Гігафабрика (Gigafactory), що будується у штаті Невада, не довго буде унікальним підприємством. Вже на церемонії відкриття першої черги виробництва акумуляторів на згаданій Гігафабриці Елон Маск заявляв, що націлений на будівництво подібних гігафабрик на кількох континентах. Що то були не порожні балачки, підтверджується у квартальному листі компанії Тесла до інвесторів за підписом Е. Маска та його фінансового директора Джейсона Вілера. В цьому сповненому оптимізмом документі готовий приблизно на 20 % об'єкт в штаті Невада вже згадується під номером 1. Автори листа повідомляють, що протягом 2017 р. вони визначаться з місцем будівництва Gigafactory 3, Gigafactory 4 та, можливо, Gigafactory 5 (під номером Gigafactory 2, тепер фігурує нещодавно придбана компанія SolarCity поблизу Буффало, штат Нью-Йорк).

            Ось така нині Гігафабрика 2.


           Майже напевно відомо, що наступні гігафабрики будуть побудовані у Китаї та Європі. Серед європейських країн, від яких сформовані контактні групи, що намагаються залучити до себе виробництво Тесли, називаються Швеція, Фінляндія, Німеччина, Нідерланди, Іспанія та Франція.

  1    У пустелі, в безпосередній близькості від Electric Aвеню на схід від Спаркс, штат Невада, понад 1000 робітників споруджують те, що буде найбільшою будівлею в світі за площею, зайнятою на поверхні землі. Це Гігафабрика (Gigafactory), де компанія Тесла (TЕSLA) планує виготовляти літій-іонні акумулятори у кількості, достатній, щоб масово клепати електричний транспорт під маркою Тесла згідно з усталеною світовою тенденцією.


          На момент запланованого завершення будівництва, близько 2020 р., площа будівлі Гігафабрики під єдиним дахом складе 5,8 млн квадратних футів (1 фут = 0,3048 м, розраховуємо... 0,54 млн кв. м; або квадрат рівної площі зі стороною 735 м, ну, в принципі, скромно ) Станом на час публікації цієї статті завод займає менше 2 млн кв. футів площі на кількох поверхах. Ступінь готовності будівлі становить 14 %.


          "Я гадаю, що Gigafactory має стати найвражаючим заводом у світі", - сказав Елон Маск про цей проект.


           Тесла вважає, що поширення електричних транспортних засобів уповільнюється через високу вартість батарей, тож компанія, будуючи цей завод, планує різко збільшити обсяг їх виробництва. З 2020 року компанія сподівається виробляти на одному цьому заводі більше батарей, ніж було вироблено в усьому світі в 2014 р. За такого обсягу виробництва батарей, як вважають на Теслі, їх вартість може знизитися більш ніж на 30 %.
            На даний момент на цьому заводі Тесла вже складає акумуляторні блоки але тільки для своїх побутових і промислових станцій зберігання електроенергії. Самі батареї тут ще не виготовляються. Робітники складають акумуляторні блоки з батарей, виготовлених в Японії, на базі яких потім і випускаються відомі накопичувачі Tesla, модифікації Powerpack та PowerWall.
            До кінця цього року (2016, матеріал вже трохи архівний. Авт.) планується, що партнер Тесли з виробництва батарей, компанія Panasonic, фактично виготовлятиме всі деталі батарей тут на місці. Panasonic і Tesla розмістяться на відведених кожному площах об'єкта, який буде виглядати як єдина велетенська споруда. Panasonic виготовлятиме деталі батарей, Тесла складатиме їх в готові вироби.
            Однак ця споруда повністю належатиме компанії Тесла. Тесла навіть будує її самостійно, не залучаючи зовнішніх підрядників.

 
            Гігафабрика розташована у близько п'яти годинах їзди від діючого завода TЕSLA Fremont, California. Це те місце, де нові седани Тесла Модель 3 будуть оснащуватися автомобільними акумуляторами. Нижча вартість батарей, вироблених Гігафабрикою, матиме вирішальне значення для підтримки базової ціни на Модель 3 на відносно доступному рівні у $35000.    
            До 2018 р. Тесла сподівається виготовляти достатньо акумуляторних блоків, щоб складати 500 тис. е-мобілів на рік. Початково цей план було намічено на 2020 р., але Тесла досягне цієї мети на два роки раніше за рахунок прискорення будівництва на відповідних ділянках та першочергового запуску тут всього потрібного устаткування. На 2020 р. Тесла розраховує виробляти достатню кількість акум.блоків для випуску 1,5 мільйона е-мобілів на рік. Крім транспорту, велика частина акумуляторів буде також йти на виробництво так званих стаціонарних сховищ потужності. Цей бізнес, як розраховує Маск, буде рости ще швидше, ніж бізнес електричних транспортних засобів.
            Всередині конструкція Гігафабрики всюди підсилена величезними армуючими X-подібними сейсмостійкими розпірками. Хоча це буде виглядати як одна ціла косокутна в плані споруда, Гігафабрика будується як серія окремих будівель для додаткової мінімізації збитків від землетрусів.


