Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Toshiba

Как сохранять МНОГО электричества?

10.09.2020 14:18:39 | Автор: admin


Завершились времена, когда стройные ряды рабочих в семь утра отправлялись к станкам, а в восемь вечера так же организовано покидали фабрики и затем почти одновременно засыпали перед телевизором. Теперь мегаполисы никогда не засыпают, а вместе с ними в режиме 24/7 и всё прогрессивное человечество, совы, индустрия развлечений и глобальные сетевые корпорации. Всем им нужно электричество, причём в любое время, без выраженной цикличности. А между тем мир переходит к возобновляемым источникам энергии, чья выработка зависит от природных условий, никак не контролируемых человеком. Как в этом мире запасаться, а затем делиться электроэнергией, не допуская блэкаутов? Рассказываем на примере технологий Toshiba.


Плюс электрификация всей планеты


Потребление электричества будет нарастать. Главные направления этого процесса электрификация автотранспорта, перевод некоторых промышленных процессов от теплоэнергии на электропитание, а также рост бытового потребления электротока. В частности, по прогнозу Международного энергетического агентства, к 2040 году по нашей планете будут ездить 130 млн электромобилей, хотя в 2018 году их насчитывалось 5,1 млн единиц. Всего же количество автомобилей сейчас оценивается в 1 млрд, а к 2035 году оно может вырасти до 2 млрд единиц. В пищевой, фармакологической, текстильной, бумажной и других отраслях электричество будет заменять уголь и газ при выработке средне- и низкотемпературного тепла. Продолжится и электрификация бедных стран, где электричество будут шире применять в быту. А доля электричества в общем энергопотреблении увеличится с 19% в 2018 году до 24% в 2040-м.

Соответственно повысятся риски блэкаутов масштабных аварийных отключений электроснабжения, затрагивающие большое число разнообразных потребителей. По данным Всемирного банка, в 2019 году в среднем по всем странам мира различные организации испытывали 6,8 отключений энергии в месяц. Правда, в странах ОЭСР этот показатель составил 0,4 отключений, а в России 0,2 отключения в месяц.


Авария в энергосистеме США и Канады в 2003 году взгляд из космоса. 14 августа 2003 года 10 млн человек в Канаде и 40 млн человек в США остались без электричества. Источник: National Oceanic and Atmospheric Administration, Defense Meteorological Satellite Program / Wikimedia Commons

В то же время внедрение в производство и быт таких технологий как искусственный интеллект и интернет вещей (в том числе промышленный интернет вещей) требует минимизации отключений электричества, способных серьёзно нарушить работу сложных интеллектуальных систем.

Помимо этого, подход к потреблению энергии изменится и после внедрения возобновляемых источников энергии, которые дают разную выработку в зависимости от времени суток и погоды. В дневные часы или ветреную погоду солнечные батареи и ветряные электростанции генерируют больше тока, чем ночью и в штиль. Соответственно, излишки энергии лучше сохранять на всякий случай. Но как?

Энергетические метаморфозы


Сохранять энергию, особенно в промышленных масштабах, непросто. Несмотря на то, что природа электричества хорошо изучена, его сохранение требует либо громоздких, либо дорогостоящих (либо и тех и других одновременно) технических решений. Что же защитит сильно электрифицированный мир будущего от блэкаутов?

Если ответить коротко, химия и механика. Практически все способы накопления электроэнергии сводятся к её преобразованию с помощью химических реакций или механического движения.

Первая идея, возникающая у каждого пользователя смартфона или владельца электромобиля: почему бы не использовать в промышленных масштабах огромные литий-ионные аккумуляторы? Попытки создания крупных накопителей такого типа уже есть. К примеру, сейчас Tesla занимается увеличением мощности (со 100 до 150 МВт) самого большого в мире литий-ионного хранилища электричества, собранного в 2017 году в штате Южная Австралия на Зелёном континенте. Оно состоит из литий-ионных батарей Tesla Powerpack, созданных для коммунальных и промышленных потребителей. Внутри 16 отдельных аккумуляторных блоков, каждый с изолированным преобразователем постоянного тока.

Мощность каждой из них достигает 130 кВт, а энергоемкость 232 кВтч. Южно-австралийское хранилище на основе Tesla Powerpack помогает сохранять энергию расположенной здесь же ветряной станции. При полной зарядке этот аккумулятор емкостью 129 МВтч может обеспечить электроэнергией до 30 тыс. домовладений.


Подпись: Каждый Powerpack это как кирпич, из которого строится хранилище энергии. К одному инвертору можно подключить от одного до 20 Powerpackов. Из таких блоков батарей и инверторов можно создавать хранилище огромной энергоемкости. Источник: Tesla

Однако помимо известных недостатков таких батарей, есть еще и такая: увеличивая до промышленного масштаба литий-ионные батареи, в такой же степени мы усиливаем проблему их утилизации. Поэтому оставаясь экологически чистыми в период работы, огромные аккумуляторы в будущем создадут угрозу для окружающей среды и хлопоты при их списании.

Другой способ преобразования энергии электролиз.
Поясним на примере нашей установки H2One, о которой мы уже рассказывали: солнечные батареи обеспечивают процесс электролиза воды, в результате которого выделяется водород; водород либо запасается, либо подается потребителю, причем водород может дать сразу тепло, механическую энергию или электричество при окислении в топливной ячейке. Проблема пока лишь в том, что пока энергии одной станции H2One хватает только небольшим объектам, например, железнодорожной станции в городе Кавасаки (Япония). Промышленные масштабы в будущем.

Наиболее простые по принципу, но сложные по воплощению варианты механические. Общая схема такова: электроэнергия в период пика выработки запасается с помощью накачки газа или воды в специальные резервуары, поднятия на высоту грузов или сжатия пружины. В период нехватки электричества энергия высвобождается механическим путем за счет обратной подачи вещества, груза или ослабления пружины. Принцип простой, экологически чистый, промышленно масштабируемый и очень долговечный. Именно поэтому, по данным Vygon Consulting, 95% накопителей энергии в мире это гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), использующие для хранения энергии лишь то, что дала нам природа воду и гористые ландшафты.

Кручу, верчу, намагнитить хочу


Впервые использовать воду и гористые ландшафты для накопления энергии придумали в Швейцарии. В 1909 году недалеко от города Шаффхаузен в одноименном кантоне была построена первая в мире гидроаккумулирующая станция Engeweiher мощностью 1,5 МВт. Воплощенный в той установке принцип работы ГАЭС сохранился в целом и в наши дни.

Станция состоит из насоса, двух резервуаров, размещенных на разной высоте, и турбины. Когда электроэнергия в избытке, насос закачивает воду в верхний резервуар. Когда электричества в сети не хватает, воду отводят в нижний накопитель через турбину, которая дает электричество. Простота и надежность этого принципа доказана временем, а также историей самой станции Engeweiher, которая работает до сих пор, её мощности оказались весьма кстати на фоне развития ВИЭ в Швейцарии.


Аккумулирующая гидроэлектростанция один из старейших возобновляемых источников энергии в мире. Источник: Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation

Следующий шаг в развитии технологии был сделан в 1930-е гг. Было понятно, что водяные турбины, соединенные с генераторами, могут работать с более высокой эффективностью, если регулировать их скорость вращения. Поэтому в 1930 году Toshiba разработала асинхронный гидрогенератор-двигатель мощностью 750 кВА, который был установлен на станции Ёсино в городе Канадзава (преф. Исикава, Япония). Скорость вращения турбины в нем могла изменяться для достижения максимальной эффективности выработки.

Однако широкого применения эта технология тогда не нашла, и впоследствии использовались в основном синхронные гидрогенератор-двигатели, которые работают с неизменной (синхронной) скоростью вращения, из-за чего нельзя менять и входную мощность. Это значит, что подстраивать работу станции под изменяющийся спрос (скажем, ночью, когда нужно тратить больше энергии на закачку воды и меньше отдавать её в сеть) было непросто снижалась эффективность либо закачки, либо выработки.

В 1990-м году компания Toshiba вновь обратилась к технологии асинхронного гидрогенератор-двигателя.: совместно с Токийской электроэнергетической компанией (TEPCO) на ГАЭС Ягасава была разработана и установлена первая в мире насосная установка с регулируемой скоростью, использующая двигатель-генератор с вторичным возбуждением переменного тока низкой частоты. Она управляется высокоскоростным и высокопроизводительным цифровым контроллером, который может изменять входную и выходную мощность гораздо быстрее, чем в обычных гидроагрегатах, что позволяет быстрее стабилизировать колебания мощности в сети, скажем, в случае аварийных ситуаций. С тех пор асинхронные генераторы-двигатели на ГАЭС стали применяться чаще, а сейчас являются наиболее перспективной моделью для гидроаккумуляции.


В июне 2014 года начала работать самая большая в мире насосная установка с регулируемой скоростью вращения и мощностью 475 МВА для четвёртого блока ГАЭС Кадзуногава (преф. Яманаси, Япония), которая имеет ещё и самую большую в мире высоту напора насоса (785 м) для одноступенчатой насосной турбины. Эта станция также управляется TEPCO. Источник: Toshiba Energy Systems Co., Ltd / YouTube

Гидроагрегат с переменной частотой вращения повышает КПД насосного и турбинного режима, увеличивая тем самым эффективность полного цикла ГАЭС, а также снижает вибрацию и механический износ системы. Более того, такая машина может моментально реагировать на резкие изменения в спросе на электроэнергию, связанные, к примеру, с использованием нестабильных возобновляемых источников энергии или при блэкаутах.


И сказали мы: Гидроаккумулирующие электростанции с асинхронным генератором двигателя, плодитесь и размножайтесь!. Источник: Абубакиров Ш. И. Опыт и перспективы использования асинхронизированных гидрогенераторов в проектах ОАО Институт Гидропроект // Гидроэнергетика. 2010. 2 (19).

В поисках баланса


Описанные решения, как можно видеть, имеют большой промышленный масштаб. Но насколько разумна такая централизация? И не лучше ли внедрять распределенные решения, которые могут решать вопросы выравнивания дисбалансов в системе электроснабжения? Ничего не мешает сочетать два этих подхода, объединяя в рамках одной системы энергоснабжения крупные накопители энергии и локальные, такие, которые строятся на базе индивидуальных батарей, установленных на конкретных объектах и даже в жилых домах.


Для решения таких проблем лучше подходят аккумуляторные батареи, особенно SCiBTM, разработанная Toshiba. В основе её анода оксид лития-титана (LTO), который позволяет добиться большей ёмкости, а также обеспечивает длительный срок службы, работу при низких температурах, быструю зарядку, высокую мощность на входе и выходе. Toshiba SCiBTM можно применять в самых разных областях: от небольших (кВт) стационарных накопителей для жилых помещений до автомобилей, автобусов, железнодорожных вагонов, лифтов, электростанций и крупномасштабных хранилищ энергии (МВт) для электрических сетей, интеллектуальных сетей и солнечных электростанций. Источник: Toshiba

Более того, отдельные локальные хранилища электроэнергии могут в свою очередь быть также объединены в крупные структуры виртуальные электростанции, о которых мы уже рассказывали в этом блоге. И такие решения уже реализуются.

К примеру, в Германии крупнейшая распределительная компания TenneT совместно с производителем домашних систем хранения электричества Sonnen объявила о создании своеобразного энергетического блокчейна: они планируют соединить домашние накопители энергии в сеть для выравнивания дисбалансов в энергетической системе на уровне страны. Однако пока число владельцев подходящих для этого накопителей гораздо меньше, чем хозяев домашних станций на ВИЭ.

Сочетание огромных хранилищ электроэнергии и небольших локальных, связанных воедино, как раз и поможет сгладить дисбалансы потребления и выработки, о которых мы говорили вначале, и минимизировать возможность блэкаутов.
Подробнее..

География Toshiba как японская корпорация помогает модернизировать инфраструктуру развивающихся стран

21.10.2020 16:06:58 | Автор: admin


Сегодня много говорят о проблеме глобального неравенства, подразумевая богатство одних стран и бедность других. Но реже говорят о разрыве на уровне технического развития, который во многом порождает и экономическое неравенство. Корпорация Toshiba активно участвует в модернизации инфраструктуры развивающихся стран, чтобы решить эту проблему, поставляя новое оборудование и технологии в Азию и Африку. Рассказываем о новых проектах Toshiba за пределами Японии.

По данным World Development Indicators (WDI), в 2018 мировой экспорт высокотехнологичной продукции составил почти 3 трлн долларов США, и 55% этой суммы пришлись на долю пяти стран. В верхней десятке Китай, Германия, Южная Корея, США, Сингапур, Франция, Япония, Малайзия, Нидерланды. Список стран-лидеров по числу патентных заявок в целом будет похожим.

