Energija budućnosti: stvarnost i fantazija. Alternativni izvori energije

Nije tajna da je danasčovječanstvo su ograničeni resursi, štoviše, njihova daljnja proizvodnja i uporaba može dovesti ne samo do energije, ali i katastrofe na okoliš. 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 opet naći neki bogati depozit, kao iu prvoj polovici prošlog stoljeća, no znanstvenici vjeruju da su takve velike naslage više. 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 mogućekorištenje 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. Njegova sunarodnjaca, poznati znanstvenik A. Lavoisier, koristio je leće za koncentriranje energije sunca, au Engleskoj je stvorio biconveksno staklo koje je, usredotočivši se na sunčeve zrake, otopilo lijevano željezo u samo nekoliko minuta.

Prirodosnici su proveli mnogo eksperimenata,koji je tvrdio da je korištenje sunčeve energije na zemlji 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 već tada, shvaćajući da je u svemiru takavBaterije su puno učinkovitije, znanstvenici su dobili ideju stvaranja solarnih solarnih stanica, jer u samo sat vremena sunce može proizvesti onoliko energije koliko god cijelo čovječanstvo ne konzumira u jednoj godini, pa zašto ga ne upotrijebiti? Što će biti solarna energija budućnosti?

S jedne strane, čini se da je korištenjesolarna energija je savršena. Međutim, trošak ogromne solarne stanice u prostoru je vrlo visok, a osim toga, to će biti skupo za rad. Tijekom vremena, kada će se uvesti nove tehnologije za isporuku robe u svemir, kao i nove materijale, provedba takvog projekta bit će moguća, ali za sada možemo samo koristiti relativno male baterije na površini planeta. Mnogi će reći da to nije loše. Da, moguće je u privatnoj kući, ali za opskrbu energijom velikih gradova, trebate ili puno solarnih panela ili tehnologije koja će ih učiniti učinkovitijima.

I ovdje je gospodarska strana u pitanjusadašnjost: bilo koji proračun će se uvelike trpjeti ako će biti povjereno zadatku prijenosa čitavog grada (ili cijele zemlje) na solarne ploče. Čini se da je moguće prisiliti građane da plaćaju određene iznose za opremu, ali u tom će slučaju biti nesretni, jer ako bi ljudi bili spremni otići na takve troškove, to bi to učinili davno: svatko može kupiti solarnu bateriju.

Što se tiče solarne energije, postoji još jednaparadoks: troškovi proizvodnje. Izravno prijenos sunčeve energije u električnu energiju nije najučinkovitija stvar. Do sada, nijedna metoda nije pronađena bolje od korištenja sunčevih zraka za zagrijavanje vode koja, pretvarajući se u paru, zauzvrat rotira dinamo. U ovom slučaju gubitak energije je minimalan. Čovječanstvo želi koristiti "ekološki prihvatljive" solarne ploče i solarne stanice za očuvanje resursa na Zemlji, ali za takav projekt zahtijeva veliku količinu istih resursa i "neekološku" energiju. Na primjer, u Francuskoj je nedavno izgrađena solarna elektrana s površinom od oko dva kvadratna kilometra. Trošak izgradnje iznosio je oko 110 milijuna eura, bez troškova poslovanja. Uz sve ovo treba imati na umu da je životni vijek takvih mehanizama oko 25 godina.

vjetar

Snaga vjetra također su odrasli ljudiantikvitet, najjednostavniji primjer je jedrenje i vjetrenjače. Vjetrenjače se sada koriste, posebno oni su učinkoviti u područjima s konstantnim vjetrovima, na primjer na obali. Znanstvenici stalno iznose ideje o tome kako nadograditi postojeće uređaje za pretvaranje energije vjetra, od kojih su jedna vjetroturbina u obliku ogromnih turbina. Zbog stalne rotacije, oni bi mogli "objesiti" u zraku na udaljenosti od nekoliko stotina metara od zemlje, gdje je vjetar jak i konstantan. To bi pomoglo u elektrifikaciji sela, gdje je nemoguće koristiti standardne vjetroturbine. Osim toga, takve plutajuće turbine mogu biti opremljene internetskim modulima koji bi ljudima omogućili pristup svjetskoj mreži.