            Будівля має повні чотири поверхи на сталій висоті. Але на деяких ділянках фактично будуть три або два поверхи, що дозволяє розмістити у таких цехах устаткування висотою до кількох десятків футів.
            Е. Маск каже, що інакше ніж емоційно він неспроможний мислити про цей гігантський завод з виробництва батарей. "Я гадаю, це справді досить романтично", - сказав він.
            Після завершення будівництва споруда за формою нагадуватиме діамант, розташований довгою стороною точно по лінії південь-північ. Діамант, інкрустований в пустельну долину, по якій табуни з тисяч диких коней ганяють, змагаючись з гарячими суховіями

           У США оголосили про кінець епохи зростаючого попиту на нафту. Триваюча понад століття епоха хронічного зростання попиту на нафту в США підійшла до кінця - споживання нафти американськими нафтопереробними заводами (НПЗ) досягло піку, а з 2018-го року почне знижуватися. Такий прогноз міститься в щомісячній доповіді Міненерго США по ринку енергоносіїв, інформує еizvestia.com
           За підсумками 2016 року переробні заводи закуповували в середньому 16,21 млн барелів сирої нафти в день. Незважаючи на зростання економіки і споживчих витрат, попит не змінився в порівнянні з попереднім роком. Не буде статистично значущого росту і в 2017 р., прогнозує Міненерго: НПЗ закуплять 16,22 млн барелів на день, а в з 2018 року почнуть скорочувати попит - до 16,19 млн барелів на день.
           За півроку офіційний прогноз споживання нафти впав на 210 тисяч барелів на добу. Прогноз з видобутку за той же період виріс майже на 1 млн барелів на добу.
           В результаті нового сланцевого буму США зможуть скоротити закупівлі нафти на світовому ринку майже на 1 млн барелів на день - до 6,4 млн барелів на добу в 2018 році.
           США це "перша ластівка" в світовій енергетичній революції, а через 5 років попит на нафту перестане рости вже в світовому масштабі, говориться в спільному дослідженні Імперського коледжа Лондона і організації Carbon Tracker Initiative. За їхніми даними, до 2040 року сонячна енергія буде задовольняти 23% світового виробництва електроенергії, а до 2050 року - 29%.


            До 2035 року третина всього транспорту на планеті буде представлена електромобілями, до 2040 року - половина, а після 2050 р го - понад дві третини. В результаті вже до 2025 року попит на нафту впаде на 2 млн барелів на день, до 2040-го - на 16 млн барелів на день, а до 2050-го - на 25 млн барелів щодня.


            Правила гри зміняться радикально і, можливо, назавжди, а на ринку "чорного золота" сформується надлишок пропозиції, аналогічний тому, що призвів до обвалу котирувань в 2014-15 рр, попереджають автори дослідження.

             Найбільша в світі станція зберігання енергії в охолоджених до температур скраплення газах введена в дію неподалік від Манчестера, Великобританія.
             Легкість акумулювання "кріогенної" енергії дозволяє шляхом глибокого охолодження повітря зберігати енергію поновлюваних джерел, генеровану у час, коли потреба в ній далека від максимуму. Коли ж рідке повітря нагрівається і переходить в газовий стан, воно розширюється, створює тиск і може обертати турбіну, виробляючи електрику.
             Кріогенна станція поблизу Манчестера має потужність 5 МВт і може живити до 5000 домогосподарств приблизно 3 години.


             Компанія Highview Power Storage, що розробила цю схему, покладає великі надії на поширення цієї технології, котра має величезний потенціал з точки зору тривалого зберігання енергії відновлюваних ресурсів.
            Потреби в електриці змінюються залежно від часу доби, дня тижня та сезону. Національна електромережа зазвичай підготовлена компенсувати пікові потреби енергії шляхом підключення електростанцій, що працюють на холостому ходу (stand-by - в режимі очікування). Однак оперування з цими піками та спадами потреби енергії ставатиме дедалі складнішим у міру скорочення кількості вугільних електростанцій і розширення відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), таких як вітер та сонце, котрі нерегулярно генерують енергію. У 2015 р. частка ВДЕ склала майже 25 % від усієї електроенергії, виробленої у Сполученому Королівстві. Непостійність ВДЕ змушує дослідників вдосконалювати способи її накопичення та зберігання.
            Гідро-акумулюючі електростанції (ГАЕС) можуть тривалий час віддавати велику кількість накопиченої енергії. Літій-іонні акумулятори можуть реагувати на попит у електроенергії протягом мілісекунд, що задовольняє потреби як невеликих електронних пристроїв, так і електромобілів. Але через відсутність необхідної структури рельєфу земної поверхні використання ГАЕС доступне не скрізь. І поки ще не існує таких великих ємностей акумуляторних станцій, котрі б змогли забезпечити потреби міст, а тим більше мегаполісів.


