Обычно солнечную энергию генерируют через солнечные панели и передают по проводам. Но китайские ученыедоказали, что свет можно хранить в жидкости, а затем извлекать ее в виде водорода.
Процесс состоит всего из двух компонентов:
1. нитрид углерода, желтый порошок, который поглощает солнечный свет.
2. соединение вольфрама, способное накапливать электроны, как крошечная химическая батарея.
Под действием света электроны переходят от нитрида углерода к вольфраму. После этого свет больше не нужен. В темноте в систему добавляют катализатор на основе платины, и сохраненные электроны начинают реагировать с раствором, образуя водород.
Эксперименты показали рекордные результаты для таких систем: водород стабильно вырабатывался в полной темноте. Это доказывает, что солнечную энергию можноловить, хранить, перевозить и использовать по требованию.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
В 2025 году российские изобретатели подали более 18 тысяч заявок на патенты и энергетика вошла в число самых активных направлений. В рейтинге Роспатента сразу три разработки, которые показывают, как может выглядеть энергетика будущего.
1. Угольное топливо нового поколения.
ПК «КАРБОТЕХПРОМ» разработал инновационную топливную смесь для электростанций с добавлением углеграфитового остатка — побочного продукта производства графитовых электродов. Оно не просто эффективнее обычного, но и экологичнее: в состав добавляют побочные продукты промышленности, снижая выбросы и затраты на топливо.
2 Солнечная электростанция, которая работает 24 часа в сутки
Национальный исследовательский университет «МЭИ» решил главную проблему солнечной энергетики — зависимость от светового дня. Днем электростанция накапливает энергию Солнца в расплавленной соли, а ночью и в пасмурную погоду продолжает вырабатывать электричество. Это делает солнечную энергетику стабильной, как традиционные станции.
3 Аккумулятор для экстремальных морозов.
Ученые института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН заменили стандартные материалы на германиевые волокна, благодаря чему батарея работает при температурах до –50 °C и служит дольше. Такие решения особенно важны для Арктики, Дальнего Востока и автономных энергосистем.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
7 проектов по передаче солнечной энергии из космоса на землю
«А что, если электричество будет идти к нам не по проводам, а прямо с орбиты?»
Звучит как фантастика, но сегодня над этим работают инженеры, ученые и стартапы по всему миру. Передача энергии из космоса — уже не идея из фантастических романов, а реальные эксперименты с лазерами и микроволнами.
Разберемся простым языком: как это работает, кто этим занимается и почему тема вдруг стала такой важной.
Зачем передавать энергию из космоса?
На орбите Солнце светит практически постоянно, в отличае от Земли, где есть ночи, облака и зима. Спутник с солнечными панелями в космосе может собирать энергию 24/7, а затем передавать ее на Землю лазерным лучом или микроволнами.
Почему это интересно:
нет выбросов CO₂
можно питать удаленные регионы и острова
энергия приходит туда, где нет электросетей
1. Aetherflux
Спутник для передачи энергии Aetherflux
Компания Aetherflux, основанная соучредителем Robinhood Байжу Бхаттом, является одним из наиболее финансируемых предприятий, работающих в сфере космической передачи энергии.
Подход Aetherflux использует множество небольших спутников для передачи энергии через инфракрасные лазеры, что обеспечивает высокую плотность мощности и позволяет использовать небольшие наземные станции. Спутники на низкой околоземной орбите будут работать согласованно, и смогут передавать энергию сразу в несколько точек.
Подход компании Aetherflux обеспечивает более высокую выходную мощность и меньшие габариты по сравнению с системами на основе микроволнового излучения, с особым акцентом на поддержку отдаленных островов, операций по оказанию помощи при стихийных бедствиях и развертывание американских военных.
2. Overview Energy
Спутник для преобразования и передачи энергии Overview Energy
Американский стартап Overview Energy, занимается разработкой космической системы солнечной энергетики с использованием ближнеинфракрасных лазеров. Получив финансирование в размере 20 миллионов долларов, компания строит спутники на геосинхронной орбите, примерно в 36 000 километрах над Землей.