К высоким технологиям обычно относят разработки в аэрокосмической отрасли, компьютеры, телекоммуникации, фармакологии, электротехнике, химии, машиностроении и вооружении. Источник: WawamuStats / YouTube

По данным Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС), в 2018 году больше всего патентов подали (в порядке убывания) граждане Китая, США, Японии, Республики Корея, Германии, России, Индии, Франции, Великобритании и Ирана. И хотя в рейтинги технологических лидеров время от времени пробиваются развивающиеся страны, в целом инновационное неравенство на планете сохраняется.
Как с ним бороться? Ответ прост: делиться в данном случае технологиями.

Пример Японии в этом контексте очень показателен. Как ни странно, с 1971 по 2000 год Япония была чистым нетто-импортёром объектов интеллектуальной собственности (ОИС), то есть преимущественно потребляла зарубежные технологии, в основном американские. Только к началу XXI века экспорт ОИС в Японии превысил импорт на 8 млрд долларов. Все предшествующие годы Япония сочетала ввоз технологий с инвестициями в человеческий капитал, технологическую базу и инфраструктуру. Теперь страна сама стала экспортером технологий, причем в значительной мере трансфер идет в страны, не входящие в ОЭСР. И речь идет не только передаче объектов интеллектуальной собственности, но и о прямых инвестициях в производство, энергетику, транспорт, связь и другие сферы экономики развивающихся стран. Способствуют этому японские общественные и государственные структуры, такие как Организация по развитию новых энергетических и промышленных технологией (New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO) или и Японское агентство по международному сотрудничеству (Japan International Cooperation Agency, JICA). В их проектах участвует и Toshiba. О них далее.

Индонезия: IoT и AI проследят за здоровьем турбин на ГеоТЭС


От Тихоокеанского огненного вулканического кольца, проходящего через Японию и Индонезию, в основном одни неприятности. В этой зоне высокой сейсмической и вулканической активности вдоль берегов Тихого океана происходят самые сильные землетрясения и извержения вулканов. Но нет худа без добра: именно здесь скрыт потенциал развития геотермальной энергетики. Оттого и в Японии, и в Индонезии много энтузиастов этого возобновляемого источника энергии (ВИЭ).

В частности, в Японии, согласно 5-му Стратегическому энергетическому плану, принятому японским правительством в июле 2018 года, предполагается перевести энергетику страны преимущественно на ВИЭ к 2030 году. К этому времени сумма установленных геотермальных мощностей в стране должна достигнуть 1,6 тыс. МВт.

У индонезийцев план ещё более амбициозный: по подсчетам местных ученых, потенциал геотермальной энергетики в стране оценивается в 28,9 тыс. МВт. При этом сейчас Индонезия может получать из геотермальных источников только 1,5 тыс. МВт энергии, но к 2025 году там планируют нарастить суммарную мощность ГеоТЭС до 9,5 тыс. МВт.

Однако проблема геотермальных электростанций в их коэффициенте технического использования: отношение реального время штатной работы ГеоТЭС к ожидаемому времени в идеальных условиях (при 100-процентной загрузке и без простоев) невелико. Обычно оно составляет порядка 60% из-за незапланированных остановок, связанных с износом оборудования и ремонтом. В частности, на лопастях турбин накапливается грязь и отложения, поднимающейся вместе с геотермальным паром, что провоцирует поломки.


Геотермальная электростанция в Патухе (пров. Западная Ява, Индонезия) была построена в 2014 году. Общий объем установленной мощности достигает 60 МВт. Источник: Toshiba ESS

Чтобы справиться с этой и другими проблемами компания Toshiba Energy Systems & Solutions (Toshiba ESS) при финансировании NEDO внедряет на геотермальной электростанции на острове Ява технологии интернета вещей (IoT) и искусственного интеллекта (AI). Используя большое число датчиков и AI-инструменты, автоматизированная система мониторинга будет в реальном времени анализировать работу электростанции, а затем формировать прогноз о возможных поломках в турбинном оборудовании для инженеров Toshiba ESS, работающих на объекте, и штаб-квартиры госкомпании PT Geo Dipa Energi (GDE), владеющей станцией. Специалисты Toshiba поставили своей целью снижение количества аварийных ситуаций на геотермальной электростанции на 20%, что в свою очередь позволит предотвратить отключения энергии и снизит себестоимость выработки энергии, повышая коэффициент использования. Планируется завершить демонстрацию системы к февралю 2021 года.


Как работает технология прогнозной диагностики: сначала мы собираем данные о том, как работала (и ломалась) ГеоТЭС в прошлом, затем с помощью IoT анализируем текущее состояние машин, а искусственный интеллект просчитывает вероятность поломок и обстоятельств, при которых они возможны, в будущем. Источник: Toshiba ESS

Мьянма: новые турбины для ГЭС времён бирманского социализма


Одна из популярных новых городских легенд в Мьянме хирургические операции, которые врачи проводят при свете фонариков, встроенных в смартфоны. Даже если на самом деле дело обстоит не так печально, с электричеством в Мьянме и правда большие проблемы. По данным Международного энергетического агентства, 41% населения этой страны (22 млн человек) не имеют доступа к электричеству, а 90% местных предприятий страдают от отключения энергии.

Основные причины растущее потребление и слабая энергетическая система страны. На 60% жители Мьянмы полагаются на гидроэлектростанции. Как правило, они находятся очень далеко от потребителей, и даже плохая погода может стать причиной масштабных блэкаутов. К примеру, ГЭС в Седавье находится в 100 км от Мандалая второго по величине города в Мьянме c населением более 1 млн человек. При этом станция обеспечивает электричеством город на 10-15%, а построена она была 1989 году и с тех пор ни разу не ремонтировалась.


ГЭС в Седавье (административный регион Мандалай, Мьянма). Источник: Toshiba ESS

Сегодня идёт реконструкции электростанции. Её ведёт Министерство энергетики Мьянмы в рамках Проекта по реабилитации гидроэлектростанций (Hydropower Plants Rehabilitation Project), который реализует Правительство Японии через Японское управление международного сотрудничества как часть Официальной помощи в целях развития (ODA). Будет отремонтировано основное оборудование гидроэлектростанции. Гидротурбины и систему управления поставит Toshiba Energy Systems & Solutions, генераторы корпорация Meidensha, оборудование для ремонта гидравлических ворот Hitachi Zosen, а генеральным подрядчиком выступит Toyota Tsusho.

Кстати, Toshiba за годы деятельности поставила в разные страны мира более 2,3 тыс. турбин для гидроэлектростанций, а общая установленная мощность турбин, экспортированных компанией в страны Азии, составляет 61 ГВт.

Ирак: восстановление разрушенных электросетей


Энергосистема Ирака сильно пострадала от войн. В ходе войны в Персидском заливе в 1991 году ВВС США совершили 215 вылетов, чтобы поразить различные цели в электросети страны. И если до начала операции установленная мощность иракской энергосистемы насчитывала 9,5 тыс. МВт, то к концу бомбежек осталось только 300 МВт. Затем она была повреждена во время вторжения США в 2003-м и при последующих диверсиях террористов.


В бомбардировках иракских объектов электросети использовались вот такие графитовые бомбы. Они содержат графитовые нити, которые при взрыве рассеиваются и, попадая на провода, вызывают короткие замыкания. Источник: Marko M / Wikimedia Commons

Сейчас электроснабжение Ирака зависит от благосклонности Ирана, который поставляет 30-40% электричества, потребляемого в стране. Однако энергии все равно не хватает: в мае 2018 года некоторые районы Багдада получали электричество только три часа в день, что даже приводило к массовым антиправительственным протестам.

Повысить устойчивость энергосистемы Ирака поможет новое оборудование, которое поставит в страну Toshiba Energy Systems & Solutions совместно с Toyota Tsusho. Контракт предполагает установку комплектных распределительных устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ) для стационарных электроподстанций в провинции Бабиль в центральном Ираке и их помощью будет осуществляться прием, распределение и передача энергии в сетях переменного тока. Поставки начнутся весной 2021 года.

Эфиопия: геотермальная электростанция над спящим вулканом


Ещё одна страна, страдающая от недостатка электроэнергии, Эфиопия. Являясь второй по численности населения страной Африки с более чем 100 миллионами жителей, Эфиопия полагается в основном на гидроэлектростанции, которые составляют 90% установленных мощностей. Недавняя крупная авария на одной из дамб привела к тому, что электроэнергия два месяца распределялась по расписанию, в три смены.

При этом у Эфиопии есть значительный потенциал развития геотермальной энергии, который оценивается примерно в 20 тыс. МВт. К 2030 году власти планируют создать установленные мощности этого ВИЭ объемом в 2,5 тыс. МВт. Крупнейшей зоной развития геотермальной энергетики в Эфиопии являются окрестности спящего вулкана Алуто в 200 км от столицы Аддис-Абебы. Первая в стране ГеоТЭС мощностью 7,3 МВт была построена здесь в 1998 году, и работы по релизации имеющегося потенциала энергетики продолжаются. Toshiba, помимо поставки турбины и генератора, решила поддержать этот проект через обучение менеджеров и сотрудников станции в Японии. При этом возведение ГеоТЭС будет быстрым в эксплуатацию установку введут уже в августе 2021 года. Мощность станции составит 5,0 МВт. Проект реализуется при грантовой поддержке Японского агентства по международному сотрудничеству.

Общество 5.0 японская технологическая стратегия как рецепт развития


В 2016 году правительство Японии приняло стратегию развития Общество 5.0, разработанную совместно с Японской федерацией бизнеса (Keidanren). В этом документе изложен взгляд Японии на развитие планеты, основные проблемы на этом пути и способы их решения.

По мнению ее авторов, главные трудности, с которыми сталкивается их страна и всё человечество, это нехватка трудоспособного населения, снижение уровня глобальной конкуренции, устаревание инфраструктуры, экологические проблемы.

Чтобы их побороть, нужно максимально интегрировать в производство, госуправление, повседневный быт, социальные службы перспективные технологии XXI века робототехнику, интернет вещей, искусственный интеллект, возобновляемые источники энергии. Часть этого плана распространение технологий Японии в разных странах мира. От этого выиграют как сами японцы, так и жители развивающихся стран японские корпорации получают заказы на свою продукцию, нарабатывают опыт внедрения технологий в разных условиях, а развивающиеся стран приближаются к Обществу 5.0.

Такой подход близок и Toshiba, и мы прилагаем все усилия, чтобы помочь в его реализации.
Подробнее..

Как укротить термоядерный синтез и зачем он нам нужен?

19.11.2020 16:18:00 | Автор: admin


Мы уже писали о неожиданных и примечательных идеях и разработках в области получения энергии от ядерного распада. А также о том, что приходится делать, когда с ядерными реакторами что-то идёт не так. Свобода, как известно, лучше несвободы, а синтез лучше распада. Именно так подумали учёные ещё сто лет назад, когда сделали первые шаги по укрощению термоядерного синтеза. В этой статье мы кратко расскажем, что такое термоядерный синтез, на каком этапе находятся научные разработки и когда стоит ждать внедрения нового способа добычи энергии. В конце концов, именно за этим он и нужен человечеству.

Staring at the Sun: история открытия термоядерного синтеза


С развитием науки человечество начало задаваться вопросом о том, как работает Солнце, почему не гаснет и продолжает выделять тепло и свет. Ещё в двадцатых годах прошлого века почти сто лет назад британский учёный Артур Стэнли Эддингтон выступал с идеями протон-протонного цикла, то есть совокупности термоядерных реакций, в ходе которых водород в звёздах превращается в гелий. И сопутствует этой реакции выделение колоссальных объёмов энергии, что легко можно ощутить, просто выйдя на улицу в солнечный день.

Чуть позже, уже в тридцатые годы, учёные из Кембриджского университета под руководством австралийца Марка Олифанта в результате ряда экспериментов обнаружили нуклоны (общее название составляющих атомное ядро протонов и нейтронов) гелия-3 и трития, принимающие участие в этих реакциях, а их немецкий коллега, Ханс Бете, получил Нобелевскую премию по физике за вклад в теорию ядерных реакций и, особенно, за открытия, касающиеся источников энергии звёзд. Уже в 1946 году сэр Джордж Паджет Томсон и Моисей Блэкман описали и запатентовали идею Z-pinch, то есть системы удержания плазмы при помощи магнитного поля или магнитной ловушки, которая легла в основу дальнейших экспериментов по созданию первых устройств управляемого термоядерного синтеза.


