Energija budućnosti: stvarnost i fantazija. Alternativni izvori energije

Nije nikome tajna da su resursi iskorišteni od strane čovječanstva konačni, štoviše, njihovo daljnje izdvajanje i korištenje mogu dovesti ne samo na energiju već i na ekološku katastrofu. Tradicionalno se koristi čovječanstvo resursa - ugljena, plina i nafte - završit će nakon nekoliko desetljeća, a mjere treba poduzeti sada, u naše vrijeme. Naravno, možemo se nadati da ćemo ponovno pronaći neki bogati depozit, baš kao što je to bio u prvoj polovici prošlog stoljeća, ali znanstvenici su sigurni da takvi veliki naslage više nisu tamo. No, u svakom slučaju, čak i otkriće novih područja će samo odgoditi neizbježno potrebno pronaći način za proizvodnju alternativne energije, te prebacivanje na obnovljive izvore kao što su vjetar, solarna energija, geotermalna, vodenih tokova, itd, a osim toga potrebno je nastaviti razvoj tehnologija za uštedu energije.

U ovom članku ćemo pogledati neke od najperspektivnijih ideja, prema mišljenju modernih znanstvenika, na kojima će se izgraditi energija budućnosti.

Solarne stanice

Ljudi su dugo razmišljali o tome je li moguće korištenje sunčeve energije na zemlji. Pod sunčevom svjetlošću, grijanom vodom, sušenom odjećom i keramikom prije nego što je poslan u peć, ali ove metode se ne mogu nazvati učinkovite. Prvo tehničko sredstvo, transformirajući solarnu energiju, pojavilo se u 18. stoljeću. Francuski znanstvenik J. Buffon pokazao je iskustvo u kojem je uspio zapaliti suho stablo s udaljenosti od oko 70 metara pomoću velikog konkavnog ogledala u bistrom vremenu. Njegov zemljak, poznati znanstvenik Lavoisier, primjenjuju leće se koncentriraju sunčevu energiju, au Engleskoj stvorio leća staklo koje fokusiranjem sunčeve zrake rastopljeni željeza u samo nekoliko minuta.

Prirodni znanstvenici proveli su mnoge eksperimente koji su to dokazali korištenje energije sunce na Zemlji je moguće. Međutim, solarna baterija, koja bi pretvorila solarnu energiju u mehaničku, pojavila se relativno nedavno, 1953. godine. Stvorili su ga znanstvenici iz Nacionalne agencije za zrakoplovstvo Sjedinjenih Država. Već 1959., solarna je baterija prvi put korištena za opremanje satelitskog satelita.

Možda čak i tada, shvativši da takve baterije u prostoru mnogo učinkovitije, znanstvenici su imali ideju stvaranja prostora solarnih postrojenja, jer u sat vremena na suncu da stvori što više energije što cijelo čovječanstvo troši i za godinu dana, pa zašto ga ne koristiti? Što će biti buduća solarna energija?

S jedne strane, čini se da je korištenje solarne energije idealna opcija. Međutim, trošak ogromne solarne stanice vrlo je visok, a osim toga, bit će i skupo. Tijekom vremena, kada će se uvesti nove tehnologije za isporuku tereta u prostor, kao i nove materijale, implementacija takvog projekta bit će moguća, ali do sada možemo koristiti samo relativno male baterije na površini planeta. Mnogi će reći da ovo nije loše. Da, to je moguće u privatnoj kući, ali za napajanje velikim gradovima, odnosno, potrebno je puno solarnih ćelija ili tehnologije koja će ih učiniti učinkovitijima.

Ekonomska strana izdanja je također prisutna: bilo koji proračun će se jako trpjeti ako je povjereno zadatku prijenosa čitavog grada (ili cijele zemlje) na solarne baterije. Čini se da bi mogla biti potrebna za urbani stanovnici platiti neki iznos za obnovu, ali u tom slučaju neće biti sretni, jer ako su ljudi spremni ići na takve troškove, oni bi već to učinili sami: sposobnost za kupnju solarni panel je na svima.

Što se tiče solarne energije, postoji još jedan paradoks: troškovi proizvodnje. Prijenos sunčeve energije u električnu energiju nije najučinkovitiji. Do sada nije pronađena niti jedna metoda bolje od korištenja sunčevih zraka za zagrijavanje vode koja, pretvarajući se u paru, okreće dinamo. U ovom slučaju gubitak energije je minimalan. Čovječanstvo želi koristiti "zelene" solarne ploče i solarne stanice za očuvanje resursa na terenu, ali za takav projekt će potrajati velika količina istih resursa i "ne-ekološki" energije. Na primjer, u Francuskoj je nedavno izgradio solarnu elektranu, površinu od oko dva kvadratna kilometra. Trošak izgradnje bio je oko 110 milijuna eura, ne računajući troškove rada. Međutim, treba imati na umu da je život takvih mehanizama oko 25 godina.

vjetar

Energija vjetra - također su ljudi koristili od antike, a najjednostavniji primjer je jedrenje i vjetrenjače. Vjetrenjače se sada koriste, posebno oni su učinkoviti u područjima s konstantnim vjetrovima, na primjer, na obali. Znanstvenici konstantno iznose ideje kako modernizirati već dostupne uređaje za pretvaranje energije vjetra, od kojih je jedan - vjetroturbine u obliku ogromnih turbina. Zbog stalne rotacije, mogli su "visjeti" u zraku na udaljenosti od nekoliko stotina metara od zemlje, gdje je vjetar jak i konstantan. To bi pomoglo u elektrifikaciji ruralnih područja, gdje je nemoguće koristiti standardne vjetrenjače. Osim toga, takve lebdeće turbine mogu biti opremljene internetskim modulima koji bi ljudima omogućili pristup mreži na svijetu.

Plime i valovi

Bum za solarnu i vjetrovitu energiju postupno prolazi, a zanimanje istraživača privlači druga prirodna energija. Više je obećavajuće korištenje plime. U ovom se broju bavi oko stotinu tvrtki diljem svijeta, a postoji nekoliko projekata koji su dokazali učinkovitost ove metode proizvodnje električne energije. Prednost nad sunčevom energijom je da su gubici pri prijenosu jedne energije u drugu minimalni: plimni val rotira veliku turbinu koja generira električnu energiju.

Oyster projekt je ideja za postavljanje zglobnog ventila na oceanskom podu koji će opskrbljivati ​​vodu na obali, tako da rotira jednostavnu hidroelektričnu turbinu. Samo jedna takva instalacija mogla bi osigurati električnu energiju malom mikrorestrukturom.

Već u Australiji uspješno se koriste plimni valovi: u Perthu se instaliraju uređaji za desalinizaciju na ovoj vrsti energije. Njihov rad omogućava oko pola milijuna ljudi slatkom vodom. Prirodna energija i industrija također se mogu kombinirati u ovom sektoru proizvodnje energije.

Korištenje energije plime i oseke nešto se razlikuje od tehnologija koje smo navikli vidjeti u riječnim hidroelektranama. Često su HE-ovi štetni za okoliš: susjedna područja su poplavljena, ekosustav je uništen, a stanice koje djeluju na plimnim valovima mnogo su sigurnije u tom smislu.

Energija osobe

Jedan od najzanimljivijih projekata na našem popisu je korištenje energije živih ljudi. Zvuči zapanjujuće i pomalo zastrašujuće, ali nije sve tako strašno. Znanstvenici njeguju ideju kako koristiti mehaničku energiju gibanja. Ovi projekti se odnose na mikroelektroniku i nanotehnologije s niskom potrošnjom energije. Iako zvuči kao utopija, nema stvarnih razvoja, ali ideja je vrlo zanimljiva i ne ostavlja umove znanstvenika. Slažem se, uređaj će biti vrlo zgodan, da kao sat s automatskim podzavodkoy naplaćuje se iz činjenice da je ožičenje prsta senzora, ili na tabletu ili telefon samo visi u torbi pri hodanju. Da ne spominjem odjeću koja je, ispunjena različitim mikro-uređajima, mogla pretvoriti u električnu energiju energiju pokreta osobe.

U Berkeleyju, primjerice, u Lawrenceovom laboratoriju znanstvenici su pokušali provesti ideju korištenja virusa kako bi pretvorili energiju pritiska u električnu energiju. Dostupni su i mali mehanizmi koji rade od prometa, ali do sada takva tehnologija nije dostavljena protoku. Da, s globalnom energetskom krizom na ovaj način se ne može nositi: koliko će ljudi morati "pedalirati" kako bi cijela biljka radila? No, kao jedna od mjera koje se koriste u kompleksu, teorija je prilično izvediva.

Pogotovo kao tehnologija biti učinkovit u teško dostupnim mjestima, u polarnim stanicama, u planine i šume, među putnicima i turistima koji ne uvijek imaju mogućnost da naplati svoj gadget, ali ostati u kontaktu je važno, pogotovo ako je grupa bila u kritičnom stanju. Koliko bi se moglo spriječiti ako ljudi uvijek imaju pouzdani komunikacijski uređaj koji ne ovisi o "utičnici".

Vodikovih ćelija goriva

Možda je svaki vlasnik automobila, koji je gledao pokazatelj količine benzina koji se približava nuli, imao ideju koliko bi bilo sjajno ako automobil radi na vodi. Ali sada su njegovi atomi upoznali znanstvenike kao stvarne energetske predmete. Činjenica je da u česticama vodika - najčešćim plinom u svemiru - sadrži ogromnu količinu energije. Štoviše, motor gori ovaj plin gotovo bez nusproizvoda, tj. Dobivamo vrlo ekološki prihvatljivo gorivo.

Vodik je potaknut nekim ISS modulima i šatlovima, ali na Zemlji postoji uglavnom u obliku spojeva kao što je voda. U osamdesetima u Rusiji došlo je do razvoja zrakoplova koji koriste vodik kao gorivo, te se tehnologije čak koristi u praksi, a eksperimentalni modeli pokazali su se učinkovitima. Kada se vodik odvoji, prelazi u posebnu ćeliju za gorivo, nakon čega je moguće proizvesti električnu energiju. Ovo nije energija budućnosti, već je stvarnost. Slični su automobili već proizvedeni i vrlo velike. Honda, kako bi naglasila univerzalnost izvora napajanja i automobila kao cjelinu, proveo je eksperiment u kojem je automobil bio povezan s električnom kućnom mrežom, ali ne kako bi se napunila. Auto može osigurati energiju privatnoj kući nekoliko dana, ili voziti bez punjenja gorivom gotovo pet stotina kilometara.

Jedini nedostatak takvog izvora energije u ovom trenutku je relativno visoki trošak takvih ekološki prihvatljivih strojeva i, naravno, prilično mali broj vodikovih benzinskih postaja, no u mnogim je zemljama njihova izgradnja već planirana. Na primjer, u Njemačkoj već postoji plan za instaliranje sto benzinskih postaja do 2017. godine.

Prizemlje topline

Transformacija toplinske energije u električnu energiju je bit geotermalne energije. U nekim zemljama, gdje je uporaba drugih industrija teško, koristi se prilično široko. Na primjer, na Filipinima, 27% ukupne struje pada na geotermalne stanice, a na Islandu ta brojka iznosi oko 30%. Bit ove metode vađenja energije je vrlo jednostavna, mehanizam je sličan jednostavnom parnom stroju. Prije predloženog "jezera" magme potrebno je izbušiti bušotinu kroz koju se isporučuje voda. Nakon kontakta s vrućim magmom, voda se odmah pretvara u paru. On se uzdiže, gdje okreće mehaničku turbinu i time proizvodi električnu energiju.

Budućnost geotermalne energije je pronaći velike "trgovine" magme. Na primjer, na gore spomenutom Islandu bilo je moguće: maglovska maglica u djeliću sekunde pretvorila je svu pumpanu vodu u paru na temperaturi od oko 450 stupnjeva Celzijevih, što je apsolutni rekord. Takav visokotlačni par može povećati učinkovitost geotermalne biljke nekoliko puta, što može potaknuti razvoj geotermalne energije u cijelom svijetu, osobito u područjima zasićenim vulkanima i termalnim izvorima.

Korištenje nuklearnog otpada

Nuklearna energija, u svoje vrijeme, stvara pravi osjećaj. Tako je sve dok ljudi nisu shvatili opasnost ovog energetskog sektora. Nesreće su moguće, nitko nije imun na takve slučajeve, ali oni su vrlo rijetki, ali radioaktivni otpad izgleda stabilno i do nedavno znanstvenici nisu mogli riješiti ovaj problem. Činjenica je da urana šipke su tradicionalno "gorivo" nuklearne elektrane, može se koristiti samo za 5%. Nakon razvoja ovog malog dijela, cijela šipka se šalje na "odlagalište".

Prethodno je korištena tehnologija u kojoj su štapovi uronjeni u vodu, što usporava neutrone i podržava stabilnu reakciju. Umjesto vode, umjesto tekućeg natrija. Ta zamjena omogućuje ne samo korištenje cjelokupnog volumena urana, već i obradu desetaka tisuća tona radioaktivnog otpada.

Važno je spasiti planet od nuklearnog otpada, ali postoji samo "ali" u samoj tehnologiji. Uran se odnosi na resurse, a njezine rezerve na Zemlji su konačne. Ako je cijela planeta prevesti isključivo na energija iz nuklearnih elektrana (na primjer, u SAD-u nuklearne elektrane proizvoditi samo 20% ukupne potrošnje električne energije), rezerve urana će biti iscrpljeno vrlo brzo, a to će opet dovesti čovječanstvo do praga energetske krize, tako da je nuklearna energija , iako moderniziran, samo privremena mjera.

Biljno gorivo

Čak i Henry Ford, nakon što je stvorio svoj "Model T", nadao se da će već raditi na biogorivo. Međutim, tada su otkrivena nova naftna polja, a potreba za alternativnim izvorima energije pala je nekoliko desetljeća, ali se sada vraća ponovno.

Tijekom posljednjih petnaest godina, uporaba biljnih goriva, kao što su etanol i biodizel, povećala se nekoliko puta. Koriste se kao neovisni izvori energije i kao aditivi za benzin. Prije nekog vremena, nade su bile postavljene na posebnu kulturu mina, nazvanu "canola". Posve je neprikladna za hranu, bilo za ljude ili za stoku, već ima visok sadržaj ulja. Iz ovog ulja i počeo proizvoditi "biodizel". No, ova će se kultura zauzeti previše prostora ako se toliko trudi da vam može osigurati gorivo za barem dio planeta.

Sada su znanstvenici počeli govoriti o korištenju algi. Njihov sadržaj ulja je oko 50%, što će olakšati ekstrakciju ulja, a otpad se može pretvoriti u gnojiva, na temelju koje će se uzgajati nove alge. Ideja se smatra zanimljivom, ali njegova održivost još nije dokazana: objavljivanje uspješnih eksperimenata na ovom području još nije objavljeno.

Termonuklearna fuzija

Buduća energija svijeta, prema modernim znanstvenicima, nemoguća je bez tehnologije termonuklearna fuzija. Ovo je, u ovom trenutku, najzahtjevniji razvoj, koji je već uložen u milijarde dolara.

U nuklearnim elektranama koristi se energija fisije. Opasno je jer postoji opasnost od nekontrolirane reakcije koja će uništiti reaktor i dovesti do oslobađanja ogromne količine radioaktivnih tvari: možda se svi sjećaju nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

U reakcijama termonuklearne fuzije, koja proizlazi iz imena, koristi se energija koja se oslobađa tijekom fuzije atoma. Kao rezultat, za razliku od atomske fisije, br radioaktivni otpad.

Glavni problem je da se kao rezultat termonuklearne sinteze formira tvar koja ima tako visoku temperaturu da može uništiti cijeli reaktor.

Ova energija budućnosti je stvarnost. A fantazije ovdje nisu na mjestu, u trenutku kada je izgradnja reaktora već počela na teritoriju Francuske. Nekoliko milijardi dolara uloženo je u pilot projekt, kojeg financiraju mnoge zemlje, uključujući Kinu, Japan, Sjedinjene Države, Rusiju i druge. Početkom prvog eksperimenta planira se pokrenuti 2016. godine, no izračuni su pokazali da je proračun premalen (umjesto 5 milijardi, potrebno je 19), a lansiranje je odgođeno još 9 godina. Možda ćemo za nekoliko godina vidjeti kakva je to termonuklearna moć.

Problemi sadašnjosti i mogućnosti budućnosti

Ne samo znanstvenici, već i znanstvenici iz znanstvene fantastike daju mnogo ideja za implementaciju tehnologije budućnosti u energetskom sektoru, ali se svi slažu da do sada niti jedna od predloženih opcija ne može u potpunosti dati sve potrebe naše civilizacije. Na primjer, ako će svi automobili u SAD-u ići s biogorivima, polja kanule morat će postaviti teritorij jednak polovici zemlje, ne uzimajući u obzir da nema toliko zemljišta pogodnih za uzgoj u državama.
Štoviše, u međuvremenu, svi načini proizvodnje alternativne energije su skupe. Možda, svaki od običnih urbanih stanovnika, slaže se da je važno korištenje ekološki prihvatljivih, obnovljivih izvora, ali ne u slučaju kada im se priopćuje trošak takvog prijelaza u ovom trenutku. Znanstvenici još uvijek imaju puno posla na ovom području. Nova otkrića, novi materijali, nove ideje - sve će to pomoći čovječanstvu uspješno se nositi s dospjelom resursnom krizom.

riješiti energetski problem planeti mogu biti samo složene mjere. U nekim je područjima prikladnije iskoristiti energiju uz pomoć vjetra, negdje - solarnih panela i tako dalje. No, možda će glavni čimbenik biti smanjenje potrošnje energije općenito i stvaranje tehnologije uštede energije. Svatko bi trebao shvatiti da je odgovoran za planet, a svatko bi trebao postaviti pitanje: "Kakvu energiju izabrati za budućnost?"
Prije nego što se prebacujete na druge resurse, svatko mora shvatiti da je to stvarno potrebno. Samo uz sveobuhvatan pristup riješiti će problem potrošnje energije.