Нелёгкая жизнь аккумулятора
Уже проскользнула информация о том, что административные ограничения из-за пандемии привели к некоторым положительным последствиям в неожиданном направлении – чище стал воздух над мегаполисами, в которых традиционно возникал смог из-за активной жизнедеятельности тех самых автолюбителей. Но хотелось бы увидеть положительные последствия не только от запретов, но и от разрешений, в том числе на разумное и своевременное использование новых идей, в том числе касающихся оптимальной архитектуры систем энергообеспечения. Тормозом данного направления является как ни странно инерционность общественного сознания, сначала не воспринимающего революционные новшества, из-за чего оказывается невостребованной и недоразвитой технология их создания. Я мог бы привести несколько примеров, когда высококлассные технические специалисты и эксперты, предложившие концептуальные модели, имеющие пользовательские изыски, превосходящие существующие на рынке, едва не разорили свои компании из-за инерционности, но подхватившие позже инициативу конкуренты делали сверхприбыль в период, когда население разобралось в пользовательских преимуществах и стало покупать. Ситуация со сжиганием топлива в некотором смысле аналогична: если бы население некоторых мегаполисов не начало задыхаться – не возникло бы финансирования новых энергосистем. Народ это уже понял - похоже пришло время делать деньги на аккумуляторах нового типа!
Что же может составить конкуренцию созданным суперэнергоёмким автомобильным АС (аккумуляторным системам), на которых автомобили способны одолеть около 1200 км? Что может создать конкуренцию суперконденсаторам или маломощным «ядерным батарейкам», ресурс которых по некоторым данным позволяет им вырабатывать электроэнергию до 10 000 лет и более? Неужели в 2021 году, не выходя их своей квартиры можно попытаться предложить идею, до которой не додумались учёные исследовательских лабораторий мегафабрик типа ТЭСЛА? Давайте рискнём философски оценить достоинства и недостатки технологий различных сфер и предложить нечто оригинальное, что поможет нам не задохнуться лет через 20. Как минимум это будет попытка уменьшить инерционность общественного сознания – посильный вклад в дело выживания человечества.
Производство, связанное с токсичными и ядовитыми веществами ни одна страна не желает иметь на собственной территории, наивно полагая, что это уменьшит вред для местного населения. Однако биосфера Земли так устроена, что нельзя без использования особых средств изолировать вредные выбросы территорией одного государства независимо от размеров последнего. Несомненно, некоторое время конвекционные процессы будут протекать где-то вдалеке, но потом они накроют и самых хитрых руководителей. Нынешнее поколение покупает чистую воду в магазинах, понимая, что используя водопроводную даже в кипячёном виде долго не проживёшь. А ведь ещё полвека назад чистую воду можно было совершенно бесплатно пить прямо из лесных родников, деревенских колодцев, ещё не отравленных калийными солями, разбрасываемыми сотнями тысяч тонн каждый год по дорогам для того, чтобы коптящие монстры на колёсах с ДВС могли перевезти задницы своих владельцев из точки А в точку Б. Надо сказать, что наивных верующих в то, что электромобили – панацея от экологической катастрофы довольно много, причём некоторые из них есть даже в министерствах соответствующих профилей – транспорта, министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды и подобных. Именно они, эти верующие чиновники «не замечают» акций протеста активистов, знающих о наличии вредных выбросов при производстве скажем аккумуляторов.
Здесь, как объективно нужно заметить, нужен некий компромисс, баланс между вредом от перспективных «экологичных» аккумуляторов и интегральным ущербом от продолжения использования ДВС, а также технологиями сжигания токсичных отходов, которые рекламируют как «космические», поскольку там присутствуют условия плазменного нагрева, как при входе спускаемого корабля в атмосферу. Я вообще против последнего метода – распылив сожжённый токсин, мы не получим эффекта полной нейтрализации опасности, это возможно только при изоляции и консервации. «Взвешенные риски» от малых доз некоторых канцерогенов могут значительно превосходить риск от большого количества традиционных выхлопных газов, но как известно политика министерств, связанная с защитой «коммерческой и государственной тайны» покрывает политику защиты от рисков заболеваний граждан как бык овцу. Я уже получал ответ из министерств о том, что информация о наличии химических загрязнений определённых территорий не предоставляется гражданам, поскольку «тайна». В дополнение к запретам для граждан посещать заведомо чистые охраняемые территории складывается невесёлая картина «заботы» об аборигенах, рядом с которыми можно строить вредные производства, типа китайского автомобильного завода, нежелательного для собственной территории. Я уверен, что проблемы бы не было, если бы цикл был закрытым, но пока проектные нормы подразумевают рассеивание на прилегающих территориях канцерогенов – такие заводы нам не нужны!