Лабораторная магнитная ловушка, фото: Sandpiper / Wikimedia Commons

Бесконечная мощь: преимущества, недостатки и препятствия для реализации


От истории перейдём к общей теории. Управляемый термоядерный синтез это процесс получения более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью (в теории) использования выделяемой энергии для добычи электричества. По своей сути он противоположен реакции распада, которая применяется в традиционной ядерной энергетике. В основном для проведения реакции термоядерного синтеза используются дейтерий и тритий (так называемая реакция D-T), хотя также возможны варианты с дейтерием и гелием-3, между ядрами дейтерия (D-D) и другими сочетаниями изотопов.

Сами по себе атомные ядра взаимодействуют не особо охотно из-за кулоновского барьера, то есть силы электростатического отталкивания между ними. Чтобы преодолеть её и начать реакцию в земных условиях, вещество необходимо нагреть до достаточно высокой температуры, причём речь в данном случае идёт о сотнях миллионов градусов. Именно от этого процесса термоядерный синтез и получил своё название. Сочетание дейтерия и трития в данном случае требует минимальной температуры для начала реакции (тех самых 100 млн градусов), поэтому в экспериментальных установках оно используется чаще всего.


Реакция термоядерного синтеза D-T. Источник: Toshiba Energy Systems &Solutions Corporation

Также в ходе реакции появляется большое количество нейтронов, но об их значении поговорим чуть ниже, а сперва постараемся пояснить, почему коммерческое применение этого процесса вообще будоражит умы человечества последние 70 лет. Итак, преимущества управляемого термоядерного синтеза:

  1. Сравнительная доступность изотопов для реакции. Дейтерий достаточно легко можно получить из морской воды, запасов которой на Земле более чем достаточно. Тритий в природе не встречается, так как имеет период полураспада всего в 12,3 года, но его получают из лития-6 и тяжёлой воды ядерных реакторов, от использования которых мы в ближайшие годы отказаться не готовы.
  2. Колоссальная энергоэффективность реакции при сжигании, например, 1 грамма угля выделяется 34 тысячи джоулей энергии, а газа или нефти 44 тысячи. Слияние атомов дейтерия и трития даёт 17,6 МэВ (мегаэлектронвольт), то есть около 170 млрд джоулей тепла в пересчёте на 1 грамм массы вещества.
  3. Электростанции на базе управляемой термоядерной реакции из-за особенностей конструкции не должны способствовать увеличению парникового эффекта, то есть производить парниковые газы, угарный газ и пылевые облака выгодное отличие от, например, ТЭС.
  4. Так же выгодно эти электростанции должны отличаться от АЭС, так как термоядерный реактор намного безопаснее. Реакция синтеза требует огромных затрат энергии и в земных условиях не может бесконечно длиться без подпитки извне. Это значит, что даже в случае аварии и повреждения оболочки мы не столкнёмся с расплавлением, радиоактивным заражением всего и вся на многие километры вокруг, а также с цепной реакцией или взрывом.

К тому же, при термоядерном синтезе не выделяются вещества, которые впоследствии возможно использовать для изготовления грязного оружия.


Токамак JET, фото: EFDA JET / Wikimedia Commons

Но почему же тогда сам принцип управляемого термоядерного синтеза, разработанный в середине прошлого века, до сих пор не реализован на практике либо реализован только в качестве экспериментальных установок, которые так и не начали производить электроэнергию? Давайте рассмотрим недостатки и ограничения этого процесса.

Сперва вернёмся к нашим нейтронам. В процессе реакции с применением D-T образуется нейтронный поток, который бомбардирует стенки защитной оболочки реактора. В результате мы имеем дело с так называемой наведённой радиацией, которая сильно усложняет обслуживание оборудования и, вполне возможно, приведёт к необходимости его периодической замены, так как со временем от бомбардировки нейтронами материалы становятся не только радиоактивными, но и хрупкими. Для решения этой проблемы предлагается использовать малочувствительные к радиации материалы, которые прослужат дольше, но их применение увеличит и без того колоссальные расходы на постройку электростанций термоядерного синтеза. Также рассматривается применение других действующих веществ, чтобы получить безнейтронные реакции, но о требованиях к плотности и температуре реакции для них мы уже говорили выше.

Ещё при текущем уровне развития технологий учёные и инженеры не могут добиться того, чтобы расход энергии на нагрев и доведение вещества в реакторе до состояния плазмы, а затем на поддержание его в этом состоянии, несмотря на постоянную потерю тепла (а также на охлаждение системы, работу электромагнитов и других подсистем), упал ниже, чем количество выделяемой в ходе реакции энергии. Например, британский токамак JET достиг соотношения между поступающей и отдаваемой энергией всего в 67%, то есть 0,67 Q. Q показатель, который выражает отношение количеств затраченной и полученной в такой системе энергии, и для того, чтобы реакция термоядерного синтеза считалась самоподдерживающейся, он должен быть равен хотя бы 5, а для выработки полезных мощностей намного выше. На сегодняшний день реакторов с таким значением в мире не существует.

Финальным вопросом, конечно, является окупаемость и стоимость. Чтобы добиться точной имитации реакций внутри Солнца, недостаточно просто взять тритий и дейтерий и поднести к ним условную спичку. Реактор термоядерного синтеза это невероятно сложная, громоздкая и дорогая конструкция, в которой нашлось место массивной системе охлаждения, огромному количеству электромагнитов разных типов и даже собственным электростанциям.

По оценкам, расходы на строительство экспериментального токамака ITER (о нём ниже), которое ещё не завершено, могут превысить 20 млрд долларов. При этом реактор вообще не рассчитан на производство электроэнергии, то есть единственной прибылью от эксплуатации ITER будет опыт совместной работы учёных и экспериментальные данные.

Практическая магия: основные типы конструкции и вехи их развития


Условно установки для управляемого термоядерного синтеза можно разделить на четыре типа: токамаки, стеллараторы, зеркальные ловушки и импульсные системы. На их примере мы предлагаем рассмотреть как развитие идей, которые в дальнейшем могут привести к производству электроэнергии при помощи термоядерного синтеза, так и тупиковые ветви, которые по тем или иным причинам в ближайшие годы (или никогда) не выйдут за рамки теории и экспериментов.

Токамак это сокращение от тороидальная камера с магнитными катушками, каковая камера главный элемент реактора, который служит для удержания плазмы. Намотанные вокруг камеры реактора магнитные катушки в данном случае применяются для того, чтобы создать специальное поле, удерживающее плазму от соприкосновения с её стенками, чего современные теплоизолирующие материалы просто не выдержали бы. В то же время через саму плазму также пропускается ток, который служит и для её нагрева, и для создания полоидального магнитного поля. В современных условиях это поле не может существовать дольше нескольких секунд, а без него плазма теряет свою стабильность, поэтому говорить о применении токамаков для постоянного производства электроэнергии ещё рано, хотя поддерживать ток более длительное время можно при помощи микроволнового излучения или введения в плазму нейтральных атомов дейтерия/трития.


Токамак KSTAR, Южная Корея, фото: Michel Maccagnan / Wikimedia Commons

Идеи токамаков впервые описали в Советском Союзе ещё в 50-х годах прошлого века, а первый такой реактор был построен в Курчатовском институте в 1954 году. Долгое время токамаки оставались чисто советской разработкой, но в 1970-х британские учёные подтвердили рекордные результаты разогрева плазмы, достигнутые на советском токамаке Т-3, и технологией заинтересовались по всему миру.

На сегодняшний день токамаки считаются наиболее перспективной разработкой, и в мире их количество превышает количество установок других типов. Среди достижений в этой сфере стоит отметить китайский EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, построен при поддержке РФ), который достиг в 2018 году температуры плазмы в 100 млн градусов, европейский JET (Joint European Toru), который находится в Великобритании и считается крупнейшим токамаком в мире, а также уже упомянутый выше ITER, на котором остановимся более подробно.


Схема токамака ITER. Источник: Oak Ridge National Laboratory ITER Tokamak and Plant Systems (2016) / Wikimedia Commons

Идея постройки ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, международный термоядерный экспериментальный реактор) обсуждалась ещё в 1985 году, на встрече Рональда Рейгана и Михаила Горбачева, но реальное строительство началось только в 2010 году. В работе над реактором принимают участие множество стран, включая Японию, государства ЕС, Россию, США, Южную Корею, Китай и Индию. Итогом совместного проекта станет гигантское сооружение весом в 23 000 тонн, которое сместит JET с пьедестала самого крупного токамака на планете и теоретически будет способно довести показатель Q до 30, хотя создатели ITER не ставят перед собой цель добиться выработки электроэнергии задача токамака окончательно доказать саму возможность использования термоядерного синтеза в этой сфере и проложить путь (именно так переводится с латыни сокращённое название реактора) для DEMO, первого токамака с положительным балансом, который запустится не раньше середины XXI века.

На долю Японии в проекте ITER выпали разработка и производство одного из важнейших элементов сверхпроводящих катушек, необходимых для формирования магнитного поля вокруг камеры реактора. В частности, компания Toshiba занимается разработкой конструкции гигантских 16,5-метровых катушек для тороидального поля, которые весят около 300 тонн. При этом необходимо соблюдать крайне строгие допуски на размеры каждой детали всего в несколько миллиметров поэтому большим подспорьем становятся технологии и методы, изобретённые во время работы над японскими экспериментальными токамаками, JT-60 и JT-60SA.

Стеллараторы (от лат. stella звезда) получили своё название из-за схожести процессов в реакторе с теми, что происходят внутри звёзд. Первый образец был построен в 1951 году в США под руководством его изобретателя, Лаймана Спитцера. Основное отличие стеллараторов от токамаков заключается в конструкции магнитной ловушки: в стеллараторах для удержания плазмы в камере применяется только внешние катушки, которые создают силовые линии, вращающиеся вокруг камеры. Такая конструкция теоретически позволяет использовать магнитную ловушку в непрерывном режиме. В стеллараторах, как и в токамаках практически всегда применяется смесь дейтерия и трития, которая вводится в вакуумный сосуд камеры. В современных вариантах конструкции отказались от камеры в форме обычного тора в пользу сложных моделей, созданных с применением компьютерного моделирования. Их цель добиться максимальной эффективности удержания плазмы.


Стелларатор Wendelstein 7-X. Источник: Max-Planck-Institut fr Plasmaphysik, Tino Schulz / Wikimedia Commons

Несмотря на возможность непрерывного воздействия на плазму и изменённую конструкцию камеры стеллараторы не получили такого широкого распространения, как токамаки. В первую очередь это связано с большей сложностью конструкции и меньшей их эффективностью в современных условиях. Wendelstein 7-X, построенный в г. Грайфсвальд в Германии в 2015 году стал крупнейшим стелларатором в мире и своеобразной эпитафией этой разработке. По расчётам учёных он должен был довести время непрерывного воздействия электромагнитов на плазму до 30 минут, чтобы продемонстрировать возможность использования стеллараторов для долгосрочной генерации электроэнергии. При этом в 2018 году в ходе эксперимента температуру плазмы удалось поднять только до 40 000 градусов Цельсия, а время работы довести до 100 секунд. Следующие испытания запланированы на 2021 год.

Импульсные системы этот тип установок для управляемого термоядерного синтеза остаётся по большей части теоретической разработкой. Ещё академик Андрей Сахаров в 1960 году доказал, что термоядерный синтез возможен без использования магнитных ловушек, предложив противоположный классическому подход. В данном случае речь идёт не о сверхразреженной плазме, которую электромагнитные поля удерживают на месте долгое время, а о сверхплотном (и крайне недолговечном) её варианте. Миниатюрные мишени с замороженным D-T составом в импульсных системах предлагается взрывать при помощи мощных лазеров или пучков излучения, чтобы добиться своеобразного аналога взрывов топлива в бензиновых двигателях, только на уровне термоядерных реакций. Такая система с периодическими взрывами может обеспечить почти непрерывную цепочку из термоядерных реакций, вырабатывающих энергию, при этом (в теории) не повреждая оболочку реактора.


Лазерный ангар NIF/ Источник: Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence Livermore National Security, LLC, and the Department of Energy National Ignition Facility / Wikimedia Commons

Из существующих разработок в этой сфере стоит упомянуть проект MagLIF и установки NIF (National Ignition Facility, или Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций) Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии. Несмотря на сохраняющийся потенциал этой идеи в 2012 году правительство США планировало прекратить финансирование программы из-за мизерных практических результатов. По состоянию на сегодняшний день эксперименты продолжаются, но сложность самих мишеней и необходимость регулярной доставки их в камеру, в которой затем происходит взрыв, эквивалентный тонне тротила, оставляют этот тип установок далеко позади токамаков и стеллараторов по уровню практичности.