            "Наша технологія трохи нагадує місцеву ГАЕС. Вона може працювати скрізь, де потрібно тривало зберігати велику кількість енергії, наприклад, від працюючого на морському шельфі вітропарка", - говорить Гарет Бретт з компанії Highview Power. "5 МВт потужність дещо замала для цієї технології, тому надалі ми розглядаємо як перспективні для будівництва установки потужністю 10 МВт і вище. Також існує проект кріогенної станції потужністю 200 МВт ємністю 1200 MВт х год, цього достатньо для автономного електропостачання вже цілого міста протягом 6 годин".
            Кріогенний накопичувач діє, використовуючи енергію відновлюваних джерел або міжпікову електроенергію мережі для охолодження повітря до мінус 190 °С, що переводить його в скраплений стан. Скраплене повітря зберігається в подібному до термоса теплоізольованому резервуарі. Щоб отримати накопичену енергію, скраплене повітря переноситься з резервуару в зовнішні атмосферні умови, що переводить його знов у газовий стан. При цьому має місце значне збільшення об'єму газу - приблизно в 700 разів. Робота розширення газу викликає обертання валу турбогенератора, реалізуючи тим самим звичайний процес генерації електроенергії (ось тут друга згори картинка на зеленому фоні).
            Демонстраційний накопичувач Highview Power розміщено недалеко від газогенераторної площадки сміттєзвалища Пілзворт (Pilsworth). Великі теплоізольовані резервуари встановлені через дорогу напроти низки газо-турбогенераторів. В тих установках спалюється отриманий від розкладу (піролізного?, авт.) сміття газ метан і виробляється електроенергія. Розсіяні рештки тепла теж збираються і використовуються для інтенсифікації кріогенного процесу.
            Доктор Sheridan Few, дослідник з Грантхемського (Grantham) інститута Імперського коледжа, що у Лондоні, так описує унікальність технології.
"Це одночасно і зберігання енергії, і вироблення енергії. Ви тут маєте можливість використовувати як розсіяне тепло, так і розсіяний холод. Оскільки запасається як електрична енергія, так і тепло, то кількість повернутої електроенергії в деяких умовах перевищує кількість електроенергії, вкладеної у скраплення повітря (це щось типу теплового насосу?, авт. )

          Дослідники розробили "штучний лист", який дозволяє накопичувати сонячну енергію у вигляді рідкого палива. Ця нова технологія одного чудового дня може забезпечити заправку вашого транспортного засобу і... вбити нафтодобувну і нафтопереробну галузі.


          Деніел Носера (Daniel Nocera) з Гарвардського університету і Памела Силвер з Гарвардської медичної школи у співпраці розробили нову геліосистему, яка може:

- розчеплювати молекули води з виділенням водню;
- відділяти бактерій, що харчуються воднем, від води

з метою вироблення рідкого палива.

          У роботі, оприлюдненій в журналі Science 3 червня 2016 р., колектив науковців продемонстрував не тільки процес вироблення новою системою придатного для використання палива, але і вражаючу ефективність цієї системи.
           - В принципі, ми маємо платформу, яка може синтезувати будь-яку молекулу на базі вуглецю із ряду нафтових вуглеводнів, - сказала П. Силвер. Вона додала, що платформа може бути дуже універсальною.


             Поточна модель розроблена на основі раніших досліджень цієї ж групи Носери-Силвер. Їхня перша модель так званого біонічного листу 2015 року створення стикнулася з низкою проблем, зокрема виділення активного кисню, що знищував ДНК воднеїдних бактерій. Також перша модель мала каталізатор виділення водню з нікель-молібден-цинкового сплаву. Вона потребувала для роботи надто високу напругу, що знижувало її ефективність. Незважаючи на труднощі, попередня модель біонічного листу була придатна з використанням сонячної енергії виробляти 216 міліграм ізопропілового спирту на літр води.
           Нова версія, Біонічний лист 2.0, містить вже каталізатор з кобальт-фосфорного сплаву і не виділяє активного кисню. Можливість працювати на низькій напрузі дозволяє значно підвищити рівень ефективності системи.
           Біонічний лист 2.0 може накопичувати сонячну енергію в біомасу з коефіцієнтом корисної дії (ККД) 10 %. Іншими словами, на кожну кіловат*годину спожитої сонячної енергії мікроби забирають 130 г CO2 із 230000 літрів повітря, утворюючи 60 г ізопропанола. Це значення на порядок вище того, що спостерігається у природі для найбільш швидко зростаючих видів рослин (ККД 1 %).
             Нова модель також може синтезувати ізопентанол, ізобутанол і щось таке як прообраз пластика, названого біо-пластик PHB. Самовідновлююча здатність каталізатора запобігає його витоку в готовий розчин.
            - Це важливе відкриття доводить, що ми можемо здійснити процес синтезу вуглеводнів краще, ніж за природного фотосинтезу. Та я також хотів би розвинути цю технологію до рівня, придатного для широкого впровадження в країнах, що розвиваються, - сказав Деніел Nocera.


             Разом з тим Носера визнає, що біонічний лист найближчим часом не буде конкурувати за ціною з викопним паливом, особливо тому, що мікроби ще не виробляють паливо так швидко, як хотілося б. Найбільша продуктивність існуючої моделі на сьогодні розраховується на літри штучного палива в день, хоча команда не виявила обмежень до того, щоб виготовляти продуктивніші установки.
             Ця нова технологія стала сторінкою у книзі рукотворних чудес матері-природи і дозволила використати фотосинтез для перетворення сонячної енергії в паливо. Останні дослідження  профінансовані в рамках програми Гарвардського університету "Перші 100 Ватт", підтримані управліннями наукових досліджень військово-морських сил та військово-повітряних сил, Інститутом біоінженерії Вісса та іншими.

           Якщо так інтуїтивно поміркувати, то уявляється, що е-мобіль то єдина серйозна сфера застосування альтернативних джерел енергії на транспорті, і що нею все і обмежиться. Справді, скаже хтось (і кажуть!), одне діло везти 4 дупи і якісь незначні валізи, а зовсім інше - тягти десятки і сотні тон по рейках, як тут обійдешся без вугілля чи нафти!
        