Plime i valovi

Bum solarne i vjetroelektrane postupnoprolazi, a interes znanstvenika privukao je i drugu prirodnu energiju. Korištenje plime i oseke smatra se više obećavajućim. Već se oko 100 tvrtki širom svijeta bave ovom problematikom, a postoji nekoliko projekata koji su dokazali učinkovitost ove metode proizvodnje električne energije. Prednost pred solarnom energijom je da su gubitci prijenosa jedne energije u drugu minimalni: plimni val rotira veliku turbinu koja proizvodi električnu energiju.

Projekt "Oyster" ide za postavljanje na dnookretni ventil oceana koji će opskrbljivati ​​vodu do obale, tako da rotira jednostavnu hidroelektričnu turbinu. Samo jedna takva instalacija mogla bi osigurati električnu energiju za malu četvrt.

Već se u Australiji uspješno koristiplimni valovi: u gradu Perthu instalirane su desalters koji rade na ovoj vrsti energije. Njihov rad omogućuje pružanje slatke vode za oko pola milijuna ljudi. Prirodna energija i industrija također se mogu kombinirati u ovoj industriji proizvodnje energije.

Korištenje energije plimenešto drukčiji od tehnologija koje smo navikli vidjeti u riječnim hidroelektranama. Hidroelektrane često oštećuju okoliš: okolna područja su poplavljena, ekosustav je uništen, ali postaje plimnih valova mnogo su sigurnije u tom smislu.

Ljudska energija

Jedan od najzanimljivijih projekata u našemPopis se može nazvati korištenjem 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 nisku snagu nanotehnologije. Iako zvuči kao utopija, nema stvarnog razvoja, ali ideja je vrlo zanimljiva i ne ostavlja umove znanstvenika. Slažete se da će uređaji koji, poput automatskog satova za navijanje, naplaćuju prstom na senzoru ili tabletnom ili telefonnom mrežom koji visi samo u vrećici prilikom hodanja, vrlo prikladni. Da ne spominjem odjeću koja je, ispunjena raznim mikrovalovima, mogla pretvoriti energiju ljudskog kretanja u električnu energiju.

U Berkeleyju, u Lawrenceovom laboratoriju, na primjer,Znanstvenici su pokušali provesti ideju korištenja virusa kako bi pretvorili energiju pritiska u električnu energiju. Dostupni su i mali mehanizmi koji rade od pokreta, ali do sada tehnologija nije bila uključena. Da, globalna energetska kriza ne može se riješiti na ovaj način: koliko će ljudi morati "pedalirati" kako bi cijela biljka radila? No, kao jedna od mjera koje se primjenjuju u kompleksu, teorija je prilično izvediva.

Posebno će ove tehnologije biti učinkoviteteško dostupna mjesta, na polarnim postajama, u planinama i taigama, među putnicima i turistima koji nemaju uvijek priliku naplatiti svoj gadget, ali važno je ostati u kontaktu, pogotovo ako je grupa u kritičnoj situaciji. Koliko je stvari bilo moguće spriječiti ako ljudi uvijek imaju pouzdani komunikacijski uređaj koji ne ovisi o "utičnici".

Vodikovih ćelija goriva

Možda svaki vlasnik automobila koji gledaindikator količine benzina, približavajući se nuli, mislila je koliko bi bilo sjajno ako auto radi na vodi. Ali sada su njegovi atomi upoznali znanstvenike kao stvarne energetske predmete. Činjenica je da čestice vodika - najčešći plin u svemiru - sadrže ogromnu količinu energije. Osim toga, motor gori ovaj plin gotovo bez nusproizvoda, tj. Dobivamo vrlo ekološki prihvatljiva goriva.

