Компании-гиганты открыли тайную электростанцию в коробке

Несколько скромных на вид "чёрных ящиков", трудящихся ныне в ряде калифорнийских городов, ещё до официальной презентации на публике успели выработать в сумме 11 миллионов киловатт-часов, причём настолько эффективно, что сокращение выбросов парниковых газов от их работы было эквивалентно посадке миллиона деревьев (фото Bloom Energy).

Продать товар первым клиентам за год-полтора до официального выхода на рынок – странный ход. Или гениальная реклама? Несколько компаний с мировым именем в обстановке если не строжайшей секретности, то таинственного молчания месяцами испытывали первую партию мини-электростанций, официально представленных публике только 24 февраля нынешнего года.

В этот день перед головным офисом eBay в Сан-Хосе собралась примечательная компания: губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер, бывшие госсекретари США Джордж Шульц (George Shultz) и Колин Пауэлл (Colin Powell), один из основателей Google Ларри Пейдж (Larry Page) и, конечно, первые лица самой компании eBay.

Они присутствовали на официальной церемонии, устроенной довольно молодой ещё компанией Bloom Energy, с целью объявить: отныне в открытую продажу поступает её инновационная разработка – компактная корпоративно-домашняя электростанция или, как говорит Bloom, "Энергетический сервер" (Energy Server) модели ES-5000, неофициально прозванный Bloom Box, если угодно, "цветочный ящик".

Габариты "блумбокса" составляют 5,7 х 2,1 х 2 метра, а весит один такой "ящик" 9 тонн (фото с сайта physorg.com).

Сто киловатт – такова мощность одного "блумбокса". Вроде не так много, особенно если посмотреть на габариты и вес такого "шкафа". Но если говорить о среднем потреблении электроэнергии, то это будет источник на 100 частных домов или одно небольшое офисное здание на три тысячи квадратных метров. А ведь ES-5000 можно соединять в "пачки" по несколько штук, работающих согласованно.

Главное же – для основы своей портативной электростанции авторы разработки выбрали не ДВС или турбину, а твердооксидные топливные элементы (SOFC). От топливных элементов других типов их отличает применение твёрдого (керамического) электролита, высокая рабочая температура (от 500 до 1000 градусов Цельсия), отсутствие дорогой платины и ещё целый ряд привлекательных особенностей.

Основа Bloom Box – плоские топливные ячейки мощностью 25 ватт. Они созданы из керамических пластин, плюс ряд "хитрых" добавок, да ещё там имеются электроды из дешёвого металлического сплава. Деталей технологии компания, впрочем, не раскрывает. Эти ячейки стопкой монтируются в сборку мощностью 1 кВт. Сборки стыкуются в 25-киловаттные модули, а те, в свою очередь, в 100-киловаттные контейнеры Bloom Box. (иллюстрация Bloom Energy).

Что бросается в глаза — "ящик блум" выглядит очень громоздким по сравнению с лучшими автомобильными топливными элементами сопоставимой мощности, однако последние работают на чистом водороде, в то время как установка Bloom Box, как и все системы типа SOFC, по идее способна переваривать любое углеводородное топливо. Основным же горючим для этой установки служит природный газ либо биогаз.

В первом случае Bloom Box выбрасывает в атмосферу на 35-40% меньше углекислого газа, чем обычная тепловая электростанция на газе (в расчёте на каждый киловатт-час выработанной энергии), или на 67% меньше, чем угольная станция, а во втором (с биогазом) – и вовсе является углеродно-нейтральной системой.

Железный Арни далеко не впервые торжественно открывает экологические проекты. Мы рассказывали, к примеру, об автомобильных электрозаправках и тысячах солнечных крыш (фото AP).

Кроме того, "энергосервер" Bloom рассчитан на непрерывную работу в режиме 24/7/365 в течение нескольких лет кряду, а мощные и компактные топливные ячейки, предназначенные для автомобилей, такое едва ли перенесут.