Планируется, что спутники компании Overview будут преобразовывать энергию Солнца в безопасный ближний инфракрасный свет и доставлять его тогда и туда, где он необходим на Земле. В отличие от других концепций, широколучевая система Overview разработана с учетом пассивной безопасности: уровень энергии никогда не превышает уровень солнечного света.
Компания Overview Energy уже продемонстрировала точную и безопасную передачу электроэнергии на расстояние около 5 километров от самолета к наземным солнечным панелям.
3. Caltech Space Solar Power Project
Космическая солнечная электростанция Space Solar Power Demonstrator-1
В 2023 году в рамках проекта Caltech Space Solar Power Project была продемонстрирована беспроводная передача энергии из космоса спутником Space Solar Power Demonstrator-1 (SSPD-1). Прототип космической солнечной электростанции продемонстрировал свою способность беспроводным способом передавать энергию в космосе, а также направлять обнаруживаемую энергию на Землю.
Переданная энергия была успешно обнаружена приемником в Пасадене, что подтверждает возможность применения данной технологии в крупномасштабных проектах в будущем.
Ключевая технология проекта MAPLE (Эксперимент по передаче микроволновой энергии на низкой орбите с помощью микроволнового излучения) была разработана командой Калифорнийского технологического института электротехники и медицинской инженерии имени Брена и содиректора SSPP.
4. Space Solar
Модульный спутник Space Solar
Британский стартап Space Solar, финансируемый Космическим агентством Великобритании и Министерством энергетической безопасности и программы «Нулевые выбросы», разрабатывает крупную космическую энергетическую систему под названием «Кассиопея».
Этот модульный спутник, который планируется вывести на геостационарную орбиту, будет иметь диаметр 1,8 километра и передавать энергию на Землю с помощью высокочастотных радиоволн, а не лазеров. В качестве приемников планируется использовать морские приемные станции вблизи ветровых электростанций.
В планах компании запустить демонстрационный образец мегаваттной мощности в течение нескольких лет, увеличить ее мощность до 180 мегаватт в течение пяти лет.
5. StarCatcher
Спутники StarCatcher обмениваются энергией с помощью лазеров
В ноябре 2025 года компания StarCatcher Industries передала 1,1 киловатта лазерной энергии беспроводным способом на коммерческие солнечные панели в Космическом центре имени Кеннеди NASA во Флориде. На момент написания статьи — это самый высокий показатель среди публично обнародованных экспериментов по беспроводной передаче энергии.
Компания планирует создать космическую энергосеть, в которой спутники на низкой околоземной орбите смогут обмениваться энергией беспроводным способом посредством лазерной передачи. StarCatcher объявила о планах начать демонстрацию передачи энергии из космоса на Землю в 2026 году, что станет важным шагом на пути к созданию надежных орбитальных сетей распределения энергии.
К 2030 году компания планирует создать сеть энергетических спутников, которые смогут заряжать другие спутники, снабжать энергией орбитальные дата-центры и даже передавать энергию на Землю.
6. SSPS
Японский спутник с гигантской солнечной панелью SSPS
Японский проект SSPS предусматривает запуск спутников, оснащенных гигантскими солнечными панелями площадью 2 квадратных километра, которые преобразуют вырабатываемую электроэнергию в лазерный свет для передачи на Землю.
Отсутствие движущихся конструкций в крупном масштабе делает систему SSPS очень надежной и стабильной. Ориентация передатчика автоматически стабилизируется силой гравитации. Таким образом, поверхность антенны панели всегда ориентирована к Земле без какого-либо активного управления ориентацией.
Япония стремится достичь беспрецедентной точности, обеспечив точность передачи микроволнового излучения менее 0,001 градуса угловой погрешности. Каждый спутник сможет генерировать 1 миллион киловатт электроэнергии, что эквивалентно мощности атомной электростанции, при коэффициенте использования мощности не менее 90%.
7. DARPA Power
Энергетическийспутник POWER агентства DARPA
Программа POWER агентства DARPA – это попытка американских военных разработать технологию беспроводной передачи энергии, в рамках которой в июне 2025 года был достигнут впечатляющий прорыв. В ходе программы удалось успешно передать лазерный луч мощностью более 800 ватт на расстояние 8,6 км.