Зеркальные ловушки первый эксперимент с использованием открытых магнитных ловушек был проведен ещё в 1955 году во всё той же Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Идея ловушек заключалась в том, чтобы использовать не закрытый тор, а магнитный сосуд вытянутой формы, открытый с двух противоположных концов. Новая плазма в этом случае должна была разогреваться до нужной температуры, отдавать энергию и выходить через боковые отверстия (либо отбиваться магнитным полем обратно, как от зеркал отсюда и название). Благодаря такой форме и механизму их стоимость оказалась намного ниже, чем у конкурирующих разработок, так что какое-то время зеркальные ловушки казались крайне перспективной разработкой. Но со временем экспериментаторы столкнулись с нестабильностью плазмы, плохо изученной на момент начала разработок, что привело к проблемам и невозможности достичь необходимых для термоядерного синтеза температур. В дальнейшем в конструкцию неоднократно вносились изменения, но амбициозная американская установка MFTF, например, была закрыта ещё до начала пробных запусков, так как токамаки в итоге оказались проще, мощнее и дешевле.

Из интересных разработок этого типа стоит отметить российский ГДЛ (газодинамическая ловушка) из Новосибирска, который создаётся на базе советского проекта 50-х годов, открытой ловушки пробкотрон Будкера. По состоянию на 2018 год учёным Новосибирского Института ядерной физики СО РАН удалось достичь температуры в 10 млн градусов, а в 2020 году они получили грант от Минобрнауки РФ на закупку нового оборудования для продолжения экспериментов.

Красивое завтра: вместо выводов


Среди учёных, занимающихся проблемами термоядерного синтеза, ходит шутливое высказывание, что до успеха исследований и начала коммерческого применения реакторов осталось всего-то лет 30, причём отвечают они так уже далеко не первый десяток лет (стабильность!). Тем не менее, технологии продолжат развиваться, а человечество искать способы приручить термоядерный синтез и создать миниатюрное искусственное Солнце, которое обеспечит наши потребности в электроэнергии без риска повторить Чернобыльскую катастрофу и без постоянного вреда для экологии планеты. Прямое влияние на эти исследования могут оказать такие разработки, как ITER, и мы рады, что Япония и корпорация Toshiba принимают в них непосредственное участие. А что будет дальше посмотрим через 30 лет.
Подробнее..

Уголь грядущих веков когда водород заменит ископаемые энергоносители?

28.12.2020 14:06:07 | Автор: admin


Хотя коронавирус помог человечеству снизить вредные выбросы в атмосферу в I полугодии 2020 на рекордные 9%, экологам праздновать победу рано, потому что, как говорят сантехники, тут всю систему менять надо систему углеродной экономики, построенной на тотальном потреблении ископаемых энергоносителей. И если с новыми источниками мы определились (солнце и ветер), то с носителем их нестабильной энергии ещё нет. На эту роль претендует водород. В этот раз мы расскажем о его перспективах, а также о предсказании Жюля Верна, о ночном кошмаре Илона Маска, о самом большом в мире заводе зелёного водорода в Фукусиме и наших шансах на пенсии ездить до дачи на водородных электричках (шансы велики).

Построенное Toshiba предприятие Fukushima Hydrogen Energy Research Field в префектуре Фукусима самый крупный в мире опытный завод по производству водорода через электролиз. Работы велись в рамках проекта Hydrogen social construction technical development project/Hydrogen energy system technical development/Technical development concerning business model construction and the large-scale actual proof of a re-energy use hydrogen system японской Организации по разработке новой энергетической и промышленной технологии (NEDO).


Источник: Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation

Жюль Верн в Таинственном острове в 1875-м году писал:
Вода? переспросил Пенкроф. Вода будет гореть в топках пароходов, локомотивов, вода будет нагревать воду?
Да, но вода, разложенная на составные части, пояснил Сайрес Смит. Без сомнения, это будет делаться при помощи электричества, которое в руках человека станет могучей силой, ибо все великие открытия таков непостижимый закон следуют друг за другом и как бы дополняют друг друга. Да, я уверен, что наступит день, и вода заменит топливо; водород и кислород, из которых она состоит, будут применяться и раздельно; они окажутся неисчерпаемым и таким мощным источником тепла и света, что углю до них далеко! Наступит день, друзья мои, и в трюмы пароходов, в тендеры паровозов станут грузить не уголь, а баллоны с двумя этими сжатыми газами, и они будут сгорать с огромнейшей тепловой отдачей. Следовательно, бояться нечего. Пока землю населяют люди, она их не лишит своих благ, ни света, ни тепла, она отдаст в их распоряжение растения, минералы и животных. Словом, я уверен, когда каменноугольные залежи иссякнут, человек превратит в топливо воду, люди будут обогреваться водой. Вода это уголь грядущих веков.
Хотелось бы мне поглядеть на всё это, заметил моряк.
Рано ты появился на свет, Пенкроф, вставил Наб, до тех пор не проронивший ни слова.


Инженер Сайрес Смит (на рисунке в центре) описывает не только водородную экономику. На страницах романа Жюля Верна Таинственный остров (1875 г.) он рассказывает, как добывать огонь без спички, определять долготу и широту, строить гончарную печь, делать нитроглицерин и гидроксил, свечи, сооружать гидравлический лифт и т.п. Источник: Rama / Wikimedia Commons

Скептично настроенный моряк из робинзонады Жюля Верна Таинственный остров действительно родился слишком рано, чтобы убедиться в точности прогноза Сайреса Смита. Цель превратить водород в уголь будущих веков в большинстве программ разных стран должна быть достигнута к 2030-2050 гг. Значит ли это, что человечество уже прошло, скажем, две трети пути к водородной экономике? Попробуем спрогнозировать, но сначала разберёмся с хронологией.

Началось всё в 1776 году с открытия водорода британцем Генри Кавендишем, который реакцией цинка и соляной кислоты получил этот бесцветный газ. В 1800 году его соотечественники Уильям Николсон и Энтони Карлайл впервые провели электролиз известную всем нам со школы реакцию разложения воды на водород и кислород с применением электричества.

Спустя 30 лет химик из Швейцарии Кристиан Шёнбейн и британец Уильям Грове провели обратный процесс получили электричество из водорода и кислорода, построив первые в истории топливные элементы на водороде с кислотным электролитом.

В XX веке стало больше прикладных исследований. В 1920-е гг. в немецкий инженер Рудольф Эррен реконструировал двигатели внутреннего сгорания грузовиков, автобусов и подлодок так, чтобы они могли работать на водороде и его смесях. А британец Джон Холдейн впервые предложил использовать энергию ветра для производства водорода электролизом.

Катастрофа дирижабля Гинденбург в 1937 году, а затем Вторая Мировая война прервали на время исследования в этой области, хотя водород активно использовался, к примеру, в блокадном Ленинграде.


Когда в Ленинграде закончился бензин, механик Борис Шелищ сумел перевести автомобильные двигатели на отработанный аэростатами водород. Источник: RIA Novosti archive / Wikimedia Commons

В 1970 году химик из США Джон Бокрис ввёл понятие водородной экономики, предложив питать электросети американских городов энергией солнца, а в качестве её носителя использовать водород.

Все эти годы доступный и практичный газ активно осваивали в промышленности. Правда, о его экологическом потенциале не задумывались, поэтому большинство оставшихся в наследство от индустриальной эпохи способов получения водорода хотя и недорогие, но грязные. О них далее.

5 оттенков водорода: для чего и как его добывают?


С тех пор как Джон Бокрис предложил превратить водород в энергоноситель, мировой спрос на этот газ увеличился в три раза и достиг 70 млн тонн в год. По разным оценкам, к 2040-м годам показатель возрастет до 100-200 млн тонн в год. По подсчетам Международного энергетического агентства (МЭА), для нефтепереработки вырабатывают 33% этого газа, для получения аммиака и минеральных удобрений 27%, для синтеза метанола 11%, а для удовлетворения нужд сталелитейной промышленности 3%.


Водород бесцветный, не имеющий запаха и вкуса, нетоксичный газ, но в смеси с воздухом или кислородом горюч и опасен. Источник: Toshiba Clip

А откуда берётся водород? Львиная доля добывается из природного газа (76%) и угля (23%). Из-за этого экологически безвредный H2 получается грязным для окружающей среды его производители выбрасывают в атмосферу столько же углекислого газа, сколько Великобритания и Индонезия вместе взятые. Чтобы раскрыть экологический потенциал водорода, его нужно производить иначе.

В последние годы сложилась цветовая классификация водорода по виду источника для его производства:
серый водород из природного газа;
синий водород из полезных ископаемых, но с применением технологии захвата углекислого газа (Carbon Capture and Storage, CCS), о которой мы рассказывали здесь.
чёрный водород из угля;
коричневый водород из бурого угля;
зелёный водород из возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Теперь посмотрим, как именно производятся разноцветные водороды и сколько это стоит.

Легче воздуха, но дороже доллара: сколько стоят разные виды водорода?


Начнём с ископаемых источников. Из природного газа водород производят реформингом преобразованием CH4 путем эндотермической реакции с использованием водяного пара. Минус этой технологии выбросы CO2, которые, впрочем, можно уменьшить до 90%, если применять технологии CCS.

Для справки: один кубометр водорода равен 0,08988 килограмма или 1,2699 литра и имеет примерно такую же энергетическую ценность, как треть литра бензина. Это означает, что сжигание 1 килограмма водорода высвобождает такое же количество энергии, как и сжигание 2,75 килограмма бензина.

Серый водород пока самый дешёвый. По данным МЭА, стоимость производства одного килограмма водорода 0,903,20 долл. США в зависимости от региона и технологии. Самая низкая цена на Ближнем Востоке (0,90 долл./кг), в США (1,00 долл./кг) и России (1,10 долл./кг) выручают низкие цены на природный газ. В Европе и Китае получается дороже: 1,73 долл./кг 1,78 долл./кг соответственно.

Синий водород, вырабатываемый из природного газа с применением захвата CO2, дороже. На Ближнем Востоке он обойдётся 1,45 долл./кг, в США 1,52 долл./кг, в России 1,64 долл./кг, в Европе 2,32 долл./кг, в Китае 2,38 долл./кг.


Чтобы снизить углеродный след от производства водорода, можно использовать технологии захвата углекислого газа. Принцип CSS на схеме. Источник: Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation

Чёрный водород производят методом газификации переработки твердого или жидкого топлива путем его окисления. Так делают в основном в Китае, где много дешёвого угля. При производстве чёрного водорода выбросы CO2 увеличиваются в два раза по сравнению с серым. Но китайцев привлекает в нём цена один килограмм чёрного водорода стоит 1,10 долл., а с применением захвата CO2 1,50 долл.

Коричневый водород также можно вырабатывать газификацией, но бурый уголь пока редкость, поэтому говорить об усредненных ценах рано. Австралийцы хотят его использовать и, по их расчётам, стоимость одного килограмма коричневого водорода (с учётом CCS) составит 2,142,74 долл.

Конечную цену всех этих видов водорода в основном определяет стоимость сырья, и это главная проблема. Газ и уголь исчерпаемые ресурсы, их цена волатильна, а углеродный след очень заметный. Поэтому с каждым годом всё привлекательнее и для экологов, и для экономистов идея добывать энергоноситель из воды, покрывающей 70% поверхности Земли.

Зелёный водород: где его производить и сколько он стоит?


Электролизом пока производится менее 0,1% водорода, но именно этот метод предполагает использование возобновляемых источников энергии.

А энергии нужно много: по подсчетам МЭА, чтобы произвести электролизом текущий годовой объём водорода (70 млн тонн), нужно электричества больше, чем вырабатывает за год Евросоюз (3,60 тыс. ТВтч). Поскольку технология получается энергоемкой, стоимость зеленого водорода в основном зависит от цен на электричество.

К счастью, они снижаются: по данным Международного агентства по возобновляемой энергии (International Renewable Energy Agency, IRENA), в 2019 году средняя стоимость солнечного электричества снизилась на 13% до 0,07 долл./кВтч. Энергия морского и сухопутного ветров подешевела на 9% соответственно до 0,05 долл./кВтч и 0,12 долл./кВтч. Электричество, выработанное из ископаемых источников, в среднем оценивается в 0,066 долл./кВтч.

Когда на Земле истощатся запасы воды, на электролиз пойдут запасы виски, пива, энергетиков и газировки. Источник: YouTube-канал Inventor

Со второй составляющей потенциального электролитического чуда (водой) попроще: на один килограмм водорода нужно девять литров воды. Соответственно, чтобы получить годовой объём водорода, понадобятся 617 млн куб. м воды 1,3% мирового потребления H20 энергетикой. Вода нужна пресная, а морскую воду придётся деминерализовать. Впрочем, к цене одного килограмма водорода это добавляет всего 0,01-0,02 долл.