Neki moduli ISS-a ispunjeni su vodikom.no na Zemlji postoji uglavnom u obliku spojeva kao što je voda. U osamdesetima u Rusiji bio je razvoj zrakoplova koji koriste vodik kao gorivo, te su se tehnologije čak stavile u praksu, a eksperimentalni modeli pokazali su svoju učinkovitost. 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 automobili već se proizvode u prilično velikim količinama. Honda je, kako bi naglasio svestranost izvora energije i automobila u cjelini, provodio eksperiment zbog kojeg je automobil bio povezan s električnom kućnom mrežom, ali da ne bi dobio punjenje. Auto može osigurati energiju privatnoj kući nekoliko dana, ili voziti gotovo pet stotina kilometara bez punjenja gorivom.

Jedini nedostatak ovog izvoraenergija u ovom trenutku relativno je velika cijena takvih ekološki prihvatljivih automobila i, naravno, prilično mali broj vodikovih benzinskih postaja, ali u mnogim zemljama već se planira izgraditi. Na primjer, u Njemačkoj već postoji plan za instaliranje sto benzinskih postaja do 2017. godine.

Toplina zemlje

Pretvorba toplinske energije u električnu energiju -To je bit geotermalne energije. U nekim zemljama gdje je teško koristiti druge industrije, koristi se prilično široko. Na primjer, na Filipinima, 27% električne energije dolazi iz geotermalnih stanica, a na Islandu ta brojka iznosi oko 30%. Bit ove metode ekstrakcije energije je vrlo jednostavna, mehanizam je sličan jednostavnom parnom stroju. Prije navodnog "jezera" magme, potrebno je izbušiti bušotinu kroz koju se isporučuje voda. Nakon kontakta sa crvenom vrućom magom, voda se odmah pretvara u paru. Ona se diže tamo gdje okreće mehaničku turbinu, stvarajući tako električnu energiju.

Budućnost geotermalne energije jepronaći velike "svodove" magme. Na primjer, u spomenutom Islandu, to je uspjelo: u drugoj sekundi, crveno vruća magma pretvorila je svu pumpanu vodu u paru s temperaturom od oko 450 stupnjeva Celzijevih, što je apsolutni rekord. Takav visokotlačni par može povećati učinkovitost geotermalne stanice nekoliko puta, što može biti poticaj za razvoj geotermalne energije širom svijeta, posebno u područjima zasićena vulkanskim i termalnim izvorima.

Korištenje nuklearnog otpada

Nuclear power, u svoje vrijeme, proizvodipravi osjećaj. To je bilo sve dok ljudi nisu shvatili svu opasnost ove grane energije. Nesreće su moguće, nitko nije imun na takve slučajeve, ali su vrlo rijetki, ali radioaktivni otpad čini se stabilnim, a nedavno znanstvenici nisu mogli riješiti ovaj problem. Činjenica je da urana šipke su tradicionalno "gorivo" nuklearne elektrane, može se koristiti samo za 5%. Nakon izrade ovog manjeg dijela, cijela šipka se šalje "odlagalištu".

Prethodno korištena tehnologija u kojoj štapoviuronjen u vodu koja usporava neutrone, održavajući stabilnu reakciju. Sada je umjesto vode počela koristiti tekući natrij. Ta zamjena omogućuje ne samo korištenje cjelokupnog volumena urana, već i recikliranje desetaka tisuća tona radioaktivnog otpada.

Oslobodite planet nuklearnog otpadavažno, ali u samoj tehnologiji postoji jedan "ali". Uran je izvor, a njezine rezerve na Zemlji konačne su. Ako se cijeli planet prenosi isključivo na energiju primljenu iz nuklearnih elektrana (na primjer, u SAD-u, nuklearne elektrane proizvode samo 20% ukupne potrošene električne energije), rezerve urana bit će prilično brzo iscrpljene, a to će ponovo dovesti čovječanstvo na prag energetske krize , iako moderniziran, samo privremena mjera.

Biljno gorivo

Čak i Henry Ford, stvarajući svoj "Model T",nadali se da će već raditi na biogorivima. Međutim, tada su otkrivena nova naftna polja, a potreba za alternativnim izvorima energije nestala je još nekoliko desetljeća, ali sada se vraća.