            Якщо чесно, сам так думав. Поки не копнув. Помилявся. На залізниці альтернативні джерела енергії впроваджуються, хоча із запізненням, але з тими ж розмахом і амбіціями, що і в автомобільному транспорті.
           Судячи з усього, є суттєва проблема в тому, як поєднати (зробити паралельним) нестабільне електропостачання з альтернативних джерел енергії зі стабільним живленням від діючої традиційної мережі в умовах реального споживання електрифікованих ділянок залізниці, котре також нестабільне. І поки українські, британські вчені щось там намагаються відкрити в цьому напрямі, повзуча енергетична революція для свого руху обирає не електрифіковані ділянки залізниць.
            Зі свіжого: індуси в 2015 р. творили щось таке, що можна назвати допоміжним використанням сонячної енергії в залізничному транспорті. Це коли енергія геліопанелей, встановлених на дахах вагонів, використовується на освітлення, кондиціонування та інші дрібні потреби потяга, тоді як тяга забезпечується традиційно - дизельною машиною. Може здатися не дуже солідним, враховуючи, що ще від 2011 р. на маршруті Париж-Амстердам курсує пасажирський потяг 100 % на сонячній енергії. Але і при тому один індійський поїзд із допоміжною сонячною енергією дозволяє скоротити витрати дизельного палива до 90 000 літрів на рік.
              Німеччина стане першою країною світу, де практично вже використовують пасажирські потяги на водневих паливних елементах. Близько 50 % німецької залізниці не електризовано. Це робить впровадження електропотягів на водневих паливних елементах дуже перспективним і цікавим з точки зору скорочення споживання нафти. Протягом 2017 р. заплановано до запуску два прототипи на маршрутах від Бремергафена до Букстегуде і до Куксгафена. До 2020 р. не електрифікованими ділянками залізниці Нижньої Саксонії курсуватиме вже 14 потягів з нульовими викидами, що замінять дизельні. Таке обіцяє міністр транспорту цієї федеральної землі. Так звані Hydrail (потяги на гідрогені) стануть "справжньою альтернативою дизельним двигунам", заявив федеральний міністр транспорту Німеччини Олександер Добріндт.
            Розробкою першого пасажирського потяга на водневих паливних елементах займається французька корпорація Alstom. Роботи з розробки тривали два роки. Потяг, що отримав назву Coradia iLint, представили 20 вересня 2016 р. на виставці залізничної та транспортної техніки InnoTrans у Берліні. Планується, що згодом потяги на водневих паливних елементах випускатимуться значними серіями і зможуть витіснити дизельні потяги, що використовуються зараз.
            Силова установка потяга працює за принципом перетворення хімічної енергії водню в електроенергію. На даху встановлюються резервуари для водню, у підлозі поїзда - паливні елементи і батареї. Потяги заправлятимуть воднем від хімічних підприємств, де цей газ є побічним продуктом під час виробництва основних видів продукції. Крім того, в корпорації намічають зведення електролізних установок безпосередньо поряд із залізницею. Від повних баків запас ходу потяга складе не менше 600 км. Максимальна швидкість потяга Coradia iLint 140 км / год.
             Крім того, що Coradia iLint не має шкідливих викидів, потяг значно менш шумний під час руху та зупинок. Пасажири чутимуть лише стукіт коліс та шум від спротиву повітря.
             Випробування потягу на допуск до експлуатації були заплановані на осінь 2016. Оскільки у потязі змінена лише силова частина, представники Alstom сподіваються, що процес випробування й процедури отримання необхідних дозволів триватимуть недовго.
             Успіхи, проблеми та задачі у розробці та експлуатації залізничного транспорту на водневих елементах будуть обговорені на Міжнародній конференції Hydrail, що запланована на 27-28 червня 2017 р. у місті Ґрац, Австрія.
             В Нідерландах протягом багатьох століть енергія вітру використовується для осушення території, розпилювання деревини і вироблення рослинної олії. І ось зараз нарешті країна також використає її, щоб привести в рух абсолютно всі свої електропоїзди. Голландська залізнична мережа (NS) почала використовувати енергію вітру, генеровану турбінами електричної компанії Eneco, два роки тому, коли вони уклали між собою угоду на 10 років. Вони планували перевести всі електропоїзди країни на вітряну електроенергію до 2018 року, але було продемонстровано блискучий зразок голландської працьовитості і досягнуто цієї мети на рік раніше запланованого.
             Згідно з Brightvibes, електропоїзди країни перевозять 600000 людей на день приблизно у 5500 залізничних рейсах. На ці поїздки витрачається до 1,2 мільярда кіловат-годин енергії на рік, що достатньо для всіх домогосподарств Амстердаму за той же період часу. На сьогодні одна година роботи вітряної турбіни дає достатньо енергії для поїздки потяга на 120 миль. Однак NS шукає шляхи зниження споживання енергії своїми потягами на 35 % до 2020 року, тож з меншими витратами енергії вони зможуть долати і більші відстані.

                 Нафтова промисловість повинна приготуватися до п'яти енергетичних "цунамі", які загрожують підтягти ціну на нафту до відмітки 10 доларів США / барель за час менш ніж десятиліття за словами Тьєррі Лєпера, голови відділу досліджень технологій та інновацій компанії Engie SA, що у Франції.  Ось що ще сказав цей діяч в інтерв'ю виданню Блумберга.
                 Падіння вартості сонячної енергії і засобів зберігання електроенергії - батарей, зростання продажів електричних транспортних засобів, все більше і більше "розумних" будинків і дешевий водень - все це буде впливати на сиру нафту.
             Кількість електрокарів у світі в останні роки перевалила за 1 млн за даними Міжнародного енергетичного агентства.