В системе использовался наземный лазерный передатчик и сложный приемник с параболическим зеркалом, который перенаправлял луч на фотоэлектрические элементы с эффективностью пропускания более 20%.
Более масштабная цель программы включает создание цепочек энергетических ретрансляторов в небе, которые в конечном итоге обеспечат электропитанием беспилотные летательные аппараты и удаленные военные объекты.
Итог: фантастика закончилась
Передача энергии из космоса больше не теория. Есть реальные спутники, реальные лучи и реальные киловатты. До массового применения еще далеко:
дорого
сложно
требует новых правил безопасности
Но факт остается фактом: человечество учится получать электричество буквально с неба. И, возможно, через пару десятилетий вопрос «Откуда берется энергия?» будет иметь совсем космический ответ.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Американский стартап Reflect Orbital планирует запустить более 4 000 спутников с зеркалами, предназначенными для передачи солнечного света по требованию на Землю. Это позволит продлить время работы солнечных электростанций в темное время суток.
Идея звучит гениально: дополнить солнечные электростанции ночным “солнечным светом”, но у ученых другое мнение.
- Астрономы: свет спутников может оказаться «ослепительно ярким» для чувствительных астрономических камер и потенциально «губительным» для оптических астрономических наблюдений, проводимых с Земли.
- Экологи: освещение может нарушить тонкие суточные ритмы ночных животных, повлияв на экосистемы по всему миру.
А пока ученые негодуют, компания подала заявку на запуск первого 18-метрового испытательного спутника под названием Earendil-1, который полетит на орбиту в 2026 году.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Обычно солнечные панели стараются ставить как можно выше. Но в Южной Корее вспомнили про закон Архимеда пошли дальше — опустили панели под воду. Они создалипервую в мире солнечную батарею, способную эффективно работать под водой.
Батарея изготовлена из поликристаллического кремния, но ключ к успеху — ультратонкий слой оксида галлия, всего 2,3 нанометра. Он защищает батарею от влаги, снижает отражение света и помогает собирать больше энергии.
Результат впечатлил: эффективность под водой — 21,56%, что выше, чем у аналогичных панелей на воздухе. Причина проста — водаохлаждает элементы, предотвращает перегрев и естественным образом очищает поверхность от пыли и грязи.
Такую технологию можно использоватьдля подводных датчиков, систем связи и автономных дронов, которым нужна энергия на глубине.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Ученые из Университета Райса придумали как подружить свет и вещество так, чтобы энергия передавалась эффективнее. А это значит, что устройства на основе солнечной и световой энергии станут еще умнее и экономичнее.
Обычно в кристаллах есть вибрации атомов — их называют фононы. А свет — это электромагнитная волна. Казалось бы, это две разные вещи. Но в тонких пленках особого материала — перовскита — исследователи смогли свести фононы и свет вместе.
Ученые сделали в тонком слое золота наноразмерные щели — настолько маленькие, что они в тысячу раз тоньше пищевой пленки. Эти щели работают как мини-ловушки для света, настраивая его частоту так, чтобы она совпала с вибрациями кристалла.
В результате получилось новое явление — фонон-поляритоны. Это гибрид света и колебаний атомов. Такой эффект позволяет управлять тем, как энергия переносится внутри материалов. А это может пригодиться в:
- солнечных панелях (меньше потерь, больше КПД),
- светодиодах (эффективнее излучение),
- новых квантовых устройствах.
Главное — все это работает при комнатной температуре и без мощных лазеров. То есть технология реально подходит для будущих практических применений.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Миллионы лет эволюции сформировали то, как морские водоросли контролируют свет и цвет, что может открыть новые возможности для исследования дизайнерами.
Морские водоросли являются жизненно важной частью экосистем и рациона питания по всему миру, и однажды они смогут стать источником энергии для вашего дома.
Красные водоросли — один из древнейших видов многоклеточной жизни на Земле: их предки появились около 1,6 миллиарда лет назад. За это время они эволюционировали во множество различных форм: от кальцинированных водорослей, похожих на подводный лишайник, до более длинных и плавных форм.