Сколько в итоге стоит зелёный водород? По данным Совета по водородной энергетике (Hydrogen Council), сейчас его цена в среднем равна 6,00 долл. за кг. МЭА даёт такую вилку: 3,007,50 долл./кг. Есть факторы, которые сильно влияют на стоимость зелёного водорода. Прежде всего, это регион.


Самые перспективные уголки планеты для водорода на возобновляемых источниках энергии это Патагония, Северная Африка, Ближний Восток, Монголия, Австралия, Китай, США и Новая Зеландия. Здесь стоимость зеленого водорода составит 1,60-2,40 долл./кг. Источник: International Energy Agency

Второй фактор масштаб производства. Чем он больше, тем ниже конечная стоимость зелёного водорода. И поэтому, хотя Япония небольшая страна, земли для самого большого в мире завода по производству водорода на солнечной энергии компании Toshiba власти префектуры Фукусима не пожалели

Реально мирный атом: зачем в Фукусиме построили самый большой водородный завод в мире?


По подсчётам Совета по водородной энергетике (Hydrogen Council), чтобы один килограмм зелёного водорода стоил 1,00-2,00 долл., к 2030 году, нужно увеличить его производство до 12 млн тонн в год. Чем больше масштаб производства, тем ниже его удельные затраты.

Чтобы понять, как большое производство водорода можно интегрировать в существующую энергосистему, компания Toshiba построила самый крупный в мире опытный завод по производству водорода через электролиз, который питает энергия солнечной электростанции (СЭС). Он называется Fukushima Hydrogen Energy Research Field, FH2R. Завод находится в посёлке Намиэ (преф. Фукусима) и занимает площадь 220 тыс. кв. м. Он состоит из солнечной электростанции мощностью 20 МВт и электролизера с входной мощностью 10 МВт.


Помимо СЭС, завод питает обычная электросеть. ВИЭ могут давать энергию с избытком, и лишний водород можно запасать для поддержания электролиза в периоды минимальной активности солнца или ветра. Но не в столь солнечной стране как Япония Toshiba решила использовать электросеть, чтобы найти экономический баланс между альтернативным традиционным источниками тока. Источник: International Energy Agency

Опытный завод FH2R будет производить до 900 тонн водорода в год для питания машин и автобусов на топливных элементах, а также для собственных нужд. Выработка достигнет 1,20 тыс. куб. м в час, то есть в сутки продукции завода хватит на заправку 560 водородомобилей и энергию для 150 домов.

Кстати, о транспорте. Путь к водородной экономике, скорее всего, лежит через баки личных авто, автобусов и грузовиков, где водород заменит бензин. Как и когда это произойдёт?

Ночной кошмар Илона Маска: победят ли водородомобили Теслу?


Машины на топливных элементах программа минимум водородной революции. Такой транспорт в центре внимания программ большинства принявших их стран.

Водород содержит больше энергии на единицу массы, чем природный газ или бензин, что делает его привлекательным в качестве транспортного топлива. Из плюсов ещё быстрая заправка (в отличие от электрокаров), больший запас хода (около 400 км при средних 250 км у электромобилей), низкий вес сырья, отсутствие выбросов CO2, более экологичная и простая утилизация топливных ячеек по сравнению с батареями электрокаров.

Сейчас по миру ездят более 25 тыс. машин на водороде в два раза больше чем в 2018. В основном это Toyota Mirai (о которой мы однажды <ahref=habr.com/ru/company/toshibarus/blog/430372>писали здесь, на Хабре), Hyundai Nexo и Honda Clarity Fuel Cell, хотя в Китае доминируют автобусы и грузовики. Но водородомобилей гораздо меньше, чем их прямых конкурентов электрокаров на батареях, число которых приблизилось к 7,2 млн. Почему?

Во-первых, водородные машины дороже. К примеру, Toyota Mirai стоит 58,5 тыс. долларов США, а Tesla Model 3 35 тыс. долл. Дорогими выходят два основных компонента водородомобиля топливные элементы и бак. Однако и эта проблема в перспективе будет решена увеличением масштабов производства. Если сейчас стоимость топливной ячейки для водородной машины составляет 230-180 долл/кВтч, то при увеличении их выпуска с 1 тыс. до 500 тыс. единиц в год она снизится до 45 долл/кВтч. Цена водородного бака при таком же увеличении масштаба снизится с 23 долл/кВтч до 14-18 долл./кВтч.


В Toyota Mirai два водородных бака общим весом почти 88 кг. Водород в них хранится под давлением в 70 МПа. Источник: Mariordo / Wikimedia Commons

Во-вторых, есть проблема с заправками: их мало 25 тыс. водородомобилей заправляются на 470 станциях, большая часть которых находятся в Японии (113), Германии (81) и США (64). Впрочем, со временем проблему решит развитие сети заправок.

Теперь о расходах на топливо. К примеру, в Германии 1 кг водорода на общественных заправках стоит 9,50 евро. Автомобиль на топливных элементах потребляет примерно один килограмм водорода на 100 км. Таким образом, затраты на топливо сопоставимы со средним бензиновым автомобилем, который потребляет 7 литров на 100 км.

В сумме капитальные и текущие затраты на водородомобиль оцениваются экспертами МЭА примерно в 0,65 долл./км, тогда как у электромобилей он составляет порядка 0,58 долл./км., но в перспективе они сравняются. По прогнозу Совета по водородной энергетике, личные авто станут конкурентоспособными к 2030 году при снижении цены водорода до 2,00 долл./кг. А что с другими областями применения водорода?

Резюме: когда начнётся эпоха водорода (и начнётся ли вообще)?


Эксперты Совета по водородной энергетике посчитали, при какой цене за килограмм водород станет конкурентной альтернативой другим энергоносителями с малым углеродным следом.


Водород уже незаменим в качестве сырья в промышленности, а в будущем его перспективы связаны с транспортом и поставками тепло- и электроэнергии для гражданских и промышленных потребителей. Источник: Path to Hydrogen Competitiveness. A Cost Perspective // 20 January 2020, Hydrogen Council

Когда цена килограмма водорода опустится до 4,00-5,00 долл., конкурентоспособными станут грузовики и автобусы, курсирующие по длинным маршрутам. Причём это может произойти уже через 5 лет. С личными авто и фургонами ситуация иная: даже если цена водорода снизится, их стоимость может остаться высокой относительно электрокаров. Тогда покупать водородомобили будут только автомобилисты с приоритетами быстрой заправки и те, кто использует авто очень интенсивно, например, таксисты. Чтобы превратить маленькие авто в конкурентов Tesla, нужно снизить цену водорода до 1,00-1,50 долл./кг.

А вот электрички на топливных элементах уже вполне могут тягаться с обычными на маршрутах до 50 км с высокой частотой рейсов. Чтобы они сохранили привлекательность, доля расходов на топливо должна упасть с текущих 40-50% до 20-30%, что может произойти при цене 4,5 долл./кг водорода к 2030 году.

Совсем скоро (примерно к 2023 году) могут завоевать мир погрузчики, которые уже сейчас активно используются в Китае при цене 1 кг водорода в 7,00-9,00 долл.

По трубопроводам водород можно подавать в жилые здания. В этом случае он сможет заменить для электричества и отопления домов природный газ с применением технологии захвата углекислого газа. При снижении цены до 3,00-5,40 долл./кг водород становится более выгодным, чем другие системы отопления, скажем, на биометане. Но с природным газом без CCS водород справится только если будет стоить меньше 1,00 долл./кг. В качестве источника электроэнергии топливные ячейки на водороде станут конкурентными при цене 1,90 долл./кг.

Итак


Как видим, полностью водородной экономика к середине этого века всё же не станет. По прогнозу Международного совета по водороду, при цене 1,8 долл./кг водород сможет покрывать до 15% мирового спроса на энергию к 2030 году, а к 2050 году 18%. По-видимому, мы, как и жюльверновский моряк Пенкроф, родились слишком рано, чтобы увидеть, как водород станет углем эпохи. Скорее всего, этот газ будет играть важную роль в многофакторной энергетике и действительно заменит ископаемые в некоторых регионах и сферах применения, но ему ещё долго придётся конкурировать с другими источниками и носителями энергии.
Подробнее..

Тяжёлыми частицами по опухолям как работает лучевая терапия?

26.02.2021 14:22:55 | Автор: admin


Мирный атом, как мы уже писали, это не только Чернобыль и Фукусима. При грамотном и осторожном использовании он способен принести человечеству неоценимую пользу, например, когда речь идёт о прорывных технологиях в области энергетики. Но не только: сегодня поговорим о лучевой терапии для лечения рака.

Согласно данным из исследования Global Burden of Disease Cancer Collaboration, которое опубликовала международная команда ученых из 195 стран осенью 2019 года, с 2007 по 2017 год число случаев онкологических заболеваний в мире выросло на треть. В 2017 году раком заболели 24,5 миллиона человек, 9,6 миллиона от него скончались. А самым динамично развивающимся способом лечения онкологических заболеваний стала лучевая терапия. По эффективности она не отстает от других методов и при этом щадяще относится к организму пациента.


Комната, где проводится лучевая терапия (здесь с помощью аппарата i-ROCK), сегодня может выглядеть не как больничная палата, а, скорее, как помещение космического корабля из далёкого будущего. Источник: Toshiba

Как лечат рак?


Предотвращают деление клеток опухоли и её разрастание и распространение заболевания по организму, а также провоцируют её гибель. Вообще, опухоль можно удалить, вырезав из поражённого органа или вместе с ним, или отравить, постаравшись сделать так, чтобы одновременно не отравился весь остальной организм. Последнее, к счастью, возможно сделать в силу особенности раковых клеток. Но химиотерапия, а уж тем более удаление органа или его части, зачастую воздействует на организм весьма губительно. Поэтому учёные работают над альтернативными методами с научно доказанной эффективностью. Один из них как раз лучевая терапия.

Лучевая терапия (или радиотерапия) это использование радиации для борьбы со злокачественными опухолями. При помощи излучения, которое направляется непосредственно на поражённые опухолью ткани и воздействует на её клетки на генетическом уровне, их удаётся полностью уничтожить или как минимум сдержать их рост и деление. Несмотря на то, что сами эти слова звучат довольно страшно целенаправленно облучать радиацией живого человека! этот способ доказал свою эффективность и безопасность.

Действие лучевой терапии тоже основано на особенностях опухолевых клеток: как выяснили учёные, тот факт, что такая клетка делится быстрее обычных, приводит к тому, что на неё большее влияние оказывает радиация. С одной стороны, быстрое деление позволяет им с высокой скоростью распространяться в организме, с другой даёт возможность ввести своеобразную систему распознавания свой чужой и воздействовать радиацией исключительно на них. В результате облучения деление клеток опухоли замедляется и/или прекращается, они распадаются и постепенно выводятся из организма.

При воздействии радиации на клетку первая задача повредить её ДНК. В результате этого клетка инактивируется, то есть потеряет возможность делиться, и в итоге это приведёт к её гибели. При этом молекула ДНК полностью разрушается у опухолевых клеток и частично, не теряя при этом возможности к восстановлению, у здоровых. Современные технологии при этом позволяют минимизировать воздействие облучения на здоровые клетки. Как этого удаётся добиться, расскажем чуть ниже.

По сравнению с хирургическим вмешательством и химиотерапией, лучевая терапия обладает рядом преимуществ. Так, если химиотерапия оказывает влияние на организм пациента в целом, что может значительно его ослабить и дать неприятные негативные последствия, то лучевая терапия направлена исключительно на опухоль и в норме оказывает лишь минимальное влияние на соседние здоровые клетки. Конечно, в случае возникновения системного рака, который успел охватить несколько органов, химиотерапия может работать более эффективно.

Если сравнивать лучевую терапию с хирургическим вмешательством, то и здесь у первой есть несомненное достоинство: она не требует проведения операции, которую в некоторых случаях пациенту будет сложно перенести, в особенности если его организм уже значительно ослаблен болезнью и последующим её лечением. Кроме того, чисто хирургическим способом бывает не так просто добраться до некоторых опухолей, и возникает риск повреждения соседних органов.

Лучевая терапия позволяет достичь того же результата полного исчезновения опухоли без необходимости ложиться под нож. Лучше всего этот метод лечения работает при избавлении от не успевших распространиться по организму новообразований в отдельных органах, например, в мозге, лёгком, желудке, простате и так далее.

В современной онкологии лучевая терапия может использоваться как отдельно сама по себе, так и в сочетании с другими методами лечения хирургическим и химиотерапией. В частности, распространена схема лечения, когда используются одновременно хирургическое вмешательство и облучение.

В этом случае могут быть такие виды лучевой терапии: неоадъювантная (до операции) и адъювантная (после операции). Неоадъювантное облучение помогает уменьшить размеры опухоли, чтобы довести её до операбельного состояния и снизить риск возникновения метастазов, а адъюватная используется для борьбы с местными рецидивами опухоли.

