – объединить усилия международного сообщества в решении проблем устойчивого развития регионов Севера и Арктики, что является вызовом глобального уровня.

Деловая программа форума включала 70 мероприятий с участием около 400 спикеров из 45 стран: панельные и экспертные дискуссии, круглые столы, семинары, научно-практические конференции, вебинары, мастер-классы. В рамках форума предусмотрена организация международных диалогов по арктической повестке в целях определения приоритетных и перспективных направлений сотрудничества. Основной фокус экспертных дискуссий направлен на вопросы изменения климата и реакцию многолетней мерзлоты на потепление в Арктике.

Устойчивое развитие Северных территорий и Арктики неразрывно связано с вопросами энергоснабжения, так как без решения этой задачи развивать эти хрупкие в экологическом плане территории очень затруднительно и очень дорого. Хорошо известны результаты советского прошлого, когда десятки тысяч бочек из-под топлива, часть которых даже имела остатки топлива в них, остались ржаветь на Арктических землях, захламляя территорию. По словам руководителя Минэкологии Якутии Сахамина Афанасьева, с территории арктических районов республики необходимо вывезти на переработку около пяти миллионов тонн ржавого металла, но что потребуется около 60 миллиардов рублей.

Необходимо признать, что вопрос экологичного энергоснабжения в регионах Арктики и Крайнего Севера стоит на первом месте, решением этого вопроса озабочены не только политики, но и учёные. На Форуме в формате экспертной площадки «Новые материалы и зеленые технологии для Севера» привлекло внимание выступление во видеосвязи немецкого учёного и предпринимателя Holger Thorsten Schubart, Президента компании Neutrino Energy Group, создавшей инновационную технологию электрогенерации, базирующуюся на преобразовании энергии электромагнитных излучений и излучений невидимого спектра в электрический ток.

Holger Thorsten Schubart, Президент Neutrino Energy Group

В своем выступлении Holger Thorsten Schubart подчеркнул особую роль новейших технологий в области энергетики в борьбе с изменением климата и освоения северных территорий: «Тема новых материалов и зеленых технологий для Севера, обсуждаемая на экспертной площадке, является исключительно важной, так как именно новые материалы могут облегчить задачу поиска решений для актуальных на сегодняшний день проблем. Существует ли некая возможность трансформировать энергию окружающих энергетических полей в ту, что мы можем использовать? Один из ответов на данные вопросы - новые, не изученные до этого материалы».

Holger Thorsten Schubart констатировал далее:

«На данный момент происходит масса открытий, касающихся различных свойств новых материалов, в особенности графена. Ситуация меняется. Для нас такого рода открытие произошло еще в 2008 году, когда мы проводили эксперименты с созданными нами наноматериалами с использованием графена в бетонном бункере под землёй на глубине 30 м в горной местности в Швейцарии. Окружающие условия, а также использование клетки Фарадея, позволили нам сделать заключение, что изобретённый нами наноматериал позволит обеспечить электрогенерацию низкой плотности для электроснабжения отдельных электроприборов и даже жилых помещений. Это открытие и стало основой для дальнейшей деятельности нашей компании. Мы увидели необычный эффект от использования наноматериалов на основе графена. Мы предположили, что в указанных условиях именно нейтрино могли взаимодействовать с испытываемым наноматериалом. В таких условиях приборы фиксировали мощность 2.5-3.0 Вт, получаемую с металлической фольги размером А-4 с нанесённым на её одну сторону многослойным нанопокрытием, созданным Neutrino Energy Group. В условиях эксплуатации генерируемая мощность ещё выше.

Мы долго анализировали этот эффект и пытались зафиксировать причины и следствия такого явления. В результате мы пришли к выводу, что появление постоянного электрического тока является следствием комплексного воздействия окружающих электромагнитных излучений, нейтрино, антинейтрино, что ярко проявляется в районе атомных электростанций, температуры и возможно других факторов, природу которых мы можем и не знать сейчас. Механизм преобразований энергии окружающих энергетических полей в электрический ток происходит за счёт особенностей колебаний атомов графена, вызывающих появление «графеновой волны» на его поверхности, которая наблюдается в микроскоп с сильным разрешением.

Отдельно хотелось бы остановиться о вкладе нейтрино в общую Neutrinovoltaic электрогенерацию. Воздействие нейтрино на вещество является предметом разногласий различных учёных. Несмотря на общепринятое мнение, что нейтрино обладает сверхпроникающей способностью и не взаимодействует с веществом, в начале 2021 года были опубликованы результаты исследований коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США), в которых принимали участие и российские учёные из ИТЭФ имени А.И. Алиханова (НЦ «Курчатовский институт»), Университетов МИФИ и МФТИ. Было обнаружено, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами вещества. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS).

Мы не улавливаем нейтрино, мы используем именно различные электромагнитные излучения. Мы не производим энергию, мы ее преобразуем. Это очень важно. Neutrinovoltaic технология, которую мы разработали, особенно актуальна для условий Севера. Я никогда не был на Севере, но я могу представить, какие сложности в использовании солнечных панелей и ветряков накладывает низкая температура, но также понимаю, что без «зелёной» энергетики невозможно устойчивое и экологическое освоение северных территорий.

В первую очередь, нам необходимо переосмыслить производство энергии прошлого, централизованное энергоснабжение в больших объемах. Я считаю, что будущее за децентрализованным энергоснабжением. Это производство небольших объемов энергии, которую не нужно транспортировать - и это весомое преимущество. Neutrinovoltaic технология компании Neutrino Energy Group - это компактные энергоблоки, так как энергогенерирующие пластины размещаются одна над другой и спрессовываются, обеспечивая последовательное соединение друг с другом. Между собой такие блоки могут соединяться последовательно и/или параллельно для достижений нужных показателей по току и напряжению. Электрогенерация от таких наногенераторов осуществляется 24 часа в сутки 365 дней в году и не зависит от погодных условий.

Наше открытие - ключ к действительно «зеленой энергии», к переосмыслению всей существующей системы энергоснабжения, к использованию свойств новых материалов. Именно это и является основной задачей нашей компании. Я твердо убежден в целесообразности наших действий, ведь мы работаем над реализацией грандиозного проекта и будем инвестировать столько, сколько необходимо, чтобы получить все ответы на поставленные вопросы.

Сегодняшняя дискуссия посвящена тематике, которая требует более широкого освещения - необходимо привлекать ученых и инженеров к решению данных вопросов, а также распространять эти знания и искать способы применения новых технологий на практике. Все открытия, которые стоят за развитием и применением новых технологий, обеспечат нам возможность использования совершенно иного способа электрогенерации в будущем.»

По итогам дискуссий на площадках III Северного форума по устойчивому развитию Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова (Якутск) и Российский Филиал компании NEUTRINO Deutschland GmbH договорились о проведении совместных комплексных работ по созданию специального подразделения в Якутске для испытаний Neutrinovoltaic технологии в условиях Севера, о составлении дорожной карты работы Филиала с бюджетом финансирования и организации в рамках создания мировой сети технических Университетов, занимающихся исследованиями прикладного использования технологии Neutrinovoltaic, работы со студентами и учёными по тематике изучения возможностей генерации электроэнергии путём преобразования окружающих энергетических полей и излучений невидимого спектра в электрический ток.