Новая ферма занимает территорию в 73 квадратных километра (фото blom-uk.co.uk)

Новая ветровая электростанция в Ирландском море насчитывает 102 турбины с роторами диаметром по 107 и 120 метров. Теперь этот колосс будет питать электричеством 320 тысяч домохозяйств.

Рекордная система Walney Wind Farm – совместный проект датской энергетической компании DONG Energy (ей принадлежит 50,1% в предприятии), британской SSE, а также ряда европейских фирм.

Станция расположилась примерно в 15 километрах от побережья острова Walney, в районе, где уже действует или строится ещё несколько ветровых ферм. Однако Walney Wind Farm – крупнейшая не только среди них, но и среди всех морских ветровых ферм в мире. Её номинальная мощность составляет 367,2 МВт (по 3,6 МВт на турбину).

Ветряки для Walney Wind Farm изготовил промышленный гигант Siemens (фотографии ALAMY, DONG Energy).

Станция состоит из двух частей (Walney 1 и 2) по 51 турбине каждая. При их возведении DONG Energy и партнёры поставили своеобразный рекорд в отрасли. Первую очередь фермы они закончили за 7 месяцев, а вторую (включая башни, турбины, подводные кабели) – всего за 5 месяцев и 13 дней.

Часть Walney 1 была введена в эксплуатацию в июле 2011 года. Первая из турбин Walney 2 дала ток в ноябре. А официальное открытие готовой Walney Wind Farm состоялось 9 февраля 2012 года.

Глубина моря в месте установки турбин — 19-23 метра. Высота осей турбин над морем 84 и 90 м. Расстояние между турбинами 750-960 м. Справа внизу — вид на ферму с острова Walney (иллюстрации DONG Energy).

На церемонии ввода электростанции в строй Эдвард Дейви (Edward Davey), британский госсекретарь по вопросам энергетики,предсказал, что 2012-2014 годы станут годами индустриализации морских ветряных ферм.

И хотя сейчас они обходятся в два с лишним раза дороже наземных (3,3 миллиона фунтов против 1,25 млн за мегаватт), зато морские фермы не отнимают ценную площадь на суше, не портят пейзаж, не досаждают местным жителям шумом.

При массовом развёртывании затраты на такие конструкции пойдут на спад, так что морские ветряки смогут поставлять сравнительно недорогое электричество, которое уже сможет побороться с энергией от ископаемого топлива. Потому Британия выплачивает субсидии компаниям, развивающим «ветровые» проекты.

Сейчас Туманный Альбион располагает морскими ветряными станциями общей мощностью 1,5 гигаватта, а к 2020 году планирует нарастить этот параметр до 18 гигаватт. И это – в дополнении к обширным ветряным станциям на суше. Если к 2020 году общее число морских ветровых турбин в Великобритании должно вырасти до 4300, то в то же время наземных – до 10 тысяч (фото DONG Energy).

Добавим, что в конце 2012 года звание крупнейшей на планете морской ветряной фермы должно перейти к электростанцииLondon Array, возводимой ныне в эстуарии Темзы, в 28 километрах от побережья Кента. Тогда должна заработать первая фаза данного комплекса, состоящая из 175 турбин общей мощностью 630 МВт.

В дальнейшем London Array будут постепенно расширять, во второй фазе до – 217 турбин, а далее до суммарного 341 ветряка (по 3,6 МВт каждый).

По идее, пишет DONG Energy, существует возможность дальнейшего расширения и для Walney Wind Farm, но точных планов на этот счёт пока нет.

Серия сообщений "Альтернатива":
Часть 1 - Великобритания открыла крупнейшую морскую ветряную ферму
Часть 2 - В Швеции заложен первый в мире Plantagon
Часть 3 - В 2012 году в России появится первая дизель-солнечная электростанция
...
Часть 14 - Ставропольский изобретатель заставил гореть воду
Часть 15 - Бестопливные энергетические технологии
Часть 16 - Солнечная энергия в быту: гриль на солнечных батареях

Нанокристаллическая губка из диоксида титана послужила основой одного из варианта биобатареи (фото Andreas Mershin et al)

Развитие этого эксперимента, по мнению его авторов, приведёт к тому, что через несколько лет жители отдалённых деревень смогут электрифицировать свои дома при помощи ряда покупных реактивов и стога свежескошенной травы.

Андреас Мершин (Andreas Mershin) и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) построилиопытные батареи на основе светособирающего комплекса биологических молекул — фотосистемы I (PS-I). Она была взята у цианобактерии Thermosynechococcus elongates.

Под обычным солнечным светом ячейки показали напряжение холостого хода в 0,5 вольта, удельную мощность 81 микроватт на квадратный сантиметр и плотность фототока в 362 мкА/см². А это, по уверению изобретателей, в 10 тысяч раз выше, чем у любой показанной ранее биофотовольтаики, основанной на натуральных фотосистемах.

(О результатах опыта экспериментаторы отчитались в Scientific Reports.)

Фотосистемы являются важными компонентами комплексов, отвечающих зафотосинтез в растениях и сине-зелёных водорослях. Они состоят из нескольких вариаций хлорофилла и сопутствующих молекул — протеинов, липидов и коэнзимов. Общее число молекул в таком наборе – до двух с лишним сотен (иллюстрация wikipedia.org).

КПД полученных батарей составил всего-то около 0,1%. Тем не менее создатели диковинки считают её важным шагом на пути массового внедрения солнечной энергетики в быт. Ведь потенциально такие устройства могут производиться с низкими затратами.