Как радиация попадает в организм и какой может нанести вред?


Облучение исключительно вредных клеток филигранная работа. Самый главный вопрос, который возникает перед врачом, можно сформулировать так: каким образом можно доставить частицы в нужное место и не облучить при этом случайно ничего лишнего?

Есть три метода осуществления лучевой терапии: дистанционный, контактный и системный.
Системная лучевая терапия подразумевает, что в организм пациента вводятся радиоактивные лекарственные препараты (проглатыванием или внутривенно). Они распределятся по кровотоку и воздействуют на опухолевые очаги. Так, к примеру, при помощи капсул, которые содержат радиоактивный йод, лечат некоторые виды рака щитовидной железы.

При использовании контактной лучевой терапии (она же брахитерапия) источники излучения размещаются или внутри повреждённого органа, или в полости рядом с ним. В отдельных случаях излучатели можно размещать даже на поверхности кожи.

Наиболее распространённым стал дистанционный метод, когда используется внешний источник излучения, а между ним и мишенью могут лежать здоровые ткани. Последние получают минимальный урон, так как практически вся радиационная доза выделяется в опухоли на последних миллиметрах пробега частиц. Чтобы этого добиться, изначально использовали особые приборы, представлявшие собой, говоря по-простому, контейнер с радиоактивным веществом и механизм, позволяющий формировать узкий пучок излучения.

Одним из пионеров этого метода лечения стал канадский медицинский физик Гарольд Элфорд Джонс (Harold Elford Johns) группа учёных под его руководством в начале 1950-х создала так называемую кобальтовую пушку, в которой использовался радиоактивный кобальт-60.

А первый специальный медицинский ускоритель частиц собрали и применили в Лондоне (Великобритания) в 1953-м году. Зачем? Чтобы добиться больших проникновения и эффективности излучения и достать глубоко расположенные опухоли. И именно в направлении развития радиотерапии с использованием линейных ускорителей частиц двигался и движется прогресс в последние полвека.


Гордон Айзекс, первый пациент, излечившийся в 1957 году от ретинобластомы (злокачественная опухоль сетчатки глаза у детей) с помощью линейного ускорителя, построенного и применённого американским учёным Генри Капланом. В результате лечения зрение мальчика удалось спасти, а сам он прожил долгую жизнь. Источник: Wikimedia Commons

Лучевая терапия может быть волновой или корпускулярной. Волновое излучение, при котором на клетки опухоли направлялись рентгеновские или гамма-лучи, стали использовать в медицине раньше (в частности, именно гамма-излучение производила кобальтовая пушка Джонса), и со своими задачами оно в целом справлялось, хотя при волновом облучении радиацию невозможно направить чётко на повреждённые клетки.

Сегодня более эффективным считается корпускулярное облучение. В этом случае на опухоль направляются пучки элементарных частиц: фотонов, нейтронов или тяжёлых ионов. И именно облучение тяжёлыми ионами на данный момент считается самым технологически продвинутым методом радиотерапии, поскольку благодаря своей массе (не зря они называются тяжёлыми) они формируют своеобразную ударную волну и поэтому более эффективно разрушают ДНК раковых клеток для успешного избавления от опухоли с использованием тяжёлых ионов требуется меньше сеансов облучения.


Рентгеновские лучи (слева) и лучи тяжёлых ионов (справа). Тяжёлые ионы направляются чётко на опухоль, сводя к минимуму повреждение здоровых тканей. Источник: Toshiba

Что касается других частиц, то они обладают меньшей способностью проникать в ткани. Поэтому самые лёгкие из них электроны используются лишь для лечения кожных заболеваний. Более тяжёлые фотоны проникают глубже, но всё же не обладают такой ударной силой, как тяжёлые ионы. Фотонами тоже лечат опухоли во внутренних органах, но при большем количестве сеансов облучения.

Безвредна ли лучевая терапия? Нет. Несмотря на очевидные преимущества, как и любое интенсивное лечение, лучевая терапия редко проходит для организма абсолютно бесследно. Последствиями её применения могут стать локальные лучевые ожоги, а сосуды, которые находятся в непосредственной близости к опухоли, могут стать более ломкими. Это приводит к риску появления мелкоочаговых кровоизлияний.

Существует вероятность и возникновения долгосрочных побочных эффектов в результате попадания продуктов распада опухоли в кровь. Тем не менее, они всё же не смертельно опасны в отличие от злокачественных опухолей. По мнению специалистов, эффект от применения лучевой терапии можно сравнить с солнечным ожогом: его последствия не всегда видны сразу, но могут проявиться со временем. Таким образом, существует ненулевая вероятность, что спустя 10-20 лет у пациента могут начаться изменения на уровне ДНК или же рак вернётся.

Как выглядят самые современные установки для проведения лучевой терапии, или Что сделать, чтобы лечить больше и лучше?


Уже от три больницы в Японии заказали у Toshiba установки проведения лучевой терапии тяжёлыми ионами, и компания поставила оборудование заказчикам. А ускоритель тяжёлых ионов i-ROCK успешно работает в Онкологическом центре префектуры Канагава (Kanagawa Cancer Center). На их примере можно видеть, по каким направлениям сегодня идёт эволюция методов лучевой терапии.


Вот так выглядит собственно ускоритель тяжёлых ионов от Toshiba Energy Systems & Solutions в Центре радиационной онкологии в Канагаве (i-ROCK). В ближайшее время аналогичная система появится и в России: уже подписано соответствующее соглашение между Минздравом РФ и японской корпорацией. Источник: Toshiba

i-ROCK это впечатляющее устройство, которое занимает несколько комнат, суммарная площадь которых сравнима с площадью спортзала. В нём при помощи линейного ускорителя частиц пучок тяжёлых ионов разгоняется до 70% скорости света, прежде чем начать атаковать опухоль. Количество энергии, которая при этом передаётся в раковые клетки, значительно превышает объём энергии рентгеновского излучения или энергии протонов.

Тяжёлые ионы поступают сразу с двух направлений, что повышает эффективность лечения, то есть позволяет добиться умерщвления опухоли за меньшее количество сеансов. Притом излучатели могут вращаться на 360 градусов, за счёт чего достигается высокая точность воздействия.

Современные установки, включая i-ROCK, научились минимизировать поражение здоровых тканей во время облучения. Для этого нужно было сделать так, чтобы пучок частиц был тонким и сила излучения достаточной для поражения опухоли, но не тканей вокруг. В i-ROCK применяется метод 3D-сканирования опухоли, благодаря которому удаётся атаковать исключительно её саму, какой бы сложной формы она ни была, с высокой точностью. Это называется облучение высокоскоростным сканирующим лучом (High Speed Scanning Beam Irradiation).


Берём ионы углерода, сильно разгоняем в линейном ускорителе и направляем в тело пациента, но не абы куда, а ровно в цель. Источник: Toshiba

При использовании разработанного Toshiba метода 3D-сканирование в ходе терапии тяжёлыми ионами, облучение опухоли происходит так, будто её заштриховывают тонким карандашом. Этот метод позволяет воздействовать на опухоли сложной формы и действовать высокоточно и эффективно. Ещё одно следствие применения такого метода можно исключить этап длительной настройки оборудования и применение коллиматоров и фильтров, которые должны изготавливаться индивидуально для каждого пациента.

А что делать с органами, которые в норме движутся, до тех пор, пока их владелец жив, например, с лёгкими? На вдохе опухоль в лёгком будет в одном положении, на выдохе же на её месте под лучом окажутся здоровые ткани. Чтобы этого избежать, инженеры Toshiba добавили к установке инструмент для наблюдения за телом пациента в реальном времени, позволяющий включать излучение, когда орган находится в фокусе излучателя, и отключать, когда он перемещается. Соединив облучение с синхронизацией по дыханию и наблюдение за зоной облучения с помощью рентгенограммы в косой проекции в реальном времени с технологией повторного сканирования, инженеры Toshiba научились выполнять быстрое и аккуратное облучение новообразований равномерными дозами не только на неподвижных, но и на движущихся органах.


Благодаря наблюдению за внутренностями пациента в реальном времени минимизируется поражение здоровых тканей в ходе радиотерапии. Источник: Toshiba

Помимо всего прочего, такого сочетание технологий и методов, с одной стороны, позволяет снизить сроки подготовки к лечению и его стоимость для пациента, а с другой увеличить количество пациентов, которые госпиталь может принять в отчётный период, а следовательно, ускорить окупаемость оборудования. Toshiba помогла уменьшить время, необходимое для размещения пациента, создав эффективную систему позиционирования, а общее время пребывания в помещении для проведения терапии значительно сокращается при применении высокоскоростного 3D-сканирующего облучения. Система позиционирования Toshiba автоматически рассчитывает расхождение между компьютерной томограммой зоны облучения, полученной при планировании терапии, и рентгеновским снимком, сделанным непосредственно в помещении, где ведётся облучение, и подстраивает положение роботизированной койки, на которой располагается пациент. Если при использовании аппаратов для лучевой терапии предыдущего поколения средняя продолжительность сеанса от входа пациента в комнату до его выхода составляла 26 минут, то теперь его удалось снизить до 11 минут.

Наконец, ещё одно направление работы инженеров снижение массы и размеров всего комплекса оборудования, что в свою очередь в конечном итоге опять-таки повышает доступность лечения для каждого пациента. Тут Toshiba тоже есть чем гордиться: она создала самый компактный в мире (по состоянию на 1 октября 2017 года) вращающийся гантри (так называют подвижное устройство, используемое для удерживания и нацеливания медицинского оборудования на зафиксированного пациента), используемый при терапии тяжёлыми ионами. Этого удалось достичь за счёт применения сверхпроводниковых технологий. Если гантри может вращаться на 360 градусов вокруг пациента, это позволяет точно прицеливаться в опухоль с любого направления, уменьшить или исключить поражение здоровых тканей, быстрее разместить пациента нужным образом и уменьшить его дискомфорт, а заодно и максимально исключить деформацию органов; более того, впоследствии, при следующих сеансах облучения, положение пациента можно быстро воспроизвести.

Учёные Национальных институтов квантовых и радиологических исследований и технологий (National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology QST; японская научно-исследовательская организация, созданная в 2016 году путём слияния Национального института радиологических исследований и нескольких подразделений Японского агентства по атомной энергии), в июне 2019 года создали компактный ротационный гантри с использованием сверхпроводящего магнита, что позволило уменьшить вес оборудования примерно на 300 тонн. Меньший по размерам и весу гантри можно будет более удобно разместить его в здании больницы, и это снизит издержки на строительные работы, содержание и обслуживание, а значит, снизит и стоимость лечения.

Наконец, стоит рассказать и о том, как обеспечивается безопасность лечения. Во-первых, ускоритель и пациент находятся в разных помещениях. Последний располагается в отдельной совсем не страшно выглядящей комнате (показана в начале поста) на койке, которую можно перемещать по семи осям, чтобы обеспечить облучение любого органа и при этом сохранить удобное для пациента положение. Оптимальное положение койки и излучателей, как мы уже упомянули, определяется на основе предварительно сделанной компьютерной томограммы и рентгеновского сканирования в реальном времени уже непосредственно перед началом процедуры.

Медицинский работник может наблюдать за лечением, используя систему мониторинга луча, разработанную Toshiba: пока продолжается облучение, положение луча и плотность потока на каждом участке облучаемых тканей выводится на экране монитора в аппаратной в реальном времени. Состояние оборудования также постоянно проверяется это позволяет гарантировать безопасность пациента. Если что-то пойдёт не так, специальная система блокировки остановит поток частиц. Интерфейс управления оборудованием был специально разработан так, чтоб минимизировать возможность ошибки, вызванной человеческим фактором, и дать медицинским работникам чувство уверенности и безопасности.

Разорительна ли лучевая терапия?


Как и любая новая технология, в разработку которой было вложено много средств и усилий высококвалифицированных специалистов, лучевая терапия не может быть дешёвой. Для пациента курс лечения обойдётся в среднем дороже, чем курс химиотерапии (точные расчёты зависят от тяжести каждого конкретного случая).

Высокая стоимость объяснима: во-первых, больницам необходимо вложиться в покупку дорогого оборудования. Во-вторых, его техническое обслуживание потребует дополнительных расходов. В-третьих, для работы на нём нужен персонал с высоким уровнем квалификации на его обучение и содержание также придётся потратиться.

Что касается стоимости самого оборудования, то здесь рамки очень широкие. Так, простейший, не самый новый, и, возможно, бывший в употреблении линейный ускоритель за рубежом может стоить до $300 тысяч. Цена более новых систем вырастает до миллиона долларов и выше. При этом новейшие разработки могут оцениваться уже в несколько миллионов долларов США. В целом же на полноценное оборудование клиники радиотерапии в США, к примеру, придётся потратить от $20 миллионов до $150 миллионов, а в некоторых случаях даже больше. Это зависит от количества мест и других факторов.