При этом выхлоп токсичных соединений (монооксид углерода, оксиды азота и так далее) в новой установке очень мал. И ведь ещё нужно учесть отсутствие потерь на переброску "домашней" энергии по промышленным сетям. Выгода для природы – налицо. А для владельцев? Тут не всё так однозначно.

Несколько установок Bloom Box могут быть смонтированы рядом, формируя станции мощностью 400-1000 кВт или даже выше. Продукция Bloom Box, кстати, это трёхфазный ток с напряжением 480 вольт и "американской" частотой 60 герц. Внизу: основной материал для построения ячеек напоминает песок, правее – одна "клетка" топливного элемента Bloom и мечта компании – города, освещаемые сетью локальных станций нового типа (иллюстрации Bloom Energy).

SOFC не первый раз пробуют применить в такой роли, но детали каждой новой разработки – всегда свои. На пути к подлинной массовости встают довольно высокая цена и ряд других факторов не столько научного, сколько производственного характера. Заслуга Bloom Energy – умный дизайн ячеек, рациональная организация производства и бизнеса в целом. И тут пора рассказать об основателе и главном учёном Bloom Energy.

Топливными элементами мистер Кейар Шридхар (KR Sridhar) занялся ещё много лет назад, будучи профессором Аризонского университета (University of Arizona). По заказу NASA он разработал компактную систему выработки кислорода, для поддержания жизни гипотетических колонистов Марса. Система по сути представляла собой топливный элемент наоборот. Из этого проекта позже и вырос шридхаровский вариант SOFC, основной материал в котором – кремний.

"Основа нашей технологии — просто песок", — заявил Шридхар на церемонии в eBay. Но, разумеется, нужно было проявить немало изобретательности, чтобы обратить песок в столь интересные топливные ячейки.

ES-5000 работает в параллельном режиме с внешней электросетью, так что не требует от потребителя выбора между одним и другим источником, добавка от "личной" станции идёт автоматически. На снимке – производственный цех компании (фото Bloom Energy).

Смысл же преодоления таких трудностей открывается не сразу, ведь в топливных элементах мы всё равно "сжигаем" топливо, пусть и без обычного пламени. Дело в том, что полный КПД ES-5000 превышает 50% и по этому показателю Bloom Box превосходит передовые стационарные дизель-генераторы, тоже работающие на газе. Да и миниатюрные газовые турбины, соединённые с генераторами, уступят топливным элементам в общей эффективности.

Учитывая долгую непрерывную работу, такие параметры сулили заманчивые перспективы для будущих пользователей системы. Но сначала надо было найти средства на её создание и запуск в серию.

Стандартный Bloom Box (устанавливаемый, к слову, вне помещений) работает при температуре наружного воздуха от 0 до 40 по Цельсию, но за доплату компания предлагает комплект адаптации системы к более суровому климату. На фото – процесс доставки и монтажа мини-электростанции (иллюстрация Bloom Energy).

В 2002 году Шридхар сумел заразить своей убеждённостью Джона Доерра (John Doerr) и Кляйнера Перкинса, руководителей крупной венчурной компании Kleiner Perkins Caulfield & Byers — проект мини-электростанций Шридхара стал первым "подопечным" этой компании в области чистых технологий. Позже появились другие инвесторы. Новинкой заинтересовались и руководители нескольких именитых фирм.

Первым клиентом команды Шридхара и одновременно испытателем продукции стала компания Google, так что присутствие Ларри Пейджа на церемонии старта официальных продаж "ящиков" – было не случайным.

Набор топливных ячеек общей мощностью 400 кВт в штаб-квартире Google в Маунтин-Вью был запущен ещё в июле 2008 года. За первые 18 месяцев потребительского теста установка находилась в работе 98% времени и выработала 3,8 миллиона кВт-ч электроэнергии.

Интересно, что Bloom Energy предусмотрела возможность удалённого, через Интернет, слежения за самочувствием каждой проданной ею мини-электростанции и внесения корректив в её работу. Для самого клиента предусмотрен закрытый сайт, на котором он может видеть все текущие параметры и статистику работы установки. На снимке – "блумбоксы" в Google (фото Bloom Energy).

