Neutrinovoltaic: новый подход к электрогенерации без сжигания ископаемого топлива

Сегодня мир переживает перемены не только в политике, но и в экономике. Энергетика становится ключевой сферой этих изменений. Инновации в энергетике стремительно развиваются, конкурируя с традиционными методами получения энергии. Они опираются на новейшие достижения в области наноматериалов, квантовой физики и технологий сбора энергии. 

Солнечная и ветряная энергетика достигли своего предела. Шведская ветроэнергетическая ассоциация (Svensk vindenergi) прекратила выдачу почти всех разрешений на новые объекты. Компании, занимающиеся наземными проектами, не заказывают новые турбины и банкротятся. Местные власти и военные тормозят строительство новых ветропарков. Кризис становится масштабным. По данным Natixis, в 2024 году китайские заводы произвели 588 гигаватт солнечных элементов, что превышает внутренний спрос (277 гигаватт) и зарубежный (174 гигаватта). Однако заводы работали лишь на 54% мощности. Солнечная и ветровая энергия дешевеют, но сложно создать её запас на случай непредвиденных ситуаций. Техника не позволяет накапливать энергию солнца или ветра на две недели, поэтому страны Азии, включая Китай, продолжают строить угольные электростанции.

Это заставляет нас по-новому взглянуть на будущее и искать новые пути. Особое внимание привлекают идеи Никола Теслы о получении энергии из окружающей среды. Учёные всё ближе к воплощению фантастической идеи. Это стало возможным благодаря новейшим наноматериалам и изучению их свойств. Такая технология получила название Neutrinovoltaic, и она разработана группой компаний Neutrino Energy под руководством Holger Thorsten Schubart. 

В начале 2000-х годов он разработал модель возникновения резонанса колебаний атомов графена под воздействием частиц полей излучений невидимого спектра, которые пересекают многослойные наноматериалы, используя принципы квантовой и статистической механики. Он точно определил оптимальную структуру упаковки графена и легированного кремния, например, 12 чередующихся слоев, и впервые выразил процесс преобразования энергии невидимого излучения через математическую формулу, получившую название «Schubart–NEG Master Equation for Neutrinovoltaics»:

Это заложило теоретическую базу для создания новых технологий.

Neutrinovoltaic — это инновационная технология, позволяющая преобразовывать невидимое излучение, такое как нейтрино, космические мюоны и электромагнитные волны, в электрическую энергию. В основе этого метода лежит взаимодействие указанных частиц с особыми материалами, обладающими наноструктурой и неоднородностью. 

Начало работ характеризовалось упором на проведение в основном экспериментальных работ, но затем развитие искусственного интеллекта (ИИ) позволило создать теоретическую модель, которая объясняет, как происходит поглощение энергии, разделение зарядов и их перенос. Теоретическая модель была проверена затем с помощью экспериментов. Особое внимание было уделено тому, как многослойные структуры увеличивают выходное напряжение и мощность.

Специалисты изучили, как эта технология может быть применена в разнообразных сценариях, включая производство энергии для промышленности и обеспечение стабильного электроснабжения. В результате они выявили, что нейтриновольтаика обладает значительными преимуществами: она способна генерировать большие объёмы энергии, адаптироваться к изменениям условий окружающей среды и работать непрерывно без необходимости внешнего вмешательства. Эта технология представляет собой инновационный подход к распределённым энергетическим системам, открывая новые перспективы для устойчивого и эффективного использования энергии. 

Многоуровневая структура преобразует традиционный фотоэлектрический принцип «двумерного поверхностного поглощения» в «трехмерное объемное поглощение». В обычных фотоэлектрических элементах используется лишь тонкий поверхностный слой толщиной 1–2 мкм, составляющий всего 0,1% от общего объема. В отличие от этого, каждый слой графена активно участвует в процессе поглощения энергии, что приводит к значительному увеличению эффективности захвата энергии частиц полей излучений. Этот показатель возрастает с 10^2 Вт/м³ до 10^4 Вт/м³, что представляет собой улучшение на 1–2 порядка. 

Графен обладает уникальным свойством: он может преобразовывать энергию частиц невидимого спектра в электричество, так как устойчиво существует только в D3 состоянии. Причем, чем чище графен, тем больше мощности он генерирует. Примеси увеличивают рассеяние электронов и потери на границе раздела графен-кремний, что снижает эффективность. 

Чистый графен дорог, но использование других материалов вместо него может не дать результата. Дело в том, что эти материалы должны находиться в динамическом состоянии и пульсировать, как графен, чтобы эффективно преобразовывать энергию. Именно динамическое поведение графена приводит к взаимодействию электрических и магнитных полей, что обеспечивает возникновение ЭДС в каждом слое графена.

Развитие материаловедения и технологий сбора энергии частиц окружающих полей излучений невидимого спектра открывает новую эру в энергетике. Нейтриновольтная технология обещает стать ключевым элементом будущего энергетического баланса, предоставляя надёжное и автономное энергоснабжение.

Автор: Румянцев Л.К.