Если рассматривать тематику энергетической трансформации в аспекте её влияния на процессы в мобильной сфере, то в настоящее время можно выделить два стратегических вектора развития транспорта будущего:
- Во-первых, электромобили. Выпускаемые в настоящее время электромобили оснащаются большими аккумуляторными батареями, составляющими основную долю их стоимости. Сегодня проводятся широкие исследования по повышению ёмкости таких аккумуляторов, удешевлению их стоимости и уменьшению размеров. Успешность продаж электромобилей в настоящее время определяется в основном используемыми аккумуляторными батареями, поскольку они являются самым дорогим компонентом электромобиля, определяя цену электромобиля в продаже. Сегодня для производителей электромобилей аккумулятор играет важную и фундаментальную роль в определении того, какой автомобиль будет представлен на рынке. Батареи также должны становиться всё более экономичными, мощными, компактными и лёгкими. Однако это направление инновационного развития не решает основную задачу - откуда получить электроэнергию для компенсации повышенного спроса на неё? Это одно из самых узких мест в проблематике широкого перехода на действительно экологически чистые электромобили.
- Во-вторых, водород. Использование водорода в качестве топлива для автомобилей является очень дорогим процессом и требует не только серьёзных капиталовложений в инфраструктуру доставки, распределения и хранения, но и в само производство водорода. Расчёты, произведённые Центром компетенций НТИ "Новые и мобильные источники энергии", показывают, что водородные автомобили станут выгоднее электромобилей на аккумуляторах при цене на водород $3 за килограмм, при этом эксперты не смогли назвать текущую цену водорода в РФ, так как рынка этого топлива на сегодняшний день не существует. Перевести личный транспорт на водород - нереально уже по причине того, что создание заправочной инфраструктуры - дорогостоящее мероприятие, а вот существенная часть городского пассажирского транспорта может перейти на водород в ближайшие годы, так как весь транспорт возвращается ночью в парк на заправку, что позволяет обходиться небольшим количеством заправочных станций.
Эксперты также стараются не затрагивать такой важный аспект любого государства, как обороноспособность и способность государства защитить свою энергосистему от атак террористов и в условиях локальных конфликтов и военных действий. Перевод транспорта на электрическую тягу в современной концепции, а также развитие IT отраслей и повышение благосостояния людей, вызывает увеличение спроса на централизованную электроэнергию (в 2 раза к 2050 году по сравнению к 2020 году). При скоординированной атаке на объекты энергетической инфраструктуры может наступить полный коллапс не только в электроснабжении, это затронет непосредственно и сектор электротранспорта.
Возможно ли создать электромобиль, способный без подключения к внешним зарядным устройствам самостоятельно генерировать электрический ток, который обеспечит зарядку аккумуляторной батареи и создание тяговой силы при его движении? Задача крайне амбициозная и сложная, но её решение возможно только на основе использования наноматериалов и ее решение обещает осуществить переворот в автоиндустрии.
Над созданием такого электромобиля уже несколько лет работает немецко-американская компания NeutrinoEnergyGroup, партнёром которой в России является Благотворительный фонд имени Святителя Тихона, миллиардные инвестиции которого и совместная с NeutrinoEnergyGroup инвестиционная программа в России по созданию предприятий полного цикла для выпуска автономных электрогенерирующих источников позволит России выдвинуться в первый ряд самых инновационно - ориентированных государств и не на словах, а на деле приступить к реформированию энергетической отрасли и выпуску Pi-Car электромобилей со встроенными в их корпуса электрогенерирующими Neutrinovoltaic источниками тока.
Тщательный анализ доступных публикаций показывает, что сейчас известен пока только один материал, способный преобразовывать энергию окружающих электромагнитных и энергетических полей, включая поток нейтрино, в электрический ток – графен.
Исследования, проведённые интернациональными научными центрами, показывают, что графен способен преобразовывать проходящие через него различные электромагнитные излучения, а также энергию нейтрино, антинейтрино, терагерцевые волны, а также тепловые потоки в электрический ток. Графен относится к 2D материалам, но в связи с наличием шестигранной кристаллической решётки ведёт себя как 3D материал. Колебания атомов графена под воздействием энергетических полей приводят к появлению «графеновых» волн,
Neutrino Energy Group под руководством Holger Thorsten Schubart. Была реализована идея - создать электрогенерирующий наноматериал многослойным. Для этого на одну сторону металлической фольги наносилось многослойное покрытие методом осаждения из паровой фазы и методом напыления, состоящее из чередующихся слоёв графена и кремния с послойным добавлением легирующих элементов. Сторона фольги с напылением представляет собой положительный полюс, а непокрытая поверхность – отрицательный. Воздействие окружающих излучений вызывает вертикальное колебание атомов графена, а атомов кремния – в горизонтальное, приводя колебания к резонансу атомных вибраций, которые многократно увеличивают ток.
Однако, сами по себе атомные колебания не могли вызвать электрический ток, поэтому стояла задача направить электроны графена в одном направлении. Для этого должна быть нарушена внутренняя симметрия материала, или то, что физики называют «инверсией». Обычно, электроны графена должны чувствовать равную силу между ними, а это означает, что любая поступающая энергия рассеивает электроны во всех направлениях, симметрично. Необходимо было «сломать» инверсию графена и вызвать асимметричный поток электронов в ответ на поступающую энергию излучений. Основываясь на опубликованных результатах исследований графена другими учёными, HolgerThorstenSchubart предположил, что размещение слоя практически чистого без примесей графена между слоями кремния с добавлением легирующих элементов выбивает электроны графена из равновесия, электроны, ближние к кремнию, испытывали определенное воздействие. Общий эффект заключался в том, что физики называют «косым рассеянием» - термин, определяющий процесс, при котором облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении. Чем сильнее энергия поступающих излучений, тем больше энергии преобразовывается в устройстве-конверторе в постоянный ток. Технология создания источников постоянного тока на основе графена получила название Neutrinovoltaic.
Holger Thorsten Schubart, Президент Neutrino Energy Group
Долгое время спорным являлось утверждение, что космические нейтрино, которые, как считалось, не вступают во взаимодействие с веществом, способны взаимодействовать с генерирующим нанопокрытием и усиливать атомные колебания графена. Последние опубликованные данные экспериментов COHERENT в лаборатории Ок-Ридж (США) доказали, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Эти взаимодействия являются одним из основных факторов, вызывающих колебания атомов графена, происходящих в виде «графеновых волн».
Теоретические предпосылки и экспериментальные знания позволили HolgerThorstenSchubart завершить работы по созданию Neutrinovoltaic источников постоянного тока и приступить к практическим работам по созданию электромобиля Pi-Car со встроенными в его корпус наногенераторами. Компания NeutrinoEnergyGroup приступила в Германии к реконструкции электромобильного завода для выпуска Pi-Car, который будет располагать экспериментально-техническим центром и линией сборки электромобилей, а также презентационным залом и конгресс-центром, в России планируются также масштабные мероприятия по внедрению инновационной технологии в различных отраслях экономики.
Проект PiCar и Pi - концепция в целом, имеет серьёзный потенциал для внедрения и даёт реальные ответы на возникшую проблематику электромобильной трансформации. Прежде всего, он решает растущие проблемы энергообеспечения за счёт генерации чистой и экономичной электроэнергии без нанесения дополнительного вреда климату и экологическому здоровью Планеты.