Помимо Google в число "секретных" партнёров Bloom Energy, начавших сотрудничество до официального старта продаж "бокса", вошёл и Walmart. Торговый гигант получил два набора "ящиков" по 400 кВт для двух своих магазинов в калифорнийских городах Ланкастер и Хемет в декабре 2009 и январе 2010 года. Сейчас эти системы покрывают 60-80% потребностей данных магазинов. Присоединился и Bank of America: комплекс на 500 кВт должен быть запущен в его офисе в Соутерне летом 2010 года. А в случае со службой FedEx комплект систем Bloom Box на сумму в 500 кВт в калифорнийском Окленде заработал в феврале 2010 года. Наконец, 500-киловаттная установка компании Coca-Cola должна быть вскоре смонтирована на заводе компании в Динуба, опять-таки в солнечном штате.

В "предстартовом пуле" – ещё несколько компаний. Среди них и eBay. Пять установок Bloom Box суммарной мощностью 500 киловатт в её штаб-квартире были смонтированы ещё в июне 2009 года. Работая на природном газе, они за первые полгода произвели 2,2 миллиона киловатт-часов, сократив "персональный углеродный след" компании eBay на 295 тонн.

Рядки "ящиков" Energy Server от Bloom Energy в Walmart и FedEx (фотографии Bloom Energy).

Церемония официального представления Energy Server от Bloom всему миру, о которой мы рассказали вначале, была приурочена к переводу этого самого комплекса на биогаз – первым среди "собратьев-блумбоксов" пилотной партии. Так что теперь экономия выброса CO₂ для eBay должна более чем утроиться. Но это обрадует лишь планету, а вот бухгалтеров компании радует другое.

Исполнительный директор eBay Джон Донахью (John Donahoe) рассказал, что к настоящему моменту пятёрка "комодов" Bloom Box сэкономила его фирме $100 тысяч на счетах за электроэнергию. И тут стоит привести кое-какие оценки. Работая на обычном газе, ES-5000 производит электричество по цене 8-10 центов за киловатт-час. Покупка электричества "из розетки" обошлась бы владельцам установки в 14-15 центов за кВт-ч.

Если же новоиспечённому хозяину мини-электростанции удастся получить дешёвый биогаз из какого-нибудь местного источника (в случае с eBay производство этого горючего налажено на основе свалки отходов) – стоимость его "персональной" электроэнергии ещё упадёт. Похоже, что вполне реальными выглядят заявленные Bloom Energy цифры: Bloom Box должен окупить себя за три-пять лет (гарантия на установку составляет 10 лет, а о сроке службы системы компания пока ничего не говорит).

Вы уже прикинули? Да, цена на установку немалая, прямо скажем — 700-800 тысяч долларов за одну 100-киловаттную "коробку" от Bloom. Для большинства частников это ещё слишком неподъёмно, а для крупных компаний – уже вполне. Шридхар же видит своё детище входящим в каждый дом. В перспективе.

Нынешние "блумбоксы" – это ещё один шаг в сторону более эффективных домашних генераторов, призванных выгодно дополнять альтернативные источники (солнце и ветер), которые столь непостоянны. Пусть мы снова опираемся на углеводороды, но давайте хотя бы сжигать их эффективно – рассуждают американские специалисты из Bloom Energy.

Компания рассчитывает, что по мере роста объёма производства цена на нынешнюю модель установки заметно упадёт, ну а более компактный её вариант и вовсе сможет сбить стоимость одного "бокса" до $3 тысяч (это должно произойти в течение 5-10 лет). Тогда уже эффективные электростанции на топливных элементах начнут покупать не только знаменитые компании, но и скромные домовладельцы.

С чего всё начиналось, как это работает и к чему может прийти, перед премьерой своей установки сам её автор – профессор Шридхар – рассказал в обстоятельном интервью CBS News.