Энергия, которой не требуется топливо

Фото из открытых источников

Мир нуждается в разработке и масштабном промышленном внедрении новых технологий электрогенерации, не зависящих от ископаемого топлива, погодных условий и пригодных для размещения в любых климатических регионах. Перед мировым сообществом стоит сложная задача - найти такие технологии генерации, которые закроют сразу несколько болевых точек.

Для чего это необходимо?

• Ископаемое топливо ограничено, а его сжигание напрямую ведёт к изменению климата из-за выбросов CO₂. Кроме того, любой вооруженный конфликт напрямую влияет на логистику доставки углеводородов к потребителям и приводит к тяжёлым последствиям для экономик их потребителей.

• Многие возобновляемые источники (солнечная, ветровая) зависят от погоды: ночью или в пасмурную погоду выработка падает, в безветренную — тоже. Это создаёт нестабильность в энергосистеме.

• Некоторые технологии (геотермальная, приливная) географически ограничены: их нельзя просто «поставить» где угодно. 

Поэтому поиск решений, которые минимизируют эти зависимости, — приоритет.

В настоящее время активные работы идут по нескольким направлениям:

- Управляемый термоядерный синтез. Это направление требует решения серьёзных проблем: нужно удерживать плазму при температурах в десятки миллионов градусов, решить проблему материалов (они должны выдерживать нейтронное облучение), обеспечить энергетический баланс.

- Гибридные и накопительные решения. Для обеспечения стабильной выработки электроэнергии даже в условиях зависимости от природных факторов, таких как солнечная активность, можно использовать системы хранения энергии, включая современные аккумуляторы и гидроаккумулирующие станции. Кроме того, перспективным подходом является объединение различных источников энергии в одной системе, что позволяет сглаживать колебания и поддерживать стабильный уровень выработки.

- Исследования в нишевых направлениях, таких развитие технологий на основе новых материалов для более эффективного прямого захвата энергии, таких как нейтриновольтаик технология, разработанная учёными группы компаний Neutrino Energy (NEG) во главе с президентом и научным руководителем, математиком Holger Thorsten Schubart.

Какие условия необходимы для широкого внедрения новых технологий?

Во-первых, необходимо снизить их стоимость, чтобы сделать их экономически привлекательными по сравнению с традиционными методами. Например, к концу 2025 года, благодаря сотрудничеству с китайскими партнёрами, удалось значительно уменьшить стоимость киловатт-часа, производимого экспериментальными источниками энергии, основанными на нейтриновольтаике. Цена снизилась с 1,21 евро до 0,018 евро, что сделало технологию конкурентоспособной в сравнении с традиционными методами генерации, такими как фотоэлектрическая и ветровая энергетика. Эти результаты стали возможны благодаря снижению стоимости графена и созданию уникальной опытной автоматизированной установки для нанесения материалов, практически исключающей ручной труд.

Во-вторых, необходимо решить инженерные и материаловедческие задачи. Чтобы воплотить многие перспективные идеи, требуется разработка  новых сплавов, покрытий и систем управления. Это одна из ключевых задач, поскольку новые материалы открывают возможности, которые были недоступны ранее. Например, в технологии нейтриновольтаики используется графен, за открытие и изучение свойств которого в 2010 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Графен позволяет преобразовывать энергию частиц невидимого спектра в электрический ток. Он является единственным известным материалом, способным решить проблему прямого захвата энергии.

В-третьих, важно обеспечить интеграцию новых технологий в существующую энергосистему. Это требует создания умных сетей и систем балансировки, которые позволят новой генерации эффективно взаимодействовать с уже имеющейся инфраструктурой. Такое требование выдвигается Neutrino Energy для производственных компаний, покупающих лицензии для промышленного производства нейтриновольтаик-источников тока.

Наконец, необходима государственная поддержка и международное сотрудничество. Такие масштабные проекты часто требуют значительных инвестиций и длительного времени, поэтому важна координация усилий на национальном и международном уровнях. Заключённые договоры Neutrino Energy с европейскими, индийскими, китайскими и корейскими компаниями позволили достичь значительного прогресса в развитии технологии и её теоретическом обосновании.