                В міру того, як автовиробники пропонуватимуть більше електрокарів з пробігом на одній зарядці понад 500 км, як зростатиме мережа зарядних станцій, то більше міст будуть забороняти (обмежувати) рух бензиновіих та дизельних автомобілів, такі зрушення будуть поступово відбуватися, вважає Лєпер.
            Навіть якщо зростання попиту на нафту триватиме до 2025 року, її ціна може впасти до $ 10, при умові що ринки будуть очікувати значне падіння попиту. Стільки сира нафта востаннє коштувала в 1998 році. Ціна водню менш ніж за 10 років може досягти цінового рівня для скрапленого природного газу.  Вартість енергії сонячних електростанцій у найбільш сонячних місцях світу, ймовірно, впаде нижче $ 10 за 1000 кВт х год  до 2025 року.
               Ми будемо мати можливість енергію, яка виробляється у віддалених місцях дуже дешево, транспортувати на значні відстані. Лєпер також сказав, що його дуже тішить і надихає розробка першого транспортного судна для перевезення скрапленого водню, що здійснила компанія Kawasaki Heavy Industries Ltd в рамках японського плану імпорту водню з Австралії, і впевнений, що "сотні" таких суден будуть випущені у найближче десятиліття.
              Колишня французька газова монополія, яка сьогодні є найбільшим в світі недержавним виробником електроенергії, після десятиліття придбань, інвестує в поновлювані джерела енергії і одночасно продає вугільні електростанції і геологорозвідувальні активи, щоб захиститися від коливання цін на сировинні товари. Вона планує витратити до 2018 року 1,5 мільярда євро (1,57 мільярда доларів) на такі технології, як батарейні станції для зберігання електроенергії, виробництво водню, "міні-мережі», що обслуговують невеликі житлові квартали, розумні будинки, де пов'язані опалення, освітлення та ІТ-системи для економії енергії і скорочення витрат.

           Отже, чому вугілля? Тому що це просто. Тому, що його достатньо.
           З прадавніх часів вугілля використовують як енергетичну і енерго-технологічну сировину. Про вугілля повідомляють античні, давньо-римські, давньо-китайські джерела.
           Досить рано людство навчилося з допомогою вугілля виконувати роботу. Перший випадок розумного застосування вугілля і пари в механіці описано в 1545 р. в Іспанії, коли капітан флоту Бласко де Ґарай сконструював машину, за допомогою якої приводив в рух бічні гребні колеса корабля. За наказом короля Карла V машина вперше була випробувана в Барселонській гавані при перевезенні 4000 центнерів вантажу кораблем на три морські милі за дві години. Винахідник був винагороджений, але машина залишилася без застосування і була забута.
          Зоряний час вугілля і пари почався за Нової історії, коли новонароджена промисловість вимагала більше і більше енергії для свого росту. А надавали енергію в ті часи в основному водяні колеса. І якщо текстильну фабрику ще можна побудувати на березі ріки, то поклади руди чи вугілля мають розроблятися в місцях залягання. На копальнях, віддалених від річок, могли використовувати тільки силу тварин. Власник однієї англійської копальні у 1702 році для приведення в дію насосів, які відкачували воду, був вимушений тримати 500 коней. А таке підсобне господарство рудокопу мати було не дуже цікаво.
         Тож промисловість для свого розвитку конче потребувала потужний двигун нового типу, який дозволяв би створювати виробництво і видобуток в будь-якому місці. І першим поштовхом до створення нових двигунів, не прив'язаних до рік, стала саме потреба в насосах і підйомниках в металургії і гірничій справі. Відгукуючись на цю потребу, технічний геній людства ніби з рогу достатку став "випльовувати" з кожним  разом все кращі шедеври з металу, вогню та пари. Атмосферні машини Севері (1698 р.), Ньюкомена-Коулі (1710),  Ползунова (1766), парова машина Ватта (1774 р.)... Зрозуміло, парову машину спробували помістити спочатку на корабель - пароплав "Клермонт" Фултона (1807), -  а згодом і на візок: локомотив "Паффі Біллі" (1813), паротяги Стефенсона (1815-25), Черепанових (1834).
         У 1769 році Ватт запатентував паровий двигун з окремим конденсатором, пізніше - застосування в двигуні пари з тиском, вищим за атмосферний, що значно знижувало витрати палива. Саме в машині Ватта було закладено основні принципи будови і роботи поршньової парової машини надмірного тиску (0,2–0,3 МПа). Вона стала вироком останньому водяному колесу. Згодом, починаючи з Вольфа в Англії, розроблялися схеми багатократного розширення пари послідовно в 2, 3 і навіть у 4 прийоми, коли пара переходила з циліндра високого тиску (ЦВТ) у наступні циліндри з остаточним тиском (ЦСТ, ЦНТ). Однак, після Ватта більше ніхто нічого істотного не міг додати у частині принципу дії двигуна, тож приблизно з 1790-х, вдосконалення йшли переважно в напрямі підвищення робочого тиску і температури водяної пари двигунів. Якщо перші атмосферні машини Севері потребували більше 25 кг вугілля на 1 кінську силу своєї потужності, то через 150 років паросилові установки, що випускалися промисловістю США, затрачали вже 3 кг вугілля на 1 к. с. Тож рушій прогресу на найближчі 100 років було чітко визначено. Ним стало старе і знайоме вугілля.


          З першим пуском серійного виробництва електричних двигунів у 1850-60-х роках, винайденням перших телеграфу і телефону людство все більше смакувало принадами електричної енергії. А з винайденням у 1870-х лампи розжарювання просто бог звелів завести електрику у кожну оселю. І коли людство зрозуміло, що для величезних перспектив, що раптом йому відкрилися, можливостей тогочасних гальванічних батарей йому буде замало, знов технічна думка в особі Густава Лаваля і Чарлза Парсонса підказала оптимальне вирішення проблеми. Ним у 1870-х роках стали перші прототипи сучасної парової турбіни, яка призначалась для роботи разом з електричним генератором для добування електроенергії.

              Мінеральне паливо спалюється в котлі. Виділена при цьому теплова енергія акумулюється робочим середовищем – водою, яка після поглинання певної кількості тепла перетворюється на стиснену і перегріту ("гостру" чи "свіжу" - це вже залежно від сленгу різних енергетиків) водяну пару. Остання під тиском подається на лопатки турбіни, змушуючи обертатися ротор турбіни, що напряму з'єднаний з валом електрогенератора.
             Температура Т та тиск Р "гострої" пари є базовими параметрами енергогенеруючого устаткування теплових електростанцій.
             Такою була динамо-машина, встановлена містером Едісоном на Pearl-Street в Нью-Йорку у 1882 р.


          А таким є машинний зал сучасної електростанції, відкритої в Німеччині в 2015 році.


              Під декоративним кожухом багатосоттонне нагромадження корпусів, валів, коліс, труб… Що спільного? І в 1882, і в 2015 в таких енергоблоках ми спалюємо вугілля. З року в рік спалюємо все більше. Мені подобається ілюстрація з однієї брошури вчених Уппсальського університету (Швеція) і ці числа звідти ж. Так, пані, панове, це далеко не гігант, це європейський середнячок, Швеція, кінець 1980-х!!!
             

              Ще є інформаційний ресурс, що дозволяє просто шкірою відчути швидкість і масштаби видобування викопного палива у світі. Як тільки Ви увійшли на сторінку, вмикаються лічильники, що відраховують кількість добутого вугілля, нафти і газу з моменту Вашого входу. Можна дізнатися також, скільки добуто цих копалин з моменту Вашого народження.
              А різниця за майже 200 років? Різниця в тому, на скільки розумніше з часом ми спалюємо це вугілля.
              В історії розробки ТЕС має місце постійне збільшення одиничної потужності та зростання параметрів робочої пари для кожного наступного покоління енергоблоків. На межі 19 і 20 століть звична потужність турбін була 300...400 кВт; великими вважалися турбіни на 1000 кВт (1 МВт). А вже в 1950-х була подолана межа 1000 МВт. І мотив тут зовсім не американський чи радянський гігантизм, а суто економічний аспект.
           Ось як виглядав типовий початок науково-технічних звітів, які тисячами "народжували" радянські науково-дослідні інститути з вивчення
проблем енергетики і супутніх технічних галузей


           Для устаткування попереднього покоління, спроектованого до 80-х рр. 20 ст., були досягнуті параметри "гострої" пари Т = 540-580 °С; Р = 16-25 МПа. При цьому коефіцієнт корисної дії (ККД) енергоблоків становив 35-40 %. Тривала міцність низьколегованих перлітних сталей з вмістом хрому до 3 %, з яких виготовлялися турбо- та котлоагрегати, трубні системи, перепускна та регулювальна апаратура,  була достатньою для забезпечення вищевказаних параметрів. А далі зась. Для роботи при Т > 580 °С; Р > 25 МПа мусили виготовляти енергоблоки вже з більш жароміцних матеріалів, відомих на той час. Це мартенситно-феритні сталі з вмістом Сr 11-13 %, аустенітні хромо-нікелеві сталі, сплави з високим вмістом нікелю. Але спроби розробки устаткування з надкритичними параметрами пари тоді не були численними через недоліки та обмеження, пов'язані з цими матеріалами та їх зварними з'єднаннями.
            Подальше зростання параметрів пари стало можливим тільки після 80-х із розробкою складнолегованих мартенситних сталей з вмістом Сr 8-10 %:  Р91 (США, 1980 рiк), NF616 (Японія, 1985) та Е911 (Європейський союз, 1990). Ці сталі мають вищий комплекс характеристик міцності та пластичності при кімнатній та високій температурах, ніж будь-які перлітні сталі та більшість мартенсито-феритних сталей. Їх вартість нижча, ніж в аустенітних сталей. За технологічністю у виготовленні вони переважають мартенситно-феритні сталі. Тому на основі чисто мартенситних сталей з 8-10 % Сr стало можливим проектування та масове промислове впровадження енергогенеруючого устаткування нового покоління з параметрами "гострої" пари Т = 590-620 °С; Р = 26-31 МПа, що триває і нині. Таке підвищення параметрів пари обумовлює зростання ККД енергоблоків нового покоління до 41-44 %.
             Ось все вищесказане - історія зростання робочих параметрів ТЕС, коротко і в графічній формі, на прикладі японських електростанцій.

 
              В цій царині кожне підвищення параметрів на 10-20 °С чи на 2-3 МПа - вже свято. Подекуди при визначенні майбутнього покоління блоків фігурують такі перспективні числа робочих параметрів Т до 720 °С; Р до 37 МПа. Щоб представити це наочніше, скажу, що сталь при нагріві до 720 °С світиться яскравомалиновим кольором. Але при цьому вона не м'яка, як пластилін, а має певний рівень міцності достатній, щоб тримати всі ті неймовірні тиски та температури мініатюрного керованого пекла в нутрощах енергоблоку. Зараз це мрія. Але й зараз же ось яка реальність: "постіндустріальна" Європа морщить чоло, роздуває щоки і відсапується, бо намагається вичавити все, що можна, з таких банальних матеріалів як сплави заліза. І поступово наближається до тих меж!                
            Розробляються нові типи сталей з нетрадиційними механізмами зміцнення металевої матриці при високих температурах (інтерметаліди, карбонітридна z-фаза замість традиційних карбідів). Вже можна ставити під сумнів і коректність терміну "сталь" для матеріалів, в яких вміст вуглецю становить 0,002 % і менше. Всі хочуть мати справу з матеріалом мартенситного класу, а не з геморною нержавійкою чи наддорогим "високим нікелем". Хід робіт цього напряму контролюється на вищому урядовому рівні відповідними єврокомісарами. Для чого? Бо досягнення отих меж обіцяє загнати ККД вугільних енергоблоків за відмітку 50 %. А кожен подібний стрибок ККД це деяке зменшення затраченого палива та викидів в атмосферу на одиницю отриманої потужності ТЕС. Так-так, невеличке зменшення отих гір, що покривають вежу Ейфеля, і хмар над ними.
             Мабуть зайве говорити, що над тим самим працюють у поті чола і США, і Японія. Останні років із 10 в цій царині досить активний і Китай.
                 Отож, пані-панове, з 18 століття і дотепер ми безпросвітно сидимо у добі вугілля й пари. Знову ж таки всезнаюча статистика десь у 2000 р. вияснила, що за всю попередню людську історію добуто тільки 2-3 % від запасів вугілля, розвіданих на той момент. Все в природі йде легкими шляхами і уникає важких шляхів. А вугілля порівняно легко добувати. Воно є досить рівномірно по регіонах і континентах. Ось людство і вчепилося за нього, як дідько за грішну душу.

Автор оригінального тексту Sandrine Ceurstemont

            Велетенське енергетичне поле в Африці, спроможне постачати енергію до Європи... На краєчку марокканської пустелі ми відвідали одну з найбільших сонячних електростанцій, котра допомагає уявити енергетичне майбутнє світу.

            Мінібус котиться через широчезне плато по щойно прокладеному асфальту. На південь, куди сягає око, лежать вкриті тріщинами простори Мароканської пустелі.


            Проте ця піщана рівнина вже не така первісно-незаймана, як то було колись. Цього року вона стала місцем розташування однієї з найбільших у світі сонячних електростанцій.


         Сотні кривих дзеркал, кожне завбільшки з автобус, впорядковані у ряди і вкривають територію у 1400000 кв. м.  або 200 футбольних полів. Цей величезний комплекс розташувався на пекельному осонні біля підніжжя Атласних гір у 10 км від міста Уарзазате, яке ще називають Двері у пустелю.


         Поряд із задоволенням місцевих потреб Марокко сподівається, що коли-небудь буде експортувати енергію до Європи. А ця електростанція і є тим прототипом, котрий допомагає уявити енергетичне майбутнє світу і місце в ньому Африки.
         Ніби навмисно у день мого відвідання небо було захмареним. "Сьогодні не буде вироблено аніскільки електрики", - сказав Рашид Байєд, представник Мароканської агенції з питань сонячної енергетики, що відповідає за впровадження цього флагманського проекту. Однак випадковий день, коли сонце "вимкнено", тут нікого особливо не засмучує. В цій місцевості буває в середньому 330 безхмарних днів на рік.
         Після багатьох років фальстартів геліоенергетика нарешті почала рухатися до своєї доскналості, як і обдаровані сонцем країни нарешті скористалися цим щедрим джерелом екологічно чистої енергії. Марокканське енергетичне поле одне з кількох в Африці, а також подібних електростанцій, збудованих на Близькому Сході (Іорданія, Дубай, Саудівська Аравія). Падіння вартості сонячної енергії зробило її життєздатною альтернативою енергії від спалювання нафтопродуктів навіть у найбагатших нафтою районах світу.
         Noor 1, перша черга Марокканської СЕС, вже перевершила очікування з огляду на кількість енергії, яку вона продукує. Це обнадійливий результат з точки зору мети Марокко: зменшити свою частку викопного палива, зосередивши увагу на поновлювані джерела енергії, одночасно задовольняючи зростаючі енергетичні потреби, які щороку ростуть приблизно на 7 %. Стабільний уряд і економіка Марокко сприяли цій країні в отриманні інвестицій, наприклад, Європейський союз виділив 60 % від вартості проекту Уарзазате.


        Країна до 2020 року планує задовольняти 14 % своїх потреб енергії за рахунок геліоенергетики, а через залучення інших поновлюваних джерел, таких як вітер і вода, вона прагне довести частку цих видів своєї енергії в сумі до 52 % у 2030 році. Це ставить Марокко в один ряд з такими країнами, як Великобританія, яка хоче генерувати 30 % своєї електроенергії з поновлюваних джерел енергії до кінця цього десятиліття, та США, президент якої Обама встановив планку у 20 % до 2030 року (Tрамп пригрозив збавити частку поновлюваних джерел енергії, але його слова не можуть мати великого впливу. Значна частина політики контролюється на рівні окремих штатів, і великі компанії вже взяли курс на екологічно чистіші і дешевші альтернативи.)
         Через відсутність сонця в день мого візиту сотні дзеркал стояли тихо і нерухомо. Команда уважно стежить за прогнозами погоди аби передбачити перемикання мереж на наступний день, що дозволяє залучити паралельні джерела енергії до виробництва, коли небо похмуре. Але зазвичай відбивачі можна почути, коли вони рухаються разом, набуваючи кращого положення відносно сонця, немов гігантське поле соняшників. Дзеркала фокусують енергію Сонця на синтетичне мастило, яке тече через мережу труб. Нагріваючись до температури 350° С, гаряче мастило віддає тепло воді для отримання водяної пари під високим тиском, яка подається на лопатки ротора турбіни та обертає генератор, що знаходиться з ротором турбіни на одному валу. "Це той самий класичний процес добування електроенергії, що працює при спалюванні викопного палива, за винятком того, що ми беремо тепло від сонця", - говорить Байєд.
          Електростанція продовжує виробляти електроенергію і після заходу сонця, коли настає час пікових навантажень. Частина енергії, отриманої вдень, зберігається в резервуарах з розплавленими солями нітратів натрію та калію, що підтримує виробництво тривалістю до трьох годин. Після запуску другої черги СЕС Noor 2, виробництво електроенергії після заходу сонця буде тривати до 8 годин.
          Крім виробництва електроенергії проект Уарзазате допомагає місцевій економіці. Близько 2000 робітникам була надана робота протягом перших двох років будівництва. Дороги, прокладені для забезпечення доступу до станції, також з'єднали довколишні села, полегшуючи дітям діставання до шкіл. Водогін, прокладений до об'єкту будівництва, також під'єднав 33 села до водопровідної мережі.
          Незважаючи на це, деякі місцеві жителі мають проблеми. Абдельлатіф, який живе в місті Загора близько 120 кілометрів на південь, де високий рівень безробіття, вважає, що станція повинна зосередитися на створенні постійних робочих місць. Його друзі, що були найняті на роботу там, працювали за контрактом протягом лише декількох місяців. Після повного введення в дію станція потребує лише 50 ... 100 обслуговуючих робітників, тож закінчення буму з наданням роботи не за горами. "Компоненти обладнання виробляються за кордоном, але було би краще робити їх на місці, щоб з'явилася постійна поточна робота для місцевих", - говорить він.
          Гострішою проблемою є те, що для очищення дзеркал та охолодження пристроїв сонячна електростанція забирає велику кількість води від місцевого водосховища Ель Мансур Еддабі (El Mansour Eddahbi). Навіть до будівництва СЕС нестача води була проблемою в цих напівпустельних землях, бувають часті перебої з водою. Сільськогосподарська земля в долині Драа на південь звідси залежить від води з водосховища. Хоча Мустафа Селлам, менеджер СЕС, стверджує, що вода, використовувана станцією, становить до 0,5 % від поставок з водосховища, що мізерно мало в порівнянні з її потужністю. Все ж ці витрати на потреби СЕС достатні, щоб деяких фермерів поставити у нерівні умови і породити суперечки між ними. Тож СЕС впроваджує вдосконалення, щоб зменшити кількість води на свої потреби. Замість того, щоб покладатися на воду для очищення дзеркал, використовується стиснене повітря. І хоч зараз Noor 1 використовує воду для охолодження відпрацьованої пари з турбін, щоб перетворити її назад у воду і повторно використовувати у наступному циклі, з часом буде встановлено суху систему охолодження, яка використовує повітря.
            Нові частини СЕС наразі будуються. Noor 2 буде схожий на Noor 1, але Noor 3 буде експериментувати з різними конструктивними типами. Замість рядів дзеркал енергія Сонця буде захоплюватися і зберігатися  однією великою вежею, яка, як вважають, буде ефективнішою. Сім тисяч плоских дзеркал навколо вежі спрямують сонячні промені в напрямку приймача у верхній частині, все це потребує набагато менше місця, ніж за сучасного розташування дзеркал. Розплавлені солі, що заповнюють внутрішню частину вежі буде сприймати і зберігати тепло безпосередньо, усунувши потребу в гарячому мастилі. Подібні системи вже використовуються в Південній Африці, Іспанії та на кількох площадках у США - у пустелі Мохаве (Каліфорнія) та в Неваді. Але недавно зведена конструкція в рамках проекту Уарзазате є найвищою в світі конструкцією такого роду (26 м).
            Є інші станції в Марокко у стадії будівництва. В наступному році почнеться будівництво на двох площадках на південному заході, недалеко від Лаайюна і Буждура, і продовжиться будівництво СЕС поблизу Taтa і Міделта. Успіх таких СЕС в Марокко та в Південній Африці може спонукати інші африканські країни зайнятися сонячною енергією. Південна Африка вже увійшла у десятку найбільших в світі виробників сонячної енергії. Вже і Руанда є домом для першої сонячної станції Східної Африки, яка була відкрита в 2014 р. Великі СЕС плануються для Гани, Уганди та Мозамбіка.
           Тож африканське сонце може в кінцевому підсумку перетворити континент у постачальника енергії для решти світу. Селлам покладає великі надії на Noor. "Наша головна мета полягає в тому, щоб стати енергетично незалежною, але якщо одного чудового дня ми виробимо зайве, то ми могли б також поставити енергію у інші країни", - говорить він. Уявіть, як ви заряджаєте електромобіль в Берліні електроенергією, виробленою в Марокко!
           Хмари в Уарзазате як надійшли, так і розсіялися, Африка планує сонячні дні.

ps: на жаль, жодних енергетичних харатеристик електростанції не наведено, ні поточних, ні проектних величин... для такого способу зберігання цікаво було б знати ККД станції і порівняти цю характеристику з такою ж для варіанту отримання електрики через фотоелектричний ефект і накопичення в електричних акумуляторах