Конечно у правительства, которому понадобились китайские деньги, бесполезно спрашивать, сколько стоит здоровье детей, ведь для собственных отпрысков у них есть охраняемые чистые территории, до которых пока не дошло грязное облако. Но представьте – ветер подул в сторону России, облако полетело и накрыло Геленджик, а там как раз Путин отдыхает. Это ж международный скандал! И только благодаря предусмотрительным путинским архитекторам скандала не случится. На подобный случай у него во дворце есть специальная комната для грязи – там легко можно спрятаться от грязного облака не хуже, чем в горе Шайен.
Если говорить о новых технологиях, которые заинтересовали бы Маска и ему подобных, то нужно сказать, что на мой взгляд природа уже подсказала ответ, каким должен быть «правильный» аккумулятор. Атомное ядро, в котором положительные заряды плотно упакованы, пока является самым совершенным наноаккумулятором, но энергию их связи (или электромагнитный потенциал отталкивания) неудобно использовать. Энергию химических связей в тысячу раз удобнее использовать, но она в миллионы раз меньше. В истории были попытки запасать механическую энергию, преобразовывать тепловую, но энтропийные эффекты и диссипация исключают факторы долговременного использования устройств для аккумуляции, основанных на подобных принципах. В интересующих нас прототипах должна присутствовать, скажем «идеальность» устройства, отсутствие потерь энергии, параметры не должны ухудшаться после большого количества циклов зарядки-разрядки. И если речь идёт о существенном увеличении средней продолжительности жизни человека, то снизить выбросы и негативное воздействие на экологию можно, исключив изготовление устройств, жизненный цикл которых рассчитывается из соображений «морального старения» как 3-5 лет. Ориентироваться нужно минимум лет на 25. Даже такая мелочь, как смартфон, мелкий, но быстро устаревающий, создаёт горы мусорных отходов, порой ещё работоспособных. Гораздо больший риск есть для автомобильных аккумуляторов, пока столь же недолговечных и быстро устаревающих. Чтобы этого не случилось, нужно искать физический принцип, позволяющий совместить генерацию энергии с аккумуляцией. И речь не только о рекуперации (возврате механической энергии в систему) но и преобразовании других видов имеющихся в окружающей среде ресурсов в нужный нам вид. В одном стареньком фантастическом рассказе было устройство, нарушавшее вектор энтропии – оно черпало тепловую энергии из окружения, создавая нужные вещи. Конечно я не предлагаю оспаривать фундаментальные законы природы, но некоторые полупроводниковые устройства создают разность потенциалов за счёт градиента температур, всегда имеющегося в наличии. Как минимум это способ повысить КПД, покрыв умной гибридной плёнкой греющиеся поверхности. Такой способ охлаждения наверняка будет эффективнее «жидкого металла», используемого для лучшего охлаждения процессоров, поскольку «металл» - это пассивный способ, а умная плёнка – активный. Одним из видов специализированной умной плёнки является фотоэлемент, но кто сказал, что больше нет вариантов? Я понимаю, что количество создаваемой таким образом энергии невелико, но зато гибридная плёнка сможет генерировать электричество и в тёмное время суток «вечно», а попробуйте проинтегрировать вечность и у вас получится уже что-то существенное!
21 января 2021 г. Инженер Гаврук В. В. г. Осиповичи т. +375 25 9969038 ©
Свидетельство о публикации №221012101397
"Что же может составить конкуренцию созданным суперэнергоёмким автомобильным АС (аккумуляторным системам), на которых автомобили способны одолеть около 1200 км?" Таких аккумуляторов нет и не будет - разве что сделать автомобиль без груза и толкать его по ветру с горы. Считайте сами: норма расхода энергии 120 Вт-час на тонно-километр, удельная энергия литий-ионных батарей не более 250 Вт-час/кг (и то в перспективе). Впрочем, похоже, расчеты - это не ваше. Столько слов - и ни одной цифры, ни одного расчета, каша...
Кстати, а зачем вы поместили свой бред в эту рубрику?
Алексей Степанов 5 27.09.2021 09:49 Заявить о нарушении