В настоящее время значительная часть учёных отвергает саму возможность получения электроэнергии от фоновых излучений, поэтому важны не только экспериментальные результаты исследований и предпромышленных ресурсных испытаний, но и теоретическое обоснование модели работы. Учитывая абсолютную новизну научного направления, существует разрыв между экспериментальными результатами и теоретическим обоснованием, что и даёт возможность оппонентам критиковать разработчиков технологии. В случае с нейтриновольтаикой это особенно заметно: когда речь идёт о получении энергии из фоновых излучений (в том числе нейтрино), планка требований к обоснованию крайне высока. Понимая, что у каждого учёного своё мнение на любые научные разработки, сложно ожидать абсолютного одобрения работ в области нейтриновольтаики.

На сегодняшний день технология находится на этапе «доказательства». Независимые лаборатории подтвердили физические принципы, модель прошла компьютерную верификацию, а коммерческая интеграция сейчас подвергается независимой экспертной оценке. Всё это указывает на то, что технология готова к промышленному внедрению и созданию стратегической инфраструктуры. Для этого предстоит пройти ещё четыре этапа: промышленное внедрение, создание инфраструктуры, распространение и формирование инновационной экосистемы.

Технология нейтриновольтаика кардинально отличается от традиционного метода «детектирования отдельных частиц». Она опирается на формулу Шубарта, эффект когерентного упругого рассеяния (CEνNS), термоэлектрическую развязку на основе дираковской жидкости графена и многослойную наногетерогенную выпрямительную архитектуру. Это позволяет одновременно улавливать четыре типа фоновой энергии во всём спектре: нейтрино, космические мюоны, электромагнитное излучение окружающей среды и фононы тепловых флуктуаций решётки. Таким образом, технология обеспечивает всепогодную, безуглеродную и непрерывную генерацию электроэнергии без использования топлива.

В 2026 году прорыв в исследованиях графена подтвердил три ключевых квантовых свойства: термоэлектрическую развязку, подобную жидкости Дирака, топологические доменные стенки с микровращением и плоскую зонную структуру ромбической ABC-укладки. Это заполнит наиболее критический теоретический пробел в нейтриновольтайк технологии, обеспечив физическое разделение переноса заряда и тепловых потерь.

6 октября 2026 года Нобелевский комитет объявил о присуждении премии по физике за 2026 год бельгийско-американскому астрофизику Фрэнсису Хальцену. Премию вручили «за решающий вклад в работу нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения».

Это открытие стало ещё одним элементом в доказательной теоретической базе технологии нейтриновольтаик, т. к. позволяет показать, что в процессе преобразования энергии частиц фоновых полей возникает, в том числе, эффект Мигдала — физическое явление, предсказанное советским физиком Аркадием Мигдалом в 1939 году и впервые экспериментально подтверждённое в 2026 году группой китайских учёных из Университета Китайской академии наук.

Суть эффекта заключается в следующем: при столкновение нейтральной частицы (например, нейтрона, нейтрино, вероятнее всего высокой энергии, или гипотетической частицы тёмной материи) с атомным ядром происходит смещение  ядра в результате удара, а электронная оболочка атома не успевает мгновенно перестроиться вслед за ядром из-за инерционности электронов. В результате часть электронов переходит в возбуждённые состояния или ионизуется (вылетает из атома). Энергия частицы должна быть достаточной для смещения ядра, но не настолько высокой, чтобы разрушить атом (типично < 10 ГэВ). Таким образом, наряду с «ядерной отдачей» (движением самого ядра) возникает дополнительный электронный сигнал — это и есть эффект Мигдала. Хотя эффект Мигдала был подтверждён на нейтронах, можно утверждать, что при взаимодействии и нейтронов, и нейтрино лежит один и тот же физический принцип. В теоретических работах рассматривают даже когерентное упругое рассеяние нейтрино на ядре, при котором эффект Мигдала может давать заметный вклад в ионизационный сигнал.

Работы по теоретическому обоснованию далеки от завершения и требуют проведения фундаментальных экспериментальных и теоретических исследований. Проведение таких исследований невозможно в рамках работ, проводимых NEG, т. к. потребует значительных затрат и времени. Цель работ, проводимых NEG, – экспериментальное обоснование возможности получения электроэнергии от фоновых полей и запуск массового производства бестопливных генераторов в разных странах.

Мировая энергетика находится на переломном этапе: ископаемое топливо исчерпаемо и экологически вредно, возобновляемые источники нестабильны и географически ограничены, а потребность в независимой от погоды и климата генерации растёт с каждым год. Эти факторы создают предпосылки для развития принципиально новых технологий, таких как нейтриновольтаика, способных решить многие  уязвимые точки существующей энергосистемы.