Tijekom proteklih petnaest godina koristitebiljna goriva, poput etanola i biodizela, povećana su nekoliko puta. Koriste se kao nezavisni izvori energije i kao aditivi za benzin. Prije nekog vremena, nade su bile zabodene na posebnu kulturu melosa, nazvanu "canola". Posve je neprikladna za ljudsku potrošnju i stoku, ali ima visoku razinu ulja. Iz ovog ulja i počeo proizvoditi "biodizel". Ali ova će se kultura zauzeti previše prostora ako pokušate toliko rasti da biste osigurali barem dio planeta gorivom.

Sada znanstvenici govore o korištenjualge. Sadržaj ulja je oko 50%, što omogućuje istovremeno lako izvući ulje, a otpad se može pretvoriti u gnojivo, na temelju koje će se uzgajati nove alge. Ideja se smatra zanimljivom, ali još nije dokazala svoju održivost: objavljivanje uspješnih eksperimenata na ovom području još nije objavljeno.

Termonuklearna fuzija

Buduća energija svijeta, prema modernomznanstvenici nemoguće bez termonuklearne fuzije tehnologije. To je, u ovom trenutku, najzahtjevniji razvoj u kojemu je već uloženo milijarde dolara.

Nuklearne elektrane koriste energijupodjela. Opasno je da postoji opasnost od neovlaštene reakcije koja će uništiti reaktor i dovesti do oslobađanja ogromne količine radioaktivnih tvari: možda se svi sjećaju nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

U fuzije reakcijama koje slijede izime, koristi energiju koja se oslobađa spajanjem atoma. Kao rezultat toga, za razliku od atomske fisije, ne nastaje radioaktivni otpad.

Glavni problem je da se kao rezultat termonuklearne fuzije stvara tvar koja ima takvu visoku temperaturu da može uništiti cijeli reaktor.

Ova energija budućnosti je stvarnost. A fantazije su ovdje nevažne, u trenutku kada je izgradnja reaktora već počela u Francuskoj. Nekoliko milijardi dolara uloženo je u pilot projekt koji je financirao mnoge zemlje, uključujući, osim EU, Kinu i Japan, SAD, Rusiju i druge. Početkom prvog eksperimenta planira se pokrenuti 2016. godine, međutim, proračuni su pokazali da je proračun premalen (umjesto 5 milijardi je bilo 19), a lansiranje je odgođeno još devet godina. Možda ćemo za nekoliko godina vidjeti što termonuklearnu energiju može.

Problemi sadašnjosti i mogućnosti budućnosti

Ne samo znanstvenici nego i znanstvenici-piscipuno ideja za utjelovljenje budućih tehnologija u energetskom sektoru, ali svi se slažu da do sada nijedna od predloženih opcija ne može proizvesti potpuno zadovoljstvo svih potreba naše civilizacije. Na primjer, ako svi automobili u Sjedinjenim Američkim Državama idu na biogorivo, polja kanule morat će postaviti teritorij jednak polovici cijele zemlje, ne uzimajući u obzir da nema toliko zemljišta prikladnih za uzgoj u državama.
Štoviše, do sada sve metode proizvodnjealternativna energija - cesta. Možda se svaki od običnih gradskih stanovnika slaže da je važno korištenje ekološki prihvatljivih, obnovljivih izvora, ali ne u slučaju kad se u ovom trenutku izražavaju troškovi takvog prijelaza. Znanstvenici imaju puno posla na ovom području. Nova otkrića, novi materijali, nove ideje - sve će to pomoći čovječanstvu da se uspješno nositi s novim resursnim krizama.

Možete riješiti problem energije na planetusamo složene mjere. U nekim je područjima prikladnije iskorištavanje energije uz pomoć vjetra, negdje - solarnih panela i tako dalje. No, možda će glavni čimbenik biti smanjenje opće potrošnje energije i stvaranje tehnologija za uštedu energije. Svaka osoba treba shvatiti da je odgovoran za planet, a svatko bi trebao postaviti pitanje: "Kakvu energiju izabravam za budućnost?"
Prije nego što se prebacujete na druge resurse, svatko mora shvatiti da je stvarno potrebno. Samo s integriranim pristupom možemo riješiti problem potrošnje energije.</ span </ p>