Тем не менее, любая эффективная технология со временем проходит один и тот же путь: становится массовой, и как следствие более доступной. А мы надеемся, что страшный и опасный атом уже в ближайшем будущем очистит свой имидж и превратится в спасителя человечества от одной из самых страшных его проблем.
Подробнее..

Как добиться надёжной связи между базовыми станциями 5G без оптоволокна?

23.04.2021 16:06:54 | Автор: admin


Технологии связи 5G сулят мгновенную загрузку видеоконтента на мобильные устройства, онлайн-игры с минимальными задержками, видеосвязь без помех и квадратиков и много других восхитительных вещей. В их числе умные фабрики, автомобили и поезда с интеллектуальным автопилотом, а также бесчисленное множество устройств IoT, улучшающих жизнь человека в каждом уголке планеты. Одно из связанных с 5G направлений, в котором трудятся инженеры Toshiba, сверхскоростные беспроводные технологии. Их внедрение в перспективе избавит от необходимости прокладки оптоволоконного кабеля между базовыми станциями сетей пятого поколения. В этом посте мы расскажем о том, как нам удалось реализовать беспроводное соединение на скорости 20 Гбит/с.

Как всё устроено сейчас?


Система связи пятого поколения состоит из абонентских устройств, которые подключаются к базовым станциям, используя беспроводные технологии (линк уровня доступа), базовых станций, которые передают сигнал от абонентского устройства в ядро сети (транзитный линк), и собственно ядра сети, в котором выполняется обработка сигналов и маршрутизация потоков данных от абонента к абоненту и от абонента в интернет.

Стандартная схема работы сотовой сети. Источник (здесь и далее): Toshiba

Ядро сети получает данные и обеспечивает управление безопасностью. Нарушение линка между базовой станцией и ядром сети приведёт к разрыву связи, поэтому транзитное соединение должно быть очень надёжным и поддерживать высокую скорость, чтобы не возникало задержек.

В 2016 году, когда компания Toshiba впервые приступила к работе над повышением скорости 5G, большинство исследований в этой области были сосредоточены на повышении скорости канала доступа. Однако сверхвысокая скорость 5G требует одновременного повышения пропускной способности и канала доступа, и транзитного канала.

Что предлагается?


Традиционно реализация транзитных соединений осуществлялось с помощью оптоволокна. По сравнению с другими странами в Японии имеется много сетей оптоволоконной связи, но их прокладка в горных районах затруднена и обходится очень дорого, а чтобы обеспечить связь 5G в горах, пришлось бы устанавливать новые базовые станции в таких районах, что ещё больше увеличилось бы расходы. Поэтому инженеры Toshiba сосредоточились на том, чтобы заменить оптоволоконные транзитные линки на беспроводные.

Сеть с использованием беспроводных транзитных линков

Вопрос был в том, как достичь сверхвысокой скорости, которая требовалась для сетей 5G. Самый распространённый из всех методов повышение скорости за счёт расширения полосы пропускания. Частот для 3G и 4G для этого уже недостаточно. Нужно было переходить на более высокие частоты к миллиметровым волнам.

Сложности перехода на миллиметр


Миллиметровые волны с частотой от 28 ГГц никогда раньше не использовалась для мобильной связи. Главная проблема, с которой столкнулись разработчики, заключается в том, что миллиметровые волны могут распространяться только на короткое расстояние. Первые попытки их использования были борьбой за то, чтобы они добивали хотя бы на километр. Построение сети, в которой множество базовых станций расположены близко друг к другу, потребует огромных затрат на инфраструктуру, а это обнулит экономию от замены оптоволоконных линков на беспроводные.

Чтобы повысить качество связи и скорость передачи данных, команда Toshiba решила использовать технологию Multiple Input Multiple Output (MIMO). В MIMO используется несколько антенн у передатчика и приёмника, что позволяет увеличить скорость, передавая одновременно нескольких сигналов. Радиоволны отражаются от зданий и других физических препятствий и достигают принимающих антенн под разными углами. Технология MIMO обеспечивает быструю и стабильную связь в таких условиях, используя отражения радиоволн для повышения производительности.

Однако в условиях горного рельефа антенны планировалось устанавливать на самых высоких точках, а это означало практически полное отсутствие физических препятствий для отражения радиоволн. Второй сложностью стала необходимость фокусировки миллиметровых волн в узкий пучок для увеличения расстояния устойчивой связи. Это ещё больше уменьшало отражение.

С учётом описанных ограничений воспользоваться преимуществами MIMO для увеличения скорости и пропускной способности оказалось не так просто. Для решения проблемы инженеры Toshiba решили воспользоваться технологией поляризованного MIMO (Polarized MIMO), которая стабилизирует и ускоряет передачу сигнала за счёт разделения радиоволн на волны с вертикальной и горизонтальной поляризацией.


Использование поляризованного MIMO для транзитного линка

Разделение сигнала на две волны позволяет установить два независимых соединения и обеспечивает стабильный линк с удвоенной скоростью. Toshiba не была первой компанией, попытавшейся применить Polarized MIMO для организации канала связи, однако все исследователи сообщали, что им не удалось обеспечить достаточно высокую скорость передачи на расстояниях более одного километра: очередной проблемой стало уже не затухание сигнала, а большое количество помех.

При передаче сигналов со стандартной для 5G скоростью 20 Гбит/c объём передаваемой информации значительно больше, чем в сетях предыдущего поколения. Отправка больших объёмов данных приводит к тому, что даже малейшие помехи создают проблему, особенно в условиях широкой полосы пропускания в миллиметровом диапазоне. Требовалась коррекция широкополосных искажений при использовании Polarized MIMO. Технологии коррекции широкополосных искажений впервые были применены в цифровом телевещании, которым Toshiba занимается более 20 лет в рамках исследований и разработок в области цифрового вещания и беспроводных локальных сетей.

Сочетание Polarized MIMO и методов коррекции широкополосных искажений стало прорывом: испытания показали, что технология организации беспроводных транзитных линков практически готова к использованию в 5G-среде по крайней мере, в лабораторных условиях всё работало идеально. Оставалось провести полевые испытания на открытой местности, но с этим тоже возникли сложности: для передачи волн миллиметрового диапазона по законодательству Японии требовалось получить разрешение, а получить его крайне сложно. В связи с этим полевые испытания было решено провести в Великобритании, в лаборатории Bristol Research & Innovation, находящейся в ведении Toshiba Europe.

Полевые испытания


Для испытания разработки передатчик установили на крыше Бристольского университета, а приёмник на здании, находящемся на расстоянии 900 метров. Чтобы смоделировать фактическое расстояние в пять километров, на стороне приёмника был установлен аттенюатор.

Расположение передатчика и приёмника на местности

Перед экспериментами нужно было обеспечить чёткую фокусировку передатчика и приёмника. Делать это приходилось на глаз, и это было непросто, поскольку даже прожекторы трудно сфокусировать, а радиоволны к тому же ещё и невидимы. Кроме того, каждый день утром приходилось устанавливать и заново настраивать оборудование, а вечером убирать его с крыши.

Фото с места полевых испытаний сверхскоростей для 5G

За три дня до планового окончания пребывания в Великобритании исследователи наконец достигли стабильной скорости в 20 Гбит/с.

Чего ждать в будущем


После презентации технологии на научной конференции в декабре 2019 года команда Toshiba продолжила работать над тем, чтобы сделать экспериментальные разработки пригодными для промышленной эксплуатации. Это требует учёта множества факторов, например, влияния ветра и дождя, температуры и влажности воздуха.

Эволюция мобильных беспроводных технологий неуклонно движется вперёд. Инженеры уже смотрят за пределы 5G и обсуждают переход на 6G в 2030-х годах. Предполагается, что в эпоху 6G охват мобильной связью достигнет космического пространства. Toshiba вместе с другими участниками этого процесса будет создавать для людей всего мира технологии, обеспечивающие стабильную и высокоскоростную связь на больших расстояниях, где бы вы ни находились.
Подробнее..

ТестSynologyHAT5300 на 8 TB жесткий диск корпоративного класса для системSynology

08.06.2021 14:19:38 | Автор: admin

В марте мы уже публиковалипост о фирменных жестких дисках иSSD Synology, в котором мы рассмотрели преимущества подобного шага для клиентов компании. Сейчас настало время протестировать один из жестких дисков серииSynologyHAT5300, которая специально разработана для использования вSynologyNASи серверах. Мы проведем тесты вSynologyRackStationRS820RP+, а также по традиционной методике совместно с лабораториейHardwareluxx.

В линейкеHAT5300Synologyпредставила свои первые жесткие диски дляNAS. В 2020 году были объявленыSSDSynologyразных форматов для пулов хранения данных (2,5") и кэширования (M.2 2280 и 22110). За ними последовали жесткие дискиHAT5300 емкостью 8, 12 и 16 Тбайт. Данные моделиSynologyпозиционирует какHDDкорпоративного класса с 2,5 млн. часов наработки на отказ (MTBF) и 550 Тбайт ежегодной нагрузки.

Synologyв качестве основы для разработки своих накопителей выбрала платформуToshibaMG0xA. Но прошивкуSynologyсоздала самостоятельно, что дало компании право предлагать накопители под своим брендом. Механически 8-Тбайт жесткий диск идентиченMG06ACA800E, а 12-Тбайт вариант MG07ACA12TE.Synologyне дает информации о 16-Тбайт версииHAT5300, но здесь, скорее всего, будет использоваться платформаToshibaMG08AHDDна 16 Тбайт.

Synologyобуславливает свое решение выйти на рынок жестких дисков не только заботой о клиентах, которые получат все аппаратное и программное обеспечение из одного источника, но и желанием поставлятьполностью совместимые и сертифицированныеHDD. ЗдесьSynologyуже на зависит от сторонних поставщиков, например, по замене дефектных компонентов. И можетвалидироватьжесткие диски для своихNASи серверов в полной мере.

Кроме того,Synologyзаявляет оболее высокой производительности накопителейв сочетании со своими системами.SynologyEnterpriseNASSA3600 с 12xжесткими дискамиHAT5300 у нас под рукой не было, поэтому мы сделаем выводы, исходя из имеющихся в лаборатории сетевых хранилищ.

Synologyрекомендует использовать жесткие диски только в собственных устройствах, причем не распространяет гарантию на случаи, когдаHDDHAT5300 устанавливаются в не сертифицированные устройства.

НедавноSynologyответила на критику по поводу исключительного использования жестких дисковSynologyHAT5300 в ряде моделейSynologyRackStation, и со следующим обновлением прошивки можно будет устанавливать не сертифицированныеHDD. Конечно, это касается жестких дисков, которые не находятся в спискахвалидированныхи несовместимых устройств. Суть в том, что на упомянутых моделяхSynologyRackStationсоздание новых пулов хранения данных ранее было возможно только на сертифицированныхHDDSynology. Речь идет пока о трех устройствах, ноSynologyоставляет за собой право вводить такую же политику с новыми моделями для корпоративного сегмента или дата-центров в будущем.

Однако позднееSynologyвсе же смягчила политику, позволив использовать невалидированныенакопители. Но функциональность при этом ограничивается. Кроме соответствующих оповещений, состояние жесткого диска будет выставлено не поддерживается. ИнформацияSMART, такая как температура, серийный номер, количество плохих секторов и т.д., будет скрыта. Пулы хранения данных с подобнымиHDDбудут находиться в состоянии предупреждения. Кроме того,DSMбудет оповещать о наличии невалидированныхнакопителей. Техническая поддержка со стороныSynologyтоже будет ограничена. Но на гарантии сервера использование невалидированныхHDDне скажется.

Конечно, упомянутые ограничения ставят под вопрос целесообразность использования невалидированныхжестких дисках в серверахSynology. Все же постоянные предупреждения и отсутствие мониторинга для рабочих окружений недопустимы.

НакопителиHAT5300 во всех емкостях поддерживаются на устройствахSynologyпоколения 17 (например,RS3617RPxs) и более новых. Также онивалидированына корпоративныхNASSA3400 иSA3600.Synologyна данный момент работает над добавлениемвалидациик 16-му поколению устройств. В наших тестах мы использовалиSynologyRackStationRS820RP+. Данное сетевое хранилище оснащено четырьмя отсекамиHDD, дополнительно мы установили сетевую карту 10GEthernetотSynology. Память мы тоже расширили планкой 16 Гбайт в дополнение к припаянной 2 Гбайт.