Изучая эволюционный путь этих водорослей, учёные могут найти новые способы решения некоторых из самых серьёзных мировых проблем. Эта область исследований, известная как биомиметика , применялась ко всему: от бабочек до электрических угрей . Теперь очередь за водорослями.
Марго Арнульд-Петре, одна из наших аспиранток, была ведущим автором обзора, посвящённого тому, как структурная окраска морских водорослей может привести к новым открытиям. Она отметила, что биомимикрия морских водорослей может помочь инженерам во многих отраслях, включая зелёную энергетику .
«Большинство солнечных панелей преобразуют около четверти получаемого света в электричество, что хорошо, но они могли бы быть и эффективнее», — объясняет Марго. «Используя методы, которыми водоросли поглощают и удерживают свет, мы можем найти новые способы усовершенствования этих устройств».
«Я также могу представить, что эти свойства морских водорослей вдохновят на создание тканей, красок и других материалов, устойчивых к ультрафиолетовому излучению. Красные водоросли способны использовать структуру и содержимое своих клеток для защиты от солнца, поэтому изучение этих свойств может открыть новые возможности для биомимикрии».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of the Royal Society Interface.
Несмотря на название, не все красные водоросли на самом деле красные. Они могут быть самых разных цветов: от зелёного и синего до фиолетового и коричневого.
Отчасти общий цвет обусловлен пигментом водорослей, но остальное — их структурой. Обычно структурный цвет обусловлен взаимодействием света с поверхностью организма на наноуровне, как, например, в ярких разноцветных перьях многих райских птиц.
Известно также, что красные водоросли обладают структурными цветами, создающими переливающийся эффект, но это явление изучено недостаточно. Его мимолетность и зависимость от определённых условий окружающей среды привели к тому, что большинство учёных обратили на него внимание, но не стали углубляться в его изучение.
Марго и её соавторы решили изменить это, проанализировав более чем столетие исследований, чтобы узнать всё, что можно, о структурной окраске красных водорослей. Они обнаружили у них два типа структурной окраски: один, который развивается внутри клеток организма, и другой, который формируется снаружи.
«Один из видов структурной окраски обусловлен наноструктурированными органеллами, — объясняет Марго. — Это небольшие внутриклеточные структуры, упакованные внутри клетки, которые могут быть сферическими или более вытянутыми в зависимости от вида водоросли».
«Эти структуры рассеивают свет, создавая разные оттенки в зависимости от своего расположения. На данный момент мы не совсем уверены в том, как они эволюционировали, но надеемся узнать больше».
Другой тип структурного цвета, обнаруженный ими, — многослойный. Слои с более низкой и высокой плотностью во внешней кутикуле водорослей отражают и преломляют световые волны разной длины, придавая водорослям металлический синий блеск.
Вы, возможно, видели это сами на примере ирландского мха — вида морских водорослей, произрастающих вдоль скалистых побережий Атлантического океана в Европе и Северной Америке.
Красные водоросли используют свой структурный цвет по разным причинам, которые помогли им приспособиться к жизни в океанах.
Одно из основных применений — защита от избытка солнечного света. Хотя морским водорослям требуется определённое количество солнечного света для фотосинтеза, его избыток повреждает их клетки и может привести к гибели.
Например, в репродуктивной фазе ирландского мха структурная окраска его внешней поверхности способствует рассеиванию более длинных волн энергии света, прежде чем они проникнут внутрь клеток. Это обеспечивает защиту ДНК водоросли и позволяет ей размножаться, не передавая генетических повреждений следующему поколению.
Однако другие водоросли могут действовать наоборот. Хотя экспериментальных данных пока недостаточно, некоторые исследования предполагают, что водоросли, живущие в условиях низкой освещённости, могут использовать свою структурную окраску для направления света непосредственно в свои клетки, что способствует повышению уровня фотосинтеза.
Однако у некоторых красных водорослей структурная окраска отсутствует вовсе. Либо эти виды утратили способность к образованию структурной окраски, либо она у них изначально не развилась.
Ответы на эти вопросы позволят нам гораздо лучше понять все виды морских водорослей, а не только красные. Марго надеется, что текущие проекты по поддержке исследований этих водорослей откроют новые возможности для учёных.
