0: В декабре прошлого года Китай тихо включил машину, над которой инженеры всего мира бились больше 60 лет и которую большинство из них не рассчитывали увидеть раньше следующего десятилетия сталелитейный завод в провинции гуйчжоу и новый.

1: Генератор, который тихо начал подавать электричество в сеть, но вот что интересно эта машина работает на том, что вы выдыхаете каждую секунду на обычном углекислом Газе, и она только что сделала то, чего не удавалось никому в истории.

2: Прежде чем объяснить, почему это важно, нужно честно поговорить про 1 вещь, которую большинство людей просто не знают. Вещь, которая немного неловко звучит, если задуматься прямо сейчас, пока вы смотрите это видео, где-то работает электростанция угольная, газовая.

3: Атомная неважно, и на каждой из них происходит одно и то же топливо сгорает вода нагревается, превращается в пар. Пар, крутит турбину, турбина, крутит генератор, и у вас дома горит свет, это называется паровой цикл, и ему уже полторы сотни.

4: Лет. Атомная электростанция это вершина физики 20 века, объект за десятки миллиардов долларов, внутри которого расщепляют атомные ядра. И весь этот колоссальный научный и инженерный подвиг нужен в итоге для 1 вскипятить воду, чтобы

5: Получить пар, который покрутит турбину по схеме джеймса уатта из 19 века, по сути, самый сложный и дорогой чайник, который когда-либо Строило человечество, и вот где начинается настоящая неловкость, даже лучшие паровые турбины в мире превращают в электричеств.

6: В среднем около 35% тепла, которое они получают. Остальные 65% просто улетают в атмосферу или сбрасываются в ближайшую реку. Переведём это в реальные числа. Мировое производство электроэнергии около 29000.

7: Ватт часов в год, из них примерно 19000, мы просто греем воздух над заводами это больше, чем суммарное потребление Китая, сша и всей европы вместе взятых человечество сжигает топливо, и большая часть этой энергии буквально уле.

8: Тает в небо. Мы принимаем это потому, что так было всегда. Но почему именно 35%? И можно ли сделать лучше? Здесь есть важный момент, который обычно не объясняют. Дело не в том, что инженеры плохо старались. Дело в физике. Существует фундамент.

9: Тальный закон термодинамики, который говорит чем больше разница температур между горячей и холодной стороной в вашей машине, тем больше работы вы можете из неё вытащить. Паровая турбина ограничена тем, насколько горячим может быть пар и насколько хорошо вы можете его охладить.

10: На выходе i u пара здесь есть физический потолок, выше которого не прыгнуть металл просто не выдерживает более высоких температур и давлений, а вода, как рабочее тело, становится крайне агрессивной инженеры десятилетиями выжимали из этой системы максимум и современные.

11: Угольные станции действительно достигают 42 45%, но это уже почти предел. Дальше стена. Именно поэтому ответом стала не улучшенная паровая турбина, а совершенно другое рабочее тело, выход к которому инженеры возвра.

12: Щались снова и снова, начиная с шестидесятых годов прошлого века, это ц о 2 тот самый углекислый газ, который вы выдыхаете, чтобы понять, почему именно он, нужно знать об 1 физическом явлении, о котором почти не говорят за пределами научных статей.

13: У большинства веществ есть 3 состояния твёрдое, жидкое и газообразное, это вы знаете со школы, но если продолжать повышать температуру и давление за определённую точку, которую называют критической, происходит нечто странное граница между жидкостью и газом.

14: Просто исчезает, вещество становится одновременно и тем, и другим плотным, как жидкость, и текучим, как газ. Учёные называют это сверхкритическим состоянием, звучит как фантастика, но это реальная физика, известная ещё с начала девят.

15: 15 века для воды попасть в это состояние. Настоящий инженерный ад. Нужны температура 374 градуса и давление 218 атмосфер. Это условия, которые буквально разрушают металл изнутри. Вода при таких

16: Параметрах становится невероятно химически агрессивной и растворяет оксиды, защищающие сталь от коррозии, а для ц о 2 критическая точка находится при 31 градусе и 73 атмосферах 31 градус это тёплый летний

17: День в Алматы, давление в 73 атмосферы серьёзное, но абсолютно управляемое инженерами. И вот что важно понять ц о 2 в сверхкритическом состоянии это не экзотика из лаборатории вы с ним уже сталкивались, если вы когда-нибудь

18: Пили кофе без кофеина с очень высокой вероятностью кофеин из зёрен извлекали именно так. Сверхкритическим ц о 2 эта технология работает в пищевой промышленности с восьмидесятых годов та же самая физика, что лежит в основе турбины за миллиарды долларов.

19: Уже 40 лет помогает делать ваш утренний кофе. Теперь почему это так хорошо для турбины? В любом генераторе мощность зависит от того, сколько массы вы прогоняете через турбинные лопатки в секунду. Чем больше масса и чем быстрее она движется, тем больше энергии.

20: И вы можете извлечь пар очень Лёгкий, чтобы прогнать через турбину, достаточно пара для выработки серьёзной мощности. Нужна огромная машина. Именно поэтому турбинные залы на крупных электростанциях размером с футбольное поле, потому что турбина должна быть гигант.

21: Чтобы компенсировать низкую плотность пара сверхкритический ц о 2 в 7 8 раз плотнее пара при сопоставимых условиях, это означает, что через турбину вдвое меньшего размера вы можете прокачать в разы больше массы в секунду и получить больше.

22: Мощности с меньшего оборудования плюс термодинамический цикл на ц о 2 устроен так, что он теряет на сжатие значительно меньше энергии, чем обычная газовая турбина в результате теоретический кпд такой системы от 45 до 50%.

23: Против 35 у пара инженеры знали об этом шестидесятых, но построить работающую машину не мог никто, и на это были очень серьёзные причины проблем было 3, и каждая из них была достаточно серьёзной, чтобы убить проект 1.

24: Metal чтобы получить хороший кпд, нужно нагреть ц о 2 примерно до 700 градусов перед входом в турбину при такой температуре обычный металл начинает медленно деформироваться под нагрузкой этот процесс называется ползучестью представьте болт.

25: Который от жара и постоянного давления за несколько лет буквально вытягивается в длину. Для обычной конструкции. Это неприятность для лопатки турбины, которая вращается со скоростью десятки тысяч Оборотов в минуту при давлении 200 атмосфер. Даже миллиметровая деформация вне

26: Удачном месте это катастрофа, но цо 2 добавляет ещё 1 проблему поверх этого при высокой температуре он начинает буквально встраивать атомы углерода в кристаллическую решётку металла, делая его хрупким. Этот процесс называется карбури.

27: Лопатка, которая стала хрупкой и при этом вращается на десятках тысяч Оборотов при 200 атмосферах. Это уже не инженерная задача, это взрыв. Решение есть специальные жаропрочные сплавы с хромом, алюминием и молибденом, которые

28: Сопротивляются и ползучести, и карбури ации, но они стоят в десятки раз дороже обычной стали сложны в обработке, и, самое главное, никто не знает, как они поведут себя через 20:30 лет в среде сверхкритического цо 2, потому что ни 1 установ.

29: Столько не работала 2 теплообменник, вся эффективность системы держится на 1 хитрости тепло из выхлопного потока цо 2 возвращается обратно во входящий поток ещё до того, как он попадает в основной нагреватель. Это называется.

30: Рекуперации и без неё вся термодинамическая магия цо 2 просто не работает, кпд падает до уровня обычной турбины. Чтобы рекуперация работала на нужном уровне, нужно передавать колоссальное количество тепла через стенку толщиной в доли миллиметра.

31: При этом с обеих сторон давление 200 атмосфер, инженеры решают это травлением микроканалов, тоньше человеческого волоса на металлических пластинах и затем спеканием тысяч таких пластин в единый монолитный блок внутри него 1000000.

32: Крошечных потоков, горячего и холодного цо 2 разделены стенками толщиной меньше миллиметра. Устройство получается компактным, сверхэффективным и прочным, но его абсолютно невозможно разобрать для осмотра практически невозможно починить и то,

33: Стоит оно как небольшой завод, и если где-то внутри этого монолита появляется микротрещина при 200 атмосферах с обеих сторон у всех вокруг очень плохой день, 3 скорость вращения турбина маленькая и плотная, это хорошо для размеров.

34: Мощности, но означает, что она должна вращаться очень быстро, чтобы извлечь нужную энергию. Обычные подшипники с масляной смазкой при десятках тысяч Оборотов в минуту разогреваются от трения настолько, что масло разрушается и подшипник выходит из

35: За несколько часов пришлось изобретать магнитные подшипники, которые удерживают вращающийся вал магнитным полем вообще без физического контакта, или подшипники, которые плавают на тонкой подушке из самого цо 2, обе технологии работают.

36: В лабораторных условиях обе сложные и дорогие, и ни 1 из них не имела нескольких десятилетий наработки в реальных промышленных условиях все 3 проблемы вместе объясняют, почему 60 лет исследований, десятки тестовых установок и огромные.

37: Государственные бюджеты в сша, Германии, южной корее и Японии так и не дали коммерческого результата никому не удавалось перейти от лабораторного стенда к машине, подключённой к реальной промышленной сети до декабря 2024 года теперь.

38: Важный момент насчёт того, кто именно это построил, потому что здесь есть деталь, которая полностью меняет картину. Разработчик установки это не энергетическая компания и не технологический стартап, это институт ядерной энергетики, Китая структура.

39: Китайской национальной ядерной корпорации. Организация, которая строит атомные реакторы и разрабатывает ядерное оружие 1 в мире, запустила коммерческую цо 2 турбину это не случайность и не побочный проект, они целенаправленно создают эту технологию.

40: Для следующего поколения компактных ядерных реакторов и сталелитейный завод в гуйчжоу это просто самый безопасный 1 полигон, где можно обкатать систему без катастрофических последствий, если что-то пойдёт не так, установка называется чат.

41: 1 2 блока по 15 мегаватт каждый они не сжигают никакое топливо сами их задача перехватывать тепло, которое сталелитейное производство всегда выбрасывало в атмосферу, и превращать его в электричество результаты по сравнению с паровой системой.

42: Которую они заменили. 50% больше электроэнергии из того же самого тепла. Вся установка вдвое меньше по размеру. Общая эффективность утилизации тепла выросла более чем на 85% за год. Завод теперь будет дополнительно вырабатывать

43: 70000000 киловатт часов из тепла, которое раньше просто уходило в небо в деньгах, это около 4 500 000 $ дополнительной выручки каждый год завод не изменился, производство стали не изменилось просто в цикл

44: Стала машина, которая делает с теми же потоками тепла принципиально другую работу стоит честно оговориться полные технические спецификации публично не раскрыты, все данные идут от китайских государственных сми и самой сиэнэн си независимой международной.

45: Экспертизы пока не было, поэтому к конкретным цифрам стоит относиться с умеренным доверием, пока не появятся внешние подтверждения, но сам факт работы установки на коммерческой промышленной сети верифицирован теперь честно про то, чем чиатать 1 является.

46: А чем нет, потому что заголовки в интернете были заметно громче, чем реальность, это не замена паровых Турбин на атомных станциях и не конец паровой эпохи прямо сейчас, это осознанно выбранное тихое место для 1 шага, если установка не.

47: Справится или потребует внеплановых остановок последствие 1 сталелитейный завод немного недозаработать. 1 город не останется без света, никакая критическая инфраструктура не пострадает. Именно так и нужно обкатывать новую технологию перед тем,

48: Тем, как ставить её в ядерный реактор, при этом важно понимать, что сиша шли к той же цели практически параллельно проект степ в техасе партнёрство джии исследовательского института с дабл ю. Эрай и министерства энергетики сша был механически завершён.

49: В 2023 году и прошёл 1 фазу Тестов, в 2024 Китай обогнал буквально на финише, 1 переведя установку в коммерческий режим, гонка была самая настоящая, просто о ней почти никто не писал каждый час рабо.

50: Атань 1 в реальных промышленных условиях генерирует данные, которых у инженеров раньше просто не существовало, как ведут себя специальные сплавы под постоянной нагрузкой и в среде цо 2 месяц за месяцем, как работают теплообменники спустя полгода.

51: Год, 2. Появляются ли неожиданные проблемы с подшипниками или системами управления? Эти данные невозможно получить в лаборатории, их можно получить только так, запустив реальную машину и дав ей работать, и именно они дают уверенность инвесторам произво.

52: Водителем и оператором для следующего шага а следующий шаг уже объявлен сиэн эн си строит 2 проект комбинацию сверхкритического цо 2 с хранилищем тепловой энергии на расплавленной соли в синцзяне. Запуск 2028 год.

53: Не через 20 лет, где-то в будущем, а через 3 года, когда эта технология наберёт достаточно данных и доверия, список того, что становится возможным, выглядит серьёзно. Малые атомные реакторы, которые сейчас ограничены огромными размерами паровой системы, можно будет делать

54: Вдвое компактнее сотни промышленных предприятий по всему миру сталелитейные, цементные, нефтеперерабатывающие заводы смогут превращать своё отходящее тепло в реальную статью дохода вместо того, чтобы просто греть атмосферу, корабли получат компактные, энергетические.

55: И установки с принципиально другим кпд. Солнечные тепловые станции в засушливых регионах смогут работать без воды. Для охлаждения. Паровой двигатель не изменил мир. В момент изобретения он изменил его, когда стал достаточно надёжным, дешёвым и понятным, чтобы

56: Его ставили везде в заводах, кораблях, поездах и электростанциях от 1 опытного образца уатта до промышленной революции прошло несколько десятилетий, сверхкритические ц. О. 2 турбины сейчас находятся в самом начале этого же пути, и счётчик только что.

57: То начал обратный отсчёт. И последнее, что по настоящему иронично в этой истории паровой цикл был сформулирован в 1859 году шотландским инженером уильямом рэнкином. Цикл брайтона, на котором работает чатан. 1 запатентован в 1800

58: 72 году американским инженером джорджем брайтоном после 150 лет параллельного существования мы наконец переходим на технологию, которая старше своего предшественника на 13 лет, иногда трина.