Производитель

Synology

Линейка

HAT

Модель

HAT5300 8 TB

Емкость

8 TB

Поддержка горячего подключения

Да

Максимальная ежегодная нагрузка

550 Тбайт

Кэш

256 Мбайт

Скорость вращения шпинделя

7200 об/мин

Скорость передачи данных

230 Мбайт/с

Стандарт интерфейса

SATA III 6G

Энергопотребление под нагрузкой и в режиме бездействия

9,1 Вт/ 6,38 Вт

Время наработки на отказ (MTBF)

2.500.000 ч

Гарантия

5 лет

Внешний вид

Хотя 8-Тбайт версияHAT5300 физически идентичнаToshibaMG06A, мы все равно рассмотрим накопители. В тестовой лабораторииHardwareluxxу нас былToshibaMG06Aна 8TB, поэтому мы смогли визуально его сравнить.

Верхняя крышка характерно изрезана для жесткого диска с воздушным наполнением. Два жестких диска отличаются только наклейкой.

СзадиHDDидентичны.

SynologyHAT5300, вид сбоку.

SynologyHAT5300, вид спереди и сзади.

Тестовая конфигурация, методика измерения энергопотребления и производительности

Мы используем одинаковую тестовую систему для всех измерений, чтобы все устройства находились в равных условиях. Мы установили тестовую систему в корпусCorsairObsidian1000D. Жесткие диски располагаются в лотках с виброизоляцией, как и подобает приличному корпусу.

Мы подключали тестируемый жесткий диск к порту SATA III чипсета AMD B350.

Технические спецификации

Процессор

AMDRyzen5-2400G

Материнская плата

Gigabyte GA-AB350N-GamingWifi

Оперативнаяпамять

Patriot Viper 16GB DDR4 3000

Блокпитания

Corsair SF450

КонтроллерUSB

YOTTAMASTER CA31-AC USB 3.1 Gen2 (1x USB Type C, 1x USB Type A)

Операционнаясистема

Windows 10 Home 1809

Измерение энергопотребления

Для проверки спецификаций производителей по энергопотреблению мы собрали соответствующую систему. Здесь следует учитывать линии 5 и 12 В. Для оценки энергопотребления требуются данные тока и напряжения. Для измерения напряжения можно воспользоватьсямультиметром, а тока токоизмерительными клещами.

Такой способ позволяет получить среднее значение сначала по линии 5 В, потом 12 В. Но он не подходит для измерения пиков энергопотребления например, во время старта диска. А также не позволяет строить график изменения значений на протяжении определенного периода времени.

Благодаря 4-канальному осциллографу мы можем проводить измерение четырех характеристик одновременно, а также строить график их изменения на протяжении времени.

Мы использовали цифровой 4-канальный осциллограф RIGOL DS1054Z вместе с двумя щупамиRigolи двумяPicoTech со встроенными преобразователями напряжения для прямого подключения к осциллографу.

Технические спецификации

Осциллограф

RigolDS1054Z (4Ch. 50 MHz 1GSa/s 24Mpts)

Щупы

RigolPVP 2150 (1x 35 MHz, 10x 150 MHz)

Токоизмерительныеклещи

PicoTechTA 189 AC / DC 30 A 1%погрешность2мА

Как и раньше, мы проведем четыре измерения энергопотребления. Все четыре измерения выполнялись на протяжении минуты, мы повторяли их несколько раз. Осциллограф при этом строил график значений, отображал максимум и минимум, а также усредненный результат. С помощью функции MATH осциллографа можно рассчитать мощность линии 12 В, умножив значения соответствующих каналов. Результаты можно записать на USB-накопитель. Кроме того, их вместе со скриншотами можно получить и через сетевое подключение RJ45 LAN.

Тесты энергопотребления

Тест 1

Сначала мы измеряли энергопотребление при включении жесткого диска. Данная фаза отличается довольно высоким уровнем энергопотребления, поскольку шпиндель раскручивается до рабочей скорости.

HAT5300 показал результат23,71Вт, весьма достойный для корпоративногоHDD.

Тест 2

Во втором тесте мы оценили энергопотребление в режиме бездействия. Мы ждали 10 минут после раскрутки шпинделя, после чего приступили к измерениям. За этот промежуток времени мы не обращались к накопителю.

Энергопотребление в режиме бездействия не так важно для серверной нагрузкиRackStation, но из-за воздушного наполненияHAT5300 показал сравнительно высокий уровень5,65 Вт. Хотя он и ниже спецификаций. Конечно, речь идетHDDкорпоративного класса, который оптимизирован под высокую производительность. Добавьте к этому значительное число пластин и воздушное наполнение. ТестыHAT5300 на 12 Тбайт или 16 Тбайт наверняка покажут меньший уровень энергопотребления из-за гелиевого наполнения.

Тест 3

Следующее измерение мы проводили под нагрузкой. Мы записывали массив данных 50 Гбайт, состоящий из множества копий образаWindows1809. Сначала заполняется кэш жесткого диска, после чего ему приходится записывать данные напрямую.

Как мы и ожидали, здесь результат оказался весьма высоким 7,26 Вт.

Тест 4

Наконец, мы проводили тесты под нагрузкой HD-TuneProRandomAccessRead. Данный тест является стандартом де-факто, что позволяет сравнивать результаты с другими накопителями.

Под нагрузкойHAT5300-8Tпоказал уровень11,24 Вт, результат лучше среднего по сравнению сHDD, протестированными в лабораторииHardwareluxx. При установке вSynologyRackStationнакопители будут потреблять сравнительно мало мощности под интенсивной нагрузкой, поэтому и нагрев будет меньше. В большинствеRackStationвоздух продувается через жесткие диски внутри корпуса.

Тесты уровня шума

Для измерения уровня шума под нагрузкой мы выбрали операции случайного доступа по нескольким причинам. Данный вид нагрузки приводит к постоянному позиционированию головок. Те жеHDDс гелиевым наполнением работают в режиме бездействия очень тихо, но под нагрузкой случайного доступа уровень шума значительно увеличивается. Конечно, в реальности нагрузка обычно менее интенсивна, но мы хотели получить сценарий худшего случая. Мы выбрали сценарий чтения, чтобы измерять уровень шума жестких дисковCMRиSMRбез учета буфера записи. Промежуток, во время которого мы измеряли уровень шума, зависит от производительностиHDD, но вряд ли он существенно влияет на результаты.

Измерения в режиме бездействия мы проводили за несколько секунд до старта теста случайного доступа, а также после. Затем мы брали средний результат. Для теста под нагрузкой использовался упомянутый сценарий случайного чтения, мыопределяликак максимальный уровень шума, так и средний. Что позволяет оценить пики доступа и уровень шума в целом.

По уровню шума в режиме бездействияSynologyHAT5300-8Tпоказал28,8 дБ(А), что немало, особенно если сравнивать с жесткими дисками корпоративного класса, использующими гелиевое наполнение. Все же воздушная среда здесь заметна.

В сценарии случайных операций чтения мы получили пиковый уровень33 дБ(А), средний 31,3 дБ(А). Здесь жесткий диск показал себя уже лучше многих моделей.

Тесты производительности

По производительностиHAT5300-8Tлишь немного уступаетWDBlack6003, который можно назвать самым быстрым жестким диском с воздушным наполнением емкостью ниже 10 Тбайт. Отличный результат.

Мы получили четыре жестких диска, но приводим результаты только одногоHDD. Разница между четырьмя образцами находится в пределах погрешности измерений. Базовая версияToshibaMG06Aна 8 Тбайт показала себя на том же уровне, что и жесткий дискSynologyв наших тестах. Впрочем, здесь сравнение все же условное, посколькуSynologyне предполагает использованиеHAT5300 вне пределов системSynology. Поэтому мы провели тесты наSynologyRackStationRS820RP+.

Результаты тестовHAT5300 8TBвSynologyRackStationRS820RP+

Synologyуказываетприрост производительности на 23%по сравнению с жесткими дисками на рынке. Тесты компании оценивали пропускную способность последовательного чтения при обращении нескольких клиентов.Synologyиспользовала 12 жестких дисков в системе SA3600, которые были объединены в массив RAID 5. Для сравнения были взяты жесткие диски идентичной емкости 12 Тбайт и класса (Enterprise). Нагрузка выполнялась с помощью тестаIOMeter(блоки по 64 кбайт).

Мы хотели повторить данные тесты на практике, но в нашем распоряжении не былоSynologyEnterpriseNASSA3600 иHAT5300 в количестве 12 штук. Но мы протестировалиSynologyHDDвSynologyNASиз серииRackStation. Мы сделали небольшой апгрейд, добавив планку памяти на 16 Гбайт итого 18 Гбайт, максимальный вариант расширения дляRS820(RP)+. Также мы установили сетевую карту 10GEthernet, чтобы нас на ограничивал порт 1 Гбит/с.SynologySA3600 уже штатно поставляется с 10GEthernetи 16 Гбайт памяти.

Результаты тестов

Мы ограничились тестамиSMB. Мы использовали версиюCrystalDiskMark6 и 8, а такжеNetworkPerformanceTester. Для измерений производительности пула хранения мы использовали командуTimeи передавали 10-Гбайт тестовый файл. Мы выполняли тесты в разных конфигурациях пула хранения, а именноRAID0 на двухHDD,RAID0 на 4HDD,RAID10 на 4HDDиRAID5 на 4HDD. Тесты отдельныхHDDиRAID1 мы не проводили, поскольку результаты есть выше.

Затем мы провели тесты общих папокSMBс помощьюCrystalDiskMark. Мы использовали как старую версию 6.0.2, так и свежую 8.0.1. Мы не сбрасываем со счетов и старую версию из-за лучшей совместимости, поскольку на руках есть больше результатов. А с версии 7 методика измерения изменилась незначительно.

Независимо от выбора размера, результаты оказываются лучше, чем мы ожидали. Похоже, что оперативная память работает в качестве буфера.

РезультатыNASPerformanceTesterтоже показывают хороший прирост производительности из-за кэширования.

Оценка производительности

Вероятно, из-за кэширования в оперативной памяти мы не получили результаты, близкие к внутренней производительности пула храненияRAID. Даже копирование нескольких гигабайт данных черезSMBне смогло снизить эффект кэширования в тестах.

Результаты показывают, чтоSynologyRackStationRS820RP+ в сочетании сRAIDиз жестких дисковSynologyHAT5300 действительно очень мощное сетевое хранилище. Конечно, мы могли бы убрать дополнительную планку памяти изRS820RP+, что привело к другим результатам, но в таком случае конфигурация еще сильнее бы отличалась от хранилищаSynologySA3600, которое штатно комплектуется 16 Гбайт памяти.

Заключение

К сожалению, у нас не было возможности протестировать корпоративныйNASSA3600 для подготовки статьи, поэтому мы не получили 23% дополнительной производительности, о которой говоритSynology. Однако результаты нельзя назвать плохими, отнюдь. Жесткие диски отлично работали в нашем хранилищеRackStationRS820RP+, высокий уровень производительности был во всех сценариях. Со скоростью передачи данных порядка 250 Мбайт/с жесткие дискиSynologyHAT5300 относятся к самым быстрым моделям с воздушным заполнением, как и аппаратный близнецToshibaMG06A. С другой стороны,HAT5300 выступают вне конкурса. Жесткие диски сертифицированы только для устройствSynology, то есть они не предназначены для установки в другие системы. Идея предложить все компоненты от одноговендорапохожа на подход крупных производителей серверов, таких какDellиHP. Данный шаг позволяетSynologyулучшить совместимость и быстрее решать возникающие проблемы.

По этой причине оценить цену накопителей проблематично, особенно с учетом ситуации на рынке. Жесткие дискиSynologyHAT5300 стоят дороже базовых моделейMG06A. Но те же производители серверов тоже продают своиHDDс существенной наценкой. И сравнивать цену просто железа вряд ли разумно, поскольку очень многое решает поддержка и обслуживание. Все же теперь компоненты поставляет один источник, что тоже надо учитывать. По уровню шума и энергопотреблениюHDDпорадовали меньше, но в корпоративном сегменте обычно не оптимизируют жесткие диски под низкий уровень шума и экономичную работу.

В любом случае, было весьма интересно ознакомиться с жесткими дискамиSynology.HAT5300 хорошиеHDDкорпоративного класса. Если у вас работает новаяRackStation, то программа сертификации подразумевает, что обойтись безHAT5300 не получится.

ПреимуществаSynologyHAT5300 8TB

  • Очень хорошая последовательная пропускная способность для жесткого диска с воздушным наполнением

  • Сертифицированная совместимость с устройствамиSynology, прямая поддержка из одного источника

НедостаткиSynologyHAT5300 8TB

  • Предназначены только для устройствSynology

  • Сравнительно высокие уровень шума и энергопотребление в режиме бездействия

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru