Возобновляемая энергетика, углеволокно и конопля

Возобновляемая, особенно солнечная, энергетика  - один из элементов большой энергетики, последние годы развивается  достаточно быстрыми темпами. Автономные солнечные панели стали обыденностью в США, Канаде, многих странах Евросоюза. К строительству целой «солнечной фермы»  в долине реки Росс (штат Квинсленд, Австралия)  в ближайшее время приступит компания ESCO Pacific.

В Китае, энергетика которого преимущественно основана на угле (для этого сжигается до 5,5 млрд тонн в год),  компания Shenhua Group,  чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды и риски для здоровья населения, планирует в крупнейшем угледобывающем районе построить новую солнечную электростанцию (СЭС) мощностью 1000 мегаватт.

В России также меняется отношение к электроэнергетике, в том числе и к электротранспорту.  В стране уже действует 46 СЭС, в том числе крупнейшая в Сибири (в селе Кош-Агач, Республика Алтай, в 65 километрах от границы с Монголией). А, например, только  с  введением Батагайской солнечной электростанции (Якутия) удалось за год сэкономить 300 тонн дизельного топлива. В Петербурге, чтобы снизить количество выхлопных автомобильных газов, члены бюджетно-финансового комитета Законодательного Собрания одобрили законопроект об отмене транспортного налога для владельцев электромобилей (льготу предлагается ввести на три года с 1 января 2017 года). Правительство Москвы намерено заменить старые  автобусы, заменив их электрическими -  чешского производства, разумеется, предварительно проверив их готовность к условиям российской зимы.

Широкое строительство солнечных станций и электротранспорта стало возможным внедрению композитных материалов.

Один из элементов композитов - углеродное волокно (углеволокно, УВ). Этот материал состоит из тонких нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных атомами углерода, объединенных в микроскопические кристаллы и выровненых параллельно друг другу. Волокна из таких кристаллов  обладают химической инертностью, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения высокой прочностью и силой натяжения при растяжении. Неудивительно, что УВ (ленты, пруток) композитные материалы победили самые прочные металлы.

Немного истории:

Первые углеродные волокна в результате пиролиза вискозного волокна получил в 1880 г. и использовал в качестве нитей накаливания в электрических лампах Томас Эдисон. Он же  разработал основы получения УВ из других природных волокон. Однако УВ  пришлись ко двору лишь с приходом космической эры, когда понадобились более легкие, прочные, термостойкие, коррозионоустойчивые чем металл армирующие  материалы. В конце же XIX века победила вольфрамовая нить – она оказалась более экономичной и технологичной.

Углеволокно облегчает вес и усиливает прочность  спортивного инвентаря (лыжи, сноуборды, санки, клюшки, весла,  защитные шлемы велосипедистов,  мотоциклистов, летчиков, спортивная обувь), изделий электро- и радиотехники, самолетов, автомобилей, иных транспортных средств, космических двигателей и корпусов ракет,  усиливает бытовой и профессиональный режущий инструмент (ножи, ножницы, резаки, буровые головки, лемех плуга, нож культиватора…), увеличивает несущую нагрузку строительных конструкций (балок, мостовых опор).

 Ученые прогнозируют постепенный переход от традиционного использования металлов к применению композитов на основе УВ. Так, по данным журнала  The Chemical Journal (Июнь 2015) потребность промышленности и энергетики в углеволокне к 2019 г составит 105060 тонн. Поскольку основное сырье для производства УВ – СПАН (специальный полиакрилонитрил), потребление нефти, как топлива, будет сокращаться.

Не следует сбрасывать со счета и пеньку (конопляное волокно). Это сырье также пригодно для производства УВ. Кроме того, натуральная пенька используется в качестве армирующего элемента в композитных материалах. Например, Канадская компания Motive Industries Inc.создала машину из биокомпозитов на основе конопли (http://www.rosflaxhemp.ru/fakti-i-cifri/o-konople/izdelija.html/id/869 )

При подготовке статьи использованы собственные материалы и источники:

http://greenevolution.ru

http://compositeonline.ru