«Мы ещё многого не знаем о морских водорослях, и нам нужно больше людей для их изучения», — говорит Марго. «Таксономия многих семейств водорослей крайне неопределённа, поэтому сейчас сложно связать их эволюцию с такими характеристиками, как структурная окраска».
«Однако существует большой потенциал для новых открытий. Мы знаем, что, например, у зелёных водорослей механизмы структурной окраски существенно отличаются от механизмов формирования красных. Это может открыть новые возможности для изучения биомимикрии этих организмов».
Кремниевые солнечные панели прочно заняли своё место на рынке. Однако путь от кремниевой руды до готового продукта — сложный и трудозатратный. Материал добывают, очищают при температурах свыше 1000 °C, затем выращивают монокристаллы, пилят, шлифуют, осаждают полупроводниковые структуры — часто в вакууме. В итоге получается устройство, преобразующее 20–25% солнечного света в электричество. Эти панели довольно крупные и плохо работают в условиях слабого освещения — например, в пасмурную погоду или на северных широтах.
Несмотря на более чем полувековую историю, применение солнечных батарей в наземных условиях не всегда оправдано. Основная причина — высокая стоимость производства и необходимость постройки новых ЛЭП. Развивающимся странам выгоднее использовать топливные виды энергоресурсов, атомную или гидроэнергетику.
Кремниевая солнечная панель
Кремний
А это уже кремень! Материалы похожие, но важно их не путать
С конца 1980-х годов учёные начали искать более простую и доступную альтернативу — и обратили внимание на перовскиты. Это класс материалов с характерной кристаллической структурой ABX₃: где A — органическая молекула (например, метиламмоний), B — металл (чаще всего свинец), X — галоген (например, йод). Такие соединения обладают особыми фотоэлектрическими свойствами и позволяют создавать солнечные элементы при комнатной температуре с помощью простых растворов солей.
Перовскитные солнечные панели можно собрать всего за 8–10 часов. Технологический процесс включает обработку лазером, кристаллизацию тонких пленок в разреженной среде и нанесение фотоактивных слоёв жидкофазными методами. Причём такие батареи демонстрируют высокую эффективность даже в плохую погоду.
Перовскит в 1839 году на Урале впервые обнаружил немецкий геолог Густав Розе. Название же минерал получил в честь Льва Алексеевича Перовского — русского государственного деятеля, археолога, коллекционера и филантропа — за его вклад в развитие минералогии и геологии в России.
1/2
Лев Перовский и Густав Розе
Изначально название «перовскит» применялось к минералам с химической формулой CaTiO₃, а затем распространилось на всю группу подобных соединений. Для создания солнечных элементов используются синтезированные в лабораториях аналоги.
Перовскит
Производство перовскитных солнечных панелей можно максимально автоматизировать с помощью методов напыления как на гибкие, так и на жёсткие поверхности, а также ротационного нанесения типографской печати (струйная или слот матричная печать) — когда раствор материала равномерно распределяется по подложке и формирует однородный слой при вращении. Панель можно напечатать прямо на стекле или пластике, придавая ей любую форму. Это значит, что такие солнечные панели можно интегрировать на поверхность любой кривизны: полностью закрывать ими фасад здания или делать из них витражи. Однако у технологии есть и слабые стороны. Перовскиты чувствительны к воздействию влаги, кислорода, света и высокой температуры. Поэтому сегодня активно ведутся исследования по разработке гибких полимеров, защищающих активный слой от разрушения.
Сегодня этой технологией в пилотном режиме занимаются всего шесть стран в мире, и Россия — одна из них. КПД перовскитных батарей в наземных условиях уже достигает 20%, а их производство существенно менее энергозатратно, чем изготовление кремниевых аналогов. В ближайшие годы мы можем увидеть настоящий технологический прорыв в этой сфере. В Университете МИСИС в 2025 году была защищена первая в России докторская диссертация по технологии получения тонкопленочных перовскитов. Университет уже заключил соглашение с ООО «Графит» о тестировании крышных, оконных и фасадных полноформатных панелей на основе перовскитных фотопреобразователей для энергообеспечения систем умного дома в СберСити.