В идеале биологические батареи могли бы делать сами потребители у себя дома, пользуясь недорогими химреактивами, продаваемыми в пакетике как набор «сделай сам», а также мусором с участка или фермы. «Вы сможете использовать в качестве сырья всё зелёное, даже скошенную траву», — прогнозирует Мершин.

Авторы нового преобразователя считают, что опыт с его построением может быть повторён даже в колледже или школе с более-менее развитой химической лабораторией. А в дальнейшем инструкцию по сборке «фотогальванической ячейки из травы» можно будет поместить на одной страничке, причём отразить практически без слов, одними картинками.

Упрощение всех этапов создания такой батареи – основная заслуга изобретателей из MIT. Ранее для концентрации молекул PS-I применялись центрифуги, но команда Андреаса предложила альтернативу — недорогие мембраны.

Никаких специальных лабораторных условий для их применения не нужно. «Состав может быть очень грязный, и он всё ещё будет работать, так его спроектировала природа, – рассказывает исследователь. — Природа работает в грязной среде, это результат миллиардов экспериментов на протяжении миллиардов лет».

После ряда усовершенствований КПД «травяных батарей» можно поднять до 1-2%, и это будет уже коммерчески жизнеспособный уровень, передаёт Gizmag.

Опытные фотоэлектрические ячейки представляют собой сэндвич из пары слоёв стекла, тонких проводящих покрытий (оксид олова, легированный фтором или индием, FTO/ITO), строительных лесов из диоксида титана или оксида цинка и смеси бактериального фотоулавливающего комплекса PS-I (показан в центре) со стабилизирующим его пептидным набором A₆K. Причём пространство между листами ещё и заполнено электролитом, содержащим ионы кобальта (иллюстрация Andreas Mershin et al.).

Для того чтобы добиться выдающихся параметров прибора, учёным пришлось решить ряд проблем, возникших далеко не вчера. Поясним, данный опыт явился развитием работы, начатойв MIT ещё восемь лет назад молекулярным биологом Шугуаном Чжаном (Shuguang Zhang) и рядом его соратников. Чжан, кстати, является одним из основных авторов и нового эксперимента.

Предыдущие ячейки, заимствовавшие фотосистемы у растений либо бактерий, могли нормально работать только под концентрированным светом лазера, то есть в узком диапазоне длин волн.

Второй недостаток прежних вариантов «живой батареи» — для её изготовления были необходимы дорогие химические вещества и современное оборудование лаборатории.

Третий важный момент – надёжная и долговременная стабилизация извлечённых из растений молекулярных комплексов. Вне клетки PS-I существует недолго. Но команда MIT разработала набор поверхностно активных пептидов, способных обволакивать систему PS-I, сохраняя её на большой срок.

Нанолес из оксида цинка, в данном случае выросший в высоту на 3 мкм (фото Andreas Mershin et al.).

И, наконец, было ещё одно давнее препятствие. Всё та же фотосистема повреждалась от ультрафиолета. Его удалось преодолеть в ходе решения другой задачи – повышения эффективности сбора света.

Комплексы PS-I Мершин со товарищи высеивали не на гладкой подложке, как это было в прежних похожих экспериментах, а на поверхности с огромной эффективной площадью.

В роли такой основы выступили губка из диоксида титана (толщиной 3,8 микрометра и с размером пор в 60 нанометров) и плотный «лес» стержней из оксида цинка (с высотой «деревьев» в несколько микрометров и диаметром в доли микрометра).

Оба варианта фотоанода показали сходные результаты. Причём они не только позволили заметно увеличить число молекул хлорофилла, выставленных под свет, но и отчасти защитили комплексы PS-I от ультрафиолетовых лучей. Ведь оба материала являются хорошими их поглотителями.

А ещё титановая наногубка и цинковый нанолес сыграли роль каркаса и выполнили функцию переносчика электронов. Ну а на PS-I возлагалась задача сбора света, его усвоения и разделения зарядов, аналогично тому, как это происходит в клетках.

Идеализированная схема батареи (иллюстрация Andreas Mershin et al.).

В заключение скажем, что ранее учёные немало времени потратили на развитие ещё одного специфического направления в солнечной энергетике. Это элементы на сенсибилизированных красителях. Последние не используют биологические фотосистемы буквально, но зато пытаются их копировать.

Пока рано говорить, какой вариант солнечных батарей окажется более оправданным. Но вот любопытный момент: в нынешнем проекте принимал участие Михаэль Гретцель (Michael Grätzel) из лаборатории фотоники и интерфейсов швейцарского политехнического института, известный нашим читателям как раз по созданию рекордной батареи на красителях.

Возможно, что вместо копирования природных улавливающих свет комплексов выгоднее окажется просто извлекать концентрат нужных молекул из листьев, бактерий или водорослей. Впрочем, есть ещё более яркая идея на отдалённую перспективу — подключать подобные живые генераторы почти напрямую в сеть.

Серия сообщений "Технологии":
Часть 1 - Солнечную энергетику России питает квант милосердия
Часть 2 - Лампочка ВасИльича
Часть 3 - Автономный ороситель полей
Часть 4 - Эффективные солнечные батареи
Часть 5 - Австралийцы построили самый тихий в мире ветряк
Часть 6 - Русские инновации: Вездеход из Челябинска.
...
Часть 19 - 3D-принтеры
Часть 20 - Весь МИР под колпаком?
Часть 21 - День космических историй.Русский аватар